About / Advertise
Billig och bra utrustning kan konkurrera med röntgen
Bättre kameror och snabbare datorer har gjort att de optiska avsyningssystemen är pålitligare än förr. Det var de leverantörer som ställde ut på Productronica-mässan överens om. Men på sikt kan optiken ändå komma att ersättas av röntgensystem, som är dyrare och mer svårhanterliga men som också ser mycket mer.
Bättre kameror och snabbare datorer har gjort att de optiska avsyningssystemen är pålitligare än förr. Det var de leverantörer som ställde ut på Productronica-mässan överens om. Men på sikt kan optiken ändå komma att ersättas av röntgensystem, som är dyrare och mer svårhanterliga men som också ser mycket mer.
Lars Pettersson, produktchef på Sincotron som säljer avsyningsmaskiner från israeliska Orbotech, säger att det har hänt mycket de senaste två åren.
- För fem år sedan fanns det kanske fog för påståendet att optisk avsyning var långsam och hade hög felprocent, men inte nu längre. Framför allt har programmen utvecklats, själva maskinerna är inte så annorlunda.
Datorerna i dem är om inte annorlunda så i alla fall snabbare. Pc-utvecklingen har sett till att avsyningsmaskinerna inte bara har hållit jämna steg med kretskortsutvecklingen utan snarast dragit ifrån den.
Orbotechs nyaste avsynare klarar att inspektera och analysera ett kretskort på 5 x 7 cm på mindre än en sekund, med tillräcklig noggrannhet för att se detaljer som är omkring 0,1 mm stora. Tiden gäller per bild; för större kretskort där man måste ta flera bilder tar inspektionen givetvis längre tid.
Bättre algoritmer hjälper också till. Maskiner som har textläsningsfunktion, för att ta ett exempel, kan läsa modellbeteckningarna på komponenterna. Det gör att de relativt lätt kan programmeras om till att acceptera nya komponenter.
å andra sidan ökar hela tiden informationsmängden. Komponenterna blir mindre och packas tätare, och en modern digitalkamera har 10-20 gånger så många pixlar per ytenhet som en fem år gammal kamera.
- Generellt sett kan man säga att det gäller att få systemen att arbeta smartare, snarare än snabbare, säger Nigel Charters-Rowe som är applikationsingenjör för kretskortstest på Agilent.
Företaget kan till exempel leverera både optiska och röntgensystem samt utrustning för funktionstest till en produktionslinje, och därtill program för att hålla reda på vilka delar av kortet som ska inspekteras med vilken metod. Därmed slipper man till exempel röntga en komponent som ändå ska funktionstestas.
Flera valmöjligheter
Optiska inspektionssystem kan placeras på åtminstone tre platser i produktionslinjen, beroende på vilka fel man vill leta efter. Direkt efter påläggning av lodpastan, efter komponentplaceringen eller i slutet av linjen efter lödugnen.
- Nittio procent av våra kunder i Sverige har valt att inspektera efter lödugnen. Då hittar man både lödfel och felplacerade komponenter i ett svep, säger Lars Pettersson.
Att inspektera efter komponentplaceringen är oftast onödigt, tycker han, med tanke på att många småfel automatiskt rättas i ugnen.
Programmering av inspektionssystemet har varit en annan stötesten. Ju längre tid det tar, desto krångligare blir det att byta produkt på en lina. En förutsättning är att maskinen har någon form av självlärande läge, där man visar den både korrekta kort och typiska fel för att trimma in mönsterigenkänningen. Det kan kombineras med att man läser in komponentlistor och koordinater från samma fil som används för att styra placeringsmaskinen, och sist men inte minst bör tillverkaren ha ett stort (och uppdaterat!) komponentbibliotek.
En finess som är värd att titta efter är automatisk återkoppling till en reparationsstation. Då kan systemet tala om för operatören vad som ska åtgärdas på ett kretskort som klassats som felaktigt.
BGA och flipchip besvärliga
Komponenter av typen BGA eller flipchip ställer dock till problem för optiska avsyningssystem, eftersom förbindningarna sitter på undersidan av kapseln och alltså inte syns. Likaså blir det problem med dubbelsidiga kretskort.
- Just nu är optisk inspektion väldigt populärt att sätta in i produktionslinjen, men nästa steg kan mycket väl bli röntgensystem, säger Agilents Nigel Charters-Rowe.
Röntgensystem har fördelen att de ser igenom både kapslar och kretskort. Många system kan även ta skiktbilder, så att man får en bild av ovansidan av kortet och en av undersidan utan att behöva vända på det. Men de är dyrare än optiska system - 70-80 procent dyrare för samma kapacitet, enligt Lars Pettersson - och de är långsammare. Dessutom ställs det väldigt höga säkerhetskrav, eftersom det inte får läcka ut någon som helst strålning.
På plussidan kan noteras att tillverkarna numera hävdar att röntgensystemen klarar att känna igen även blyfria lödningar.
- För fem år sedan fanns det kanske fog för påståendet att optisk avsyning var långsam och hade hög felprocent, men inte nu längre. Framför allt har programmen utvecklats, själva maskinerna är inte så annorlunda.
Datorerna i dem är om inte annorlunda så i alla fall snabbare. Pc-utvecklingen har sett till att avsyningsmaskinerna inte bara har hållit jämna steg med kretskortsutvecklingen utan snarast dragit ifrån den.
Orbotechs nyaste avsynare klarar att inspektera och analysera ett kretskort på 5 x 7 cm på mindre än en sekund, med tillräcklig noggrannhet för att se detaljer som är omkring 0,1 mm stora. Tiden gäller per bild; för större kretskort där man måste ta flera bilder tar inspektionen givetvis längre tid.
Bättre algoritmer hjälper också till. Maskiner som har textläsningsfunktion, för att ta ett exempel, kan läsa modellbeteckningarna på komponenterna. Det gör att de relativt lätt kan programmeras om till att acceptera nya komponenter.
å andra sidan ökar hela tiden informationsmängden. Komponenterna blir mindre och packas tätare, och en modern digitalkamera har 10-20 gånger så många pixlar per ytenhet som en fem år gammal kamera.
- Generellt sett kan man säga att det gäller att få systemen att arbeta smartare, snarare än snabbare, säger Nigel Charters-Rowe som är applikationsingenjör för kretskortstest på Agilent.
Företaget kan till exempel leverera både optiska och röntgensystem samt utrustning för funktionstest till en produktionslinje, och därtill program för att hålla reda på vilka delar av kortet som ska inspekteras med vilken metod. Därmed slipper man till exempel röntga en komponent som ändå ska funktionstestas.
Flera valmöjligheter
Optiska inspektionssystem kan placeras på åtminstone tre platser i produktionslinjen, beroende på vilka fel man vill leta efter. Direkt efter påläggning av lodpastan, efter komponentplaceringen eller i slutet av linjen efter lödugnen.
- Nittio procent av våra kunder i Sverige har valt att inspektera efter lödugnen. Då hittar man både lödfel och felplacerade komponenter i ett svep, säger Lars Pettersson.
Att inspektera efter komponentplaceringen är oftast onödigt, tycker han, med tanke på att många småfel automatiskt rättas i ugnen.
Programmering av inspektionssystemet har varit en annan stötesten. Ju längre tid det tar, desto krångligare blir det att byta produkt på en lina. En förutsättning är att maskinen har någon form av självlärande läge, där man visar den både korrekta kort och typiska fel för att trimma in mönsterigenkänningen. Det kan kombineras med att man läser in komponentlistor och koordinater från samma fil som används för att styra placeringsmaskinen, och sist men inte minst bör tillverkaren ha ett stort (och uppdaterat!) komponentbibliotek.
En finess som är värd att titta efter är automatisk återkoppling till en reparationsstation. Då kan systemet tala om för operatören vad som ska åtgärdas på ett kretskort som klassats som felaktigt.
BGA och flipchip besvärliga
Komponenter av typen BGA eller flipchip ställer dock till problem för optiska avsyningssystem, eftersom förbindningarna sitter på undersidan av kapseln och alltså inte syns. Likaså blir det problem med dubbelsidiga kretskort.
- Just nu är optisk inspektion väldigt populärt att sätta in i produktionslinjen, men nästa steg kan mycket väl bli röntgensystem, säger Agilents Nigel Charters-Rowe.
Röntgensystem har fördelen att de ser igenom både kapslar och kretskort. Många system kan även ta skiktbilder, så att man får en bild av ovansidan av kortet och en av undersidan utan att behöva vända på det. Men de är dyrare än optiska system - 70-80 procent dyrare för samma kapacitet, enligt Lars Pettersson - och de är långsammare. Dessutom ställs det väldigt höga säkerhetskrav, eftersom det inte får läcka ut någon som helst strålning.
På plussidan kan noteras att tillverkarna numera hävdar att röntgensystemen klarar att känna igen även blyfria lödningar.
Lennart Pettersson
