Ispezione e misurazione delle cricche e dei vuoti di saldatura
Le PCB e i componenti elettronici stanno diventando sempre più piccoli e densi e richiedono una saldatura di qualità superiore per il montaggio di questi componenti. L'analisi dei difetti di saldatura è particolarmente importante nell'industria automobilistica, dove il ricorso al controllo computerizzato avanzato sta aumentando rapidamente.
Questa sezione presenta principalmente i più recenti esempi di osservazione al microscopio di difetti tipici della saldatura, come cricche e vuoti di saldatura, utilizzando il nuovo microscopio digitale 4K di KEYENCE.
- Cambiamenti nell'ambiente circostante la saldatura
- Difetti di saldatura e importanza dell'osservazione di cricche e vuoti di saldatura
- Recenti esempi di osservazione e analisi delle cricche e dei vuoti di saldatura
- Osservazione inclinata delle cricche di saldatura su PCB impacchettate
- Osservazione di cricche di saldatura su sezioni trasversali di componenti elettronici
- Osservazione di vuoti di saldatura su campioni in sezione trasversale
- Analisi quantitativa delle sezioni trasversali delle PCB
- Valutazione della forza di adesione in base all'aspetto del giunto di saldatura
- Un'unità dotata di tutte le funzioni indispensabili per il controllo qualità delle saldature
Cambiamenti nell'ambiente circostante la saldatura
Gli smartphone, i tablet e i dispositivi indossabili stanno diventando sempre più funzionali, piccoli e sottili. Per rendere possibili tali dispositivi, si sono diffuse PCB più piccole e più stratificate.
Nell'industria automobilistica, la frenata automatica e la guida autonoma richiedono un controllo computerizzato avanzato dell'auto; per questo motivo, le PCB e gli altri componenti elettronici devono essere ancora più resistenti e affidabili.
Le saldature svolgono un ruolo fondamentale nella continuità elettrica e nel collegamento tra i componenti elettronici e quindi sono chiamate ad avere una maggiore durata e affidabilità. Inoltre, l'uso di saldature senza piombo, iniziato negli anni 2000, ha aumentato la richiesta di tecniche di incollaggio che impediscano l'infragilimento dei materiali.
Le prove di valutazione dell'affidabilità sono quelle indispensabili per valutare la durata e l'affidabilità delle saldature. Tra questi test, quelli sui cicli di temperatura sono tipicamente utilizzati per valutare le saldature.
Esistono vari difetti di saldatura che possono causare problemi. Un esempio è dato dall'insufficiente bagnabilità* della pasta saldante applicata automaticamente su una piastra metallica e stampata. Tali saldature, nelle parti concave, possono diminuire la forza di adesione a un pad saldato o causare difetti come i vuoti di saldatura. Per migliorare la qualità, è essenziale utilizzare l'osservazione e l'analisi per identificare le cause dei difetti di saldatura. La sezione successiva illustra i tipici difetti di saldatura, i rischi che essi comportano e la necessità di osservarli.
La bagnabilità della saldatura è indicata da un angolo di contatto θ tra una superficie solida e un liquido (ad esempio, la saldatura fusa) applicato a tale superficie. Quanto più piccolo è l'angolo A (angolo di contatto θ) nell'immagine, tanto maggiore è la bagnabilità della saldatura, indicando una situazione in cui il liquido è ampiamente applicato alla superficie solida. Maggiore è l'angolo di contatto, minore è la bagnabilità della saldatura, il che indica una situazione in cui la superficie solida respinge il liquido applicato.
Difetti di saldatura e importanza dell'osservazione di cricche e vuoti di saldatura
I difetti tipici delle saldature sono i “ponti di saldatura“ e la “lega saldante in eccesso“, in cui una quantità eccessiva di saldatura provoca un cortocircuito. Inoltre, gli “schizzi di saldatura” sono dovuti a un riscaldamento eccessivo, mentre i “giunti di saldatura freddi” sono dovuti a un riscaldamento insufficiente.
Esistono anche “crepe di saldatura” e “vuoti di saldatura”, le cui cause sono difficili da rilevare e identificare subito dopo il montaggio. Questi difetti possono essere causati da vari fattori e non solo immediatamente dopo la formazione dei giunti di saldatura, ma possono verificarsi o progredire nel tempo o a causa delle sollecitazioni. Pertanto, questi difetti devono essere osservati e analizzati con microscopi o altri strumenti di misura.
- Cause e rischi delle cricche di saldatura
- Le cricche di saldatura si verificano o progrediscono a causa di fattori quali la fatica, il passare del tempo e l'applicazione di sollecitazioni dopo la formazione dei legami di saldatura. Se le fessure che sono microscopiche durante le fasi iniziali del confezionamento crescono, la resistenza del legame aumenterà. Esistono persino casi in cui le rotture delle saldature provocano un riscaldamento Joule. Le crepe possono anche separare completamente il legame, causando un guasto del componente. In particolare, si dice che le cricche nelle saldature senza piombo progrediscano rapidamente una volta formatesi. Dal momento che le cricche di saldatura cresciute possono generare calore e causare incendi, devono essere ispezionate con attenzione.
- Cause e rischi dei vuoti di saldatura
- I vuoti di saldatura sono causati principalmente dalle bolle d'aria contenute nella saldatura applicata nel processo di stampa del riflusso della saldatura, dai gas generati nel processo di montaggio dei componenti e dall'insufficiente bagnabilità della pasta saldante applicata alle parti concave. I vuoti di saldatura possono ridurre la resistenza della saldatura e la resistenza parzialmente ridotta può causare cricche nella saldatura. Per questo motivo l'identificazione delle cause dei vuoti di saldatura e le relative contromisure sono estremamente importanti.
Per garantire la qualità e migliorare i processi, è importante osservare, analizzare e valutare le cricche e i vuoti di saldatura nei prodotti difettosi.
Recenti esempi di osservazione e analisi delle cricche e dei vuoti di saldatura
La saldatura applicata è tridimensionale, ma i microscopi tradizionali ne mettono a fuoco solo una parte nell'osservazione ad alto ingrandimento a causa di una profondità di campo insufficiente. Di conseguenza, è necessaria una messa a fuoco delicata per ogni parte del target osservato.
Inoltre, i microscopi tradizionali non riescono a mettere a fuoco completamente gli oggetti che presentano irregolarità superficiali causate da una lucidatura insufficiente. Altri problemi tradizionali sono i difetti non rilevati a causa della riflessione dei materiali lucidi e le sottili crepe iniziali che non possono essere osservate ad alto ingrandimento o a causa di una risoluzione insufficiente.
Il microscopio digitale 4K ad alta definizione della Serie VHX di KEYENCE è in grado di risolvere questi problemi tradizionali, grazie al sistema ottico ad alta risoluzione con un’ampia profondità di campo, al sensore immagini CMOS 4K e a sistemi appositamente progettati come l'illuminazione ad alte prestazioni e l'elaborazione avanzata delle immagini. L'osservazione più avanzata, l'analisi dei difetti e la valutazione delle saldature possono essere eseguite rapidamente con operazioni semplici, migliorando notevolmente l'efficienza del lavoro.
Questa sezione presenta gli ultimi esempi di osservazione e analisi dei difetti di saldatura utilizzando la Serie VHX.
Osservazione inclinata delle cricche di saldatura su PCB impacchettate
Il sistema di osservazione ad angolo libero del microscopio digitale 4K della Serie VHX consente l'osservazione inclinata di filetti di saldatura tridimensionali su PCB impacchettate.
Inoltre, la funzione di rimozione dei bagliori e del riflesso anulare consente di osservare le cricche di saldatura in modo chiaro e non influenzato dalla luce riflessa specifica della saldatura.
La Serie VHX ha raggiunto una profondità di campo di circa 20 volte superiore a quella dei microscopi tradizionali. È disponibile anche la composizione della profondità in tempo reale, che crea facilmente immagini in 4K chiare che mettono a fuoco l'intero obiettivo, anche ad alto ingrandimento.
Sinistra: composizione della profondità, rimozione dei bagliori, eliminazione del riflesso anulare/destra: normale
Osservazione di cricche di saldatura su sezioni trasversali di componenti elettronici
Le cricche di saldatura, inizialmente microscopiche, possono crescere nel tempo, causando guasti ai componenti, generazione di calore e incendi. La mancata considerazione di cricche sottili a causa di un ingrandimento o di una risoluzione insufficienti ha rappresentato un problema serio.
Gli obiettivi HR ad alta risoluzione e il revolver motorizzato del microscopio digitale 4K della Serie VHX offrono una funzione di zoom senza soluzione di continuità che passa automaticamente da un obiettivo all'altro da 20x a 6000x di ingrandimento con operazioni intuitive. Un'immagine ad alto ingrandimento di un'area con difetti può essere visualizzata accanto a un'immagine a basso ingrandimento utilizzando la funzione split screen, consentendo agli operatori di tenere sempre sotto controllo ciò che stanno osservando durante l'osservazione ad alto ingrandimento.
Inoltre, grazie alla profondità di campo e alla composizione della profondità in tempo reale, è possibile osservare fessure di meno di un micron con un'immagine chiara, anche in presenza di irregolarità superficiali.
Osservazione di vuoti di saldatura su campioni in sezione trasversale
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX fornisce immagini completamente a fuoco delle sezioni trasversali, anche in presenza di irregolarità introdotte da una lucidatura insufficiente. Queste immagini consentono un'osservazione ad alta risoluzione senza che vengano trascurati i vuoti.
Analisi quantitativa delle sezioni trasversali delle PCB
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX consente la misurazione e il conteggio automatico di aree ad alta precisione con un'immagine ingrandita ad alta risoluzione. Queste funzioni consentono agli operatori di eseguire analisi quantitative e generare report con un'unica unità, migliorando significativamente l'efficienza.
Valutazione della forza di adesione in base all'aspetto del giunto di saldatura
Con i microscopi tradizionali, l'illuminazione è difficile da impostare a causa del riflesso delle superfici di saldatura, causando variazioni nei risultati tra gli operatori.
Con la funzione di illuminazione multiangolare del microscopio digitale 4K della Serie VHX, i dati relativi all'illuminazione omnidirezionale vengono acquisiti automaticamente premendo un pulsante.
L'immagine più adatta da utilizzare per l'osservazione e la valutazione può essere selezionata tra le immagini acquisite con la funzione di illuminazione multiangolare, riducendo così in modo significativo il tempo tradizionalmente richiesto per la regolazione della luce. I dati delle immagini con illuminazione diversa vengono salvati automaticamente, in modo da poter caricare immediatamente altre immagini con condizioni di illuminazione diverse.
Inoltre, l'utilizzo della funzione di rimozione dei bagliori e della funzione di eliminazione del riflesso anulare sopprime la luce riflessa specifica della saldatura, consentendo di osservare l'aspetto dei giunti di saldatura con un'immagine chiara.
Un'unità dotata di tutte le funzioni indispensabili per il controllo qualità delle saldature
Il microscopio digitale 4K della Serie VHX dispone di molte altre funzioni, come le misurazioni 2D e 3D, e consente di effettuare osservazioni, analisi, misurazioni e report con un'unica unità.
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