让X射线走入生产线 至少走出实验室!

作者: SMT Solutions公司:Keith Bryant

并不是说,离线X射线系统不是很好的故障分析工具,特别是那些带CT的现代高端系统,从调查反馈和电路测试故障看它们是占有一席之地的。但是,我们生存在产品成品率提高、“实时”工艺控制和成本节约的世界里,所以,也许离线X射线有它新的角色与作用。

最现代的离线系统集成了“实时”成像能力、“实时”图像改进、快速CT成像和最有用的分析工具—倾斜CT(Inclined CT)。这种技术,也被称为局部CT,可以将许多水平切片非常迅速地重建为一个基板。因此,它是CT,但不需要破坏基板来制作样本,除非你有更昂贵的用途需要传统的CT。倾斜CT可以对任何焊点界面做快速、准确的检测,所以非常适合于BGA的空洞检测和QFN的空洞检测和共面性检测,购买了软件包,它甚至可以将这些图像重建成三维图像,提供一个良好的可视化元件、通孔等(图1)。

SMT 160824A随着焊端排布在元件底部器件BTC(Bottom Terminated Components)的更多应用,这种技术将更加重要。有一项研究表明,到2017年,超过40%的器件都将是BTC。我已经看到了公制的01005 BTC,这是很好的布局设计,但是组装确实面临挑战(如图2、图3和4图)。高端离线X射线系统能够应对处理这些元件的图像。事实上,这不是最终的放大倍率和像素数字的大小问题,而是图像处理分辨率、速度和可重复性问题。

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最大的问题是可重复性,因为每个X射线系统实际上并没有测量空洞,它测量图像中不同层次的灰度水平,这可以通过调整系统设置进行改进。X射线管温度、目标质量、软件监控等都对重复性有影响。如果客户对空洞检测要求苛刻,那么一个良好的系统必须既有稳定性又有可重复性,以确保准确一致的结果。

正如我前面提到的,通过调整设置,可以得到非常不同的结果。因此,系统需要正确设置,使能够给出一致的结果。现在,在QFN上热焊盘很常见,这些测量就变得更加关键,空洞=空气=几乎没有热传递。这导致过热,然后元件过早失效。

图5给出了一个QFN焊点界面的倾斜CT切片。该系统测量热焊盘中有29%以上的空洞,基于预设的空洞限制,这是失败的元件,因为其热效率将降低近30%。这表明,带倾斜CT的X射线越来越成为必须有的技术,这是检测组装好组件空洞的唯一一种非破坏性方式。

但是,如果你的X射线系统主要用于故障分析,那么你将不会以有效的方式监测生产。也就是说,在你发现一个工艺或质量问题之前,或许你已经制造了许多很可能坏的组件,浪费了财力物力。

因此,以较低成本的更快的工艺问题响应方式,获得更高成品率的解决方案,是让X射线走入生产线(图6)!!

X射线设备供应商把这个概念命名为“线旁(At-Line)”(图7),这个产品与在线AXI不同,AXI不能快速进行许多切片工作,也不同于传统的2D X射线系统,传统的2D X射线系统不可能有较新的高端系统能力。把高规格的X射线系统置于生产区域,提供了工艺改进和监测的可能性,将提高产品的一次通过率。

让我们从加工工艺的最前端开始,在来料进入存储系统前,有多少公司使用X射线进行来料检查?如果你购买高价值的或“灰色市场”的产品,你可以使用X射线检查假冒元件。同时也可对来料电路板的钻孔质量进行检查,这对于排除回流焊后组件开路很有作用。它也可以很容易地检查多层的内部对准精度。不良的对准精度可能会导致电路板开路或短路,在组装结束之前一般很难发现开路或短路。

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