A nyomtatott huzalozású lemezeken lévő átmenőfuratok és a szerelési részek vizsgálata és mérése
Az okostelefonok, a táblagépek és a hordható készülékek egyre kisebbé és vékonyabbá válnak, valamint egyre sokoldalúbbak is. Éppen ezért a nyomtatott áramköröket és – azok alkatrészeit is – egyre kisebbre, sűrűbbre és többrétegűre tervezik. Ebből viszont az is következik, hogy manapság a nyomtatott áramköröket (NYÁK-okat) és a nyomtatott huzalozású lemezeket érintő kutatás, fejlesztés és minőségbiztosítás során végzett olyan folyamatok, mint az apró részek (például az átmenőfuratok és a szerelési részek) megfigyelése, vagy a 3D-s formák (például a felszíni szabálytalanságok) vizsgálata is nehezebb lett. Ebben a részben bemutatjuk a nyomtatott huzalozású lemezekre és a NYÁK-ok szerelésére vonatkozó alapvető tudnivalókat, valamint a legújabb 4K-s digitális mikroszkópunk segítségével példákat is prezentálunk a nyomtatott huzalozású lemezeken lévő részletek megfigyelésére és mérésére.
- A nyomtatott huzalozású lemezek típusai, jellemzői, és felépítése
- NYÁK-szerelési módszerek
- Példák a nyomtatott huzalozású lemezeken lévő átmenőfuratok és a szerelési részek vizsgálatára és mérésére
- Egy 4K-s mikroszkóp, amely kiválóan felhasználható a NYÁK-okra és a nyomtatott huzalozású lemezekre koncentráló K+F és minőségbiztosítás támogatására
A nyomtatott huzalozású lemezek típusai, jellemzői, és felépítése
A NYÁK-ok gyártása során – az alkatrészek felszerelése mellett – a nyomtatott huzalozású lemezeken múlik a minőségi végtermék. A különböző típusú nyomtatott huzalozású lemezeket, azok felépítését, jellemzőit, és a különböző típusok részeit az alábbiakban mutatjuk be.
Nyomtatott huzalozású lemezek típusai
A reprezentatív típusokat, jellemzőket és szerkezeteket az alábbiakban ábrák segítségével ismertetjük.
Egyoldalas lemez (egyrétegű lemez)
A szubsztrátumnak csak az egyik oldalára nyomtatnak rézfóliákat. Mivel csak egy nyomtatott réteg van rajta, ezért ezt egyrétegű lemeznek nevezzük. Az áramköri vezetőket vagy elektródákat bevonat nélküli átmenőfuratokba helyezik. Az átmenőfuratokat vagy lyukasztással, vagy fúrással hozzák létre. A furatok belső része – rézbevonat hiányában – szigetelve van. A szubsztrátum felületén lévő szerelési részeket rézfóliával vonják be. Ez köti össze a felszerelt alkatrészeket. Az egyoldalas lemezeket előszeretettel használják a fogyasztói elektronikus eszközök tömeggyártása során, mivel az ilyen lemezek gyártási költségei meglehetősen alacsonyak.
- A
- Bevonat nélküli átmenőfurat
- B
- Szubsztrátum
- C
- Rézfólia
Kétoldalas lemez (kétrétegű lemez)
A szubsztrátumnak mindkét oldalára nyomtatnak rézfóliákat. Ezt a típust kétrétegű lemeznek nevezzük. Az átmenőfuratok belseje rézzel van bevonva, ezért vezetik az áramot. Az egyoldalas lemezekhez képest viszont a gyártási költség magasabb. Ennek ellenére ezt a lemeztípust gyakran használják az elektronikus eszközök gyártásához, mivel az egyoldalas lemezekhez képest a huzalozási és a szerelésre alkalmas terület is kétszer akkora, így kisebb méretű szubsztrátumot kell használni.
- A
- Átmenőfurat
- B
- Szubsztrátum
- C
- Rézfólia
Többrétegű lemez
A többrétegű lemezek rézfólia és ún. prepreg szigetelőrétegek laminálásával jönnek létre. A laminált rétegek számától függően ezeket négyrétegű-, hatrétegű-, vagy nyolcrétegű lemezeknek nevezzük. Minél több réteg van a lemezen, annál összetettebb a felépítése. Az összetettebb típusok gyártási költségei magasabbak. Ugyanakkor a többrétegű lemezek áramköröket és általános jelvezetékeket is tartalmazhatnak a rétegek között, ami növeli a szerelésre alkalmas felületet és a szerelési sűrűséget is.
- A
- Átmenőfurat:
- B
- Prepreg (szigetelő rétegek)
- C
- Szubsztrátum
- D
- Rézfólia
NYÁK-szerelési módszerek
A NYÁK-szerelés egy olyan folyamat, amely során elektromos alkatrészeket forrasztanak a nyomtatott huzalozású lemezre. Ennek a folyamatnak az eredménye a NYÁK. Két gyakori módszer van az elektromos alkatrészek nyomtatott huzalozású lemezre történő szereléséhez: applikátoros technológián alapuló szerelés és felületszerelés. A különböző technológiák jellemzőit a következő sorokban ábrák segítségével mutatjuk be.
Applikátoros technológia (IMT)
A technológia lényege, hogy a vezetőket és az elektródákat a nyomtatott huzalozású lemezen lévő átmenőfuratokba forrasztják. Az átmenőfurat belsejébe jutó forraszanyag kissé csökkenti az impedanciát a csatlakozásnál. Az ilyen megoldás hátránya, hogy az így készült NYÁK-okat nehezebb miniatürizálni, mert a sok felszínre rögzített elektromos alkatrész miatt nagyobb szubsztrátumra van szükség.
Az alkatrészeken egyenes, lefelé mutató vezetők vannak, amiket az átmenőfuratokba kell illeszteni. Ezeket az alkatrészeket dual in-line tokoknak (DIP-eknek) nevezzük.
Felületszereléses technológia (SMT)
Manapság a NYÁK-ok esetében a felületszerelés (SMT) a legelterjedtebb. Az elektromos alkatrészeket felforrasztják a nyomtatottot huzalozású lemez szerelési részére, majd egy kemencében a melegítés hatására kialakul a kötés. Ebben az esetben nem használnak átmenőfuratot. Ezt a módszert újraömlesztéses forrasztásnak nevezik. Az IMT-vel ellenétben az SMT-t használva a vezetőknek és az elektródáknak nem kell áthaladni a nyomtatott huzalozású lemezen, így ezzel a módszerrel lemez mindkét oldalára lehet alkatrészeket rögzíteni, ami nem csak hatékony, de rugalmas megoldás is. Az SMT-t használva több elektronikus alkatrészt lehet felszerelni a lemezre, ami kisebb és sűrűbb NYÁK-okat jelent.
A felületszerelt alkatrészek (SMD-k) olyan tokok, amik a szerelési résszel párhuzamos vezetőhegyekkel, vagy az alsó vagy oldalsó széleken elektródákkal rendelkeznek.
Példák a nyomtatott huzalozású lemezeken lévő átmenőfuratok és a szerelési részek vizsgálatára és mérésére
Az átmenőfuratok és a szerelési részek fontos szerepet játszanak mind az alkatrészek nyomtatott huzalozású lemezekre való felszerelésében, mind pedig az alkatrészek áramkörökkel való összekötésében. A szerelési folyamat során sok mindenre oda kell figyelni: például a forrasztópaszta felvitelére, a forraszfürdő állapotára, és az újraömlesztéshez használt kemence hőfokprofiljára is. Még a legalaposabb folyamat- és anyagellenőrzések dacára is előfordulhatnak olyan hibás szerelési részek és átmenőfuratok, amik megzavarhatják a NYÁK-ok vezetőképességét és működési hibát okozhatnak.
Az átmenőfuratokkal vagy szerelési felületekkel ellátott nyomtatott huzalozású lemezeken a felszíni egyenetlenségek és a rézfóliára jellemző tükröződés is problémát okozhat. A nyomtatott huzalozású lemezek optikai mikroszkóppal történő valamilyen szögből történő megfigyelése nehéz feladat, részben mert időigényes és komoly erőfeszítést igényel, részben pedig mert a felszíni rendellenességek csak egy részét lehet fókuszba hozni. Az apró nyomtatott huzalozású lemezeken lévő mikroszkopikus átmenőfuratok és szerelési részek méreteinek és 3D-s formájának mérése is nehéz.
A KEYENCE VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkópja optikai- és megfigyelőrendszereket használ, valamint nagy felbontást és kiváló mélységélességet biztosít, így számos problémára megoldást jelent.
Ez a mikroszkóp különféle egyszerűen használható funkciókkal van felszerelve – mint például a sima döntött megfigyelés, a mélységkompozícióval rögzített, teljesen fókuszált 4K-képekkel történő megfigyelés (és egyéb kapcsolódó funkciók), a nagy kontrasztú képek készítése és a rendkívül pontos 3D-s mérés –, így javítva egyrészt a minőségbiztosítás, másrészt pedig a nyomtatott áramköröket és a nyomtatott huzalozású lemezeket érintő K+F-folyamatok kifinomultságát és hatékonyságát is. Ebben a részben bemutatjuk a legújabb példákat arra, hogyan használható a VHX sorozat a nyomtatott huzalozású lemezeken lévő átmenőfuratok és szerelési részek vizsgálatára és mérésére.
Az átmenőfuratok döntött megfigyelése
Az átmenőfuratok belsejéről levált rézbevonat érintkezéshibához vezethet. A mély lyukak optikai mikroszkóppal történő megfigyeléséhez meg kell ismételni a döntött megfigyelést egy valamilyen szögben ülékkel rögzített mintán, ami nehézkes feladat, ráadásul sok időt is igényel.
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp változtatható szögű megfigyelőrendszert használ nagy pontosságú XYZ motorizált tárgyasztallal, amely lehetővé teszi a döntött megfigyelést a látómező egyszerű igazításával, elforgatásával és a döntési tengely mozgatásával. A céltárgy a lencse megdöntése vagy elforgatása esetén is a látómező közepén marad, így garantálva a gyors és zökkenőmentes, 4K-s képeken alapuló döntött megfigyelést.
Ezenkívül a mélységkompozíció funkció lehetővé teszi a süllyesztett területek, például az átmenőfuratok belsejének olyan kristálytiszta képekkel történő döntött megfigyelését, amelyek még nagy nagyításnál is tökéletesen fókuszálnak a látómező minden pontjára.
A VHX sorozat még a nehéz fényviszonyokat is egyszerű műveletekkel és állítgatás nélkül képes felmérni. A többszörös megvilágítás funkciót használva egyetlen gombnyomással automatikusan begyűjtheti az adatokat a több irányból megvilágított képekről, így a célnak megfelelő kép kiválasztását követően a kezelő azonnal nekikezdhet a megfigyelésnek.
A következő képen egy nehezen megvilágítható átmenőfurat belsejének döntött megfigyelésére láthat példát, amit egy jó megvilágítás alatt készített éles kép tesz lehetővé. A képet gyűrűs megvilágítás és háttérvilágítás kombinációjával rögzítettünk. Még az olyan mikroszkopikus nagyságrendű hibákat, mint a lyuk felületéről levált rézfóliát is közelről vizsgálhatjuk.
A szerelési részeken lévő szabálytalanságok megfigyelése (optikai árnyékhatás üzemmóddal készült képpel)
A rézbevonatú szerelési részeken finom felületi szabálytalanságok vannak. Az alacsony kontraszt miatt azonban nehéz pontosan felmérni a felületi viszonyokat.
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp optikai árnyékhatás üzemmóddal is rendelkezik, amellyel vákuum nélkül is könnyedén kiváló kontrasztos képeket készíthet. A felszín állapotát közelebbről is megvizsgálhatja és értékelheti, ha olyan képet választ, amely kihangsúlyozza a szerelési résznél lévő felszíni rendellenességeket.
A szerelési rész bevonathibáinak 3D-s mérése és profilmérése
A nyomtatott huzalozású lemezeken lévő, valamilyen okból – például a rézbevonat leválása miatt – meghibásodott szerelési részek a NYÁK-ok meghibásodásához vezethetnek, de a jelenség akár az alkatrészek felszerelése során is problémát jelenthet. Azonban tapintásos mérőműszerekkel és optikai mikroszkópokkal nehéz mikroszkopikus szerelési helyek 3D-s alakmérése.
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóp képes a nagy pontosságú 3D-s mérések elvégzésére is, hála a nagy felbontású képeknek. Elég egy közvetlenül felülről készített kép, és a finom felületi egyenetlenségek valamint az érdesség rögzítésével az egyenetlen formák és a 3D-s képek mért értékei is megállapíthatók.
A kezelők pedig adott pontokra fókuszált profilméréseket is végezhetnek, amihez elegendő csupán az egér segítségével kiválasztani a vizsgálni kívánt pontot. A hibás terület 2D-s keresztmetszeti formájából a felületi egyenetlenségek szubmikrométer szinten mért értékei is lemérhetők, ami gyors és rendkívül pontos elemzést tesz lehetővé.
Egy 4K-s mikroszkóp, amely kiválóan felhasználható a NYÁK-okra és a nyomtatott huzalozású lemezekre koncentráló K+F és minőségbiztosítás támogatására
A VHX sorozatú 4K-s digitális mikroszkóppal még a nyomtatott huzalozású lemezeken lévő átmenőfuratok és szerelési részek fejlett nagyított megfigyelését és kiváló pontosságú 3D-s mérését is elvégezheti, ami nagyban hozzájárul a megbízható NYÁK-ok gyártásához. A mikroszkóp mindemellett egyetlen készülék formájában képes a teljes munkafolyamat támogatására, beleértve az automatikus jelentéskészítést is. Számos olyan egyszerűen elérhető funkcióval is rendelkezik, amelyek megkönnyítik még az általában nehéz feladatok sikeres elvégzését is. Ennek köszönhetően hatékonyabban dolgozhat és időt is spórolhat.
A VHX sorozat képes elvégezni az elektronikai készülékek iparágában szükséges különféle megfigyeléseket és méréseket, de ezen túl számos egyéb, a jelen írásban be nem mutatott funkcióval is fel van szerelve. Ha többet szeretne megtudni a termékről, vagy ha bármilyen kérdése van, kattintson az alábbi gombra.
