應用X射線(xiàn)檢測PCB板

大多數測試工程師都了解X射線(xiàn)檢查系統可以檢查隱藏在元件下面的焊點(diǎn)，或檢查其它技術(shù)難以檢測出來(lái)的微小焊點(diǎn)。但是，他們可能不了解X射線(xiàn)成像技術(shù)有不同的檢查方式，2D發(fā)射設備會(huì )顯示X射線(xiàn)路徑上的一切物體，而3D系統可以消除來(lái)自雙面電路板上元件的視覺(jué)干擾。盡管2D X射線(xiàn)系統目前還在應用，但3D系統卻是高密度雙面電路板檢查的主流檢查設備。
兩家著(zhù)名的PCB測試設備制造商為電子行業(yè)生產(chǎn)3D X射線(xiàn)檢查系統，即安捷倫和泰瑞達。目前，安捷倫科技的5DX系列在市場(chǎng)上占據優(yōu)勢，而泰瑞達的ClearVue系統卻是步步緊逼。

安捷倫的5DX系列(圖1)是其第四代產(chǎn)品，且一直在改進(jìn)可重復性和吞吐量。系統的X射線(xiàn)分層攝影法技術(shù)依賴(lài)于與旋轉的圖像檢測器保持同步運動(dòng)的可旋轉X射線(xiàn)束(圖2)。X射線(xiàn)分層攝影法使系統能夠對3mil（0.75mm）厚的PCB進(jìn)行成像，從而讓測試工程師可以清楚地在PCB任意一面觀(guān)察焊點(diǎn)。
圖1 通過(guò)連續提高5DX系列的成像和軟件能力，安捷倫科技已經(jīng)占據3D X射線(xiàn)檢查市場(chǎng)主導地位多年(來(lái)源：安捷倫科技公司)

圖2 受控X射線(xiàn)和旋轉的檢測器需要對PCB上的感興趣區域進(jìn)行若干次成像。軟件將成像合成，僅在PCB的一面顯示焊點(diǎn)
聚焦對于3D X系統至關(guān)重要，5DX系統首先利用X射線(xiàn)束檢測PCB的特征，以便對準PCB的X和Y軸。第二步，它利用激光測距儀來(lái)制成電路板表面的拓撲圖(PCB可能存在一定的表面變形，例如扭曲)。第三步，系統精確地上下移動(dòng)電路板(Z軸)以便X射線(xiàn)束聚焦在觀(guān)測區域，自動(dòng)成像。但是，它需要再一次掃描電路板。
5DX系統可以處理0201 SMT元件并能夠分辨間隔8mil(0.2mm)的焊點(diǎn)。當它遇到焊球或焊點(diǎn)內的空泡時(shí)，5DX系統也可以將它們檢測出來(lái)。將從成像中提取的信息與測試工程師預先設定的特征比較，來(lái)判定焊點(diǎn)否合格。軟件的改進(jìn)已經(jīng)極大地縮短了編程的時(shí)間，從而使5DX便于使用。
除了檢查微小的和隱藏的焊點(diǎn)，X射線(xiàn)檢查設備還提供分析和診斷工具。隨著(zhù)PCB制造商向無(wú)鉛焊轉移，用戶(hù)必須了解無(wú)鉛焊對生產(chǎn)工藝的影響，在向無(wú)鉛焊轉移期間你會(huì )看到可能出現的許多缺陷。
當你對主要工藝作出改變時(shí)，有些事情會(huì )朝著(zhù)預期的方向變化；但是，也會(huì )發(fā)生一些無(wú)法預料的事情。5DX系統可以幫助工程師控制生產(chǎn)工藝并回歸到變化之前的品質(zhì)。隨著(zhù)制造商向無(wú)鉛焊的轉移，X射線(xiàn)系統有助于幫助制造商減少不合格率。

ClearVue技術(shù)
盡管安捷倫科技在3D X射線(xiàn)檢查設備市場(chǎng)占據領(lǐng)先地位，但是，一直向電子行業(yè)提供2D X射線(xiàn)檢查設備的泰瑞達公司現在已經(jīng)進(jìn)入3D市場(chǎng)。他們認為X射線(xiàn)分層攝影技術(shù)機械上太復雜，它包括一個(gè)旋轉檢測器、一個(gè)旋轉X射線(xiàn)源、一塊在X射線(xiàn)焦平面(Z軸)移動(dòng)的電路板以及一臺激光拓撲圖掃描儀。與之形成鮮明對比的是，泰瑞達擁有專(zhuān)利的離心層析X射線(xiàn)照相組合技術(shù)(稱(chēng)為ClearVue)重構了3D成像切片，而X射線(xiàn)源、檢測器和PCB都保持靜止。這種3D X射線(xiàn)成像方法自然地簡(jiǎn)化了檢查設備(PCB在成像采集之間移動(dòng))。

ClearVue技術(shù)在PCB的一面放置了寬角X射線(xiàn)源，而在PCB的另一面放置了大型檢測器(圖3)。X射線(xiàn)束透過(guò)電路板到達檢測器，但是，不像2D發(fā)射系統那樣直接觀(guān)察穿過(guò)PCB的X射線(xiàn)，也不像X射線(xiàn)分層攝影系統那樣采用小角度X射線(xiàn)束，ClearVue X射線(xiàn)束的角度可以擴展到40