應用X射線檢測PCB板

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

安捷倫的5DX系列(圖1)是其第四代產品，且一直在改進可重復性和吞吐量。系統的X射線分層攝影法技術依賴于與旋轉的圖像檢測器保持同步運動的可旋轉X射線束(圖2)。X射線分層攝影法使系統能夠對3mil（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 通過連續提高5DX系列的成像和軟件能力，安捷倫科技已經占據3D X射線檢查市場主導地位多年(來源：安捷倫科技公司)

圖2 受控X射線和旋轉的檢測器需要對PCB上的感興趣區域進行若干次成像。軟件將成像合成，僅在PCB的一面顯示焊點
聚焦對于3D X系統至關重要，5DX系統首先利用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，系統精確地上下移動電路板(Z軸)以便X射線束聚焦在觀測區域，自動成像。但是，它需要再一次掃描電路板。
5DX系統可以處理0201 SMT元件并能夠分辨間隔8mil(0.2mm)的焊點。當它遇到焊球或焊點內的空泡時，5DX系統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先設定的特征比較，來判定焊點否合格。軟件的改進已經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射線檢查設備還提供分析和診斷工具。隨著PCB制造商向無鉛焊轉移，用戶必須了解無鉛焊對生產工藝的影響，在向無鉛焊轉移期間你會看到可能出現的許多缺陷。
當你對主要工藝作出改變時，有些事情會朝著預期的方向變化；但是，也會發生一些無法預料的事情。5DX系統可以幫助工程師控制生產工藝并回歸到變化之前的品質。隨著制造商向無鉛焊的轉移，X射線系統有助于幫助制造商減少不合格率。

ClearVue技術
盡管安捷倫科技在3D X射線檢查設備市場占據領先地位，但是，一直向電子行業提供2D X射線檢查設備的泰瑞達公司現在已經進入3D市場。他們認為X射線分層攝影技術機械上太復雜，它包括一個旋轉檢測器、一個旋轉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(稱為ClearVue)重構了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備(PCB在成像采集之間移動)。

ClearVue技術在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發射系統那樣直接觀察穿過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