Когда речь заходит о контроле качества многослойных плат, многие сразу думают об оптических или термальных методах, но на деле рентгеновский анализ — единственный способ увидеть скрытые дефекты вроде коротких замыканий внутренних слоёв или непропаянных BGA-шаров. Вот тут и начинаются настоящие сложности.
Слышал, как некоторые коллеги пробовали заменять рентген ультразвуковыми томографами — в теории тоже показывает внутреннюю структуру. Но на практике для плат с медными слоями толщиной менее 0.1 мм ультразвук даёт слишком много шумов. Как-то раз на производстве HTGD столкнулись с ложными отказами из-за микропузырей в подложке, которые рентген чётко игнорировал.
Кстати, о HTGD — их инженеры как-то показывали статистику по браку BGA-компонентов. После внедрения рентгеновской проверки процент ложных срабатываний упал с 7% до 0.8%. Но важно не просто купить аппарат, а настроить чувствительность под конкретную паяльную пасту. Мы полгода экспериментировали с фильтрами, пока не подобрали режим для бессвинцовых припоев.
Запомнился случай с платой для медицинского датчика — визуально всё идеально, а на рентгене увидели микротрещину в переходном отверстии. Производитель сначала не поверил, пока не сделали срез. С техпасом HTGD даже разработали методику калибровки под разные типы стеклотекстолита.
В 2019 году тестировали немецкий рентгеновский аппарат за полмиллиона евро — конечно, разрешение 0.5 микрон. Но для 95% заказчиков это избыточно, ведь толщина медной фольги редко бывает меньше 18 мкм. Китайские аналоги вроде тех, что поставляет GDK-SMT, часто дают погрешность 2-3 микрона, но зато ремонтопригодны.
Кстати, про высококачественные печатные платы — тут важен не столько сам аппарат, сколько программное обеспечение. Алгоритмы сегментации дефектов должны учитывать вариации толщины меди. У HTGD в прошивках заложены шаблоны для разных стандартов — IPC-6012, например.
Однажды пришлось проверять плату с керамическими конденсаторами 0201 — без рентгена вообще невозможно увидить, заполнилась ли пастой полость под компонентом. Пришлось делать серию снимков с шагом 5 градусов, но это уже специфика.
Новички часто выставляют слишком высокое напряжение на трубке — думают, что так лучше видно. На самом деле для плат толщиной 1.6 мм оптимально 80-90 кВ, иначе медь начинает 'слепить' детектор. В HTGD даже добавили в инструкции цветовые маркеры для разных материалов.
Ещё забывают про калибровку по эталонным образцам. У нас был образец с искусственными дефектами — трещинами по 10 микрон. Так после двух недель работы без калибровки аппарат начал пропускать дефекты размером 15 микрон. Пришлось ввести обязательную ежесменную проверку.
Кстати, о калибровке — для рентгеновской проверки гибких плат нужны совсем другие настройки. Полиимидная основа поглощает излучение иначе, чем FR-4. Мы в HTGD разработали отдельные профили для Rigid-Flex плат, особенно для автопрома.
Не все знают, но рентген не видит дефекты в параллельных плоскостях. Как-то раз столкнулись с межслойным замыканием, где медные дорожки шли строго одна под другой — на снимках всё выглядело чисто. Пришлось подключать термографию.
Ещё проблема — компоненты с свинцовыми экранами. Для военной электроники иногда используют кожухи, которые полностью блокируют излучение. Тут только выборочный вскрытие или томография с поворотом на 90 градусов.
Кстати, в Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd как раз предлагают гибридные решения — рентген + оптический контроль. Особенно для плат с компонентами типа QFN, где важно проверить и боковые паяные соединения.
Многие думают, что рентгеновская проверка удорожает производство на 15-20%. На деле для серий от 1000 плат в месяц это всего 3-7%, зато снижает процент брака с 5% до 0.3%. Для автомобильных ECU это вообще обязательный этап — помню, как для Continental пришлось докупать дополнительный модуль для 3D-реконструкции.
Сейчас в HTGD внедрили систему приоритетной проверки — сначала сканируются критические зоны (BGA, микросхемы питания), потом уже вся плата. Время контроля сократилось на 40%, хотя я сначала сомневался в статистической достоверности такого подхода.
Кстати, для мелкосерийного производства иногда выгоднее отправлять платы на аутсорсинг в специализированные лаборатории. У нас в цеху стоит аппарат Y.CT Classic, но для сложных случаев всё равно пользуемся услугами партнёров с микрофокусными трубками.
Сейчас экспериментируем с ИИ-анализом снимков — алгоритмы учатся отличать допустимые вариации паяльной пасты от реальных дефектов. В HTGD уже накопили базу из 50 000 аннотированных изображений, но пока система ошибается на контрастных переходах.
Интересно, что для плат с шагом выводов менее 0.3 мм классический 2D-рентген уже недостаточен. Приходится использовать компьютерную томографию, хотя это удорожает проверку в 3-4 раза. Для потребительской электроники пока нерентабельно.
Вероятно, через пару лет появятся гибридные системы, совмещающие рентген с оптической когерентной томографией. В высококачественных печатных платах для телекоммуникаций это уже тестируется — помню, как в прошлом квартале для плат 5G-оборудования пришлось разрабатывать спецрежим сканирования.
