x射線焊點(diǎn)無損檢測技術(shù)的比較分析

x射線焊點(diǎn)無損檢測技術(shù)的比較分析

隨著新型設(shè)備密封的快速發(fā)展，寺院的方向小，質(zhì)量輕，間距小，高密度焊接板的密集端部線性結(jié)構(gòu)和焊接頭的缺點(diǎn)越來越大。焊接缺陷越來越少，且不可見焊接缺陷，因此檢測更加困難。傳統(tǒng)的大規(guī)模測量試驗(yàn)不足。這對表面安裝技術(shù)(SMT)及檢測技術(shù)提出了很高的要求。X射線焊點(diǎn)無損檢測作為新型的印制電路組件焊點(diǎn)檢測技術(shù)正迅速發(fā)展,國內(nèi)外大型企業(yè)在生產(chǎn)線和實(shí)驗(yàn)室越來越廣泛地把這一技術(shù)應(yīng)用于回流焊后的質(zhì)量檢驗(yàn)和表面安裝工藝控制、焊點(diǎn)可靠性的工藝研究。它不僅可以實(shí)時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)故障,而且可以對焊點(diǎn)進(jìn)行定性、定量分析,對特定元器件具有自動(dòng)檢測功能。1x射線無損檢測技術(shù)的分類經(jīng)有關(guān)資料介紹,X射線焊點(diǎn)無損檢測技術(shù)是國際上近年來發(fā)展的新技術(shù),與計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)相結(jié)合,對SMA上的焊點(diǎn)、PCB內(nèi)層和器件內(nèi)部連線進(jìn)行高分辨率的檢測。按照應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)和產(chǎn)品的特點(diǎn),X射線無損檢測技術(shù)大致可分為以下三類。(1)基于2D圖像的X射線檢測和分析。(2)基于2D圖像,具有OVHM(最高放大倍數(shù)的傾斜視圖)的X射線檢測分析。(3)3DX射線檢測分析。以上三類又可分為在線的X射線檢測和離線的X射線檢測,在線的X射線檢測自動(dòng)化程度高,需制定自動(dòng)檢測的測試規(guī)范,可以實(shí)行測試結(jié)果的量化,適合批量生產(chǎn)。離線的X射線檢測,可針對性地進(jìn)行局部放大、調(diào)整設(shè)備參數(shù)等相關(guān)操作,以獲得清晰圖像,便于焊點(diǎn)分析,適合小批量特點(diǎn)及其對檢測設(shè)備的使用要求。以下將對離線的X射線檢測的三類檢測技術(shù)予以介紹。2x射線焊接檢測技術(shù)的比較分析2.1x射線檢測系統(tǒng)成像原理:首先對X射線管施加12.5kV左右的高壓,產(chǎn)生出X射線。X射線再通過材料為鈹?shù)拇翱谕渡湓赑CB上。X射線穿透需檢測的PCB組件,放大并投射到CCD成像器上,將X射線轉(zhuǎn)化為可見光影像。根據(jù)不同的材料對X射線的吸收率不同,在成像器上將顯示出不同灰度的圖像,焊點(diǎn)中含有具有較大X射線吸收率的鉛,從而在成像器上顯示出灰度較大的放大的焊點(diǎn)圖像,而PCB上無焊點(diǎn)的部分,如玻璃纖維、銅、硅等對X射線的吸收率低,顯示出低灰度的圖像甚至無顯示。通過調(diào)整X射線管的電壓和電流參數(shù),得到合適的灰度顯示比,從而得到清晰的焊點(diǎn)信息。此焊點(diǎn)圖像信息,再通過成像器下部的攝像頭,將成像器上的實(shí)時(shí)光學(xué)影像攝取,并經(jīng)過計(jì)算機(jī)圖形處理,從而實(shí)現(xiàn)對PCB上的焊點(diǎn)進(jìn)行高分辨率的檢測。X射線檢測原理示意圖如圖1所示。德國PhoenixX射線檢查系統(tǒng)PCBA/Inspector100屬于該類型設(shè)備。主要性能參數(shù)如下。(1)X射線管的微焦點(diǎn)直徑小于4μm。(2)細(xì)節(jié)分辨率小于2μm。(3)幾何放大倍數(shù)大于:84倍。由于PhoenixX射線檢查系統(tǒng)PCBA/Inspector100采用100kV封閉式(免維護(hù)型)微焦點(diǎn)X射線管;其結(jié)構(gòu)特性(閉管微焦點(diǎn)直徑4μm)和設(shè)備成像的形式的限制(CCD成像器固定,采用工作臺(tái)傾斜,實(shí)現(xiàn)對焊點(diǎn)的傾斜檢測,間接獲取Z軸的圖像信息),系統(tǒng)的分辨率和幾何放大倍數(shù)較低,在某種程度上,影響了焊點(diǎn)圖像的有效判斷,特別是對精密的表貼器件的焊點(diǎn),如:μBGA等。但對一般表面貼裝器件BGA、QFP、PLCC等的焊點(diǎn)檢測,包括對焊點(diǎn)開焊和虛焊的檢測,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明,可以從焊點(diǎn)投影的圖像,間接分析判斷出焊點(diǎn)的缺陷,但需要操作者不斷積累焊點(diǎn)圖像識別能力,還是具有一定的可行性。2.2結(jié)構(gòu)微焦點(diǎn)直徑nmnd-rox-nm成像原理:類似X射線檢查系統(tǒng)PCBA/Inspector100,不同的是采用自帶抽真空和維持真空系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)的X射線管,與閉管相比較,具有較小的微焦點(diǎn)直徑2μm,因而具有較高的分辨率1μm。目前,國際上已研制出微焦點(diǎn)直徑為500nm的開放式結(jié)構(gòu)X射線管,分辨率大大提高;采取數(shù)控成像器傾斜旋轉(zhuǎn),獲得較高的放大倍數(shù)1000倍～1400倍(OVHM)。特別對檢查μBGA及IC內(nèi)部連線等目標(biāo)及提高焊點(diǎn)缺陷的準(zhǔn)確判斷的概率意義尤為重大。德國PhoenixX-rayAnalysor160檢測系統(tǒng),采取了這類性能參數(shù)。(1)X射線管的微焦點(diǎn)直徑小于2μm。(2)細(xì)節(jié)分辨率小于1μm。(3)幾何放大倍數(shù)大于1400倍。2.33圖像成像技術(shù)成像原理:采用掃描束X射線分層照相技術(shù),通過具有多焦點(diǎn)移動(dòng)的射線管和成像器的360°的旋轉(zhuǎn),形成某一特定高度(聚焦層)上的焊點(diǎn)圖像信息,并可消除遮蔽陰影,如圖2所示(成像原理略);通過選定數(shù)量的截面焊點(diǎn)圖像信息,采用圖像處理技術(shù),獲得三維影像信息。通過焊點(diǎn)的三維影像可測出焊點(diǎn)的三維尺寸、焊錫量和準(zhǔn)確地確定焊接缺陷。但由于成像的原理和適應(yīng)在線使用的自動(dòng)化要求,圖像的分辨率很低。3dx-射線開管檢測系統(tǒng)性能對比不同X射線檢測技術(shù)性能和應(yīng)用的對比,見表1。從以上介紹和分析可以看出,具有OVHM(最高放大倍數(shù)的傾斜視圖)的2DX射線開管檢測系統(tǒng)的性能、細(xì)節(jié)分辨率及幾何放大倍數(shù)均優(yōu)于一般2DX射線閉管檢測系統(tǒng);一般3DX射線檢測系