تقنية Xray تكشف عن عيوب خفية في تصنيع الإلكترونيات

في السعي لتحقيق أقصى درجات الدقة والموثوقية في تصنيع الإلكترونيات، تمثل العيوب المجهرية المخفية داخل المكونات تحديات كبيرة لمراقبة الجودة. تتميز سلسلة أنظمة فحص الأشعة السينية ثلاثية الأبعاد (ARIRANG) CT بمعدل تصوير مذهل يبلغ 15 ثانية. تتفوق هذه الأنظمة في التعرف على التفاصيل والدقة، وتلبي المتطلبات الصارمة لفحص الأجهزة السطحية (SMD) وأشباه الموصلات. تولد تقنية إعادة البناء ثلاثية الأبعاد المتقدمة صورًا مقطعية رقمية، مما يتيح القياس والتحليل الدقيق للعيوب في الفضاء ثلاثي الأبعاد، مما يغير بشكل أساسي قيود الفحص التقليدية.

بينما أصبح الفحص البصري (AOI و SPI) قياسيًا في إنتاج الإلكترونيات، فإنه يظهر قيودًا متأصلة عند فحص حزم الدوائر المتكاملة مثل BGAs و LGAs و ICs. بالنسبة للمكونات ذات نقاط الاتصال المخفية تحت التغليف، يمكن للفحص البصري تقييم الميزات الخارجية فقط، ويفشل في تقييم عيوب اللحام الداخلية. يظل فحص الأشعة السينية هو الطريقة الوحيدة الفعالة لـ "النظر من خلال" داخل المكونات.

مع التطور السريع لتطبيقات إنترنت الأشياء (IoT) والمنزل الذكي، تخضع المنتجات اليومية لعملية كهربة كبيرة. على سبيل المثال، يتم استبدال مكابح اليد الميكانيكية بشكل متزايد بأنظمة تحكم إلكترونية تحتوي على معالجات ذات وصلات لحام مخفية. تؤثر موثوقية هذه المكونات بشكل مباشر على سلامة المستخدم، مما يجعل فحص الأشعة السينية ضروريًا لتحديد المخاطر المحتملة من عيوب اللحام المخفية.

يحدد فحص الأشعة السينية بفعالية عيوب اللحام المختلفة المخفية تحت المكونات، بما في ذلك:

• لحام بارد / وصلات مفتوحة: اتصالات كهربائية غير مكتملة تسبب انقطاع الدائرة
• فراغات / مسامية: جيوب هوائية داخل اللحام تؤثر على التوصيل والقوة الميكانيكية
• شقوق: كسور مجهرية في وصلات اللحام أو المكونات تؤدي إلى تدهور الأداء
• جسور لحام: اتصالات لحام عرضية بين وسادات متجاورة تخلق دوائر قصيرة
• مكونات داخلية مفقودة: هياكل داخلية غير مكتملة تضر بالوظائف

من خلال طرق الفحص ثنائية الأبعاد (2D) وثلاثية الأبعاد ونصف (2.5D) وثلاثية الأبعاد (3D CT)، تصبح هذه العيوب قابلة للكشف. تعمل طرق العرض متعددة الزوايا من التصوير المائل ثنائي الأبعاد ونصف (2.5D) والمقاطع العرضية ثلاثية الأبعاد (3D CT) على تبسيط تحديد العيوب بشكل كبير مع تحسين الدقة.

تنقسم أنظمة الأشعة السينية الصناعية لتصنيع الإلكترونيات إلى ثلاث فئات بناءً على مستوى الأتمتة:

تُستخدم هذه الأنظمة بشكل أساسي لأخذ عينات فردية أو دفعات صغيرة، وتتطلب أنظمة فحص الأشعة السينية اليدوية (MXI) من المشغلين وضع العينات يدويًا، وتحديد مناطق الاهتمام (ROI)، وتقييم الصور. تكلفتها المنخفضة نسبيًا تجعلها نقطة دخول اقتصادية لفحص الأشعة السينية.

على الرغم من عدم دمجها بالكامل في خطوط الإنتاج، تقوم هذه الأنظمة بإجراء فحص آلي (AXI). يتعامل المشغلون فقط مع التحميل / التفريغ، بينما يقوم النظام تلقائيًا بتحديد مناطق الاهتمام (ROI)، وضبط الزوايا / التباين، وإنشاء الصور. يظل التقييم النهائي يدويًا، مما يجعلها مناسبة لأخذ العينات الدورية في الإنتاج عالي الحجم.

تتكامل حلول الأتمتة العالية هذه بسلاسة في خطوط الإنتاج. تخضع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) للتغذية والفحص والتقييم والإخراج التلقائي، مع تخزين جميع النتائج في قواعد البيانات. تتيح هذه الأنظمة مراقبة الجودة بنسبة 100٪، وتثبت أنها حاسمة للصناعات الحساسة للسلامة مثل التكنولوجيا الطبية وإلكترونيات السيارات.

تتكون جميع أنظمة الأشعة السينية الصناعية من ثلاثة مكونات أساسية: أنبوب أشعة سينية، وكاشف، ومنصة عينة / ناقل. يصدر أنبوب الأشعة السينية (الموجود في الأعلى أو الأسفل) إشعاعًا عبر العينة باتجاه الكاشف المقابل. تخلق اختلافات كثافة المواد تباينات تدرج رمادي - تظهر المناطق الكثيفة أغمق لأنها تمتص المزيد من الإشعاع، بينما تظهر المناطق الأقل كثافة أفتح.

باستخدام إشعاع عمودي، يعاني التصوير ثنائي الأبعاد من تداخل الهياكل في لوحات الدوائر المطبوعة مزدوجة الجوانب. حتى الألواح أحادية الجانب قد تفوت عيوبًا مثل وصلات اللحام الباردة بسبب تداخل الميزات. مع تقلص المكونات وزيادة التعقيد، تتضاءل أهمية ثنائية الأبعاد بينما يصبح ثنائي الأبعاد ونصف (2.5D) ضروريًا.

تتيح طرق العرض المائلة القابلة للتعديل اكتشاف عيوب اللحام المخفية في BGAs والمكونات ذات الثقوب بشكل فعال، متغلبة على قيود ثنائية الأبعاد (2D).

من خلال تدوير العينات 360 درجة أثناء التصوير، تعيد البرامج المتخصصة بناء نماذج ثلاثية الأبعاد كاملة من مئات الصور ثنائية الأبعاد. يتيح ذلك تحليل المقاطع العرضية الرقمية، ويتطلب عادةً صورة واحدة لكل درجة دوران (360 صورة إجمالاً)، مع تأثير كمية الاستحواذ بشكل مباشر على وقت الدورة.

خالية من الصيانة مع فتائل غير قابلة للاستبدال، توفر هذه الأنابيب عمرًا يتراوح بين 6000 و 10000 ساعة في بيئات محكمة الغلق بالفراغ، وتحقق دقة على مستوى الميكرون.

تتميز بفتائل قابلة للاستبدال (تتطلب صيانة كل 300-1000 ساعة) ومضخات فراغ خارجية، تحقق هذه الأنابيب دقة على مستوى النانومتر من خلال تركيز دقيق للحزمة.

يتطلب الاختراق الأمثل تعديل الجهد / الطاقة بناءً على كثافة المادة. تناسب الجهود المنخفضة الألمنيوم، بينما تخترق الجهود الأعلى المواد الأكثر كثافة مثل الحديد أو الذهب. قد يؤدي الجهد الزائد إلى اختراق مفرط للتفاصيل الدقيقة مثل أسلاك الربط، بينما تترك الجهود غير الكافية الصور معرضة بشكل مفرط.

تهيمن كاشفات الألواح المسطحة الآن على السوق، لتحل محل مضخمات الصور السابقة من خلال تقديم صور عالية التباين حتى عند الجهود المنخفضة، على الرغم من أن بعض الشركات المصنعة تستخدم بدائل مملوكة.

تفرض لوائح مثل قانون الحماية من الإشعاع الألماني دروعًا شاملة، ودوائر قطع طاقة مستقلة، وحدود تعرض قصوى (3 ميكرو سيفرت / ساعة عند 0.1 متر من الأسطح التي يمكن الوصول إليها). تتطلب جميع الأنظمة شهادة مستقلة قبل التشغيل.