בדיקת רנטגן לניתוח מפרקי הלחמה בהרכבת PCB

בדיקת רנטגן לניתוח משותף של הלחמה בהרכבת PCB: עקרונות ויישומים

בדיקת רנטגן התגלתה ככלי קריטי לניתוח מפרקי הלחמה בהרכבת PCB, במיוחד לגילוי ליקויים נסתרים ששיטות אופטיות מסורתיות אינן יכולות לזהות. על ידי חודר דרך שכבות של חומרים, טכנולוגיית הרנטגן מספקת הדמיה לא הרסנית ברזולוציה גבוהה של מבנים פנימיים, ומבטיחה אמינות בייצור אלקטרוניקה מורכב. מאמר זה בוחן את היסודות הטכניים של בדיקת רנטגן ואת היישומים המגוונים שלו בבקרת איכות משותפת של הלחמה.

---

כיצד פועלת בדיקת רנטגן: מנגנוני איתור הדמיה ופגמים
מערכות רנטגן משתמשות בקרינה מבוקרת כדי לתפוס תמונות חתך של PCBs, מה שמאפשר ניתוח מפורט של מפרקי הלחמה מתחת לרכיבים. עקרונות המפתח כוללים:

1. ייצור רנטגן וצילומי
רנטגן חדירה מיוצרים על ידי האצת אלקטרונים והתנגשותם בחומר יעד, בדרך כלל טונגסטן. הקרינה המתקבלת עוברת דרך ה- PCB, כאשר חומרים צפופים יותר כמו הלחמה סופגים יותר צילומי רנטגן מאשר קלים יותר כמו פלסטיק או אוויר. ספיגה דיפרנציאלית זו יוצרת ניגודיות בתמונה הסופית, ומדגישה חללים, סדקים או הלחמה לא מספקת.

2. טכניקות שיפור תמונות
לשיפור נראות הפגמים, מערכות רנטגן משתמשות בשיטות עיבוד מתקדמות:

• רדיוגרפיה דיגיטלית (DR): ממיר אותות רנטגן ישירות לתמונות דיגיטליות, ומציע בדיקה בזמן אמת בניגוד מתכוונן ובהירות.

• טומוגרפיה ממוחשבת (CT): משחזר דגמי תלת מימד מתחזיות רנטגן דו-ממדיות מרובות, המאפשר ניתוח נפחי של מפרקי הלחמה. זה שימושי במיוחד עבור חבילות מורכבות כמו BGAS או QFNs.

• אלגוריתמים לגילוי קצה: זהה שינויים בפתאומיות בצפיפות, כמו הגבול בין כדור הלחמה לכרית, כדי לכמת את צורת המפרק והיישור.

3. בדיקת רנטגן שיקולי בטיחות ותאימות
מחייבת דבקות קפדנית בפרוטוקולי בטיחות קרינה, כולל מיגון, משתלבים והדרכת מפעילים. מערכות מודרניות משלבות מארזים מרופדים עופרת ומנגנוני כיבוי אוטומטיים כדי למזער את סיכוני החשיפה.

---

יישומים של בדיקת רנטגן בניתוח משותף של הלחמה
טכנולוגיית רנטגן נפרסת על פני שלבי הרכבה שונים של PCB כדי להבטיח שלמות משותפת של הלחמה.

1. גילוי פגמים נסתרים בחבילות בצפיפות גבוהה
רכיבים כמו מערכי רשת כדור (BGA), חבילות בקנה מידה של שבבים (CSPs), ועריכות ארבע שטוחות (QFNs) מטשטשות מפרקי הלחמה מתחת לגופם, מה שהופך את שיטות הבדיקה המסורתיות לבלתי יעילות. בדיקת רנטגן מגלה:

• VALINGE: כיסי אוויר שנלכדו בתוך כדורי הלחמה, שיכולים להפחית את החוזק המכני והמוליכות התרמית. תקני התעשייה מציין לעתים קרובות אחוזי חלל מקסימליים לאמינות.

• גישור: חיבורי הלחמה לא מכוונים בין רפידות סמוכות, העלולות לגרום למעגלים קצרים.

• ליקויים ראש-הגלוב (HIP): מתרחשים כאשר הלחמה לא מצליחה להוביל רכיב רטוב כראוי, ויוצרת ממשק חלש המועבר לכישלון תחת אופניים תרמיים.

2. אימות רכיב דרך חור
עבור רכיבים מובילים, בדיקות בדיקות רנטגן עבור:

• מילוי הלחמה לא מספיק: מבטיח שחורים מצופים (PTHS) מלאים לחלוטין, ומונעים מעגלים פתוחים.

• לידים לא מיושרים: מוודא שהמוליכים מרוכזים בתוך חורים, תוך הימנעות מרכוזי לחץ שעלולים להוביל לפיצוח.

• מפרקי הלחמה קרים: מזהה מפרקים עם הרטבה לקויה, המאופיינת לעתים קרובות במראה גס או גרגירי בתמונות רנטגן.

3. אופטימיזציה של תהליכים וניתוח שורש
נתוני רנטגן מספקים תובנות ניתנות לפעולה לשיפור תהליכי ההרכבה:

• התאמות פרופיל מחדש: על ידי ניתוח חלוקת חללים על פני מספר PCB, היצרנים יכולים לייעל את פרופילי הטמפרטורה כדי למזער את לכידת הגז במהלך ההלחמה.

• שיפורי תכנון סטנסיל: זיהוי דפוסי תצהיר הדבקת הלחמה לא עקביים עוזר לצמצם צמצמים או פרמטרים של הדפסה.

• מחקרי תאימות חומרים: בדיקת רנטגן יכולה לאתר דלמינציה או תגובות ממשקיות בין סגסוגות הלחמה וגימורי רכיבים, בחירת חומרים מנחים ליישומי אמינות גבוהה.

---

יתרונות על שיטות בדיקה אלטרנטיביות
בעוד שבדיקה אופטית אוטומטית (AOI) ובדיקות במעגל (ICT) נותרות בעלות ערך, בדיקת רנטגן מציעה יתרונות ייחודיים:

• ניתוח לא הרסני: בניגוד לחתך רוחב, הדורש השמדת דגימות, צילומי רנטגן מאפשרים בדיקה של 100% מבלי לפגוע בשלמות המוצר.

• נראות מבנה פנימי: צילומי רנטגן חודרים לחומרים אטומים, המאפשרים בדיקה של VIAs קבורים, שכבות פנימיות ב- PCB רב שכבתי ורכיבים המותקנים משני הצדדים.

• מדדים כמותיים: תוכנה מתקדמת יכולה למדוד אחוזי חלל, נפח הלחמה והתאמה משותפת עם דיוק גבוה ותמיכה ביוזמות בקרת תהליכים סטטיסטיים (SPC).

---

מסקנה
בדיקת רנטגן היא הכרחית להבטיח איכות משותפת של הלחמה בהרכבת PCB המודרנית, במיוחד כאשר צפיפות הרכיבים והמורכבות ממשיכים לעלות. היכולת שלה לאתר פגמים נסתרים, לייעל תהליכים ולספק נתונים כמותיים הופכת אותם לאבן יסוד של הנדסת אמינות בכל תעשיות כמו רכב, תעופה וחלל וטלקומוניקציה. על ידי שילוב טכנולוגיית רנטגן בזרימות עבודה בבקרת איכות, היצרנים יכולים להשיג תשואות מעבר ראשון גבוהות יותר, להפחית את תקלות השדה ולשמור על עמידה בתקני התעשייה המחמירים.