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利用3D X-RAY 光快速识别空洞

2019-11-30 10:44:08

就算技术工艺有所不同,在线 3D X-RAY 光系统 (在线3D AXI) 的致胜法宝最终仍是与自动光学检测 (AOI) 完全一致,即快速的组件操作 与一流的 3D 图像品质。有针对性使用 X 光的一个范例是对空洞的可靠识别,例如用于含有球栅阵列 (BGA) 的电子产 品或发光二极管 (LED)。

空洞可能由于多种因素形成,要想在焊接点精确定位这些大大小小的空洞,X-RAY是唯一的无损方法。锡膏的特性根据成 分而不同,同时也取决于其在生产过程中稳固连接的材质。例如,清洁后残留在电路板上的有害物质就是引起空洞的原 因之一。当锡膏存放时间过久时,在某些情况下也会有损品质。其他影响因子还包括制造时回流焊炉上选择的特定参 数。例如,当焊接点中包含的焊剂停留时间过短,以至无法在焊接过程中外溢,就可能形成此类空洞。电子设备专业协 会 IPC 准则可作为优化流程的操作辅助:IPC J-STD-001 中描述了焊接电气及电子组件的要求,IPC-A-610 中描述了电 子组件的验收标准。针对 BGA,可在 IPC-7095D 中找到有关空洞及空洞测定的有用信息。

空洞

基于经验的阈值 用于 BGA 焊接点的 3D X-RAY 检测软件标准设置中就有一项是,所有空洞的总面积不得超过焊接面积的 25 %。“这一预设 的阈值基于 Viscom 的多年经验,不过,当然可根据生产中的特定检测任务来个性化更改”.3D 在线 X-RAY 光可获取检测物体的水平及垂直截面,从而在空洞测定领域开启了新可 能。就比如基座或构件的间距。例如,关于 BGA,IPC-7095D 等均提到,焊接点中真空的位置可能远比其大小和数量 来得更为重要。一旦开始出现裂缝,焊接点与接触面边界上的小空隙可能对断口产生决定性影响。在工艺鉴定时,可借 助空洞测定结果持续测试不同锡膏、回流设置亦或不同表面,并给予数据支持,直到真正达到既定目标。最先进的软件 能够测定单个空洞,计算空洞的总百分比,并全面评估结果。
在线3D AXI 以 LED 为例 为了在运行的生产过程中始终遵守既定阈值,此处的检测也必须非常可靠且精确。最终目标是确保每一个成品的焊接点 品质优良。空洞会影响产品质量这一点,在 LED 方面也是众所周知。如今,从内置照明设备到路灯及显示器,发光二 极管有无数使用之处,工业设计师在实现其光线创意时也大有空间。相较而言,汽车行业早就投身于这一技术,所以, 这早已是车灯、方向指示灯及车大灯的标配。广为人知的优势是使用寿命长、发光效率高及能耗低。
散热是决定性品质特质 LED 同时放射出光线与热量。其品质与寿命的关键在于快速的散热。查阅 IPC-A-610 版本 G 中的相关标准,有关带有 下侧散热接口的组件内容中能找到一条提示,即焊接点不可见区域热量层面的验收标准未在此处说明,必须由用户与制 造商协商确定。因此,热量传导层取决于流程与设计,其中应注意组件制造商的使用提示 (application notes)、掩蔽膜、 孔隙、焊接高度等。在焊接这些组件类型时,热层面的孔隙和气泡无法完全避免。但是,尤其是空洞,也就是焊接点中 的真空,是可以减少的,方法就是优化芯片半导体器件隔离层的散热。受到隔离层温度强烈影响的有 LED 的寿命 (运行小时)、波长(颜色)及发光效率(亮度)。
严格规定下的高效率 正是在汽车领域,装备 LED 电路板的生产及检测常常由 EMS 服务商(电子器件生产服务)完成。他们必须满足其委托 人的严格规定,同时尽可能高效,以便保持竞争力。“这里指的是品牌制造商,他们在相应的数据页中非常明确地规定, 焊接点中空洞部分的比例不得超过多少。焊接凸点的数量及大小也有同样规定,这在 LED 方面,也能借助在线 X 光严 格遵守阈值”,销售工程师 Andreas Gladis 说道,他为 Viscom 负责客户支持及开拓南欧和东南欧多个国家的客户群。 例如,带有真空的加工炉就有利于空洞的避免。就像 BGA 一样,最先进的 3D X-RAY 光同样能出色识别 LED 的空洞。对样 品检测来说,用法多样的手动系统就足够了,而生产线则使用一套系统做到全自动检测。外部不可见的空洞可通过这种 方式完全捕获并分析。



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