【正文】 自動(dòng) 手工 截面成像 優(yōu)點(diǎn) 對單面和雙面PCBA都好 最高測試覆蓋率 全自動(dòng)，設(shè)計(jì)用于在線適用 測試決定不是主觀的 高產(chǎn)量 設(shè)計(jì)用于100%的電路板測試 相當(dāng)于ICT較低的原型測試 很高的可重復(fù)性和可靠性決定 測量數(shù)據(jù)對過程改進(jìn)和控制有用 缺點(diǎn) 最高成本 要求有技術(shù)的人員對系統(tǒng)編程 注：對一個(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) 對單面和雙面PCBA都好 成本中等 靈活性、使用簡單 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) 對單面PCBA好 在單面板上最高測試覆蓋率 全自動(dòng)，設(shè)計(jì)用于在線適用 高產(chǎn)量 相當(dāng)于ICT較低的原型測試 測試決定完全自動(dòng)，不是主觀的 缺點(diǎn) 不能有效地處理雙面板
。表二說明了不同X光系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。透射系統(tǒng)對單面板是好的，但在出來雙面板時(shí)有問題。 自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(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光測試的潛在優(yōu)點(diǎn)和可能受益的電子制造商類型。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(shí)間短，短至2~3小時(shí) 不要求夾具 對ICT既有補(bǔ)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(diǎn)形狀差和冷焊錫點(diǎn)。了解X光測試　　為了完整地理解X光測試的潛在的優(yōu)點(diǎn)，考查X光檢查系統(tǒng)的一些能力是重要的?！　光測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%?！　∫粋€(gè)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?！　〗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。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。結(jié)論　　長期的工藝改進(jìn)要求從盡可能多的資源得到輸入。不斷的改進(jìn)過程合格率是滿足成本壓力的可靠方法。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準(zhǔn)。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。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。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。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。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、品質(zhì)控制和失效分析。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。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。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。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。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。開路與冷焊點(diǎn)是另外的問題。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。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。典型的BGA問題　　以下是一些典型的X光與BGA問題?？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?！　≈钡紹GA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。　　在功能板測試(FBT, functional board test)的情況中，節(jié)約可能更具戲劇性。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?！　鹘y(tǒng)的確認(rèn)方法不再足以分析這些元件。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。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?！　≡跍y試運(yùn)作期間，一個(gè)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(gè)興趣?？墒?，在線(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。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，在資金數(shù)量與銷售單位數(shù)量兩方面都是。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。這些測量都可顯示焊接點(diǎn)的品質(zhì)?！　』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。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，迅速從視野消失。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。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。當(dāng)PCBA在兩面有電路時(shí)情況變得更差。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。因此，對于一個(gè)PCBA制造商的測試問題歸結(jié)為保證焊接點(diǎn)的質(zhì)量 一個(gè)結(jié)構(gòu)性檢查。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。幸好，自動(dòng)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(dòng)地設(shè)計(jì)所要求的夾具和測試程序。沒有偶合信號表示焊點(diǎn)開路。　　另一個(gè)無矢量技術(shù)(vectorless technique)將交流(AC)信號通過針床施加到測試中的元件。邊界掃描(boundary scan)提供一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法來確認(rèn)在不允許探針的地方的元件連接?；镜腎CT近年來隨著克服先進(jìn)技術(shù)局限的技術(shù)而改善。ICT通常不能決定極性電容的極性或確認(rèn)丟失的旁路電容。每個(gè)針都有定位，使得當(dāng)板放在夾具上，由真空裝置拉下時(shí)，針都接觸其目標(biāo)測試點(diǎn)，而不短路到相鄰的電流結(jié)構(gòu)。開關(guān)矩陣是繼電器的排列，將適當(dāng)?shù)尼樳B接到測試程序中每一步所要求的電流源和電壓測量儀器。在線測試怎樣工作 在線測試(ICT)是通過探測分布于板的表面的測試點(diǎn)來確認(rèn)一個(gè)電路子裝配的電氣完整性的過程。針床夾具也應(yīng)該隨著接觸探針的減少而簡化；同樣減少測試針與其目標(biāo)接觸不良的可能性。測試測量信息可以放在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)布局系統(tǒng)，包括較少數(shù)量的要求測試焊盤特性的節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)在，我們直到一個(gè)設(shè)計(jì)在開發(fā)過程中相對清楚時(shí)才可作出決定。　　在不久將來，我們希望在看到電路原理圖時(shí)馬上可以決定對新的電路設(shè)計(jì)的測試測量。它也可確認(rèn)元件是否存在，但不能確認(rèn)元件是否正確，方向和數(shù)值是否正確?！　射線分層法與ICT技術(shù)相結(jié)合的進(jìn)一步使用是理想的，因?yàn)槊恳粋€(gè)技術(shù)都補(bǔ)償另一技術(shù)的缺點(diǎn)。我們分1900個(gè)節(jié)點(diǎn)、3900個(gè)節(jié)點(diǎn)和5200個(gè)節(jié)點(diǎn)的配制。因?yàn)楝F(xiàn)在存在于4000~5000個(gè)節(jié)點(diǎn)范圍的板的合格率問題，這些問題是由于探針接觸問題而不是實(shí)際裝配問題，我們預(yù)計(jì)使用X射線/ICT相結(jié)合的測量可以看到一個(gè)改善。我們預(yù)計(jì)在不久的將來該比例會穩(wěn)定增長。允許產(chǎn)品更快的出貨。使用X射線也將ICT處的第一次通過合格率增加20%?！　⊥ㄟ^使用專門的X射線分層檢查系統(tǒng)，我們已經(jīng)能夠平均減少40%所要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。前面確認(rèn)的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)完整性減少針床夾具需要接觸的節(jié)點(diǎn)數(shù)量?！　τ贏SIC的ICT，相當(dāng)廣泛地使用邊界掃描，它允許我們的測試機(jī)快速地讀入ASIC的ID寄存器。　　另外，我們必須確認(rèn)板是結(jié)構(gòu)上連接的 所有焊接點(diǎn)正確連接并且沒有內(nèi)部短路或開路存在。在測試測量中包括X光提供99%的測試覆蓋。因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)不能用一般的ICT測試，我們使用了X射線分層工藝。通常，10~15%的板的核心電路不能測試。X光/ICT相互作用　　超過5200個(gè)ICT機(jī)器節(jié)點(diǎn)限制的PCBA是不可能使用傳統(tǒng)的針床夾具ICT測試的。最后，整個(gè)系統(tǒng)功能測試，所有裝配在最后系統(tǒng)測試期間接受功能測試。這個(gè)決定是在單個(gè)板的基礎(chǔ)上作出的。這時(shí)功能還沒有確認(rèn)。使用X光和ICT技術(shù)測試完成的裝配，來確認(rèn)我們的工藝。模型運(yùn)行可能在150個(gè)單元的范圍，高端PCBA的生產(chǎn)運(yùn)行在200個(gè)單元范圍。這個(gè)新工藝已經(jīng)節(jié)省時(shí)間與金錢。設(shè)計(jì)的模型或開發(fā)/原型階段的PCBA只通過焊接點(diǎn)完整性的X光檢查，因?yàn)樵诰€測試機(jī)的測試夾具和/或測試程序通常這時(shí)還沒有。通過檢查的PCBA進(jìn)入在線電路板測試系統(tǒng)作進(jìn)一步測試。在這個(gè)策略中，生產(chǎn)PCBA都經(jīng)過X光系統(tǒng)。這些引腳的開路可能造成長期可靠性的問題。 公式：(100 塊板 x PPM率 x 針數(shù))/(1M *100) = 100板產(chǎn)生一個(gè)誤報(bào)的% 測試策略　　我們整體測試策略大部分依靠邊界掃描，它提供一個(gè)部分解決方案。 6500 % % % % %% 5500 % % % % % % 4500 % % % % % % 3500 % % % % % % 2500 % % % % % .% 1500 % % % % % % 500 % % % % % % 表一、達(dá)到可接受的假陰率(falsenegative rate)要求探針的接觸質(zhì)量，當(dāng)夾具有幾千個(gè)針時(shí)是不可能維持的 盡管如此，我們制造工藝的品質(zhì)還是評估到整個(gè)PCBA。看到每百萬探針不接觸的數(shù)量，我們發(fā)現(xiàn)在5000個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，許多發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤(少于31)可能是由于探針接觸問題而不是實(shí)際制造的缺陷(表一)。　　在制造工藝，特別是在測試中，不斷增加的PCBA復(fù)雜性和密度不是一個(gè)新的問題。這個(gè)單元還有BGA在頂面與底面，BGA是緊接著的。更進(jìn)一步，具有更小元件和更高節(jié)點(diǎn)數(shù)的更大電路板可能將會繼續(xù)。　　新的開發(fā)項(xiàng)目要求更加復(fù)雜、更大的PCBA和更緊密的包裝。在這800種節(jié)點(diǎn)中，大約20種在5000~6000個(gè)節(jié)點(diǎn)范圍。超過5000節(jié)點(diǎn)數(shù)的裝配對我們是一個(gè)關(guān)注，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)接近我們現(xiàn)有的在線測試(ICT, in circuit test)設(shè)備的資源極限(圖一)。今天更復(fù)雜的裝配大約18平方英寸，18層；在頂面和底面有2900多個(gè)元件；含有6000個(gè)電路節(jié)點(diǎn)；有超過20000個(gè)焊接點(diǎn)需要測試。除了這些復(fù)雜裝配的建立與測試之外，單單投入在電子零件中的金錢可能是很高的 當(dāng)一個(gè)單元到最后測試時(shí)可能達(dá)到25,000美元?！√幚硐冗M(jìn)技術(shù)板：將X光與ICT結(jié)合By Ed Crane, Ed Kinney and Bill Jeffrey　　本文介紹，將在線測試與自動(dòng)X光檢查結(jié)合可幫助你降低整體成本， 改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和加速到達(dá)市場時(shí)間?！　】墒牵琒AM建模技術(shù)與立體視覺機(jī)器技術(shù)的結(jié)合提供內(nèi)置的靈活性，來準(zhǔn)確地確認(rèn)和識別在PCB上元件外形的合理變化。結(jié)論　　現(xiàn)有的AOI基于運(yùn)算法則的系統(tǒng)對于處理發(fā)生在今天的PCB與固態(tài)元件中的外形變化程度是有困難的?！　AM自調(diào)性建模技術(shù)與立體視覺成像技術(shù)的這種結(jié)合已經(jīng)顯示出優(yōu)越于現(xiàn)有AOI技術(shù)的精度和可重復(fù)性。隨著板在傳送帶上按刻度移動(dòng)，在攝像機(jī)排列之下通過， 通過將圖像的立體象對排列構(gòu)成一幅照相鑲嵌圖(photomosaic image)。在板上任何元件的精確X和Y的位置也通過計(jì)入其在板表面的高度來計(jì)算?！　⊥ㄟ^將SAM技術(shù)與兩排攝像機(jī)的立體視覺安排相結(jié)合，這個(gè)完整的AOI系統(tǒng)可測量和接納物體與表面高度，結(jié)果在數(shù)學(xué)上使PCB變平。雖然這消除了光學(xué)視差錯(cuò)誤，但是應(yīng)該跟隨板表面弧形的點(diǎn)與點(diǎn)之間的測量成為跨過平面弦的直線距離?，F(xiàn)有的AOI方法通常使用遠(yuǎn)心(telecentric)透鏡來從光學(xué)上去掉視差與透視的效果。立體視覺光學(xué)　　傳統(tǒng)的AOI系統(tǒng)不能完全接納PCB外形由于局部彎曲產(chǎn)生的自然三維(3D)變化，如圖三所示。(圖二)圖二、SAM調(diào)整最佳元件位置和灰度變量SAM方法有效地識別元件和板上的標(biāo)記和文字變量?！　±?，某些可允許的元件顏色變量是由于遮蔽或過度曝光臨近較大元件所引起的，實(shí)際上用傳統(tǒng)運(yùn)算法則是不可能接納的。在吻合一個(gè)外形大不相同的合法元件時(shí)(如剛性的傳統(tǒng)方法)，它會在X和Y軸上移動(dòng)，企圖通過位置(唯一的可變參數(shù))調(diào)節(jié)達(dá)到最佳吻合。元件位置上的總變量小于一個(gè)像素的十分之三，因此當(dāng)匹配到一個(gè)元件時(shí)，改進(jìn)精度和可重復(fù)性。使用基于邊緣的處方方法，一個(gè)好的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差大約為十分之一像素的可重復(fù)性。還有，邊緣傾向于是黑色背景上的黑色區(qū)域，準(zhǔn)確的確認(rèn)會產(chǎn)生像素噪音變量。可是，用視覺技術(shù)很難找到邊緣。精度、可重復(fù)性和靈活性　　許多傳統(tǒng)的AOI系統(tǒng)主要依靠識別元件邊緣來達(dá)到準(zhǔn)確和可重復(fù)的測量。在這個(gè)培訓(xùn)階段，使用者的反饋是需要的。　　不象使用剛性模板的處方方法，SAM允許AOI機(jī)器自己決定一個(gè)元件的哪個(gè)方面可能變化，變化多少，沒有使用者的直接輸入。隨著新的樣板和圖像加入到SAM模型，該模型觀察變化并調(diào)整結(jié)合所有的在好圖像中看到的視覺差別。然后按照預(yù)計(jì)元件的圖像來評估該SAM模型?！　∫粋€(gè)S