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在PCB组装中X射线检查原理概况

X射线检测技术,通常称为自动X射线检测(AXI),是一种用于检查目标物体或以X射线为源的产品的隐藏特征的技术。如今,X射线检测广泛应用于医疗,工业控制和航空航天等众多领域。至于PCB检测,X射线大量用于PCB组装过程,以测试PCB的质量,这是面向质量的PCB制造商最重要的步骤之一。

没有什么可以被盲目所爱。因此,本文将告诉您为什么X射线检测技术在PCB装配中如此重要。

技术发展推动X射线前进

近年来,包括BGA和QFN,倒装芯片和CSP在内的面阵列封装广泛应用于工业控制,通信,军工,航空等各个领域,使得焊点隐藏在封装下。这一事实使得传统检测设备无法在PCB检测中发挥其完美作用。此外,由于表面贴装技术(SMT)的外观使得封装和引线都变得更小,传统的检测方法(包括光学,超声波和热成像)是不够的,因为PCB具有更高的密度,其焊点隐藏,漏洞或盲孔。此外,随着半导体元件封装的日益小型化,在考虑X射线检测系统的同时,不能忽视现在和未来元件小型化的趋势。 与其他检测方法相比,X射线能够渗透到内包装中并检查焊点的质量。这就是它被拾起的原因。

X射线检查原理

X射线有一个材料的独特优势是吸取与其原子量成正比的X射线,所有材料根据其密度,原子序数和厚度不同地吸取X射线辐射。一般而言,由较重元素制成的材料吸取更多X射线并且容易成像,而由较轻元素制成的材料对X射线更透明。因此,普通的X射线检查图像如图1所示。

在PCB组装中X射线检查原理概况

从该图中,深黑色图像是指由重元素构成的材料,而透明或相对白色的图像是指由光元素构成的材料。因此,X射线检查可以很好地检查隐藏的缺陷,包括开路短路,错位,缺少电气元件等。

所有的X射线检测装置都由以下三个要素组成。 :点击一个。 X射线管。它能够产生X射线。
b。一个示例操作平台。它能够与样品一起移动,以便从不同角度检查样品并调整放大倍数。并且还可以进行斜角检查。
c。探测器。它能够通过样品捕获X射线并将其转换为用户可以理解的图像。

所有X射线检测设备的检测原理是X射线投影显微镜。该过程始于X射线发射管通过检查的PCB产生X射线。由于根据材料和原子序数的不同,不同的材料具有不同的X射线吸取。在探测器上产生投影,密度越高,阴影就越深。阴影将大部分接近X射线管,反之亦然。

因此,理想的X射线检测系统必须具有清晰的X射线图像,以便在过程中提供信息。缺陷分析为实现这一目标,X射线检测系统必须具有足够的放大倍数,以满足当前和未来的需求。此外,对于BGA和CSP的分析,必须提供斜角检查功能。因为没有它,只能从正上方检查焊球,以便在焊球的尺寸和厚度方面丢失更详细的分析信息。

X的分类射线检测设备

BGA和CSP的X射线检测系统主要分为两类:2D(二维)系统和3D(三维)系统。所有设备都可以离线操作,并且能够进行面板检查和取样检查。离线设备便于在装配线的任何阶段检查PCB,并且易于再次返回装配线。一些X射线设备在线使用,因此大多数这些设备都放在回流炉后。是否使用在线或离线设备取决于应用和检查量。一般而言,在线设备适用于基于额外成本和安全元素的大量,复杂和少量类型改变的应用。然而,在线X射线检测系统基本上是装配线中最慢的部分,使得生产线容量变低。因此,即使在高容量应用中,也可以使用离线设备进行面板检测,并考虑成本。


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2D X射线系统能够同时显示PCB两侧所有组件的2D图像,就像用于检查骨折状况的医疗应用一样。 3D X射线系统能够通过重建一系列2D图像来生成横截面图像,就像医疗应用CT一样。除了横截面检查外,3D系统还有另一种方法,即层压成像。通过组合横截面的图像并从其他横截面中消除图像来重建特定横截面的图像来实行检查过程。 2D系统可以在线或离线操作。 X射线层析也可以。但是,在线方法通常需要更多时间。具有CT功能的X射线检查系统是离线完成的,因为需要许多2D图像和复杂的算法,因此需要几分钟的成本。因此,CT型X射线检测系统仅用于不太重要的专业研究分析应用。必须以最少的时间和最佳图像的特权指示其他2D和3D系统,以便降低检查成本。

X射线管是心脏的X射线检查装置

对于各种X射线检查装置,X射线管是最重要的部分。如今,X射线管可分为两类:开管和闭管。两种管之间的特征比较如表1所示。

功能 打开管 闭管 Min。分辨率 ≤1μm ≥μm 最大。管电压 ≥160KV 100KV 放大率 高 低 灯丝寿命 300-800小时 大约10,000小时 系统维护成本 灯丝/设备维护;需要专业真空泵抽真空。 不需要

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在选择X射线管的类型时,必须考虑一些因素:

a。 X射线管类型:开管或闭管。此类型与检查设备的分辨率和寿命相关。分辨率越高,用户看到的细节和细节就越复杂。如果检查的目标是大规模的,那么当您选择分辨率相对较低的设备时无关紧要。但是,就BGA和CSP而言,需要2μm或更小的分辨率。

b。目标类型:穿透或反射。目标类型在影响样品与X射线管焦点之间的距离方面起作用,最终影响检测设备的放大时间。

c。 X射线电压和功率。 X射线管的穿透能力与电压成正比。当电压较大时,可以检查具有较高密度和厚度的物体。当被检查的目标是单面板时,可以选择具有低电压的器件。然而,当被检查的目标是多层板时,需要高电压。对于一定的电压,图像清晰度与X射线管功率成正比。

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