x射线焊点无损检测技术的比较分析

x射线焊点无损检测技术的比较分析

随着新型设备密封的快速发展，寺院的方向小，质量轻，间距小，高密度焊接板的密集端部线性结构和焊接头的缺点越来越大。焊接缺陷越来越少，且不可见焊接缺陷，因此检测更加困难。传统的大规模测量试验不足。这对表面安装技术(SMT)及检测技术提出了很高的要求。X射线焊点无损检测作为新型的印制电路组件焊点检测技术正迅速发展,国内外大型企业在生产线和实验室越来越广泛地把这一技术应用于回流焊后的质量检验和表面安装工艺控制、焊点可靠性的工艺研究。它不仅可以实时有效地发现故障,而且可以对焊点进行定性、定量分析,对特定元器件具有自动检测功能。1x射线无损检测技术的分类经有关资料介绍,X射线焊点无损检测技术是国际上近年来发展的新技术,与计算机图像处理技术相结合,对SMA上的焊点、PCB内层和器件内部连线进行高分辨率的检测。按照应用的侧重点和产品的特点,X射线无损检测技术大致可分为以下三类。(1)基于2D图像的X射线检测和分析。(2)基于2D图像,具有OVHM(最高放大倍数的倾斜视图)的X射线检测分析。(3)3DX射线检测分析。以上三类又可分为在线的X射线检测和离线的X射线检测,在线的X射线检测自动化程度高,需制定自动检测的测试规范,可以实行测试结果的量化,适合批量生产。离线的X射线检测,可针对性地进行局部放大、调整设备参数等相关操作,以获得清晰图像,便于焊点分析,适合小批量特点及其对检测设备的使用要求。以下将对离线的X射线检测的三类检测技术予以介绍。2x射线焊接检测技术的比较分析2.1x射线检测系统成像原理:首先对X射线管施加12.5kV左右的高压,产生出X射线。X射线再通过材料为铍的窗口投射在PCB上。X射线穿透需检测的PCB组件,放大并投射到CCD成像器上,将X射线转化为可见光影像。根据不同的材料对X射线的吸收率不同,在成像器上将显示出不同灰度的图像,焊点中含有具有较大X射线吸收率的铅,从而在成像器上显示出灰度较大的放大的焊点图像,而PCB上无焊点的部分,如玻璃纤维、铜、硅等对X射线的吸收率低,显示出低灰度的图像甚至无显示。通过调整X射线管的电压和电流参数,得到合适的灰度显示比,从而得到清晰的焊点信息。此焊点图像信息,再通过成像器下部的摄像头,将成像器上的实时光学影像摄取,并经过计算机图形处理,从而实现对PCB上的焊点进行高分辨率的检测。X射线检测原理示意图如图1所示。德国PhoenixX射线检查系统PCBA/Inspector100属于该类型设备。主要性能参数如下。(1)X射线管的微焦点直径小于4μm。(2)细节分辨率小于2μm。(3)几何放大倍数大于:84倍。由于PhoenixX射线检查系统PCBA/Inspector100采用100kV封闭式(免维护型)微焦点X射线管;其结构特性(闭管微焦点直径4μm)和设备成像的形式的限制(CCD成像器固定,采用工作台倾斜,实现对焊点的倾斜检测,间接获取Z轴的图像信息),系统的分辨率和几何放大倍数较低,在某种程度上,影响了焊点图像的有效判断,特别是对精密的表贴器件的焊点,如:μBGA等。但对一般表面贴装器件BGA、QFP、PLCC等的焊点检测,包括对焊点开焊和虚焊的检测,经过实验表明,可以从焊点投影的图像,间接分析判断出焊点的缺陷,但需要操作者不断积累焊点图像识别能力,还是具有一定的可行性。2.2结构微焦点直径nmnd-rox-nm成像原理:类似X射线检查系统PCBA/Inspector100,不同的是采用自带抽真空和维持真空系统的开放式结构的X射线管,与闭管相比较,具有较小的微焦点直径2μm,因而具有较高的分辨率1μm。目前,国际上已研制出微焦点直径为500nm的开放式结构X射线管,分辨率大大提高;采取数控成像器倾斜旋转,获得较高的放大倍数1000倍～1400倍(OVHM)。特别对检查μBGA及IC内部连线等目标及提高焊点缺陷的准确判断的概率意义尤为重大。德国PhoenixX-rayAnalysor160检测系统,采取了这类性能参数。(1)X射线管的微焦点直径小于2μm。(2)细节分辨率小于1μm。(3)几何放大倍数大于1400倍。2.33图像成像技术成像原理:采用扫描束X射线分层照相技术,通过具有多焦点移动的射线管和成像器的360°的旋转,形成某一特定高度(聚焦层)上的焊点图像信息,并可消除遮蔽阴影,如图2所示(成像原理略);通过选定数量的截面焊点图像信息,采用图像处理技术,获得三维影像信息。通过焊点的三维影像可测出焊点的三维尺寸、焊锡量和准确地确定焊接缺陷。但由于成像的原理和适应在线使用的自动化要求,图像的分辨率很低。3dx-射线开管检测系统性能对比不同X射线检测技术性能和应用的对比,见表1。从以上介绍和分析可以看出,具有OVHM(最高放大倍数的倾斜视图)的2DX射线开管检测系统的性能、细节分辨率及几何放大倍数均优于一般2DX射线闭管检测系统;一般3DX射线检测系