Контроль качества печатных плат упирается в размер. Шаг выводов измеряется десятыми долями миллиметра, чип-резистор 0201 – это 0,6 × 0,3 мм, и на такой геометрии человек с микроскопом ловит дефекты холодной пайки только на выборке. ГОСТ 15467-79 делит дефекты на явные и скрытые: мостик припоя между выводами явный, шариковые выводы под корпусом BGA снаружи не видны вовсе.
Мы ставим камеры и подсветку в разрыв конвейера после печи оплавления, обучаем модель на изображениях с вашей линии и заводим результат в АСУ ТП. Детекция дефектов пайки занимает меньше секунды на плату, съёмка идёт в четырёх спектральных диапазонах: цветная и чёрно-белая оптика, ИК, УФ, рентген. Под корпусом BGA другого способа увидеть соединение нет. Вся цепочка разобрана на странице контроль качества продукции.
Каких дефектов пайки и монтажа плат система не пропускает
Дефекты холодной пайки начинаются с температуры. Эвтектический припой Sn63Pb37 плавится при 183 °C, бессвинцовый SAC305 – около 217 °C, и если профиль печи не вывел соединение выше этой точки, припой не смочил площадку до конца. Галтель получается матовой и зернистой, с резкой границей вместо плавного вогнутого мениска. Такое соединение проводит ток на приёмке и рассыпается через полгода вибрации у заказчика, поэтому холодную пайку ищут по форме галтели.
Остальные дефекты пайки читаются по геометрии кадра: мостик припоя между выводами, шарики припоя у площадки, недостаток и избыток припоя, приподнятый вывод, «надгробный камень» с чипом, вставшим на торец, смещение и разворот компонента. Критерии приёмки задаёт IPC-A-610 с делением на три класса изделий: бытовая электроника, аппаратура длительной эксплуатации, техника повышенной надёжности. Граница между годным и негодным у классов разная, и модель должна знать вашу: классы дефектов мы настраиваем под ваш регламент приёмки.
Как устроен контроль пайки на линии поверхностного монтажа
Контроль пайки встраивается после печи оплавления, где форма соединения окончательна. Вторая точка стоит раньше, на выходе трафаретной печати: объём и смещение отпечатка пасты определяют половину будущих дефектов, а поправить трафарет дешевле, чем перепаивать плату. Матричная камера с телецентрическим объективом снимает плату целиком на остановке, линейная (line-scan) собирает изображение строка за строкой синхронно с транспортёром; выбор диктует такт линии.
Дальше работает детекция: сотни типов дефектов, решение меньше чем за секунду. Точка инспекции печатных плат отдаёт не картинку оператору, а сигнал в АСУ ТП с типом дефекта и номером позиции: плата уходит на доработку или в отбраковку. Контроль качества пайки идёт по каждой плате подряд. Планы выборочного контроля по ГОСТ Р ИСО 2859-1 с заданным AQL экономят время инспектора, но единичный мостик проходит сквозь выборку и возвращается рекламацией.
Чем автоматическая оптическая инспекция плат отличается от ручного контроля и классического АОИ
Ручная инспекция паяных соединений держится на человеке с микроскопом: он смотрит выборку из партии и к концу смены теряет скорость, а на корпусах с шагом выводов 0,5 мм разница между нормальной галтелью и непропаем различается всё хуже. Оптическая инспекция плат снимает эту работу с человека: одна методика на каждой плате, ночная смена как утренняя.
Классическое АОИ устроено на жёстких правилах: эталонный кадр, пороги по яркости и площади. Схема работает, пока не сменились ревизия платы, партия компонентов или финишное покрытие. Матовый ENIG и блестящий HASL отражают свет по-разному, и настроенный под одно покрытие порог начинает сыпать ложными срабатываниями. Мы обучаем модель на изображениях с вашей линии и дообучаем на новых дефектах, поэтому автоматическая оптическая инспекция плат переживает смену поставщика без пересчёта порогов. Сам метод разобран отдельно: оптическая инспекция печатных плат.
| Что сравниваем | Ручной контроль | Классическое АОИ | Palatine Spectra |
|---|---|---|---|
| Охват партии | выборка | каждая плата | каждая плата |
| Выводы под BGA | не видны | не видны | рентген |
| Новая ревизия | инструктаж | пересчёт порогов | дообучение модели |
| После находки | пометка вручную | отчёт оператору | сигнал в АСУ ТП |
Как находим перевёрнутые и смещённые компоненты, включая BGA
Поиск перевёрнутых компонентов на плате – задача про ориентацию, а не про припой. У диода и конденсатора полярность задана меткой на корпусе, у микросхемы – ключом первого вывода, и установщик разворачивает деталь на 180° при ошибке в программе или в ленте питателя. Мы читаем маркировку и ключ камерой высокого разрешения, а смещение считаем от центра контактной площадки: у чип-резистора 0402 размером 1,0 × 0,5 мм сдвиг на треть корпуса уводит вывод с меди.
Контроль пайки BGA компонентов оптикой невозможен: шариковые выводы закрыты корпусом, снаружи видна только кромка. Здесь работает рентгеновский канал – на просвет читаются пустоты в шарике, мостики между соседними шариками, недостаток припоя и смещение матрицы относительно площадок. Оговорку назовём сразу: «голова в подушке», когда шарик и паста соприкоснулись, но не сплавились, на прямой проекции читается плохо, нужна съёмка под углом. Как устроен рентген-контроль, описано отдельно.
Контроль контактных площадок и финишного покрытия платы
Контроль контактных площадок платы начинается до монтажа, на входном контроле голых плат. Смотрим геометрию меди и совмещение паяльной маски: наплыв маски на площадку уменьшает площадь смачивания, перетрав сужает проводник, недотрав оставляет перемычку между дорожками. Требования к плате до сборки задаёт IPC-A-600. Зачем проверять голую плату, если непропай всё равно вылезет после печи?
Затем, что цена исправления растёт на каждом шаге: голую плату с дефектом площадки возвращают поставщику, ту же плату с компонентами придётся демонтировать. Состояние финишного покрытия печатной платы определяет, смочит ли припой медь: HASL даёт неровный рельеф олова, ENIG – ровный слой золота по никелю, OSP – тонкую органическую плёнку, которая деградирует от времени и термоциклов. Окисленная площадка отличается оттенком, цветная камера с калиброванной подсветкой ловит это до монтажа. Ультрафиолетовый канал 315–400 нм добавляет следы флюса, невидимые в диапазоне 380–780 нм.
Как контроль качества монтажа плат встраивается в вашу линию
Контроль качества монтажа печатных плат имеет смысл, когда результат уходит дальше отчёта. Мы интегрируем детекцию с вашей АСУ ТП: сигнал приходит с типом дефекта и номером позиции по сборочному чертежу, плата маршрутизируется на доработку, а автоматическая отбраковка снимает с линии то, что чинить не будут. В Grafana копятся тренды по типам дефектов, позициям, сменам и партиям компонентов. Через месяц видно, что мостики растут на одном питателе, а непропай пошёл после смены партии пасты. Архив кадров закрывает и требование ISO 9001 к прослеживаемости.
Модель работы – проектное внедрение: разбор линии, подбор камер и подсветки, обучение моделей на ваших изображениях, интеграция с АСУ ТП, пусконаладка. Занимает от нескольких недель до нескольких месяцев, оборудование вместе с отбраковщиками поставляем мы. Завершённого проекта на контрактном производстве электроники у нас нет, приписывать его себе мы не станем, но этот же принцип отбраковки работает на других производствах: машинное зрение одинаково разбирает и лист стройматериала, и плату, меняются оптика, подсветка и набор классов дефектов. По портфелю клиентов накоплено ₽2+ млрд экономии на потерях от брака, +5% и выше к пропускной способности, +25% и выше к продуктивности персонала, до 100% сокращения брака в отгрузке. Стоимость считаем после разбора линии, единого прайса нет.