Osservazione e misurazione di schede a circuiti stampati
Smartphone, tablet, dispositivi indossabili e altri dispositivi simili sono stati progettati più piccoli, più sottili e con maggiori funzionalità. Per questo motivo, anche le PCB e i componenti sono stati progettati per essere più piccoli, più densi e con più strati. Di conseguenza, è diventato più difficile osservare le parti sottili (come i fori passanti, le basi e i pad) e misurare le forme 3D (come le irregolarità della superficie) per la ricerca e lo sviluppo e il controllo qualità dei circuiti stampati (PCB) e delle schede cablate (PWB). Questa sezione introduce le nozioni di base sul montaggio delle PWB e delle PCB, oltre ad alcuni esempi di osservazione e misurazione con il nostro microscopio digitale.
- Tipi, strutture e caratteristiche delle PWB
- Metodi di montaggio delle PCB
- Esempi di osservazione e misurazione dei fori passanti e delle basi sulle PWB
- Un microscopio digitale che migliora la ricerca e lo sviluppo e la garanzia di qualità delle PWB e delle PCB
Tipi, strutture e caratteristiche delle PWB
Nella produzione delle PCB, la qualità dopo il montaggio dei componenti dipende dalle PWB.
Tipi di PWB
I tipi di PWB, le caratteristiche e le strutture vengono spiegati di seguito con figure.
Scheda monofacciale (scheda a uno strato)
Solo un lato del substrato è stampato con lamina di rame. Avendo un solo strato, prende il nome di monostrato. I fori passanti non placcati, in cui vengono inseriti i conduttori dei componenti o gli elettrodi, vengono praticati o punzonati sul substrato e l'interno di questi fori è isolato perché non è placcato in rame. Le basi o i pad sulla superficie del substrato sono ricoperti da un foglio di rame per essere messi a contatto con i componenti da montare. Le schede monofacciali vengono spesso utilizzate per i prodotti elettronici di massa destinati ai consumatori, grazie ai bassi costi di produzione.
- A
- Foro passante non placcato
- B
- Substrato
- C
- Lamina di rame
Scheda bifacciale (scheda a due strati)
Entrambi i lati del substrato vengono stampati con lamina di rame. Questo tipo di scheda si chiama scheda a due strati. L'interno dei fori passanti utilizzati per il montaggio dei componenti è conduttivo perché è placcato in rame. I costi di produzione sono superiori a quelli delle schede monofacciali. Tuttavia, questo tipo è ampiamente utilizzato per l'elettronica perché l'area per il cablaggio e il montaggio è due volte più grande rispetto alle schede monofacciali, il che riduce le dimensioni del substrato da utilizzare.
- A
- Foro passante
- B
- Substrato
- C
- Lamina di rame
Scheda multistrato
Le schede multistrato accoppiano lamine di rame e strati isolanti chiamati prepreg. Questo tipo di scheda viene chiamato scheda a quattro strati, a sei strati o a otto strati, a seconda del numero di strati laminati. Più strati ha una scheda, più complessa è la sua struttura. I costi di progettazione e produzione aumentano di conseguenza. Allo stesso tempo, le schede multistrato possono contenere circuiti di alimentazione e linee di segnale generali tra gli strati, il che aumenta la superficie utilizzata per il montaggio e anche la densità di montaggio.
- A
- Foro passante
- B
- Prepreg (strati isolanti)
- C
- Substrato
- D
- Lamina di rame
Metodi di montaggio delle PCB
Il montaggio di una PCB è un processo in cui i componenti elettronici vengono saldati su una PWB in modo che funzionino come una PCB. Per montare i componenti elettronici sulle PWB si utilizzano comunemente due metodi: la tecnologia di montaggio a inserzione e la tecnologia di montaggio superficiale. Le caratteristiche di ciascuna tecnologia vengono presentate di seguito con figure.
Tecnologia di montaggio a inserzione (IMT)
Questa tecnologia consente di saldare conduttori o elettrodi inseriti in fori passanti su una PWB. La saldatura applicata all'interno del foro passante riduce leggermente l'impedenza in corrispondenza del giunto. Uno svantaggio di questa tecnologia è che i componenti disposti sulla superficie richiedono un substrato più grande, rendendo difficile la miniaturizzazione delle PCB.
I conduttori dei componenti da montare sono diritti e rivolti verso il basso per essere inseriti nei fori passanti. Questi componenti sono chiamati pacchetti dual in-line (DIP).
Tecnologia di montaggio superficiale (SMT)
La tecnologia di montaggio superficiale (SMT) è oggi la più utilizzata per il montaggio delle PCB. I componenti elettronici vengono montati sulla saldatura e applicati alle superfici della PWB e incollati mediante riscaldamento in un forno, senza fori passanti, in un processo chiamato saldatura a rifusione. A differenza dell'IMT, i conduttori o gli elettrodi non devono passare attraverso le PWB, quindi l'SMT può disporre i componenti su entrambi i lati di una PWB in modo efficiente e con un'elevata flessibilità. L'SMT può montare un numero maggiore di componenti elettronici, rendendo le PCB più piccole e più dense.
I componenti da montare sulle superfici, chiamati dispositivi a montaggio superficiale (SMD), sono pacchetti con punte dei conduttori parallele alle superfici o con elettrodi su entrambi i bordi inferiori o sui lati.
Esempi di osservazione e misurazione dei fori passanti e delle basi sulle PWB
I fori passanti e le basi sulle PWB svolgono un ruolo importante nel collegare i componenti alle PWB e agli altri componenti dei circuiti. Nel processo di montaggio è necessario controllare diversi elementi, come la stampa della saldatura, le condizioni del bagno di saldatura e i profili di temperatura dei forni di rifusione. Anche se viene prestata la massima attenzione a ciascun processo e materiale, i fori e le terre passanti difettosi possono causare guasti o malfunzionamenti nella conduzione delle PCB.
I fori passanti e le basi sulle PWB presentano irregolarità superficiali e riflessioni specifiche della lamina di rame. È difficile osservare le PWB in obliquo con i microscopi tradizionali, anche perché richiede molto tempo e risorse e solo una parte delle irregolarità della superficie può essere messa a fuoco. È inoltre difficile misurare le forme e le dimensioni 3D dei microscopici fori passanti e delle basi su PWB molto piccole.
Il microscopio digitale KEYENCE Serie VHX presenta capacità di imaging avanzate e varie funzioni che aiutano gli operatori a catturare facilmente immagini ad alta risoluzione e misurazioni accurate, migliorando la ricerca e lo sviluppo e l'assicurazione della qualità di PCB e PWB.
Osservazione inclinata di fori passanti
La placcatura di rame staccata dall'interno dei fori passanti può causare guasti ai contatti. Per osservare fori profondi con un microscopio tradizionale, è necessario ripetere l'osservazione inclinata su un campione fissato ad angolo con una maschera, il che è difficile e richiede molto tempo e risorse.
Il microscopio digitale della Serie VHX combina un sistema di osservazione ad angolo libero con un piatto XYZ motorizzato, in modo che l'obiettivo rimanga centrato nel campo visivo anche se l'obiettivo viene inclinato o ruotato.
Inoltre, la funzione di composizione della profondità consente di catturare immagini completamente a fuoco, come l'interno di fori passanti, da qualsiasi angolazione o ingrandimento.
La Serie VHX può anche determinare automaticamente le condizioni di illuminazione ottimali utilizzando la funzione Illuminazione multiangolare, che consente di ottenere immagini acquisite con illuminazione omnidirezionale.
L'immagine seguente mostra l'interno di un foro passante con osservazione inclinata, difficile da illuminare, utilizzando una combinazione di illuminazione anulare e retroilluminazione. È possibile osservare da vicino anche difetti microscopici, come la lamina di rame staccata dalla superficie del foro.
Osservazione delle irregolarità della superficie delle basi
Sulle superfici delle basi placcate in rame sono presenti sottili irregolarità superficiali, difficili da catturare a causa del basso contrasto.
Il microscopio digitale della Serie VHX è dotato della modalità Effetto ombra ottico, che consente di catturare facilmente immagini ad alto contrasto in grado di competere con un microscopio elettronico a scansione (SEM), eliminando al contempo la necessità di lavori preliminari come l'aspirazione. Le condizioni della superficie possono essere osservate e valutate da vicino utilizzando un'immagine che enfatizza le irregolarità della superficie.
Misurazione 3D e misurazione del profilo di placcature difettose sulle basi
Le basi difettose sulle PWB possono causare malfunzionamenti delle PCB o problemi nel processo di montaggio dei componenti e sono difficili da misurare con strumenti di misura a contatto o microscopi tradizionali.
Il microscopio digitale della Serie VHX è in grado di acquisire rapidamente misure 3D accurate di meno di un micron di forme irregolari, sottili irregolarità superficiali e rugosità semplicemente facendo clic nei punti specificati dell'immagine.
Un microscopio digitale che migliora la ricerca e lo sviluppo e la garanzia di qualità delle PWB e delle PCB
Il microscopio digitale della Serie VHX consente a qualsiasi operatore di acquisire rapidamente immagini ad alta risoluzione e misurare con precisione i fori passanti e le basi sulle PWB, essenziali per migliorare l'affidabilità delle PCB. Tutte le immagini e i dati possono essere esportati automaticamente in un report, riducendo così il tempo necessario per l'analisi.
La Serie VHX è dotata di molte altre funzioni che non vengono presentate qui. Per ulteriori informazioni sui prodotti o richieste di informazioni, fare clic sui pulsanti sottostanti.
