X-ray检测系统的最关键部件是X射线管,目前X射线管有两种类型:开管式和闭管式,表1列出了开管式和闭管式X射线管特点的比较。针对BGA和CSP的应用需求及特殊的应用要求选择合适的射线管。
在考虑和选择X射线管时必须考虑以下几点建议,它们会影响系统的功能:
射线管类型——开管式或闭管式。选择的X射线管类型会影响设备的分辨率及使用寿命。分辨率越好越可以分辨越细微的特性。如果只是测试大的对象,那么可以选择比较粗糙的分辨率。但是,针对BGA和CSP极小器件的特点一般需要2µm或更小的分辨率。
标靶类型——穿透式或反射式。所采用的标靶类型会影响样板距X射线管焦点的远近,进而直接影响设备可达到的放大倍数。
X射线管电压和功率。电压越高,所产生的X射线穿透力越强,其可以检测更大密度或更厚的物体。针对某一电压值,使用越大X射线管功率所获得的图像越清晰。生产厂家提供的一般PCB应用的标准电压值是160 kV和100 kV。如果所要检测的都是薄板,使用低电压是较合适的。可是,如果在PCB层数增加或者检测BGA锡球内部气泡的情况就就需要使用高电压。在比较不同厂商提供的射线管规格时要小心谨慎,因为大的射线管功率只有在牺牲射线管焦点大小也就是图像分辨率时才能达到。因此,必须在同样的射线管功率和分辨率/焦点尺寸的情况下才能进行比较。
闭管式X射线管属于一种整合式的结构,因此无法对其做维修。但是它可以提供相对于开管式X射线管更长的使用寿命。闭管式射线管提供的分辨率和放大率都比开管式的更差。更换损坏的封闭式射线管的费用要远远高于开放式射线管中的消耗品—灯丝和标靶的费用。一台配有闭管式X射线管在超过使用寿命后的修理费用是极其昂贵的。从操作角度考虑,闭管式X射线管一般适用于三维和在线式X-ray检测设备。
使用开管式X射线管,可以利用某些技术结合来缩小射在标靶上的焦点而提高分辨率。开管式射线管的最高分辨率比最高规格的封闭式射线管的分辨率要高5倍(可达1µm或更小)。该分辨率只有在非常特殊的情况下才会使用,而且往往是针对特殊制作的样板,这对大多数的应用而言这是不需要的。现在大多数开管式X-ray检测设备生产商把X射线管的分辨率调整到闭管式X-ray检测设备3~5倍的分辨率(≤1µm),并且提供一个可以在实际操作环境中比较可靠耐用的状态。