X-ray工作原理及应用

2022-03-25

随着电子技术的飞速发展,SMT技术越来越普及,芯片的尺寸越来越小,芯片的管脚越来越多,尤其是近几年出现的BGA芯片。由于BGA芯片的引脚不是按照常规设计分布在四周,而是分布在芯片底部,因此传统的人工视觉检测无法判断焊点的质量,必须通过ICT功能测试。但一般来说,如果出现批次误差,是无法及时发现和调整的,人工视觉检测是最不准确和重复性最高的技术。由此,X射线检测技术越来越广泛地应用于SMT回流焊的质量检测,不仅能对焊点进行定性和定量分析,还能及时发现故障并做出调整。

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  一、X-ray的工作原理:

  当板材沿导轨进入机器时,有一个X射线发射管位于板材上方,X-ray发射管发出的X射线穿过板材,被位于下方的探测器(通常是摄像头)接收。由于焊点中含有大量能吸收X射线的铅,与穿过玻璃纤维铜、硅等其他材料的X射线相比,照射在焊点上的X射线被大量吸收,黑点产生良好的图像,使得对焊点的分析相当简单直观,所以图像简单。

  第二,X-ray技术应用:

  X-ray检测技术已经从以前的2D检测方法转变为现在的3D检测方法。前者是投影X射线检查方法,它可以为单个面板上的时间焊点生成清晰的图像。而现在广泛使用的双面回流焊板效果很差,会使双面焊点图像重叠,极难分辨。而后一种3D检查方法采用分层技术,即光束聚焦在任意一层上,相应的图像投射到高速旋转的接收面上。因为接收面告诉旋转使交点处的图像非常清晰,而其他层的图像被消除,所以3D检查可以独立地对电路板两侧的焊点进行成像。

  3D  X-ray检测技术不仅可以检查双面焊接板,还可以对BGA等隐形焊点进行多层图像切片检查,即彻底检查BGA焊球焊点的顶部、中部和底部。同时,通过使用这种方法,可以测量通孔的PTH焊点,检查通孔中的焊料是否充足,从而大大提高焊点的连接质量

  第三,X-ray取代了ICT

  随着印制板密度越来越大,器件越来越小,印制板设计中留给ICT测试的空间越来越小,甚至被取消。此外,对于复杂的印制板,如果直接从SMT生产线送到功能测试岗位,不仅会导致合格率下降,还会增加电路板的故障诊断和维修成本,甚至会导致交货延迟,从而在当今激烈竞争的市场中失去竞争力。如果此时用X-ray代替ICT,可以保证功能测试的生产路线,减少故障诊断和维修的工作。此外,通过在SMT生产中使用X射线进行抽查,可以减少甚至消除批次误差。值得注意的是,ICT检测不到的焊料太少或太多,X射线如冷焊或气孔也能检测到,这类缺陷很容易通过ICT功能测试而不被发现。从而影响产品寿命。当然,X射线无法检测设备的电气缺陷,但这些可以在功能测试中检测出来。简而言之,加入X-ray检测,不仅不会漏掉制造过程中的任何缺陷,还能检测出ICT检测不到的一些缺陷。基于上述因素,3D  X光机可以评估每个焊点的大小、形状和特性,并自动检测不可接受和关键的焊点,这些焊点会导致产品过早失效。当然,这些关键的焊点在其他测试中会被认为是良好的焊点。

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