Когда слышишь про высококачественные PCB, сразу представляются идеальные слои и безупречные переходные отверстия. Но в реальности даже у топовых производителей случаются скрытые дефекты — именно там, где обычная оптическая проверка бессильна. Многие до сих пор считают рентген избыточной опцией для рядовых плат, но я видел, как BGA-компоненты с недопаянными шарами отправляли в серию из-за этого заблуждения.
В 2019 году мы столкнулись с партией многослойных плат для медицинского оборудования. Визуально — безупречно, но при термоциклировании начались сбои. Рентгеновский аппарат HTGD X-Ray 7600 показал микротрещины в переходных отверстиях между 4-м и 5-м слоями. Важно: стандартный AVI тут бы не помог — только рентгеновские лучи с разрешением до 1 микрометра.
Кстати, о разрешении. Часто слышу, будто достаточно 5-10 микрон. Для плат с шагом выводов менее 0.3 мм — уже нет. Мы в таких случаях используем настройку с фокусным пятном 0.2 мкм, особенно для плат с медью тяжелее 3 унций. Да, дольше, но дешевле, чем браковать готовые модули.
Запомнился случай с заказчиком, который экономил на рентген-контроле для RF-плат. После месяца дебагов обнаружили воздушные полости в слоях заземления. Платы работали, но добротность резко падала на высоких частотах. Пришлось перезапускать производство с полным рентген-анализом каждого второго образца.
У нас в цеху стоит автоматическая линия HTGD с рентген-модулем. Но для сложных HDI-плат оператор всё равно вручную выставляет углы сканирования. Автоматика иногда 'слепнет' перед массивами микропереходов — нужно подбирать экспозицию для каждого типа плат отдельно.
Особенно проблемными оказались платы с комбинированными материалами — FR-4 + керамика или полиимид. Коэффициенты поглощения разные, приходится делать композитные снимки. Как-то раз настроили оборудование только на стеклоткань — пропустили расслоение в керамическом участке.
Сейчас используем метод томографии для критичных узлов. Недешёвое удовольствие, но для аэрокосмических заказов оправдано. Кстати, HTGD как раз анонсировали обновление прошивки для сегментированного сканирования — обещают сократить время на 30% без потери качества.
Самое сложное — не сделать снимок, а правильно его прочитать. Например, затемнения в зонах с металлическими наполнителями часто принимают за дефекты. На самом деле это норма для плат с тепловыми вставками. Мы даже составили атлас артефактов для разных материалов.
Ещё одна ловушка — калибровка. Как-то запустили контроль партии гибких плат без учёта температурного расширения плёнки. Получили 'дефекты' выравнивания, которых не было. Теперь перед каждой сессией сканируем калибровочную мишень при рабочей температуре.
Особенно коварны платы с серебряными проводниками. Рентгенопрозрачность почти как у меди, но структура другая. Пришлось разрабатывать отдельный профиль сканирования с усилением контраста через программные фильтры.
Рентген выявил интересную закономерность: 80% дефектов внутренних слоев связаны не с травлением, а с прессованием. Особенно при использовании низкотекучих препрегов. Теперь всегда делаем выборочный контроль после ламинации — даже если заказчик не требует.
Для плат с глухими отверстиями рентген вообще незаменим. Помню, как производитель уверял, что заполнение полимером на 100%. Снимки показали пустоты до 40% объёма в узлах под BGA. Хорошо, что проверили до монтажа компонентов.
Сейчас внедряем систему мониторинга в реальном времени для пресс-форм. Датчики контроля давления + выборочный рентген каждого десятого пакета. Статистика показывает снижение брака на 17% за полгода.
Многие считают рентген-контроль статьёй перерасхода. Но при сериях от 500 плат он дешевле, чем ремонт собранных устройств. Для одной телеком-компании мы считали: стоимость рентгена одной платы — $8, переборка модуля — $120+. При 3% брака экономия очевидна.
Особенно выгодно для плат с дорогими компонентами. Как-то спасли партию серверных материнских плат с процессорами Xeon. Рентген выявил риски расслоения в зоне VRM — успели забраковать 15 плат до монтажа. Сэкономили заказчику около $20k.
Сейчас рассматриваем аренду мобильного рентген-комплекса HTGD для мелких серий. Интересная модель: платишь за количество сканирований, а не за аппарат. Для стартапов может быть спасением.
Современные рентген-системы уже могут детектировать пустоты диаметром от 5 микрон. Но для нанопористых структур и этого мало. Экспериментируем с синхротронным излучением — пока дорого, но для лабораторных исследований уже применяем.
Ещё одна проблема — материалы с близким атомным номером. Например, отличать олово от серебра в покрытиях. Приходится использовать спектральный анализ, что увеличивает время проверки.
Зато для контроля целостности тепловых трубок в металлических основаниях рентген оказался идеальным решением. Видны и уровень филлинга, и однородность фитильной структуры. Неожиданное применение, но работает лучше УЗИ.
В итоге могу сказать: рентген для высококачественных PCB давно перестал быть опцией. Это обязательный этап, как промывка после пайки. Да, требует квалификации, да, оборудование не из дешёвых. Но сколько я видел случаев, когда его отсутствие оборачивалось миллионными убытками... Лучше перебдеть, особенно с учётом современных плотностей монтажа.
