Aktuální vydání

celé číslo

12

2020

Systémy DCS pro kontinuální a dávkové výrobní procesy

Provozní analytická technika

celé číslo

Jak je důležité míti „rentgena“

Současným trendem je vyrábět s co nejvyšší kvalitou, které je možné dosáhnout zejména důkladnou kontrolou. Při kontrole kvality ve výrobě elektroniky se uplatňovaly zejména optické inspekce, protože jejich výsledky byly dostačující. Jak ale opticky zkontrolovat součástky, kde není na spoje vidět? Toto není možné a přichází na řadu rentgen.

 

Rentgen se nepoužívá pouze ve zdravotnictví, ale často se uplatňuje i při inspekcích v průmyslu. Právě při výrobě elektroniky jeho použití výrazně roste. Je to proto, že velmi moderní pouzdra typu BGA, často používaná QFN, výkonné součástky s chladicími pady nebo moduly v pouzdrech LGA nelze zkontrolovat jinak než rentgenem (obr. 1). Ne všechny závady jsou totiž odhaleny funkčními testy.

 

Jedna z nejčastějších závad při pájení je vznik tzv. voidů (vzduchových bublinek) ve spoji. Tato závada se zpravidla neprojeví okamžitě, protože kontakty jsou spojené. Projeví se až po určité době používání – spoje se vzduchovými bublinkami jsou křehčí a při transportu či manipulacích praskají.

 

Důležitá je také kontrola chladicích padů pod výkonnějšími součástkami. Například ovladač (driver) pro LED či elektromotor musí být kvalitně připájen, aby měl dostatečně dlouhou životnost a nepřehříval se. Jsou-li pod chladicím padem umístěny neuzavřené prokovy, mohou odsát většinu pájecí pasty a chladicí pad se nedostatečně připájí (obr. 2).

 

Rentgen výrazně pomáhá nejen ve výrobě, ale i při vývoji

Díky současné dostupnosti rentgenových přístrojů se vyplatí je využívat pro inspekce nejen v sériové výrobě, ale také ve vývoji. Při výrobě prototypů se mohou osazovat jednotky kusů ručně, popř. i na strojích bez důkladného nastavení. Často se může stát, že v některých místech je více nebo méně pasty, než je třeba, nebo je špatně nastavený teplotní profil a vzniknou vady ve spojích. Vývojář poté stráví dlouhou dobu hledáním chyby v návrhu, a přitom může jít pouze o technologickou vadu při výrobě prototypu. Vzhledem k tomu, že hodina práce vývojáře je velmi drahá, náklady na použití rentgenu se rychle zaplatí.

 

Podle čeho vybírat vhodný rentgen?

U rentgenů se uvádí mnoho parametrů. Jedním z nejzákladnějších je anodové napětí na rentgence. Udává se v kilovoltech a zpravidla se pohybuje od 50 kV do několika stovek kilovoltů. Tato hodnota v kombinaci s anodovým proudem nejvíce ovlivňuje, co vše zvládne rentgen prozářit. K prozařování osazených desek s elektronikou jsou vhodné rentgeny s napětím nad 70 kV.

 

Vlastnosti rentgenu také ovlivňuje velikost ohniska. U rentgenů s tzv. mikroohniskem o velikosti několika desítek mikrometrů je možné dosahovat lepších snímků díky využití geometrického zvětšení, často i více než desetinásobného.

 

Dalším faktorem ovlivňujícím výsledný snímek je použitý typ snímače. Nejlevnější rentgeny využívají metodu nepřímé digitalizace (digitalizuje se snímek pořízený na citlivou fólii), která má nižší energetické i fyzické rozlišení, ale pro mnoho úloh je dostačující a hlavně výrazně levnější než jiné metody. Pro kontrolu elektroniky jsou ale nejvhodnější metody přímé digitalizace s detektory CMOS či CCD a velkým energetickým rozlišením, popř. zobrazovací metody se zesilovačem obrazu, které však výrazně navyšují cenu přístroje. Nejlepší je však vzít vlastní vzorky vyráběných produktů a vyzkoušet jejich inspekci na konkrétním rentgenu.

 

Rentgen se zdá být velmi nákladnou investicí. Cena rentgenu však nemusí být v řádu milionů korun. Nyní jsou dostupné i přístroje, které zajistí kvalitní rentgenovou inspekci a přitom stojí méně než milion korun. Při uvažované životnosti přístroje nejméně sedm let již vycházejí náklady na méně než 400 korun za den. Rentgen přitom zajistí vysokou kvalitu osazování a výrazně tak sníží počet reklamací a zkrátí dobu řešení problémů ve vývojovém oddělení.

 

Zájemci, kteří se chtějí dozvědět o rentgenové technice více, se mohou obrátit na českého výrobce této techniky, společnost ELEDUS, která vyvíjí a vyrábí rentgenové kontrolní přístroje z řady SCIOX (obr. 3). Tyto přístroje jsou určeny jak pro základní kontroly, tak pro profesionální použití ve velkosériové výrobě.

Ing. Petr Čejka, ELEDUS, s. r. o.

 

Obr. 1. Modul LGA s vyznačenými některými vadami – zejména voidy ve spojích

Obr. 2. Nedostatečně připájený chladicí pad ovladače motoru

Obr. 3. Rentgenový přístroj SCIOX

 

Použití rentgenu:

  • průběžná kontrola výroby – součástky v pouzdrech BGA, QFN, LGA, chladicí pady i běžné součástky,
  • kontrola nastavení teplotních profilů před zahájením sériové výroby,
  • kontrola prototypů při vývoji,
  • kontrola produktů při vyřizování reklamací.