Qualitätskontrolle
Die PCB-Röntgenprüfung ist eine beliebte PCB-Testtechnik, bei der Röntgenstrahlen verwendet werden, um die Qualität der PCB zu prüfen und versteckte defekte Bereiche zu erkennen, ohne die Platine zu beschädigen. Bei UnityPCB verwenden wir die modernsten PCB-Röntgengeräte, mit denen wir versteckte Montagefehler erkennen und die Produktqualität aufrechterhalten können.
Die PCB-Röntgeninspektion wird auch als automatisierte Röntgeninspektion oder AXI bezeichnet. Dieses System verwendet Röntgenstrahlen als Scanquelle, die interne Geometrien und Strukturzusammensetzungen erfassen können, ohne das zu untersuchende Teil zu beschädigen. Es ist am effektivsten bei der Identifizierung großer Hohlräume und Risse, während gleichzeitig alle SMDs und ihre Lötstellen inspiziert werden können. Es ist außerdem mit einer Software ausgestattet, die 2D-Bilder von Komponenten in Echtzeit erstellt, und mithilfe dieser Bilder können wir die Defekte auf der Platine leicht visualisieren und analysieren. Noch wichtiger ist, dass wir mithilfe dieser wichtigen PCB-Testmethode auch die Ursache jedes Problems herausfinden können.
Die Röntgeninspektion von PCBs basiert auf der Messung von Röntgenphotonen, die ein bestimmtes Material durchdringen. Verschiedene Materialien enthalten unterschiedliche Anteile der Elemente und daher variieren auch ihre Atomgewichte, und Röntgenphotonen reagieren auf bestimmte Weise, wenn sie auf bestimmte Elemente treffen. In diesem Fall erscheinen schwerere Elemente im Vergleich zu leichteren Elementen, die transparenter erscheinen, normalerweise dunkler, was letztendlich zu dynamischen Röntgenbildern führt. Da PCBs im Allgemeinen aus schwereren Elementen bestehen, kann durch Röntgenvisualisierung leicht eine genauere bildliche Beschreibung realisiert werden. PCB-Röntgeninspektionsgeräte bestehen im Allgemeinen aus drei Hauptkomponenten:
• Röntgenröhre: Die Röntgenröhre, auch Röntgenröhre genannt, spielt eine wichtige Rolle bei der Erzeugung von Röntgenphotonen. Sie beschleunigt Elektronen auf hohe Geschwindigkeiten und lässt sie dann auf ein Ziel prallen.
• Plattform zur Probenhandhabung: Um eine Röntgenprüfung aus allen Winkeln anzufordern, wird die Plattform des Röntgengeräts verwendet, um die PCB-Probe in alle Richtungen zu bewegen.
• Detektor: Der Detektor empfängt die Röntgenphotonen auf der anderen Seite der Probe-Leiterplatte und erstellt daraus ein Bild. Je nach verwendeter Software kann dies ein normales 2D-Format oder ein detailliertes 3D-Bild sein.
• 2D-System: Ein 2D-Röntgensystem zeigt gleichzeitig die Vorder- und Rückseite der Leiterplatte, um ein Bild der Platine zu erstellen. Dies ähnelt dem, was früher gedacht wurde, als Röntgenstrahlen zur Untersuchung von Knochenbrüchen verwendet wurden. 2D-Systeme können entweder im Online- oder im Offline-Modus verwendet werden.
• 3D-System: Ein 3D-Röntgensystem kann ein dreidimensionales Bild von PCB erstellen, indem es eine Reihe zweidimensionaler Bilder der Querschnittsebene sammelt. Dies ist die gleiche Vorgehensweise wie CT-Scans im medizinischen Bereich. 3D-Röntgenaufnahmen arbeiten ebenfalls mit der Laminographietechnik, bei der aufeinanderfolgende Querschnitte in einem bestimmten Abschnitt oder Bereich addiert werden. Es ist bemerkenswert, dass die CT-Methode aufgrund der komplexen Algorithmen nur offline durchgeführt werden kann, während die Laminographiemethode sowohl online als auch offline durchgeführt werden kann.
• Online-Betrieb: Einige Röntgengeräte werden im Internet zur Datenerfassung und zum Vergleichen verwendet. Dadurch können komplexere und größere Mengen von Leiterplatten verarbeitet werden. Der Nachteil der Online-Funktion besteht jedoch darin, dass sie den Betrieb des Röntgengeräts verlangsamt und somit höhere Kosten bei geringerer Kapazität verursacht.
• Offline-Betrieb: Alle Röntgengeräte können zur Panel- und Stichprobenprüfung im Offline-Modus betrieben werden. Offline-Tools sind normalerweise schnell zu berechnen, eignen sich jedoch nicht so gut für große Produktmengen.
• Probleme mit blinden und vergrabenen Durchkontaktierungen: Röntgengeräte können schwer zugängliche Bereiche scannen, wodurch die Prüfer die Integrität von Löchern und Verbindungen in den Leiterplatten, wie beispielsweise blinden und vergrabenen Durchkontaktierungen, beurteilen können.
• Ball Grid Arrays (BGAs)-Defekte: Röntgenstrahlen können gut abgedichtete BGA-Komponenten durchdringen und ermöglichen es Prüfern daher, Defekte in Leiterplatten und montierten Komponenten zu erkennen, die sonst aufgrund ihrer kompakten Anordnung nur schwer zu erkennen wären.
• Fehler bei der Platzierung von Entkopplungskondensatoren: Durch die Implementierung des AXI können wir überprüfen, ob Entkopplungskondensatoren richtig platziert sind, was für die Leistungsstabilität entscheidend ist. Die falsche Platzierung kann die Leistung verringern und sogar Explosionen verursachen.
• Löthohlräume: Durch die Röntgeninspektion von Leiterplatten können wir Löthohlräume lokalisieren, die zu schlechten Verbindungen oder Produktqualität führen können. Aufgrund der Dichte der BGAs ist es schwierig, ein solches Problem durch visuelle Inspektion zu finden.
• Gefüllte Stiftlöcher: AXI kann auch die gefüllten Stiftlöcher in durchkontaktierten Löchern erkennen. Dieses Problem wird durch das Entweichen von Gas während des Lötvorgangs verursacht, was die Verbindungszuverlässigkeit beeinträchtigt.
Vorteile
Interne Inspektionsfunktion: Mithilfe von AXI können wir die internen Strukturen, versteckten Lötstellen sowie Komponenten überprüfen, die von der Oberfläche einer Leiterplatte aus möglicherweise nicht sichtbar sind.
Hohe Genauigkeit: Die Technik liefert ein klares Bild und erleichtert so die Identifizierung selbst kleinster Fehlerarten, die mit anderen Inspektionsmethoden nur schwer zu erkennen sind.
Geeignet für komplexe Baugruppen: Die automatische Röntgeninspektion eignet sich zur Überprüfung von Mehrschichtplatinen und dicht gepackten Komponenten wie Ball Grid Arrays (BGAs) und Quad Flat Non-lead (QFNs).
Quantitative Analyse: Fortschrittliche AXI-Systeme können qualitative Daten zur Qualität der Lötstellen, zur Komponentenplatzierung und anderen wichtigen Parametern liefern.
Nachteile
Hohe Anschaffungskosten: AXI ist aufgrund der hohen Anschaffungskosten in die Ausrüstung üblicherweise teurer als andere gängige Inspektionstechnologien.
Bedenken hinsichtlich der Strahlensicherheit: Bei der Verwendung von Röntgenstrahlen müssen Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden. Außerdem können spezielle Anpassungen der Anlage sowie Schulungen für das Bedienpersonal erforderlich sein.
Eingeschränkte Erkennung von Oberflächendefekten: Obwohl AXI bei der internen Inspektion von Leiterplatten sehr gute Ergebnisse liefern kann, ist es bei der Identifizierung externer Defekte auf Leiterplatten möglicherweise weniger zuverlässig als die Automatische optische Inspektion (AOI).
Obwohl AXI und AOI zur Kategorie der Strukturprüf- und Inspektionsmethoden gehören, die zur Prüfung Bilderfassung verwenden, hat jede von ihnen spezifische Eigenschaften und Funktionen. Um ihre Unterschiede besser zu verstehen, führen wir unten eine Tabelle auf:
Die Röntgeninspektion von Leiterplatten ist wichtig, da sie versteckte Probleme wie BGA-Gehäuse und Hohlräume in Lötstellen aufdecken kann. Dies trägt dazu bei, die Produktion unzuverlässiger und minderwertiger Leiterplatten zu minimieren.
Ja, sofern die entsprechenden Sicherheitsprotokolle eingehalten werden. Heutzutage sind Röntgenprüfsysteme gut abgeschirmt und verfügen über Sicherheitsverriegelungen, um die Strahlenbelastung zu reduzieren.
Durch Röntgeninspektion lassen sich zahlreiche Defekte identifizieren, unter anderem Fehlstellen in Lötstellen, BGA-Verbindungen, falsch ausgerichtete Bauteile, unzureichendes Lot, Kurzschlüsse und gefüllte Durchgangslöcher.
Die Röntgeninspektion ist besonders dann sinnvoll, wenn die Schaltungsbaugruppen kompliziert sind und die Anschlüsse, wie etwa bei BGAs, versteckt sind.
Nein, AXI ergänzt andere Techniken wie AOI und In-Circuit Testing (ICT), da AXI interne Defekte erkennt, die andere Techniken nicht erkennen können. Es ist am effektivsten, wenn es als eines der vielen Tools im Qualitätskontrollprozess verwendet wird.
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