Рентгеновская технология раскрывает скрытые дефекты в производстве электроники

В стремлении к максимальной точности и надежности в производстве электроники микроскопические дефекты, скрытые внутри компонентов, представляют собой серьезные проблемы контроля качества. Серия систем 3D КТ рентгеновской инспекции ARIRANG выделяется в области промышленной КТ благодаря своей впечатляющей скорости сканирования — 15 секунд. Эти системы превосходно распознают детали и обеспечивают точность, соответствуя строгим требованиям к инспекции SMD (компонентов для поверхностного монтажа) и полупроводников. Передовая технология 3D-реконструкции создает цифровые поперечные изображения, позволяя проводить точные измерения и анализ дефектов в трехмерном пространстве, что кардинально меняет традиционные ограничения инспекции.

Хотя оптическая инспекция (AOI и SPI) стала стандартом в производстве электроники, она имеет присущие ограничения при проверке корпусов интегральных схем, таких как BGA, LGA и IC. Для компонентов со скрытыми точками соединения под корпусом оптическая инспекция может оценивать только внешние признаки, не в состоянии выявить внутренние дефекты пайки. Рентгеновская инспекция остается единственным эффективным методом, позволяющим «видеть сквозь» внутреннюю часть компонентов.

По мере быстрого развития приложений Интернета вещей (IoT) и умного дома повседневные продукты подвергаются значительной электрификации. Например, механические стояночные тормоза все чаще заменяются электронными системами управления, содержащими процессоры со скрытыми паяными соединениями. Надежность этих компонентов напрямую влияет на безопасность пользователей, делая рентгеновскую инспекцию необходимой для выявления потенциальных рисков, связанных со скрытыми дефектами пайки.

Рентгеновская инспекция эффективно выявляет различные дефекты пайки, скрытые под компонентами, включая:

• Холодная пайка/обрыв соединения: Неполное электрическое соединение, вызывающее разрыв цепи
• Пористость/пустоты: Воздушные карманы в припое, влияющие на проводимость и механическую прочность
• Трещины: Микроскопические разрывы в паяных соединениях или компонентах, приводящие к снижению производительности
• Перемычки: Случайные паяные соединения между соседними контактными площадками, создающие короткие замыкания
• Отсутствие внутренних компонентов: Неполные внутренние структуры, нарушающие функциональность

С помощью методов 2D, 2.5D и 3D КТ-инспекции эти дефекты становятся обнаруживаемыми. Многоугловые виды с 2.5D косой съемки и 3D КТ-поперечных сечений значительно упрощают идентификацию дефектов, одновременно повышая точность.

Промышленные рентгеновские системы для производства электроники делятся на три категории в зависимости от уровня автоматизации:

В основном используются для выборочного контроля отдельных изделий или небольших партий. Эти системы ручной рентгеновской инспекции (MXI) требуют от операторов ручного позиционирования образцов, определения областей интереса (ROI) и оценки изображений. Их относительно низкая стоимость делает их экономичным вариантом для начала использования рентгеновской инспекции.

Хотя эти системы не полностью интегрированы в производственные линии, они выполняют автоматизированную инспекцию (AXI). Операторы только загружают/выгружают изделия, в то время как система автоматически позиционирует ROI, регулирует углы/контрастность и генерирует изображения. Окончательная оценка остается ручной, что делает их подходящими для периодического выборочного контроля при крупносерийном производстве.

Эти решения с высокой степенью автоматизации бесшовно интегрируются в производственные линии. Печатные платы проходят автоматическую подачу, инспекцию, оценку и вывод данных, при этом все результаты сохраняются в базах данных. Обеспечивая 100% контроль качества, встроенные системы имеют решающее значение для отраслей с высокими требованиями к безопасности, таких как медицинские технологии и автомобильная электроника.

Все промышленные рентгеновские системы состоят из трех основных компонентов: рентгеновской трубки, детектора и столика/конвейера для образцов. Рентгеновская трубка (расположенная сверху или снизу) излучает радиацию через образец в направлении противоположного детектора. Различия в плотности материала создают оттенки серого — плотные области выглядят темнее, поскольку они поглощают больше излучения, а менее плотные области выглядят светлее.

Используя перпендикулярное излучение, 2D-сканирование испытывает трудности с наложением структур на двусторонних печатных платах. Даже на односторонних платах могут быть пропущены дефекты, такие как холодная пайка, из-за наложения признаков. По мере уменьшения размеров компонентов и увеличения их сложности важность 2D снижается, а 2.5D становится необходимостью.

Косые виды с регулируемым углом позволяют эффективно обнаруживать скрытые дефекты пайки в BGA и компонентах с выводами, преодолевая ограничения 2D.

Путем вращения образцов на 360° во время сканирования специализированное программное обеспечение реконструирует полные 3D-модели из сотен 2D-изображений. Это позволяет проводить анализ цифровых поперечных сечений, обычно требуя одного изображения на градус вращения (всего 360 изображений), при этом количество полученных изображений напрямую влияет на время цикла.

Не требующие обслуживания с незаменяемыми нитями накала, они имеют срок службы 6000-10000 часов в вакуумированных средах, достигая разрешения на уровне микрон.

Оснащенные заменяемыми нитями накала (требующими обслуживания каждые 300-1000 часов) и внешними вакуумными насосами, они достигают нанометрового разрешения благодаря точному фокусированию луча.

Оптимальное проникновение требует регулировки напряжения/мощности в зависимости от плотности материала. Более низкие напряжения подходят для алюминия, в то время как более высокие напряжения проникают через более плотные материалы, такие как железо или золото. Чрезмерное напряжение может привести к чрезмерному проникновению в мелкие детали, такие как проводники, в то время как недостаточного напряжения приводит к недоэкспонированию изображений.

Плоские детекторы теперь доминируют на рынке, заменив более ранние усилители изображения, обеспечивая изображения с высоким контрастом даже при низких напряжениях, хотя некоторые производители используют проприетарные альтернативы.

Нормативные акты, такие как немецкое Положение о радиационной защите, предписывают комплексное экранирование, независимые цепи отключения питания и предельные значения воздействия (3 мкЗв/час на расстоянии 0,1 м от доступных поверхностей). Все системы требуют независимой сертификации перед эксплуатацией.