Waarnemen en meten van barstjes en holtes in soldeer

Veranderingen in het gebied rondom het soldeersel

Apparaten zoals smartphones, tablets en draagbare apparaten, die de wereld snel hebben veroverd, worden steeds functioneler, kleiner en dunner. Daarom is het belangrijk dat verpakte printplaten en elektronische componenten kleiner, compacter en gelaagder worden om bij dergelijke apparaten te kunnen worden gebruikt.
De auto-industrie, waar de behoefte aan technologieën steeds groter wordt, zoals automatisch remmen en autonoom rijden wat alleen maar mogelijk is door een gecomputeriseerde bediening van belangrijke componenten, eist nu dat verpakte printplaten en elektronische componenten die in de auto's worden gemonteerd, duurzamer en betrouwbaarder worden.

Soldeer speelt een sleutelrol in de elektrische continuïteit en aansluiting tussen elektronische componenten en moet dus bijzonder duurzaam en betrouwbaar zijn. Door het gebruik van loodvrij soldeer vanaf 2000 is er bovendien meer vraag naar verbindingstechnieken die verbrossing van materialen voorkomen.
Betrouwbaarheidstests zijn onmisbaar bij de beoordeling van de duurzaamheid en betrouwbaarheid van soldeer. Van deze tests worden doorgaans de temperatuurcyclustests gebruikt voor het evalueren van soldeer.

Er zijn verscheidene soldeerfouten die problemen kunnen veroorzaken. Een van die fouten is het onvoldoende bevochtigen van de soldeerpasta die automatisch wordt aangebracht op een metalen plaat. Dergelijk soldeer, in holle delen, kan de hechtsterkte aan een soldeerpunt verminderen of defecten zoals soldeerholtes veroorzaken. Om de kwaliteit te kunnen verbeteren, zijn waarneming en analyse van cruciaal belang om de oorzaken van soldeerfouten te kunnen achterhalen. In het volgende gedeelte gaat het over soldeerfouten die vaak voorkomen, de risico's van die fouten en de noodzaak om waar te nemen.

De bevochtiging van soldeer wordt aangeduid met een contacthoek θ tussen een vast oppervlak en een vloeistof (bijv. gesmolten soldeer) die op dat oppervlak wordt aangebracht. Hoe kleiner hoek A (contacthoek θ) in het beeld is, des te hoger is de bevochtiging van het soldeer, waarmee een situatie wordt aangegeven waar de vloeistof rijkelijk is aangebracht op het vaste oppervlak. Hoe groter de contacthoek, des te lager de bevochtiging van het soldeer, waarmee een situatie wordt aangegeven waar de vloeistof wordt afgestoten door het vaste oppervlak.

Soldeerfouten en het belang van het waarnemen van scheurtjes en kleine holtes in het soldeersel

Veelvoorkomende soldeerfouten die voor defecte producten kunnen zorgen, zijn onder andere soldeerbruggen en overmatig soldeer waarbij een teveel aan soldeer voor kortsluiting kan zorgen tussen aangrenzende verbindingen, soldeerdruppels (spatten) en continuïteitsfouten door de overmatige toepassing van warmte en koude soldeerverbindingen door verdamping van vloeimiddel of onvoldoende verhitting.
Dergelijke fouten zijn ook scheurtjes en kleine holtes in het soldeersel en waarvan de oorzaken onmiddellijk na de montage moeilijk zijn vast te stellen. Deze defecten kunnen door verschillende factoren worden veroorzaakt en niet alleen onmiddellijk nadat de soldeerverbindingen zijn gemaakt, maar ook na verloop van tijd of ten gevolge van spanningen. Deze defecten moeten daarom met microscopen of andere meetsystemen worden waargenomen en geanalyseerd.

Oorzaken en risico's van scheurtjes in soldeersel

Soldeerscheurtjes die ontstaan of steeds groter worden als gevolg van factoren zoals moeheid, na verloop van tijd en de invloed van spanningen nadat de soldeerverbindingen zijn gevormd. Wanneer scheurtjes microscopisch tijdens de aanvankelijke stadia van het verpakken groter worden, wordt er meer kracht uitgeoefend op de hechting. Er zijn zelfs gevallen bekend van soldeerscheurtjes die leiden tot hitte door het Joule-effect. Groter wordende scheurtjes kunnen de hechting ook volledig verbreken, waardoor een onderdeel het begeeft. Met name scheurtjes in loodvrij soldeer zouden zich snel ontwikkelen zodra die zich voordoen. Aangezien groter wordende soldeerscheurtjes voor opwarming kunnen zorgen waardoor brand kan ontstaan, is het vanuit het oogpunt van kwaliteitsborging absoluut noodzakelijk dat er zorgvuldig op wordt gelet en dat er tegenmaatregelen worden genomen.

Oorzaken en risico's van kleine holtes in soldeersel

Soldeerholtes worden hoofdzakelijk veroorzaakt door luchtbelletjes in het soldeersel dat wordt aangebracht tijdens het soldeervloeiproces, gassen die vrijkomen tijdens het montageproces van componenten, en onvoldoende soldeerbevochtiging van soldeerpasta die op holle delen wordt aangebracht. Door dergelijk holtes kan de sterkte van het soldeer minder worden waardoor er scheurtjes in het soldeersel kunnen ontstaan. Daarom is dergelijke situaties de identificatie van soldeerholtes en het nemen van tegenmaatregelen uiterst belangrijk.

Om de kwaliteit te waarborgen, de oorzaken van defecten vast te stellen en processen, materialen en de kwaliteit te verbeteren, is het van belang soldeerscheurtjes en soldeerholtes in defecte producten die bij diverse tests en in de handel worden aangetroffen, op de juiste manier waar te nemen, te analyseren en te evalueren.

Nieuwste voorbeelden van het waarnemen en analyseren van scheurtjes en kleine holtes in soldeersel

Aangebracht soldeersel is driedimensionaal, maar wegens onvoldoende scherptediepte kan slechts een deel ervan bij een sterk vergrote waarneming in beeld worden gebracht. Vandaar dat elk deel van het te waarnemen doel zeer nauwkeurig moet worden scherpgesteld en in beeld gebracht.
Microscopen kunnen vaak niet volledig scherpstellen op doelen met onregelmatigheden in het oppervlak als gevolg van onvoldoend polijsten. Andere conventionele problemen zijn onopgemerkte defecten door reflectie van glanzende materialen en aanvankelijke subtiele scheurtjes die niet kunnen worden waargenomen bij een sterke vergroting of een te lage resolutie.

Met de high-definition 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks van KEYENCE en het optische systeem met hoge resolutie en grote scherptediepte, de 4K CMOS-beeldsensor en speciaal ontworpen systemen zoals hoogwaardige verlichting en geavanceerde beeldverwerking kunnen deze conventionele problemen worden opgelost. Geavanceerde waarneming, foutenanalyse en evaluatie van het soldeerwerk kunnen snel en heel eenvoudig worden uitgevoerd, waardoor de efficiëntie van het werk aanzienlijk wordt verbeterd.
In dit gedeelte worden de nieuwste voorbeelden gegeven van het waarnemen en analyseren van soldeerfouten met de VHX-reeks.

Gekantelde waarneming van scheurtjes in soldeersel en verpakte printplaten

Door waarneming uit vrije hoek van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kunnen driedimensionale soldeerovergangen op verpakte printplaten gekanteld worden waargenomen.
Met de functies voor glansverwijdering en verwijdering van ringreflectie kunnen zelfs soldeerscheurtjes worden waargenomen die zowel haarscherp als ongevoelig zijn voor licht dat specifiek door soldeer wordt gereflecteerd.
De VHX-reeks heeft een grote scherptediepte. Real-time dieptesamenstelling is ook beschikbaar en daarmee kunnen heel eenvoudig en zelfs bij een sterk vergrote waarneming beelden worden gemaakt die zijn scherpgesteld op het gehele doel.

• Downloaden
• Contact / Aanvragen

Waarneming van scheurtjes in soldeersel op dwarsdoorsneden van elektronische onderdelen

Soldeerscheurtjes die aanvankelijk microscopisch klein zijn, kunnen na verloop van tijd groter worden, wat kan leiden tot defecten aan onderdelen, warmteontwikkeling en brand. Het over het hoofd zien van fijne scheurtjes als gevolg van een ontoereikende vergroting of resolutie was altijd al een ernstig probleem.

De lenzen met hoge resolutie en de gemotoriseerde draaischijf van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks maken een naadloze zoomfunctie mogelijk waarbij met intuïtieve handelingen wordt omgeschakeld tussen lenzen met een vergroting van 20× tot 6000×. Een sterk vergroot beeld van een defect gebied kan met de functie voor het splitsen van het scherm naast een enigszins vergroot beeld worden weergegeven, zodat gebruikers altijd kunnen volgen wat zij tijdens de sterk vergrote waarneming zien.
Bovendien kunnen met een grote scherptediepte en real-time dieptesamenstelling scheurtjes op submicrongrootte met een haarscherp beeld worden waargenomen, zelfs wanneer bij de doeldwarsdoorsnede van het in hars ingebedde monster een onregelmatig oppervlak is te zien als gevolg van onvoldoend polijsten.

• Downloaden
• Contact / Aanvragen

Waarneming van kleine holtes in soldeersel op dwarsdoorsneden van monsters

Met real-time dieptesamenstelling kunnen er met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks heldere beelden van een dwarsdoorsnede van in hars ingebedde BGA worden gemaakt, zelfs bij een sterk vergrote waarneming en zonder verstoring door een onregelmatig oppervlak als gevolg van onvoldoend polijsten. Met deze beelden kan er worden waargenomen zonder dat de zelfs minuscule holtes over het hoofd worden gezien.

• Downloaden
• Contact / Aanvragen

Kwantitatieve analyse van dwarsdoorsneden van printplaten

Met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kunnen aan de hand van een vergroot beeld met hoge resolutie zeer nauwkeurig gebieden automatisch worden gemeten en geteld. Gebruikers kunnen met deze functies snel met één enkel apparaat en met gebruikmaking van vastgelegde beelden en numerieke gegevens zowel kwantitatieve analyses uitvoeren als rapporten opstellen, wat qua werkuren een enorme besparing oplevert.

• Downloaden
• Contact / Aanvragen

Evaluatie van de hechtsterkte op basis van de vormgeving van de soldeerovergang

Bij conventionele waarnemingen zijn vanwege de reflectie van glanzende soldeeroppervlakken de verlichtingscondities moeilijk vast te stellen, waardoor de kans bestaat dat iedere operator met andere evaluatieresultaten komt en defecte gebieden over het hoofd worden gezien.

Bij de multiverlichtingsfunctie van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks worden omnidirectionele belichtingsgegevens automatisch vastgelegd dankzij de gemakkelijke bediening met één druk op een knop.
Het beeld dat het meest geschikt is voor gebruik bij waarneming en evaluatie, kan worden gekozen uit de beelden die zijn vastgelegd met de multiverlichting, waardoor de tijd die gewoonlijk nodig is voor het aanpassen van het licht, aanzienlijk wordt verkort. Beeldgegevens met verschillende verlichting worden automatisch opgeslagen, zelfs als het meest geschikte beeld voor multiverlichting is geselecteerd, zodat andere beelden met verschillende verlichtingscondities zonder gebruik van de muis direct kunnen worden geladen.
Met de functies voor glansverwijdering en verwijdering van ringreflectie kan het specifiek door soldeer gereflecteerde licht worden onderdrukt, waardoor de vormgeving van soldeerverbindingen met een haarscherp beeld kan worden waargenomen. Gesmolten soldeer met een lagere bevochtiging van het soldeer verspreidt zich niet goed over het soldeerpasta. Dit wordt niet-bevochtigen genoemd en verkleint de hechtsterkte van de soldeerovergang. Waarnemingen waarin dergelijke soldeerovergangen over het hoofd worden gezien, zijn mogelijk.

• Downloaden
• Contact / Aanvragen

Een apparaat met alle onmisbare functies voor de kwaliteitsborging van soldeersel

De high-definition 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks heeft een groot aantal andere functies, zoals 2D- en 3D-metingen, waardoor met deze microscoop waarnemingen, analyses, metingen en evaluaties mogelijk zijn van verschillende typen soldeerfouten die zich kunnen voordoen tijdens verpakkingsprocedés. Bovendien kunnen met deze microscoop snel en heel eenvoudig heldere 4K-beelden en gemeten waarden worden verkregen, waardoor conventionele procedures spectaculair worden gestroomlijnd.

Klik voor meer informatie over de VHX-reeks op de onderstaande knop om de catalogus te downloaden. Klik voor vragen op de andere onderstaande knop of neem contact op met KEYENCE.

• Downloaden
• Contact / Aanvragen