RENTGÉN

Čo je automatizovaná röntgenová kontrola?

Röntgenová kontrola dosiek PCB, tiež známa ako automatizovaná röntgenová kontrola, sa široko využíva v rôznych priemyselných odvetviach, od lekárstva až po výrobu lietadiel, na identifikáciu výrobných chýb. Je obzvlášť častá pri kontrole dosiek PCB, pretože röntgeny poskytujú vynikajúci spôsob testovania kvality dosiek PCB a detekcie skrytých chýb bez poškodenia dosky obvodu.
Keďže elektronika sa stáva menšou a zložitejšou, pričom komponenty ako BGAs a QFNs skrývajú spájky pod balením, automatizovaná röntgenová kontrola sa stala nepostrádaným nástrojom v procese montáže.

Kľúčové výhody oproti AOI

Kľúčové aplikačné scenáre v výrobe dosiek s plošnými spojmi / dosiek s plošnými spojmi

Inšpekcia po reflow spájkovaní pre skryté komponenty
Najbežnejší prípad – kontrola spojov BGA, QFN, CSP a flip-chip zariadení, kde sú spoje pod telesom súčiastky a nie sú prístupné pre AOI.

Testovanie s vysokou spoľahlivosťou pre priemysel
Povinné pre automobilový, letecký, lekársky a vojenský priemysel elektroniky. Napríklad AXI overuje dutiny vo spájkach BGA v automobilových ECU (za účelom splnenia noriem IATF 16949) a zabezpečuje nulové vady na lekárskych zariadeniach PCBA (v súlade s normou ISO 13485).

Inšpekcia vnútra viacvrstvovej dosky plošných spojov
Detekuje vnútorné chyby, ako sú medzivrstvové skraty, nesprávne zarovnanie prechodových otvorov (vias) a nesprávne umiestnenie mediákov v komplexných viacvrstvových doskách plošných spojov.

Analýza zlyhania
Používa sa pri analýze koreňových príčin zlyhaní PCBA v prevádzke za účelom identifikácie skrytých vad, ktoré nie sú viditeľné vizuálnou kontrolou.

2D AXI vs. 3D AXI
Podobne ako AOI aj AXI je rozdelené do dvoch typov na základe možností zobrazovania:
· 2D AXI: Zachytí jeden rovinný rentgenový obraz, vhodný pre základné kontroly nízkohustotných dosiek plošných spojov. Nákladovo efektívne, ale môže mať prekrývajúce sa artefakty obrazu.
· 3D AXI (rentgenová tomografia): Využíva počítačovú tomografiu na generovanie vrstvených 3D obrazov PCBA. Eliminuje prekrývajúce sa artefakty a umožňuje presné meranie objemu spájok a pomeru dutín – ideálne pre elektroniku s vysokou hustotou a vysokou presnosťou.

Systém rentgenovej kontroly (bežne označovaný ako automatizovaná rentgenová kontrola, AXI) je technológia nedestruktívneho testovania (NDT), ktorá preniká do zostav PCB/PCBA, aby odhalila skryté vnútorné chyby. Na rozdiel od AOI (ktoré zachytáva iba povrchové vizuály) AXI využíva schopnosť rentgenového žiarenia prenikať materiálmi s rôznou hustotou, čo ho robí zlatým štandardom pri kontrole uzavretých komponentov, ako sú BGA, QFN a flip čipy.
Pracovný proces systému rentgenovej kontroly možno rozdeliť na 5 základných postupných krokov:

Krok 1: Kalibrácia systému a nastavenie referencie
Pred kontrolou sa systém nakonfiguruje tak, aby zodpovedal konštrukčným špecifikáciám PCBA:
· Importovať referenčné údaje: Načítať súbor CAD dosky alebo obrázok zlatého vzorky (bezchybný PCBA) na stanovenie referenčného benchmarku pre prijateľný tvar a objem spojov a polohu súčiastok.
· Nastaviť parametre X-ray: Jemne doladiť dávku, napätie a prúd X-ray na základe hrúbky PCBA a hustoty súčiastok. Hrubšie dosky alebo hustšie komponenty vyžadujú vyššie napätie, aby sa zabezpečilo dostatočné preniknutie.
· Nastaviť prahy povolenia chýb: Definovať prijateľné rozsahy chýb, ako napríklad veľkosť výparu cín alebo posun lopty cín, aby sa predišlo falošným poplachom.

Krok 2: Emisia a preniknutie X-ray
Jadrom systému je generátor X-ray, ktorý vysiela kontrolovaný lúč nízkej dávky X-ray smerujúci k PCBA pod kontrolou:
PCBA je umiestnená na presný dopravník alebo stôl, čo zabezpečuje stabilnú polohu počas skenovania.
X-lúče prechádzajú cez PCBA. Materiály pohlcujú X-lúče rôzne na základe ich hustoty:
· Vysokohustotné materiály: Pohlcujú viac X-lúčov, čo sa na konečnom obrázku zobrazí ako tmavé oblasti.
· Materiály s nízkou hustotou: pohlcujú menej röntgenového žiarenia, preto sa na konečnom obraze zobrazujú ako svetlé oblasti.
U 3D AXI systémov sa PCBA alebo zdroj röntgenového žiarenia otáča pod viacerými uhlami, aby zachytil údaje o prieniku z viacerých smerov.

Krok 3: Zachytenie obrazu a konverzia signálu
Vysoko citlivý detektor röntgenového žiarenia (umiestnený na opačnej strane od zdroja röntgenového žiarenia) zachytáva oslabené röntgenové signály po ich prechode cez PCBA:
Detektor prevádza energiu röntgenového žiarenia na elektrické signály, ktoré sa následne prekladajú na digitálne šedotónové obrázky.
· Pre 2D AXI: Generuje sa jeden rovinný obraz, ktorý zobrazuje prekrývajúcu sa vnútornú štruktúru PCBA.
· Pre 3D AXI (röntgenová tomografia): Viacero 2D obrazov z rôznych uhlov sa spojí pomocou rekonštrukčných algoritmov do vrstveného 3D modelu PCBA – čím sa eliminuje prekrytie obrazu a umožnia sa priečne rezy.

Krok 4: Analýza obrazu a detekcia chýb
Toto je inteligentné jadro systému, kde softvérové algoritmy analyzujú zachytené obrázky voči dopredu nastavenému referenčnému vzoru:
· 2D AXI analýza: Porovnáva šedotónové rozloženie obrazu PCBA s ideálnym vzorom. Ako potenciálne chyby sú označené odchýlky, ako tmavé škvrny (nadbytok spájky) alebo svetlé škvrny.
· 3D AXI analýza: Využíva 3D model na meranie presných rozmerov. Dokáže rozlíšiť medzi malými odchýlkami a kritickými chybami.
· Klasifikácia chýb: Systém triedi chyby podľa závažnosti:
Kritické: Spojenie spájkou medzi vývodmi BGA, veľké dutiny, chýbajúce spájkové guľôčky.
Väčšie: Mierne posunutie spájkových guľôčok, malé dutiny.
Menšie: Kosmetické chyby bez vplyvu na funkčnosť.

Krok 5: Výstup výsledkov a vytváranie akčných správ
Po analýze systém generuje jasné, stopovateľné výsledky pre výrobné tímy:
· Vizualizácia chýb: Označí presné miesto chýb na obrázku PCBA alebo na 3D modeli, aby ich bolo možné ľahko identifikovať.
· Podrobné hlásenie: Vytvára záznamy s typom, umiestnením, závažnosťou a stavom dodržania požiadaviek danej chyby. Tieto údaje sú uložené pre optimalizáciu procesu a zabezpečenie stopovateľnosti kvality.
· Smerovanie po inšpekčnej kontrole: Doska PCBA je automaticky smerovaná na stanicu na opravu chýb alebo presunutá do nasledujúcej fázy výroby, ak neboli zistené žiadne chyby.