sistemas de visÃo para “placement” - lsi.usp.brgongora/tec_enc/tec-enc_8.pdf · uma boa solda,...

37
TEC-ENC 8-1 SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” •Os sistemas de visão para o posicionamento de dispositivos (SMD) realiza as seguintes funções: – Localização das marcas fiduciais no (PCB) , –Assegurar o alinhamento do dispositivo, –Verificar o cheque de tolerâncias e inspeção global, –Localização e exame dos terminais, para garantir que mesmo dispositivos com terminais um pouco deformados possam ser posicionados corretamente, –Rejeição dos dispositivos que não tem ou apresentam terminais fora das tolerâncias estabelecidas. –Comparação de componentes com imagens padrão, para rejeição dos dispositivos fora das tolerâncias estabelecidas.

Upload: dodang

Post on 29-Nov-2018

222 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT”

•Os s

iste

mas

de

visã

o pa

ra o

po

sici

onam

ento

de

disp

ositi

vos

(SM

D) r

ealiz

a as

segu

inte

s fun

ções

:–

Loca

lizaç

ão d

as m

arca

s fid

ucia

is

no (P

CB

) ,

–Ass

egur

ar o

alin

ham

ento

do

disp

ositi

vo,

–Ver

ifica

r o c

hequ

e de

tole

rânc

ias e

in

speç

ão g

loba

l,–L

ocal

izaç

ão e

exa

me

dos t

erm

inai

s, pa

ra g

aran

tir q

ue m

esm

o

disp

ositi

vos c

om te

rmin

ais u

m

pouc

o de

form

ados

pos

sam

ser

posi

cion

ados

cor

reta

men

te,

–Rej

eiçã

o do

s dis

posi

tivos

que

não

te

m o

u ap

rese

ntam

term

inai

s for

a da

s tol

erân

cias

est

abel

ecid

as.

–Com

para

ção

de c

ompo

nent

es c

om

imag

ens

padr

ão,

para

reje

ição

dos

di

spos

itivo

s for

a da

s tol

erân

cias

es

tabe

leci

das.

Page 2: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

PRECISÃO do POSICIONAMENTO

•Um

asp

ecto

impo

rtant

e no

pro

cess

o de

po

sici

onam

ento

de

com

pone

ntes

SM

D

é a

prec

isão

do

posi

cion

amen

to.

–O

des

vio

padr

ão (σ

) e o

des

vio

da m

édia

de

um

val

or n

omin

al sã

o pa

râm

etro

s m

edid

as p

ara

qual

quer

sist

ema

de

posi

cion

amen

to e

junt

o o

parâ

met

ro (µ

) ch

amad

o de

“Pl

acem

ent o

ffse

t” =

Des

vio

do v

alor

méd

io e

m re

laçã

o ao

val

or

nom

inal

são

usa

dos p

ara

calc

ular

o (c

mk)

Ín

dice

de

capa

cida

de d

a m

áqui

nade

“P

lace

men

t”, v

er e

quaç

ão a

baix

o.–

O (S

L) o

u es

peci

ficaç

ão li

mite

é u

m

parâ

met

ro d

eter

min

ado

pelo

usu

ário

)(x

Page 3: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

TEMPO de CICLO em “PLACEMENT”

•O te

mpo

de

um o

cic

lo d

e “P

lace

men

t”

poss

ui 4

fase

s prin

cipa

is:

–“Pi

ck ti

me”

tem

po d

e re

colh

imen

to d

o co

mpo

nent

e SM

D.

•Tip

icam

ente

de

100

mili

-seg

undo

s–T

empo

de

cur

so (X

-Y) d

a p

osiç

ão d

e re

colh

imen

to a

té a

de

posi

cion

amen

to.

•Per

to d

e 14

0 m

ili-s

egun

dos

–Tem

po d

o po

sici

onam

ento

(inc

luin

do o

cu

rso

(X-Y

), do

prim

eiro

até

o u

ltim

o po

sici

onam

ento

.•E

ste

tem

po a

umen

ta c

om o

núm

ero

de c

abeç

as u

sada

s, o

tem

po é

de

140

mili

-seg

undo

s por

par

te (v

eja

tabe

la).

–Tem

po d

e cu

rso

(X-Y

) da

últim

a po

siçã

o pa

ra a

pos

ição

de

reco

lhim

ento

. •P

erto

de

140

mili

-seg

undo

s

–Con

clus

ão:O

‘tem

po d

e ci

clo

de P

&P

dim

inui

na

med

ida

em q

ue o

núm

ero

de

cabe

ças a

umen

ta, p

orem

apó

s a q

uarta

ca

beça

o te

mpo

não

dim

inui

mui

to.

–Ass

im a

s nov

as m

áqui

nas t

ende

m a

ser

mai

s com

pact

as p

ara

dim

inui

r os t

empo

s de

curs

o.

Page 4: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-4

ALIMENTADORES de COMPONENTES SMD

–Dev

ido

a di

vers

idad

e ge

omét

rica

dos

com

pone

ntes

SM

D d

iver

sos t

ipos

de

alim

enta

dore

s for

am d

esen

volv

idos

:•“

Stic

k fe

eder

s” A

limen

tado

res e

m tu

bos

•“Ta

pe F

eede

rs”

Alim

enta

dore

s de

fita

•“Tr

ay fe

eder

s” A

limen

tado

res d

e ba

ndej

a

•“B

ulk

feed

ers”

Alim

enta

dore

s a g

rane

l

Page 5: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-5

SOLDAGEM em SMT

•So

ldag

em p

ode

ser d

efin

ido

com

o a

junç

ão d

e do

is m

etai

s por

aqu

ecim

ento

de

mat

eria

is

acim

a de

seu

pont

o de

fusã

o, m

as a

baix

o do

s pon

tos d

e fu

são

dos m

ater

iais

que

serã

o lig

ados

. A

junç

ão é

form

ada

de d

uas m

anei

ras:

–Pel

a fo

rmaç

ão d

e co

mpo

stos

inte

rmet

álic

os, q

ue é

um

pro

cess

o qu

ímic

o irr

ever

síve

l;–P

or d

ifusã

o ou

abs

orçã

o, q

ue é

um

pro

cess

o fís

ico.

O o

bjet

ivo

do p

roce

sso

de re

fusã

o é

o de

obt

er so

ldas

de

alta

qua

lidad

e em

todo

s os t

erm

inai

s do

s com

pone

ntes

de

um c

erto

circ

uito

de

form

a co

nsis

tent

e.•

O p

roce

sso

envo

lve

o aq

ueci

men

to d

os te

rmin

ais,

ilhas

e p

asta

aci

ma

do p

onto

de

fusã

o da

lig

a ut

iliza

da n

a so

lda

dos t

erm

inai

s e a

pas

ta d

e fo

rma

a se

refu

ndir

num

file

te h

omog

êneo

. A

con

sist

ênci

a do

pro

cess

o de

pend

e d

e co

mo

se c

ontro

la a

apl

icaç

ão e

cal

or e

a v

aria

ção

dest

e ao

long

o d

a pl

aca

de

de p

laca

par

a pl

aca.

•Es

ta o

pera

ção

cont

rola

da c

ham

a-se

de

perf

il de

sold

agem

. O m

étod

o de

aqu

ecim

ento

não

é

tão

criti

co q

uant

o a

habi

lidad

e de

con

trola

r o p

erfil

de

uma

form

a re

petit

iva.

Page 6: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-6

As CAMADAS INTERMETÁLICAS na SOLDA

•Q

uand

o p.

Ex.

um

a lig

a 63

Sn/3

7Pb

é so

ldad

a co

m c

obre

, dua

s cam

adas

in

term

etál

icas

(IL)

“In

term

etal

lic L

ayer

s”

são

form

ados

. No

lado

do

cobr

e C

u 3Sn

e

no la

do d

a so

lda

uma

cam

ada

irreg

ular

de

Cu 6

Sn5.

•A

esp

essu

ra to

tal d

esta

s cam

adas

é d

e 0.

5-0.

7 µm

. Est

es c

ompo

stos

form

as g

rãos

cr

ista

linos

e su

a es

trutu

ra é

det

erm

inad

a pe

la te

mpo

e te

mpe

ratu

ra d

a in

tera

ção

térm

ica.

Pequ

enos

tem

pos d

e re

ação

form

a gr

ãos

finos

que

pro

mov

em b

oa so

ldab

ilida

de e

re

sist

ênci

a m

ecân

ica

da ju

nta.

Tem

pos l

ongo

s de

reaç

ão fo

rmam

grã

os

gros

sos q

ue g

eram

cam

adas

(IL)

esp

essa

s e

prom

ovem

sold

abili

dade

e re

sist

ênci

a m

ecân

ica

da ju

nta,

dei

xand

o a

sold

a du

ra e

qu

ebra

diça

.

Page 7: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-7

PROCESSO de REFUSÃO

•O p

roce

sso

de re

fusã

o de

sold

a po

ssui

três

fase

s bás

icas

:–

Pré-

aque

cim

ento

, –

Ref

usão

,–

Res

fria

men

to.

•Na

real

idad

e sã

o ci

nco

even

tos

que

acon

tece

m d

uran

te a

refu

são

de so

lda:

1. E

vapo

raçã

o do

solv

ente

da

sold

a,–

2. A

tivaç

ão d

o fu

nden

te d

a so

lda,

–3.

Pré

-aq

ueci

men

to d

e su

bstra

to e

co

mpo

nent

es,

–4.

As p

artíc

ulas

de

sold

as d

erre

tem

e

a ju

nta

de so

lda

se fo

rma

–5.

Res

fria

men

to d

e su

bstra

to e

co

mpo

nent

es.

Page 8: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-8

PERFIL DE REFUSÃO

•As f

ases

mai

s im

porta

ntes

de

um p

erfil

de

refu

são

para

pas

ta d

e so

lda

são:

•F

ase

de P

ré-a

quec

imen

to–E

sta

é um

a fa

se p

repa

rató

ria, t

odas

as

açõe

s que

leva

m a

um

a so

lda

adeq

uada

o to

mad

as n

esta

fase

. Nes

ta fa

se o

corr

e a

evap

oraç

ão d

o so

lven

te, a

ativ

ação

do

fund

ente

e o

subs

trato

e c

ompo

nent

es sã

o

aque

cido

s gra

dual

men

te.

•Fas

e de

Ref

usão

–Nes

ta fa

se, o

subs

trato

, com

pone

ntes

e

partí

cula

s de

sold

a at

inge

m a

tem

pera

tura

de

sold

agem

e c

omo

resu

ltado

a ju

nta

de

sold

a é

form

ada.

•Fas

e de

Res

fria

men

to–N

esta

fase

, aj

uda

a co

ntro

lar o

tem

po d

e re

sidê

ncia

e re

sfria

r o su

bstra

to a

té c

hega

r em

tem

pera

tura

am

bien

te.

Page 9: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-9

MÉTODOS de SOLDAGEM em SMT

•Pa

ra a

sold

agem

de

plac

as c

onfe

ccio

nada

s na

tecn

olog

ia S

MT,

exi

stem

div

erso

s m

étod

os d

e so

ldag

em d

ispo

níve

is, a

sabe

r:–S

olda

gem

por

Ond

a (W

ave

Sold

erin

g)–

Ref

usão

por

Infr

aver

mel

ho (I

R -

Ref

low

Sol

derin

g O

vens

)–S

olda

gem

por

Fas

e V

apor

(Vap

our P

hase

Sol

derin

g)–S

olda

gem

por

con

vecç

ão fo

rçad

a (F

orce

d C

onve

ctio

n So

lder

ing

Ove

ns)

•H

oje

o pa

drão

indu

stria

l pa

ra so

ldag

em d

e pl

acas

com

SM

T se

bas

eia

na u

tiliz

ação

de

forn

os d

e co

nvec

ção

forç

ada.

Est

e tip

o de

equ

ipam

ento

cum

pre

os re

quer

imen

tos

das t

écni

cas m

oder

nas d

e so

ldag

em g

aran

tindo

boa

segu

ranç

a do

pro

cess

o, u

m a

lto

“Yie

ld”

e cu

stos

bai

xos d

o pr

oces

so.

Page 10: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

0

SOLDA por ONDA “WAVE SOLDERING”

•Apó

s a p

laca

ent

rar n

a m

áqui

na d

e so

lda

por o

nda

com

um

âng

ulo

de c

onta

to e

um

a ce

rta v

eloc

idad

e pa

ssa

por u

ma

regi

ão d

e ap

licaç

ão d

e fu

nden

te

por o

nda,

esp

uma

ou sp

ray.

•O

s fun

dent

es a

pres

enta

m u

ma

tem

pera

tura

de

ativ

ação

que

dev

e se

r atin

gida

e m

antid

a pa

ra

gara

ntir

uma

boa

sold

a, a

ssim

a p

laca

ent

ra n

uma

regi

ão d

e pr

é-aq

ueci

men

to p

or c

onve

cção

forç

ada

de a

r ant

es d

e en

trar n

o ba

nho

de so

lda.

Dep

ois a

pl

aca

é so

ldad

a po

r um

a on

da si

mpl

es o

u du

pla.

•C

om o

obj

etiv

o de

evi

tar c

urto

s circ

uito

s de

sold

a

algu

mas

máq

uina

s de

sold

a po

r ond

a ut

iliza

m a

fa

ca d

e ar

que

nte

a qu

al é

apl

icad

a lo

go a

pós a

pa

ssag

em p

ela

onda

.•A

lgun

s fat

ores

dev

em se

r tom

ados

em

con

ta n

este

pr

oces

so:

–D

inâm

ica

da O

nda

–Fo

rma

da O

nda

–V

eloc

idad

e da

sold

a–

Âng

ulo

de c

onta

to–

Vel

ocid

ade

da p

laca

Page 11: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

1

REFUSÃO por INFRA-VERMELHO (IR)

•A té

cnic

a de

refu

são

usan

do (I

R) u

tiliz

a ra

diaç

ão In

fra

verm

elha

para

aqu

ecer

as

plac

as d

e PC

B.

As d

iver

sas s

uper

fície

s dos

com

pone

ntes

abs

orve

m(I

R) c

om

inte

nsid

ade

dife

rent

e (S

elet

ivid

ade

de C

or),

assi

m o

s com

pone

ntes

são

aque

cido

s em

div

erso

s gra

us. D

ifere

nças

de

Toat

e 50

K sã

o no

rmai

s e n

ão p

odem

ser e

vita

das.

Com

o co

nseq

üênc

ia d

esta

s dife

renç

as p

erfis

de

tem

pera

tura

esp

ecífi

cos d

evem

ser

gera

dos p

ara

cada

pla

ca d

e PC

B. D

evid

o a

esta

des

vant

agem

os f

orno

s tip

o (I

R)

são

adeq

uado

s par

a pl

acas

com

bai

xa c

ompl

exid

ade.

Com

o va

ntag

ensp

odem

os

cita

r: al

ta p

rodu

tivid

ade,

pos

sibi

lidad

e de

sele

cion

ar o

per

fil d

e te

mpe

ratu

ra e

ge

raçã

o de

zon

as d

e aq

ueci

men

to a

just

adas

à p

laca

de

PCB

.

Page 12: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

2

SOLDA por FASE VAPOR “VAPOUR PHASE SOLDERING”

–Qua

ndo

se re

aliz

a re

fusã

o de

sold

a po

r fas

e va

por a

s pla

cas d

e PC

B sã

o im

ersa

s num

va

por s

atur

ado.

O p

onto

de

vapo

rizaç

ão d

o m

ater

ial u

sado

par

a a

prod

ução

do

vapo

r en

cont

ra-s

e en

tre 2

15 °C

e 2

20 °C

. N

a m

edid

a em

que

a p

laca

é im

ersa

no

vapo

r e a

inda

o at

ingi

u su

a te

mpe

ratu

ra ,

vapo

r con

dens

ara

na su

perf

ície

da

plac

a, n

este

pro

cess

o de

co

nden

saçã

o o

calo

r é tr

ansf

erid

o di

reta

e ra

pida

men

te re

sulta

ndo

num

aqu

ecim

ento

da

plac

a at

é qu

e o

pont

o de

vap

oriz

ação

é a

tingi

do.

•As v

anta

gens

des

te p

roce

sso

são:

A m

áxim

a te

mpe

ratu

ra d

a pl

aca

élim

itada

pel

o po

nto

de v

apor

izaç

ão d

o li

quid

o, e

vita

-se

sobr

e aq

ueci

men

to d

e co

mpo

nent

es e

exc

lui o

ar

da re

gião

da

sold

a.•

As d

esva

ntag

ens s

ão: R

esíd

uos d

e co

nden

saçã

o so

bre

a pl

aca,

cus

tos e

leva

dos d

o pr

oces

so e

líqu

idos

usa

dos n

ão e

coló

gico

s.

Page 13: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

3

SOLDA por CONVECÇÃO FORÇADA

•O

s for

nos d

e co

nvec

ção

forç

ada

são

uma

evol

ução

dos

forn

os d

e (I

R) e

são

o pa

drão

indu

stria

l par

a re

fusã

o em

SM

T.•

Ar o

u um

gás

que

nte

é ci

rcul

ado

por

vent

ilado

res p

oten

tes e

m z

onas

rmic

as se

para

das e

gui

ados

por

um

si

stem

a de

bic

os s

obre

a p

laca

. •

O g

ás g

aran

te q

ue to

dos o

s ele

men

tos

são

aque

cido

s uni

form

emen

te ,

incl

usiv

e na

s zon

as d

e so

mbr

a p.

ex

.(em

baix

o de

BG

A’s

) .•

Sele

cion

ando

a te

mpe

ratu

ra n

as

dive

rsas

zon

as a

vel

ocid

ade

de

aque

cim

ento

pod

e se

r aju

stad

o pe

rfei

tam

ente

e d

e ac

ordo

com

os

requ

erim

ento

s da

past

a de

sold

a e

plac

a de

PC

B.

Page 14: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

4

EFEITOS da CONVECÇÃO nos PERFÍS de To

•M

aior

ene

rgia

tran

sfer

ida

ao p

rodu

to

•Ef

eito

de

som

bra

mín

imo

•Te

mpe

ratu

ras d

os e

lem

ento

s de

aqu

ecim

ento

men

ores

. •

SetP

oint

= te

mpe

ratu

ra d

a pl

aca

•Te

mpo

de

resi

dênc

ia d

e co

mpo

nent

es p

eque

nos s

em so

bre

aque

cim

ento

•M

enor

δT

entre

com

pone

ntes

men

ores

e m

aior

es

Page 15: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

5

TÉCNICAS de LIMPEZA em SMT

•A

lim

peza

de

um P

laca

PC

B e

m S

MT

é re

aliz

ada

em tr

ês e

tapa

s:•

Pene

traçã

o–

O so

lven

te u

sado

dev

e pe

netra

r em

esp

aços

cap

ilare

s, de

vido

a su

a ba

ixa

tens

ão

supe

rfic

ial e

vis

cosi

dade

com

a a

juda

de

agita

ção,

spra

y ou

ultr

a-so

m

•D

isso

luçã

o –

O so

lven

te te

ndo

entra

do n

os e

spaç

os c

apila

res c

omeç

a o

proc

esso

de d

isso

luçã

o de

re

sídu

os, q

ue é

aux

iliad

o po

r um

aum

ento

de

tem

pera

tura

com

a a

juda

de

agita

ção,

sp

ray

ou u

ltra-

som

Rem

oção

–N

esta

fase

o so

lven

te é

retir

ado

junt

o co

m o

s res

íduo

s dis

solv

idos

.

Page 16: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

6

CAUSAS de DIFICULDADES no PROCESSO de LIMPEZA

•“Layout”usado

•Máscaras de solda inadequadas

•Furos passante no PCB

•No

PC

B e

“L

ayou

t”

•Tempo de pré-aquecimento

•Temperatura de Refusão pode deteriorar

o Fundente

•Pro

cess

o de

R

efus

ão

•Tempo após Refusão promove solidificação

do Fundente

•Após solidificação somente métodos

mecânicos de limpeza

•Tem

po a

pós

Ref

usão

de

sold

a

•Tipo de ativação no Fundente

•Percentagem de sólidos no Fundente

•Tip

o de

Fu

nden

te

usad

o

•Geometria de Chip Carrier

•Distância entre substrato e componente

•Nos

C

ompo

nent

es

usad

os

Page 17: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

7

TIPOS de CONTAMINANTES e sua ORIGEM

Fotoresistes, processamento

do PCB, resíduo de fundentes

•Com

post

os

Inor

gâni

cos

Inso

lúve

is

Debrís, poeira.

•Par

ticu

lado

s

Resíduos de fundentes,

resíduos brancos, ácidos,

água

•Com

post

os

Inor

gâni

cos

Sol

úvei

s

Resíduo de fundentes,

resíduos brancos

•Com

post

os

Org

ano

Met

álic

os

Fundentes, máscara de solda,

fitas, marcas de dedos,etc.

•Com

post

os

Org

ânic

os

Page 18: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

8

CLASSES de CONTAMINANTES e SOLVENTES

•Os c

onta

min

ante

s pod

em se

r agr

upad

os a

ssim

:•C

onta

min

ante

s Pol

ares

São

com

post

os q

ue se

dis

soci

am e

m ío

ns li

vres

que

são

cond

utiv

osem

H20

,–

São

mui

tos r

eativ

os c

om m

etai

s e p

odem

pro

duzi

r rea

ções

de

corr

osão

,–

Dev

em se

r ret

irado

s do

subs

trato

•Con

tam

inan

tes N

ão-P

olar

es–

Este

s não

se d

isso

ciam

em

íons

livr

es e

são

isol

ante

s elé

trico

s,nã

o co

ntrib

uem

pa

ra p

roce

ssos

de

corr

osão

e n

ão p

rodu

zem

falh

as e

létri

cas,

pore

m im

pede

m o

te

ste

func

iona

l e a

ade

são

da c

amad

a de

cob

ertu

ra c

onfo

rme

•SO

LVEN

TES

USA

DO

S em

LIM

PEZA

S-SO

LDA

•São

ger

alm

ente

solv

ente

s org

ânic

os a

grup

ados

ass

im:

•Hid

rofó

bico

s•H

idro

fílic

os•A

zeot

rópi

cos (

Mis

tura

de

Hid

rofó

bico

s e H

idro

fílic

os)

–Es

tes s

ão o

s mai

s usa

dos j

á qu

e po

dem

dis

solv

er c

onta

min

ante

s pol

ares

e n

ão

pola

res,

apes

ar d

e se

r em

taxa

s dife

rent

es.

Page 19: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-1

9

CAUSAS das FALHAS em SMT

Todas as falhas anteriores contribuem

para a ocorrência de falhas funcionais.

•Fal

has

Func

iona

is

Soldas inadequadas, desalinhamento de

componentes, falta de componentes, mal

posicionamento de componentes, etc.

•Fal

has

na

Mon

tage

m

Curtos circuitos, condutores quebrados

ou abertos, falhas nas ilhas de

soldagem, problemas nos dispositivos

multicamadas, etc

•Fal

has

nos

PC

B’s

Contaminação, umidade, corrosão,

soldabilidade de terminais, terminais

danificados, ruptura mecânica,

dielétrico furado, etc

•Fal

has

dos

disp

osit

ivos

S

MD

(Veja nos próximos slides)

•Fal

has

na

Sol

da

Page 20: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

0

DEFEITOS de SOLDAGEM em SMT

•O

s prin

cipa

is d

efei

tos d

a so

ldag

em e

m S

MT

são:

–Po

ntes

de

Sold

a–

“Tom

bsto

ne”

–B

olas

de

Sold

a–

Res

íduo

s de

Sold

a–

Con

tam

inaç

ão c

om

ades

ivo

–B

urac

os v

azio

s na

sold

a–

Falta

de

sold

a

Page 21: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

1

Causas dos defeitos de Soldagem em SMT

Problemas

de

molhabilida

de

Gradiente

de To muito

alto

Problemas

na

deposição

da pasta

Falt

a de

so

lda

Fundente

aprisionado

na solda

Gás

aprisionado

na solda

Bur

acos

va

zios

na

sold

a

Problemas

com o

fundente

Espaço

entre

ilhas

errado

Problemas

na

deposição

da pasta

Pon

tes

de

Sol

da

Viscosidade

errada do

adesivo

Problemas

com o

fundente

Gradiente

de To muito

alto

Gradiente

de To muito

alto

Movimentação

dos

componentes

SMD após

deposito

Problemas

de

molhabilida

de

Problemas

de

molhabilida

de

Problemas

de

molhabilida

de

Temperatura

incorreta

Problemas na

deposição do

adesivo

Problemas

na

deposição

da pasta

Problemas

na

deposição

da pasta

Problemas

na

deposição

da pasta

Con

tam

inaç

ão

com

ade

sivo

Res

íduo

s de

Sol

daB

olas

de

Sol

daT

ombs

tone

Page 22: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

2

PONTES de SOLDA

Page 23: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

3

TOMBSTONE

Page 24: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

4

BOLAS de SOLDA

Page 25: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

5

CONTROLE de QUALIDADE em SMT

•A

mel

horia

da

qual

idad

e de

um

pro

cess

o SM

T im

plic

a nu

m si

stem

a de

con

trole

qu

e ut

iliza

insp

eção

“In

-Lin

e” p

ara

dim

inui

r os c

usto

s de

fabr

icaç

ão d

o PC

B.

•O

mét

odo

de in

speç

ão m

ais u

tiliz

ados

são:

–Si

stem

a de

Insp

eção

Pós

-Man

ufat

ura

–Si

stem

a de

Insp

eção

“In

-Lin

e”•

O m

étod

o de

insp

eção

“In

-Lin

e” d

uran

te a

mon

tage

m S

MT

gara

nte

a qu

alid

ade

dos p

rodu

tos e

letrô

nico

s e re

duz

a os

cus

tos d

e re

-trab

alho

e re

paro

.•

Hoj

e é

de e

xtre

ma

impo

rtânc

ia c

umpr

ir as

met

as d

e pr

oduç

ão c

om c

usto

s co

mpe

titiv

os e

ao

mes

mo

tem

po m

ante

r ou

aum

enta

r a

qual

idad

e e

conf

iabi

lidad

e do

pro

duto

.•

Um

a fo

rma

efet

iva

de a

tingi

r est

a m

eta

é a

utili

zaçã

o de

um

sist

ema

cont

ínuo

de

mel

horia

de

qual

idad

e ou

(CQ

I) “

Con

tinuo

us Q

ualit

y Im

prov

emen

t”.

•A

impl

emen

taçã

o de

um

a (C

QI)

impl

ica

num

a m

elho

ria c

ontin

ua d

e to

dos o

s pr

oces

sos.

Isto

é p

ossí

vel c

om a

ger

ação

de

uma

base

de

dado

s sob

re o

s pr

oces

sos e

sua

trans

ferê

ncia

par

a o

pess

oal t

écni

co d

e fo

rma

a po

der-

se

mel

hora

r a to

mad

a de

dec

isõe

s.•

A In

speç

ão “

In-L

ine”

dur

ante

a m

onta

gem

em

SM

T fo

rnec

e as

info

rmaç

ões e

o

conh

ecim

ento

nec

essá

rio p

ara

este

esf

orço

.

Page 26: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

6

DEFEITOS em “SMT”

Page 27: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

7

INSPEÇÃO, TESTE e RE-TRABALHO em SMT

•D

evid

o à

poss

ibili

dade

de

defe

itos d

uran

te a

s ope

raçõ

es d

e im

pres

são,

pos

icio

nam

ento

de

com

pone

ntes

e re

fusã

o se

faz

nece

ssár

io a

dici

onar

ao

proc

esso

de

fabr

icaç

ão u

m e

stág

io d

e In

speç

ão,

Test

e e

Re-

Trab

alho

o q

ual a

umen

ta o

“Y

ield

Page 28: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

8

INSPEÇÃO em SMT

•Dur

ante

a m

onta

gem

de

aplic

açõe

s em

dev

em se

r rea

lizad

as a

s seg

uint

es

tare

fas d

e in

speç

ão :

–Ins

peçã

o da

sold

a an

tes d

o po

sici

onam

ento

de

com

pone

ntes

–In

speç

ão d

os c

ompo

nent

es a

ntes

da

refu

são

da so

lda,

–Ins

peçã

o p

ost-r

efus

ão e

alg

um ti

po d

e ch

eque

das

junt

as d

e so

lda

form

adas

. •O

cic

lo d

e in

speç

ão é

crít

ico

nos

proc

esso

s “In

-Lin

e” e

dev

e se

r o

men

or p

ossí

vel.

•Tip

os d

e In

speç

ão–M

anua

l–S

emi-a

utom

átic

a–A

utom

átic

a (A

OI)

Aut

omat

ic O

ptic

al

Insp

ectio

n

Page 29: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-2

9

CLASSIFICAÇÃO de DEFEITOS em INSPEÇÃO

•Pr

inci

pais

–A

feta

m o

func

iona

men

to d

o PC

B (E

x. P

onte

s de

sold

a)

•Se

cund

ário

s–

Afe

tam

a c

onfia

bilid

ade

do P

CB

( E

x. P

CB

não

cum

pre

espe

cific

açõe

s)

•C

osm

étic

os–

Não

afe

tam

nem

func

iona

men

to n

em e

spec

ifica

ções

( Ex

. res

íduo

s de

past

as d

e so

lda

No-

Cle

an)

Page 30: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

0

INSTRUMENTOS USADOS PARA SISTEMAS de INSPEÇÃO

•M

icro

scóp

ios

–Ó

ticos

e d

e Fi

bra

Ótic

a–

Acú

stic

os

•Si

stem

as d

e V

ídeo

•O

lho

nu o

u ut

iliza

ção

de a

umen

tos (

2X, 3

X o

u 5X

)•

Rai

o X

D

elam

inaç

ão e

m S

MT

com

•LA

SER

“Sc

anni

ng”

M

icro

scóp

io A

cúst

ico

Page 31: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

1

SISTEMAS de INSPEÇÃO MANUAL

•Pr

oced

imen

tos b

ásic

os d

e In

speç

ão–

Ver

ifica

ção

gera

l do

PCB

–V

erifi

caçã

o de

Com

pone

ntes

–V

erifi

caçã

o do

Sub

stra

to–

Ver

ifica

ção

de S

olda

s

Page 32: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

2

FATORES EM INSPEÇÃO MANUAL.

•V

eloc

idad

e de

insp

eção

•Fa

tiga

do o

pera

dor

•Ju

lgam

ento

do

oper

ador

•R

esol

ução

do

equi

pam

ento

•M

anip

ulaç

ão d

as p

arte

s•

Cam

po d

e vi

são

•Pr

ofun

dida

de d

e ca

mpo

•D

efei

tos e

m so

ldas

Vs.

Julg

amen

to d

e op

erad

ores

pa

ra m

onta

gens

idên

ticas

.

Page 33: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

3

Técnicas Óticas de inspeção

Page 34: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

4

INSPEÇÃO ÓTICA AUTOMÁTICA “AOI”

•Som

ente

o si

stem

a A

OI p

erm

ite q

ue u

ma

linha

de

mon

tage

m d

e PC

B e

m S

MT

oper

e na

sua

máx

ima

capa

cida

de e

nqua

nto

se in

spec

iona

m o

s dep

ósito

s de

past

a de

so

lda,

o p

osic

iona

men

to d

os c

ompo

nent

es, s

ua n

omen

clat

ura

e a

refu

são

das j

unta

s de

sold

a. D

epós

itos i

nsuf

icie

ntes

, exc

essi

vos o

u im

prec

isos

, com

pone

ntes

falta

ntes

ou

mal

alin

hado

s, co

mpo

nent

es e

rrad

os o

u co

m p

olar

idad

e tro

cada

,ter

min

ais

dobr

ados

, jun

tas d

e so

lda

inco

mpl

etas

, pon

tes o

u cu

rtos c

ircui

tos t

ambé

m p

odem

ser

dete

rmin

ados

a v

eloc

idad

es d

e in

speç

ão d

e 1

50,0

00 c

ompo

nent

es p

or h

ora.

–O

s sis

tem

as A

OI

“In-

line”

real

izam

100

% d

a in

speç

ão n

as p

laca

s jun

to a

s máq

uina

s m

ais r

ápid

as d

e “P

ick

& P

lace

” ou

“C

hipS

hoot

ers”

. –S

iste

mas

AO

I em

múl

tiplo

s lug

ares

do

proc

esso

de

mon

tage

m d

e (P

CB

) pod

em se

r im

plem

enta

dos p

ara

acom

panh

ar o

s seg

uint

es p

roce

ssos

:

Page 35: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

5

TAREFAS DE (AOI)

•IN

SPEÇ

ÃO

APÓ

S IM

PRES

SÃO

USA

ND

O

“STE

NC

IL”

•Est

udos

mos

tram

que

70%

dos

def

eito

s em

m

onta

gem

de

PCB

”s p

odem

ser a

tribu

ídos

ao

proc

esso

de

impr

essã

o.

•Não

som

ente

o “

Sten

cil”

pod

e es

tar

desa

linha

do m

as m

uita

ou

pouc

a pa

sta

pod

e es

tar s

endo

dep

osita

da, o

casi

onan

do p

onte

s, cu

rtos e

“To

mbs

toni

ng”

dura

nte

a fa

se d

e m

onta

gem

. •P

ara

a in

speç

ão d

e pa

sta

de so

lda

um si

stem

a de

med

ida

com

esc

ala

de

cinz

a m

ede

a pa

sta

nas i

lhas

e a

s com

para

com

os d

ados

orig

inai

s de

pro

jeto

, mas

isto

não

det

ecta

se te

m m

uita

ou

pou

ca p

asta

ass

im u

m o

utro

sist

ema

de

“3D

” de

ve se

r usa

do p

ara

calc

ular

o v

olum

e de

posi

tado

•I

NSP

EÇÃ

O A

PÓS

“CH

IP P

LAC

EMEN

T”.

•A m

aior

ia d

e si

stem

as d

e A

OI

são

posi

cion

ados

apó

s o “

Chi

psho

oter

”.

•Nes

ta p

osiç

ão o

sist

ema

verif

ica

não

som

ente

o

posi

cion

amen

to c

orre

to,

pola

ridad

e e

valo

r do

s Chi

ps, m

as o

s dep

ósito

crít

ico

de so

lda

pa

ra B

GA

, QFP

e F

lipC

hip

e o

verif

icaç

ão d

e co

mpo

nent

es p

osic

iona

dos d

e fo

rma

erra

da.

•VER

IFIC

ÃO

DE

CO

MPO

NEN

TES

AU

SEN

TES

•Aus

ênci

a de

com

pone

ntes

é re

sulta

do d

e

alim

enta

dore

s vaz

ios o

u em

perr

ados

na

máq

uina

de

“Pla

cem

ent”

ou

prob

lem

as n

os

bico

s de

reco

lhim

ento

. •O

s sis

tem

as d

e A

OI r

econ

hece

m e

repo

rtam

es

tes p

robl

emas

•IN

SPEÇ

ÃO

APÓ

S “F

INE-

PITC

H

PLA

CEM

ENT”

.•N

este

cas

o as

pla

cas s

ão in

spec

iona

das p

ara

ve

rific

ar c

ompo

nent

es d

esal

inha

dos,

impr

opria

men

te c

oloc

ados

ou

ause

ntes

. AO

I id

entif

ica

pola

ridad

e im

próp

ria e

val

ores

e

tipos

de

com

pone

ntes

inco

rret

os.

•IN

SPEÇ

ÃO

APÓ

S R

EFU

SÃO

.C

onhe

cido

com

o in

speç

ão E

OL

(End

Of

Line

), é

o po

nto

final

a in

speç

ão d

as ju

ntas

de

sold

a de

vem

aco

ntec

er p

ara

gara

ntir

um a

qu

alid

ade

do p

roce

sso

de re

fusã

o.

Dei

xar a

s ins

peçõ

es d

os p

asso

s ant

erio

res

para

est

e m

omen

to p

ode

ser i

nefic

az e

au

men

tar o

s cus

tos d

e re

-trab

alho

e re

paro

.

Page 36: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

6

TESTES em SMT

•Pa

ra te

star

pla

cas d

e PC

B e

m S

MT

a in

dust

ria a

dota

mét

odos

de

test

e au

tom

átic

os u

sand

o (A

TE) a

lgun

s fab

rican

tes u

sam

est

e m

étod

o co

mo

um

mét

odo

alte

rnat

ivo

de in

speç

ão. O

s def

eito

s que

aco

ntec

em e

m S

MT

resu

ltam

em

dua

s gra

ndes

fam

ílias

de

defe

itos :

–C

ircui

tos a

berto

s –

Cur

tos c

ircui

tos

•Pa

ra p

erm

itir q

ue (

ATE

) pos

sa te

star

as p

laca

s PC

B, l

ugar

es p

ara

aces

so a

os

nós d

e te

ste

deve

m se

r im

plem

enta

dos d

uran

te a

fase

de

proj

eto

da p

laca

.•

TIPO

S D

E TE

STES

Test

es D

C in

clue

m o

s se

guin

tes t

este

s:•

Test

es d

e ci

rcui

to a

berto

e c

urto

circ

uito

, •

Test

es d

e va

zam

ento

nos

pin

os d

e en

trada

(IIH

/IIL

test

) e n

os p

inos

de

três

esta

dos (

IOH

Z/IO

LZte

st),

•Te

stes

dos

nív

eis d

e te

nsão

de

saíd

a (V

OL/

VO

Hte

st)

•Te

stes

de

corr

ente

stan

dby

e di

ssip

ação

de

potê

ncia

ativ

a (I

CC

/IDD

test

). •

Test

e de

con

tinui

dade

de

sina

l–

Test

es fu

ncio

nais

são

real

izad

os p

ara

verif

icar

car

acte

rístic

as o

pera

cion

ais

e ga

rant

ir qu

e o

disp

ositi

vo e

stá

func

iona

ndo

de a

cord

o co

m a

s esp

ecifi

caçõ

es

–Te

stes

Ana

lógi

cos o

u di

gita

is v

erifi

cam

as p

laca

s dep

ende

ndo

de su

a fu

nção

.

Page 37: SISTEMAS de VISÃO para “PLACEMENT” - lsi.usp.brgongora/TEC_ENC/TEC-ENC_8.pdf · uma boa solda, assim a placa ... por convecção forçada de ar antes de entrar no banho de solda

TE

C-E

NC

8-3

7

RE-TRABALHO e REPARO em SMT

•R

e-tra

balh

o e

repa

ro d

e pl

acas

(PC

B) e

m S

MT

é de

ext

rem

a im

portâ

ncia

par

a os

fabr

ican

tes c

umpr

irem

suas

met

as c

om su

cess

o.•

Atu

alm

ente

as f

erra

men

tas e

os p

roce

dim

ento

s par

a de

senv

olve

r est

a op

eraç

ão

tem

fica

do so

fistic

adas

, ass

im,

equi

pam

ento

s de

sold

a/de

-sol

da, f

erro

s de

sold

agem

e p

onta

s esp

ecia

is, p

asta

s de

sold

a es

peci

ais e

mat

eria

is p

ara

limpe

za

espe

cífic

os,

pode

m se

r enc

ontra

dos n

o m

erca

do.

•H

isto

ricam

ente

re-tr

abal

ho e

repa

ro d

e pl

acas

tem

evo

luíd

o pa

ra d

iver

sos t

ipos

de

mon

tage

ns c

omo

furo

pas

sant

e, S

MT,

BG

A e

CSP

.•

O p

roce

sso

de re

-trab

alho

e re

paro

de

plac

as se

con

stitu

i das

segu

inte

s eta

pas:

1.Id

entif

icaç

ão d

o pr

oble

ma

na p

laca

ou

no c

ompo

nent

e2.

Iden

tific

ação

do

loca

l da

falh

a 3.

Rem

oção

do

com

pone

nte

ou re

paro

da

plac

a4.

Prep

araç

ão d

a Su

perf

ície

5.C

oloc

ação

do

com

pone

nte

6.R

efus

ão e

sold

a do

com

pone

nte

•Pa

ra e

ncap

sula

men

tos m

ais c

ompl

exos

com

o B

GA

é fu

ndam

enta

l o c

ontro

le

do p

erfil

de

refu

são