Автоматизированный рентгеновский контроль

В производстве печатных плат все большее число деталей и плат становится трудно контролировать с помощью автоматизированного оптического контроля (АОИ), поскольку припой невидим. Кроме того, повышаются требования к качеству, такие как прочность сцепления в автомобильной промышленности и проверка всей поверхности припоя. Чтобы удовлетворить эти потребности, компания Omron внедрила новую технологию для проведения проверок в пределах требуемого времени выполнения (скорости, с которой продукт должен быть выполнен для удовлетворения потребностей клиентов). Это было одним из самых сложных требований к компьютерному томографическому (КТ) рентгеновскому автоматическому инспекционному оборудованию. Для технологии непрерывной визуализации требуется высокоточное управление позиционированием и высокоскоростное определение изображения.

Обоснование нового метода проверки

В последние годы в области электромобилей (EV), усовершенствованных систем помощи водителю (ADAS) и даже автоматизированного вождения были достигнуты замечательные технологические достижения. Для мира монтажа печатных плат это означает движение к дальнейшему уплотнению, в то время как все большее количество деталей и печатных плат имеют визуально недоступные паяные соединения, которые вызывают трудности при визуальном осмотре. Типичными их примерами являются чипы без галтелей и массивы шариковых решеток (BGA) с паяными соединениями, расположенными на нижней стороне корпуса.

Автомобильная промышленность предъявляет особенно строгие требования к обеспечению качества для защиты потребителей, и поставщики часто должны выполнять встроенные проверки всей поверхности печатных плат (а не выборочные проверки), измерять форму припоя и проверять прочность соединения. Это усугубляется проблемой нехватки рабочих, что отчасти является причиной быстрого роста спроса на высокоточные и высококачественные автоматизированные системы контроля.

Следовательно, события в монтажной отрасли, такие как проблемы с качеством печатных плат и остановки производственных линий, могут представлять серьезный риск для клиентов. Утечка бракованных плат немедленно привела бы к кризису, который мог бы угрожать безопасности людей и общества. По этой причине как никогда важно обеспечить механизм, предотвращающий любой выход дефектных печатных плат на рынок.

В ответ на эти тенденции компания Omron разработала систему AXI (автоматический рентгеновский контроль), которая стала широко использоваться в производственных линиях с технологией поверхностного монтажа (SMT) благодаря своей способности проверять визуально недоступные элементы, такие как паяные соединения на нижней стороне деталей. . Однако из-за проблемы со временем такта традиционная модель использовалась в основном для автономных выборочных проверок или только для встроенных проверок ключевых деталей.

В этой статье представлен обзор технологий, используемых для автоматизированной встроенной системы рентгеновского контроля КТ серии VT-X750 (рис. 1), для решения этой проблемы и достижения скоростей, достаточных для встроенного использования в процессах монтажа автомобильных печатных плат, что позволяет гарантировать качество печатные платы в больших количествах.

Достижение высокого качества изображения с помощью AXI на основе компьютерной томографии

Основные типы методов диагностической визуализации на основе рентгеновских лучей включают двумерную (2D) рентгенографию, томосинтез и компьютерную томографию. Метод 2D-рентгенографии используется для получения одного изображения за снимок с источником рентгеновского излучения, заготовкой и рентгеновской камерой, расположенными вертикально (рис. 2). Изображение, проецируемое этим методом, записывается как двумерные данные. Хотя этот метод позволяет получать изображения за более короткое время, он уступает другим методам с точки зрения качества изображения, поскольку объем обрабатываемых данных невелик.

Метод томосинтеза используется для получения определенного количества изображений заготовки в относительном положении относительно источника рентгеновского излучения или рентгеновской камеры в ограниченном диапазоне углов. Этот метод позволяет получать томографические изображения с выделенными желаемыми высотами (рис. 3). Хотя томосинтез требует больше времени, чем метод 2D-рентгенографии, он позволяет получить изображение быстрее, чем метод КТ, и превосходит метод 2D-рентгенографии с точки зрения качества изображения. Следует отметить, что если томографические изображения получаются на достаточно большом расстоянии от положения фокуса источника рентгеновского излучения или камеры, они имеют тенденцию быть более размытыми, чем изображения КТ.

Метод КТ используется для получения ряда изображений заготовки в относительном положении относительно источника рентгеновского излучения или камеры во время поворота на 360 градусов и реконструкции их в трехмерные (3D) данные. Этот метод обрабатывает больший объем данных, чем другие методы, и поэтому обеспечивает наилучшее качество изображения. Его сила в том, что он позволяет извлекать и использовать не только данные о направлении в горизонтальной плоскости, но и данные о направлении по высоте из реструктурированных 3D-данных. Даже при захвате далеко от положения фокуса источника рентгеновского излучения или рентгеновской камеры томографическое изображение с использованием этого метода будет иметь четкое качество изображения с низким уровнем размытия. С другой стороны, этот метод требует больше времени для получения изображения и обычно обеспечивает более высокую лучевую нагрузку на изделие.

Решение AXI

Компания Omron внедрила новый метод контроля, который позволяет идентифицировать нужные точки в трехмерных данных и выполнять диагностику на основе изображений для точного контроля формы каждой поверхности паяного соединения. Решение Omron AXI использует преимущества метода компьютерной томографии и обеспечивает высокоточные проверки без ограничений, накладываемых на нижнюю часть печатной платы. Его основные технические компоненты состоят из аппаратного обеспечения, способного выполнять безопасные и высокоточные измерения, а также программного обеспечения, обеспечивающего высокоскоростное управление с превосходным откликом.

Аппаратное обеспечение состоит в основном из механических, электрических и визуализирующих компонентов. Таким образом, конструктивные параметры, такие как электромеханическая безопасность, экранирование, точность движения оси, чувствительность системы управления, качество изображения и частота формирования изображения, играют важную роль в обеспечении производительности системы. Программная часть системы состоит из оптимизатора сборки для корректировки машинных различий, основного приложения для разработки программы проверки, процесса реконструкции для преобразования захваченных изображений в трехмерные данные и алгоритма, используемого для выполнения проверок полученных трехмерных данных. Эти технические компоненты сложным образом связаны друг с другом и должны без проблем работать вместе в рамках каждого функционального модуля для высокоточных и высокоскоростных проверок. Это особенно важно для получения высококачественных КТ-изображений, которые являются основой этой технологии и обеспечивают базовую производительность устройств визуализации, высокоточное геометрическое проектирование и управление, а также надежные алгоритмы обработки и проверки коррекции.

В следующих разделах рассматривается каждая из этих возможностей.

<сильный>1. Базовая производительность устройств обработки изображений (FPD и рентгеновский снимок .

Ссылки

• Сугита, С. Технология высокоскоростной компьютерной томографии для более широкого охвата контроля качества монтажа (на японском языке) . Материалы 52-й секционной сессии по пайке, Японское общество сварщиков, 2011 г., с. 4.
• Японское общество радиологических технологий (руководящий редактор). Итикава, К.; Muramatsu, Y. eds., Измерение стандартного рентгеновского КТ-изображения (на японском языке) . Омша, 2009. С. 27-28.