應(yīng)用X射線檢測PCB板

大多數(shù)測試工程師都了解X射線檢查系統(tǒng)可以檢查隱藏在元件下面的焊點，或檢查其它技術(shù)難以檢測出來的微小焊點。但是，他們可能不了解X射線成像技術(shù)有不同的檢查方式，2D發(fā)射設(shè)備會顯示X射線路徑上的一切物體，而3D系統(tǒng)可以消除來自雙面電路板上元件的視覺干擾。盡管2D X射線系統(tǒng)目前還在應(yīng)用，但3D系統(tǒng)卻是高密度雙面電路板檢查的主流檢查設(shè)備。
兩家著名的PCB測試設(shè)備制造商為電子行業(yè)生產(chǎn)3D X射線檢查系統(tǒng)，即安捷倫和泰瑞達。目前，安捷倫科技的5DX系列在市場上占據(jù)優(yōu)勢，而泰瑞達的ClearVue系統(tǒng)卻是步步緊逼。

安捷倫的5DX系列(圖1)是其第四代產(chǎn)品，且一直在改進可重復(fù)性和吞吐量。系統(tǒng)的X射線分層攝影法技術(shù)依賴于與旋轉(zhuǎn)的圖像檢測器保持同步運動的可旋轉(zhuǎn)X射線束(圖2)。X射線分層攝影法使系統(tǒng)能夠?qū)?mil（0.75mm）厚的PCB進行成像，從而讓測試工程師可以清楚地在PCB任意一面觀察焊點。
圖1 通過連續(xù)提高5DX系列的成像和軟件能力，安捷倫科技已經(jīng)占據(jù)3D X射線檢查市場主導(dǎo)地位多年(來源：安捷倫科技公司)

圖2 受控X射線和旋轉(zhuǎn)的檢測器需要對PCB上的感興趣區(qū)域進行若干次成像。軟件將成像合成，僅在PCB的一面顯示焊點
聚焦對于3D X系統(tǒng)至關(guān)重要，5DX系統(tǒng)首先利用X射線束檢測PCB的特征，以便對準PCB的X和Y軸。第二步，它利用激光測距儀來制成電路板表面的拓撲圖(PCB可能存在一定的表面變形，例如扭曲)。第三步，系統(tǒng)精確地上下移動電路板(Z軸)以便X射線束聚焦在觀測區(qū)域，自動成像。但是，它需要再一次掃描電路板。
5DX系統(tǒng)可以處理0201 SMT元件并能夠分辨間隔8mil(0.2mm)的焊點。當(dāng)它遇到焊球或焊點內(nèi)的空泡時，5DX系統(tǒng)也可以將它們檢測出來。將從成像中提取的信息與測試工程師預(yù)先設(shè)定的特征比較，來判定焊點否合格。軟件的改進已經(jīng)極大地縮短了編程的時間，從而使5DX便于使用。
除了檢查微小的和隱藏的焊點，X射線檢查設(shè)備還提供分析和診斷工具。隨著PCB制造商向無鉛焊轉(zhuǎn)移，用戶必須了解無鉛焊對生產(chǎn)工藝的影響，在向無鉛焊轉(zhuǎn)移期間你會看到可能出現(xiàn)的許多缺陷。
當(dāng)你對主要工藝作出改變時，有些事情會朝著預(yù)期的方向變化；但是，也會發(fā)生一些無法預(yù)料的事情。5DX系統(tǒng)可以幫助工程師控制生產(chǎn)工藝并回歸到變化之前的品質(zhì)。隨著制造商向無鉛焊的轉(zhuǎn)移，X射線系統(tǒng)有助于幫助制造商減少不合格率。

ClearVue技術(shù)
盡管安捷倫科技在3D X射線檢查設(shè)備市場占據(jù)領(lǐng)先地位，但是，一直向電子行業(yè)提供2D X射線檢查設(shè)備的泰瑞達公司現(xiàn)在已經(jīng)進入3D市場。他們認為X射線分層攝影技術(shù)機械上太復(fù)雜，它包括一個旋轉(zhuǎn)檢測器、一個旋轉(zhuǎn)X射線源、一塊在X射線焦平面(Z軸)移動的電路板以及一臺激光拓撲圖掃描儀。與之形成鮮明對比的是，泰瑞達擁有專利的離心層析X射線照相組合技術(shù)(稱為ClearVue)重構(gòu)了3D成像切片，而X射線源、檢測器和PCB都保持靜止。這種3D X射線成像方法自然地簡化了檢查設(shè)備(PCB在成像采集之間移動)。

ClearVue技術(shù)在PCB的一面放置了寬角X射線源，而在PCB的另一面放置了大型檢測器(圖3)。X射線束透過電路板到達檢測器，但是，不像2D發(fā)射系統(tǒng)那樣直接觀察穿過PCB的X射線，也不像X射線分層攝影系統(tǒng)那樣采用小角度X射線束，ClearVue X射線束的角度可以擴展到40