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如何正确挑选一台X光机--善思 EDDY

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2012/11/01

X射线衍射仪（XRD）

如何正确挑选一台X光机
微焦点X光机主要是因为BGA的产生而在SMT行业中得到广泛应用。什么是微焦点及为什么微焦点能产生更清晰的图像，以前我已经写过许多这方面的文章，这里就不再赘述了。事实上用户更关心的是x光机到底能发现什么问题及如何挑选符合预算又实用的x光机。
既然X光机主要应用在BGA检测，那么我们先总结一下BGA会出现什么问题吧！BGA的问题主要有四大类：连焊、气泡、冷焊和虚焊。
连焊比较容易发现，在X光下，连焊的现象如图一所示。
图一图二
气泡现象在X光机下的图像如图二所示。气泡主要是由焊锡膏里的助焊剂和湿气造成的，气泡的位置多出现在球底部，所以如果面积太大就会影响稳定性，出现锡裂，这也是虚焊的一种，所以气泡的面积百分比就成为一项重要指标。行业的标准及IPC都有明确指标，面积百分比不应该超过25%。现在市场上的X光机，从低端到高端都有气泡面积百分比的测量功能。但问题便随之而来，很多使用者不知道在做气泡测量之前，必须加大X光管的功率来把锡球击穿，气泡的区域就会以白色呈现出来。接下来问题就出现了，到底用多大功率测量结果会较准确或使测量的误差最小呢？就目前市场上的低端机来说，如果操作不正确，一般测量误差可以达到10%以上，造成误判。而高端机就不一样了，一般都会以自动设置灰度值的方法来保证
测量误差不受操作者的影响，从而使测量误差控制在2%以内，善思的ViewX系列和凤凰和岛津的SMX-1000等都能做到这个标准。
冷焊是个很有趣的现象，它最明显的特征是球周边不圆，不管是从正面或侧面观察都是这样，如图三所示。
图三
冷焊是有铅改无铅和混铅时经常出现的制程问题，不用说都可以知道是在回流炉的熔化区发生的。很多用户不管在无铅或混铅（有铅焊锡膏无铅BGA）情况下都会使用锡膏厂家推荐的回流曲线或使用原来有铅制程，而恰恰忽略了无铅BGA球体积大，需要更高的温度（50华氏度）和更长时间（增加4-6秒）去完全润湿（wetting）的事实。冷焊的结果就是BGA底部非常不结实，在有外力碰撞的情况下，就容易发生锡裂，形成虚焊现象。既然冷焊的原因与现象我们都清楚了，那我们就可以通过一些参数的设定来找出有冷焊的BGA并及时修改回流曲线。目前市场上的高端机，包括善思科技的ViewX2000、ViewX3000和ViewX5000及 Dage7600，凤凰的X光机都有此功能。顺便说一句，测量的结果与图像清晰度有很重要的关系，图像模糊，自然容易引起误判。
最后再讲讲两种常见的虚焊现象。如图四所示，这两种情况都是虚焊。第一种情况，球面积偏小。注意，我们这里说的是面积偏小，而不是球直径偏小。为什么呢？因为BGA球在熔化后，很少会有球是很圆的，多多少少都会受焊盘影响而不太规则，如图四所示，
偏小图四偏大
所以，如果用量直径的方法来计算球的大小，就只能用平均值，这样的误差在10%—15%左右。相反，如果用面积来计算，如果球的体积一致，那么正面照的X光图形不管圆不圆，面积的误差应在5%以内。
球面积太小是虚焊这很容易理解。由于焊锡膏不足或没有焊锡膏，BGA球底部没有润温，在倾斜70°后，图的BGA就如图五。
图五
那么为什么球太大也是虚焊呢？事实上这也很容易理解，如果焊锡膏质量不好，或焊盘氧化都能形成拒焊，这种情况下，即使BGA球和焊锡膏都有熔化，但是底部形不成润湿，整个球被压扁而形成面积偏大，这种球在倾斜70°时，现象如图五所示。
从上面几个简单的例子，我们可以看到，X光机做为一台检测设备，可以通过对BGA的图像分析，找出制程中的问题和隐患，不管是印刷机、贴片机、回流炉或焊锡膏，从而大大提升产品品质，减少返修率。
综上所述，正确挑选X光机首先要明确你需要检测的问题，然后是挑选的设备应该便于操作，最后以合理优惠的成本有效和准确地达到检测的目的。

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