РЕНТГЕН

Что такое автоматизированная рентгеновская инспекция?

Рентгеновская инспекция печатных плат, также известная как автоматизированная рентгеновская инспекция, широко используется в различных отраслях, от медицинской до аэрокосмической промышленности, для выявления производственных ошибок. Она особенно распространена при инспекции печатных плат, поскольку рентгеновские лучи предоставляют превосходный метод проверки качества печатных плат и обнаружения скрытых дефектов без повреждения платы.
По мере уменьшения размеров и увеличения сложности электроники, когда такие компоненты, как BGAs и QFNs, скрывают паяные соединения под корпусами, автоматизированная рентгеновская инспекция стала незаменимым инструментом в процессе сборки.

Ключевые преимущества по сравнению с AOI

Ключевые сценарии применения в производстве PCB/PCBA

Инспекция после оплавления для скрытых компонентов
Наиболее распространенный вариант использования — проверка паяных соединений BGA, QFN, CSP и чипов с перевернутым кристаллом, где паяные соединения находятся под корпусом компонента и недоступны для AOI.

Тестирование с высокой надежностью для промышленности
Обязательно для автомобильной, аэрокосмической, медицинской и военной электроники. Например, AXI проверяет наличие пустот в припое BGA в автомобильных электронных блоках управления (для соответствия стандарту IATF 16949) и обеспечивает отсутствие дефектов на печатных платах медицинских устройств (в соответствии с ISO 13485).

Внутренний контроль многослойных печатных плат
Обнаруживает внутренние дефекты, такие как межслойные короткие замыкания, смещение переходных отверстий и неправильное расположение медных проводников в сложных многослойных печатных платах.

Анализ неисправностей
Используется при анализе причин отказов вышедших из строя печатных плат для выявления скрытых дефектов, которые невозможно обнаружить визуальным осмотром.

2D AXI против 3D AXI
Как и AOI, AXI подразделяется на два типа в зависимости от возможностей визуализации:
· 2D AXI: получает одно плоскостное рентгеновское изображение, подходит для базового контроля малоплотных печатных плат. Экономически выгоден, но может иметь артефакты наложения изображений.
· 3D AXI (рентгеновская томография): Использует вычислительную томографию для создания слоёв 3D-изображений PCBA. Устраняет наложения артефактов и позволяет точно измерять объём припоя и соотношение пустот — идеально подходит для высокоплотной и высокоточной электроники.

Система рентгеновского контроля (часто называемая автоматическим рентгеновским контролем, AXI) является технологией неразрушающего контроля (NDT), проникающей в сборки PCB/PCBA для выявления скрытых внутренних дефектов. В отличие от AOI (который только фиксирует поверхность), AXI использует способность рентгеновского излучения проходить через материалы различной плотности, что делает его золотым стандартом для контроля герметичных компонентов, таких как BGA, QFN и flip chips.
Процесс работы системы рентгеновского контроля можно разделить на 5 основных последовательных шагов:

Шаг 1: Калибровка системы и настройка образца
Перед контролем система настраивается в соответствии со спецификациями проекта PCBA:
· Импорт справочных данных: Загрузите файл CAD печатной платы или изображение образца без дефектов (безупречной печатной платы), чтобы задать эталон допустимой формы, объема припоя и положения компонентов.
· Настройка параметров рентгеновского излучения: Тонкая настройка дозы, напряжения и тока рентгеновского излучения в зависимости от толщины печатной платы и плотности компонентов. Более толстые платы или плотные компоненты требуют более высокого напряжения для обеспечения достаточной проникающей способности.
· Установка порогов допустимых дефектов: Определите допустимые диапазоны дефектов, такие как размер пустот в припое или смещение шариков припоя, чтобы избежать ложных срабатываний.

Шаг 2: Излучение и проникновение рентгеновских лучей
Основой системы является рентгеновский генератор, который испускает контролируемый пучок малой дозы рентгеновских лучей к печатной плате, находящейся под контролем:
Печатная плата устанавливается на прецизионный конвейер или позиционер, обеспечивающий устойчивое положение в процессе сканирования.
Рентгеновские лучи проходят через печатную плату. Материалы поглощают рентгеновские лучи по-разному в зависимости от их плотности:
· Высокоплотные материалы: Поглощают больше рентгеновских лучей, отображаются как тёмные области на конечном изображении.
· Материалы низкой плотности: поглощают меньше рентгеновских лучей, что приводит к появлению светлых областей на конечном изображении.
В системах 3D AXI печатная плата или источник рентгеновского излучения вращается под несколькими углами, чтобы получить данные проникновения с разных направлений.

Шаг 3: Захват изображения и преобразование сигнала
Высокочувствительный рентгеновский детектор (расположенный с противоположной стороны от источника рентгеновского излучения) улавливает ослабленные рентгеновские сигналы после их прохождения через печатную плату:
Детектор преобразует энергию рентгеновского излучения в электрические сигналы, которые затем преобразуются в цифровые черно-белые изображения.
· Для 2D AXI: создаётся одно плоское изображение, показывающее наложение внутренних структур печатной платы.
· Для 3D AXI (рентгеновская томография): несколько 2D изображений с разных углов объединяются с помощью алгоритмов реконструкции для создания слоёного 3D-модели печатной платы — устраняя наложение изображений и позволяя получать поперечные срезы.

Шаг 4: Анализ изображения и обнаружение дефектов
Это интеллектуальное ядро системы, где программные алгоритмы анализируют захваченные изображения по сравнению с заранее заданным эталоном:
· Анализ 2D AXI: Сравнивается распределение оттенков серого на изображении PCBA с эталонным образцом. Аномалии, такие как тёмные пятна (избыток припоя) или светлые пятна, помечаются как потенциальные дефекты.
· Анализ 3D AXI: Используется 3D-модель для точного измерения размеров. Система способна отличать незначительные отклонения от критических дефектов.
· Классификация дефектов: система сортирует дефекты по степени серьёзности:
Критические: мостики из припоя между выводами BGA, крупные пустоты, отсутствующие шарики припоя.
Существенные: незначительное смещение шариков припоя, мелкие пустоты.
Незначительные: косметические дефекты, не влияющие на функциональность.

Шаг 5: Вывод результатов и формирование отчётов для принятия действий
После анализа система формирует понятные, поддающиеся отслеживанию результаты для производственных бригад:
· Визуализация дефектов: указывается точное местоположение дефектов на изображении PCBA или 3D-модели для удобной идентификации.
· Подробная отчетность: создание журналов с указанием типа дефекта, его местоположения, степени серьезности и статуса соответствия требованиям. Эти данные сохраняются для оптимизации процесса и обеспечения прослеживаемости качества.
· Маршрутизация после проверки: ППВУ автоматически направляется на станцию ремонта для устранения дефектов или передается на следующий этап производства, если дефекты не обнаружены.