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Ispezione ottica di componenti elettronici in un sistema di collaudo d’avanguardia

Fondata nel 1976, SPEA è oggi uno dei più importanti produttori di macchine per le industrie elettroniche e dei semiconduttori a livello mondiale. La sede della casa madre è a Volpiano, alle porte di Torino.

I prodotti SPEA comprendono tester per semiconduttori, tester a sonde mobili e a letto d’aghi per schede a circuito stampato, tester per alimentatori, tester per riparazione, macchine per l’automazione e software per controllo di processo.

Recentemente SPEA ha realizzato una nuova MEMS Test Cell, ovvero una macchina pick-and-place con tester incorporato utilizzata per il collaudo ad alti volumedi questi particolari dispositivi elettromeccanici. Questo sistema integrato esegue un collaudo completo (meccanico, elettrico e ottico) dei componenti, verifi cando nello stesso tempo che i componenti siano posizionati correttamente nella sezione d’ingresso e che appartengano al lotto di produzione corretto, e identifi candoli attraverso la lettura dei caratteri su di essi impressi. In seguito alla lettura, ogni componente viene catalogato. Con il controllo ottico è quindi possibile conoscere la morfologia del buffer d’ingresso: il numero dei componenti presenti, il loro orientamento, il loro lotto di appartenenza.

Tutte le parti della macchina sono state progettate e prodotte direttamente da SPEA per assicurare un funzionamento integrato, le migliori prestazioni tecniche e l’ottimizzazione dei costi. Ne è risultata un’apparecchiatura che combina gli elementi di manipolazione, contatto e collaudo completo dei MEMS, inclusi lo stimolo fi sico per il test funzionale ed il condizionamento termico. Il costo del test risulta notevolmente ridotto, grazie all’elevata produttività, al breve tempo di sviluppo dell’applicazione e al rapido adattamento ad applicazioni differenti.

30 000 componenti/ora
La capacità della macchina, rapidamente riconfigurabile, può arrivare a 30.000 componenti/ora. Kit di conversione permettono di gestire con semplicità sia package standard che customizzati.
“Il controllo ottico, integrato nella macchina, è effettuato a livello del vassoio d’ingresso, che può contenere circa 500 componenti di dimensioni variabili da 1x1 a 7x7 mm”, afferma Diego Cordero, Responsabile Progettazione Sistemi Ottici presso SPEA. L’ispezione ottica assicura un’elevata affidabilità ed è eseguita quando i componenti sono posti nei pocket del tray, al fine di verificare che la loro posizione e orientamento siano corretti.

Dopo essere stati testati, i componenti vengono impacchettati dalla macchina e quindi commercializzati.

“Il ruolo dei nostri sistemi è importantissimo. Posti alla fine della linea produttiva, la fase più critica ed al tempo stesso più importante, i sistemi SPEA hanno il compito di qualificare i componenti. Solo dopo aver superato il nostro collaudo i componenti funzionanti vengono immessi sul mercato”. Una responsabilità che richiede le migliori soluzioni tecnologiche e ingegneristiche. “Il nostro vincolo tecnico principale era quello di fornire un tester ottico veloce e affidabile”, spiega l’ingegner Cordero. “Abbiamo dovuto sviluppare la macchina in un tempo molto breve e di conseguenza abbiamo scelto di affidarci ad esperti che ci fornissero un pacchetto di ispezione ottica già completo.”

SPEA ha scelto la telecamera a scansione lineare XG- 8000 dopo avere esaminato su Internet l’offerta disponibile.“Abbiamo deciso di adottare il prodotto KEYENCE anche perché l’azienda ha risposto tempestivamente alle nostre esigenze, inviando personale tecnico specializzato presso il nostro stabilimento”, sottolinea l’ingegner Cordero. “I tecnici KEYENCE ci hanno supportato nella progettazione dell’applicazione. Oltre a questo solido supporto tecnico, abbiamo potuto apprezzare la robustezza dei rilevatori ottici in linea KEYENCE e la loro programmazione semplice e versatile”.

Il sistema è in funzione dall’estate del 2012, con una produttività di circa 500.000 misure al giorno. Il tasso di errore è dello 0,005% circa. “Il valore iniziale era più elevato (5-6%), ma insieme al cliente abbiamo indagato e corretto tutte le possibili cause di errore, soprattutto nella linea di fabbricazione dei componenti”, afferma l’ingegner Cordero. Una buona collaborazione fra SPEA e il cliente ha quindi portato a raggiungere un basso scarto di componenti.

La serie XG-8000
Con la serie XG-8000, KEYENCE ha introdotto una telecamera a scansione lineare caratterizzata da una programmazione molto semplice.
Poiché l´immagine è generata linea per linea, è possibile ottenere un´immagine molto più grande rispetto a una telecamera a matrice. Nel modo a scansione lineare, infatti, la risoluzione massima è di 8192 X 8192 (o 4096 X 16384) pixel. La precisione di controllo aumenta quindi in modo considerevole. Inoltre, essendo necessário illuminare solo una linea della parte, e non un´area, l´illuminazione è uniforme.
L´interfaccia intuitiva della serie XG-8000 ne facilita la messa a punto e l´impostazione. La telecamera è pronta ad acquisire immagini non appena viene collegata e sono impostate le condizioni di acquisizione: è quindi sufficiente impostare il tempo di esposizione, regolare la sensibilità della telecamera e correggere l´immagine utilizzando la forma d´onda di intensità che è stata generata nel visualizzatore di forme d´onda come riferimento. Gli indicatori LED che mostrano il livello di intensità luminosa ricevuta e la nitidezza permettono di verificare immediatamente la coerenza dell´asse ottico.

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