Mikroskopy cyfrowe w branży elektronicznej

W tym artykule przyjrzymy się zakresowi zastosowań jednego z kluczowych urządzeń stosowanych w branży elektronicznej – mikroskopu cyfrowego. 

Presja rynku wymusza na producentach coraz dalej postępującą miniaturyzację elektroniki. Wychodzące każdego roku nowe telefony, komputery czy inne urządzenia wielofunkcyjne by być konkurencyjne muszą mieć coraz to większą wydajność bez zwiększania swoich rozmiarów. W efekcie, w pakietach elektronicznych stosowane są coraz mniejsze komponenty w coraz większym zagęszczeniu. Powoduje to efekt domina wymuszający, nie tylko na producentach, ale również na ich podwykonawcach oraz na serwisach urządzeń elektronicznych, przystosowanie się do realiów pracy z wysoce zminiaturyzowaną elektroniką.

Problem ten widać dobrze na etapie inspekcji optycznej. Powszechnie stosowane dotychczas lupy stanowiskowe z oświetleniem stają się dziś w dużej mierze narzędziem wstępnym, przydatnym jedynie do pobieżnej kontroli całego pakietu elektronicznego. Osiągane przez nie powiększenia rzędu od 1,7x do 3x są dalece niewystarczające w pracy z najmniejszymi komponentami elektronicznymi.

Powszechną odpowiedzią na ten problem stały się mikroskopy. W tym miejscu należy rozróżnić dwa najpopularniejsze typy tych urządzeń: mikroskopy stereoskopowe i mikroskopy cyfrowe. 

Mikroskopy stereoskopowe są powszechnie znanymi urządzeniami i stosowanymi w niemalże wszystkich gałęziach nauki i przemysłu. Oparte na czystej optyce są niemalże idealnymi urządzeniami inspekcyjnymi. Rozszerzając możliwości ludzkiego oka pozwalają na bardzo dokładne, przestrzenne widzenie przybliżanych punktów. Konstrukcja ta ma jednak pozornie niewielkie wady, sprawiające, że dużo większą popularnością cieszą się obecnie ich odpowiedniki cyfrowe. Pierwsza z tych wad to wymuszenie jednej pozycji ciała na operatorze. Używający urządzenia musi zbliżyć oczy do okularów i pozostawać w tej pozycji do zakończenia pracy. W przypadku np. montażu uzupełniającego w linii produkcyjnej może się to wiązać z całymi dniami pracy w niekorzystnej dla pleców pozycji. Oczywistą konsekwencją jest zwiększenie ryzyka schorzeń zawodowych układu kostno-szkieletowego oraz bólów oczu czy głowy. Drugą wadą jest ograniczenie jednoczesnej pracy na urządzeniu do jednej osoby. 

Wszystko to sprawia, że coraz większą popularnością w branży elektronicznej cieszą się mikroskopy cyfrowe zwane również wideomikroskopami. W swojej najprostszej konstrukcji są to urządzenia oparte o kamerę cyfrową z obiektywem przystosowanym do zdjęć makro o dużym przybliżeniu, przekazującą obraz na żywo do monitora. 

W odróżnieniu od wcześniej omówionych konwencjonalnych mikroskopów stereoskopowych, operator ma możliwość ustawienia monitora i podglądu obrazu w wybranym przez siebie miejscu, i pracy w pozycji nieprzygarbionej. Obraz może być również analizowany przez kilku uzupełniających się specjalistów jednocześnie, a przy uwzględnieniu możliwości zdalnego przesyłania obrazu, również przez specjalistów i konsultantów pracujących zdalnie. Możliwość dialogu i współpracy przynosi nowe, bardziej dynamiczne sposoby pracy, większą pewność inspekcji, bezpieczeństwo oraz innowacyjne pomysły. 

Urządzenia tego typu pozwalają na uzyskanie przybliżenia większego niż mikroskopy stereoskopowe - rzędu nawet 600x i zazwyczaj pracują w rozdzielczości Full HD. Jedynymi ograniczeniami tych urządzeń są te wynikające już z samych zasad fotografii. Rozpiętość tonalna matryc kamer cyfrowych nie jest tak duża jak ta, którą posiada oko ludzkie – co sprawia, że przy dużych powiększeniach bardzo ciemne obszary i bardzo jasne mogą być niedoświetlone lub prześwietlone. W większości przypadków czynniki te nie stanowią jednak problemu, a mikroskopy cyfrowe są dziś najpopularniejszymi rozwiązaniami inspekcyjnymi szerokiego zastosowania. 

Wszystko to sprawia, że w branży elektronicznej mikroskopy cyfrowe najczęściej stosowane są w liniach produkcyjnych przy montażu uzupełniającym oraz na stanowiskach napraw i modyfikacji. Na szczególną uwagę zasługuje tu ciesząca się dużą popularnością w Polsce szeroka gama mikroskopów cyfrowych marki TAGARNO. 

Działająca od ponad 50 lat duńska firma TAGARNO jest jednym z wiodących światowych producentów dostarczających urządzenia inspekcyjne wykorzystywane w takich dziedzinach jak materiałoznawstwo, automotive, rolnictwo, produkcja żywności i branża elektroniczna. Słynąc z jakości swoich produktów, firma specjalizuje się w produkcji najwyższej klasy mikroskopów cyfrowych i tworzeniu oprogramowania rozwijającego ich funkcje.

Pierwszym wpisującym się w potrzeby branży produkcji elektroniki jest model TAGARNO TREND FHD. Mikroskopy te wyświetlają na monitorze rzeczywisty obraz o najwyższym odwzorowaniu kolorów i ostrości przekazywany przez kamerę w rozdzielczości Full HD bez zakłóceń i opóźnień. Ponadto dostępna przestrzeń robocza – pomiędzy obserwowanym obiektem a obiektywem kamery wynosi nawet 333 mm co pozwala nie tylko na inspekcję, ale również na wygodną pracę z większością narzędzi wykorzystywanych w branży elektronicznej. Wszystko to sprawia, że urządzenia te idealnie sprawdzają się w pracy na stanowiskach napraw i modyfikacji. 

Mikroskopy cyfrowe są również wykorzystywane w ciągach liniowych do inspekcji bieżącej. W tym zastosowaniu głównym zadaniem mikroskopu jest umożliwienie operatorowi przeprowadzania kontroli jakości i kontroli procesu na poszczególnych etapach procesu produkcji. Urządzenia w podobnym zakresie znajdują zastosowanie również w działach projektowych – przy budowaniu prototypów. Tu ich szczególną rolą – poza możliwością inspekcji – jest możliwość archiwizacji postępu prowadzonych prac i potencjalnych niedoskonałości w procesie i tworzonym pakiecie elektronicznym. Optymalnie wpisującym się w ten zakres zadań urządzeniem jest TAGARNO ZAP FHD. Urządzenie to posiada wbudowany w kamerę kontroler co eliminuje zbędne przewody i jest montowane na wieloosiowym stabilnym ramieniu. Wszystko to zapewnia duży komfort użytkowania i łatwość ustawienia obiektywu kamery nad kontrolowaną płytką PCB.





Dla ułatwienia operatorowi bieżącej kontroli jakości i procesu firma TAGARNO dostarcza również szerokie spektrum oprogramowania znajdującego zastosowanie w branży elektronicznej. Pierwszym przykładem może być aplikacja Image Comparison App – pozwalająca na sprawne porównywanie dwóch obrazów. Jest to rozwiązanie szczególnie istotne w toku prowadzenia inspekcji wytworzonej płytki w odniesieniu do płytki wzorcowej. Oprogramowanie umożliwia nakładanie na siebie dwóch obrazów, oglądanie ich obok siebie, naprzemiennie, a także ich jednoczesne przybliżanie i przesuwanie, pozwalając operatorowi na sprawne poruszanie się w obrębie zdjęcia wzorca i kontrolowanego pakietu elektronicznego. 

Za pomocą drugiego dostępnego programu – Measurement App użytkownik może w bardzo precyzyjny sposób mierzyć odległości i kąty pomiędzy wybranymi przez niego punktami na powierzchni analizowanego obiektu. Narzędzie umożliwia również automatyczne obliczanie powierzchni – w tym pól o nieregularnych kształtach i otworów. Poza zastosowaniem w inspekcji samych pakietów elektronicznych oprogramowanie sprawdza się również w kontroli zgodności sita z przedłożonym do realizacji projektem. Ma to szczególnie istotne znaczenie w przypadkach, kiedy zachodzi uzasadnione podejrzenie, że otwory w sicie nie zostały odpowiednio pomniejszone względem wielkości padów na płytce. Niewychwycenie takiego błędu na wczesnym etapie produkcji może prowadzić do wpadania padów w otwór w sicie, a w konsekwencji do pokrycia zbyt dużej powierzchni pada cieńszą niż właściwa warstwą pasty lutowniczej. To natomiast może skutkować efektem nagrobkowym czy nawet zwarciami przy gęstym rastrze.





Trzecim popularnym oprogramowaniem jest Verification Lines App. Umożliwia ono dodanie do pobranego obrazu siatki linii referencyjnych, określających wartości optymalne i ich tolerancje. Narzędzie ma szczególne znaczenie w montażu i inspekcji komponentów, które są zestawiane z obudową zewnętrzną urządzenia, np. różnego typu czujników. Jeśli element nie jest precyzyjnie ustawiony w osi urządzenia może dojść do sytuacji, gdzie obudowa nie zamknie się, powstaną naprężenia osłabiające mocowanie komponentu, czy też spasowanie będzie nieszczelne.

Rozwinięciem możliwości wynikających z trzech wcześniej omówionych typów oprogramowania jest DXF Overlay App – usprawniające proces wyszukiwania komponentu bądź typu komponentu na płytce. Jest to narzędzie szczególnie przydatne w procesie prototypowania, np. w sytuacjach, kiedy należy zmienić element na inny (o większej lub mniejszej wartości). Oprogramowanie poprzez nałożenie pliku typu DXF na obraz płytki poddawanej obróbce umożliwia odnajdywanie dokładnego położenia komponentów za pomocą wyszukiwarki. Znacząco usprawnia to proces zwłaszcza w przypadku rozbudowanych pakietów elektronicznych, które mogą składać się z setek komponentów.

Wszystkie omówione wyżej typy oprogramowania dają również możliwość dodawania notatek do analizowanych obrazów. To wraz z możliwością łatwego zapisywania zdjęć na poszczególnych etapach procesu produkcji czy prototypowania, umożliwia prowadzenie dokumentacji postępu prac, wykrytych błędów i wprowadzonych rozwiązań technologicznych.

Podsumowując

Mikroskopy cyfrowe wraz z postępującą miniaturyzacją produkowanych i serwisowanych pakietów elektronicznych stają się niezbędnym narzędziem w serwisach i przedsiębiorstwach produkcyjnych. Dobór odpowiedniego rozwiązania dobrze jest poprzedzić konsultacją z doświadczonym partnerem doradczym i sprawdzeniem urządzenia w działaniu w ramach własnej działalności. 

Dystrybutorem urządzeń i oprogramowania TAGARNO w Polsce jest RENEX Group – jedna z największych i najdłużej działających polskich firm branży elektronicznej. W ramach swojej misji wspierania rozwoju branży produkcji i serwisu elektroniki w Polsce i Europie Centralno-Wschodniej dostarcza ona zainteresowanym przedsiębiorcom daleko idące wsparcie doradcze, szkoleniowe i serwisowe. 

Urządzenia z oferty RENEX można przetestować w działaniu w CENTRUM TECHNOLOGICZNO-SZKOLENIOWYM i DEMOROOM RENEX w warunkach testowych linii produkcyjnych, również na własnych komponentach i podzespołach. Specjaliści RENEX udzielają kompleksowej pomocy w doborze odpowiednich urządzeń i przeprowadzają szkolenia z ich prawidłowej obsługi – tak by użytkownik mógł w pełni wykorzystywać możliwości urządzenia i oprogramowania. Grupa świadczy również usługi wsparcia technicznego obejmujące serwis gwarancyjny i pogwarancyjny.

Doradcy Techniczno–Handlowi RENEX dysponujący urządzeniami demonstracyjnymi, nieodpłatnie przeprowadzają u klientów prezentacje produktów w ich siedzibach tak, aby wybrać optymalne rozwiązanie do występującego problemu. Klienci nie muszą się zatem obawiać, że zakupiony produkt nie spełni ich oczekiwań.

Zainteresowanych zapraszamy do kontaktu z Doradcami Techniczno-Handlowymi RENEX – dth@renex.pl.


Źródło: RENEX