Когда речь заходит о контроле качества в SMT-производстве, многие сразу думают об АОИ или термовижене. Но на деле рентгеновская проверка печатных плат — это тот этап, где вскрываются подлинные проблемы пайки BGA-компонентов и скрытые дефекты внутренних слоёв.
Вспоминаю случай с 12-слойной платой для телеком-оборудования. Визуально всё идеально, но после запуска в полевых условиях начались сбои. Стандартный АОИ не видел под BGA-чипами пустот в паяльных соединениях. Пришлось экстренно заказывать рентгеновскую проверку печатных плат — оказалось, что в 30% плат были пустоты более 25% площади контакта.
Кстати, о пустотах. Многие технолог до сих пор считают, что главное — процент заполнения. Но на практике критичнее расположение этих пустот. Если они концентрируются по краям BGA-шарика — это полбеды. А вот когда пустоты сливаются в центре — теплопроводность падает катастрофически.
Особенно сложно с платами смешанного монтажа — когда есть и BGA, и QFN, и массивные разъёмы. Тут без рентгена вообще нельзя. Один раз видел, как из-за непропая QFN с тепловой площадкой плата работала неделю, а потом отваливался целый модуль.
Работал с разными установками — от стареньких Dage до современных Y.CT. Разница не только в цене. В дешёвых моделях часто проблемы с геометрией изображения — особенно при сканировании плат с высокой плотностью монтажа.
Например, когда проверяли плату с BGA-шариками 0.3 мм, на бюджетном аппарате получалась каша. Пришлось перенастраивать напряжение трубки трижды — сначала 90 кВ, потом 110, в итоге остановились на 130 кВ с фильтром 0.5 мм меди. Только тогда увидели чёткую границу между припоем и медью.
Кстати, о Shenzhen HTGD — они хоть и специализируются на принтерах паяльной пасты, но их клиенты часто спрашивают про комплексные решения. На их сайте https://www.gdk-smt.ru видел раздел про контроль качества — там как раз упоминается, что без хорошего рентгена современное производство неполноценно.
Самая частая проблема — неправильная калибровка контрастности. Молодые операторы часто выкручивают настройки на максимум, чтобы 'лучше видеть'. В итоге теряются полутона, и можно пропустить микротрещины в шариках припоя.
Ещё момент — позиционирование платы. Для многослойных плат с HDI-переходами угол наклона критичен. Однажды из-за 5-градусного отклонения не увидели непропай в переходном отверстии — плата ушла заказчику, вернулась через месяц с полным отказом.
Заметил, что опытные операторы всегда делают предварительный прогон на тестовой плате. Особенно после смены фильтров или ремонта трубки. Это занимает 10-15 минут, но экономит часы на переделках.
С гибкими платами — отдельная история. Их приходится фиксировать в специальных кондукторах, иначе из-за вибрации изображение смазывается. Как-то проверяли FPC для медицинского датчика — так там пришлось делать три серии снимков с разной выдержкой.
Платы для аэрокосмической отрасли — там требования к рентгеновской проверке печатных плат особенно жёсткие. Каждый BGA-компонент проверяется минимум с двух ракурсов, а для ответственных узлов — с четырёх. Протоколируется каждый снимок, включая настройки аппарата.
Интересный случай был с платой для промышленного контроллера. Там использовали свинцовосодержащий припой, а рентген-аппарат был настроен под бессвинцовые составы. Пришлось полностью перенастраивать параметры — увеличивать напряжение до 150 кВ и ставить дополнительный фильтр.
Часто проблемы, которые выявляет рентген, родом из этапа нанесения паяльной пасты. Вот где опыт Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd. очень кстати — они с 2008 года занимаются автоматическими принтерами. Неправильная дозация пасты или смещение трафарета дают такие дефекты, которые видны только на рентгене.
Например, если принтер даёт неравномерное нанесение пасты под BGA, это может привести к образованию мостов или, наоборот, непропаев. Причём визуально плата выглядит нормально — только рентген показывает смещение шариков.
Ещё важный момент — термопрофиль печи. Если пиковая температура недостаточна для бессвинцовых припоев, в соединениях образуются крупные поры. Это хорошо видно на рентгене — нормальные пустоты должны быть мелкими и равномерно распределёнными.
Сейчас появляются системы с компьютерной томографией — они позволяют строить 3D-модели паяных соединений. Это дорого, но для ответственных применений незаменимо. Видел такую установку на выставке — она показывала дефекты, которые на обычном 2D-рентгене просто не видны.
Ещё тенденция — интеграция рентгена в линию. Раньше это была отдельная операция, сейчас всё чаще ставят inline-системы. Правда, там свои сложности — нужно очень точное позиционирование и высокая скорость сканирования.
Думаю, через пару лет появятся системы с ИИ-анализом изображений. Уже сейчас есть прототипы, которые автоматически классифицируют дефекты. Но пока живому оператору доверия больше — машина может пропустить нетипичный артефакт.
Для серийного производства советую начинать с выборочного контроля — 2-3 платы из партии. Если находим проблемы — переходим на 100% контроль. Экономит время, но не в ущерб качеству.
Обязательно вести базу дефектов — с фото и параметрами настройки аппарата. Со временем это помогает выявлять закономерности. Например, заметили, что после замены трафарета увеличивается количество мостов под определёнными компонентами.
И главное — не рассматривать рентгеновскую проверку печатных плат как панацею. Это важный, но всего лишь один из этапов контроля. Без хорошего принтера паяльной пасты, правильного термопрофиля и квалифицированных операторов даже самый дорогой рентген не гарантирует качества.
