X-RAY

بازرسی خودکار با اشعه ایکس چیست؟

بازرسی اشعه ایکس در برد مدار چاپی، که به عنوان بازرسی خودکار با اشعه ایکس نیز شناخته می‌شود، به طور گسترده در صنایع مختلف، از پزشکی تا تولید هوافضا، برای شناسایی خطاهای تولید استفاده می‌شود. این روش به ویژه در بازرسی برد مدار چاپی رایج است، زیرا اشعه ایکس روشی عالی برای آزمون کیفیت برد و تشخیص نقص‌های پنهان بدون آسیب رساندن به برد فراهم می‌کند.
با کوچک‌تر و پیچیده‌تر شدن الکترونیک، و قرارگیری اتصالات لحیمی در قطعاتی مانند BGAs و QFNs زیر بسته‌بندی، بازرسی خودکار با اشعه ایکس به ابزاری ضروری در فرآیند مونتاژ تبدیل شده است.

مزایای کلیدی نسبت به AOI

سناریوهای کاربردی کلیدی در تولید برد مدار چاپی (PCB/PCBA)

بازرسی پس از عملکرد رفلاو برای قطعات پنهان
رایج‌ترین مورد استفاده—بازرسی اتصالات لحیم‌کاری BGA، QFN، CSP و دستگاه‌های فلیپ‌چیپ که اتصالات لحیم‌کاری زیر بدنه قطعه قرار دارند و به‌وسیله AOI قابل دسترسی نیستند.

آزمون صنعتی با قابلیت اطمینان بالا
الزامی برای صنایع خودرو، هوافضا، پزشکی و نظامی. به عنوان مثال، AXI خال‌های لحیم‌کاری BGA در ECUهای خودرو را تأیید می‌کند (برای رعایت استاندارد IATF 16949) و اطمینان می‌دهد که در برد مدار چاپی دستگاه‌های پزشکی هیچ نقصی وجود ندارد (مطابق با استاندارد ISO 13485).

بازرسی داخلی برد مدار چند لایه
تشخیص نقص‌های داخلی مانند اتصال کوتاه بین لایه‌ها، عدم تراز شدن viaها و قرارگیری نادرست مسیر‌های مسی در برد‌های چند لایه پیچیده.

تحلیل خرابی
در تحلیل ریشه‌ای خرابی برد مدار چاپی که در محل خراب شده، برای شناسایی نقص‌های پنهانی که با بازرسی بصری دیده نمی‌شوند، استفاده می‌شود.

aXI دو بعدی در مقابل AXI سه بعدی
مشابه AOI، AXI بر اساس قابلیت تصویربرداری به دو نوع تقسیم می‌شود:
· AXI دو بعدی: یک تصویر تخت اشعه ایکس را ثبت می‌کند و برای بازرسی اولیه برد‌های با چگالی پایین مناسب است. هزینه کمتر دارد اما ممکن است هنری‌های تصویری همپوشانی داشته باشند.
· 3D AXI (توموگرافی پرتو ایکس): از توموگرافی کامپیوتری برای تولید تصاویر لایه‌لایه سه‌بعدی از مونتاژ برد مدار چاپی (PCBA) استفاده می‌کند. این روش اثرات همپوشانی را حذف کرده و اندازه‌گیری دقیق حجم اتصالات لحیم و نسبت حفره‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد و برای الکترونیک با چگالی بالا و دقت بالا ایده‌آل است.

سیستم بازرسی با پرتو ایکس (معروف به بازرسی خودکار با پرتو ایکس، AXI) فناوری آزمون غیرمخرب (NDT) است که به منظور تشخیص نقص‌های داخلی پنهان، از مونتاژهای برد مدار چاپی (PCB/PCBA) عبور می‌کند. برخلاف AOI (که تنها تصاویر سطحی را ثبت می‌کند)، AXI از توانایی پرتو ایکس در نفوذ از مواد با چگالی‌های مختلف بهره می‌برد و به همین دلیل استاندارد طلایی برای بازرسی قطعات محصور مانند BGA، QFN و تراشه‌های واژگون است.
فرآیند کار یک سیستم بازرسی با پرتو ایکس را می‌توان به 5 مرحله اصلی و متوالی تقسیم کرد:

مرحله 1: کالیبراسیون سیستم و تنظیم مرجع
قبل از بازرسی، سیستم به گونه‌ای پیکربندی می‌شود که با مشخصات طراحی مونتاژ برد مدار چاپی (PCBA) مطابقت داشته باشد:
· وارد کردن داده‌های مرجع: بارگذاری فایل CAD برد مدار چاپی (PCB) یا تصویر نمونه طلایی (نمونه بدون نقص از PCBA) به‌منظور تعیین معیار پذیرش برای شکل، حجم لحیم‌کاری و موقعیت‌گذاری قطعات.
· تنظیم پارامترهای اشعه ایکس: تنظیم دقیق دوز، ولتاژ و جریان اشعه ایکس بر اساس ضخامت برد و تراکم قطعات. بردهای ضخیم‌تر یا با قطعات متراکم‌تر به ولتاژ بالاتری نیاز دارند تا نفوذ کافی تضمین شود.
· تعیین آستانه تحمل نواقص: تعریف محدوده‌های قابل قبول برای نواقصی مانند اندازه حفره‌های لحیم یا جابه‌جایی گلوله‌های لحیم به‌منظور جلوگیری از هشدارهای کاذب.

مرحله 2: تابش و نفوذ اشعه ایکس
هسته این سیستم، مولد اشعه ایکس است که پرتو کنترل‌شده‌ای از اشعه ایکس با دوز پایین را به سمت PCBA تحت بازرسی ساطع می‌کند:
PCBA روی یک نقاله یا صفحه دقیق قرار می‌گیرد تا موقعیت‌گذاری پایدار در حین اسکن تضمین شود.
اشعه‌های ایکس از PCBA عبور می‌کنند. مواد مختلف اشعه ایکس را بر اساس چگالی خود به‌صورت متفاوتی جذب می‌کنند:
· مواد با چگالی بالا: اشعه ایکس بیشتری را جذب می‌کنند و در تصویر نهایی به‌عنوان نواحی تیره ظاهر می‌شوند.
· مواد با دانسیته پایین: اشعه‌های X کمتری را جذب می‌کنند و در تصویر نهایی به صورت نواحی روشن نمایان می‌شوند.
برای سیستم‌های AXI سه‌بعدی، برد یا منبع اشعه X در زوایای متعدد می‌چرخد تا داده‌های نفوذ چند‌جهتی را ثبت کند.

مرحله 3: ثبت تصویر و تبدیل سیگنال
یک آشکارساز حساس بالا اشعه X (واقع در سمت مقابل منبع اشعه X) سیگنال‌های اشعه X ضعیف‌شده را پس از عبور از برد جمع‌آوری می‌کند:
آشکارساز انرژی اشعه X را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند که سپس به تصاویر دیجیتالی سایه‌روشن تبدیل می‌شوند.
· برای AXI دو‌بعدی: یک تصویر تکی صفحه‌ای تولید می‌شود که ساختار داخلی همپوشانی‌شده برد را نشان می‌دهد.
· برای AXI سه‌بعدی (توموگرافی اشعه X): چندین تصویر دو‌بعدی از زوایای مختلف با استفاده از الگوریتم‌های بازسازی به هم متصل می‌شوند تا یک مدل سه‌بعدی لایه‌ای از برد ایجاد شود—حذف همپوشانی تصویر و امکان مشاهده مقطع‌های عرضی.

مرحله 4: تحلیل تصویر و تشخیص نقص
این هسته هوشمند سیستم است، جایی که الگوریتم‌های نرم‌افزار تصاویر ثبت‌شده را با مرجع از پیش تنظیم‌شده مقایسه می‌کنند:
· تحلیل 2D AXI: توزیع سایه‌های خاکستری در تصویر PCBA را با نمونه طلایی مقایسه می‌کند. ناهنجاری‌هایی مانند لکه‌های تاریک (مقدار اضافی قلع) یا لکه‌های روشن به عنوان نقص‌های بالقوه علامت‌گذاری می‌شوند.
· تحلیل 3D AXI: از مدل 3D برای اندازه‌گیری ابعاد دقیق استفاده می‌کند. این سیستم می‌تواند بین تغییرات جزئی و نقص‌های حیاتی تمایز قائل کند.
· طبقه‌بندی نقص: سیستم نقص‌ها را بر اساس شدت دسته‌بندی می‌کند:
حیاتی: پل‌های قلع بین پین‌های BGA، حفره‌های بزرگ، گلوله‌های قلع گم‌شده.
اصلی: جابجایی اندک گلوله‌های قلع، حفره‌های کوچک.
جزئی: مشکلات ظاهری بدون تأثیر بر عملکرد.

مرحله 5: خروجی نتیجه و گزارش‌های قابل اقدام
پس از تحلیل، سیستم نتایج شفاف و قابل پیگیری را برای تیم‌های تولید تولید می‌کند:
· بصری‌سازی نقص: محل دقیق نقص‌ها را روی تصویر PCBA یا مدل 3D علامت‌گذاری می‌کند تا شناسایی آسان شود.
· گزارش‌دهی دقیق: ایجاد سیاهه‌ها با مشخصات نوع نقص، محل، شدت و وضعیت انطباق. این داده‌ها برای بهینه‌سازی فرآیند و ردیابی کیفیت ذخیره می‌شوند.
· مسیریابی پس از بازرسی: برد مدار چاپی (PCBA) به‌صورت خودکار به ایستگاه تعمیر هدایت می‌شود تا نقص‌ها اصلاح شوند، یا در صورت عدم تشخیص نقص، به مرحله بعد تولید ارسال می‌گردد.