Röntgenmonteur ontdekt verborgen defecten in elektronicafabricage

In de zoektocht naar ultieme precisie en betrouwbaarheid in de elektronicafabricage vormen microscopische defecten die verborgen zitten in componenten aanzienlijke uitdagingen voor kwaliteitscontrole. De ARIRANG-serie 3D CT-röntgeninspectiesystemen onderscheidt zich in het industriële CT-veld met zijn opmerkelijke beeldsnelheid van 15 seconden. Deze systemen blinken uit in detailherkenning en nauwkeurigheid, en voldoen aan strenge eisen voor SMD (surface-mount device) en halfgeleiderinspectie. Geavanceerde 3D-reconstructietechnologie genereert digitale dwarsdoorsnedebeelden, waardoor nauwkeurige meting en analyse van defecten in driedimensionale ruimte mogelijk is, wat traditionele inspectielimieten fundamenteel transformeert.

Hoewel optische inspectie (AOI en SPI) standaard is geworden in de elektronicafabricage, vertoont deze inherente beperkingen bij het inspecteren van geïntegreerde schakelingspakketten zoals BGA's, LGA's en IC's. Voor componenten met verborgen verbindingspunten onder de verpakking kan optische inspectie alleen externe kenmerken beoordelen en interne soldeerdefecten niet evalueren. Röntgeninspectie blijft de enige effectieve methode om door de binnenkant van componenten te "zien".

Naarmate IoT- en smart home-toepassingen snel ontwikkelen, ondergaan alledaagse producten aanzienlijke elektrificatie. Mechanische handremmen worden bijvoorbeeld steeds vaker vervangen door elektronische controlesystemen met processors met verborgen soldeerverbindingen. De betrouwbaarheid van deze componenten heeft directe invloed op de veiligheid van de gebruiker, waardoor röntgeninspectie essentieel is voor het identificeren van potentiële risico's van verborgen soldeerdefecten.

Röntgeninspectie identificeert effectief diverse soldeerdefecten die onder componenten verborgen zitten, waaronder:

• Koude soldeer/open verbindingen: Onvolledige elektrische verbindingen die circuitonderbrekingen veroorzaken
• Porositeit/luchtbellen: Luchtbellen in het soldeer die de geleidbaarheid en mechanische sterkte beïnvloeden
• Scheurtjes: Microscopische breuken in soldeerverbindingen of componenten die leiden tot prestatievermindering
• Bruggen: Onbedoelde soldeerverbindingen tussen aangrenzende pads die kortsluiting veroorzaken
• Ontbrekende interne componenten: Onvolledige interne structuren die de functionaliteit aantasten

Via 2D-, 2.5D- en 3D CT-inspectiemethoden worden deze defecten detecteerbaar. De multi-hoekige weergaven van 2.5D schuine beeldvorming en 3D CT-dwarsdoorsneden vereenvoudigen de defectidentificatie aanzienlijk en verbeteren tegelijkertijd de nauwkeurigheid.

Industriële röntgensystemen voor elektronicafabricage vallen in drie categorieën op basis van het automatiseringsniveau:

Voornamelijk gebruikt voor het bemonsteren van individuele of kleine batches, vereisen deze handmatige röntgeninspectiesystemen (MXI) dat operators handmatig monsters positioneren, regio's van belang (ROI) lokaliseren en beelden evalueren. Hun relatief lage kosten maken ze een economisch instappunt voor röntgeninspectie.

Hoewel niet volledig geïntegreerd in productielijnen, voeren deze systemen geautomatiseerde inspectie (AXI) uit. Operators houden zich alleen bezig met laden/ontladen, terwijl het systeem automatisch ROI's positioneert, hoeken/contrast aanpast en beelden genereert. De uiteindelijke evaluatie blijft handmatig, waardoor deze geschikt zijn voor periodieke bemonstering in productie met een hoog volume.

Deze oplossingen met hoge automatisering integreren naadloos in productielijnen. PCB's ondergaan automatische invoer, inspectie, evaluatie en uitvoer, waarbij alle resultaten in databases worden opgeslagen. Inline systemen maken 100% kwaliteitscontrole mogelijk en zijn cruciaal voor veiligheidsgevoelige industrieën zoals medische technologie en automotive elektronica.

Alle industriële röntgensystemen bestaan uit drie kerncomponenten: een röntgenbuis, een detector en een monstertafel/transportband. De röntgenbuis (boven of onder gepositioneerd) zendt straling uit door het monster naar de tegenoverliggende detector. Variaties in materiaaldichtheid creëren grijswaardencontrasten - dichte gebieden verschijnen donkerder omdat ze meer straling absorberen, terwijl minder dichte gebieden lichter verschijnen.

Met loodrechte straling heeft 2D-beeldvorming moeite met overlappende structuren in dubbelzijdige printplaten. Zelfs enkelzijdige printplaten kunnen defecten zoals koude soldeerverbindingen missen vanwege overlappende kenmerken. Naarmate componenten kleiner worden en de complexiteit toeneemt, neemt het belang van 2D af, terwijl 2.5D essentieel wordt.

Verstelbare schuine weergaven maken effectieve detectie van verborgen soldeerdefecten in BGA's en through-hole componenten mogelijk, waardoor 2D-beperkingen worden overwonnen.

Door monsters 360° te roteren tijdens het maken van beelden, reconstrueert gespecialiseerde software volledige 3D-modellen uit honderden 2D-beelden. Dit maakt digitale dwarsdoorsnedeanalyse mogelijk, die doorgaans één beeld per rotatiegraad vereist (360 beelden in totaal), waarbij de acquisitiehoeveelheid direct van invloed is op de cyclustijd.

Onderhoudsvrij met niet-vervangbare filamenten, bieden deze een levensduur van 6.000-10.000 uur in vacuüm-afgesloten omgevingen en bereiken ze resolutie op micronniveau.

Met vervangbare filamenten (onderhoud elke 300-1.000 uur vereist) en externe vacuümpompen, bereiken deze nanometerresolutie door nauwkeurige bundelfocussering.

Optimale penetratie vereist aanpassing van spanning/vermogen op basis van materiaaldichtheid. Lagere spanningen zijn geschikt voor aluminium, terwijl hogere spanningen dichtere materialen zoals ijzer of goud penetreren. Overmatige spanning kan fijne details zoals bonddraden overmatig penetreren, terwijl onvoldoende spanning de beelden onderbelicht laat.

Flatpaneldetectoren domineren nu de markt en vervangen eerdere beeldversterkers door beelden met hoog contrast te leveren, zelfs bij lage spanningen, hoewel sommige fabrikanten eigen alternatieven gebruiken.

Regelgeving zoals de Duitse Stralingsbeschermingsverordening schrijft uitgebreide afscherming, onafhankelijke stroomonderbrekingscircuits en maximale blootstellingslimieten voor (3 µSv/uur op 0,1 m van toegankelijke oppervlakken). Alle systemen vereisen onafhankelijke certificering voor ingebruikname.