Intresset för automatisk avsyning av elektronik har ökat kraftigt de senaste två åren. Anledningen är att kraven på maskinerna har blivit mer realistiska samtidigt som de blivit snabbare och bättre.

När kretsarnas bendelning går ner till 0,5 mm kommer problemen med lodpastan som ett brev på posten. Botemedlet heter avsyning. Däremot går meningarna isär om man behöver använda tvådimensionella eller tredimensionella system för avsyning, liksom om hela kortet eller bara delar behöver avsynas.

Två huvudtyper av system finns. Det ena är laserbaserat och ger en tredimensionell bild. Det används i första hand för att avsyna lodpasta. Det andra är ett kamerasystem som ger en tvådimensionell bild.

Ett kamerasystem kan visserligen också användas för att avsyna lodpasta men huvudanvändningen är avsyning av komponenter. Det placeras därför oftast efter lödugnen medan ett lasersystem står i produktionslinan efter screentryckaren.

Trots att det finns ett antal system både för avsyning av lodpasta och för komponenter är det än så länge ganska få som använder dem praktiskt. Idag finns det system på några av Ericssons fabriker liksom hos Electrolux Electronics i Malmö.



Varierande resultat


Fortfarande är mycket av avsyningen som görs manuell, ett tröttsamt och tråkigt arbete. Internationella undersökningar visar också att koncentrationen har sjunkit redan efter tjugo minuter hos den som gör avsyningarna. Dessutom brukar olika människor komma till olika beslut.

Avsyningssystemet är däremot den outtröttliga robot som med samma entusiasm avsynar varje kretskort. Ytterligare en fördel med automatisk avsyning är att fel snabbt kan upptäckas och processen kan åtgärdas.

Med en automatisk avsyning blir kvaliteten i bedömningarna jämn samtidigt som man får stati-stik. Statistiken kan användas för att exempelvis kontrollera om mönsterkort från en leverantör ger fler fel än från en annan, eller om en viss komponent ger mer problem än andra.

Innehållet i statistiken är beroende av viken typ av avsyningssystem som används. Vanligast är att man bara får resultat av typen godkänd eller underkänd.

Ett laserbaserat system genererar mätvärden så att man exempelvis kan se profilen på en lödning. Det går därför att få ut betydligt mer information ur det än ur ett kamerabaserat system. Man kan exempelvis se hur nära den uppsatta felgränsen man ligger, eller hur mycket den överskridits.

Annars hittar avsyningssystemen samma fel som vid en manuell avsyning, det vill säga saknade, upplyfta, vridna eller förskjutna komponenter liksom för lite, för mycket eller inget lod alls. Det går också att hitta lodbryggor och kontrollera polaritet.



Ger processtyrning


Ett avsyningssystem kan placeras så att felen upptäcks tidigt i produktionslinan. Med manuell avsyning eller ett avsyningssystem som är placerat efter lödugnen kan ett stort antal kort ha tillverkats innan felet upptäcks.

En hake med automatisk avsyning är att det kan vara för långsamt för att hinna avsyna allt när den står i en produktionslinje. Lösningen är då att antingen välja ett tvådimensionellt kamerasystem som är snabbare än ett laseravsyningssystem eller att avsyna selektivt.

Man kan då antingen välja att avsyna vissa delar där det är störst sannolikhet att fel uppträder eller att titta på olika delar på varje kort enligt ett rullande schema. Många av systemen har dessutom möjlighet att justera upplösningen så att mindre intressanta delar av kortet kan avsynas med grövre upplösning.

Slutligen kan man göra som en säljare föreslog, nämligen dubblera avsyningssystemen för att öka kapaciteten.



Ljus och mörker


Ett kamerasystem baserar sina mätningar på ljusa och mörka partier i bilden. Som exempel kan man ta fallet då man vill kontrollera om en komponent finns på plats. Undersökningen går ut på att man belyser komponenten snett från sidan varvid kameran tittar på skuggan. Finns komponenten ger den en skugga, annars blir det ljust.

På liknande sätt används ljussättningen för att hitta olika fel som lödbryggor och olödda förbindningar och för att kontrollera mängden lödtenn. Men för att ljustekniken ska fungera måste kamerasystemet först mäta kortets planhet så att det vet var skuggan hamnar, annars blir mätresultaten lätt felaktiga.

Här har programmeringen stor betydelse. Visserligen genereras en stor del av programmet automatiskt men runt tio procent måste justeras manuellt och beroende på hur bra man programmerar får man mer eller mindre falsklarm.

Ett annat problem är när komponenterna sitter tätt. Då kan de skugga varandra och göra avsyningen omöjlig. Konstruktören måste därför redan från början konstruera för avsyning. Annars får man börja med att montera de minsta komponenterna för att sedan införa avsyning mellan varje ytmonteringsmaskin.

Ett avsyningssystem kan också kombineras med en reparationsstation. Felinformationen kan då användas för att peka ut felstället för reparatören med hjälp av en laserstråle.



Tredje dimensionen


Laserbaserade system mäter höjden i varje punkt. Metoden som används är vanlig triangulering men den kan gå mer eller mindre fort beroende på implementeringen. I dagsläget hävdar holländska Philips att deras Triscansystem är snabbast. Det klarar att avsyna lodpastan på ett dubbelt europakort på cirka 15 sekunder. Däremot klarar det inte att avsyna komponenter.

En intressant trend är annars att det kommer screentryckare med inbyggd avsyning. Idag finns modeller från bland annat MPM och DEK.

Röntgen kan vara ett alternativ till avsyningssystem. Fördelen är att man då kommer åt dolda lödningar som de under en BGA-komponent. Röntgensystem kan användas både för att köra igång en process och för att kontinuerligt övervaka processen. Hittills har det dock bara sålts något enstaka system i Sveriga.

Automatiska avsyningssystem innebär en rejäl investering. Priset ligger normalt mellan två och tre miljoner kronor.

Per Henricsson



Avsyning med kamera


Området som avsynas av kamerasystemet begränsas av den yttre gula ramen, på engelska kallat field of view. De andra rektanglarna visar olika mätpunkter och färgen visar vilken algoritm eller funktion som används.

Inom de långsmala gula rektanglarna letar programmet efter lodbryggor. Inom de gröna rektanglarna kontrolleras lödpunkterna. Man kan se om det är för lite, för mycket eller inget lod alls.

De röda rektanglarna används för att kontrollera komponentplaceringen. Man kan se om komponenten saknas, är upplyft, vriden eller förskjuten.

Av bilden framgår vidare att det är kamera fyra som används.



Avsyning med laser


Lasersystemet ger en tredimensionell bild av kretskortet där man kan se ledningsmönstret, lodpastan och komponenterna. Med ett lasersystem kan man mäta både volymen och profilen på lodpastan.



Avsyning med röntgen


Med röntgeninspektion kan dubbelsidiga kort ställa till problem om lödöarna överlappar varandra. Omvänt kan båda sidorna inspekteras på en gång om layouten är genomtänkt.

Det finns också röntgenteknik som klarar att "skiva upp" kretskortet i flera lager i djupled. De ger en entydig bild för varje lager och klarar därför bland annat dubbelsidiga kort med överlappande lödöar.