X-ray

Pengenalan

Sebagai elektronik terus menyusut dan komponen menjadi semakin padat, teknik pemeriksaan tradisional tidak lagi dapat menangkap setiap kecacatan. Di sinilah pemeriksaan X-Ray hadir, menawarkan pandangan tanpa kerusakan ke dalam aspek tersembunyi dari perakitan PCB (PCBA).

Secara keseluruhan, pemeriksaan X-Ray membolehkan anda “melihat melalui” papan. Ia mengungkapkan rongga di bawah sambungan timah, komponen yang salah jajaran, pecahan dalaman, dan malahan jambatan timah kecil yang tidak nampak kepada mata telanjang atau sistem pemeriksaan optik.

Bentuk pemeriksaan ini sangat penting untuk pakej lanjutan seperti Ball Grid Arrays (BGAs) dan komponen Quad Flat No-lead (QFN), di mana sambungan kritikal tersembunyi di bawah pakej. Jika sambungan ini gagal, keseluruhan fungsi papan berada dalam risiko. Oleh itu, X-Ray telah menjadi alat yang tidak tertandingi dalam pengeluaran PCB kebolehpercayaan tinggi di pelbagai industri.

Apa Itu Pemeriksaan X-Ray dalam Pengeluaran PCB?

Pemeriksaan X-Ray adalah kaedah ujian tanpa kerosakan yang menggunakan radiasi dos rendah untuk menangkap imej ciri dalaman PCB. Berbeza dengan alatan optik yang hanya meminda permukaan, mesin X-Ray membolehkan teknikal dan sistem automatik melihat di bawah komponen dan di dalam lapisan papan.

Fungsi Utama Pemeriksaan X-Ray:

- Mengesan kecederaan dalaman (contohnya, retak, rongga)
- Memastikan penempatan sendi tersembunyi yang betul
- Menilai integriti lempengan di bawah pakej
- Mengukur ketumpatan bahan untuk isu potensial

Dengan melalui sinar X melalui papan dan menangkap imej kontras tinggi, bahan yang lebih rapat seperti lempengan kelihatan lebih gelap manakala bahan yang kurang rapat seperti fiberglass kelihatan lebih cerah. Kontras ini mengungkapkan kekurangan mikro yang mungkin tidak terdedahkan jika tidak.

Kenapa Ujian X-Ray Penting untuk Elektronik moden

Sebagai teknologi bergerak menuju kepada miniaturisasi, bilangan semakin banyak sambungan lempengan penting tersembunyi di bawah pakej komponen. Kaedah tradisional tidak dapat memeriksa kawasan-kawasan tersebut secara efektif.

Sebab Utama Mengapa X-Ray Perlu:

- Peningkatan Pengikisan: Papan-papan dipenuhi dengan rapat, menjadikan pemeriksaan permukaan sahaja tidak mencukupi.
- Sambungan Tersembunyi (BGA, QFN): Komponen-komponen ini tidak memaparkan pin-pin mereka, maka pemeriksaan visual adalah mustahil.
- Permintaan Kebolehpercayaan Tinggi: Pesawat angkasa, kenderaan, dan peranti perubatan memerlukan sambungan tanpa kesalahan.
- Papan Berlapis-lapis: Hanya X-Ray yang boleh melihat ke dalam via dalaman, atau menyemak komponen terbenam.

Tanpa pemeriksaan X-Ray, pengeluar berisiko melewatkan kelemahan tersembunyi yang boleh mengompromitkan prestasi dan ketahanan produk akhir.

Kekurangan Lazim yang Dikesan oleh X-Ray

X-Ray cemerlang dalam menemui isu-isu yang kerap dilewatkan oleh kaedah lain, termasuk:

- Rongga Lebihan: Ruang udara dalam sambungan lebihan yang mempengaruhi prestasi terma dan elektrik.
- Sambungan Lebihan Dingin: Ikatan lemah di mana lebihan tidak sepenuhnya bertindak balas, menyebabkan sambungan melemah.
- Kepala-Dalam-Bantal: Berlaku dalam penyolderan BGA apabila biji dan pasta gagal bergabung sepenuhnya.
- Jambatan Solder: Kenyambungan yang tidak disengajakan yang boleh menyebabkan pendek litar.
- Tidak Selaras: Geseran halus dalam komponen seperti BGA atau cip.
- Vias Terbuka atau Patah: Patahan dalaman yang lain-lainnya tetap tidak nampak.

Bagaimana X-Ray Melengkapkan Kaedah Pemeriksaan Lain

Pemeriksaan Optik Automatik (AOI) sangat baik untuk pemeriksaan permukaan—seperti pasif tombstoned atau komponen hilang—tetapi ia tidak dapat melihat di bawah cip. X-Ray memenuhi jurang ini:

- AOI: Cepat dan berkesan untuk kecacatan atas yang nampak.
- X-Ray: Lebih perlahan, lebih terperinci, penting untuk sambungan yang tersembunyi.
- ICT (Ujian Dalam Litar): Mengesahkan fungsi elektrik.
- Ujian Fungsian: Menyerupai senario penggunaan sebenar.

Bersama-sama, pemeriksaan ini mencipta satu sistem pertahanan berlapis, meningkatkan secara signifikan kebolehpercayaan produk dan mengurangkan kegagalan di lapangan.

Jenis Teknologi X-Ray (2D, 2.5D, 3D)

Dalam penyambungan PCB, alatan X-Ray yang berbeza menawarkan peringkat butiran dan kedalaman pemeriksaan yang berbeza:

• Imej X-Ray 2D:
– Menghasilkan imej rata dengan kontras tinggi.
– Sesuai untuk mengesan kerosakan utama, jambatan, atau ketidakselarasannya.
– Kos-efektif tetapi tidak mempunyai pengesanan kedalaman.

• Paparan Sudut Condong 2.5D:
– Menangkap imej pada sudut, mendedahkan sambungan bawah BGAs.
– Lebih terperinci berbanding 2D piawai, masih lebih laju daripada 3D penuh.

• 3D CT (Computed Tomography):
– Membina semula papan dalam 3D dengan melapiskan pelbagai lapisan 2D.
– Sesuai untuk papan berlapis dan analisis kerusakan lanjutan.
– Lebih perlahan dan mahal, digunakan terutamanya untuk prototaip atau penyiasatan kegagalan kritikal.

Bagaimana Pemeriksaan X-Ray Berfungsi dalam PCBA

Sinaran X-Ray menembus PCB pada kadar penyerapan yang berbeza berdasarkan ketumpatan bahan. Timah dan tembaga kelihatan lebih gelap, manakala fiberglass atau plastik kelihatan lebih terang. Beza ini membantu mengenal pasti anomali seperti rongga atau retak.

Penyahdetektor digital di bawah PCB menangkap imej, yang kemudian diproses oleh perisian khas. Pengendali atau algoritma automatik menganalisis imej melalui:

- Paparan zum
- Pengebelasan keratan rentas
- Perbandingan dengan sampel emas
- Klasifikasi kecacatan automatik

Aliran kerja yang diringkas ini membolehkan jurutera menilai papan dengan pantas, meminimumkan unit terceder masuk dalam rantai bekalan.

Kekurangan Lazim Dikenalpiji Melalui X-Ray

Dalam amalan, X-Ray membantu mengungkap:

• Kekurangan Sambungan Tindihan Tersembunyi (contohnya, BGA, QFN, LGA)
– Sambungan sejuk, reflow tidak mencukupi, bola hilang.
• Rongga dan Jambatan
– Rongga yang mengurangkan kekuatan mekanikal atau menyebabkan isu penyerakan haba.
– Jambatan yang menyebabkan litar pendek dan kegagalan produk.
• Komponen Tidak Selaras & Hilang
– Mengesan jika bahagian-bahagian mendarat di luar sasaran atau dikeluarkan sepenuhnya.
• Patah Jejak dan Litar Dalam
– Menentukan retak dalam litar atau lapisan dalaman PCB pelbagai lapis sebelum ujian akhir.

Kelebihan X-Ray dalam Pembungkusan PCB

Pemeriksaan X-Ray menawarkan beberapa kebaikan yang mendesak:

1. Pemeriksaan Tidak Merosak
– Papan kekal sepenuhnya berfungsi selepas pemeriksaan, membenarkan pemeriksaan 100% jika diperlukan.
2. Kedalaman Penglihatan Dalam
– Membuat papan pelbagai lapisan padat dan pakej komponen tersembunyi menjadi jelas untuk penilaian kualiti.
3. Pengesanan Masalah Awal
– Mengurangkan kerja semula yang mahal dan tuntutan jaminan dengan mengesan kecacatan awal dalam proses pengeluaran.
4. Kebolehpercayaan & Kepatuhan Diperbaiki
– Memenuhi piawaian perniagaan yang ketat untuk penerbangan, kenderaan, dan peranti perubatan, memastikan keluaran kualiti yang konsisten.

Keterbatasan dan Cabaran

Walaupun ia mempunyai kelebihan, pemeriksaan X-Ray mempunyai beberapa kelemahan:

• Kos Peralatan
– Sistem resolusi tinggi boleh menjadi mahal untuk dibeli, dioperasikan, dan dirawat.
• Keterampilan Pengendali
– Teknicien berpengalaman diperlukan untuk menyesuaikan mesin dan mentafsirkan keputusan dengan tepat.
• Keluaran Terhad
– Bahkan X-Ray automatik boleh lebih perlahan berbanding AOI atau ICT, secara potensi mencipta lelaran dalam garis keluaran tinggi.

Amalan Terbaik untuk Pelaksanaan

Untuk memaksimumkan kesan pemeriksaan X-Ray:

• Pilih Sistem yang Sesuai:
– 2D atau 2.5D untuk pemeriksaan pantas, 3D untuk analisis kompleks.
• Latih Pengendali atau Automatikkan:
– Pastikan tafsiran konsisten melalui amalan piawai atau perisian pengesanan kecacatan automatik.
• Integrasi dengan Sistem MES & SPC:
– Kumpul data kecacatan real-time untuk penambahbaikan berterusan.
• Pertimbangkan Kajian Pilot:
– Beberapa pengeluar menjalankan kajian kes yang menunjukkan bahawa X-Ray dapat mengurangkan kadar kecacatan sehingga 40% untuk BGAs, mengesahkan ROI sebelum pelaksanaan penuh skala.

Kesimpulan

Sebagai teknologi penyempakan elektronik terus maju, penjaminan kualiti mesti berjalan selaras. Pemeriksaan X-Ray adalah tidak tertinggal untuk mengenal pasti kerosakan solder tersembunyi, jambatan, dan kerosakan lapisan dalaman—masalah yang boleh mengompromi prestasi atau keselamatan peranti dalam bidang seperti penerbangan, automotif, dan perubatan.

Walaupun sistem X-Ray memerlukan pelaburan dan kecekapan yang teliti, hasilnya adalah produk peringkat tinggi, kadar kegagalan yang lebih rendah, dan pelanggan yang puas. Jika anda mencari untuk memperkuatkan strategi pemeriksaan anda, pertimbangkan menambah atau memperluaskan kemampuan X-Ray untuk tetap bersaing dan memberikan elektronik yang boleh dipercayai dan terkini.

Panggilan untuk bertindak:

Sedia untuk mengetahui penyelesaian pemeriksaan X-Ray atau memerlukan panduan tentang bagaimana mengintegrasikan teknologi ini ke dalam lini pengeluaran anda? Hubungi pakar kami atau minta makalah putih mendalam kami tentang pemeriksaan PCB canggih hari ini.

Soalan Lazim

1. Apakah tujuan utama pemeriksaan X-Ray dalam perakitan PCB?
– Ia mengesan kecacatan tersembunyi seperti rongga pemaduan, jambatan, dan pecahan dalaman. Ini sangat penting untuk BGA, QFN, dan papan berlapis di mana sambungan sering kali tersembunyi.
2. Bagaimana pemeriksaan X-Ray berbeza daripada AOI dalam pemeriksaan PCB?
– AOI memeriksa kecacatan pada paras permukaan dengan menggunakan kamera dan cahaya, manakala X-Ray ‘melihat melalui’ papan untuk memeriksa bawah komponen dan di dalam via.
3. Adakah pemeriksaan X-Ray selamat untuk komponen elektronik?
– Ya. Radiasi dos rendah tidak merosakkan komponen, membenarkan pemeriksaan 100% dalam talian atau luar talian tanpa merosakkan papan.
4. Dapatkah pemeriksaan X-Ray mencari isu dalam PCB berlapis?
– Tentu. X-Ray mengungkapkan kesalahan dalaman, seperti retak via atau delaminasi, yang masih tidak nampak kepada kaedah optik.
5. Adakah semua PCB memerlukan pemeriksaan X-Ray?
– Tidak semestinya. Ia paling memberi faedah untuk papan padat dengan sambungan tersembunyi atau untuk produk yang memerlukan kebolehpercayaan tinggi. Reka bentuk yang lebih mudah mungkin bergantung pada AOI dan kaedah lain sahaja.