Улучшение контроля качества печатных плат с помощью гиперспектральной визуализации
В эпоху современных технологий печатные платы (ПП) стали неотъемлемой частью электронных устройств, обеспечивая их функционирование. Защитные покрытия играют ключевую роль в обеспечении надежности и долговечности ПП. В рамках данного исследования были продемонстрированы возможности гиперспектральных камер в контроле толщины и равномерности распределения защитного покрытия.
Актуальность контроля качества ПП
В процессе производства ПП нанесение защитного покрытия является обязательным этапом. Выбор типа покрытия определяется условиями эксплуатации платы. Как правило, покрытие наносится методом распыления. В некоторых случаях для оценки распределения покрытия используют УФ-флуоресценцию. Однако данный метод не предоставляет информации о толщине покрытия, которая должна находиться в оптимальном диапазоне 25-75 мкм. Кроме того, не все типы покрытий обладают УФ-флуоресценцией, что еще больше усложняет задачу контроля качества.
Как гиперспектральная съемка может обеспечить точную толщину защитного покрытия?
В рамках данного исследования была проведена оценка возможности использования камеры Specim FX17 для контроля толщины защитного покрытия печатных плат. Specim FX17 представляет собой гиперспектральную камеру построчного сканирования, работающую в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) 900–1700 нм.
Мы исследовали два типа покрытий.
- Пластиковый спрей PRF 202;
- Electrolube SCC3UL, УФ-лак.
Они были нанесены послойно (1–5) на пяти печатных платах. Для каждого измерения были:
- 5 печатных плат с 1, 2, 3, 4, 5 слоями (сверху вниз);
- 1 контрольный образец (вверху справа) без покрытия.
Рисунок 1 - Образцы печатных плат на поддоне.
Спектральный анализ
На рис. 2 показано влияние покрытия на спектры. Из рисунка видно, что:
- Оба покрытия имеют уникальные спектральные характеристики, что позволяет отличать их друг от друга.
- Чем толще покрытие, тем глубже соответствующие спектральные пики. Исходя из этого, была построена регрессионная модель для разделения образцов по слоям покрытия.
Рисунок 2 - Ложный RGB печатных плат и его влияние на спектры (данные отражения).
Моделирование – PLS-регрессия
Для количественной оценки количества слоев каждого типа покрытия была разработана регрессионная модель PLS (метод наименьших квадратов). Переменная, используемая для регрессии ("покрытие"), принимала значения от 0 до 5, соответствующие количеству слоев нанесенного покрытия. Следует отметить, что программное обеспечение SpecimINSIGHT позволяет строить регрессионные модели только на основе данных, полученных с образцов, исключая фоновые значения.
Рисунок 3 - Прогностическая эффективность регрессионных моделей «Покрытия».
Заключение
Результаты исследования демонстрируют, что камера Specim FX17 представляет собой эффективный инструмент для контроля однородности и толщины защитных покрытий, наносимых на печатные платы. Кроме того, камера позволяет с высокой точностью определять количество слоев покрытия.
Учитывая широкое распространение печатных плат в современной электронике, обеспечение их высокого качества имеет первостепенное значение. Гиперспектральная визуализация является перспективным методом для точного измерения толщины и однородности защитных покрытий, что, в свою очередь, способствует повышению надежности и производительности электронных устройств.
