Выпуск #6/2009
Джен Фен, Е.Крастев.
Современные системы рентгеновского контроля компонентов BGA на печатной плате
Современные системы рентгеновского контроля компонентов BGA на печатной плате
Просмотры: 1241
Рентгеновские системы двухмерного контроля позволяют провести неразрушающий контроль печатной платы с двухсторонним монтажом и очень эффективны при обнаружении дефектов, связанных с пайкой компонентов BGA, непосредственно в производственной линии.
В последние годы значительно повысилась функциональность изделий, и как следствие, повышаются плотность и сложность монтажа компонентов BGA – теперь они устанавливаются на обеих сторонах печатных плат (двухсторонний монтаж). В связи с этим для обнаружения даже распространенных дефектов, связанных с монтажом компонентов BGA (отсутствие паяного соединения, перемычки, трещины, деформация выводов BGA (Head in Pillow) и пустоты), необходимы эффективные методы контроля. Появление в последние годы новых источников рентгеновского излучения, детекторов и разработка эргономичного дизайна (все это предназначено для повышения эффективности и производительности процесса контроля) существенно расширили возможности современных систем двухмерного рентгеновского контроля и тем самым способствовали повышению выпуска годной продукции.
Новые разработки в системах двухмерного рентгеновского контроля
Разработка новых источников рентгеновского излучения и цифровых детекторов позволяет сегодня различать и изучать объекты размером 950–250 нм. Следовательно, увеличивается вероятность обнаружения дефектов в процессе контроля. Примером могут служить рентгеновские трубки компании Dage, работающие на просвет и требующие минимального технического обслуживания (иногда можно обходиться и без него). Усовершенствованная система формирования изображений способна воспроизводить изображения в режиме реального времени с разрешением 1,3 или 2 Мпиксел с 65000 оттенков по шкале серого на ЖК-мониторах размером до 24,,. Это позволяет получить увеличение исследуемого образца в 6000 или даже в 9200 крат. Первоклассное качество получаемых изображений и высокая способность различать элементы изображения в современных системах двухмерного рентгеновского контроля позволяют проводить контроль с высокой степенью надежности полученных результатов быстрее и эффективнее.
Распространенные дефекты, связанные с пайкой компонентов BGA
Дефекты при монтаже компонентов с BGA могут возникать на стадии оплавления припоя. Это микротрещины, деформация выводов BGA (Head in Pillow) и пустоты. Чтобы обнаружить такие дефекты, необходимо исследовать печатные платы под углом. Чаще всего используется угол 55–70°, при этом детектор рентгеновского излучения вращается на 360° вокруг исследуемого паяного соединения. Такая методика контроля возможна только в современных двухмерных рентгеновских системах.
Деформация выводов BGA (Head in Pillow). Этот дефект, часто называемый "голова на подушке" (head-in-pillow), возникает при неполной смачиваемости всего паяного соединения в результате коагуляции паяльной пасты вокруг шарикового вывода BGA после остывания расплавленного припоя. Такой дефект трудно обнаружить с помощью обычной автоматической системы рентгеновского контроля или недорогих систем двухмерного рентгеновского контроля. Его обнаруживают методом разрушающего контроля поперечного сечения компонента уже после того, как собранная печатная плата не пройдет внутрисхемный контроль или функциональный тест. Но с помощью современных неосевых неразрушающих систем двухмерного рентгеновского контроля такой дефект можно легко обнаружить, а также можно обнаружить и отслоение толщиной менее 1 мил (25 мкм). Все эти результаты были подтверждены сканированием на электронном микроскопе (рис.1).
Микротрещины. Системам обычного рентгеновского контроля трудно обнаружить микротрещины BGA размером менее 1 мил (25 мкм). Чтобы обнаружить трещины размером всего несколько микрон, надо использовать метод исследования печатных плат под углом, а также правильно подбирать такие параметры, как мощность и напряжение. Обнаружение крупных трещин размером 3 мил (75 мкм) и более не представляет трудности для систем двухмерного рентгеновского контроля при использовании правильного угла наклона печатной платы и параметров работы рентгеновской трубки. Изображение трещины размером 6 мил (150 мкм), обнаруженной системой двухмерного рентгеновского контроля, показано на рис.2. Видна также микротрещина размером примерно 1 мил (25 мкм) на корпусе компонента BGA.
Тем не менее, с помощью современных систем двухмерного рентгеновского контроля можно обнаружить микротрещины размером 1 мил (25 мкм) и меньше (рис.3). Так как угол наклона и поворота исследуемого образца – основные параметры для обнаружения особенно мелких микротрещин, то их необходимо выбирать очень тщательно.
Пустоты. Практически все системы рентгеновского контроля способны обнаруживать в шариковых выводах BGA пустоты, но получить высокую повторяемость измерений объема обнаруженных пустот не всегда удается. Современные системы двухмерного рентгеновского контроля используются как для проверки результатов вычислений автоматической системой рентгеновского контроля объема пустот, так и для отладки работы таких систем. Иногда заказчики просят предоставить все данные измерений пустот во всех шариковых выводах BGA, полученные автоматическими системами рентгеновского контроля. Для проверки алгоритмов работы автоматических систем рентгеновского контроля можно использовать системы двухмерного рентгеновского контроля, так как они выдают более точные данные при обнаружении пустот и определении их размера. Современные системы двухмерного рентгеновского контроля также могут проводить автоматическую инспекцию компонентов BGA и определять процентное содержание пустот, диаметр шариковых выводов и их форму. Тем не менее, следует обратить внимание на то, что системе двухмерного рентгеновского контроля для этого нужно больше времени, чем автоматической системе рентгеновского контроля.
Современные системы двухмерного рентгеновского контроля работают на просвет и не выдают послойного изображения при определении пустот. Но благодаря исследованию образца под углом и вращению детектора они способны точно определить место нахождения пустоты в шариковом выводе. Это подтверждается результатами, полученными на электронном микроскопе. Современные системы двухмерного рентгеновского контроля обладают теми же возможностями, что и рентгеновский микроскоп, и являются мощным инструментом повышения уровня выхода годной продукции. Благодаря возможности проводить исследование объекта под углом упрощается контроль печатных плат с двухсторонним монтажом.
Рассмотренные возможности современные системы двухмерного рентгеновского контроля приобрели благодаря новым источникам рентгеновского излучения, детекторам и эргономике систем, разработанным специально для повышения эффективности и производительности контроля. Производители электроники постоянно ищут такие способы рентгеновского контроля, которые обладали бы достоинствами и автоматических систем рентгеновского контроля, и современных систем двухмерного рентгеновского контроля – увеличенная скорость, точность и исключение вмешательства оператора.
Дополнительную информацию о современных системах двухмерного рентгеновского контроля можно получить у специалистов компании "Диполь Технологии", ГК "Диполь" (www.dipaul.ru).
Новые разработки в системах двухмерного рентгеновского контроля
Разработка новых источников рентгеновского излучения и цифровых детекторов позволяет сегодня различать и изучать объекты размером 950–250 нм. Следовательно, увеличивается вероятность обнаружения дефектов в процессе контроля. Примером могут служить рентгеновские трубки компании Dage, работающие на просвет и требующие минимального технического обслуживания (иногда можно обходиться и без него). Усовершенствованная система формирования изображений способна воспроизводить изображения в режиме реального времени с разрешением 1,3 или 2 Мпиксел с 65000 оттенков по шкале серого на ЖК-мониторах размером до 24,,. Это позволяет получить увеличение исследуемого образца в 6000 или даже в 9200 крат. Первоклассное качество получаемых изображений и высокая способность различать элементы изображения в современных системах двухмерного рентгеновского контроля позволяют проводить контроль с высокой степенью надежности полученных результатов быстрее и эффективнее.
Распространенные дефекты, связанные с пайкой компонентов BGA
Дефекты при монтаже компонентов с BGA могут возникать на стадии оплавления припоя. Это микротрещины, деформация выводов BGA (Head in Pillow) и пустоты. Чтобы обнаружить такие дефекты, необходимо исследовать печатные платы под углом. Чаще всего используется угол 55–70°, при этом детектор рентгеновского излучения вращается на 360° вокруг исследуемого паяного соединения. Такая методика контроля возможна только в современных двухмерных рентгеновских системах.
Деформация выводов BGA (Head in Pillow). Этот дефект, часто называемый "голова на подушке" (head-in-pillow), возникает при неполной смачиваемости всего паяного соединения в результате коагуляции паяльной пасты вокруг шарикового вывода BGA после остывания расплавленного припоя. Такой дефект трудно обнаружить с помощью обычной автоматической системы рентгеновского контроля или недорогих систем двухмерного рентгеновского контроля. Его обнаруживают методом разрушающего контроля поперечного сечения компонента уже после того, как собранная печатная плата не пройдет внутрисхемный контроль или функциональный тест. Но с помощью современных неосевых неразрушающих систем двухмерного рентгеновского контроля такой дефект можно легко обнаружить, а также можно обнаружить и отслоение толщиной менее 1 мил (25 мкм). Все эти результаты были подтверждены сканированием на электронном микроскопе (рис.1).
Микротрещины. Системам обычного рентгеновского контроля трудно обнаружить микротрещины BGA размером менее 1 мил (25 мкм). Чтобы обнаружить трещины размером всего несколько микрон, надо использовать метод исследования печатных плат под углом, а также правильно подбирать такие параметры, как мощность и напряжение. Обнаружение крупных трещин размером 3 мил (75 мкм) и более не представляет трудности для систем двухмерного рентгеновского контроля при использовании правильного угла наклона печатной платы и параметров работы рентгеновской трубки. Изображение трещины размером 6 мил (150 мкм), обнаруженной системой двухмерного рентгеновского контроля, показано на рис.2. Видна также микротрещина размером примерно 1 мил (25 мкм) на корпусе компонента BGA.
Тем не менее, с помощью современных систем двухмерного рентгеновского контроля можно обнаружить микротрещины размером 1 мил (25 мкм) и меньше (рис.3). Так как угол наклона и поворота исследуемого образца – основные параметры для обнаружения особенно мелких микротрещин, то их необходимо выбирать очень тщательно.
Пустоты. Практически все системы рентгеновского контроля способны обнаруживать в шариковых выводах BGA пустоты, но получить высокую повторяемость измерений объема обнаруженных пустот не всегда удается. Современные системы двухмерного рентгеновского контроля используются как для проверки результатов вычислений автоматической системой рентгеновского контроля объема пустот, так и для отладки работы таких систем. Иногда заказчики просят предоставить все данные измерений пустот во всех шариковых выводах BGA, полученные автоматическими системами рентгеновского контроля. Для проверки алгоритмов работы автоматических систем рентгеновского контроля можно использовать системы двухмерного рентгеновского контроля, так как они выдают более точные данные при обнаружении пустот и определении их размера. Современные системы двухмерного рентгеновского контроля также могут проводить автоматическую инспекцию компонентов BGA и определять процентное содержание пустот, диаметр шариковых выводов и их форму. Тем не менее, следует обратить внимание на то, что системе двухмерного рентгеновского контроля для этого нужно больше времени, чем автоматической системе рентгеновского контроля.
Современные системы двухмерного рентгеновского контроля работают на просвет и не выдают послойного изображения при определении пустот. Но благодаря исследованию образца под углом и вращению детектора они способны точно определить место нахождения пустоты в шариковом выводе. Это подтверждается результатами, полученными на электронном микроскопе. Современные системы двухмерного рентгеновского контроля обладают теми же возможностями, что и рентгеновский микроскоп, и являются мощным инструментом повышения уровня выхода годной продукции. Благодаря возможности проводить исследование объекта под углом упрощается контроль печатных плат с двухсторонним монтажом.
Рассмотренные возможности современные системы двухмерного рентгеновского контроля приобрели благодаря новым источникам рентгеновского излучения, детекторам и эргономике систем, разработанным специально для повышения эффективности и производительности контроля. Производители электроники постоянно ищут такие способы рентгеновского контроля, которые обладали бы достоинствами и автоматических систем рентгеновского контроля, и современных систем двухмерного рентгеновского контроля – увеличенная скорость, точность и исключение вмешательства оператора.
Дополнительную информацию о современных системах двухмерного рентгеновского контроля можно получить у специалистов компании "Диполь Технологии", ГК "Диполь" (www.dipaul.ru).
Отзывы читателей
