SMT貼片X-Ray檢測(cè)原理及失效分析應(yīng)用 來(lái)源：admin 時(shí)間：2018-04-11 11:03:25 瀏覽：

　　電子技術(shù)發(fā)展迅速，電子制造檢測(cè)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(duì)SMT貼片檢測(cè)方法和技術(shù)有提出了更嚴(yán)格的要求。

　　隨著B(niǎo)GA、CSP、LGA等底部端子封裝元件的應(yīng)用(如下圖)，人眼及AOI已沒(méi)有能力對(duì)其焊接質(zhì)量進(jìn)行有效檢測(cè)了。如今的新型檢測(cè)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(duì)PCBA進(jìn)行破壞性處理，這無(wú)疑會(huì)增加生產(chǎn)制造成本。而X-Ray采用X射線(xiàn)透射原理對(duì)封裝底部不可見(jiàn)焊點(diǎn)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，不需要額外成本，檢測(cè)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(zhǎng)小于材料原子間距的X射線(xiàn)可以穿透材料。發(fā)射管產(chǎn)生X射線(xiàn)穿過(guò)測(cè)試樣品，樣品材料由于本身密度與原子量的不同而對(duì)X射線(xiàn)有不同程度的吸收，因而在圖像接收器上的成像就會(huì)有明顯的差異。密度越高對(duì)X射線(xiàn)的吸收越強(qiáng)，所以成像陰影越深;越靠近X射線(xiàn)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(xiàn)通過(guò)被檢測(cè)物體時(shí)，物體中缺陷的部位(如裂紋，空洞等)與無(wú)缺陷部位由于焊料金屬分布密度不同而對(duì)X射線(xiàn)吸收能力也不同。穿透有缺陷部位的射線(xiàn)高于無(wú)缺陷部位的射線(xiàn)強(qiáng)度，因此可以通過(guò)檢測(cè)穿透物體的射線(xiàn)強(qiáng)度差異來(lái)判斷被檢測(cè)物體中是否存在缺陷。

X-Ray在失效分析中的應(yīng)用

　　X射線(xiàn)可直接觀察到缺陷的位置。設(shè)備靈敏度高，重復(fù)性好，無(wú)需報(bào)廢分析樣品。對(duì)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(guò)程中，我們可以利用X-Ray直觀快速地檢測(cè)出產(chǎn)品的失效模式，及時(shí)采用糾正措施，防止問(wèn)題擴(kuò)大化。

　　利用X-Ray對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，不僅只是用于回流后焊點(diǎn)檢測(cè)，還可以對(duì)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(wèn)題的發(fā)生。

　　FPC導(dǎo)線(xiàn)斷裂問(wèn)題

　　FPC軟板trace線(xiàn)斷裂，外觀基本無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)X-Ray可直接對(duì)來(lái)料進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行控制，避免不必要的損失。

　　檢測(cè)貼片元件異常

　　貼片元件出現(xiàn)偏位情況，同樣也可以檢測(cè)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(xiàn)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(wèn)題。

　　檢測(cè)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(wèn)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(duì)空洞面積進(jìn)行測(cè)量來(lái)判定是否滿(mǎn)足IPC610要求。

　　焊接短路問(wèn)題，在X-Ray下更是一目了然，即便是微小的短路問(wèn)題，也可以通過(guò)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(cè)

　　對(duì)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(wèn)題?？蓪CBA在X-Ray下傾斜一定的角度來(lái)進(jìn)行定性、定量檢測(cè)。確定焊料在孔內(nèi)的填充潤(rùn)濕高度是否滿(mǎn)足IPC610的要求。

　　CSP & PoP 枕頭效應(yīng)分析

　　在無(wú)鉛工藝中，枕頭效應(yīng)(HiP)累有發(fā)生(如下圖)，對(duì)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(cè)手段。我們是否可以做非破壞性的實(shí)驗(yàn)分析來(lái)檢測(cè)HiP呢?

　　常規(guī)檢測(cè)，X-Ray垂直穿過(guò)PCBA，元件焊點(diǎn)及PCB焊盤(pán)焊料完全重疊在一起，如果上下錫球和錫膏沒(méi)有完全熔合在一起是很難檢測(cè)得出來(lái)的。想利用X-Ray來(lái)檢測(cè)HiP或NWO問(wèn)題，就需要對(duì)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(cè)技術(shù)為電子組件生產(chǎn)檢測(cè)帶來(lái)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。