Χειροτονία χειρισμού (X-ray)

Τι είναι η Αυτοματοποιημένη Εξέταση με Ακτίνες Χ;
Η εξέταση πλακών PCB με ακτίνες Χ, επίσης γνωστή ως αυτοματοποιημένη εξέταση με ακτίνες Χ, χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους κλάδους, από την ιατρική έως την κατασκευή αεροναυπηγίων, για την ανίχνευση σφαλμάτων παραγωγής. Είναι ιδιαίτερα συνηθισμένη στην εξέταση PCB επειδή οι ακτίνες Χ παρέχουν μια εξαιρετική μέθοδο για τη δοκιμή της ποιότητας των PCB και την ανίχνευση κρυφών ελαττωμάτων χωρίς να καταστρέψουν την πλακέτα του κυκλώματος.
Καθώς τα ηλεκτρονικά γίνονται μικρότερα και πιο πολύπλοκα, με εξαρτήματα όπως τα BGAs και QFNs να κρύβουν τις συγκολλήσεις κάτω από τις συσκευασίες, η Αυτοματοποιημένη Εξέταση με Ακτίνες Χ έχει γίνει αναπόσπαστο εργαλείο στη ροή εργασιών της συναρμολόγησης.

Κύρια Πλεονεκτήματα Έναντι του AOI

Κύρια Σενάρια Εφαρμογής στην Παραγωγή PCB/PCBA

Επιθεώρηση Μετά το Reflow για Κρυμμένα Εξαρτήματα
Η πιο συνηθισμένη περίπτωση—επιθεώρηση των συγκολλήσεων BGA, QFN, CSP και συσκευών flip-chip, όπου οι συγκολλήσεις βρίσκονται κάτω από το σώμα του εξαρτήματος και είναι απρόσιτες στο AOI.

Δοκιμή Βιομηχανικής Υψηλής Αξιοπιστίας
Υποχρεωτική για αυτοκινητοβιομηχανία, αεροναυπηγική, ιατρικά και στρατιωτικά ηλεκτρονικά. Για παράδειγμα, η AXI επαληθεύει τα κενά στης κολλησίας BGA σε αυτοκινητικούς ECU (για να πληρούν τα πρότυπα IATF 16949) και εξασφαλίζει μηδενικά ελαττώματα σε ιατρικές συσκευές PCBA (σύμφωνα με το ISO 13485).

Εσωτερική Επιθεώρηση Πολυστρωτών PCB
Ανιχνεύει εσωτερικά ελαττώματα όπως βραχυκυκλώματα μεταξύ στρώσεων, ανακριβής ευθυγράμμιση διακοπών και λανθασμένη τοποθέτηση αγωγών χαλκού σε πολύπλοκα πολυστρωτά PCB.

Ανάλυση αποτυχίας
Χρησιμοποιείται στην ανάλυση ριζικής αιτίας για PCBA που έχουν αποτύχει στο πεδίο, προκειμένου να εντοπιστούν κρυφά ελαττώματα που δεν είναι ορατά μέσω οπτικής επιθεώρησης.

2D AXI εναντίον 3D AXI
Όπως το AOI, το AXI κατητάσεται σε δύο τύπους βάσει της δυνατότητας απεικόνισης:
· 2D AXI: Λαμβάνει μία μοναδική επίπεδη εικόνα ακτίνων Χ, κατάλληλη για βασική επιθεώρηση χαμηλής πυκνότητας PCB. Οικονομική αλλά μπορεί να παρουσιάσει επικαλυπτόμενα τεχνάσματα στην εικόνα.
· 3D AXI (Ακτινογραφία με Αξονική Τομογραφία): Χρησιμοποιεί αξονική τομογραφία για να δημιουργήσει επίπεδες τρισδιάστατες εικόνες του PCBA. Εξαλείφει τα τεχνητά στοιχεία επικάλυψης και επιτρέπει την ακριβή μέτρηση του όγκου της κολλήσεως/αναλογίας κενών—ιδανικό για ηλεκτρονικά υψηλής πυκνότητας και υψηλής ακρίβειας.

Ένα σύστημα ακτινογραφικού ελέγχου (γνωστό συχνά ως Αυτόματος Ακτινογραφικός Έλεγχος, AXI) είναι μια μη καταστρεπτική τεχνολογία δοκιμής (NDT) που διαπερνά συναρμολογήσεις PCB/PCBA για να εντοπίσει κρυφά εσωτερικά ελαττώματα. Σε αντίθεση με το AOI (που καταγράφει μόνο την επιφανειακή εικόνα), το AXI αξιοποιεί την ικανότητα της ακτινοβολίας Χ να διαπερνά υλικά διαφορετικής πυκνότητας, καθιστώντας το το «χρυσό» πρότυπο για τον έλεγχο ενσωματωμένων εξαρτημάτων όπως BGA, QFN και flip chips.
Η λειτουργική διαδικασία ενός συστήματος ακτινογραφικού ελέγχου μπορεί να διασπαστεί σε 5 βασικά διαδοχικά βήματα:

Βήμα 1: Βαθμονόμηση Συστήματος & Ρύθμιση Αναφοράς
Πριν από τον έλεγχο, το σύστημα ρυθμίζεται ώστε να αντιστοιχεί στις προδιαγραφές σχεδίασης του PCBA:
· Εισαγωγή Αναφοράς Δεδομένων: Φορτώστε το αρχείο CAD του PCB ή μια εικόνα χρυσού δείγματος (PCBA χωρίς ελαττώματα) για να καθορίσετε το πρότυπο αναφοράς για το αποδεκτό σχήμα, όγκο συγκόλλησης και τη θέση των εξαρτημάτων.
· Ρύθμιση Παραμέτρων Ακτίνων Χ: Λεπτή ρύθμιση της δόσης, της τάσης και του ρεύματος των ακτίνων Χ βάσει του πάχους του PCBA και της πυκνότητας των εξαρτημάτων. Για παχύτερες πλακέτες ή πυκνότερα εξαρτήματα απαιτείται υψηλότερη τάση για επαρκή διείσδυση.
· Ορισμός Ορίων Ανοχής Ελαττωμάτων: Καθορίστε αποδεκτά εύρη για ελαττώματα όπως το μέγεθος των κενών στη συγκόλληση ή η μετατόπιση των σφαιρικών συγκολλήσεων, ώστε να αποφεύγονται ψευδείς συναγερμοί.

Βήμα 2: Εκπομπή & Διείσδυση Ακτίνων Χ
Η καρδιά του συστήματος είναι ο γεννήτριας ακτίνων Χ, ο οποίος εκπέμπει ένα ελεγχόμενο δέσμη ακτίνων Χ χαμηλής δόσης προς το PCBA που ελέγχεται:
Το PCBA τοποθετείται σε έναν ακριβή μεταφορέα ή στάδιο, διασφαλίζοντας σταθερή θέση κατά τη διάρκεια της σάρωσης.
Οι ακτίνες Χ διαπερνούν το PCBA. Τα υλικά απορροφούν τις ακτίνες Χ διαφορετικά βάσει της πυκνότητάς τους:
· Υλικά υψηλής πυκνότητας: Απορροφούν περισσότερες ακτίνες Χ, εμφανίζοντας σκούρες περιοχές στην τελική εικόνα.
· Χαμηλής πυκνότητας υλικά: Απορροφούν λιγότερες ακτίνες Χ, εμφανίζοντας ως ανοιχτές περιοχές στην τελική εικόνα.
Για τα συστήματα 3D AXI, η πλακέτα (PCBA) ή η πηγή ακτίνων Χ περιστρέφεται σε πολλαπλές γωνίες για να αποκτηθούν δεδομένα διάχυσης από πολλαπλές κατευθύνσεις.

Βήμα 3: Λήψη Εικόνας & Μετατροπή Σήματος
Ένας ανιχνευτής ακτίνων Χ υψηλής ευαισθησίας (τοποθετημένος στην αντίθετη πλευρά της πηγής ακτίνων Χ) ανιχνεύει τα αποδυναμωμένα σήματα ακτίνων Χ μετά τη διέλευσή τους από την PCBA:
Ο ανιχνευτής μετατρέπει την ενέργεια των ακτίνων Χ σε ηλεκτρικά σήματα, τα οποία στη συνέχεια μετατρέπονται σε ψηφιακές εικόνες του γκρίζου φάσματος.
· Για 2D AXI: Δημιουργείται μία μόνο επίπεδη εικόνα, η οποία δείχνει την επικαλυπτόμενη εσωτερική δομή της PCBA.
· Για 3D AXI (τομογραφία ακτίνων Χ): Πολλαπλές 2D εικόνες από διαφορετικές γωνίες συνδυάζονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας αλγορίθμους ανακατασκευής για να δημιουργηθεί ένα επιστρωματικό 3D μοντέλο της PCBA—εξαλείφοντας την επικάλυψη της εικόνας και επιτρέποντας εγκάρσιες τομές.

Βήμα 4: Ανάλυση Εικόνας & Ανίχνευση Ελαττωμάτων
Αυτός είναι ο διανοητικός πυρήνας του συστήματος, όπου αλγόριθμοι λογισμικού αναλύουν τις καταγεγραμμένες εικόνες σε σχέση με το προκαθορισμένο πρότυπο:
· Ανάλυση 2D AXI: Συγκρίνει την κατανομή των αποχρώσεων του γκρι στην εικόνα του PCBA με το χρυσό δείγμα. Ενδείξεις όπως σκούρες κηλίδες (περίσσεια κολλαδιού) ή φωτεινές κηλίδες σημειώνονται ως πιθανά ελαττώματα.
· Ανάλυση 3D AXI: Χρησιμοποιεί το 3D μοντέλο για να μετρήσει ακριβείς διαστάσεις. Μπορεί να διακρίνει μεταξύ μικρών αποκλίσεων και κρίσιμων ελαττωμάτων.
· Κατηγοριοποίηση Ελαττωμάτων: Το σύστημα ταξινομεί τα ελαττώματα ανά βαθμό σοβαρότητας:
Κρίσιμα: Γέφυρες κολλαδιού μεταξύ ακροδεκτών BGA, μεγάλα κενά, ελλείποντα σφαιρίδια κολλαδιού.
Σημαντικά: Ελαφρά εκτροπή σφαιριδίων κολλαδιού, μικρά κενά.
Μικρής σημασίας: Αισθητικά προβλήματα χωρίς επίπτωση στη λειτουργικότητα.

Βήμα 5: Έξοδος Αποτελεσμάτων & Δημιουργία Ενεργοποιήσιμων Αναφορών
Μετά την ανάλυση, το σύστημα δημιουργεί σαφή, εντοπίσιμα αποτελέσματα για τις παραγωγικές ομάδες:
· Οπτικοποίηση Ελαττωμάτων: Σημειώνει την ακριβή τοποθεσία των ελαττωμάτων στην εικόνα του PCBA ή στο 3D μοντέλο, για εύκολο εντοπισμό.
· Λεπτομερής Αναφορά: Δημιουργεί αρχεία καταγραφής με τύπο ελαττώματος, τοποθεσία, σοβαρότητα και κατάσταση συμμόρφωσης. Αυτά τα δεδομένα αποθηκεύονται για βελτιστοποίηση διαδικασιών και εξασφάλιση ιχνηλασιμότητας ποιότητας.
· Μετά-Επιθεώρηση Δρομολόγηση: Το PCBA κατευθύνεται αυτόματα σε σταθμό επισκευής για διόρθωση ελαττωμάτων, ή προωθείται στο επόμενο στάδιο παραγωγής αν δεν εντοπιστούν ελαττώματα.