X 射線自動(dòng)檢測(cè) (AXI) 技術(shù)已在 BGA、CSP 和倒裝芯片應(yīng)用領(lǐng)域成為了標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量控制工具；其他SMD 焊點(diǎn)（如 QFP 和 QFN 元件）的隱藏特性，也促使AXI應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。任何會(huì)對(duì)焊點(diǎn)形狀產(chǎn)生顯著影響的缺陷都可通過(guò) X 射線分析檢測(cè)出來(lái)。
為確保質(zhì)量敏感型的電子產(chǎn)品符合當(dāng)前和未來(lái)的零缺陷要求，避免偽缺陷率的最小化檢測(cè)策略應(yīng)決定檢測(cè)時(shí)間，而非生產(chǎn)線處理量。采用常規(guī)聯(lián)機(jī) AXI 時(shí)，檢測(cè)深度通常由 SMT 生產(chǎn)線處理量決定。原則上，相比自動(dòng)光學(xué)檢測(cè) (AOI)，X 射線檢測(cè)需要更多的時(shí)間，缺陷覆蓋率越高，檢測(cè)所需時(shí)間就越多。為達(dá)到零缺陷生產(chǎn)目標(biāo)，需要使用具有微米分辨率、360° 旋轉(zhuǎn)角度和最高 70° 斜視角度的小視場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，即采用 μAXI。為了確保滿足上述較高缺陷覆蓋率要求，相比常規(guī)在線 AXI，μAXI 需要更多的時(shí)間，而且必須在生產(chǎn)線旁離線執(zhí)行。
實(shí)現(xiàn)第一套 μAXI 系統(tǒng)是裝有新 x|act 軟件平臺(tái)、具有高定位精度的菲尼克斯 X 射線 (phoenix|x-ray) 180 kV / 20W microme|x X 射線檢測(cè)系統(tǒng)。為了最大程度減少程序設(shè)置時(shí)間，x|act 采用 CAD 導(dǎo)入的組件和焊點(diǎn)信息，而非使用較復(fù)雜且基于不夠精確視圖的設(shè)置。操作員只需將庫(kù)中的具體檢測(cè)方案鏈接到各種焊點(diǎn)類型，如 BGA、QFP 和 PTH等，x|act 軟件隨即將自動(dòng)創(chuàng)建檢測(cè)視圖。
由于采用基于 CAD 的設(shè)置和精密的 μAXI 系統(tǒng)，檢測(cè)程序可以離線生成并可植入相同類型的所有系統(tǒng)。x|act 軟件可以在 X 射線圖像中提供動(dòng)態(tài)覆蓋的 CAD 信息，這就使用戶可以隨時(shí)獲取完整的樣品數(shù)據(jù)，即使在使用斜視圖(傾斜和旋轉(zhuǎn))時(shí)也能做到這一點(diǎn)。不僅可以隨時(shí)看見(jiàn)焊點(diǎn) ID，甚至還可通過(guò)鼠標(biāo)獲取焊點(diǎn)的具體檢測(cè)結(jié)果。覆蓋技術(shù)極大地方便了操作員隨時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以及對(duì)需要返工的被檢測(cè)缺陷進(jìn)行可靠識(shí)別，之前這兩項(xiàng)工作都是在擁有成千上萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)的一塊板上進(jìn)行，非常耗費(fèi)時(shí)間。
新 x|act 軟件是用于保證偽缺陷和逃脫率最小化，從而達(dá)到電子產(chǎn)品最高可靠性的第一套最高分辨率 μAXI 解決方案。
不斷變化的質(zhì)量要求
電子組件正日趨小型化且更加復(fù)雜；相應(yīng)地，質(zhì)量要求也始終在不斷變化。對(duì)于大多數(shù)行業(yè)，如軍事電子、汽車電子和航空航天，零缺陷是必須滿足的要求。電子產(chǎn)品的可靠性在很大程度上取決于焊點(diǎn)質(zhì)量，而驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)主要基于焊點(diǎn)的形狀和尺寸。為保證最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，必須提供新的自動(dòng)化測(cè)試方法；只有最高分辨率 X 射線技術(shù)能提供檢測(cè)此類組件的必備方法。
通過(guò)使用最新微焦點(diǎn)和納米焦點(diǎn) X 射線技術(shù)和先進(jìn)的檢測(cè)軟件，可以自動(dòng)檢測(cè)大多數(shù)常規(guī)焊點(diǎn)，相比檢查其表面或其中一個(gè)切片，該技術(shù)能夠提供更多的質(zhì)量信息。由于使用了適當(dāng)?shù)能浖图夹g(shù)，全自動(dòng)檢測(cè)可保證通過(guò)一種有效、省時(shí)的方法進(jìn)行更加深入的分析，而這種分析具有最高的可重復(fù)性。
問(wèn)題是，使用在線檢測(cè)時(shí)SMT生產(chǎn)線處理量是否適合最高缺陷覆蓋率要求，或者離線μAXI系統(tǒng)是否為最佳選擇？
高分辨率 X 射線檢測(cè)
獲得最大缺陷覆蓋率的基礎(chǔ)是高分辨率 X 射線檢測(cè)系統(tǒng)。無(wú)論是微米焦點(diǎn)還是納米焦點(diǎn)，X 射線的錐形光束均可運(yùn)用在檢測(cè)儀上生成放大的 X 射線陰影圖像來(lái)穿透樣品?？蛇_(dá)到的分辨率或圖像清晰度主要受 X 射線管焦點(diǎn)尺寸的影響，焦點(diǎn)尺寸從幾微米（微米焦點(diǎn)射線管）至不到1微米（最新納米焦點(diǎn)射線管）各不相同（見(jiàn)圖 1）。
新型納米焦點(diǎn)射線管具有高達(dá) 200 納米（0.2 微米）的細(xì)節(jié)檢測(cè)能力。為了獲得 X 射線強(qiáng)度和分辨率之間的最佳組合，它們采用了不同的模式。分析所需的關(guān)鍵特性是圖像放大，它由光束幾何特征決定。高級(jí) X 射線系統(tǒng)可在不使用軟件放大的情況下將圖像放大 23,000 倍以上。
另外一個(gè)需要考慮的因素是圖像對(duì)比度。對(duì)比度受到PCB上各檢測(cè)對(duì)象的X射線吸收情況的影響，吸收量因厚度(與焊點(diǎn)形狀一致)或材料(如銅面上焊點(diǎn))的不同而不同。
對(duì)于 BGA 和其他焊點(diǎn)的檢測(cè)而言，傾斜視圖是必需的。如果通過(guò)傾斜樣品來(lái)獲得斜視圖，由于焦物距較長(zhǎng)，放大率會(huì)降低。為了避免出現(xiàn)這種情況，保持物體中心ovhm 控制功能可在改變角度時(shí)保持視場(chǎng)鎖定的情況下，提供無(wú)放大率損失、傾斜角度最高達(dá) 70 度外加 0-360 度旋轉(zhuǎn)的斜視圖（見(jiàn)圖 2）。
X 射線自動(dòng)檢測(cè) (AXI)大多數(shù)焊點(diǎn)屬性和缺陷能夠被自動(dòng)檢測(cè)出來(lái)。但是，不同焊點(diǎn)尺寸和檢測(cè)目標(biāo)在自動(dòng)化操作期間要求采用不同的程序。自動(dòng)化操作有三個(gè)步驟：
半自動(dòng)目視檢查
由于需要大量的設(shè)置工作并需要優(yōu)化檢測(cè)時(shí)間，對(duì)小批量檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行全自動(dòng)檢測(cè)通常并不劃算。但是，即使在 X 射線圖像的目視評(píng)價(jià)期間，重復(fù)同樣的動(dòng)作也是合乎需要的，半自動(dòng)化操作仍然有用。鑒于此，檢測(cè)方案中介紹了印刷電路板位置以及相關(guān)的X射線參數(shù)，所以操作員務(wù)必對(duì)其進(jìn)行精確評(píng)估，繼而精確評(píng)估可比較的檢查視圖。單獨(dú)的定量測(cè)定，如可空洞百分率測(cè)定，可以被整合為自動(dòng)操作步驟。
全自動(dòng)在線檢測(cè)
準(zhǔn)備進(jìn)行 100% 檢測(cè)時(shí)，將自動(dòng) X 射線系統(tǒng)接入生產(chǎn)線中似乎是不可避免的。但是，此操作會(huì)將在線循環(huán)時(shí)間設(shè)為檢測(cè)時(shí)間的上限，從而可能限制了檢測(cè)的深度。與自動(dòng)光學(xué)檢測(cè) (AOI) 相比，由于它所具有的各種缺點(diǎn)，生成高分辨率 X 射線圖像需要更多的時(shí)間。這一缺陷部分可通過(guò)較高的射線管功率來(lái)平衡，但這會(huì)增大焦點(diǎn)尺寸從而損害圖像質(zhì)量。換言之：對(duì)于應(yīng)在特定測(cè)試深度（缺陷覆蓋率）和可接受的偽缺陷和逃脫率條件下加以檢測(cè)的工作包，其所必需的特定檢測(cè)時(shí)間可能會(huì)超過(guò)生產(chǎn)節(jié)拍。因此，PBGA的 300 個(gè)焊點(diǎn)可以在 20 秒的生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)進(jìn)行全面檢查，但在相同時(shí)間內(nèi)完成 3000 個(gè)焊點(diǎn)的檢查則可能只停留在表面且存在很高的逃脫率。
全自動(dòng)離線檢測(cè)
由于種類繁多或?qū)Υ笮统闄z存在限制的產(chǎn)品數(shù)量減少，全自動(dòng)批量模式檢測(cè)成為一種有效的替代檢測(cè)方式(見(jiàn)圖 3)。板由操作員或自動(dòng)裝片暗匣裝入X 射線系統(tǒng)。采用離線檢測(cè)方式時(shí)，檢測(cè)深度和檢測(cè)時(shí)間可以針對(duì)各類產(chǎn)品的特定檢測(cè)要求加以優(yōu)化。此外，計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)也可采用該 X 射線系統(tǒng)，從而在不干擾生產(chǎn)過(guò)程的情況下進(jìn)行詳細(xì)的缺陷分析。
采用在線還是離線 X 射線檢測(cè)？
為確保產(chǎn)品質(zhì)量符合當(dāng)前和未來(lái)的零缺陷要求，檢測(cè)時(shí)間只能通過(guò)實(shí)現(xiàn)偽缺陷和逃脫率最小化所需的檢測(cè)策略來(lái)決定。常規(guī)在線 AXI 的檢測(cè)深度由生產(chǎn)節(jié)拍決定。但是，AOI 比 AXI 所需時(shí)間更多，SMT 生產(chǎn)線速度、帶隱藏焊點(diǎn)的芯片數(shù)量以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也在不斷升高。為了保證最高缺陷覆蓋率，離線 AXI 提供進(jìn)行最高分辨率檢測(cè)所需的時(shí)間，即使是用傾斜視角進(jìn)行檢測(cè)。
x|act —— 具有最高缺陷覆蓋率的 μAXI
對(duì)于印刷電路板裝置而言，質(zhì)量是第一位的！您贊同這一觀點(diǎn)嗎？如果是，那么菲尼克斯X射線 (phoenix|x-ray)的新 μAXI 平臺(tái)將是您進(jìn)行自動(dòng)焊點(diǎn)檢測(cè)的理想解決方案。為實(shí)現(xiàn)缺陷覆蓋率的最大化，μAXI 采用微米分辨率及最高細(xì)節(jié)放大率。
菲尼克斯 X 射線 (phoenix|x-ray) 提供包括特有 x|act 軟件包的高精度離線 AXI 系統(tǒng)，用以進(jìn)行基于 CAD 的快速而簡(jiǎn)單的焊點(diǎn)全自動(dòng)檢測(cè)。具有微米分辨率、360° 旋轉(zhuǎn)以及最高 70° 斜視角度等特點(diǎn)的小視場(chǎng)可確保達(dá)到最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。x|act 是專門設(shè)計(jì)的直觀檢測(cè)方案，只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的一次性配置。組件 CAD 數(shù)據(jù)被讀入 X 射線系統(tǒng)并被置于圖像上（CAD 動(dòng)態(tài)覆蓋），這就使用戶可以隨時(shí)獲取完整的樣品數(shù)據(jù)，即使在使用斜視圖時(shí)（傾斜和旋轉(zhuǎn)）也能做到這一點(diǎn)。
高效 CAD 編程和最短設(shè)置時(shí)間
為將編程時(shí)間最小化，x|act 采用 CAD 導(dǎo)入，可以使用過(guò)濾器從自定義數(shù)據(jù)格式中抽取所需信息。x|act 使用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式為中間數(shù)據(jù)格式 (ndf)，它包含有關(guān)組件焊點(diǎn)位置和尺寸的信息。
為便于使用，軟件使用基于焊點(diǎn)的信息（見(jiàn)圖 4）。操作員可以將具體檢測(cè)策略與各種類型焊點(diǎn)相連，不同的焊點(diǎn)類型通常需要采用不同的策略。如果需要更改現(xiàn)有方案中的某一策略，則可通過(guò)標(biāo)記相同類型的所有焊點(diǎn)并生成至檢測(cè)策略的新鏈接來(lái)輕松執(zhí)行。
導(dǎo)入數(shù)據(jù)后，軟件自動(dòng)生成檢測(cè)視圖。方案可在離線狀態(tài)下生成并可導(dǎo)入相同類型的所有檢測(cè)系統(tǒng)，既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)省了費(fèi)用。
3D 自動(dòng)定位及定位精度最優(yōu)化
x|act 軟件通過(guò)校準(zhǔn)的高精度 CNC 操作模式在標(biāo)準(zhǔn)型菲尼克斯 X 射線微焦點(diǎn)系統(tǒng)上運(yùn)行 。系統(tǒng)采用的是特有的本地 3D 高度和變形定位方法(見(jiàn)圖 5)。為實(shí)現(xiàn)最高精度，應(yīng)按照要求測(cè)量一定數(shù)量的基準(zhǔn)點(diǎn)。使用 X 射線替代光學(xué)三角傳感器時(shí)，該方法并非取決于板面的質(zhì)量和反射性。圖像鏈?zhǔn)墙?jīng)過(guò)校正的，所有變形都可以被自動(dòng)補(bǔ)償。通過(guò)以上各種努力可以實(shí)現(xiàn)高精度定位，即使是在傾斜視圖 (70°)和旋轉(zhuǎn) (360°) 時(shí)也是如此。
斜視圖的 3D-CAD 動(dòng)態(tài)覆蓋和最高放大率
軟件提供 X 射線圖像及 CAD 信息的動(dòng)態(tài)覆蓋，即使是斜視圖也具有該覆蓋功能（見(jiàn)圖 6），任何時(shí)候都可以看見(jiàn)焊點(diǎn) ID。此外，通過(guò)鼠標(biāo)就可獲取焊點(diǎn)具體檢測(cè)結(jié)果。
即使該系統(tǒng)用于人工檢測(cè)，CAD覆蓋也非常有價(jià)值，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了最簡(jiǎn)易的焊點(diǎn)識(shí)別。由于可以隨時(shí)進(jìn)行精確定位，覆蓋技術(shù)對(duì)操作員來(lái)說(shuō)極其便捷（對(duì)擁有數(shù)以千計(jì)焊點(diǎn)的板上的某一特定焊點(diǎn)或某一組焊點(diǎn)進(jìn)行可靠識(shí)別可能非常耗時(shí)）。
具有 CT 和 μAXI 全部功能的檢測(cè)系統(tǒng)
microme|x（見(jiàn)圖 6）集高質(zhì)量 X 射線自動(dòng)檢測(cè)、2DX 射線檢測(cè)以及 3D 計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)（CT）于一身，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度方面均具有無(wú)與倫比的價(jià)值。microme|x 是一個(gè)高分辨率 X 射線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，最適合半導(dǎo)體和電子行業(yè)的缺陷分析。它可為面積最大 680 mm x 635 mm、重達(dá) 10 kg 的產(chǎn)品提供 23000x 以上的總放大倍率（無(wú)軟件縮放），并可在任何位置提供高達(dá) 70° 斜角視圖和圍繞 460mm x 360 mm (18” x 14”) 總體檢測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)旋轉(zhuǎn) 360° 的功能。
microme|x 標(biāo)配超高性能 180kV/20W X 射線管，實(shí)現(xiàn)了小于 1μm 的亞微米特征識(shí)別、高分辨率 200 萬(wàn)像素?cái)?shù)字成像鏈以及高對(duì)比度 24” 平板顯示。與傳統(tǒng)的 160 kV 射線管不同，由于采用新型超高性能高壓發(fā)生器技術(shù)的 180kV高功率射線管的成功開(kāi)發(fā)，檢測(cè)具有高X射線吸收特點(diǎn)的樣品（如帶/不帶散熱器的電子裝置）變得空前容易。
microme|x 高分辨射線源對(duì)于全 3D 計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù) (CT) 也非常重要，運(yùn)用該成像技術(shù)時(shí)，檢測(cè)對(duì)象必須由X 射線從任意角度穿透；尤其對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較小的產(chǎn)品，X 射線 CT 增加了缺陷分析的可能性，并在一定程度上可以較為省時(shí)的方式替代有損探傷法。由于提供（相比 X射線斷層掃描法laminography等）對(duì)比度分辨率大大增加的真實(shí) 3D 圖像（見(jiàn)圖 8），它不僅能夠在一定程度上取代切片分析，還能通過(guò)產(chǎn)品在任何方向上的任意剖面圖提供附加信息。
結(jié)論——實(shí)現(xiàn)零缺陷 μAXI 的第一種解決方案
微米焦點(diǎn)和納米焦點(diǎn) X 射線檢測(cè)能夠評(píng)估所有常規(guī)焊點(diǎn)的質(zhì)量。因焊接工藝而產(chǎn)生的任何缺陷都能夠被檢測(cè)出來(lái)，只要該缺陷使焊點(diǎn)形狀發(fā)生了改變。大多數(shù)缺陷都能夠被自動(dòng)檢測(cè)出來(lái)，但是生產(chǎn)線處理量可能會(huì)限制測(cè)試深度。
作為具有最高缺陷覆蓋率和最小誤判率的 μAXI 的一種特有解決方案，菲尼克斯 X 射線自動(dòng)軟件平臺(tái) x|act 甚至可以滿足未來(lái)零缺陷質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)要求。出色的圖像質(zhì)量、最高放大率、最佳定位精度、簡(jiǎn)單的基于CAD的離線設(shè)置、全程序可移植性以及CAD數(shù)據(jù)覆蓋（甚至可在旋轉(zhuǎn)和傾斜動(dòng)態(tài)視圖中實(shí)現(xiàn)）保證了使用簡(jiǎn)單并具有最高的產(chǎn)品可靠性。優(yōu)良的多功能性使配有菲尼克斯 X 射線 x|act 軟件包的microme|x 成為零缺陷 μAXI 以及多種質(zhì)量敏感型電子裝置全 3D CT 可選擇的一種新型解決方案。