PCB组装领域中的Xray检测技术

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1、PCB组装领域中的X-ray检测技术鲜飞（华中数控股份有限公司，湖北武汉430223）摘要：高密度封装技术的飞速发展也给测试技术提出了新挑战。为了应对挑战，新的测试技术不断涌现，X-ray检测技术就是其中之一，它能有效控制BGA的焊接和组装质量。现在X-ray检测系统不仅仅只是用在实验室失效分析，已经被专门设计用于生产环境中的PCB组装和半导体行业，提供高分辨率的X-ray系统。本文扼要地介绍X-ray检测技术的原理及应用,指出了X-ray检测技术是保证电子组装质量的必要手段。关键词：X-ray检测；线路板；X射线管；样板；图像接收器X-rayInspection

2、inPCBAssemblyFieldXianFei(HuazhongNumericalControlCo.,Ltd,Wuhan430223,China)Abstract:Therapiddevelopmentofhighdensitypackagingtechnologyhasalreadybringupthenewchallengetotestingtechnology.Forreplyingchallenge,thenewtestingtechnologycontinuouslyappears,X-rayinspectionisoneofthem,itcanb

3、eusedtocontrolqualityofBGAsolderingandassembly.NowX-rayinspectionsystemshavebeenspecificallydesignedforPCBAssemblyandsemiconductorindustriesofferinghighresolutionX-raysystemsnotonlywithinfailureanalysislaboratoriesbutalsowithintheproductionenvironment.Thispapersimplyintroducesthetheor

4、yandtheapplicationofX-rayinspection,indicatesthatX-rayinspectionisnecessarymethodtoguaranteethequalityofelectronicsassembly.Keywords:X-rayInspection;PCB;X-rayTube;Sample;Detector现今面阵列器件的使用诸如BGA、Flipchip以及CSP等愈来愈普遍。为了保证这类器件在PCB组装过程中不可见焊点的焊接质量，X-ray检查设备正成为日益增长所不可或缺的重要检测工具。其主要原因是它可以穿透封装内

5、部而直接检查焊点质量的好坏。由于半导体组件的封装方式日趋小型化，在考察X-ray检测系统时必须同时兼顾现在与未来组件小型化的趋势。因此，最合适的X-ray检测系统必须要有清晰的X-ray图像以提供分析缺陷（例如：开路，短路等）时所需的信息。为达此目的，X-ray检测系统必须有足够的放大倍率以符合现在与未来的需求。除此之外，对于BGA和CSP的分析同时需要有倾斜角检视功能（如图1）。如果缺少倾斜角度检视，也就是说只能从正上方检视锡球，如此所提供的锡球尺寸和厚度变化可能缺少可供分析的细节信息。像这样针对高放大倍率和倾斜角观测的需求，各家制造商所提供的系统各有差异。图1

6、倾斜角度观测到的BGA锡球951二维和三维X-ray检测系统现今市场上针对BGA和CSP应用的X-ray检测系统大致可以分成两大类：二维系统以及三维系统。所有这些设备都可以离线操作并作批量检测或者抽样检测。我们可以很简单地从生产线的任一位置（锡膏印刷之后，贴片机之后或者回流焊前后）检查PCB，并在测试之后再放回生产线上。某些厂商的X-ray检测系统可以用作在线使用（例如HP的5DX），而这些设备多半放在回流炉之后。选择离线或者在线设备具体要看应用场合和测试量多少而定。一般而言，在线设备所需的额外成本与安全考量使得这种设备适合于大批量、复杂及品种变化少的应用场合。然

7、而，在线X-ray检测系统基本上是生产线上最慢的部分，这使得整个生产线产能下降。因此，即使在高产量的应用场合，出于生产成本因素考虑，也可以采用离线设备作批量检测。例如：针对单一产品生产线使用在线设备，而针对多样产品生产线使用离线设备。1.1检测原理所有的X-ray检测设备，不论是二维或者是三维系统原理基本是X-射线投影显微镜（见图2）。X射线发射管产生X射线通过测试样品（例如PCB），根据样品材料本身密度与原子量的不同对X射线有不同的吸收量而在图像接收器上产生投影，密度越高的物质阴影越深。越靠近X射线管阴影越大，反之阴影越小，这也就是几何放大率的原理（见图3）。图

8、2AXI检