Когда слышишь про ведущую рентгеновскую проверку печатных плат, многие сразу представляют себе дорогущую установку с заоблачным разрешением. А на деле часто оказывается, что главная проблема — не сам аппарат, а интерпретация теней на BGA-компонентах. Помню, как в 2015-м мы купили немецкий рентген за полмиллиона евро, а потом три месяца учились отличать холодную пайку от пузырей в подложке.
Самый частый промах — попытка использовать стандартные настройки для многослойных плат с микроколонками. У нас был случай с телекоммуникационным модулем, где при 90 кВ мы просто не видели контакты в глубине, а при 130 кВ медь верхних слоев давала слишком жесткую тень. Пришлось разрабатывать ступенчатый протокол сканирования с переменным напряжением.
Еще нюанс — калибровка по материалам. Для свинцовых припоев один профиль, для бессвинцовых SAC305 — совсем другой. Как-то раз на производстве HTGD перешли на новый тип пасты, и неделю не могли понять, почему рентген показывает брак там, где визуально всё идеально. Оказалось, плотность состава отличалась на 7%.
Сейчас в наших аппаратах GDK серии X-Ray Pro встроены пресеты для разных технологий, но живые операторы всё равно часто переключают режимы вручную. Автоматика не всегда учитывает, например, термоусадочные деформации после реболовинга.
На сайте https://www.gdk-smt.ru пишут про автоматизацию контроля, но на практике даже у Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd алгоритмы ИИ иногда пропускают микротрещины в шариковых массивах. Мы в таких случаях сохраняем сомнительные участки в отдельную папку и потом проводим сравнительный анализ через гистограмму яркости.
Интересно, что с 2008 года, когда компания начала разработки, они прошли путь от простых 2D-систем до томографических установок. Но до сих пор для анализа качества пайки QFN-компонентов мы используем старый метод — строим виртуальные сечения под углом 45 градусов к выводным площадкам.
Коллеги из сервисного центра HTGD как-то показывали статистику: в 30% случаев ложных срабатываний виновата не калибровка аппарата, а банальная грязь на коллиматоре. Мелочь, а влияет на контрастность изображения.
Самое сложное — диагностировать частичный отрыв контактов в гибридных сборках. Была история с медицинским датчиком, где термоциклирование приводило к микротрещинам в переходных отверстиях. Визуально плата была безупречной, а на рентгене после 200 циклов появлялись ?усы? длиной 15-20 микрон.
Еще коварны пустоты в припое под кристаллами процессоров. По стандартам допускается до 25%, но мы нашли зависимость: если пустоты сосредоточены по краям чипа — это некритично, а если собрались в центре — жди перегрева. Для таких случаев настраиваем специальный режим с низкой энергией и длительной экспозицией.
Недавно столкнулись с аномалией при проверке плат с керамическими подложками. Рентген показывал идеальную пайку, а на деле была плохая смачиваемость из-за окисления. Пришлось дополнительно вводить контроль по коэффициенту поглощения в сравнении с эталоном.
Для быстрой проверки BGA мы используем трюк — сканируем под углом 5-7 градусов к плоскости платы. Так становятся видны припои между шариками, которые в перпендикулярном проектировании сливаются в одно пятно. Особенно помогает для контроллеров с шагом 0.3 мм и меньше.
При анализе многослойных плат с глухими отверстиями научились определять качество металлизации по градиенту затемнения. Если переход между слоями резкий — вероятны проблемы с осаждением меди. Это кстати одна из сильных сторон рентгеновских систем GDK — программное обеспечение умеет строить 3D-карты плотности материалов.
Важный момент, о котором редко пишут в спецификациях — влияние температуры на результаты. Летом, когда в цехе +28, тепловое расширение искажает геометрию на 2-3 микрона. Поэтому для прецизионных измерений мы всегда ждем 15 минут после извлечения платы из термопрофиля.
У Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd есть интересное решение — встраивание рентген-модуля в линию поверхностного монтажа. Но на практике мы такое не используем: вибрация от конвейера снижает резкость изображения. Лучше работать с отдельными станциями, как в комплексах серии X-Ray Pro Plus.
Зато здорово помогает синхронизация с данными AOI. Когда обе системы работают с единой базой дефектов, можно строить корреляционные модели. Например, мы выявили, что помутнение флюса на AOI-изображении часто соответствует скоплению пустот под CSP-компонентами.
Сейчас экспериментируем с предиктивной аналитикой: собираем статистику по рентгеновским снимкам и пытаемся предсказать, какие типы плат потребуют большего времени на настройку параметров. Пока получается с точностью 70%, но для сложных RF-модулей этот подход уже экономит до 15 минут на подготовку.
За 12 лет наблюдений заметил, как менялись требования к приемке. Раньше довольствовались качеством ?видно/не видно?, теперь нужны количественные параметры: объем пустот с разбивкой по зонам, толщина промежуточных слоев, угол скругления припоя.
Интересно, что в новых разработках HTGD пошли по пути гибридных систем — совмещают рентген с термовидением. Это позволяет одновременно анализировать структуру пайки и тепловые характеристики. Для силовой электроники просто незаменимая комбинация.
Думаю, следующий прорыв будет связан с машинным обучением для распознавания аномалий. Но пока даже лучшие нейросети проигрывают опытному оператору в диагностике таких дефектов, как волосовидные трещины в керамических корпусах. Хотя для массового производства автоматизация ведущей рентгеновской проверки печатных плат уже дает ощутимый выигрыш в скорости.
