Forraszpaszták szemcseméretének elemzése képfeldolgozási eljárással
Napjaink elektronikus eszközeinek gyártásánál az alapvető forrasztási technológia az úgynevezett újraömlesztéses forrasztás. Ennek kulcslépése a stencilnyomtatás (egyes irodalmak szerint a forrasztási hibák 60-70%-a vezethető erre vissza), melynél az alkalmazott forraszanyag a forraszpaszta. Ez néhányszor 10 µm átmérőjű fémszemcsék szuszpenziója folyasztószerben. A szemcsék térbeli eloszlása a forraszpaszta reológiai tulajdonságaira nagy hatással van, mely tulajdonságok ismerete igen fontos része az újraömlesztéses forrasztási technológiának, alapvetően befolyásolja a stencilnyomtatás folyamatképességét. A szuszpenziókra igaz, hogy nyugalmi állapotban a szemcsék elkezdenek leülepedni pl. a tégely aljára, így annak érdekében, hogy homogén legyen a forraszpasztában a szemcsék térbeli eloszlása, az első nyomtatás előtt alaposan fel kell keverni. Az alapos keverés ellenére is előfordulhat, hogy nem lesz tökéletesen homogén a forraszpaszta, viszont a nyomtatások számának növekedésével képes homogenizálódni. Ennek mérése, valamint általánosságban a forraszpaszták szemcseméretének ellenőrzése fontos tehát az elektronikai gyártás folyamatszabályzásához, a stencilnyomtatási folyamat stabilitásának megőrzéséhez. Az IPC-TM-650 szabványban több mérési lehetőséget is ismertetnek a forraszpasztákban található szemcsék méretének megmérésére. Ebben a szabványban ismertetett optikai mérési eljárások hátránya, hogy a szemcsék átmérőjének megméréséhez először monoréteget kell a forraszpasztából kialakítani.
A TDK munkám során olyan képfeldolgozási eljárás kidolgozása volt a célom, amellyel anélkül lehetséges a szemcseméretek mérése, hogy a forraszpasztából monoréteget alakítanánk ki – képes a mintán esetlegesen egymásra rakódó szemcsék szeparációjára. Ehhez a forraszpasztához oldószert adtam, majd alapos felkeverés után ezt az oldatot átöntöttem egy szűrőpapíron, melynek felületén a forraszszemcsék megmaradtak. Száradás után pásztázó elektronmikroszkóppal képeket készítettem a forraszszemcsékről. A pásztázó elektronmikroszkóppal készített képek előnye az optikai mikroszkóppal készítettekhez képest a nagyobb mértékű mélységélesség, mely által az esetlegesen egymásra rakódó szemcsék is élesek maradnak. A képek feldolgozásához MATLAB programban készített kódot használtam. Cél volt az, hogy a képek feldolgozása teljesen automatikusan történjen. Ehhez szükség volt a szeparációs (binarizálás) küszöbérték automatikus meghatározására, valamint az egymáson lévő szemcsék szeparálására, amelyet a „watershed” transzformáció segítségével valósítottam meg.
Az elkészített kód segítségével a 3-as (szemcseméret 25–45 µm), 4-es (szemcseméret 20–38 µm) és 5-ös (szemcseméret 15–25 µm) típusú forraszpasztákban lévő szemcsék méreteloszlását elemeztem.
szerző
-
Lakó Bence Márk
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Krammer Olivér
egyetemi docens, Elektronikai Technológia Tanszék