Pemeriksaan X-ray Canggih untuk Papan Sirkuit Presisi Tinggi

Pemeriksaan X-ray Canggih untuk Papan Sirkuit Presisi Tinggi

Di industri papan sirkuit, semakin banyak bagian dan papan yang sulit diperiksa dengan pemeriksaan optik otomatis (AOI) karena solder tidak terlihat. Persyaratan kualitas tinggi, seperti kekuatan lekat pada industri otomotif dan pemeriksaan permukaan penuh solder, semakin meningkat. Untuk menjawab kebutuhan ini, Omron memperkenalkan teknologi baru untuk melakukan pemeriksaan dalam waktu take time inline yang diperlukan (rata-rata kecepatan produk harus diselesaikan untuk memenuhi permintaan pelanggan). Ini adalah salah satu tantangan terbesar untuk perangkat pemeriksaan otomatis X-ray komputasi tomografi (CT). Untuk teknologi citra berkelanjutan, diperlukan kontrol posisi yang sangat akurat dan sensasi citra berkecepatan tinggi.

Alasan Di Balik Metode Pemeriksaan Baru

Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan teknologi yang luar biasa telah dicapai dalam kendaraan listrik (EV), sistem bantu pengemudi canggih (ADAS), bahkan pengemudi otomatis. Untuk dunia pemasangan papan sirkuit, ini berarti pergeseran terhadap kepadatan yang lebih tinggi, sementara semakin banyak bagian dan PCB memiliki persambungan solder yang tidak dapat diakses secara visual yang menyebabkan kesulitan dalam pemeriksaan visual. Contoh typis meliputi chip tanpa fillet dan ball grid arrays (BGA) dengan persambungan solder yang diatur di bagian bawah paket.

Industri otomotif mewajibkan jaminan kualitas yang sangat ketat untuk melindungi konsumen, dan pemasok seringkali diminta untuk melakukan pemeriksaan permukaan penuh papan sirkuit inline (bukan pemeriksaan sampel) dan mengukur bentuk solder serta memeriksa hingga kekuatan lekat. Ditambah dengan masalah kekurangan tenaga kerja baris, yang sebagian bertanggung jawab atas peningkatan cepat permintaan akan pemeriksaan otomatis yang presisi tinggi dan berkualitas tinggi.

Oleh karena itu, peristiwa di industri pemasangan seperti masalah kualitas papan sirkuit dan kemampuan produksi berhenti dapat menimbulkan risiko serius bagi pelanggan. Aliran papan sirkuit cacat akan segera mengakibatkan krisis yang dapat mengancam keamanan orang dan masyarakat. Karena alasan ini, kini semakin penting untuk menyediakan mekanisme yang mencegah aliran papan sirkuit cacat ke pasar.

Respons terhadap tren ini, Omron mengembangkan sistem AXI (pemeriksaan X-ray otomatis), yang telah banyak digunakan di garis produksi teknologi pemasangan permukaan (SMT) berkat kemampuannya untuk memeriksa item yang tidak dapat diakses secara visual seperti persambungan solder di bagian bawah bagian. Namun, karena masalah waktu takt, model konvensional telah digunakan terutama untuk pemeriksaan sampel offline atau untuk pemeriksaan inline bagian kunci saja.

Artikel ini menyajikan garis besar teknologi yang digunakan untuk sistem pemeriksaan X-ray CT inline otomatis VT-X750 Series (Gambar 1) untuk memperbaiki masalah ini dan mencapai kecepatan yang cukup untuk penggunaan inline dalam proses pemasangan papan sirkuit otomotif, sehingga memungkinkan jaminan kualitas papan sirkuit dalam jumlah besar.

Mencapai Kualitas Citra Tinggi dengan AXI Berbasis CT

Jenis utama metode citra diagnostik berbasis X-ray meliputi X-ray dua dimensi (2D), tomosintesis, dan tomografi komputasi. Metode X-ray 2D digunakan untuk mendapatkan satu citra per pengambilan dengan sumber X-ray, benda kerja, dan kamera X-ray disusun secara vertikal (Gambar 2). Citra yang dihasilkan oleh metode ini dicatat sebagai data dua dimensi. Meskipun mampu melakukan akuisisi citra dalam waktu yang lebih singkat, metode ini kalah dari metode lain dalam hal kualitas citra karena jumlah data yang ditangani kecil.

Metode tomosintesis digunakan untuk mendapatkan sejumlah citra benda kerja dalam posisi relatif terhadap sumber X-ray atau kamera X-ray dalam jangkauan sudut terbatas. Metode ini memungkinkan akuisisi citra tomografi dengan ketinggian yang diinginkan disorot (Gambar 3). Meskipun lebih memakan waktu dibandingkan metode X-ray 2D, tomosintesis memungkinkan akuisisi citra yang lebih cepat dibandingkan metode CT dan unggul dibandingkan metode X-ray 2D dalam hal kualitas citra. Harus diperhatikan bahwa jika citra tomografi diambil pada jarak yang cukup jauh dari posisi fokus sumber X-ray atau kamera, cenderung lebih kabur dibandingkan citra CT.

Metode CT digunakan untuk mendapatkan sejumlah citra benda kerja dalam posisi relatif terhadap sumber X-ray atau kamera selama rotasi 360 derajat dan merekonstruksinya menjadi data tiga dimensi (3D). Metode ini menangani volume data yang lebih besar dibandingkan metode lain dan oleh karena itu menyediakan kualitas citra terbaik. Kelebihannya adalah memungkinkan ekstraksi dan penggunaan tidak hanya data arah bidang horizontal, tetapi juga data arah ketinggian dari data 3D yang dikonstruksi. Bahkan saat diambil jauh dari posisi fokus sumber X-ray atau kamera X-ray, citra tomografi menggunakan metode ini akan memiliki kualitas citra yang jelas dan kabur rendah. Di sisi lain, metode ini membutuhkan waktu lebih lama untuk akuisisi citra dan biasanya memberikan dosis yang lebih tinggi pada benda kerja.

Solusi AXI

Omron mengadopsi metode pemeriksaan baru yang dapat mengidentifikasi titik yang diinginkan dalam data 3D dan melakukan diagnosis berbasis citra untuk memeriksa secara akurat bentuk setiap permukaan persambungan solder. Solusi AXI Omron memanfaatkan metode CT dan memungkinkan pemeriksaan presisi tinggi yang bebas dari keterbatasan bagian bawah papan sirkuit. Komponen teknis utamanya terdiri dari perangkat keras yang mampu melakukan sensasi presisi tinggi dan aman, bersama dengan perangkat lunak yang memungkinkan kontrol kecepatan tinggi dengan responsivitas yang baik.

Perangkat keras sebagian besar terdiri dari komponen mekanik, listrik, dan citra. Oleh karena itu, parameter desain — seperti keamanan elektromekanis, pelindungan, akurasi gerak sumbu, responsivitas kontrol, kualitas citra, dan tingkat citra — memainkan peran penting dalam memastikan kinerja sistem. Bagian perangkat lunak sistem terdiri dari assembly optimizer untuk koreksi perbedaan mesin, aplikasi utama untuk pengembangan program pemeriksaan, proses rekonstruksi untuk mengubah citra yang ditangkap menjadi data 3D, dan algoritma yang digunakan untuk melakukan pemeriksaan data 3D yang diperoleh. Komponen teknis ini saling terkait secara kompleks dan harus bekerja sama secara mulus dalam setiap modul fungsi untuk pemeriksaan presisi tinggi dan kecepatan tinggi. Ini sangat penting untuk akuisisi citra CT berkualitas tinggi, yang merupakan inti dari teknologi ini dan menyediakan kinerja dasar perangkat citra, desain geometri presisi tinggi dan kontrol, serta pemrosesan koreksi dan algoritma pemeriksaan yang kuat.

Bagian-bagian berikut akan membahas setiap kemampuan ini.

1. Kinerja Dasar Perangkat Citra (FPD dan X-ray)