העקמומיות של לוח מעגלים, כאינדיקטור חשוב לצורתו הפיזית, יש השפעה עמוקה על יכולת הסתגלות ההתקנה, יציבות החיבור החשמלי וביצועים-לטווח ארוך. עם הפיתוח של מוצרים אלקטרוניים לכיוון רזון ומיזעור, זיהוי העקמומיות של המעגלים נעשה יותר ויותר חיוני.
1, החשיבות של זיהוי העקמומיות של לוחות מעגלים
במהלך תהליך הייצור של לוחות מעגלים, עשויה להיות מידה מסוימת של עיוות כיפוף עקב השפעת תהליכי לחיצה, קידוח, ריתוך ותהליכים אחרים, כמו גם הבדלים בתכונות החומר. בנוסף, במהלך הובלה ושימוש, גורמים כמו דחיסה חיצונית ושינויי טמפרטורה יכולים גם הם לגרום לשינויים בדרגת הכיפוף של המעגל. אם המעגל מתכופף יותר מדי, יהיה קשה להסתגל במדויק לרכיבים אחרים של המכשיר במהלך ההתקנה, דבר שיוביל לקשיי התקנה ואף נזק למעגל או לרכיבים אחרים. במונחים של ביצועים חשמליים, לוחות מעגלים מכופפים עלולים לגרום למעגל להימתח או להידחס, וכתוצאה מכך לשינויים בעכבת המעגל, העברת אותות לא יציבה ולגרום לתקלות כגון קצרים ומעגלים פתוחים, המשפיעות קשות על הפעולה הרגילה של מכשירים אלקטרוניים. לכן, בדיקה קפדנית של מידת הכיפוף של מעגלים היא צעד חשוב בהבטחת איכות המוצרים האלקטרוניים.
2, שיטות נפוצות לזיהוי מידת הכיפוף של לוחות מעגלים
(1) שיטת מדידת מגע
מדידת מיקרומטר: מדידת מיקרומטר היא שיטת מדידת מגע מסורתית יותר. הנח את לוח המעגלים בצורה אופקית על פלטפורמת מדידה שטוחה, הנח את ראש המדידה של מד החוגה בצורה אנכית על פני השטח של המעגל, ומדוד את גובה המעגל בנקודות שונות נקודה אחר נקודה על ידי הזזת מד החוגה או המעגל. בעת המדידה, יש לבחור מספר נקודות מדידה, בדרך כלל בפינות, בקצוות ובמרכז המעגל. נתוני הגובה של כל נקודה נרשמים, ומידת הכיפוף של המעגל מתקבלת על ידי חישוב הפרש הגובה בין נקודות שונות. לשיטה זו יש דיוק מדידה גבוה, בדרך כלל עד ± 0.01 מ"מ, אך יעילות המדידה נמוכה, והמגע בין הבדיקה למשטח המעגל עלול לגרום נזק קל ללוח המעגלים, מה שהופך אותו ללא מתאים לזיהוי-בקנה מידה גדול של לוחות דיוק ופגיעים- גבוהים.
מדידת מכשיר מדידה שלוש קואורדינטות: מכשיר המדידה של שלוש קואורדינטות משיג מדידה מדויקת של הקואורדינטות המרחביות התלת-ממדיות של לוח המעגלים באמצעות שלושה צירי תנועה מאונכים זה לזה. תקן את לוח המעגלים על שולחן העבודה של מכשיר המדידה, והזז את ראש המדידה של מכשיר המדידה לאורך הנתיב שנקבע מראש על פני המעגל כדי לאסוף נתוני קואורדינטות של מספר נקודות. עבד ונתח את הנתונים שנאספו באמצעות תוכנת מדידה מקצועית כדי לחשב את מידת הכיפוף של המעגל. למכשיר מדידת הקואורדינטות יש דיוק מדידה גבוה במיוחד, המגיע ל-± 0.001 מ"מ, שיכול להשיג באופן מקיף ומדויק את מידע הצורה התלת מימדית של המעגל. עם זאת, עלות הציוד גבוהה, הפעולה מורכבת ומהירות המדידה איטית. הוא מתאים בעיקר למחקר ובדיקת איכות של לוחות מעגלים-בדיוק גבוה.
(2) שיטת מדידה ללא-מגע
שיטת מדידה אופטית: שיטת מדידה אופטית משתמשת בעקרון של הדמיה אופטית כדי לבצע מדידה ללא-מגע במעגלים. השיטות הנפוצות כוללות טריאנגולציה בלייזר ומדידות ראיית מכונה. שיטת הטריאנגולציה בלייזר משתמשת בפולט לייזר כדי לפלוט קרן לייזר על פני השטח של לוח מעגלים. קרן הלייזר מחזירה את פני השטח של המעגל, והאור המוחזר נקלט על ידי מקלט. בהתבסס על זווית הפגיעה וזווית ההשתקפות של קרן הלייזר, כמו גם המרחק בין המקלט למשדר, מחושב גובה כל נקודה על פני הלוח באמצעות קשרים גיאומטריים משולשים, ובכך משיג את העקמומיות של המעגל. לשיטה זו יש מהירות מדידה מהירה ודיוק גבוה, עד ± 0.02 מ"מ, ואינה -הרסנית למעגלים, מה שהופך אותה למתאימה לבדיקת סוגים שונים של לוחות מעגלים. שיטת מדידת ראיית המכונה היא שימוש במצלמות תעשייתיות כדי לצלם תמונות של מעגלים, לחלץ ולנתח את קווי המתאר של המעגל בתמונה באמצעות אלגוריתמים לעיבוד תמונה, ולחשב את העקמומיות של המעגל. לשיטת מדידת ראיית מכונה יש יעילות זיהוי גבוהה, יכולה להשיג זיהוי אוטומטי ויכולה לעבד במהירות כמויות גדולות של נתוני תמונה. עם זאת, הוא דורש דרישות גבוהות לתנאי תאורה, רזולוציית תמונה וכו', ודורש כיול תמונה מדויק ואופטימיזציה של אלגוריתם.
שיטת מדידה הולוגרפית דיגיטלית: שיטת מדידה הולוגרפית דיגיטלית היא טכנולוגיית מדידה מתקדמת ללא-מגע. זה מנצל את העיקרון של הפרעות לייזר כדי להקליט הולוגרמות על פני השטח של לוחות מעגלים. על ידי ניתוח ובנייה מחדש של ההולוגרמות, הוא משיג מידע מורפולוגיה תלת מימדי- של משטח המעגל ומחשב את העקמומיות. לשיטה זו יש יתרונות של דיוק מדידה גבוה, מהירות מדידה מהירה ויכולת להשיג מדידת שדה מלאה. זה יכול לקבל מידע שונה בו זמנית כמו הגובה והשיפוע של משטח המעגל. עם זאת, עלות הציוד גבוהה והקושי הטכני גבוה. נכון לעכשיו, הוא משמש בעיקר בתחומי מחקר מדעי-מתקדמים וייצור מדויק.
3, תהליך זיהוי כיפוף המעגל
(1) הכנה לפני מדידה
ראשית, הבטח סביבת מדידה יציבה והימנע מגורמים כמו רטט וזרימת אוויר להשפיע על תוצאות המדידה. לצורך מדידת מגע, יש צורך לכייל מכשירי מדידה, כגון איפוס מיקרומטרים וכיול מדויק של מכשירי מדידת קואורדינטות; למדידה ללא-מגע, יש צורך להתאים את הפרמטרים של הציוד האופטי, כגון עוצמת פולט הלייזר, אורך המוקד וזמן החשיפה של המצלמה התעשייתית, כדי להבטיח שציוד המדידה במצב עבודה תקין. במקביל, נקה את פני המעגל לבדיקה, הסרת אבק, כתמים וכו', כדי להימנע מהשפעה על דיוק המדידה.
(2) תהליך מדידה
פעל לפי שיטת המדידה שנבחרה. בעת ביצוע מדידת מגע, חשוב לוודא שכוח המגע בין הגשש לבין פני השטח של המעגל הוא מתון כדי למנוע כוח מופרז שעלול לגרום לעיוות או נזק ללוח המעגל. מדידה ללא מגע מחייבת לוודא שהמרחק בין ציוד המדידה ללוח המעגל מתאים כדי להבטיח את הדיוק של נתוני המדידה. בתהליך המדידה מתבצע איסוף נתונים לפי התפלגות נקודות המדידה שנקבעה מראש, ונרשמים הנתונים הרלוונטיים של כל נקודת מדידה.
(3) עיבוד וניתוח נתונים
ייבא את הנתונים שנאספו לתוכנת העיבוד המתאימה או חשב ידנית את ערך הכיפוף של המעגל על סמך נוסחת חישוב הכיפוף. עבור נתונים שנמדדו מספר פעמים, ניתן להעריך את המהימנות והיציבות של תוצאות המדידה באמצעות שיטות סטטיסטיות כגון מיצוע וסטיית תקן.
4, קריטריונים לקביעת מידת הכיפוף של לוחות מעגלים
הקריטריונים לקביעת העקמומיות של סוגים שונים של לוחות מעגלים משתנים. באופן כללי, עבור מעגלים מודפסים רגילים, תקני התעשייה קובעים שהעקמומיות המקסימלית המותרת היא בין 0.7% ל-1.5% מהאורך האלכסוני. הערך הספציפי יותאם בהתאם לעובי, החומר ותרחיש היישום של המעגל. לדוגמה, לוחות מעגלים בעלי עובי דק ודרישות דיוק גבוהות למוצרים אלקטרוניים מאפשרים דרגות כיפוף קטנות יחסית; עבור לוחות מעגלים עבים יותר המשמשים בציוד תעשייתי כללי, ניתן להרגיע את מידת הכיפוף כראוי. בייצור ובדיקה בפועל, ארגונים יפתחו גם תקני שיפוט מחמירים יותר בדרגת כיפוף על בסיס דרישות עיצוב המוצר ותקני האיכות שלהם כדי להבטיח שאיכות המוצר עונה על צרכי הלקוח.
5, בעיות ופתרונות נפוצים בזיהוי עקמומיות
(1) טעות מדידה גדולה
שגיאת המדידה הגדולה עשויה להיגרם על ידי דיוק לא מספיק של מכשירי המדידה, סביבת מדידה לא יציבה, שיטות מדידה לא מתאימות וסיבות אחרות. הפתרון הוא לכייל ולתחזק באופן קבוע את מכשירי המדידה כדי להבטיח את דיוקם; ייעול סביבת המדידה והפחתת הפרעות חיצוניות; הקפד לעקוב אחר נהלי פעולת המדידה, ולגבי מעגלים מורכבים, בחר נקודות ונתיבים מדידה באופן סביר כדי לשפר את דיוק המדידה.
(2) יעילות זיהוי נמוכה
לזיהוי של מספר רב של לוחות מעגלים, שיטות מדידת מגע מסורתיות אינן יעילות לרוב. ניתן להשתמש בציוד מדידה ללא-מגע אוטומטי במיוחד, כגון-מערכות לבדיקת ראיית מכונה במהירות גבוהה, כדי להשיג סריקה ובדיקה מהירה של לוחות מעגלים; במקביל, בצע אופטימיזציה של תהליך הזיהוי, סידור משימות זיהוי בצורה סבירה ושפר את יעילות הגילוי הכוללת.
(3) קשה לזהות עיקולים קטנים
עבור מעגלים עם עיקולים קטנים, ייתכן ששיטות מדידה מסוימות לא יוכלו לזהות אותם במדויק. בשלב זה, ניתן לבחור ציוד מדידה-בדיוק גבוה כגון מכשירי מדידה הולוגרפיים דיגיטליים או מכשירי מדידה אופטיים ברזולוציה גבוהה-; אפשר גם לשפר את אלגוריתם המדידה כדי לשפר את יכולת הזיהוי והחישוב של עיקולים קטנים, מה שמבטיח זיהוי מדויק של עיוותים קטנים במעגלים.