Aplicarea echipamentelor de inspecție cu raze X în procesele SMT.

În valul de miniaturizare a dispozitivelor 5G și IoT, inspecția cu raze X detectează cu exactitate punțile și golurile de lipire la nivel de microni, împingând astfel rata de randament a plăcilor de circuite la un nou nivel de 99,9%. Prin optimizarea curbei de lipire reflow, rata defectelor de lipire pentru QFP cu pas de 0,15 mm a scăzut de la 1,2% la 0,08%. AI deep learning și tehnologia nano-CT deschid calea către un viitor "zero defecte" în producția de electronice. Cu toate acestea, există încă unele provocări și deficiențe care necesită atenția noastră și îmbunătățiri. În plus, eficacitatea inspecției cu raze X este strâns legată de parametrii de bază ai mașinii. Prin urmare, ne propunem să oferim o prezentare cuprinzătoare a mașinilor de inspecție cu raze X în domeniul SMT, inclusiv aplicațiile, provocările și tendințele viitoare ale acestora. 

În primul rând, dorim să discutăm câteva defecte cheie și provocări de calitate în procesele SMT. SMT este un proces de bază în producția de electronice, iar calitatea îmbinărilor prin lipire determină în mod direct fiabilitatea și durata de viață a plăcilor de circuite. Cu toate acestea, în procesele de plasare de mare viteză și de lipire prin reflow, există aproximativ patru tipuri de defecte care sunt de obicei dificil de identificat utilizând AOI. Primul tip este lipirea în punte: care este o conexiune accidentală a lipiturii între pini adiacenți, rezultând un scurtcircuit. Acest tip de defect reprezintă 15-20% din toate defectele; tipul doi este golirea: atunci când proporția bulelor din interiorul îmbinării de lipit depășește 10%, rezistența termică crește și durata de viață a componentei scade cu mai mult de 30%; tipul trei este lipirea rece: atunci când lipirea nu s-a topit complet, cauzând o rezistență anormală la contact și defecțiuni intermitente; tipul patru este dezalinierea componentei: atunci când decalajul pachetului BGA/CSP depășește 20% din pasul pinilor, transmiterea semnalului va eșua. 

AOI tradițional poate detecta doar defectele de suprafață și este neputincios în fața defectelor interne din îmbinările prin lipire ascunse, cum ar fi BGA și QFN. Cu toate acestea, inspecția cu raze X a devenit soluția cheie la această problemă prin tehnologia sa de imagistică penetrantă. Acesta este motivul pentru care mașinile de inspecție cu raze X sunt în prezent lider în domeniul SMT.

În al doilea rând, dorim să discutăm câteva principii ale tehnologiei de inspecție cu raze X și parametrii de bază ai echipamentului, concentrându-ne asupra principiului formării imaginii. Există trei principii care merită menționate. Primul principiu este diferențele de absorbție a materialelor: motivul este că lipirea, cum ar fi aliajele pe bază de staniu, contrastează cu coeficienții de absorbție a razelor X ai substraturilor PCB, cum ar fi FR-4 și folia de cupru. În special, coeficientul de atenuare al staniului este cu 40% mai mic decât cel al cuprului; principiul doi este tomosinteza: motivul este că aparatul poate reconstrui imagini 3D prin proiecție multiangulară, cu o rezoluție de 2-5μm, cuantificând cu precizie volumul cavității și localizarea punții; principiul trei este analiza asistată de IA: motivul este că aparatele pot utiliza rețele neuronale convoluționale, cum ar fi binecunoscutul CNN, pentru a eticheta automat tipurile de defecte cu o rată de eroare mai mică de 0.3%, comparativ cu o rată de eroare de aproximativ 5% pentru inspecția vizuală manuală. În continuare, dorim să menționăm rapid impactul parametrilor standard de nivel industrial asupra inspecției SMT. În primul rând, cu o rezoluție de ≤1μm, acesta poate identifica cu precizie micropunctele și golurile mai mici de 0,1mm². În al doilea rând, cu o viteză de detecție de ≥10 plăci pe oră, poate corespunde ciclului de producție de mare viteză al liniilor SMT, cum ar fi mașina Nectec pick-and-place, care poate atinge un maxim de 84.000 CPH.

Urmează doza de radiații, care poate ajunge la ≤1 μSv pe ciclu. Deoarece respectă standardul IEC 62494, asigură siguranța operațională și previne deteriorarea componentelor. În cele din urmă, capacitatea de penetrare poate ajunge la 120 kV/200 W și permite inspectarea PCB-urilor cu 6 straturi și a componentelor ecranate cu metal.

În al treilea rând, dorim să discutăm un scenariu clasic din viața reală al mașinilor de inspecție cu raze X Nectec în liniile de producție SMT de la clienții anteriori. Am avut un client producător de electronice auto care a descoperit o punte de pini de pachete QFP cu pas de 0,20 mm în timpul inspecției cu raze X a producției de plăci de control ECU. Prin ajustarea curbei temperaturii de lipire prin reflow, rata defectului de bridging a fost redusă de la 1,3% la 0,09%.

În al patrulea rând, dorim să oferim câteva perspective de viitor ale mașinilor de inspecție cu raze X. În primul rând, AI deep learning. Avantajul utilizării acesteia este că poate autoinstrui o bază de date a caracteristicilor defectelor, cum ar fi utilizarea binecunoscutei GAN pentru a genera rețele adversare pentru a realiza optimizarea adaptivă a parametrilor procesului. Următoarea este tomografia CT. Echipamentele CT la scară nanometrică mature, precum NX-CT160 de la Nectec, permit analiza defectelor la nivel submicronic. În sfârșit, există fuziunea multimodală. Acest model la scară largă poate integra raze X, imagini termice și date de detecție acustică pentru a stabili un sistem complet de monitorizare a calității. 

Pentru a concluziona, lumea este acum condusă de miniaturizarea și integrarea de înaltă densitate a dispozitivelor 5G și IoT. Inspecția cu raze X a devenit un instrument esențial pentru controlul calității în procesele SMT. Prin identificarea precisă a defectelor ascunse, cum ar fi punțile de lipire și golurile, putem crește rata de randament a asamblării plăcilor de circuite la peste 99,9%, reducând în același timp costurile de calitate cu mai mult de 30%.

În viitor, datorită progreselor continue în inteligența dispozitivelor și în viteza de inspecție, tehnologia cu raze X va conduce în continuare industria producătoare de electronice către obiectivul "zero defecte".