Elektronik devre kartlarında inceleme ve test yöntemleri nelerdir?

2 - Otomatik Optik İnceleme (AOI) :
Manüel optik inceleme sistemleri, hataların ve kalite problemlerinin tespitinde detaylı inceleme ve yorum imkânı tanımaktadır. Seri SMT üretim hatlarında bir dakikadan kısa sürede binlerce noktadan dizgi açısı, polarite, yazı, kayıklık, varlık-yokluk, lehim hataları ve lehim kalitesi incelenebilmelidir. Bu ihtiyacı karşılayabilmek için otomatik optik inceleme sistemleri kullanılır. AOI inceleme sürelerinin kısaltılabilmesi toplam SMT üretim hattı yatırımını da daha verimli kılabilmektedir. Bir kartın üretiminde kullanılacak dizgi makinesi sayısının fazla olması SMD dizgi hattı yatırım maliyetini arttırır. SMT devre elemanı sayısının yoğun olduğu kartlarda fabrika üretim sahası içinde daha az yer kaplayan, minimum sayıda makine ile daha yüksek dizgi hızına ulaşabilen üretim hatlarının birim dizgi için yatırım maliyetleri önemli ölçüde düşüktür. Makine sayısı azaldığı için daha az enerji kullanılabilir, daha az bakım gideri ortaya çıkar ve benzeri sebeplerle işletme ve bakım giderleri de önemli ölçüde düşük tutulabilir. Yüksek kapasiteli bir hat ile çok yoğun bir kartın SMD dizgisini 15-30 saniye içinde bitirilebilmektedir. Çok kısa çevrim sürelerinde dizgisi yapılan bir kartın otomatik optik incelemesinin de aynı süre içinde tamamlanabilmesi gerekir. AOI sistemi, üretim hattı dizgi sürelerine ayak uydurabilmeli ve istenilen tüm incelemeleri hızlı bir şekilde tamamlayabilmelidir. Hızlı test yanında sistemin gerçek hatayı yakalayamama oranının sıfır olması, gerçekte hata olmayan hataları, hata olarak bildirme oranının düşük olması gerekir. Gerçekte hata olmayanları da hata olarak bildirmesi gereksiz zaman kaybına yol açacaktır. AOI sistemi SMEMA arabiriminden haberleşerek hatalı kartların sonraki makinelere verilmeden ayrılmasını ve biriktirilmesini de sağlamalıdır. Modern AOI sistemlerinde kullanılan gelişmiş ışıklandırma ve kamera sistemleri sayesinde basit hatalar dışında tanıtılması ve görüntülenmesi daha zor lehimleme hataları da tespit edilebilmektedir. Kolay programlanabilirlik ve OCR/OCV aranan özellikler arasındadır. Yakalanan hataları veritabanı sunucusuna kaydedip sınıflandırarak pareto analizi ve istatistiksel kontrol yapabilen, komşu üretim ve test cihazları ile haberleşen, bilgi toplayıp işleyen yazılımlar mevcuttur. Örneğin TRI firmasının YMS (randıman yönetim sistemi) yazılımı test cihazlarından bilgi alır ve üretim makinelerine gönderir.

3 - Elektriksel ve İşlevsel Test :
Elektriksel test sistemleri, üretim bandı sonunda devre kartında meydana gelebilecek hataları yakalamak için kullanılır. Optik inceleme ile düzgün gibi görünen bir lehimleme noktası, devre elemanının elektriksel değerleri hakkında bilgi vermez. Elektriksel test ve işlevsel test yöntemleri ile devre kartının düzgün çalışmasını garanti etmek mümkün olur. Bu amaçla devre içi test (in-circuit test) yöntemiyle çivili yatak adaptörü kullanılarak üretim hata ve işlev testleri (MDA veya FCT) yapılır.

4 - X-ray İnceleme :
Her test ve inceleme yönteminin devre kartı üzerinde en iyi tespit edebildiği hata türleri farklılık göstermektedir. Örneğin, AOI cihazı ile devre elemanı üzerindeki yazılar okutulabilir, malzeme kayıklığı, polaritesi denetletilebilirken devre elemanının içyapısındaki elektriksel bozukluk hakkında bilgi edinilemez. X-ray inceleme, devre kartının içyapısını göstermesi sebebiyle çok güçlü bir yöntemidir. X-ray inceleme yöntemi ile kartın röntgen görüntüsü bilgisayar ekranına getirilir. X-ray görüntülerinin 3 boyutlu mikro tomografi yöntemi ile (mCT) birleştirilmesi ile elde edilen görüntülerde hatanın bariz bir şekilde görüntülenmesi mümkün olabilmektedir. Amaca uygun doğru x-ray sistemi seçimi kıstasları kafa karıştırıcı olabilmektedir. X ışını gücünün yüksek olması aynı kontrast kalitesinde geometrik büyütme oranını yüksek tutabilmeyi böylelikle detay tanıma özelliğinin daha iyi olmasını sağlar. Çünkü kontrast kalitesinden ödün vermeden geometrik büyütmeyi arttırabilmek yüksek detay tanımlamayı beraberinde getirecektir. X-ray tüpünde ne kadar küçük bir focal spot kullanılmış ise o kadar keskin bir görüntü elde edilebilecektir. Diğer taraftan focal spot [X ışınının tüpten çıktığı aralık. Bu aralık ne kadar dar olursa o kadar keskin bir görüntü elde edilebilir.] küçüldükçe tüpten salınacak x ışını akısı da o oranda düşük olacaktır. Bu halde mümkün olan en küçün focal spota sahip ve en yüksek x-ışını gösterecektir. X ray sistemlerinde önemli bir başka seçim kriteri de görüntü algılayıcı tipidir. Normalde x-ray sistemlerinde geleneksel olarak x ışını fosfor kaplı yüzeyde görünür hale getirilerek analog CCD [İngilizce Charged Coupled Device, analog görüntü alma aygıtı] veya CMOS [İngilizce Complementary Metal Oxide Semiconductor, analog görüntü alma aygıtı] kamera görüntüsüne dönüştürülür. CCD teknolojisi 1969 yılında Bell Laboratuvarlarında George Smith ve Williard Boyle tarafından geliştirilmiş ve 1973 yılında ticarileşmiştir. X-ray sistemlerinde kullanılan diğer yöntem ise dijital düz panel göstergeler (DFPD [İngilizce Digital Flat Panel Detector, Dijital görüntü algılama aygıtı.]) ile görüntü algılamasının yapılmasıdır. DFPD görüntü algılayıcılar TFT teknolojisi ile paralel olark Philips, GE, Xerox, Thomson ve bir dizi üniversite bünyesinde başlatılan kolektif teorik araştırma ve geliştirmeler sonucunda 1985-1990 yıllarında geliştirilmiş ve 1997 yılında ilk ticari ürün piyasaya sürülmüştür. DFPD görüntü algılama teknolojinde analog sinyal ile görüntü iletimi söz konusu olmadığından elektriksel gürültülerin sebep olduğu görüntüde karıncalanmalar oluşmaz. Gerçek zamanlı bir görüntülerde interpolasyonlar ile iyileştirme yapmaksızın net ve titreşimsiz görüntü elde edilebilir. Dijital flat panel görüntü algılayıcıların geleneksel CCD[i] algılayıcılara bir diğer üstünlüğü de daha hafif olmalarıdır. Görüntü X-ray sistemlerinde incelenecek elektronik devre kartında hacim alan ve mesafe hesaplamaları yapılabilmektedir. Elektronik devre elemanları iç bağlantı telleri, kaplamalı delik içlerinin lehim doluluğu (barrel fill), BGA toplarının içindeki boşlukların çapları, BGA toplarında görülen şekil bozuklukları vb. hesaplamalar otomatik yapılabilmektedir. Otomatik x-ray inceleme sistemlerinde ise detaylı raporlar ve incelemeler yerine x-ray görüntüsü AOI sistemlerindekine benzer görüntü işleme algoritmaları ile test edilir.

X-ray inceleme sistemlerinde bulunması arzu edilen bir diğer bir özellik de eksen konumlandırma yeteneğinin gelişmiş olmasıdır. Daha hafif ve küçük olarak imal edilebilen Dijital Flat Panel algılayıcılar eksen konumlandırma sisteminin de daha hantal bir mekanik yapıda olması zorunluluğunu ortadan kaldırmıştır. Karta açılı bakabilmek, hatalı yerleri farklı açılardan görebilme üstünlüğünü beraberinde getirir. Kart sabitleme tablası, görüntü algılayıcı ve x-ray kaynağı birbirinden bağımsız hareket ettirilebildiğinde geometrik büyütme oranı da serbestçe ayarlanabilir ve kartın detaylı bir şekilde incelenebilmesi mümkün olur. Üzerinde çok sayıda devre elemanı bulunan kartlarda kart üzerinde X-ray görüntüsü alınmak istenilen yeri çabuk bir şekilde inceleyebilmek de aranılan bir özelliktir. X-ray görüntüsü içinde istenilen yeri bulabilmek zaman alıcı olabilmektedir. Bunun için Yxlon Couger modelinde Tıkla ve Git (İngilizce Click&Move) özelliği bulunmaktadır. Tıkla ve git özelliği sayesinde video görüntüsü üzerinde tıklanan yerin x-ray görüntüsü 1 saniyeden kısa sürede ekranda belirir. Y.Couger modelinin bir diğer özelliği de bakılan noktaların programlanabilmesidir. Sıra ile gezilen incelenmek istenen noktaların koordinatları belleğe alınabilir, belleğe alınan koordinatlar program olarak dosyaya kaydedilebilir. Daha sonra aynı kart cihaza konulduğunda tekrar ayarlama ihtiyacı olmadan derhal ilgilenilen noktalar arasında gezilebilir. Programlama öğretilerek yapılabildiği gibi koordinatlar verilerek de yapılabilir. Bu sayede aynı kartın örnekleri ardı ardına cihaza konularak önceden öğretilip programlanmış bölgeler çok hızlı bir şekilde incelenebilir.