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SMT貼片X-Ray檢測原理及失效分析應用 來源：admin 時間：2018-04-11 11:03:25 瀏覽：

　　電子技術發展迅速，電子制造檢測技術也是迅猛發展。電子封裝技術的精密，小型化發展，對SMT貼片檢測方法和技術有提出了更嚴格的要求。

　　隨著BGA、CSP、LGA等底部端子封裝元件的應用(如下圖)，人眼及AOI已沒有能力對其焊接質量進行有效檢測了。如今的新型檢測技術如切片分析、染色分析、C-SAM分析和FTIR分析等都需要對PCBA進行破壞性處理，這無疑會增加生產制造成本。而X-Ray采用X射線透射原理對封裝底部不可見焊點進行無損檢測，不需要額外成本，檢測快捷而準確，在電子組裝及失效分析中得到廣泛應用。

X-Ray的原理

　　X-Ray是一種電磁波，波長小于材料原子間距的X射線可以穿透材料。發射管產生X射線穿過測試樣品，樣品材料由于本身密度與原子量的不同而對X射線有不同程度的吸收，因而在圖像接收器上的成像就會有明顯的差異。密度越高對X射線的吸收越強，所以成像陰影越深;越靠近X射線管成像越大，反之越小，這也就是幾何放大的原理。

　　當X射線通過被檢測物體時，物體中缺陷的部位(如裂紋，空洞等)與無缺陷部位由于焊料金屬分布密度不同而對X射線吸收能力也不同。穿透有缺陷部位的射線高于無缺陷部位的射線強度，因此可以通過檢測穿透物體的射線強度差異來判斷被檢測物體中是否存在缺陷。

X-Ray在失效分析中的應用

　　X射線可直接觀察到缺陷的位置。設備靈敏度高，重復性好，無需報廢分析樣品。對于有一定經驗的失效分析師可以快速而準確地確定失效模式。在SMT組裝生產過程中，我們可以利用X-Ray直觀快速地檢測出產品的失效模式，及時采用糾正措施，防止問題擴大化。

　　利用X-Ray對生產過程進行監控，不僅只是用于回流后焊點檢測，還可以對回流前的貼片質量進行監控，可以及時校正元件在板上的貼裝位置，預防焊接問題的發生。

　　FPC導線斷裂問題

　　FPC軟板trace線斷裂，外觀基本無法進行檢測，通過X-Ray可直接對來料進行檢測，并進行控制，避免不必要的損失。

　　檢測貼片元件異常

　　貼片元件出現偏位情況，同樣也可以檢測貼漏和焊料不足的情況。在焊接完成前進行糾正可以降低產線維修成本，也可以減少PCB及元件受熱次數，防止出現可靠性問題。

　　檢測回流后元件焊接質量

　　BGA等底部端子元件焊點出現空洞是一個普遍的問題，很難徹底解決，但可以采取措施控制在可接受范圍內。根據X-Ray的原理，發白的區域就是出現空洞的位置(如下左圖)，我們可以對空洞面積進行測量來判定是否滿足IPC610要求。

　　焊接短路問題，在X-Ray下更是一目了然，即便是微小的短路問題，也可以通過調整樣品與接收器之間的距離進行圖像放大觀察。

　　通孔元件孔內焊料爬升高度檢測

　　對于通孔元件的焊接，我們通常關注的是焊料在PTH孔內的填充高度，這關系到焊點連接可靠性問題。可將PCBA在X-Ray下傾斜一定的角度來進行定性、定量檢測。確定焊料在孔內的填充潤濕高度是否滿足IPC610的要求。

　　CSP & PoP 枕頭效應分析

　　在無鉛工藝中，枕頭效應(HiP)累有發生(如下圖)，對于HiP的失效分析，我們通常的辦法是做切片分析或者染色分析，這些都是破壞性的檢測手段。我們是否可以做非破壞性的實驗分析來檢測HiP呢?

　　常規檢測，X-Ray垂直穿過PCBA，元件焊點及PCB焊盤焊料完全重疊在一起，如果上下錫球和錫膏沒有完全熔合在一起是很難檢測得出來的。想利用X-Ray來檢測HiP或NWO問題，就需要對設備參數進行優化調整。上圖就是優化設備功率參數后所得到的HiP圖像，清晰明了。

　　1.電子管電壓：80-120KV

　　2.電子管功率：2.0-3.0W

　　3.分辨率：512-1024幀

　　4.傾斜角度：55°

　　總之，X-Ray檢測技術為電子組件生產檢測帶來了新的變革，它是目前渴望進一步提高生產工藝水平，提高產品質量作為解決突破口的生產廠家最好的選擇。