【正文】 將交流(AC)信號(hào)通過針床施加到測(cè)試中的元件。一個(gè)傳感器板靠住測(cè)試中的元件表面壓住，與元件引腳框形成一個(gè)電容，將信號(hào)偶合到傳感器板。沒有偶合信號(hào)表示焊點(diǎn)開路。　　用于大型復(fù)雜板的測(cè)試程序的人工是很大的。幸好，自動(dòng)測(cè)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(kù)，自動(dòng)地設(shè)計(jì)所要求的夾具和測(cè)試程序。雖然這些技術(shù)幫助簡(jiǎn)單程序生成時(shí)間，但高節(jié)點(diǎn)數(shù)測(cè)試程序的論證還是一個(gè)費(fèi)時(shí)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(diǎn)電氣連接，PCBA將按設(shè)計(jì)一樣運(yùn)行。因此，對(duì)于一個(gè)PCBA制造商的測(cè)試問題歸結(jié)為保證焊接點(diǎn)的質(zhì)量 一個(gè)結(jié)構(gòu)性檢查。　　當(dāng)焊接點(diǎn)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(gè)簡(jiǎn)單的X光影象會(huì)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(dǎo)體所混淆。當(dāng)PCBA在兩面有電路時(shí)情況變得更差?！　射線分層法，或3維X光，是一個(gè)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(gè)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。　　在成像的過程中，感應(yīng)器和光源兩者都繞一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)中快速移動(dòng)，看上去不聚焦，迅速?gòu)囊曇跋?。這個(gè)現(xiàn)象類似于“穿過”飛機(jī)旋轉(zhuǎn)的螺旋槳來看?！　』诘玫綀D象的細(xì)節(jié)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算法則可決定焊點(diǎn)圓角的確切形狀，超出焊點(diǎn)內(nèi)的空洞。它也可計(jì)算焊錫量。這些測(cè)量都可顯示焊接點(diǎn)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(gè)大市場(chǎng)，在資金數(shù)量與銷售單位數(shù)量?jī)煞矫娑际?。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(jià)值增加之后但剛好通孔(throughhole)工藝之前的檢查?？墒牵诰€(online)系統(tǒng)正變得越來越普遍，隨著X光與自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI, automated optical inspection)系統(tǒng)的結(jié)合。在這個(gè)比較新的機(jī)器視覺(machinevision)市場(chǎng)背后的動(dòng)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(duì)印刷電路板(PCB)制造商的首要利益關(guān)注的迅速返工修理?！　≡跍y(cè)試運(yùn)作期間，一個(gè)典型的PCB制造商所產(chǎn)生的測(cè)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(gè)興趣。隨著自動(dòng)檢查儀器的改進(jìn)，數(shù)據(jù)量繼續(xù)增長(zhǎng)。改進(jìn)的缺陷或失效分析工具已經(jīng)帶來改進(jìn)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。迅速確認(rèn)、收集、分析與返修即是優(yōu)勢(shì)也是所希望的，因?yàn)槊總€(gè)都減少由于混亂與偏離所引起的響應(yīng)時(shí)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(jìn)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?yàn)樵谶@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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PCB設(shè)計(jì)元素?！　鹘y(tǒng)的確認(rèn)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(diǎn)的特性可以一個(gè)簡(jiǎn)單的、可靠的和成本低廉的方式進(jìn)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(cè)。在某些制造運(yùn)行中，這個(gè)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(cè)試(ICT)，從而節(jié)約勞力、固定資產(chǎn)和工廠空間。　　在功能板測(cè)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(cè)試時(shí)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(shí)質(zhì)上消滅導(dǎo)致板 報(bào)廢的“致命”缺陷。　　直到BGA結(jié)合使用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的時(shí)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(cè)試，包括制造缺陷分析(MDA, manufacturing defect analysis)、ICT和功能測(cè)試，已經(jīng)足夠?？墒?，這些方法不足以檢查隱蔽的焊錫點(diǎn)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(cè)過程品質(zhì)和提供過程控制所要求的即時(shí)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(cuò)位的焊錫和錫球。其次是錫橋，經(jīng)常發(fā)生在接觸點(diǎn)上過多的焊錫或焊錫不適當(dāng)使用的時(shí)候 特別是返修的BGA。第三是不對(duì)齊 BGA錫球沒有與PCB焊盤適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。第四是焊錫空洞，它是由于在加熱期間夾在焊錫中的化學(xué)成分膨脹的結(jié)果。雖然有空洞的BGA焊接點(diǎn)可以正常工作，但是空洞表示可能導(dǎo)致今后失效的工藝問題。開路與冷焊點(diǎn)是另外的問題。這些發(fā)生在焊錫與對(duì)應(yīng)的焊盤不接觸或者它們之間的焊錫沒有適當(dāng)流動(dòng)的時(shí)候(圖一)。選擇X光系統(tǒng)　　選擇一個(gè)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(jià)格的范圍。在作決定之前，重要的是考慮對(duì)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(jì)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(dòng)化程度。還有另一個(gè)重要的考慮：競(jìng)爭(zhēng)性的優(yōu)勢(shì)。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(gè)合約中的決定因素?！　‖F(xiàn)在，考慮價(jià)格。系統(tǒng)可分的范圍從基本的手動(dòng)單元，價(jià)格大約$50,000開始，到全自動(dòng)的在線系統(tǒng)，價(jià)格超過$500,000。有一個(gè)公司*已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)非在線的、高清晰度的、X光檢查系統(tǒng)對(duì)甚至最大的PCB應(yīng)用都是最佳的選擇。雖然還要求一個(gè)操作員作主觀的決定，但基于機(jī)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(dòng)系統(tǒng)　　手動(dòng)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(jì)的解決方案。通常，這些系統(tǒng)用于制造過程的各個(gè)階段，包括元件來料檢查、過程監(jiān)測(cè)、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(shí)間、產(chǎn)量要求和個(gè)人因素而變化，個(gè)人因素諸如操作員注意力持續(xù)時(shí)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(shí)施時(shí)間，不需要高深的操作員培訓(xùn)或系統(tǒng)編程。半自動(dòng)與自動(dòng)系統(tǒng)　　半自動(dòng)X光系統(tǒng)通過使用機(jī)器視覺與可編程設(shè)備定位臺(tái)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(dòng)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(diǎn)檢查的情況中。這些系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過式傳送帶，并以生產(chǎn)線的速度運(yùn)行。一些自動(dòng)系統(tǒng)也提供額外的能力，進(jìn)行雙面板的截面或三維焊接點(diǎn)檢查。這些系統(tǒng)要求大量的編程和運(yùn)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(gè)被證實(shí)的、檢查隱藏的焊錫點(diǎn)、幫助建立與控制制造過程、分析原型(prototype)、和確認(rèn)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(rèn)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(duì)準(zhǔn)?！　∮涀。岣弋a(chǎn)品質(zhì)量即提高過程合格率，保證維持長(zhǎng)期運(yùn)行成本的關(guān)鍵因素之一停留在低水平。不斷的改進(jìn)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(jìn)長(zhǎng)期的過程合格率。結(jié)論　　長(zhǎng)期的工藝改進(jìn)要求從盡可能多的資源得到輸入。自動(dòng)收集、維護(hù)和監(jiān)測(cè)缺陷數(shù)據(jù)的X光檢查，是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量與合格率兩個(gè)方面的一個(gè)理想的開始點(diǎn)。一個(gè)管理良好的合格率改進(jìn)系統(tǒng)是達(dá)到與維持在合約制造商(CM)的PCB生產(chǎn)中高合格率的費(fèi)用低廉的方法。X光測(cè)試的得失By Colin Charette　　本文介紹，怎樣評(píng)估X光測(cè)試技術(shù)在你的PCBA制造工藝過程中的需要。　　今天的電子制造正面對(duì)變得越來越密的印刷電路板裝配(PCBA, printed circuit board assembly)，在線測(cè)試(ICT, incircuit test)的可訪問性大大減少了。這個(gè)受局限的測(cè)試訪問意味著制造商必須擴(kuò)展測(cè)試策略，而不只是視覺檢查、ICT和功能測(cè)試?！　∫粋€(gè)針對(duì)受局限的訪問性問題的迅速增長(zhǎng)的測(cè)試技術(shù)是X光檢查/測(cè)試。X光測(cè)試檢查焊接點(diǎn)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(diǎn)這類的缺陷?！　光測(cè)試的典型覆蓋大約是工藝過程的、或機(jī)械的缺陷的97%，所有缺陷的70~90%。X光的覆蓋范圍補(bǔ)充和重疊傳統(tǒng)的ICT技術(shù)(圖一)。了解X光測(cè)試　　為了完整地理解X光測(cè)試的潛在的優(yōu)點(diǎn)，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(cè)試的潛在優(yōu)點(diǎn)。X光測(cè)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(cè)試開發(fā)時(shí)間短，短至2~3小時(shí) 不要求夾具 對(duì)ICT既有補(bǔ)償又有重疊 所找出的缺陷是其它測(cè)試所不能可靠地發(fā)現(xiàn)的，包括空洞(voiding)、焊點(diǎn)形狀差和冷焊錫點(diǎn)。 測(cè)試設(shè)定成本通常比ICT程序和夾具的成本低得多。 自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在線(inline)使用 一次過測(cè)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(zhǔn)確地定位缺陷，達(dá)到引腳位置水平，精確定位，提供快速、低成本的修復(fù) 　　表一列出使用X光測(cè)試的潛在優(yōu)點(diǎn)和可能受益的電子制造商類型。表一、使用X光測(cè)試的潛在優(yōu)勢(shì) 潛在優(yōu)勢(shì) 理由 制造商類型 減少在ICT和功能測(cè)試時(shí)失效板的數(shù)量，減少在ICT和功能測(cè)試時(shí)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(cè)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(cè)試的失效、修理和診斷 將從減少在ICT或功能測(cè)試的返工數(shù)量受益的任何制造商 更少的現(xiàn)場(chǎng)失效 X光測(cè)試抓住那些任何其它測(cè)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)?？蓽p少現(xiàn)場(chǎng)失效 那些想減少現(xiàn)場(chǎng)失效的制造商，許多使用X光的已經(jīng)報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)失效大大降低 具有對(duì)所有板的高測(cè)試覆蓋，獨(dú)立于電子與視覺測(cè)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(cè)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(yàn)成本，而增加測(cè)試覆蓋，潛在地改進(jìn)測(cè)試時(shí)間 使用X光的測(cè)試開發(fā)可以很快和不要求夾具，測(cè)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(cè)試或者ICT成本高的原型測(cè)試可實(shí)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(jì)者的缺陷 改進(jìn)原型階段測(cè)試的覆蓋率可得到較少缺陷的板送給設(shè)計(jì)者 生產(chǎn)那些可能有缺陷板送給設(shè)計(jì)者的原型板制造商，通常，高混合的工廠 到達(dá)市場(chǎng)更快的時(shí)間 測(cè)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(chǎng)時(shí)間 那些使用ICT作原型測(cè)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(cè)試的缺陷可得到這些測(cè)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(cè)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(cè)試的缺陷，使工藝流程流暢可幫助計(jì)劃和減少過程中板的總數(shù) 那些可從減少其WIP或倉(cāng)存成本的到經(jīng)濟(jì)價(jià)值的和那些有大量成本限制在ICT或功能測(cè)試的制造商 改進(jìn)過程合格率 來自圖象與測(cè)量的數(shù)據(jù)可用來改進(jìn)過程合格率 那些想通過改進(jìn)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(cè)試覆蓋率是對(duì)ICT和功能測(cè)試的補(bǔ)充，也可抓住其它測(cè)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(jì)算機(jī)、醫(yī)療、汽車和軍隊(duì)/航空 X光系統(tǒng)的不同類型　　一個(gè)分類X光系統(tǒng)不同類型的簡(jiǎn)單方法是分成手工(maual)與自動(dòng)(automated)和透射(transmission)與截面(cross sectional)系統(tǒng)。透射系統(tǒng)對(duì)單面板是好的，但在出來雙面板時(shí)有問題。截面X光系統(tǒng)，本質(zhì)上為錫點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)醫(yī)療的X體軸斷層攝影掃描，適用于測(cè)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(diǎn)和缺點(diǎn)。表二、X光系統(tǒng)不同類型的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 自動(dòng) 手工 截面成像 優(yōu)點(diǎn) 對(duì)單面和雙面PCBA都好 最高測(cè)試覆蓋率 全自動(dòng)，設(shè)計(jì)用于在線適用 測(cè)試決定不是主觀的 高產(chǎn)量 設(shè)計(jì)用于100%的電路板測(cè)試 相當(dāng)于ICT較低的原型測(cè)試 很高的可重復(fù)性和可靠性決定 測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)過程改進(jìn)和控制有用 缺點(diǎn) 最高成本 要求有技術(shù)的人員對(duì)系統(tǒng)編程 注：對(duì)一個(gè)典型的手工系統(tǒng)，使用者手工控制階段：移動(dòng)板、旋轉(zhuǎn)板的角度和查找缺陷與問題優(yōu)點(diǎn) 對(duì)單面和雙面PCBA都好 成本中等 靈活性、使用簡(jiǎn)單 缺點(diǎn) 慢 決定主觀，依靠使用者的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)來解釋 決定通常不可重復(fù)性，由于是主觀的 只作板的點(diǎn)檢查(多數(shù)情況) 勞動(dòng)強(qiáng)度大，特別如果檢查所有的板 透射 優(yōu)點(diǎn) 對(duì)單面PCBA好 在單面板上最高測(cè)試覆蓋率 全自動(dòng)，設(shè)計(jì)用于在線適用 高產(chǎn)量 相當(dāng)于ICT較低的原型測(cè)試 測(cè)試決定完全自動(dòng)，不是主觀的 缺點(diǎn) 不能有效地處理雙面