X 射線技術(shù)
有兩種自動(dòng)的 X 射線檢驗(yàn)技術(shù)可用於檢驗(yàn) PCBA ：一種是 2D 或透射 X 射線檢驗(yàn)法，這與簡(jiǎn)單的 X 射線胸透類似。對(duì)於單面 PCBA 檢驗(yàn)，板上器件面的焊點(diǎn)可產(chǎn)生清晰的視像，因此檢驗(yàn)效果很好。然而，若採(cǎi)用此方法對(duì)雙面板進(jìn)行檢驗(yàn)，會(huì)因上下兩面焊點(diǎn)視像的重疊，使圖像極難分辨；這就象是你與你的朋友一起做胸透時(shí)，一人站在另一人前面，顯然其結(jié)果是兩人胸透視像的疊合。
另一種 X 射線技術(shù)是斷層或 3D X 射線檢驗(yàn)法，目前 PCBA 製造商正在使用的、可實(shí)現(xiàn) 3D X 射線檢驗(yàn)的技術(shù)被稱作 X 射線斷層照像機(jī)。 X 射線斷層照像機(jī)之所以能夠檢驗(yàn)雙面 PCBA ，因?yàn)樗梢詫?duì)兩側(cè)的焊點(diǎn)獨(dú)立成像。
用 X 射線取代 ICT
隨著 PCBA 數(shù)量的增加，特別是在可攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)於 ICT 測(cè)試節(jié)點(diǎn)僅留有很小的空間，甚至被取消。這就意味著你將面臨大量的潛在問(wèn)題，對(duì)於複雜的電路板，直接從 SMT 生產(chǎn)線送至 FT ，不僅會(huì)導(dǎo)致合格率的下降、返修量與故障診斷費(fèi)用的增加，而且會(huì)造成生產(chǎn)的延誤。此時(shí)，可用 X 射線檢驗(yàn)取代 ICT ，保持高的 FT 生產(chǎn)率，並減少故障診斷與返修工作。
值得注意的是， X 射線檢驗(yàn)可以查出許多原由 ICT 檢驗(yàn)的結(jié)構(gòu)缺陷 ( 圖 1) ，因此這些缺陷在Ｘ射線檢驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)被漏掉。同時(shí)，雖然 X 射線不能查出器件的電氣缺陷，但這些缺陷卻可在 FT 中檢出?？傊?，不會(huì)漏掉製造過(guò)程產(chǎn)生的任何缺陷。更好的是， X 射線檢驗(yàn)還能夠查出一些 ICT 查不出的缺陷。
顯示不可見(jiàn)焊點(diǎn)
採(cǎi)用 3D X 射線技術(shù)除了可以檢驗(yàn)雙面電路板外，還可以對(duì)一些相對(duì)較高的焊點(diǎn)，如 BGA 和穿孔 (PTH) 器件的焊點(diǎn)，產(chǎn)生多層圖像“切片”。採(cǎi)用這種方法能夠?qū)更c(diǎn)連接處的頂部、中部與底部進(jìn)行徹底檢驗(yàn)。這一獨(dú)特的性能可以測(cè)試 PTH 焊點(diǎn)，檢查通孔中的焊料是否充實(shí)，從而極大地提高焊點(diǎn)連接的品質(zhì)。
BGA 焊點(diǎn)的 3D X 射線視像能顯示出氣孔和不充實(shí)的焊點(diǎn)
同樣，還可有效地對(duì) BGA 封裝器件與 PCB 連接的“不可見(jiàn)”焊點(diǎn)成像，而不必考慮其上方的引線球或凸點(diǎn) ( 圖 3) 。值得注意的是大的空穴、不充實(shí)的焊點(diǎn)以及諸如此類的缺陷能輕易地藉由電氣測(cè)試而不被注意。
避免過(guò)早失效 焊點(diǎn)沒(méi)有底部倒角，嚴(yán)重影響翼型引線焊點(diǎn)的強(qiáng)度，自動(dòng) X 射線檢驗(yàn)系統(tǒng)能即時(shí)檢驗(yàn)出該缺陷
盡管 ICT 和 FT 能夠檢測(cè)出封裝器件引腳與焊盤(pán)間的電氣連接是否有效，但這些技術(shù)卻不能檢驗(yàn)出品質(zhì)低劣和 / 或可能產(chǎn)生過(guò)早失效的焊點(diǎn)。藉由對(duì)每一焊點(diǎn)的尺寸、形狀及特性進(jìn)行評(píng)估，自動(dòng) X 射線檢驗(yàn)?zāi)軌蜃詣?dòng)檢驗(yàn)出免強(qiáng)合格但品質(zhì)不高的所謂邊界 (marginal) 焊點(diǎn) ( 圖 4) 。圖 4 中，在底部你會(huì)注意到有一個(gè)偏小的焊點(diǎn)，這就是會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品過(guò)早失效的邊界焊點(diǎn)；然而，電氣測(cè)試和大多數(shù)的 AOI 系統(tǒng)可能將此焊點(diǎn)判斷為“良好”焊點(diǎn)。
自動(dòng) X 射線檢驗(yàn)有助於解決你所面臨的許多關(guān)鍵問(wèn)題。此外，未來(lái) PCBA 產(chǎn)業(yè)的諸多趨勢(shì)，如 ICT 空間的減小、不可見(jiàn)焊點(diǎn)以及提高品質(zhì)的要求等等，將有力地推動(dòng) X 射線檢驗(yàn)的應(yīng)用。
X 射線檢驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)學(xué)
結(jié)構(gòu)制程測(cè)試是生產(chǎn)測(cè)試和檢驗(yàn)的分支，其目的是發(fā)現(xiàn)製造過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷。這些缺陷包括：元件漏失與錯(cuò)位、倒轉(zhuǎn)、部件立起、浮腳、焊接空穴等。因此， SPT 系統(tǒng)檢驗(yàn) PCBA 的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)發(fā)現(xiàn)缺陷，可作為傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法的補(bǔ)充。
許多 PCBA 製造商採(cǎi)用自動(dòng) X 射線檢驗(yàn)，它是 SPT 的基本方法，可以獲得廣泛的經(jīng)濟(jì)效益，其中包括：
最小程度的人工視覺(jué)檢查
無(wú)夾具和快速的原型板測(cè)試
使用 SPT 監(jiān)控並改善焊接制程
藉由早期發(fā)現(xiàn)缺陷，可減少返修與故障診斷時(shí)間
在節(jié)點(diǎn)式測(cè)試不可行時(shí)替代 ICT
可測(cè)試“不可見(jiàn)”焊點(diǎn) ( 如 BGA 等 )
藉由檢驗(yàn)邊界焊點(diǎn)，增加 PCBA 的可靠性
然而， X 射線檢驗(yàn)系統(tǒng)價(jià)格昂貴。但從長(zhǎng)期收益的角度來(lái)看，進(jìn)行初期投資還是有足夠的刺激動(dòng)力。根據(jù)《 EE-Evaluation Engineering 》 1996 年第 11 期中的一篇文章介紹，由於行動(dòng)電話 PCBA 上 ICT 測(cè)試節(jié)點(diǎn)的消失， Mitsubishi Consumer Electronics America 在幾年前就遇到了測(cè)試困難。藉由對(duì)幾種可選 SPT 的評(píng)估，他們選擇了全自動(dòng) X 射線檢驗(yàn)代替過(guò)去的 ICT 。採(cǎi)用自動(dòng) X 射線檢驗(yàn)使 FT 生產(chǎn)率提高了 7% ，與以前的人工視覺(jué)檢驗(yàn)和 FT 相比， Mitsubishi 每年可節(jié)約 75 萬(wàn)美元。
如果你了解公司產(chǎn)品的故障返修和 / 或保修期維修的數(shù)據(jù)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的部件故障歸因於焊點(diǎn)缺陷?！?PC Magazine 》 1997 年 7 期刊登的讀者調(diào)查表明，有多少讀者在購(gòu)機(jī) 12 個(gè)月內(nèi)需要將其電腦送回維修，回答有 30% 的筆記本電腦和 32% 的臺(tái)式電腦有類似的情況。勿須置疑，這樣高的返修率造成大量的保修開(kāi)支，如果 PC 超出了保修期，則會(huì)引起客戶的不滿。
當(dāng)然，其中有許多 PC 的維修只涉及鍵盤(pán)、顯示器和其它問(wèn)題，並不牽涉 PCBA 焊點(diǎn)。然而，保守的估計(jì)，如果有 10% 的維修涉及焊點(diǎn)，那麼，在製造過(guò)程對(duì)這些“失效”焊點(diǎn)的檢驗(yàn)將會(huì)使產(chǎn)品的故障率下降 3 個(gè)百分點(diǎn)。如果 PC 每年的故障率由 30% 下降到 27% 甚至更低，那麼所節(jié)約的保修費(fèi)用和減少客戶的不滿將會(huì)顯示出一個(gè)巨大的商機(jī)。
加拿大 Newbridge Networks 在《 Circuits Assembly 》 1997 年 11 期上撰文寫(xiě)道“減小使用故障最有效的措施就是 X 射線斷層照像機(jī)，它可以檢驗(yàn)邊界焊點(diǎn)的完整性。所謂邊界焊點(diǎn)，就是那些具有一定連接能藉由電氣測(cè)試，但卻沒(méi)有完善的結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)場(chǎng)使用中常常出現(xiàn)故障的焊點(diǎn)。它往往會(huì)導(dǎo)致昂貴的返修費(fèi)用，並失去良好的信譽(yù)。”