目測檢查對電子工業的重要性

全面了解當今用於視覺檢查的技術以及檢查應用程序的特殊需求,可以幫助製造商選擇最適合工作的檢查設備。

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visual-inspection現在科技的進步,可以將大部份的生產工序自動化,但是仔細的外觀目測(visual inspection)仍然是確保電子裝配質量和發現缺陷的主要方法。實際上,可以通過肉眼檢測到大多數缺陷,例如組件未對準、焊料橋接(solder bridging)、共面問題、焊接缺陷、表面板損壞(以及組件損壞,例如塑料成型問題)以及焊球等問題。

當然,有些缺陷類型只能通過更複雜的技術(例如X射線成像)才能發現。但是,目測仍然是發現電路組件中的缺陷並在它們到達測試的後期階段並作為交付的產品進入現場之前對其進行糾正的主要方法。

良好的視覺檢查需要兩個基本要素:一個熟練且訓練有素的檢查員,以及用於協助檢查員工作的適當設備。前者是通過人才訓練及經驗累積得來,在這文章不會詳述。我集中討論向後者,因為現在已有很多精密儀器或技術協助單從「肉眼」以嚴密檢查的微型零件和組件。

放大和照明

人眼能識別反射光所攜帶的細節。因此,不僅有必要放大細節,而且還要適當地照亮它們。原因不僅僅在於識別難以發現的缺陷,例如焊點中的裂紋。操作員的舒適度是進行良好檢查的主要因素。 疲倦的工人能否很好地執行面向細節的任務? 否,視力疲勞的檢查員很可能會錯過否則會被檢測到的缺陷。因此,製造主管的職責是確保其檢查人員使用的設備能夠最大程度地減少眼睛疲勞的可能性。適當的放大倍率,適當的照明以及設備的人體工程學功能(例如可調節性和可定位性)至關重要。

顯微鏡和照明

顯微鏡可提供最高水平的光學檢查放大倍率和清晰度。市場上有許多優質顯微鏡,本文的目的不是深入討論或評估許多可用的類型和選件。 顯然,當今使用的幾乎所有顯微鏡都是立體型的,可為操作人員提供高質量的圖像,並在一定程度上提供一定的深度感知。 高倍率CCD相機也用於光學檢查,從而將圖像投影到彩色監視器屏幕上。儘管使用這種方法的細節可能略少一些,但該設備的一個優勢是,多個人可以同時查看同一幅圖像,以達成共識,分析或指導。捕獲數字化圖像以通過Internet傳輸或培訓視頻等也很容易。無論哪種方式,正確的照明都是至關重要的。

顯微鏡/ CCD相機照明有幾種形式。一種類型安裝在顯微鏡本身上,由一個封閉圓形熒光燈罩的罩組成。 圓形設計用於均勻分佈照明。 熒光燈長期以來一直受到青睞,因為它們提供冷光。然而,過去,發出的綠色光譜,加上鎮流器引起的令人討厭的閃爍,陰影和嗡嗡聲,使操作員感到煩惱並導致眼睛疲勞。固態技術的出現和熒光燈泡科學的發展現在使這些燈泡可以在整個光譜範圍內提供更高強度的冷白光。無閃爍或陰影,且無聲操作。 此外,通過複雜的微電子控件可以輕鬆地完成曾經不可能的事情-使熒光燈變暗的能力。

MUSTOOL-G600
MUSTOOL-G600

另一種類型的顯微鏡光提供由外部電源產生的照明,並通過柔性的,金屬護套的光纜提供給顯微鏡上的附件。 該附件將通過一個環形圈在均勻的圓形區域內提供光線,並可能帶有可調節以保持恆定的色溫的虹膜光圈。在發生器端,可以調節光的強度,從而使操作員可以高度控制分佈在檢查區域上的光的密度和強度,例如MUSTOOL G600

為了向照明點提供足夠的光,必須在原點產生足夠強度的光。過去,存在光纖燒毀,強度調節變阻器發熱並燒毀的問題。當今的發電機組對光線進行紅外過濾,以防止損壞光纖並保持冷光光線。固態強度控制已經取代了變阻器。纖細的環形光導有助於連接顯微鏡,快速連接設計使其易於適應CCD相機。

市場上還提供了這些光纖系統,以代替附在顯微鏡上的環形環,帶有可聚焦透鏡的雙點照明器。這些使操作員能夠從無數種不同角度以多種不同方式調節照明,從而在嚴格的PCB架構中實現照明的完整和總體靈活性。聚焦鏡頭的能力增加了操作員「度身定制」照明以及定向角度和光源的能力。視乎設備而定,它可能配有微型環或8點環形(用於更長的工作距離),可變光闌和彩色濾光片套件。

色溫的作用

在使用機器視覺檢查的某些應用中,保持色溫恆定非常重要。通常,使用不同他類型的照明設備,例如用於檢查光感弱(photoresist)物類的黃色燈泡和用於檢查保形塗層、鍍層空隙和某些其他缺陷的紫外線(ultraviolet)。當然,所使用的紫外線的波長不在與曬傷等相關的有害紫外線的範圍內。但是,總的來說,在檢查中使用的特種彩色照明的百分比非常小,並且特定於某些有限的應用。

防靜電

照明放大倍數中的ESD安全問題是一個重要的問題。通常,製造商會竭盡全力保護與操作員和台式機接觸的所有物體並使其接地,而忘記了懸掛在工件上方的強大的ESD潛在潛能源–發光的放大鏡!保護產品免受潛在ESD損害的最佳方法是,確保所使用的放大鏡是由優質金屬部件(支架、遮光罩等)或最近開發的ESD安全塑料設計和製造的。 當然,操作員應該關注的是,ESD是否會懸而未決,就像他們關注其他來源一樣。

照明放大鏡

基於顯微鏡的檢查可能會使操作員感到厭煩。在較低放大倍率就足夠的應用中,帶照明的放大鏡比顯微鏡更簡單易用。它們提供了廣闊的視野,並且與顯微鏡相比,使用、調整、聚焦等方面的工作更輕鬆。通常,可以在單個視圖中檢查整個組件。 照明放大鏡本質上是一個大型放大鏡,安裝在帶有內置照明的框架中,所有放大鏡都固定在可調節臂的末端,該臂夾在工作台上。 這是最簡單的描述,但是帶照明的放大鏡比總和要多得多。

首先,有不同級別的玻璃,它們會影響透鏡的清晰度和允許的反射光質量。例如,許多照明放大鏡使用B級綠色透鏡,但是這種類型的玻璃會限制光的透射,並與長期的眼睛疲勞有關。 照明放大鏡最好的鏡片是透明的白色鏡片,具有最高的透光率。

不同的放大倍數用「屈光度(diopter)」表示,它基本上是透鏡屈光力的測量單位,等於焦距的倒數,以米為單位。 例如,典型的5英寸直徑的鏡頭可被定為3屈光度,放大倍數為1.75倍。 5屈光度中的同一鏡頭將具有2.25倍的放大倍率。

不同的放大倍數用「屈光度(diopter)」表示,它基本上是透鏡屈光力的測量單位,等於焦距的倒數,以米為單位。 例如,典型的5英寸直徑的鏡頭可被定為3屈光度,放大倍數為1.75倍。 5屈光度中的同一鏡頭將具有2.25倍的放大倍率。

人們不能足夠強調熒光調光已用於照明放大檢查的突破。將熒光燈從100%調低至25%的能力非常重要,因為它可以輕鬆看到高反射表面,而在過去,眩光將是一個重大問題。

結論

全面了解當今用於視覺檢查的技術以及檢查應用程序的特殊需求,可以幫助製造商選擇最適合工作的檢查設備。最大限度地減少操作員的疲勞(無論是眼睛疲勞還是其他疲勞),對於維持良好的檢查程序,做法和操作員效率至關重要。光學檢測設備並不像看起來的那麼簡單,並且持續的技術創新不斷改善視覺檢測設備的質量和功能。

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