
X-ray检测技术是一种能够发现被检测物品内部隐藏特征的技术。从医疗行业到航空航天制造业,
X-ray检测是一种可广泛应用的识别制造缺陷的方法。它在
PCB检测中尤为普遍,因为X射线是测试PCB质量和发现隐藏缺陷而又不损坏电路板的绝佳方式。
为何X-ray检测机在电子制造业中日益普及
在过去几十年中,电子制造业不断变得更加精密,工业、通信、航空航天等行业的电子产品以前所未有的方式发展,这使得检测变得更加困难。把产品检测工作变得复杂的一些最重要的原因包括:
- 元件贴装:为了节省空间和最大限度地提高功能,设备变得越来越小、层数越来越多。因此,许多焊点和元件被移到电子设备内部的内层,要么放置在PCB层之间,要么隐藏在最终产品本身内部。
- 元件尺寸:越来越多的电路板元件趋于小型化。由于需要制造密度更高的电路板,预计PCB元件将继续朝着这一趋势发展。
- SMT(表面贴装技术):表面贴装技术使引脚和封装更小,这导致PCB具有更高的密度,更多元件要隐藏在层。
PCB及其元件的密度增加、尺寸减小以及更复杂的贴装方式使得传统检测方法几乎不可能彻底发现故障。而且由于现代PCB的密度,光学、超声波和热成像等检测手段相对无效。
然而,X-ray检测可以透视其他方法无法获得的详细图像。X射线能够穿透PCB的各层以检查内层和封装,使其更适用于检查复杂PCB组件的焊点。因此,使用X射线技术进行PCB检测正变得越来越普遍。 要了解什么是X-ray PCB检测,您首先需要了解X-ray检测的工作原理。所有X-ray检测设备都由三个基本特征组成:
- X射线管:该管能够产生X射线光子。
- 载物台:操作平台以不同的方向移动样品,使其能够从不同的角度和放大倍数进行检查。
- 探测器:样品另一侧的探测器捕获并收集X射线光子,将其转换为图像。
X射线成像的工作原理是使用X射线光子,这些光子穿过材料并在另一侧收集。X射线光子根据其物理特性(包括原子序数、密度和厚度)以不同的方式穿过材料。
通常,原子序数高的元素吸收更多的X射线光子,使其更容易成像,而原子序数低的元素则更透明。由于不同的材料表现出独特的特性,因此在物体另一侧收集的光子数量不同,从而形成图像。PCB中的元件通常由原子序数高的元素组成,因此很容易在X射线图像上看到。
X射线机分类
PCB X-ray检测系统可分为两类。系统可以是2D或3D的,并且可以离线或在线操作。以下是更详细的说明:
- 2D系统:2D X射线系统同时显示PCB两侧的2D图像,从而创建电路板元件的图像。这类似于用于观察骨折的传统X射线概念。2D系统可以离线或在线操作。
- 3D系统:3D X射线系统能够通过构建一系列2D横截面来创建PCB的3D图像。这类似于医疗行业中CT扫描的工作方式。3D X射线也使用层析成像方法工作,该方法结合横截面来构建特定的部件或区域。由于使用了复杂的算法,CT方法只能离线完成,而层析成像方法可以离线和在线使用。
- 在线:一些X射线设备在线用于数据收集和比较。这使得处理大量复杂的PCB更加容易。但是,在线会使X射线机速度变慢,在降低产能的同时增加了成本。
- 离线:所有X射线设备都可以离线操作,以完成面板检测和抽样检测。离线工具通常运行速度很快,但对于大量产品而言,其成本效益会降低。
必须仔细
选择最适合您的X射线系统——选择具有在线或离线功能的2D或3D系统将取决于检查的产品数量、所需的检查质量以及完成检查过程的可用时间。
X-ray检测设备对PCB检测的优势
↑红色圈中的焊球可能发生了桥接。
↑ BGA右上角的焊球已偏离其预定焊盘位置,而右下角的焊球则缺失。
在PCB的X射线图像中,金属是深色的,而其他材料(如玻璃、塑料和陶瓷)是透明的。这使得很容易看到金属元件。结合缩放功能,这使得检查人员在使用X射线机进行PCB检测时可以看到电路板上的各种金属部件。X射线将使检查人员能够看到印制电路的多种质量问题,并识别一系列潜在缺陷,包括:
- 焊桥:焊桥是电路板上的常见问题。当焊点太近或在不应存在连接的地方连接时,就会发生这种情况。这些焊接问题通常被其他元件隐藏,因此很难通过光学检查发现,但X射线可以轻松识别出来。
- 空洞:当气体或助焊剂在焊接过程中滞留时(通常是由于焊膏被水污染),就会产生空洞。这些空洞会降低焊点的导热性,并可能导致物理缺陷和可靠性降低。X射线可以识别此类空洞,因此定期使用以确保产品和工艺质量至关重要。
- 针孔填充不足:通孔连接器的针孔填充不足是电路板中的一个普遍问题。X射线机可用于识别这些错误,甚至可以使用坐标测量来量化缺失的填充量。
↑ QFN裸露焊盘上的较亮区域是空洞。根据IPC-A-610标准,通常允许空洞面积占比高达25%,但许多应用场景对空洞的容忍度更低。
X射线应用的一个具体例子是球栅阵列(BGA)检测。BGA是一种表面贴装器件,它使用由焊料制成的一系列金属球来进行连接。这种类型的器件很受欢迎,因为它可以在不使PCB布局复杂化的情况下实现高密度连接。然而,问题在于连接是在BGA芯片的底部进行的。此特性以及焊球的密度使得焊接和拆焊变得困难,并增加了形成焊桥的可能性。这使得BGA芯片焊点尤其难以检查。X射线能够观察器件焊点来简化检查过程,从而轻松识别桥接。
X射线机还有
放大和更改/旋转倾斜视角的功能,可用于发现上述问题以及更多问题。更重要的是,所有这些问题都可以在一次检查中识别出来,而且与医学成像不同,检测人员无需担心操作过程中的辐射剂量,并且可以根据需要长时间使用设备。
我们的X-ray检测能力和服务
产品检测是将产品推向市场的重要步骤。彻底的检查可以防止代价高昂的故障和召回,并维护您企业的声誉。因此,与能够提供高质量
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制造商合作至关重要。
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