تطبيق معدات الفحص بالأشعة السينية في عمليات SMT.

في موجة التصغير لأجهزة الجيل الخامس وأجهزة إنترنت الأشياء، يكتشف الفحص بالأشعة السينية بدقة سد وفراغات وصلات اللحام على مستوى الميكرون، مما يدفع معدل إنتاجية لوحات الدارات إلى ارتفاع جديد يبلغ 99.9%. من خلال تحسين منحنى إعادة اللحام بإعادة التدفق، انخفض معدل عيوب التجسير للوحات QFPs ذات درجة 0.15 مم من 1.2% إلى 0.08%. يمهد التعلم العميق بالذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا التصوير المقطعي بالنانو الطريق لمستقبل "صفر عيوب" في تصنيع الإلكترونيات. ومع ذلك، لا تزال هناك بعض التحديات وأوجه القصور التي تستدعي اهتمامنا وتحسينها. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط فعالية الفحص بالأشعة السينية ارتباطًا وثيقًا بالمعايير الأساسية للآلة. ولذلك، نهدف إلى تقديم نظرة عامة شاملة عن آلات الفحص بالأشعة السينية في مجال SMT، بما في ذلك تطبيقاتها والتحديات التي تواجهها واتجاهاتها المستقبلية. 

أولاً، نريد مناقشة بعض العيوب الرئيسية وتحديات الجودة في عمليات SMT. تُعد SMT عملية أساسية في تصنيع الإلكترونيات، وتحدد جودة وصلات اللحام بشكل مباشر موثوقية لوحات الدارات الكهربائية وعمرها الافتراضي. ومع ذلك، في عمليات التنسيب عالية السرعة وعمليات إعادة اللحام بإعادة التدفق، هناك أربعة أنواع تقريبًا من العيوب التي يصعب تحديدها عادةً باستخدام الهيئة العربية للتصنيع. النوع الأول هو تجسير اللحام: وهو اتصال اللحام العرضي بين الدبابيس المتجاورة، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي. ويمثل هذا النوع من العيوب 15-20% من جميع العيوب؛ النوع الثاني هو الإبطال: وهو عندما تتجاوز نسبة الفقاعات داخل وصلة اللحام 10%، وتزداد المقاومة الحرارية وينخفض عمر المكون بأكثر من 30%؛ النوع الثالث هو اللحام البارد: وهو عندما لا يذوب اللحام تمامًا، مما يتسبب في مقاومة تلامس غير طبيعية وأعطال متقطعة؛ النوع الرابع هو اختلال محاذاة المكونات: وهو عندما يتجاوز إزاحة حزمة BGA/CSP 20% من درجة الدبوس، ويفشل نقل الإشارة. 

لا تستطيع الهيئة العربية للتصنيع التقليدية اكتشاف العيوب السطحية فقط وهي عاجزة عن اكتشاف العيوب الداخلية في وصلات اللحام المخفية مثل BGA وQFN. ومع ذلك، أصبح الفحص بالأشعة السينية هو الحل الرئيسي لهذه المشكلة من خلال تقنية التصوير المخترق. هذا هو السبب في أن آلات الفحص بالأشعة السينية تتصدر حاليًا المجال في SMT.

ثانيًا، نريد مناقشة بعض مبادئ تقنية الفحص بالأشعة السينية والمعايير الأساسية للمعدات، مع التركيز على مبدأ تكوين الصورة. هناك ثلاثة مبادئ جديرة بالذكر. المبدأ الأول هو اختلافات امتصاص المواد: والسبب هو أن اللحام، مثل السبائك القائمة على القصدير، يتناقض مع معاملات امتصاص الأشعة السينية لركائز ثنائي الفينيل متعدد الكلور، مثل FR-4 ورقائق النحاس. وعلى وجه الخصوص، فإن معامل توهين القصدير أقل 40% من معامل توهين النحاس؛ المبدأ الثاني هو التصوير المقطعي: والسبب هو أن الآلة يمكنها إعادة بناء صور ثلاثية الأبعاد من خلال الإسقاط متعدد الزوايا، بدقة 2-5 ميكرومتر، وتحديد حجم التجويف وموقع الجسر بدقة؛ المبدأ الثالث هو التحليل بمساعدة الذكاء الاصطناعي: والسبب هو أن الآلات يمكنها استخدام الشبكات العصبية التلافيفية، مثل شبكة CNN المعروفة، لتسمية أنواع العيوب تلقائيًا بمعدل خطأ أقل من 0.3%، مقارنةً بمعدل خطأ يبلغ حوالي 5% للفحص البصري اليدوي. بعد ذلك، نريد أن نذكر بسرعة تأثير المعلمات القياسية الصناعية على فحص SMT. أولاً، مع دقة تصل إلى ≤1 ميكرومتر، يمكنه تحديد الجسور والفراغات الدقيقة الأصغر من 0.1 مم² بدقة. ثانيًا، مع سرعة الكشف التي تبلغ ≥10 ألواح في الساعة، يمكن أن تتطابق مع دورة خط الإنتاج عالية السرعة لخطوط SMT، مثل ماكينة Nectec للالتقاط والوضع، والتي يمكن أن تحقق 84000 ساعة في الساعة كحد أقصى.

التالي هو جرعة الإشعاع، والتي يمكن أن تصل إلى ≤1 ميكروسكفيرت لكل دورة. نظرًا لأنه يتوافق مع معيار IEC 62494، فإنه يضمن السلامة التشغيلية ويمنع تلف المكونات. وأخيرًا، يمكن أن تصل قدرة الاختراق إلى 120 كيلو فولت/200 واط ويدعم فحص مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المكونة من 6 طبقات والمكونات المحمية بالمعادن.

ثالثًا، نريد مناقشة أحد السيناريوهات الواقعية الكلاسيكية لماكينات الفحص بالأشعة السينية من Nectec في خطوط إنتاج SMT من عملاء سابقين. اكتشف أحد عملاء الشركة المصنعة لإلكترونيات السيارات وجود سد في دبابيس حزمة QFP ذات درجة 0.20 مم أثناء الفحص بالأشعة السينية لإنتاج لوحة التحكم في وحدة التحكم الإلكترونية. من خلال تعديل منحنى درجة حرارة إعادة اللحام بإعادة التدفق، تم تقليل معدل عيوب التجسير من 1.3% إلى 0.09%.

رابعاً، نريد أن نقدم بعض الآفاق المستقبلية لآلات الفحص بالأشعة السينية. أولاً التعلم العميق بالذكاء الاصطناعي. وتتمثل ميزة استخدامه في قدرته على التدريب الذاتي لقاعدة بيانات ميزات العيوب، مثل استخدام شبكة GAN المعروفة لتوليد شبكات عدائية لتحقيق تحسين معلمة العملية التكيفية. التالي هو التصوير المقطعي المحوسب. تدعم معدات التصوير المقطعي المحوسب النانوية الناضجة، مثل NX-CT160 من Nectec، تحليل العيوب على مستوى دون الميكرون. وأخيراً، هناك الاندماج متعدد الوسائط. يمكن لهذا النموذج واسع النطاق دمج بيانات الأشعة السينية والتصوير الحراري وبيانات الكشف الصوتي لإنشاء نظام شامل لمراقبة الجودة. 

وختامًا، أصبح العالم الآن مدفوعًا بالتصغير والتكامل عالي الكثافة لأجهزة الجيل الخامس وإنترنت الأشياء. أصبح الفحص بالأشعة السينية أداة أساسية لمراقبة الجودة في عمليات SMT. ومن خلال التحديد الدقيق للعيوب المخفية مثل سد اللحام والفراغات، يمكننا زيادة معدل إنتاجية تجميع لوحات الدارات الكهربائية إلى أكثر من 99.91 تيرابايت في الوقت الذي نخفض فيه تكاليف الجودة بأكثر من 301 تيرابايت في الوقت نفسه.

في المستقبل، ومع استمرار الإنجازات في مجال ذكاء الأجهزة وسرعة الفحص، ستدفع تقنية الأشعة السينية صناعة الإلكترونيات نحو تحقيق هدف "انعدام العيوب".