在PCB組裝中X射線檢查原理簡介

X射線檢測技術(shù)，通常稱為自動X射線檢測（AXI），是一種用于檢查目標(biāo)物體或以X射線為源的產(chǎn)品的隱藏特征的技術(shù)。如今，X射線檢測廣泛應(yīng)用于醫(yī)療，工業(yè)控制和航空航天等眾多領(lǐng)域。至于PCB檢測，X射線大量用于PCB組裝過程，以測試PCB的質(zhì)量，這是面向質(zhì)量的PCB制造商最重要的步驟之一。

沒有什么可以被盲目所愛。因此，本文將告訴您為什么X射線檢測技術(shù)在PCB裝配中如此重要。

技術(shù)發(fā)展推動X射線前進(jìn)

近年來，包括BGA和QFN，倒裝芯片和CSP在內(nèi)的面陣列封裝廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，通信，軍工，航空等各個領(lǐng)域，使得焊點(diǎn)隱藏在封裝下。這一事實(shí)使得傳統(tǒng)檢測設(shè)備無法在PCB檢測中發(fā)揮其完美作用。此外，由于表面貼裝技術(shù)（SMT）的外觀使得封裝和引線都變得更小，傳統(tǒng)的檢測方法（包括光學(xué)，超聲波和熱成像）是不夠的，因?yàn)镻CB具有更高的密度，其焊點(diǎn)隱藏，漏洞或盲孔。此外，隨著半導(dǎo)體元件封裝的日益小型化，在考慮X射線檢測系統(tǒng)的同時，不能忽視現(xiàn)在和未來元件小型化的趨勢。 與其他檢測方法相比，X射線能夠滲透到內(nèi)包裝中并檢查焊點(diǎn)的質(zhì)量。這就是它被拾起的原因。

X射線檢查原理

X射線有一個材料的獨(dú)特優(yōu)勢是吸收與其原子量成正比的X射線，所有材料根據(jù)其密度，原子序數(shù)和厚度不同地吸收X射線輻射。一般而言，由較重元素制成的材料吸收更多X射線并且容易成像，而由較輕元素制成的材料對X射線更透明。因此，普通的X射線檢查圖像如圖1所示。

從該圖中，深黑色圖像是指由重元素構(gòu)成的材料，而透明或相對白色的圖像是指由光元素構(gòu)成的材料。因此，X射線檢查可以很好地檢查隱藏的缺陷，包括開路，短路，錯位，缺少電氣元件等。

所有的X射線檢測裝置都由以下三個要素組成。 ：點(diǎn)擊一個。 X射線管。它能夠產(chǎn)生X射線。
b。一個示例操作平臺。它能夠與樣品一起移動，以便從不同角度檢查樣品并調(diào)整放大倍數(shù)。并且還可以進(jìn)行斜角檢查。
c。探測器。它能夠通過樣品捕獲X射線并將其轉(zhuǎn)換為用戶可以理解的圖像。

所有X射線檢測設(shè)備的檢測原理是X射線投影顯微鏡。該過程始于X射線發(fā)射管通過檢查的PCB產(chǎn)生X射線。由于根據(jù)材料和原子序數(shù)的不同，不同的材料具有不同的X射線吸收。在探測器上產(chǎn)生投影，密度越高，陰影就越深。陰影將大部分接近X射線管，反之亦然。

因此，理想的X射線檢測系統(tǒng)必須具有清晰的X射線圖像，以便在過程中提供信息。缺陷分析為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，X射線檢測系統(tǒng)必須具有足夠的放大倍數(shù)，以滿足當(dāng)前和未來的需求。此外，對于BGA和CSP的分析，必須提供斜角檢查功能。因?yàn)闆]有它，只能從正上方檢查焊球，以便在焊球的尺寸和厚度方面丟失更詳細(xì)的分析信息。

X的分類射線檢測設(shè)備

BGA和CSP的X射線檢測系統(tǒng)主要分為兩類：2D（二維）系統(tǒng)和3D（三維）系統(tǒng)。所有設(shè)備都可以離線操作，并且能夠進(jìn)行面板檢查和取樣檢查。離線設(shè)備便于在裝配線的任何階段檢查PCB，并且易于再次返回裝配線。一些X射線設(shè)備在線使用，因此大多數(shù)這些設(shè)備都放在回流爐后。是否使用在線或離線設(shè)備取決于應(yīng)用和檢查量。一般而言，在線設(shè)備適用于基于額外成本和安全元素的大量，復(fù)雜和少量類型改變的應(yīng)用。然而，在線X射線檢測系統(tǒng)基本上是裝配線中最慢的部分，使得生產(chǎn)線容量變低。因此，即使在高容量應(yīng)用中，也可以使用離線設(shè)備進(jìn)行面板檢測，并考慮成本。

2D X射線系統(tǒng)能夠同時顯示PCB兩側(cè)所有組件的2D圖像，就像用于檢查骨折狀況的醫(yī)療應(yīng)用一樣。 3D X射線系統(tǒng)能夠通過重建一系列2D圖像來生成橫截面圖像，就像醫(yī)療應(yīng)用CT一樣。除了橫截面檢查外，3D系統(tǒng)還有另一種方法，即層壓成像。通過組合橫截面的圖像并從其他橫截面中消除圖像來重建特定橫截面的圖像來執(zhí)行檢查過程。 2D系統(tǒng)可以在線或離線操作。 X射線層析也可以。但是，在線方法通常需要更多時間。具有CT功能的X射線檢查系統(tǒng)是離線完成的，因?yàn)樾枰S多2D圖像和復(fù)雜的算法，因此需要幾分鐘的成本。因此，CT型X射線檢測系統(tǒng)僅用于不太重要的專業(yè)研究分析應(yīng)用。必須以最少的時間和最佳圖像的特權(quán)指示其他2D和3D系統(tǒng)，以便降低檢查成本。

X射線管是心臟的X射線檢查裝置

對于各種X射線檢查裝置，X射線管是最重要的部分。如今，X射線管可分為兩類：開管和閉管。兩種管之間的特征比較如表1所示。

在選擇X射線管的類型時，必須考慮一些因素：

a。 X射線管類型：開管或閉管。此類型與檢查設(shè)備的分辨率和壽命相關(guān)。分辨率越高，用戶看到的細(xì)節(jié)和細(xì)節(jié)就越復(fù)雜。如果檢查的目標(biāo)是大規(guī)模的，那么當(dāng)您選擇分辨率相對較低的設(shè)備時無關(guān)緊要。但是，就BGA和CSP而言，需要2μm或更小的分辨率。

b。目標(biāo)類型：穿透或反射。目標(biāo)類型在影響樣品與X射線管焦點(diǎn)之間的距離方面起作用，最終影響檢測設(shè)備的放大時間。

c。 X射線電壓和功率。 X射線管的穿透能力與電壓成正比。當(dāng)電壓較大時，可以檢查具有較高密度和厚度的物體。當(dāng)被檢查的目標(biāo)是單面板時，可以選擇具有低電壓的器件。然而，當(dāng)被檢查的目標(biāo)是多層板時，需要高電壓。對于一定的電壓，圖像清晰度與X射線管功率成正比。