電子技術(shù)發(fā)展迅速,電子制造檢測技術(shù)也是迅猛發(fā)展。電子封裝技術(shù)的精密,小型化發(fā)展,對SMT貼片檢測方法和技術(shù)有提出了更嚴(yán)格的要求。
隨著BGA、CSP、LGA等底部端子封裝元件的應(yīng)用(如下圖),人眼及AOI已沒有能力對其焊接質(zhì)量進(jìn)行有效檢測了。如今的新型檢測技術(shù)如切片分析、染色分析、C-SAM分析和FTIR分析等都需要對PCBA進(jìn)行破壞性處理,這無疑會增加生產(chǎn)制造成本。而X-Ray采用X射線透射原理對封裝底部不可見焊點(diǎn)進(jìn)行無損檢測,不需要額外成本,檢測快捷而準(zhǔn)確,在電子組裝及失效分析中得到廣泛應(yīng)用。
X-Ray的原理
X-Ray是一種電磁波,波長小于材料原子間距的X射線可以穿透材料。發(fā)射管產(chǎn)生X射線穿過測試樣品,樣品材料由于本身密度與原子量的不同而對X射線有不同程度的吸收,因而在圖像接收器上的成像就會有明顯的差異。密度越高對X射線的吸收越強(qiáng),所以成像陰影越深;越靠近X射線管成像越大,反之越小,這也就是幾何放大的原理。
當(dāng)X射線通過被檢測物體時(shí),物體中缺陷的部位(如裂紋,空洞等)與無缺陷部位由于焊料金屬分布密度不同而對X射線吸收能力也不同。穿透有缺陷部位的射線高于無缺陷部位的射線強(qiáng)度,因此可以通過檢測穿透物體的射線強(qiáng)度差異來判斷被檢測物體中是否存在缺陷。
X-Ray在失效分析中的應(yīng)用
X射線可直接觀察到缺陷的位置。設(shè)備靈敏度高,重復(fù)性好,無需報(bào)廢分析樣品。對于有一定經(jīng)驗(yàn)的失效分析師可以快速而準(zhǔn)確地確定失效模式。在SMT組裝生產(chǎn)過程中,我們可以利用X-Ray直觀快速地檢測出產(chǎn)品的失效模式,及時(shí)采用糾正措施,防止問題擴(kuò)大化。
利用X-Ray對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控,不僅只是用于回流后焊點(diǎn)檢測,還可以對回流前的貼片質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控,可以及時(shí)校正元件在板上的貼裝位置,預(yù)防焊接問題的發(fā)生。
FPC導(dǎo)線斷裂問題
FPC軟板trace線斷裂,外觀基本無法進(jìn)行檢測,通過X-Ray可直接對來料進(jìn)行檢測,并進(jìn)行控制,避免不必要的損失。
檢測貼片元件異常
貼片元件出現(xiàn)偏位情況,同樣也可以檢測貼漏和焊料不足的情況。在焊接完成前進(jìn)行糾正可以降低產(chǎn)線維修成本,也可以減少PCB及元件受熱次數(shù),防止出現(xiàn)可靠性問題。
檢測回流后元件焊接質(zhì)量
BGA等底部端子元件焊點(diǎn)出現(xiàn)空洞是一個(gè)普遍的問題,很難徹底解決,但可以采取措施控制在可接受范圍內(nèi)。根據(jù)X-Ray的原理,發(fā)白的區(qū)域就是出現(xiàn)空洞的位置(如下左圖),我們可以對空洞面積進(jìn)行測量來判定是否滿足IPC610要求。
焊接短路問題,在X-Ray下更是一目了然,即便是微小的短路問題,也可以通過調(diào)整樣品與接收器之間的距離進(jìn)行圖像放大觀察。
通孔元件孔內(nèi)焊料爬升高度檢測
對于通孔元件的焊接,我們通常關(guān)注的是焊料在PTH孔內(nèi)的填充高度,這關(guān)系到焊點(diǎn)連接可靠性問題。可將PCBA在X-Ray下傾斜一定的角度來進(jìn)行定性、定量檢測。確定焊料在孔內(nèi)的填充潤濕高度是否滿足IPC610的要求。
CSP & PoP 枕頭效應(yīng)分析
在無鉛工藝中,枕頭效應(yīng)(HiP)累有發(fā)生(如下圖),對于HiP的失效分析,我們通常的辦法是做切片分析或者染色分析,這些都是破壞性的檢測手段。我們是否可以做非破壞性的實(shí)驗(yàn)分析來檢測HiP呢?
常規(guī)檢測,X-Ray垂直穿過PCBA,元件焊點(diǎn)及PCB焊盤焊料完全重疊在一起,如果上下錫球和錫膏沒有完全熔合在一起是很難檢測得出來的。想利用X-Ray來檢測HiP或NWO問題,就需要對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。上圖就是優(yōu)化設(shè)備功率參數(shù)后所得到的HiP圖像,清晰明了。
1.電子管電壓:80-120KV
2.電子管功率:2.0-3.0W
3.分辨率:512-1024幀
4.傾斜角度:55°
總之,X-Ray檢測技術(shù)為電子組件生產(chǎn)檢測帶來了新的變革,它是目前渴望進(jìn)一步提高生產(chǎn)工藝水平,提高產(chǎn)品質(zhì)量作為解決突破口的生產(chǎn)廠家最好的選擇。
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