أشعة إكس

ما هو الفحص الآلي بالأشعة السينية؟

يُستخدم فحص الألواح المطبوعة إلكترونيًا (PCB) بالأشعة السينية، والمعروف أيضًا باسم الفحص الآلي بالأشعة السينية، على نطاق واسع في مختلف الصناعات، من الطب إلى تصنيع الطيران، لتحديد أخطاء التصنيع. ويكون شائعًا بشكل خاص في فحص اللوحات الإلكترونية لأن الأشعة السينية توفر طريقة ممتازة لاختبار جودة اللوحة وكشف العيوب المخفية دون إتلاف الدائرة.
مع تصغير الإلكترونيات وزيادة تعقيدها، ومع مكونات مثل BGAs وQFNs التي تخفي وصلات اللحام تحت الحزم، أصبح الفحص الآلي بالأشعة السينية أداة لا غنى عنها في سير عمل التجميع.

المزايا الرئيسية مقارنة بـ AOI

سيناريوهات التطبيق الرئيسية في إنتاج لوحة الدوائر المطبوعة/اللوحات المجمعة

فحص ما بعد عملية إعادة التصهار للمكونات المخفية
أكثر استخدام شائع—فحص وصلات اللحام لمكونات BGA، QFN، CSP، والأجهاز الشريحة المقلوبة (flip-chip) حيث تكون وصلات اللحام أسفل جسم المكون وغير قابلة للوصول بواسطة AOI.

اختبار الصناعة عالي الموثوقية
مطلوب في الإلكترونيات الخاصة بالسيارات والطيران والفضاء والتطبيقات الطبية والعسكرية. على سبيل المثال، تتحقق تقنية AXI من فراغات لحام BGA في وحدات التحكم الإلكترونية للسيارات (للمواكبة معايير IATF 16949) وتضمن خلو لوحات الدوائر المطبوعة للجهاز الطبي من العيوب (الامتثال للمعيار ISO 13485).

فحص الطبقات الداخلية لوحات الدوائر متعددة الطبقات
يكشف عن العيوب الداخلية مثل الدوائر القصيرة بين الطبقات، وسوء محاذاة الثقوب الموصلة (via)، ووضع مسارات النحاس بشكل غير صحيح في لوحات الدوائر المعقدة متعددة الطبقات.

تحليل الفشل
تُستخدم في تحليل الأسباب الجذرية لأعطال لوحات الدوائر المطبوعة في الحقل لتحديد العيوب المخفية التي لا يمكن رؤيتها بالفحص البصري.

aXI ثنائي الأبعاد مقابل AXI ثلاثي الأبعاد
تشبه تقنية AOI، تصنف تقنية AXI إلى نوعين حسب قدرة التصوير:
· AXI ثنائي الأبعاد: يلتقط صورة أشعة سينية واحدة في مستوى واحد، مناسب للفحص الأساسي للوحات الدوائر ذات الكثافة المنخفضة. اقتصادي لكن قد يحتوي على تشويش ناتج عن تداخل الصور.
· 3D AXI (التصوير المقطعي بالأشعة السينية): يستخدم التصوير المقطعي لحساب الطبقات لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد مفصلة للوحة الدوائر المطبوعة (PCBA). يزيل الشواهد المتoverlap ويتيح قياس دقيق لحجم المفصل اللحامي ونسبة الفراغات—وهو مثالي للإلكترونيات عالية الكثافة وعالية الدقة.

نظام فحص بالأشعة السينية (يُعرف عادةً بفحص الأشعة السينية الآلي، AXI) هو تقنية للاختبار غير التدموري (NDT) التي تخترق تجميعات اللوحات الدوائر المطبوعة (PCB/PCBA) لكشف العيوب الداخلية المخفية. على عكس فحص بصري آلي AOI (الذي يلتقط فقط الصور السطحية)، يستفيد AXI من قدرة الأشعة السينية على اختراق مواد ذات كثافات مختلفة، مما يجعله المعيار الذهبي لفحص المكونات المغلقة مثل BGA وQFN والرقائق المقلوبة.
يمكن تقسيم العملية التشغيلية لنظام فحص الأشعة السينية إلى 5 خطوات تسلسلية أساسية:

الخطوة 1: معايرة النظام وإعداد المرجع
قبل الفحص، يتم تهيئة النظام لتتطابق مع مواصفات تصميم اللوحة الدوائر المطبوعة (PCBA):
· استيراد بيانات المرجع: تحميل ملف CAD للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو صورة عينة معيارية (لوحة دوائر إلكترونية مجمعة خالية من العيوب) لتحديد المعيار المقبول لشكل وحجم الوصلة اللحامية وموقع المكونات.
· ضبط معلمات الأشعة السينية: تعديل جرعة الأشعة السينية والجهد والتيار بدقة بناءً على سماكة اللوحة المجمعة وكثافة المكونات. تتطلب اللوحات الأسمك أو المكونات الأكثر كثافة جهدًا أعلى لضمان اختراق كافٍ.
· تحديد حدود التسامح في العيوب: تحديد النطاقات المقبولة للعيوب مثل حجم الفراغات في اللحام أو انزياح كرات اللحام لتجنب التنبيهات الكاذبة.

الخطوة 2: انبعاث الأشعة السينية واختراقها
النواة الأساسية للنظام هي مولد الأشعة السينية، الذي يطلق شعاعًا منظمًا من الأشعة السينية منخفضة الجرعة نحو اللوحة المجمعة قيد الفحص:
تُوضع اللوحة المجمعة على ناقل دقيق أو منصة، لضمان ثبات الوضعية أثناء عملية المسح.
تمر الأشعة السينية عبر اللوحة المجمعة. تمتص المواد الأشعة السينية بشكل مختلف وفقًا لكثافتها:
· المواد عالية الكثافة: تمتص كمية أكبر من الأشعة السينية، وتظهر كمناطق داكنة في الصورة النهائية.
· مواد منخفضة الكثافة: تم امتصاص عدد أقل من أشعة إكس، وتظهر كمناطق فاتحة في الصورة النهائية.
بالنسبة للأنظمة ثلاثية الأبعاد بالأشعة السينية، فإن كاشف ثنائي الأبعاد أو مصدر الأشعة السينية يدور بزوايا متعددة للحصول على بيانات اختراق من اتجاهات متعددة.

الخطوة 3: التقاط الصورة وتحويل الإشارة
يقوم كاشف الأشعة السينية عالي الحساسية (الموجود على الجانب المقابل لمصدر الأشعة السينية) بالتقاط إشارات الأشعة السينية المضعفة بعد اجتيازها للوحة الدوائر المطبوعة:
يحول الكاشف الطاقة الناتجة من الأشعة السينية إلى إشارات كهربائية، والتي تُحوَّل لاحقاً إلى صور رقمية بتدرجات الرمادي.
· للتفتيش ثنائي الأبعاد بالأشعة السينية: تُنشأ صورة مسطحة واحدة تُظهر البنية الداخلية المتداخلة للوحة الدوائر المطبوعة.
· للتفتيش ثلاثي الأبعاد بالأشعة السينية (التصوير المقطعي بالأشعة السينية): تُدمج صور متعددة ثنائية الأبعاد من زوايا مختلفة باستخدام خواريات إعادة البناء لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد طبقي للوحة الدوائر المطبوعة — مما يلغي تداخل الصور ويتيح عروض مقطعية.

الخطوة 4: تحليل الصورة واكتشاف العيوب
هذا هو القلب الذكي للنظام، حيث تقوم خوارزميات البرمجيات بتحليل الصور الملتقطة مقارنةً بالمرجع المحدد مسبقًا:
· تحليل AXI ثنائي الأبعاد: يقارن توزيع التدرج الرمادي في صورة لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA) مع العينة المرجعية. ويُعد أي شذوذ مثل البقع الداكنة (اللحم الزائد) أو البقع الفاتحة مؤشرًا محتملًا لعيوب.
· تحليل AXI ثلاثي الأبعاد: يستخدم النموذج ثلاثي الأبعاد لقياس الأبعاد بدقة. ويمكنه التمييز بين التفاوتات الطفيفة والعيوب الحرجة.
· تصنيف العيوب: يقوم النظام بفرز العيوب حسب درجة خطورتها:
حرجة: جسور اللحام بين دبابيس BGA، أو الفراغات الكبيرة، أو كريات اللحام المفقودة.
رئيسية: إزاحة طفيفة لكرية اللحام، أو فراغات صغيرة.
ثانوية: مشاكل تجميلية لا تؤثر على الوظيفة.

الخطوة 5: إصدار النتائج والت_reporting القابل للتنفيذ
بعد التحليل، يُصدر النظام نتائج واضحة وقابلة للتتبع لفرق الإنتاج:
· تVisualization العيوب: يُحدد الموقع الدقيق للعيوب على صورة لوحة الدوائر (PCBA) أو النموذج ثلاثي الأبعاد لتسهيل التعرف عليها.
· ت.Reporting التفصيلية: إنشاء سجلات تتضمن نوع العيب، الموقع، الشدة، وحالة الامتثال. يتم تخزين هذه البيانات لتحسين العمليات وإمكانية تتبع الجودة.
· التوجيل بعد الفحص: يتم توجيل اللوحة (PCBA) تلقائيًا إلى محطة إصلاح لتصحيح العيب، أو إرسالها إلى المرحلة الإنتاجية التالية إذا لم يتم اكتشاف أي عيوب.