【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 技術(shù)前沿】 近年來(lái)，隨著通信、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子等產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，印刷電路板（PrintedCircuitBoard，簡(jiǎn)稱PCB）行業(yè)呈現(xiàn)出了持續(xù)高速增長(zhǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，并在世界范圍內(nèi)成為了電子信息產(chǎn)業(yè)和電子元件制造業(yè)中最活躍的產(chǎn)業(yè)之一。而如今日趨成熟的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，以及電子產(chǎn)品的多功能化、小型化、輕量化的發(fā)展要求，又無(wú)不推動(dòng)PCB朝著高密度、多層化、高性能等方向發(fā)展。目前，PCB的設(shè)計(jì)、加工水平已達(dá)到0.05mm(線條寬度和間距)，層數(shù)已經(jīng)達(dá)到46層甚至更多，可以說(shuō)PCB的高技術(shù)和高復(fù)雜性己經(jīng)達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的水平。但在生產(chǎn)高性能、高復(fù)雜性PCB的過(guò)程中，如何提高中間過(guò)程產(chǎn)品品質(zhì)、減少?gòu)U品率，從而有效地保證PCB的整體生產(chǎn)質(zhì)量，一直是擺在各PCB生產(chǎn)廠家面前的普遍性難題。

事實(shí)上，目前PCB的質(zhì)量情況雖然比較好，但廢品率仍然較高。因?yàn)镻CB品質(zhì)的好壞，直接取決于電路板上每根線條、每個(gè)孔的品質(zhì)的好壞。而在一塊電路板上通常有著數(shù)以千計(jì)的線條和孔，如果其中的任意一處發(fā)生過(guò)細(xì)、過(guò)粗、殘缺、針孔、粘連、斷開、錯(cuò)位等質(zhì)量問(wèn)題，都會(huì)影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而導(dǎo)致廢品的產(chǎn)生。在當(dāng)前有限的PCB生產(chǎn)工藝水平下，電路板在生產(chǎn)過(guò)程中常常會(huì)受到各種不確定因素(如原材料、設(shè)備穩(wěn)定性、環(huán)境、溫度和人為操作等因素)的影響，在這種情況下，上述缺陷往往是很難避免的。更為嚴(yán)峻的是，電路板的層數(shù)越多，這種問(wèn)題越突出，造成的廢品率越高。

其實(shí)，如果在PCB生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)多層板的每一層進(jìn)行中間檢測(cè)或在線檢測(cè)，及時(shí)將不合格品予以剔除，PCB最終的正品率即可達(dá)98%。這便是應(yīng)運(yùn)而生的PCB檢測(cè)技術(shù)。

X光檢查機(jī)的開發(fā)研究正是在這樣一種前提背景下展開的。X光檢查機(jī)利用自動(dòng)X射線檢測(cè)(AXI，AutomaticX-rayinspection)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)PCB產(chǎn)品的在線檢測(cè)，憑借其獨(dú)特的檢測(cè)方式和極大的工藝缺陷檢測(cè)范圍，在目前的PCB生產(chǎn)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

一、方案概述

自動(dòng)X射線檢測(cè)(AutomatedX-rayInspection，AXI)設(shè)備利用X射線穿透PCB板，并在專用的成像傳感器上獲取圖像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PCB板的透視，解決了BGA、CSP等元件封裝質(zhì)量控制問(wèn)題。根據(jù)需要AXI可設(shè)計(jì)成2D/3D兩種，由于焊點(diǎn)中含有可以大量吸收X射線的鉛和錫的合金，與穿過(guò)玻璃纖維、銅、硅等其他材料的X射線相比，照射在焊點(diǎn)上的X射線被大量吸收，而形成黑色圖像，然后通過(guò)圖像分析計(jì)算法便可自動(dòng)地檢驗(yàn)焊點(diǎn)缺陷。

二、自動(dòng)X射線檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：

1、極大的工藝缺陷覆蓋范圍自動(dòng)X射線檢測(cè)技術(shù)對(duì)工藝缺陷的覆蓋率高達(dá)97%，同時(shí)能觀察到其他測(cè)試手段無(wú)法可靠探測(cè)到的缺陷。AXI可檢查的缺陷包括：虛焊、橋連、立碑、焊料不足、氣孔、器件漏裝等等。尤其是利用X射線對(duì)BGA、CSP等焊點(diǎn)隱藏器件也可以進(jìn)行有效的檢查;

2、較高的測(cè)試覆蓋度自動(dòng)X射線檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)肉眼和在線測(cè)試(ICT)檢查不到的地方進(jìn)行檢查。比如PCBA被判斷故障，懷疑是PCB內(nèi)層走線斷裂，X射線則可以很快的進(jìn)行檢查;

3、帶分層功能由于X射線檢測(cè)技術(shù)具有的分層功能，使得對(duì)雙面板和多層板只需進(jìn)行一次檢查即可完成缺陷檢測(cè);

應(yīng)用及系統(tǒng)原理描述

（1）X-Ray射線源對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行穿透式照射，X-Ray傳感器進(jìn)行成像；

（2）使用專業(yè)AXI分析軟件進(jìn)行圖像處理和分析，完成對(duì)物體內(nèi)部缺陷檢測(cè)；

（3）通過(guò)SPC功能達(dá)到數(shù)據(jù)可追溯性。

三、視覺(jué)方案及產(chǎn)品推薦

對(duì)X-ray進(jìn)行成像，首先要求高品質(zhì)的射線源，同時(shí)要求成像器件具備高靈敏度，高動(dòng)態(tài)范圍等特性，最終獲取高對(duì)比度的圖像。一般AXI應(yīng)有以下三種成像方案：

1、平板成像方案

動(dòng)態(tài)X-ray平板探測(cè)器：Rad-icon2022

CMOS技術(shù)無(wú)圖像拖尾，高靈敏度

成像尺寸：20.4×22.1cm2

閃爍體類型：CsI和GOS可選

動(dòng)態(tài)范圍：3000:1

分辨率：2064×2236

采集幀頻：分辨率30fps

數(shù)據(jù)接口：GigE或Cameralink

2、線陣成像方案

8K分辨率線陣CCDX-ray探測(cè)器Shad-o-Scan

緊湊的機(jī)械外形設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性高

16-bitADC高動(dòng)態(tài)范圍

TDI技術(shù)，高靈敏度：

2kHz行頻：27um像素，

像素分辨率可變，增益可調(diào)

78dB高動(dòng)態(tài)范

X光能量范圍：15-225KeV

四、總結(jié)：

因此，高性能、高復(fù)雜性和高質(zhì)量PCB的生產(chǎn)，除了應(yīng)使用優(yōu)良的原材料、擁有先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、設(shè)備和先進(jìn)的管理模式之外，還必須具備完備的技術(shù)質(zhì)量保障體系和先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備。如今，PCB生產(chǎn)的在線檢測(cè)己成為PCB板生產(chǎn)企業(yè)的共識(shí)。而要實(shí)現(xiàn)真正意義上的在線檢測(cè)，則需要一種高效、高速、高精度的PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。