【正文】 件。一個傳感器板靠住測試中的元件表面壓住，與元件引腳框形成一個電容，將信號偶合到傳感器板。沒有偶合信號表示焊點開路。　　用于大型復雜板的測試程序的人工是很大的。幸好，自動測試程序產(chǎn)生(ATPG, automated test program generation)軟件可基于PCBA的CAD數(shù)據(jù)和裝配于板上的元件規(guī)格庫，自動地設(shè)計所要求的夾具和測試程序。雖然這些技術(shù)幫助簡單程序生成時間，但高節(jié)點數(shù)測試程序的論證還是一個費時和技術(shù)挑戰(zhàn)性的努力。X射線分層法怎樣工作 PCBA制造基本上是將預(yù)制的元件焊接到預(yù)制的印刷電路板上。理論上，只要正確的元件以正確的方向放在正確的位置，并以良好的焊點電氣連接，PCBA將按設(shè)計一樣運行。因此，對于一個PCBA制造商的測試問題歸結(jié)為保證焊接點的質(zhì)量 一個結(jié)構(gòu)性檢查。　　當焊接點隱藏于大的集成電路(IC)包裝下面，檢查就要求X光。X光可滲透IC包裝但被密度大得多的鉛基焊錫所吸收，留下影子一樣的圖象?？墒?，一個簡單的X光影象會被分布在IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的和多層電路板層中的金屬導體所混淆。當PCBA在兩面有電路時情況變得更差?！　射線分層法，或3維X光，是一個用于隔離PCBA內(nèi)水平面的技術(shù)，使得它們可以分別檢查。和陰影圖一樣，該技術(shù)從X射線的平行光源和圖象感應(yīng)器排列開始。不象陰影圖技術(shù)(shadowgraph)，分層的X光束以一個角度穿過板。感應(yīng)器直接在板的結(jié)構(gòu)底下在視覺范圍內(nèi)，但偏移來截至以一角度來的X射線束?！　≡诔上竦倪^程中，感應(yīng)器和光源兩者都繞一軸轉(zhuǎn)動，穿過視覺區(qū)(FOV, field of view)。圖像模糊引起在圖象面的結(jié)構(gòu)顯得靜止，而圖像面上或下的物體在圓周運動中快速移動，看上去不聚焦，迅速從視野消失。這個現(xiàn)象類似于“穿過”飛機旋轉(zhuǎn)的螺旋槳來看。　　基于得到圖象的細節(jié)，計算機運算法則可決定焊點圓角的確切形狀，超出焊點內(nèi)的空洞。它也可計算焊錫量。這些測量都可顯示焊接點的品質(zhì)。該技術(shù)也可用來查找可能引起短路的錫橋。高清晰度X光檢查用于改善合格率By Luke C. Kensen　　本文介紹，合約電子制造商正轉(zhuǎn)向使用X光檢查來改善產(chǎn)品質(zhì)量與合格率。其挑戰(zhàn)存在于將要用于制造合格率的新數(shù)據(jù)的快速收集與分析。合約制造商(CM, contract manufacturer)已經(jīng)成為X光成像系統(tǒng)的一個大市場，在資金數(shù)量與銷售單位數(shù)量兩方面都是。這些系統(tǒng)通常是非在線的(offline)，放在SMT工藝裝配線的后面，用于在價值增加之后但剛好通孔(throughhole)工藝之前的檢查?？墒?，在線(online)系統(tǒng)正變得越來越普遍，隨著X光與自動光學檢查(AOI, automated optical inspection)系統(tǒng)的結(jié)合。在這個比較新的機器視覺(machinevision)市場背后的動力是球柵陣列(BGA, ball grid array)與其它區(qū)域排列元件的增加使用，以及希望合格率改善和作為對印刷電路板(PCB)制造商的首要利益關(guān)注的迅速返工修理。　　在測試運作期間，一個典型的PCB制造商所產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)和巨大的產(chǎn)量大大地激發(fā)了在合格率改善中的這個興趣。隨著自動檢查儀器的改進，數(shù)據(jù)量繼續(xù)增長。改進的缺陷或失效分析工具已經(jīng)帶來改進的數(shù)據(jù)準確性。迅速確認、收集、分析與返修即是優(yōu)勢也是所希望的，因為每個都減少由于混亂與偏離所引起的響應(yīng)時間(和成本)。結(jié)果，制造工程師與品質(zhì)控制人員經(jīng)常被激發(fā)去迅速收集和分析任何新的數(shù)據(jù)，并用它來改進制造合格率。BGA與X光檢查　　X光檢查很快成為PCB與電子合約制造商(CM)使用的主要工具，因為在這里BGA、微型BGA、芯片規(guī)模包裝(CSP)、倒裝芯片(flip chip)和其它隱蔽的連接元件已經(jīng)成為一個標準的PCB設(shè)計元素。　　傳統(tǒng)的確認方法不再足以分析這些元件。通過使用X光檢查，隱蔽的焊接點的特性可以一個簡單的、可靠的和成本低廉的方式進行檢查。由于X光檢查的更高合格率意味著更少的PCB需要診斷、修理和重測。在某些制造運行中，這個合格率的改善已經(jīng)是如此戲劇性的以至于制造商取消在線測試(ICT)，從而節(jié)約勞力、固定資產(chǎn)和工廠空間?！　≡诠δ馨鍦y試(FBT, functional board test)的情況中，節(jié)約可能更具戲劇性。這些節(jié)約的產(chǎn)生可通過縮短測試時間、減少要求診斷的失效PCB的數(shù)量、減少熟練技術(shù)員的使用(和成本)、和實質(zhì)上消滅導致板 報廢的“致命”缺陷?！　≈钡紹GA結(jié)合使用到產(chǎn)品設(shè)計中的時候，大多數(shù)PCB與電子合約制造商(CM)還沒有發(fā)現(xiàn)將X光檢查使用到其產(chǎn)生過程中的太多需要。傳統(tǒng)的方法，諸如人工視覺檢查和電氣測試，包括制造缺陷分析(MDA, manufacturing defect analysis)、ICT和功能測試，已經(jīng)足夠?？墒?，這些方法不足以檢查隱蔽的焊錫點問題，諸如空洞、冷焊和焊錫附著差。只有X光檢查有效地找到這些問題，除了監(jiān)測過程品質(zhì)和提供過程控制所要求的即時反饋之外。典型的BGA問題　　以下是一些典型的X光與BGA問題。關(guān)注的首要地方是一旦BGA安裝到PCB上它的無效的或錯位的焊錫和錫球。其次是錫橋，經(jīng)常發(fā)生在接觸點上過多的焊錫或焊錫不適當使用的時候 特別是返修的BGA。第三是不對齊 BGA錫球沒有與PCB焊盤適當對準。第四是焊錫空洞，它是由于在加熱期間夾在焊錫中的化學成分膨脹的結(jié)果。雖然有空洞的BGA焊接點可以正常工作，但是空洞表示可能導致今后失效的工藝問題。開路與冷焊點是另外的問題。這些發(fā)生在焊錫與對應(yīng)的焊盤不接觸或者它們之間的焊錫沒有適當流動的時候(圖一)。選擇X光系統(tǒng)　　選擇一個X光系統(tǒng)可能是挑戰(zhàn)性的，即使今天有這些系統(tǒng)的能力與價格的范圍。在作決定之前，重要的是考慮對系統(tǒng)的所有要求和來自于將系統(tǒng)結(jié)合到制造過程中的估計成本節(jié)約。要考慮的重要因素包括初始成本、清晰度、放大系數(shù)、圖象處理特性以及所要求的自動化程度。還有另一個重要的考慮：競爭性的優(yōu)勢。在大宗的合約上，PCB裝配是致命的重要，X光系統(tǒng)可能是在取得一個合約中的決定因素?！　‖F(xiàn)在，考慮價格。系統(tǒng)可分的范圍從基本的手動單元，價格大約$50,000開始，到全自動的在線系統(tǒng)，價格超過$500,000。有一個公司*已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個非在線的、高清晰度的、X光檢查系統(tǒng)對甚至最大的PCB應(yīng)用都是最佳的選擇。雖然還要求一個操作員作主觀的決定，但基于機器視覺的X光檢查本質(zhì)上更加可靠，并且提供比手工檢查更高的輸出。手動系統(tǒng)　　手動系統(tǒng)一般為那些不要求完全檢查的X光檢查提供最靈活和最經(jīng)濟的解決方案。通常，這些系統(tǒng)用于制造過程的各個階段，包括元件來料檢查、過程監(jiān)測、品質(zhì)控制和失效分析。使用手工系統(tǒng)，操作員在視覺上分析X光影像和決定什么代表缺陷，可是，由于任何決定只是基于操作員的判斷，結(jié)果將隨操作員水平、工作時間、產(chǎn)量要求和個人因素而變化，個人因素諸如操作員注意力持續(xù)時間和特別的日子(檢查在星期五下午比星期一上午更缺乏效率)。不管怎樣，這些系統(tǒng)提供最大的檢查靈活性和最快的實施時間，不需要高深的操作員培訓或系統(tǒng)編程。半自動與自動系統(tǒng)　　半自動X光系統(tǒng)通過使用機器視覺與可編程設(shè)備定位臺提供較高的檢查技巧。這些系統(tǒng)基于預(yù)設(shè)的灰度參數(shù)分析元件的貼裝與焊錫的完整性。　　全自動X光系統(tǒng)最常用于高產(chǎn)量/低混合的制造應(yīng)用或者在產(chǎn)品的可靠性問題一定要求100%錫點檢查的情況中。這些系統(tǒng)的特點是通過式傳送帶，并以生產(chǎn)線的速度運行。一些自動系統(tǒng)也提供額外的能力，進行雙面板的截面或三維焊接點檢查。這些系統(tǒng)要求大量的編程和運作支持，通常最適合于高產(chǎn)量/低混合的應(yīng)用。增加工藝過程合格率　　X光檢查系統(tǒng)是一個被證實的、檢查隱藏的焊錫點、幫助建立與控制制造過程、分析原型(prototype)、和確認過程缺陷的工具。它們效率高、成本低廉，并且與MDA、ICT和AOI系統(tǒng)不一樣，它們可以迅速確認短路、開路、空洞和BGA及其它區(qū)域排列包裝在板上的錫球不對準?！　∮涀。岣弋a(chǎn)品質(zhì)量即提高過程合格率，保證維持長期運行成本的關(guān)鍵因素之一停留在低水平。不斷的改進過程合格率是滿足成本壓力的可靠方法。這分成兩類：(1)保證過程品質(zhì)持續(xù)地高，即避免合格率損失或偏離，(2)持續(xù)改進長期的過程合格率。結(jié)論　　長期的工藝改進要求從盡可能多的資源得到輸入。自動收集、維護和監(jiān)測缺陷數(shù)據(jù)的X光檢查，是改進產(chǎn)品質(zhì)量與合格率兩個方面的一個理想的開始點。一個管理良好的合格率改進系統(tǒng)是達到與維持在合約制造商(CM)的PCB生產(chǎn)中高合格率的費用低廉的方法。X光測試的得失By Colin Charette　　本文介紹，怎樣評估X光測試技術(shù)在你的PCBA制造工藝過程中的需要?！　〗裉斓碾娮又圃煺鎸ψ兊迷絹碓矫艿挠∷㈦娐钒逖b配(PCBA, printed circuit board assembly)，在線測試(ICT, incircuit test)的可訪問性大大減少了。這個受局限的測試訪問意味著制造商必須擴展測試策略，而不只是視覺檢查、ICT和功能測試?！　∫粋€針對受局限的訪問性問題的迅速增長的測試技術(shù)是X光檢查/測試。X光測試檢查焊接點的結(jié)構(gòu)完整性，查找開路、短路、元件丟失、極性電容反向、和冷焊錫點這類的缺陷。　　X光測試的典型覆蓋大約是工藝過程的、或機械的缺陷的97%，所有缺陷的70~90%。X光的覆蓋范圍補充和重疊傳統(tǒng)的ICT技術(shù)(圖一)。了解X光測試　　為了完整地理解X光測試的潛在的優(yōu)點，考查X光檢查系統(tǒng)的一些能力是重要的。從這些能力，可勾勒出X光測試的潛在優(yōu)點。X光測試的能力包括：工藝過程缺陷的高覆蓋率，典型地97% 不管可訪問性的高覆蓋率 測試開發(fā)時間短，短至2~3小時 不要求夾具 對ICT既有補償又有重疊 所找出的缺陷是其它測試所不能可靠地發(fā)現(xiàn)的，包括空洞(voiding)、焊點形狀差和冷焊錫點。 測試設(shè)定成本通常比ICT程序和夾具的成本低得多。 自動化系統(tǒng)設(shè)計用于在線(inline)使用 一次過測試單面或雙面板的能力 工藝參數(shù)，如錫膏厚度、的有關(guān)信息 準確地定位缺陷，達到引腳位置水平，精確定位，提供快速、低成本的修復 　　表一列出使用X光測試的潛在優(yōu)點和可能受益的電子制造商類型。表一、使用X光測試的潛在優(yōu)勢 潛在優(yōu)勢 理由 制造商類型 減少在ICT和功能測試時失效板的數(shù)量，減少在ICT和功能測試時診斷和修理成本 X光具有良好的工藝缺陷覆蓋，在ICT和功能測試之前使用X光，將篩選出工藝缺陷，結(jié)果減少在ICT和功能測試的失效、修理和診斷 將從減少在ICT或功能測試的返工數(shù)量受益的任何制造商 更少的現(xiàn)場失效 X光測試抓住那些任何其它測試技術(shù)所不能可靠地抓住的缺陷，包括冷錫、腳跟的少錫和空洞，抓住這些經(jīng)常可減少現(xiàn)場失效 那些想減少現(xiàn)場失效的制造商，許多使用X光的已經(jīng)報告現(xiàn)場失效大大降低 具有對所有板的高測試覆蓋，獨立于電子與視覺測試的可訪問性 X光具有高覆蓋率，不要求可訪問性，電路板的密度越高，X光的系統(tǒng)性能越好 那些需要靈活的測試策略來出來受局限訪問的板的任何制造商 降低原型試驗成本，而增加測試覆蓋，潛在地改進測試時間 使用X光的測試開發(fā)可以很快和不要求夾具，測試覆蓋率高，與訪問性無關(guān)，使用X光來作現(xiàn)在用ICT的原型測試或者ICT成本高的原型測試可實現(xiàn)節(jié)約 生產(chǎn)許多原型板的和現(xiàn)在ICT夾具與程序的成本高的制造商 在原型板中減少給設(shè)計者的缺陷 改進原型階段測試的覆蓋率可得到較少缺陷的板送給設(shè)計者 生產(chǎn)那些可能有缺陷板送給設(shè)計者的原型板制造商，通常，高混合的工廠 到達市場更快的時間 測試原型板更快和具有更高的覆蓋率可得到原型板的更快發(fā)貨，從而較快的市場時間 那些使用ICT作原型測試的和可能為原型ICT夾具等數(shù)周的制造商 更流暢的工藝流程 減少到ICT和功能測試的缺陷可得到這些測試階段的較少瓶頸，從而使工藝流程更流暢 那些ICT或功能測試是瓶頸的制造商，那些想保證流暢工藝流程不受過程問題影響的制造商 減少過程中的工作(WIP) 減少在ICT和功能測試的缺陷，使工藝流程流暢可幫助計劃和減少過程中板的總數(shù) 那些可從減少其WIP或倉存成本的到經(jīng)濟價值的和那些有大量成本限制在ICT或功能測試的制造商 改進過程合格率 來自圖象與測量的數(shù)據(jù)可用來改進過程合格率 那些想通過改進合格率來降低成本的制造商 以最高可靠性來發(fā)貨 X光測試覆蓋率是對ICT和功能測試的補充，也可抓住其它測試技術(shù)不能可靠地抓住的缺陷 有高度可靠性要求的制造商，包括電信、計算機、醫(yī)療、汽車和軍隊/航空 X光系統(tǒng)的不同類型　　一個分類X光系統(tǒng)不同類型的簡單方法是分成手工(maual)與自動(automated)和透射(transmission)與截面(cross sectional)系統(tǒng)。透射系統(tǒng)對單面板是好的，但在出來雙面板時有問題。截面X光系統(tǒng)，本質(zhì)上為錫點產(chǎn)生一個醫(yī)療的X體軸斷層攝影掃描，適用于測試雙面或單面電路板，但比透射系統(tǒng)的成本更高。表二說明了不同X光系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點。表二、X光系統(tǒng)不同類型的優(yōu)點與缺點 自動 手工 截面成像 優(yōu)點 對單面和雙面PCBA都好 最高測試覆蓋率 全自動，設(shè)計用于在線適用 測試決定不是主觀的 高產(chǎn)量 設(shè)計用于100%的電路板測試 相當于ICT較低的原型測試 很高的可重復性和可靠性決定 測量數(shù)據(jù)對過程改進和控制有用 缺點 最高成本 要求有技術(shù)的人員對系統(tǒng)編程 注：對一個典型的手工系統(tǒng)，使用者手工控制階段：移動板、旋轉(zhuǎn)板的角度和查找缺陷與問題優(yōu)點 對單面和雙面PCBA都好 成本中等 靈活性、使用簡單 缺點 慢 決定主觀，依靠使用者的技術(shù)與經(jīng)驗來解釋 決定通常不可重復性，由于是主觀的 只作板的點檢查(多數(shù)情況) 勞動強度大，特別如果檢查所有的板 透射 優(yōu)點 對單面PCBA好 在單面板上最高測試覆蓋率 全自動，設(shè)計用于在線適用 高產(chǎn)量 相當于ICT較低的原型測試 測試決定完全自動，不是主觀的 缺點 不能有效地處理雙面板 要求有技術(shù)的人員對系統(tǒng)編程 優(yōu)