X-Ray检测的原理与应用

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1、X—RRY检测的原理与应用上海贝尔有限公司李瑜随着电子技术的飞速发展，SMT技术已越来越普及，芯片的体积也越来越小，且芯片的引脚越来越多，特别是近年来出现的BGA(BallGrid^ffaY)芯片等，由于BGA芯片的引脚不是按常规设计分布在四周，而是分布在芯片的底面．无疑通过传统的人工视觉检验是根本不能判断焊点的好坏，必须通过IcT甚至功能测试．但一般情况下如存在批量错误，就不能及时被发现调整．且人工视觉检验是最不精确和重复性最差的技术，因此X-RaY检验技术被越来越广泛地应用于SMT回流焊后的质量检验。它不仅可以对焊点进行定性定量分析，而且可及时发

2、现故障，进行调整．一．X-RaY机器工作原理：当板子沿导轨进入机器内部后，位于板子上方有一X-Ray发射管，其发射的x射线穿过板子被置于下方的探测器(一般为摄像机)所接受，由于焊点中含有可以大量吸收x射线的铅，因此与穿过玻璃纤维铜、硅等其它材料的x射线相比，照射在焊点上的x射线被大量吸收，而呈黑点产生良好的图像，使得对焊点的分析变得相当简单直观(见图一)．故简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点的缺陷．图一二．X-Ray技术：X-Ray技术已从已往的2D检验法发展到目前的3D检验法，前者为透射x射线检验法，对于单面板上的器件焊点可产生清晰的祝像，

3、但对于目前广泛使用的双面回流焊板子，效果就很差，会使两面焊点的视像重叠而极难分辨．但后者3D检验法是采用分层技术，即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转的接受面上，由于接受面高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰，而其它层上的图像则被消除(见图二)，故3D检验法可对板子两面的焊点独立成像．2D检验法3D检验法图二3DX-RaY技术除了可以检验双面焊接板外，还可对那些不可见焊点如BGA等进行多层图像“切片”检测，即对BGA焊球连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验．同时利用此方法还可测通孔(PTH)焊点，检查通孔中焊料是否充实，从而极大地提高焊点

4、的连接质量．三．X—Ray取代ICT：随着印刷板密度越来越高，器件越来越小，在对印制板设计时留给ICT测试的点空间越来越小，甚至被取消．此外对于复杂印制板，如果直接从SMT生产线送至功能测试岗位，不仅会导致合格率下降，而且会增加板子的故障诊断和返修费用，甚至会造成交货延误，在如今激烈的竞争市场上失去竞争力．如果此时用x—RaY检验取代IcT，可保证功能测的生产率，减小故障诊断和返修工作．此外，在SMT生产中通过用x—RaY进行抽查，能降低甚至消除批量错误．值得注意的是：对那些IcT不能测出的焊锡太少或过多、冷焊或气孔等X-Ray也可测得，而此类缺陷能

5、轻易通过ICT甚至功能测试而不被发现，从而影响产品寿命。当然x—Ray不能壹出器件的电气缺陷，但这些都可在功能测中被检验出来．总之增加x—RaY检测不仅不会漏掉制造过程中的任何缺陷，而且能查出一些IcT查不出的缺陷．综合以上各因素，3DX-RaY机器可以跟据每个焊点的尺寸形状及特性进行评估，自动将不可接受和临界焊点检测出来，临界焊点即会导致产品过早失效的焊点，当然这些临界焊点在其它测试上都会被认为“良好”焊点．四．3DX-Ray参数设置(以HP5DxSeries2L为例)：一般用X-Ray检测某一板子时，先编辑程序如：设定板子的尺寸、元件的位置、元件

6、的封装形式、焊盘位置大小及摄像机参数设置等，待程序编辑完善后，则运行板子可得到一系列图像(如图三)．此时再调整参数，所有引脚都需设置①焊点脚跟部(Heel)⑦焊点中部(Conter)④焊点脚尖部(Toe)图三其Loc8tor(寻找焊盘位置并定位)和SPC(进行数据采集设置)．通过SPC数据采集设置判断焊点的Heel、Conter和Too位置并得到该焊点的描述曲线(见图四)．在此基础上可对焊点进行其余特性进行判断，主要是该几方面：Excess、Insufficicilt、Mis81ignmollt、0peri、ShaPe、Sh0Tt、S01dorbal

7、I和V'oiding．在参数调整设置时，一般先以默认值为主然后再根据自己的要求图四·550·作相应调整，但有些默认值不是很好，现根据经验列表如下供参考(见表一)：SubtypeAlgorithmmesholdDefaultSuggestFPOullwingSPCCenterPosition0．5O．6Heel_Ringeoistance0．150．5Pad_Profile_widthO．6O．5Toe_SRCH_Technique3lMisalignMax——l-IceI．．Shift．．Out100milst0．20milsMax—，Heel．．S

8、hift—．In100mils10．20milsMax—．Heel—．Shifl—．Across15％30％