Kuinka röntgentekniikka paljastaa piilotetut piirilevyn juotosliitosvirheet?

Piilotetut juotosliitosvirheet ovat nousseet nykyaikaisen elektroniikan valmistuksen suurimmaksi näkymättömäksi uhkaksi.

Kun komponenttien koot pienenevät tasolle 008004, piirilevyn sisäinen maailma muuttuu monimutkaisemmaksi kuin hiusnauha.

Mitä tarkemmaksi elektroniikka muuttuu, sitä helpommin kohtalokkaat ongelmat piiloutuvat näkymättömiin.

Nämä 'piilevät viat' aiheuttavat toistuvia, vaikeasti selitettäviä kenttävikoja erittäin luotettavilla aloilla, kuten autoteollisuudessa, lääketieteessä, ilmailuteollisuudessa ja 5G:ssä.

AOI ei näe niitä.
ICT ei pysty havaitsemaan niitä.
Manuaalisella tarkastuksella ei ole mahdollisuuksia.

Vain korkearesoluutioinen röntgentutkimus voi paljastaa vaurioittamattomat aukot, sillat, tyynyn päällä, huono kostutus, riittämätön juotteen täyttö, lankaliitosongelmat ja muut syvän tason viat – aivan kuten todellinen '透视' (läpinäkymä).

Se on tällä hetkellä ainoa tarkastusmenetelmä, joka pystyy antamaan todella luotettavan arvion juotosliitosten laadusta.

Nykyaikaisten piirilevyjen piilotettujen juotosliitosvirheiden ymmärtäminen

1. Yleisiä näkymättömiä vikoja: tyhjät aukot, sillat, kylmäjuote ja päätyyny

Nykyaikaisten PCB-levyjen vaarallisimmat ongelmat ovat usein täysin näkymättömiä paljaalla silmällä.

Tyhjät, sillat, kylmät juotosliitokset ja tyynyn väliset viat toimivat 'piilevinä aikapommeina', jotka laukaisevat satunnaisia ​​vikoja.

Suuritiheyksisille PCB-levyille nämä ongelmat tulevat väistämättömiksi.

Nykypäivän BGA-paketeissa on jopa 0,35 mm:n jakovälit.

Suuret lämpötyynyt QFN- ja LGA-pakkauksissa lisäävät piilovirheiden riskiä.

Pinotut paketit, kuten PoP ja SiP, moninkertaistavat juotosliitosten määrän dramaattisesti.

Jopa kryptovaluutan louhintalevyt voivat sisältää tuhansia täysin näkymättömiä juotosliitoksia.

Riskit mitoitetaan vastaavasti:

• Juotospallon tyhjennys yli 25 %.

• Piilotettu siltaus QFN-lämpötyynyjen alla.

• HiP (Head-in-Pillow) -virheet, jotka aiheutuvat paketin vääntymisestä.

• Kylmät saumat ja huono kostutus ENIG/OSP-pintakäsittelyn vuoksi.

• Riittämätön tynnyrin täyttö ja kehän halkeamia PTH-läpiviennissä.

• Johdon sidoshalkeamia tai sidosten irtoaminen puolijohdepakkausten sisällä.

Nämä ovat kaikki 'näkemättömiä mutta katastrofaalisia' vikoja, jotka voivat aiheuttaa täydellisen laitevian.

2. Miksi perinteinen AOI ja ICT eivät pysty havaitsemaan näitä piilotettuja vikoja?

Riippumatta siitä, kuinka pitkälle AOI tulee, se näkee vain pinnan.

Jopa kehittynein 3D AOI pystyy analysoimaan vain ulkoisia juotospaloja ja pintageometriaa.

Todelliset viat piiloutuvat komponenttipakkausten alle, juotosliitosten sisäpuolelle ja lämpötyynyjen alle.

ICT voi tarkistaa sähkön jatkuvuuden, mutta ei havaitse juotosliitosten sisällä olevia aukkoja, halkeamia tai mekaanisia vikoja.

Monet liitokset näyttävät 'sähköisesti hienoilta' testauksen aikana, mutta epäonnistuvat täysin 500–1000 lämpösyklin jälkeen.

Tässä piilee vaara – pinta näyttää normaalilta, mutta sisäinen vikalaskenta on jo alkanut.

3. Korkean luotettavuuden elektroniikan kasvava kysyntä

Autoteollisuuden ISO 26262 ASIL-D.
IPC-7095 Level-3 BGA-vaatimukset.
Ilmailu DO-160.
Armeijan MIL-STD-883.

Nämä standardit vaativat yhä useammin 100 %:n röntgentarkastuksen turvallisuuden kannalta kriittisten komponenttien piilotetuille juotosliitoksille.

Autojen ECU:t, lääketieteelliset implantit, lennonohjauselektroniikka, ilmailujärjestelmät ja 5G-tukiasemat – mikään näistä toimialoista ei voi sietää näkymättömiä riskejä.

Korkean luotettavuuden tarkastus ei ole enää valinnainen - siitä on tullut tuotannon perusta.

Kuinka röntgentarkastus toimii piirilevyjen juotosliitoksissa

Piilotettujen juotosliitosvirheiden havaitsemiseksi on ensin ymmärrettävä, kuinka röntgensäteet 'näkevät' piirilevyn läpi.

1. 2D-, 2.5D- ja 3D-röntgentekniikoiden perusperiaatteet

Piirilevyn läpi kulkevat röntgensäteet alueella 50–160 kV.

Eri materiaalit absorboivat säteilyä eri tavalla:

• Juotos: suurin tiheys, tummin kuvassa

• Kupari ja silikoni: keskimääräinen absorptio, harmaa

• FR-4 ja ilma: vähiten absorptio, kirkkain

2D-kuvaus tarjoaa näkymän ylhäältä alas.

2.5D lisää 60° vinon katselukulman ja näyttämön kiertoliikkeen piilotettujen rakenteiden havaitsemiseksi sivulta.

True 3D CT rekonstruoi koko juotosliitoksen volumetrisiksi tiedoiksi vokseliresoluutiolla jopa 1 µm – 'leikkaa' juotosliitoksen kerros kerrokselta tarkkaa analyysiä varten.

2. Lähetys-, vino- ja CT-kuvaustilat

Lähetystila on nopein, ihanteellinen in-line näytteenottoon.

Vino katselu (45°–60°) erottaa päällekkäiset BGA-rivit ja paljastaa QFN-sillauksen.

Vikaanalyysissä – kuten huokostilavuuden mittaamisessa tai halkeamien leviämisessä – CT on välttämätön.
3D CT -tulokset osoittavat tarkalleen, mitä juotosliitoksen sisällä tapahtuu, mikä poistaa arvailun.

3. Tarkastuksen tarkkuuden määrittävät avainparametrit

Laitteet – ei röntgentekniikka – ovat selkeää kuvantamista rajoittava tekijä.

Kriittisiä parametreja ovat mm.

• Putken jännitteen vakaus

• Polttopisteen koko (<1 µm)

• Ilmaisimen pikselitaso

• Geometrinen suurennus (jopa 2000×)

• Suljetun putken röntgenlähteen lämpöstabiilisuus

Nämä määrittävät, ovatko pienet sisäiset halkeamat, mikroaukot ja muut hienovaraiset viat näkyvissä.

Piilotetut viat voidaan havaita vain röntgensäteellä

1. BGA/CSP-aukot

Tyhjät BGA/CSP-juotepallojen sisällä voivat alentaa lämmönjohtavuutta jopa 40 %, kun tyhjösuhde ylittää 25 %.

Autojen OEM-valmistajat vaativat usein tyhjyyssuhteen <15 % voimansiirto- ja ADAS-moduuleilta.

Drone- tai EV-ohjauskortti, jossa on tällaisia ​​aukkoja, toimisi vaarassa – turvallisuusmarginaali on nolla.

2. Piilotettu siltaus ja kastelemattomuus QFN/LGA:ssa

Ylimääräinen juotospasta lämpötyynyjen alla voi muodostaa näkymättömiä oikosulkuja.

Tärinän tai lämpöpyöräilyn aikana nämä shortsit kasvavat aiheuttaen lopulta katastrofaalisen vian.

QFN- ja LGA-paketit näyttävät täydellisiltä ulkoisesti, mutta voivat piilottaa vaaran sisäisesti.

3. Head-in-Pillow (HiP) ja kylmäjuoteliitokset

HiP-virheet muodostavat 'sienen' tai 'Saturnuksen renkaan' muotoja.

Niiden mekaaninen lujuus on lähes nolla ja ne voivat pettää minimaalisessa rasituksessa.

Röntgenkuvaus paljastaa nämä sisäiset rakenteet varhain, kauan ennen vikaa.

4. Läpireiän täyttöongelmat ja langan liimausvirheet

Riittämätön PTH-juotetäyttö, halkeamat, langan lakaisu tai delaminaatio vaarantavat luotettavuuden.

Röntgen tarkistaa PTH:n täyttöasteet (75–100 %) ja havaitsee piilotetut viat välittömästi.

Erittäin luotettavat teollisuudenalat määräävät 100 % röntgentarkastuksen näiden näkymättömien 'aikapommien' tunnistamiseksi.

Röntgenlaitteiden tärkeimmät tyypit ja tuotemerkkien vertailu

Röntgenjärjestelmän valinnassa on kyse työkalun sovittamisesta sovellukseesi.

1. Offline vs Inline Systems

Offline-järjestelmät tarjoavat 1–2 µm:n resoluution, 60° kallistuksen, 360°:n kierron ja täyden CT-skannauksen.
Ihanteellinen autoteollisuudelle, lääketieteelle ja NPI-teollisuudelle – missä luotettavuus on ratkaisevan tärkeää.

Inline-järjestelmät vaihtavat jonkin verran resoluutiota nopeuteen.
Täydellinen suuren volyymin kulutuselektroniikkaan, mikä parantaa suorituskykyä.

2. Johtavat tuotemerkit

Huippuluokan markkinajohtajat: Nikon XT V, YXLON Cheetah EVO, Nordson DAGE Quadra ja Viscom.

ICT on noussut nopeimmin kasvavaksi brändiksi maailmanlaajuisesti, ja se tarjoaa saman tai ylivoimaisen suorituskyvyn 40–60 % halvemmalla innovatiivisilla kaksikielisillä ohjelmistoilla.

Yrityksille, jotka etsivät tasapainoa laadun ja kustannusten välillä, ICT on paras valinta.

ICT Advanced Offline X-Ray Solutions

1. ICT X-7100 – nopea, keskimääräinen työhevonen

Tukee piirilevyjä jopa 510 × 510 mm, 60° kallistus, valinnainen 360° kierto.

CNC-/matriisiohjelmointi ja yhden napsautuksen kuplan/tyhjiön mittaus.

Erittäin vakaa suljettu putkirakenne takaa luotettavan pitkän käyttöiän.

Ihanteellinen 5G-reitittimille, autojen ECU:ille ja teollisille PCBA-linjoille.

Lisätietoja

2. ICT X-7900 – puolijohde- ja teholaiteasiantuntija

Hamamatsu 130 kV röntgenlähde, jopa 1 µm resoluutio.
Erinomaisia ​​008004 juotosliitoksissa, kultalankojen liittämisessä, IGBT-aukkotunnistuksessa, litiumakun kielekkeen hitsauksessa.
Erittäin suuri navigointiikkuna ja automaattinen maakaasun arviointi.

Lisätietoja

3. ICT X-9200 – True 3D:n lippulaiva

Nopea 2.5D-tarkastus plus täysi 3D.
60° kallistus, 1 µm:n resoluutio, yhden napsautuksen tyhjennys- ja juotosvirumisen mittaus.
Intuitiivinen ohjelmisto.
Suosittu ilmailuteollisuudessa, lääketieteellisissä implanteissa ja huippuluokan palvelimissa.

Lisätietoja

Parhaat käytännöt onnistuneeseen röntgentutkimukseen

1. Näytteen valmistelu ja ohjelmointi

Käytä hiilikuituvalaisimia PCB:iden stabilointiin.
Jokaiselle pakettityypille omat ohjelmat:

• BGA: 45° vino

• QFN: 0° lähetys

• Puolijohde: korkean magneetin kultalanka

Räätälöity ohjelmointi parantaa tarkkuutta ja vähentää vääriä positiivisia tuloksia.

2. Yhteensopivuus IPC-A-610 ja IPC-7095 kanssa

ICT-ohjelmisto laskee tyhjiöprosentin, sillan paksuuden, tynnyrin täyttöprosentin ja luo yhteensopivia hyväksymis-/hylkäysraportteja.
Varmistaa, että tarkastukset täyttävät maailmanlaajuiset laatu- ja luotettavuusstandardit.

Yhteenveto avainkohdista

Piilotetut juotosliitosvirheet aiheuttavat yli 70 % korkean luotettavuuden elektroniikan kenttävioista.

Vain röntgentutkimuksella voidaan havaita ne luotettavasti.

ICT X-7100, X-7900 ja X-9200 tarjoavat alle mikronin resoluution, älykkään ohjelmiston ja maailmanlaajuisen palvelun.
Ne auttavat tehtaita vähentämään poistumisastetta alle 50 ppm:n ja saavuttamaan sijoitetun pääoman tuottoprosentin alle kahdeksassa kuukaudessa.

Oikean röntgenratkaisun valinta on suorituskyvyn, luotettavuuden ja tuotemerkin maineen turvaamista.

Usein kysytyt kysymykset (FAQ)

1. Mikä tyhjyysprosentti on hyväksyttävä autoteollisuuden BGA:ssa?
IPC-7095 Luokka 3: ≤25 % yhteensä, ei yksittäisiä aukkoja >15 %.
Useimmat Tier-1-toimittajat vaativat nyt ≤15 % kokonaismäärästä ja ≤10 % yksittäisestä tyhjästä kriittisistä liitoksista.

2. Voiko röntgensäteet korvata AOI:n kokonaan?
Ei. Paras käytäntö: SPI + 3D AOI + röntgenkuva lähes nollasta pakenemiseen.

3. Mikä on tyypillinen ROI?
4–8 kuukautta vältettyjen takaisinkutsujen, alentaneiden takuukustannusten ja eliminoituneen manuaalisen tarkastustyön ansiosta.

4. Miten valita ICT-mallien välillä?

• X-7100: yleinen PCBA

• X-7900: puolijohde ja akku

• X-9200: korkearesoluutioinen + täysi 3D CT

5. Tarjoaako ICT koulutusta ja maailmanlaajuista tukea?
Kyllä. Hintaan sisältyy 7 päivän koulutus paikan päällä. Palvelukeskukset Aasiassa, Euroopassa ja Amerikassa.
Etävastaus 2 tunnin sisällä. 1 vuoden takuu.

Oletko valmis poistamaan piilotetut viat ikuisesti?

Pyydä ilmainen online-demo tai tarjous jo tänään >>>