用3DX射线检查BGA和QFN封装

逐层找到每一个错误

作者:德国GÖPEL electronic公司公共关系经理:Matthias Müller

Abaco Manufacturing Services (AMS)公司—先前著名的Foundation Technology公司,GE Intelligent Platforms公司嵌入式系统业务子公司—是英国EMS供应商Abaco Systems的子公司,其业务是开发应用于恶劣环境中的坚固的嵌入式计算系统。AMS凭借其丰富的知识经验,一直服务于极高端客户,如世界一级方程式赛车或NASA太空项目。自1990年开始生产以来,AMS就一直专注于中小批量/高混合领域的高度复杂产品的生产。开发和生产产品的批量范围从1件到500件,主要是为工业、军事、航空电子设备和汽车工业客户服务。在这些领域中的应用,往往需要在最小的表面积上进行复杂的布局。例如,在组件的顶部和底部都组装BGA(称为面对面组装)。也会组装POP(Package-on-package)器件和令人难以置信的小元件如01005。由于EMS供应商根据客户要求需提供最高质量和可靠性,因此它需要自己有更高的质量保证措施。最终选择了

GÖPEL电子公司的在线3D X射线检测系统进行复杂组件的检测。

制造设备

在位于米尔顿凯恩斯的经济战略总部,总计有四条生产线生产组件。有些组件组装的元件复杂性比较高,需要在一条生产线上配置高达五台贴片机,因为喂料器必须提供大量的不同的元件。还有可应用于不同用途的各种焊接系统,不同温区的回流焊炉和选择性焊接设备。干燥存储确保大焊点干燥,尤其是当处理ICs时。大量和持续的投资,以确保电子制造工艺设备始终是最完美和最新的,同时符合所有环境标准要求。

质量保证的重要性

专注于最高质量标准,使得AMS成为了高性能应用的首选EMS供应商。高质量是通过公司不断发展和全体员工的共同参与来实现的。这些高标准的实现贯穿于整个生产和支持周期。Abaco Manufacturing Services 技术经理Iain Small表示:“由于我们产品的高质量标准要求,我们基本上误差率很小,我们的工艺是连续优化的,以达到长期最佳的质量水平和一致可靠性。”为此我们使用了所有的视觉检测技术和电气测试,以及焊膏检测、AOI、边界扫描和飞针测试,几乎每一个可以想象到的错误都要被检查。然而,特别复杂组件所带来的最大的挑战要求更深入的检测。

自动3D X射线检测

高度复杂的28层多层组件,有一个模块位于其顶部,并依次在两面贴装了BGAs。在组件的下方总计有10个BGAs,其中有些带有屏蔽板。在这里纯粹的视觉检查是不可行的。“以前,我们用手动2.5D X射线系统进行特殊情况的检测。当用它来评估隐藏焊点的质量时,许多叠加的BGA和5 mm厚的PCB把这个系统的能力推到了极限。只有真正的3D X射线检查是解决这个问题的一个可选择方案。”自动在线3D X射线系统的市场较小。在选择过程中,GÖPEL电子公司的X-Line 3D X射线检测设备最终技高一筹赢得对抗赛,它能够提供稳定、一致和可靠的结果。

在AMS,在线系统被用作一个独立的解决方案,因此非常适合于生产过程。X射线检查的主要功能是检测QFN和BGA元件。基于数字断层融合和平面GT技术,对叠装在其他元件顶部的BGA焊点进行空洞检测。有些组件,AMS设置的最大空洞量为5%,远低于IPC-A-610标准的规定。

这些准则的目的就是确保最高质量。X-Line 3D X射线检测设备可在很短的时间内对组件的两面进行全3D检测记录。集成重建方法与3D或各个层中清晰的可视图像相结合,提供了最佳的误差检测。组件中元件和焊点的分层重建是在生产周期中进行的。在选择X射线系统时需特别注意可操作性。Iain Small表示:“对于小批量、多品种、频繁转换的生产,最重要的是要保持编程的复杂性到最低限度。X-Line 3D允许我们使用简单的和可重复的测试程序,因此既成本效益又具有时效性。其他供应商提供的系统,对于我们而言,需要太多的时间来编程调试和测试程序。”

系统软件PILOT AXI支持基于CAD数据的测试程序的快速创建,一个包括预定义的测试算法和所有常见设计的分类器的数据库。该数据库可以依照所需要求进行增强,因此可以适应多变的生产要求和未来的设计。

正确的选择

Abaco Manufacturing Services对X-Line 3D的技术性能非常满意。选择GÖPEL电子公司作为一个整体的解决方案供应商是正确的:“GÖPEL电子公司员工的专业技术给人留下了深刻的印象。最重要的是,我们在英国有一个直接的联系点。我们的要求可以很快地由英国分公司的工作人员来处理,而不必通过分销商。然而,这些天,没有出现任何问题。因此,我们对我们的选择更加满意。

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