Röntgenkuvaus

Esittely

Kun elektroniset laitteet jatkuvasti pienenevät ja komponentit tulevat yhä kompaktimiksi, perinteiset tarkastustekniikat eivät enää pysty havaitsemaan kaikkia vikoja. Tällöin X-ryhmäkuvaus tulee kulkemaan, tarjoamalla tuhoamattoman näkemyksen piiloutuneisiin osiin PCN-yhdistelmän (PCBA) rakenteesta.

Periaatteessa X-ryhmäkuvaus antaa sinulle mahdollisuuden "nähdä läpi" laudan. Se paljastaa tyhjiöt kiiskayhteyksien alla, väärin asetetut komponentit, sisäiset murtumat ja jopa niin pienet kiiskasillukset, jotka ovat näkyvissä vain ihmiselle tai optisille tarkastussuunniteluille.

Tämäntyyppinen tarkastus on erityisen tärkeää edistyneissä paketeissa, kuten palliverkkotaulukoissa (BGAs) ja Quad Flat No-lead (QFN)-komponenteissa, joissa keskeiset yhteydet ovat peitettyjä paketin alle. Jos nämä yhteydet epäonnistuvat, koko laudan toiminta on vaarassa. Siksi X-ryhmä on tulossa olennaiseksi työkaluksi korkeakokoluokan PCN-valmistuksessa useissa teollisuudenaloilla.

Mitä on röntgen-tarkastus PCN-valmistuksessa?

Röntgen-tarkastus on tuhoamaton testausmenetelmä, joka käyttää matalan annoksen säteilyä saadakseen kuvia PCB:n sisäisistä rakenteista. Erilaiset optiset työkalut skannaa vain pinnan, kun taas röntgenkoneet mahdollistavat teknikkojen ja automatisoiden järjestelmien tarkastuksen komponenttien alle ja kerrosten välille.

Röntgen-tarkastuksen ydin-toiminnot:

- Havaita sisäiset puutteet (esim. rakoja, aukkoja)
- Varmista piilotettujen sidosten oikea sijoittuminen
- Arvioida teräsulosteen kokonaisuutta paketeiden alla
- Mittaaminen materiaalin tiheyttä potentiaalisista ongelmista

Lähetettämällä röntgen säteitä läpi levyä ja kiinnittämällä korkeakontrastisen kuvan tiheämmät materiaalit, kuten teräsulo, ilmenevät tummemmiksi, kun taas vähemmän tiheät materiaalit, kuten glasiteippi, ilmenevät vaaleammiksi. Tämä kontrasti avaa havaitsemattomiksi pienet epätarkkuudet.

Miksi röntgentestaus on tärkeää modernille elektroniikalle

Kun teknologia kehittyy miniaturisointiin, kasvava määrä keskeisiä teräsulosidoksia piilee komponenttipakkauksien alla. Perinteiset menetelmät eivät voi tarkastella näitä alueita tehokkaasti.

Tärkeimmät syyt, miksi röntgen on välttämätön:

- Kasvava miniaturisoituminen: Kortit ovat tiheästi pakattuja, mikä tekee pinnan päällä olevien tarkastusten riittämättömiksi.
- Piilotetut yhdistelmät (BGA, QFN): Nämä komponentit eivät näytä johtojaan, joten visuaalinen tarkastus ei ole mahdollista.
- Korkean luotettavuuden vaatimukset: Ilmailu-, autoteollisuus- ja lääketeollisuuden laitteet edellyttävät virheettömiä yhteyksiä.
- Monitasoiset kortit: Vain röntgen voi nähdä sisäisiin viaihin tai tarkistaa upotettuja komponentteja.

Ilman röntgentarkastusta valmistajat riskaavat piilotettujen heikkouksien jäämisen huomaamatta, mikä voi vaarantaa lopputuotteen suorituskyvyn ja kestovuoden.

Yleisiä vioitteita, joita röntgen havaitsee

Röntgen on erityisen tehokas vikojen löytämisessä, joita muita menetelmiä usein jätetään huomiotta, mukaan lukien:

- Solder voids: Ilmapuoleet liimayhdisteissä, jotka vaikuttavat termiseen ja sähköiseen suorituskykyyn.
- Kylmät liimayhdisteet: Huono kiinnitys, jossa liima ei ole täysin liittynyt, mikä johtaa heikentyneisiin yhteyksiin.
- Pää-penkistä: Tapahtuu BGA-lieston yhteydessä, kun pallo ja liimainti eivät yhdy täysin.
- Liestojaot: Epäasialliset yhteydet, jotka voivat aiheuttaa lyhytkaitseja.
- Epäsopivuus: Hienot siirrot komponenteissa, kuten BGAs- tai chipissä.
- Avoin tai katkainen via: Sisäiset katkat, jotka muuten pysyvät näkymättömänä.

Miten röntgen täydentää muita tarkastusmenetelmiä

Automaattinen optinen tarkastus (AOI) on erinomainen pinnan tason tarkastuksissa — kuten kallistuneista passiiveista tai puuttuvista komponenteista — mutta se ei voi nähdä chipien alle. Röntgen täyttää tämän kaupan:

- AOI: Nopea ja tehokas nakyville pinnan vioille.
- Röntgen: Hitaimpi, yksityiskohtaisempi, välttämätön piilotetuille yhteyspisteille.
- ICT (In-Circuit Test): Vahvistaa sähköisen toiminnallisuuden.
- Toimintatestaus: Simuloi todellisia käyttötilanteita.

Yhdessä nämä tarkastukset luovat monitasoisen puolustusjärjestelmän, mikä parantaa tuotteen luotettavuutta huomattavasti ja vähentää kenttävirheitä.

Röntgen-tekniikoiden tyypit (2D, 2.5D, 3D)

PCB-kokoonpanossa erilaiset X-Rays-työkalut tarjoavat vaihtelevia yksityiskohtien ja tarkastuksen syvyyden tasoa:

• 2D X-Rays-kuvitus:
– Tuottaa tasaisen, korkeakontrastisen kuvan.
– Kunnollinen suurten tyhjiöiden, siltojen tai epäsopimusten havaitsemiseen.
– Kustannustehokas mutta ei tarjoa syväysaihetta.

• 2.5D vinosti kulmassa näkymä:
– Kiinnittää kuvia vinosta kulmasta, joka paljastaa BGAt:n alle olevat johtojen yhteydet.
– Yksityiskohtaisempi kuin perus 2D, silti nopeampi kuin täysi 3D.

• 3D CT (Computed Tomography):
– Rakentaa kuvan 3D-muotoisena kerrosten monien 2D-sivujen avulla.
– Ihanteellinen monikerroksisten lajitelinten ja edistyksellisten vianalyysien suorittamiseen.
– Hitaampi ja kalliimpi, käytetään pääasiassa prototyypeissä tai kriittisten epäonnistumisten tutkimisessa.

Mitä tapahtuu röntgen-tarkastuksessa PCBA:ssa

Röntgenlaserit läpäisevät LK-konstruktiota eri absorptiohajennuksilla riippuen materiaalin tiheydestä. Liimaus- ja kuparimateriaalit näkyvät tummempana, kun taas lasi tai muovinäyte ilmenee vaaleammpana. Tämä kontrasti auttaa tunnistamaan poikkeamat, kuten tyhjiöt tai rikkoutumat.

Digitaaliset detektorit LK:n alla kiinnittävät kuvan, joka sitten käsitellään erikoisohjelmistolla. Kuvia analysoidaan käyttämällä:

- Lähikuvausnäkymiä
- Poikkileikkaussivuja
- Vertailua viitekuvaan
- Automaattinen vianluokittelu

Tämä yksinkertaistettu työvirta mahdollistaa insinööreille laitteiden nopean arvioinnin, minimoiden vioittuneiden yksiköiden pääsyn tuotantoketjuun.

Yleisimmät röntgenin avulla tunnistetut vikatilanteet

Käytännössä X-Rayselvakuvat auttavat avaamaan:

• Piilotetut teräsliitosiireet (esim. BGA, QFN, LGA)
– Kylmät siireet, riittämätön uudelleenkuuma, puuttuvat palaset.
• Tyhjiöt ja siltojen muodostuminen
– Tyhjiöt, jotka heikentävät mekaanista vahvuutta tai aiheuttavat lämpönsiirto-ongelmia.
– Siltojen muodostuminen, mikä johtaa lyhytkiertoihin ja tuotteen epäonnistumiseen.
• Epäsijoituneet ja puuttuvat komponentit
– Havaitsee, jos osat putoavat kohteesta tai jätetään kokonaan pois.
• Sisäiset jäljet ja viivat katkeamatta
– Tunnistaa rakoitukset viivoissa tai monikerroksisen PCB:n sisäkerroksista ennen lopputestaus.

Röntgenin edut käytössä PCB-kehityksessä

Röntgen-tarkastus tarjoaa useita vakuuttavia etuja:

1. Vahingoton tarkastus
– Lautat pysyvät täysin toimintakykyisinä tarkastuksen jälkeen, mikä mahdollistaa 100% -tarkastukset tarvittaessa.
2. Perusteellinen sisäinen näkyvyys
– Tekee tiheistä monikerroksisista laudista ja piilossa olevista komponenttipaketeista läpinäkyviä laadun arvioinnin kannalta.
3. Varhainen vikailmoitus
– Vähentää kallista uudelleen työskentelyä ja takausvaatimuksia havaitsemalla puutteet varhaisessa vaiheessa valmistusprosessissa.
4. Parannettu luotettavuus & noudattaminen
– Tyydyttää ankariin toimialan standardien lentoaineisto-, autoteollisuus- ja lääkitysala-aloilla, varmistaen jatkuvasti korkeanlaatuisen tuotteen.

Rajoitukset ja haasteet

Vaikka sillä on etuja, röntgentarkastuksella on tiettyjä hankaluuksia:

• Laitekustannukset
– Korkean resoluution järjestelmät voivat olla kalliita ostaa, käyttää ja ylläpitää.
• Toimittajan asiantuntemus
– Terveydenhuollon ammattilaisten tarve kalibroida koneita ja tulkita tuloksia tarkasti.
• Rajallinen suorituskyky
– Jopa automatisoitu röntgen voi olla hitaampi kuin AOI tai ICT, mahdollisesti luoden pulma-tilanteita korkean tilavuuden tuotantolinjoilla.

Parhaat käytännöt toteutukselle

Röntgen-tarkastuksen vaikutuksen suurennyttävät toimenpiteet:

• Valitse sopiva järjestelmä:
– 2D tai 2.5D nopeille tarkistuksille, 3D monimutkaisille analyysiksi.
• Kouluta operaattoreita tai automatisoi:
– Varmista johdonmukainen tulkinta standardoituja käytäntöjä tai automatisoidun vioittumistunnistusohjelmiston avulla.
• Integroi MES & SPC -järjestelmiin:
– Kerää real-time vioittumustietoja jatkuvaa kehitystä varten.
• Harkitse pilottitutkimuksia:
– Joillakin valmistajilla on tapaustutkimuksia, jotka osoittavat, että röntgen teknologia vähentää puutteiden määrää jopa 40 % BGA-komponenteissa, mikä vahvistaa ROI ennen täysimittaisen toteutuksen aloittamista.

Johtopäätös

Kun elektronisen pakkausteknologia kehittyy, laadunvarmistus on seuraamassa samaa tahtia. Röntgen tarkastus on olennainen osa piilotettujen liimaporien, siltojen ja sisäisten kerrosten vahingoiden tunnistamisessa – ongelmia, jotka voivat vaarantaa laitteen toiminnan tai turvallisuuden alalla kuten ilmailu-, autoteollisuus- ja lääketieteellinen.

Vaikka röntgensysteemeihin tarvitaankin huolellista sijoitusta ja asiantuntemusta, tuotto on parempi tuote, alhaisemmat epäonnistumisluvut ja tyytyväiset asiakkaat. Jos haluat vahvistaa tarkastussiirtoa, harkitse röntgentarkastuksen lisäämistä tai laajentamista säilyttääksesi kilpailukyvyn ja tarjotaaksesi luotettavia, edistyksellisiä elektroniikkatuotteita.

Toimintaan kutsuminen:

Haluatko tutustua röntgentarkastussulautuihin tai tarvitset ohjeita teknologian integroimiseksi tuotantolinjalle? Ota yhteyttä asiantuntijoihimme tai pyydä meiltä syvällinen valkoke paperi edistyneestä PCB-tarkastuksesta tänään.

UKK

1. Mikä on X-kuvaustarkastuksen pääasiallinen tarkoitus PCB-kokoonpanossa?
– Se havaitsee piilovadat, kuten liimivarausavaruudet, siltojen ylikkäät yhteydet ja sisäiset murtumiset. Tämä on ratkaisevaa BGAn, QFN:n ja monitasoisissa ploikkeissa, joissa yhteydet ovat usein peitetyt.
2. Miten X-kuvaus eroaa AOI:sta PCB-tarkastuksessa?
– AOI tarkastaa pintatasoisia vioitta kameroiden ja valon avulla, kun taas X-kuvaus “näkee läpi” ploikon tarkastellakseen komponenttien alla ja viarien sisällä.
3. Onko X-kuvaustarkastus turvallista elektronisille komponenteille?
– Kyllä. Matala säteilyannos ei vahingoita komponentteja, mikä mahdollistaa 100 % inline- tai offline-tarkastuksen ilman, että ploikit vahingoituvat.
4. Voiko X-kuvaustarkastus löytää ongelmia monitasoisista PCB:stä?
– Erittäin varmasti. X-kuvaus paljastaa sisäiset vioittumat, kuten via-murtumiset tai kerrosten erottumiset, jotka jäävät optisten menetelmien silmistä näkymättömiksi.
5. Tarvitsevatko kaikki PCB:t X-kuvaustarkastuksen?
– Ei välttämättä. Se on enimmillään hyödyllistä tiheille plokkiohjuksille, joilla on piilotettuja yhdistimiä tai tuotteille, jotka edellyttävät korkeaa luotettavuutta. Yksinkertaisemmat suunnitelmat saattavat perustua vain AOI:hen ja muihin menetelmiin.