Główne komponenty maszyny rentgenowskiej do testowania PCB

Maszyny rentgenowskie do testowania PCB to zaawansowane systemy składające się z kilku zintegrowanych modułów, które współpracują ze sobą w celu zapewnienia nieniszczącej kontroli wewnętrznej.

1. Moduł generowania promieniowania rentgenowskiego (źródło promieniowania rentgenowskiego):To serce systemu. Wykorzystuje mikroogniskową lub nanoogniskową lampę rentgenowską (np. firmy Hamamatsu lub Nikon) do generowania wysokoenergetycznej, precyzyjnie skupionej wiązki. Kluczowe elementy obejmują zasilacz wysokiego napięcia i kolimatory wiązki. Nowoczesne systemy często posiadają zamknięte lampy (szczelne i bezobsługowe), o mocy od 90 kV do 160 kV. Zaawansowane systemy mogą pochwalić się takimi funkcjami jak stała intensywność wyjściowa (TXI) dla spójnej ostrości obrazu i stabilnej wielkości plamki ogniskowej, co ma kluczowe znaczenie zarówno dla kontroli produkcji, jak i skanowania CT.2. Moduł akwizycji i detekcji obrazu:

Moduł ten przechwytuje promienie rentgenowskie, które przenikają przez próbkę. W dużej mierze przeszedł od starszych wzmacniaczy obrazu do cyfrowych detektorów płaskich (np. typu CMOS lub CCD). Detektory te oferują wysoką rozdzielczość (np. 1536x1536 pikseli), głęboką 16-bitową skalę szarości dla doskonałego kontrastu i wysoką częstotliwość odświeżania. Niektóre innowacyjne konstrukcje utrzymują detektor w pozycji stacjonarnej i pochylają go pod kątem do 60° lub nawet 70°, aby uzyskać widoki pod kątem bez poświęcania powiększenia lub wymagania dużego ruchu próbki.3. Moduł mechanicznej manipulacji i pozycjonowania:

Precyzyjny ruch jest niezbędny do dokładnej kontroli. System ten obejmuje precyzyjny, zmotoryzowany stół (udźwig może wynosić do 10 kg) z wieloma osiami (X, Y, Z, obrót, pochylenie), często napędzany silnikami liniowymi. Umożliwia precyzyjne pozycjonowanie PCB pod wiązką i umożliwia złożone ruchy do skanowania CT (obrót o 360°) oraz uzyskiwanie obrazów z różnych kątów (np. pochylenie do 60°). Zapewnia to brak martwych punktów kontroli i jest kluczowe dla rekonstrukcji 3D.4. Moduł ekranowania i bezpieczeństwa radiacyjnego:

Bezpieczeństwo jest najważniejsze. System jest zamknięty w szafie ekranowanej ołowiem z ołowianymi oknami wizyjnymi. Zawiera przełączniki blokady bezpieczeństwa, które natychmiast odcinają zasilanie lampy rentgenowskiej po otwarciu drzwi, elektromagnetyczne zamki drzwi, które zapobiegają otwarciu podczas włączonej wiązki, oraz przyciski zatrzymania awaryjnego. Wyciek promieniowania jest ściśle kontrolowany do poziomów poniżej 1 μSv/godzinę, zgodnie z międzynarodowymi standardami bezpieczeństwa.5. Moduł przetwarzania danych, analizy i oprogramowania:

To „mózg” operacji. Oprogramowanie kontroluje wszystkie komponenty sprzętowe i wykonuje krytyczne przetwarzanie i analizę obrazu. Zawiera funkcje poprawy obrazu (regulacja kontrastu, jasności, redukcja szumów), zautomatyzowane rozpoznawanie wad (ADR) przy użyciu algorytmów lub sztucznej inteligencji do klasyfikacji wad oraz narzędzia do pomiarów ilościowych (np. dla procentu pustek, odległości pin-pad, współczynników pustek). Obsługuje przechowywanie i przywoływanie programów do kontroli wsadowej i często integruje się z systemami realizacji produkcji (MES) w celu identyfikowalności danych i SPC.Podstawowe zastosowanie i aplikacje

Maszyny rentgenowskie PCB są niezbędne do kontroli jakości i analizy awarii w produkcji elektroniki:

Kontrola połączeń lutowanych:

To najczęstsze zastosowanie. Jest kluczowe dla badania ukrytych połączeń lutowanych, takich jak te w układach BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip-Scale Package) i QFN (Quad Flat No-lead). Wykrywa wady takie jak mostkowanie (zwarcie), puste przestrzenie/kawitacje, niewystarczająca ilość lutu, head-in-pillow i zimne luty.Analiza PCB i montażu:

Służy do sprawdzania jakości i procentu wypełnienia otworów metalizowanych (PTH), integralności ścieżek wewnętrznych i wyrównania warstw w płytach wielowarstwowych.Kontrola komponentów i połączeń przewodowych:

Weryfikuje integralność struktur wewnętrznych w komponentach, takich jak mocowanie matrycy, połączenia przewodowe (w przypadku pęknięć, opadania lub brakujących przewodów) i puste przestrzenie wewnętrzne.Analiza awarii i optymalizacja procesów:

Zapewnia bezcenne informacje do diagnozowania zwrotów z terenu i udoskonalania procesów montażu (np. profile lutowania rozpływowego, konstrukcja szablonu), ujawniając przyczynę wad.Objęte branże:

Systemy te są niezbędne w elektronice użytkowej, motoryzacji, lotnictwie, urządzeniach medycznych i pakowaniu półprzewodników, gdzie niezawodność jest bezdyskusyjna.✅ Kluczowe zalety

Zastosowanie kontroli rentgenowskiej oferuje znaczne korzyści w porównaniu z innymi metodami:

Badania nieniszczące (NDT):

Umożliwia dokładną kontrolę wewnętrzną bez uszkadzania drogich PCB lub komponentów, co jest jego największą zaletą.Niezrównane wykrywanie wad w ukrytych połączeniach: Jest to jedyna metoda ilościowej kontroli połączeń lutowanych, takich jak BGA, które są ukryte przed wzrokiem po montażu.

Wysoka precyzja i analiza ilościowa:

Oferuje wyjątkową rozdzielczość (do <1 μm ze źródłami submikronowymi) i zapewnia precyzyjne pomiary procentu pustek, szczelin i innych parametrów wymiarowych.Ulepszona kontrola procesów i wydajność:

Identyfikując trendy wad na wczesnym etapie procesu produkcyjnego, producenci mogą wprowadzać korekty, zmniejszając koszty złomu i przeróbek oraz znacznie poprawiając ogólną wydajność.Kompleksowa identyfikowalność danych:

Integracja z MES i możliwość automatycznego generowania i przechowywania szczegółowych raportów z kontroli z obrazami wspierają audyty jakości i analizę przyczyn źródłowych.⚙️ Metryki wydajności i możliwości

Wydajność systemu kontroli rentgenowskiej można ocenić na podstawie kilku parametrów technicznych:

Rozdzielczość i powiększenie:

Mierzone w mikronach (μm), definiuje najmniejszą wykrywalną cechę. Systemy oferują powiększenie geometryczne (np. 200X), a nawet wyższe powiększenie systemowe (np. 1500X). Zaawansowane systemy osiągają rozdzielczość submikronową.Szybkość inspekcji i przepustowość:

Jest to krytyczne dla linii produkcyjnych. Szybkość można mierzyć jako „czas na punkt kontroli” (np. tylko 3 sekundy/punkt). Wysokiej klasy systemy automatycznej kontroli rentgenowskiej (AXI) są przeznaczone do szybkiej, liniowej kontroli w środowiskach masowej produkcji.Zaawansowane możliwości obrazowania:

Oprócz obrazowania 2D, nowoczesne systemy oferują 2,5D (widoki pod kątem ukośnym dla lepszego postrzegania głębi), skanowanie 3D CT (widoki przekrojowe i renderowanie wolumetryczne) oraz techniki takie jak SFT (Slice Filter Technology) do analizy płyt dwustronnych bez demontażu.Automatyzacja i łatwość użytkowania:

Funkcje takie jak programowalne receptury, automatyczna nawigacja do punktów zainteresowania, czytniki kodów kreskowych do identyfikacji płytek i intuicyjne interfejsy oprogramowania radykalnie skracają czas szkolenia operatora i minimalizują błędy ludzkie.Multi-Tech Fusion:

Najbardziej zaawansowane systemy mogą łączyć kilka z powyższych technik (2D, 2,5D, 3D CT, SFT) w jednej platformie, aby sprostać najtrudniejszym wyzwaniom inspekcyjnym.Porównanie reprezentatywnych systemów

Funkcja / System

Ich podstawowe zastosowanie polega na nieniszczącym badaniu ukrytych połączeń lutowanych i struktur wewnętrznych. Kluczowe zalety obejmują odkrywanie wad, których żadna inna metoda nie może zobaczyć, dostarczanie danych ilościowych do ulepszania procesów i zapewnianie jakości produktu w branżach o wysokiej niezawodności.

Wydajność stale ewoluuje, a trendy wskazują na większą automatyzację (rozpoznawanie wad oparte na sztucznej inteligencji), większe prędkości (szczególnie w przypadku AXI w linii), wyższą rozdzielczość dla komponentów o drobniejszym skoku oraz rozszerzenie możliwości 3D CT dla najbardziej rygorystycznych potrzeb analitycznych. Wybierając system, należy dokładnie zrównoważyć rozdzielczość, prędkość, pole widzenia i specyficzne technologie obrazowania potrzebne dla obecnych i przyszłych projektów PCB.

Zastrzeżenie:

Specyfikacje mogą się znacznie różnić w zależności od producenta i modelu. Zdecydowanie zaleca się bezpośredni kontakt z dostawcami sprzętu w celu omówienia konkretnych wymagań aplikacji i poproszenia o demonstracje z własnymi płytkami PCB.