Основные компоненты рентгеновского аппарата для тестирования печатных плат

Рентгеновские аппараты для тестирования печатных плат - это сложные системы, состоящие из нескольких интегрированных модулей, которые работают вместе, обеспечивая неразрушающий внутренний контроль.

1. Модуль генерации рентгеновского излучения (источник рентгеновского излучения):Это сердце системы. Он использует микрофокусную или нанофокусную рентгеновскую трубку (например, от Hamamatsu или Nikon) для генерации высокоэнергетического, узконаправленного луча. Ключевые элементы включают высоковольтный источник питания и коллиматоры луча. Современные системы часто оснащены закрытыми трубками (герметичными и не требующими обслуживания), с мощностью от 90 кВ до 160 кВ. Передовые системы могут похвастаться такими функциями, как постоянная интенсивность излучения (TXI) для стабильной четкости изображения и стабильного размера фокусного пятна, что имеет решающее значение как для производственного контроля, так и для КТ-сканирования.2. Модуль сбора и обнаружения изображений:

Этот модуль захватывает рентгеновские лучи, которые проникают в образец. Он в значительной степени перешел от старых усилителей изображения к цифровым плоскопанельным детекторам (например, типам CMOS или CCD). Эти детекторы обеспечивают высокое разрешение (например, 1536x1536 пикселей), глубокую 16-битную шкалу серого для превосходной контрастности и высокую частоту кадров. Некоторые инновационные конструкции удерживают детектор неподвижным и наклоняют его до 60° или даже 70°, чтобы получить угловые виды, не жертвуя увеличением и не требуя перемещения больших образцов.3. Модуль механического манипулирования и позиционирования:

Точное перемещение жизненно важно для точного контроля. Эта система включает в себя высокоточный моторизованный стол (грузоподъемность может достигать 10 кг) с несколькими осями (X, Y, Z, вращение, наклон), часто приводимыми в действие линейными двигателями. Он позволяет точно позиционировать печатную плату под лучом и обеспечивает сложные перемещения для КТ-сканирования (вращение на 360°) и получения изображений с разных углов (например, наклон до 60°). Это гарантирует отсутствие слепых зон при контроле и является ключом к 3D-реконструкции.4. Модуль радиационной защиты и безопасности:

Безопасность имеет первостепенное значение. Система заключена в свинцовый шкаф с окнами для просмотра из свинцового стекла. Она включает в себя предохранительные блокировочные выключатели, которые немедленно отключают питание рентгеновской трубки, если открывается дверь, электромагнитные замки, которые предотвращают открытие, пока луч включен, и кнопки аварийной остановки. Утечка радиации строго контролируется до уровней ниже 1 мкЗв/час, что соответствует международным стандартам безопасности.5. Модуль обработки, анализа данных и программного обеспечения:

Это «мозг» операции. Программное обеспечение управляет всеми аппаратными компонентами и выполняет критическую обработку и анализ изображений. Оно включает в себя функции улучшения изображения (регулировка контрастности, яркости, шумоподавление), автоматическое распознавание дефектов (ADR) с использованием алгоритмов или ИИ для классификации дефектов и инструменты количественных измерений (например, для процента пустот, расстояний от контакта до площадки, коэффициентов пустот). Оно поддерживает хранение и вызов программ для пакетного контроля и часто интегрируется с системами управления производством (MES) для отслеживания данных и SPC.Основное использование и применение

Рентгеновские аппараты для печатных плат незаменимы для контроля качества и анализа отказов в производстве электроники:

Контроль паяных соединений:

Это наиболее распространенное применение. Оно имеет решающее значение для исследования скрытых паяных соединений, таких как те, что находятся в корпусах с шариковыми выводами (BGA), корпусах с чипами (CSP) и корпусах Quad Flat No-lead (QFN). Оно обнаруживает такие дефекты, как мостики (короткие замыкания), пустоты/полости, недостаточный припой, эффект «голова в подушке» и холодные пайки.Анализ печатных плат и сборок:

Используется для проверки качества и процента заполнения металлизированных отверстий (PTH), целостности внутренних трасс и выравнивания слоев в многослойных платах.Контроль компонентов и проволочных соединений:

Проверяет целостность внутренних структур внутри компонентов, таких как крепление кристалла, проволочные соединения (на предмет обрывов, провисания или отсутствия проводов) и внутренние пустоты.Анализ отказов и оптимизация процессов:

Предоставляет бесценную информацию для диагностики возвратов с мест эксплуатации и совершенствования процессов сборки (например, профили оплавления, конструкция трафарета), выявляя основную причину дефектов.Охватываемые отрасли:

Эти системы жизненно важны в потребительской электронике, автомобилестроении, аэрокосмической отрасли, медицинских устройствах и упаковке полупроводников, где надежность не подлежит обсуждению.✅ Ключевые преимущества

Внедрение рентгеновского контроля дает значительные преимущества по сравнению с другими методами:

Неразрушающий контроль (NDT):

Позволяет проводить тщательный внутренний контроль без повреждения дорогостоящей печатной платы или компонентов, что является его самым большим преимуществом.Непревзойденное обнаружение дефектов скрытых соединений: Это единственный метод количественного контроля паяных соединений, таких как BGA, которые скрыты от обзора после сборки.

Высокая точность и количественный анализ:

Обеспечивает исключительное разрешение (до <1 мкм с субмикронными источниками) и обеспечивает точные измерения процентов пустот, зазоров и других размерных параметров.Улучшенный контроль процесса и выход продукции:

Выявляя тенденции дефектов на ранних этапах производственного процесса, производители могут вносить корректирующие изменения, снижая затраты на брак и переделку и значительно повышая общую производительность.Комплексная прослеживаемость данных:

Интеграция с MES и возможность автоматического создания и хранения подробных отчетов о контроле с изображениями поддерживают аудиты качества и анализ первопричин.⚙️ Метрики производительности и возможности

Производительность системы рентгеновского контроля можно оценить на основе нескольких технических параметров:

Разрешение и увеличение:

Измеряется в микронах (мкм), определяет наименьший обнаруживаемый объект. Системы предлагают геометрическое увеличение (например, 200X) и даже более высокое системное увеличение (например, 1500X). Передовые системы обеспечивают субмикронное разрешение.Скорость контроля и пропускная способность:

Это критично для производственных линий. Скорость можно измерить как «время на точку контроля» (например, всего 3 секунды/точка). Высокопроизводительные системы автоматизированного рентгеновского контроля (AXI) разработаны для высокоскоростного, встроенного контроля в условиях массового производства.Расширенные возможности визуализации:

Помимо 2D-изображений, современные системы предлагают 2,5D (виды под косым углом для лучшего восприятия глубины), 3D-КТ-сканирование (поперечные виды и объемная визуализация) и такие методы, как SFT (технология фильтрации срезов) для анализа двусторонних плат без разборки.Автоматизация и простота использования:

Такие функции, как программируемые рецепты, автоматическая навигация к интересующим точкам, сканеры штрих-кодов для идентификации плат и интуитивно понятные программные интерфейсы, значительно сокращают время обучения операторов и минимизируют человеческие ошибки.Multi-Tech Fusion:

Самые передовые системы могут сочетать несколько из вышеперечисленных методов (2D, 2.5D, 3D CT, SFT) на одной платформе для решения самых сложных задач контроля.Сравнение репрезентативных систем

Функция / Система

Рентгеновские аппараты для тестирования печатных плат — это мощные и необходимые инструменты для обеспечения качества и надежности современной электроники. Они функционируют благодаря точному объединению источника рентгеновского излучения, цифрового детектора, прецизионного манипулятора, надежной защитной экранировки и интеллектуального программного обеспечения.

Их основное использование связано с неразрушающим контролем скрытых паяных соединений и внутренних структур. Ключевые преимущества включают обнаружение дефектов, которые не может увидеть ни один другой метод, предоставление количественных данных для улучшения процесса и обеспечение качества продукции в отраслях с высокой надежностью.

Производительность постоянно развивается, и тенденции указывают на большую автоматизацию (распознавание дефектов на основе ИИ), более высокие скорости (особенно для встроенного AXI), более высокое разрешение для компонентов с более мелким шагом и расширение возможностей 3D-КТ для самых строгих потребностей анализа. При выборе системы тщательно сбалансируйте разрешение, скорость, поле зрения и конкретные технологии визуализации, необходимые для ваших текущих и будущих конструкций печатных плат.

Отказ от ответственности:

Технические характеристики могут значительно различаться в зависимости от производителя и модели. Настоятельно рекомендуется проконсультироваться непосредственно с поставщиками оборудования, чтобы обсудить ваши конкретные требования к применению и запросить демонстрации с вашими собственными печатными платами.