Test PCB. Testowanie optyczne AOI

Podstawowym zadaniem testowania elektrycznego jest weryfikacja zgodności sieci mozaiki projektu, odwzorowanej w rzeczywistym, wyprodukowanym obwodzie. Pozwala ono wykryć krytyczne uszkodzenia mozaik w postaci zwarć oraz rozwarć, które modyfikują strukturę sieci. W przypadku testowania optycznego przedmiotem weryfikacji jest obraz mozaik rzeczywistego obwodu, który jest porównywany z wzorcowym, wygenerowanym na bazie dokumentacji projektowej obwodu. Takie podejście umożliwia nie tylko graficzne wykrycie krytycznych uszkodzeń mozaik (zwarcia i rozwarcia), ale także szeregu defektów jakościowych ich wykonania na kilku etapach procesu:

- wiercenia oraz frezowania przed trawieniem,

- fotochemigrafii,

- galwanicznego miedziowania,

- trawienia mozaik.

Testowanie optyczne pozwala wykryć m.in.: przesunięcie owiertu, występowanie przewężeń i pogrubień ścieżek przewodzących, za grubą metalizację, przetrawienia i niedotrawienia, zarysowania powierzchni. Dla zapewnienia dobrej widoczności mozaik testowaniu AOI poddawane są obwody jeszcze nie pokryte maską przeciwlutowniczą.

Tester optyczny wykorzystywany jest także do kontroli jakości odwzorowania mozaik z klisz dla dużych serii produk­cyjnych, gdzie badane są pojedyncze formaty serii próbnej, pokryte nieutwar­dzonym foto­polimerem po naświe­tlaniu kliszami. Celem inspekcji jest wykrycie krytycznych defektów seryjnych klisz. W przypadku ich zdiagnozowania warstwa fotopolimeru zostaje zmyta, proces wykonania klisz, naświetlania oraz inspekcji AOI zaś powtórzony.

Na przykładzie testera Argos 8008 (fot. 1) firmy Mania zostaną omówione parametry, przebieg i możliwości testowania optycznego. Tester ten, dzięki skanowaniu obrazu z rozdziel­czością 5000 DPI (ang. dots per inch), umożliwia inspekcję optyczną powierzchni płytki z dokładnością na poziomie 2 mils. Czas skanowania pojedynczego formatu produkcyjnego, w zależności od wybranego poziomu dokładności inspekcji, wynosi od kilku kilkunastu sekund.

Fot. 1. Tester optyczny Argos 8008.

Procedura testowania AOI

Pierwszym etapem testowania AOI, jest przygotowanie programu testu. Jego tworzenie obejmuje oznaczanie na obrazie formatu produkcyjnego obszarów wyłączonych z testu oraz umieszczanie dla każdej z warstw trzech punktów referencyjnych przeznaczonych do bazowania mechaniki testera. Ze względu na małą liczbę operacji etap ten zajmuje co najwyżej 2-3 minuty lub nawet mniej dla prostszych projektów, a więc najkrócej z omawianych dotychczas technik testowania.

Testowanie optyczne przebiega wg następującego schematu: załadowanie formatu produkcyjnego, bazowanie testera, skanowanie wierzchniej warstwy mozaik, detekcja nieprawidłowości i ich prezentacja na dołączonym monitorze.

Podczas klasyfikacji uszkodzeń, w celu redukcji liczby wykrywanych odstępstw obrazu rzeczywistego obwodu od wirtualnego wzorca, uwzględniane są obszary tolerancji, które dopuszczają niewielkie przesunięcia elementów składowych zeskanowanego obrazu mozaik względem wzorca. Po sprawdzeniu jednej strony laminatu następuje jego obrócenie i powtórzenie wymienionych operacji. Widok przykładowych defektów rozwarcia i zwarcia przestawiono na rys. 2, gdzie brakujące elementy mozaik (rozwarcia) oznaczane są kolorem czerwonym, a nadmiarowe (zwarcia) zielonym.

(a)

(b)

Rys. 2. Przykładowe zrzuty ekranu testera Argos podczas wykrycia rozwarcia (a) i zwarcia (b).

Testowanie optyczne AOI charakteryzuje się dużą wydajnością przekraczającą możliwości testerów elektrycznych. Omawiany model testera dysponuje wydajnością dobową dochodzącą nawet do 200 m² powierzchni badanych obwodów. Innym walorem testu AOI jest lokalizowanie defektów jakościowych mozaik i przez to nieprawidłowości niektórych etapów produkcji obwodów, które nie mogą zostać wykryte testowaniem elektrycznym. Zasadniczym ograniczeniem testowania optycznego jest brak możliwości weryfikacji warstw niewidocznych np. warstw wewnętrznych w sprasowanych obwodach wielowarstwowych oraz kontroli prawidłowości metalizacji przelotek. Z tych powodów renomowani producenci PCB, w tym TS PCB, w celu kompleksowego testowania wytwarzanych obwodów, wykorzystują testowanie AOI jako pośredni etap kontrolny łańcucha produkcji. Poprzedza on końcowe testowanie elektryczne.