Эндоскоп Ersa ErsaScope 1 Original (0VSSC070)

Ersascope и качество пайки

Контроль качества пайки BGA

Глобальная тенденция перехода к BGA — поверхностно-монтируемым корпусам с матричным расположением плавких выводов, — ощущается повсеместно. Между тем, узким местом на пути массового использования BGA остается выходной контроль качества пайки, ибо выводы BGA расположены в недоступной для визуального наблюдения зоне, и сделать заключение о качестве пайки не так просто. Анализ рентгеновских снимков, производимых в проекции корпуса BGA на печатную плату, позволяет выявлять широкий спектр типовых дефектов, могущих образоваться в ходе пайки, как то: межвыводные перемычки, смещения, пустоты. Вместе с тем, рентген неэффективен для обнаружения «холодных паек», микротрещин между выводами BGA и контактными площадками, избыточных остатков флюса под корпусом BGA. И еще: поскольку силами поверхностного натяжения уже на начальной фазе пайки сферические выводы PBGA самоцентрируются по контактным площадкам, то вериткальная рентгеновская проекция «холодной пайки» может выглядеть безукоризненно. При всех достоинствах рентгеновского оборудования (в том числе новейшего, с угловым обзором) оно слишком дорого, чтобы стать "всенародным" инструментом контроля качества пайки BGA.

К методам неразрушающего контроля изделий с BGA традиционно относится и функциональное тестирование. К сожалению, функциональный тест «холодной пайки» может выполняться с тем же успешным результатом, что и для надежного паяного соединения: ведь электрический контакт выводов BGA с проводниками на печатной плате имеет место в обоих случаях, хотя в первом случае он и недолговечен. Таким образом, основываясь на результатах даже двух типов неразрушающих тестов — функционального и рентгеновского, не всегда можно сделать однозначный вывод о качестве пайки в смысле ее надежности (долговременной прочности).

Вывод: эффективным дополнением методов неразрушающего контроля пайки BGA является визуальная (оптическая) инспекция. В 1999 году фирма ERSA впервые в истории разработала систему контроля, обеспечивающую возможность визуальной инспекции паяных выводов под корпусом компонента. Система ERSASCOPE значительно дешевле рентгеновских средств контроля, безопасна, компактна и проста в использовании. ERSASCOPE может помочь там, где рентгеновский контроль недостаточно эффективен или слишком дорог.

Визуальная оценка качества паяного соединения

• количество припоя в зоне паяного соединения;
• форма галтели/мениска (соответствие технологическим стандартам);
• состояние поверхности выводов (текстура, однородность, гладкость, цвет, блеск);
• аномалии (например, остатки флюса).

Все признаки важны для контроля качества пайки, но именно состояние поверхности выводов дает наибольшую информацию о механической прочности соединения, ибо помогает сделать заключение об условиях формирования интерметаллического диффузионного слоя в процессе пайки. Визуально различимы:

• неоднородная или пористая поверхность выводов, царапины;
• деформация формы (асимметричность, впадины и выпуклости, искривления);
• микротрещины;
• изменения цвета;
• микрокапли и брызги припоя;
• остатки флюса;
• посторонние включения (шлак/окалина).

Идея ERSASCOPE проста: заглянув под корпус BGA, проконтролировать правильность формы выводов, копланарность и отсутствие перемычек. У выводов, ближайших к граням корпуса BGA, следует рассмотреть поверхность. Удается проанализировать и мениски, если при пайке была использована паяльная паста (это касается прежде всего керамических BGA). На данной идее с мощным техническим воплощением и базируется система ERSASCOPE

Как устроен ERSASCOPE

Система ERSASCOPE включает аппаратную часть (фото ниже) и измерительно-аналитическое программное обеспечение ImageDoc (версии BASIC или EXPERT) с базой данных для классификации дефектов пайки. Изделие (печатную плату) располагают на микрометрическом столике так, что перемещаемые элементы оптической системы с высоким разрешением «охватывают» корпус BGA. С одной стороны корпуса располагается мощный миниатюрный источник света с волоконной оптикой, с противоположной стороны - головка оптического приемника с мощной подсветкой и регулируемым фокусным расстоянием.

Рабочее положение оптических элементов вокруг BGA

Следует отметить, что оптическая инспекция качества пайки может быть применена не только в отношении корпусов BGA и им подобных, но также для корпусов PLCC с J-образными выводами и QFP с внутренней (!) стороны через просвет между корпусом и линейкой выводов.

ERSASCOPE 2 plus

Микроэндоскоп с CCD видеокамерой 1,3 Мпк (1280x1024). Сменные оптические головки для BGA, FlipChip и прямого наблюдения. Раздельно регулируемые прямая и встречная подсветка. Дополнительный гибкий световод для направленной подсветки с регулируемой интенсивностью и "световой кистью". Микрометрический столик с линейным перемещением и вращением. Cупермощный металлогалогеновый источник света. Сопряжение видеокамеры с компьютером через USB. Архив с описаниями дефектов пайки в комплекте измерительно-аналитического программного обеспечения ImageDoc.

Сменные оптические головки ERSASCOPE 2 plus

Программное обеспечение в версии BASIC прилагается бесплатно к аппаратной части ERSASCOPE 2plus, а версия EXP c базой данных по дефектам пайки и аналитикой продается всего за 880 евро (лицензия с интернет-активацией) с бесплатным trial-периодом 2 недели после активации BASIC. Дистрибутив обеих версий размещен на одном и том же диске. Программное обеспечение в версии BASIC прилагается бесплатно к аппаратной части ERSASCOPE 2plus, Версия EXP c базой данных по дефектам пайки и аналитикой приобретается отдельно (цена есть в прайс-листе, лицензия с интернет-активацией), с бесплатным trial-периодом 2 недели после активации BASIC. Дистрибутив обеих версий размещен на одном и том же диске.

Технические характеристики стенда для ErsaScope 1 Original

Технические характеристики микроэндоскопа ErsaScope 1

Технические характеристики встроенной 90° BGA оптики

Технические характеристики инспекционной камеры

Технические характеристики источника освещения

Технические характеристики инспекционного стола

Сопутствующие товары

• Лицензия ImageDoc v3 EXP Ersa 0VSID300L
• Объектив MACROZOOM Ersa 0VSMZ100
• Держатель для камеры CMOS с объективом MACROZOOM Ersa 0VSMZ300H
• Держатель для камеры CCD с объективом MACROZOOM Ersa 0VSMZ200H
• Световая линза для объектива MACROZOOM Ersa 0VSFR100
• Комплект для осмотра крупных объектов Ersa 0VSUP6XL
• Регулятор освещенности для волоконного источника света Ersa 0VSLR200
• Удлинитель 200 мм для волоконного источника света Ersa 0VSLLVL200
• Рассеиватель для волоконного источника света Ersa 0VSLF200
• Кисть для волоконного источника света Ersa 0VSLF300
• Алюминиевый кейс Ersa 3VP00640
• Вращающийся XY-стол Ersa 0VSXY100
• Эталонная шкала ErsaScope Ersa 0VSRM100
• Комплект оптики для модернизации системы ErsaScope 1 до ErsaScope 2 Ersa 0VSSC600VK