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X射线三维透视检测
材料来源:凤凰资讯网           录入时间:2017/12/29 12:55:55

文章摘自凤凰资讯网,原标题:《电子制造检测新贵—X射线三维透视检测》

工业4.0,人类的第四次信息技术革命,正在以惊人的速度改变着我们的生产和生活方式,小到个人的电子产品,大到国防、航空航天体系,无不体现着电子产品性能的日益强大与成熟。

电子制造业正朝着高度集成化方向发展,电子产品的高端、轻薄、精巧就是集中的体现。这除了依赖芯片本身的高集成化之外,印刷电路板制造技术、高密度封装技术也是提高系统集成度的主要推动技术。高集成度带来的最大的问题就是系统的稳定性,这也就对品质检验提出了新挑战。

近年来,X射线三维透视成像检测技术得到了快速发展,并逐步发展为高集成度电子制造行业必备的检测方法。

X射线三维透视成像检测技术不同于传统X光二维成像检测(如图1所示),它能够360°无死角再现被测物内部结构,不存在结构影像重叠现象,以二维断层图像或三维立体图像的形式,对缺陷精准定位和判断,信息完整,在微纳制造技术、电子科学等领域有十分重要和广泛的应用。

图1.传统X光二维成像检测


图2. X射线三维透视成像检测

例如,在电子制造领域,常见的问题主要有:球珊阵列器件BGA浸润不良、内部裂纹、空洞、连锡、少锡,复杂精密组装部件中的坏件、错位、隐藏原件,PCB开路/短路、电子元器件失效等。这些问题,借助于X射线三维透视成像检测装备利用CT的全方位3D检测数据和智能3D数据分析软件,对半导体封装器件内部物理结构表征、缺陷检测与分析及失效分析等问题都可以给出完美的解答,满足高端电子制造技术上的检测需求,帮助改善制造工艺,极大提高了成品率。

应用案例:

一、物理结构表征与分析

图3.电子元器件三维结构表征

二、缺陷检测与分析


图4. 过孔结构展示与尺寸测量



图5. 铜线二维及三维弯曲情况展示



图6. PCB缺陷位置检测与定位

三、失效原因判断与分析

BGA器件在焊接完成之后,由于其焊点全部被器件本体所覆盖,因此既无法采用传统的目测方法观测检验全部焊点的焊接质量,也不能应用自动光学检测设备对焊点的外观做质量评判。为实现有效的检测,可采用X-ray检测设备对BGA器件的焊点进行三维结构进行检验,如图7所示。BGA焊球的尺寸、形状、颜色和对比度均匀一致,焊球内部缺陷清晰可见。

图7.焊球缺陷成像检测

BGA器件焊点缺陷主要有焊料桥连、焊锡珠、孔洞、错位、开路、焊料球丢失、焊接连接处破裂、虚焊等。这些隐藏在内部的缺陷,最终对电子设备的寿命、可靠性产生不可估量的影响。统计和分析焊锡珠的尺寸和位置显得尤为重要,如图8所示。


图8.焊球尺寸测量及三维形态表征


图9.焊球孔隙直径分布直方图

图9对焊球的尺寸进行了统计分析。另外,还可以提取每个焊球的特征,如中心坐标、体积、轮廓等,并计算出相应焊球的粗糙度,从而根据焊球的特征判断缺陷类型,从根本上找到电子设备失效原因。

四、X射线三维透视成像检测系统

由天津三英精密仪器股份有限公司自主研制生产的不同规格的X射线三维透视成像检测系统,可应用于锂电池、半导体器件、焊接件、新材料等不同需求的测试及分析。

五、X射线CT技术应用

主要特点:

  • 无损、透视、3D成像, 500纳米超高分辨率,可实现各个方向和位置的虚拟剖切,缺陷定量统计及分析;
  • 独特的系统设计,高效准确的图像重建算法;
  • 跨尺度成像,适用于不同尺寸规格的被测样品,并可实现样品的自动切换、在线检测及图像三维拼接等功能;
  • 满足多层PCB封装、BGA焊接等SMT检测、IC芯片绑定缺陷检测、硅通孔工艺检测、高密度封装电子元器件检测的需求。

随着新技术的发展,超高分辨率、智能化的X-ray检验设备不仅会为BGA器件组装提供省时、省力、可靠的保障,也能够在电子产品故障分析中扮演重要的角色,提高故障排查效率。

X-ray三维透视成像技术电子制造质量检测手段带来了新的变革,它是目前那些渴望进一步提高生产工艺水平,提高生产质量,并将及时发现电子组装故障作为解决突破口的生产厂家的最佳选择,随着电子封装器件的发展趋势,其他装配故障检测手段由于其局限性而寸步难行,X射线三维透视成像检测设备将成为电子封装器件生产设备的新焦点并在其生产领域中发挥着不可替代的重要作用。(SMTC@ACT)


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