X射線檢查技術(shù)，通常稱為自動(dòng)X射線檢查（AXI），是一種用于檢查以X射線為源的目標(biāo)對(duì)象或產(chǎn)品的隱藏特征的技術(shù)。如今，X射線檢查已廣泛用于醫(yī)療，工業(yè)控制和航空航天等許多應(yīng)用中。對(duì)于PCB檢查，X射線在PCB組裝過(guò)程中被大量使用，以測(cè)試PCB的質(zhì)量，這是注重質(zhì)量的PCB制造商最重要的步驟之一。

沒(méi)有人能盲目愛(ài)上任何東西。因此，本文將告訴您X射線檢查技術(shù)為何在PCB組裝中如此重要。

技術(shù)發(fā)展推動(dòng)X射線向前發(fā)展

近年來(lái)，包括BGA和QFN，倒裝芯片和CSP的區(qū)域陣列封裝被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，例如工業(yè)控制，通信，軍事，航空航天等，使焊點(diǎn)隱藏在封裝之下。這一事實(shí)使傳統(tǒng)的檢查設(shè)備無(wú)法在PCB檢查中完美發(fā)揮其作用。

另外，由于表面貼裝技術(shù)（SMT）的出現(xiàn)這就使得封裝和引線都變得更小，傳統(tǒng)的檢查方法（包括光學(xué)，超聲波和熱成像）是不夠的，因?yàn)镻CB的密度更高，且其焊點(diǎn)隱藏且孔被掩埋或隱藏。此外，隨著半導(dǎo)體組件封裝的日益小型化，在考慮X射線檢測(cè)系統(tǒng)的同時(shí)，當(dāng)前和未來(lái)組件小型化的趨勢(shì)不可忽略。與其他檢查方法相比，X射線能夠穿透內(nèi)部封裝并檢查焊點(diǎn)質(zhì)量。這就是為什么它被撿起。

X射線檢查原理

X射線具有一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，即材料吸收與其原子量成正比的X射線，并且所有材料根據(jù)其密度，原子序數(shù)和厚度來(lái)吸收X射線的方式也不同。一般而言，由較重元素制成的材料吸收更多的X射線并易于成像，而由較輕元素制成的材料對(duì)X射線更透明。

深黑色圖像是指由重元素組成的材料，而透明或相對(duì)白色的圖像是指由輕元素組成的材料。因此，X射線檢查擅長(zhǎng)檢查隱藏的缺陷，包括開(kāi)路，短路，未對(duì)準(zhǔn)，電氣元件缺失等。

所有的X射線檢查裝置由以下三個(gè)元素組成：

a.X射線管。它能夠產(chǎn)生X射線。

b.樣本操作平臺(tái)。它能夠隨樣品一起移動(dòng)，以使從不同角度檢查的樣品和放大倍數(shù)得以調(diào)整。并且也可以進(jìn)行斜角檢查。

c.檢測(cè)器。它能夠捕獲穿過(guò)樣本的X射線并將其轉(zhuǎn)換為用戶可以理解的圖像。

所有X射線檢查設(shè)備的檢查原理都是X射線投影顯微鏡。該過(guò)程開(kāi)始于X射線發(fā)射管穿過(guò)被檢查的PCB產(chǎn)生X射線。由于不同的材料基于材料和原子序數(shù)的差異而具有不同的X射線吸收率。在檢測(cè)器上產(chǎn)生投影，并且密度越高，陰影將越深。陰影將在很大程度上靠近X射線管，反之亦然。

因此，理想的X射線檢查系統(tǒng)必須具有清晰的X射線圖像，以便在缺陷分析過(guò)程中提供信息。為此，X射線檢查系統(tǒng)必須具有足夠的放大倍數(shù)才能滿足當(dāng)前和將來(lái)的需求。此外，對(duì)于BGA和CSP的分析，必須提供傾斜角度檢查功能。因?yàn)闆](méi)有它，只能從右上方檢查焊球，這樣就失去了有關(guān)焊球尺寸和厚度的更詳細(xì)的分析信息。

X射線檢查裝置的分類

BGA和CSP的X射線檢查系統(tǒng)主要分為兩類：2D（二維）系統(tǒng)和3D（三維）系統(tǒng)。所有設(shè)備都可以離線操作，并且可以進(jìn)行面板檢查和抽樣檢查。離線設(shè)備使您可以方便地在裝配線的任何階段檢查PCB，并且很容易再次回到裝配線。

一些X射線設(shè)備是在線使用的，因此大多數(shù)這些X射線設(shè)備都放在回流爐之后。使用在線還是離線設(shè)備取決于應(yīng)用和檢查量。一般而言，基于額外的成本和安全性因素，在線設(shè)備適用于數(shù)量眾多，復(fù)雜且類型更改很少的應(yīng)用。但是，在線X射線檢查系統(tǒng)基本上是裝配線中最慢的部分，使生產(chǎn)線的容量變低。因此，即使在具有高容量的應(yīng)用中，也可以考慮使用離線設(shè)備進(jìn)行面板檢查。

2D X射線系統(tǒng)能夠同時(shí)顯示來(lái)自PCB兩側(cè)的所有組件的2D圖像，就像用于檢查骨折狀況的醫(yī)學(xué)應(yīng)用一樣。3D X射線系統(tǒng)能夠像醫(yī)療應(yīng)用CT一樣通過(guò)重建一系列2D圖像來(lái)生成橫截面圖像。3D系統(tǒng)除了進(jìn)行橫截面檢查外，還有另一種方法是Laminography。

通過(guò)組合橫截面的圖像并從其他橫截面中消除圖像以重建特定橫截面的圖像來(lái)執(zhí)行檢查過(guò)程。2D系統(tǒng)可以在線或離線運(yùn)行。X射線層照相術(shù)也可以。但是，在線方法通常會(huì)花費(fèi)更多時(shí)間。具有CT功能的X射線檢查系統(tǒng)是離線完成的，因?yàn)樾枰S多2D圖像和復(fù)雜的算法，因此需要花費(fèi)幾分鐘的時(shí)間。因此，CT型X射線檢查系統(tǒng)僅用于不太重要的專業(yè)研究分析應(yīng)用。必須以最少的時(shí)間和最佳的圖像來(lái)指導(dǎo)其他2D和3D系統(tǒng)，以減少檢查成本。

X射線管是X射線檢查裝置的心臟

對(duì)于各種X射線檢查設(shè)備，X射線管是最重要的部分。如今，X射線管可分為兩類：開(kāi)放式管和封閉式管。兩種類型的燈管之間的功能比較如表1所示。

選擇X射線管的類型時(shí)，必須考慮一些因素：

a.X射線管類型：開(kāi)管或閉管。此類型與檢查設(shè)備的分辨率和壽命相關(guān)。分辨率越高，用戶看到的細(xì)節(jié)就越復(fù)雜。如果檢查的目標(biāo)是大規(guī)模的，那么當(dāng)您選擇分辨率相對(duì)較低的設(shè)備時(shí)，這將無(wú)關(guān)緊要。但是，就BGA和CSP而言，要求的分辨率為2μm或更小。

b.目標(biāo)類型：穿透式或反射式。目標(biāo)類型在影響樣品與X射線管焦點(diǎn)之間的距離方面起著一定的作用，最終將影響檢查設(shè)備的放大倍數(shù)。

c.X射線電壓和功率。X射線管的穿透能力與電壓成正比。當(dāng)電壓較大時(shí)，可以檢查密度和厚度較高的物體。當(dāng)檢查的目標(biāo)是單面板時(shí)，可以選擇低電壓的設(shè)備。但是，在檢查對(duì)象為多層基板的情況下，需要高電壓。對(duì)于特定電壓，圖像清晰度與X射線管功率成正比。

總而言之，X射線檢查技術(shù)為SMT檢查方法帶來(lái)了新的改革，可以認(rèn)為它是PCBA制造商進(jìn)一步提高制造工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的最佳選擇。

編輯：jq