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2 – D, 3 –D X射线检测:你作出怎样的选择 ?

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-12-01  浏览次数:815
核心提示: 摘要:二维(2 D), 三维(3D)X射线图像检测各有其长,两者总成一体,对电路组件与封装的X射线检测具有最大的灵活性,也是大
        要:二维(2 D, 三维(3DX射线图像检测各有其长,两者总成一体,对电路组件与封装的X射线检测具有最大的灵活性,也是大多数检测应用最理想的X射线图像检测系统。

关键词:二维(2 D),三维(3DX射线图像检测。

  1、

‘’X射线检测系统在今天的电子组装检测中的作用已得到普遍认识,与常用的目检机械及光学检测设备不同,X射线检测系统辐射X射线穿过材料,显露阵列器件的‘隐蔽’焊点。下一个问题是;当我们确定配置X射线检测系统,面对二维(2 D, 三维(3DX射线图像检测,为更好地满足电路组件或封装的检测需要,应该作出怎样的选择 ?

  2、二维(2D/三维(3DX射线图像检测技术

二维(2DX射线检测系统得到被检器件或组件的俯视图像,对大多数电子电路组件或封装可以满足检测的需要。有些高级的检测系统在X射线倾斜照射,被检样品转动的条件下观察组件或器件,这样被检器件或互连可以多方位进行检测观察缺陷。

二维(2DX射线检测系统的组成有;aX射线源(开放式X射线管,封闭式X射线管),b,被检样品固定的夹具与操作平台,cX射线辐射探测器。

X射线管有各种不同的结构与性能。开放式X射线管主要用于电子组件或封装的高放大倍率的检测,这类X射线管具有1μm范围内的空间分辩率,2400×几何形貌放大倍率。

开放式X射线管是可连续建立真空的不锈钢管,封闭式管通常管内的真空是在制造过程中建立的。封闭管不能提供如开放管一样的清晰图像。且由于被检目标与X射线束斑的最小距离大,封闭管不能适用于高放大倍率的检测。一般封闭式X射线管的电子枪(灯丝)耗损,使用寿命短。

操作平台是精密调节被检样品的X/Y轴向位置,转动/倾斜的控制系统。操作平台的定位与转动的速度,能从低放大倍率快速观察被检目标到高放大倍率低速按照需要进行调节。

X射线探测器实时处理操作人员可观察的X射线图像与可获得的有关信息。大多数常用的X射线探器是视象摄像机与将X射线转为可见光的图像增强器组合。最近一种新型的X射线探测器包括高速动态摄像机和平面直接数字检测器(DDD)。

1

二维(2DX射线检测系统的主要优点是观察检测图像时间长,相比之下,采用三维(3DX射线检测系统分析需要两倍时间,甚至更少。但是若被检的是双面电路板的图像,二维(2DX射线检测系统的局限性就明显暴露出来。因为X射线透过电路板双面的器件,一面的器件会被另一面的器件造成图像模糊不清。根据X射线检测系统和被检组件的复杂程度,X射线倾卸照射图像可减少,排除这些问题的发生。

三维(3DX射线检测系统最突出的优点是可获得被检目标的全部图像信息,如阵列器件(BGA)底部的焊球引脚,可从器件不同面,各个角度观察。如欠湿润,焊球裂缝等可容易鉴别。

由此,你对二维(2D),三维(3DX射线检测的需要应作怎样的选择?在检测过程中途,或检测的要求改变之前,对检测系统的需求可能始终是不清楚的。但是具有上述两种功能总成的X射线检测系统对大多数检测应用是最理想的。

  3、2D/3D)总成X射线检测系统

2D/3D)总成X射线图像检测系统,与选用标准开放式微米束斑X射线管,或多尺寸束斑X射线管结合,操作者可根据被检样品的需要,任意选择微米,纳米X射线束斑,或高功率模式的X射线检测。检测系统进行高分辩率的二维检测用于最佳工艺速度,操作者转换到三维检测能检测二维无法观察的器件与互连。

   l 3DX射线检测

三维检测能力可使用体积描术软件的轴向计算机断层图形技术实现(ACT)。(ACT)是一种重建构技术。通过多幅二维观察图像,并计算体积数据(voxels),就可构建三维图像。三维检测通常首先对组件或封装的被检目标区域定位。如图 1 所示,样品360°旋转,X射线以一倾卸角度照射,获得多幅图像。接下使用软件,重新组合图像成三维的可见模型。

二维(2-D)/三维(3-D)检测系统的操作平台围绕六个轴运动,运动可通过计算机数字系统(CNC)编程或操纵杆控制。于是多轴运动系统提供被检样品定位的灵活性以获得最佳的图像。高精度的运动轴在二维X射线检测时,允许对样品进行逐点测量。在三维X射线检测时,已知体积数据(voxels),直接从三维模型计算得到壁厚或空孔的尺寸。

2D/3D)总成X射线检测系统,操作者可以很容易从一种检测模式转换到另一种检测模式。举例来说,使用二维检测电路组件时,如有BGA器件需要检测它的缺陷,此时操作者只需要击打键盘上的某个功能键,系统就转换为三维检测状态进行操作。获得围绕样品360°旋转的多幅图像,由软件构建成样品的三维图像。操作者可在屏幕上直接观察图像。一旦观察完毕,操作者又可方便地将系统转换到二维检测状态,继续进行组件的检测过程。

   l 真实X射线的强度

2D/3D)总成X射线检测系统的精确检测是一种称之为真实X射线的强度(TXI)的独特的控制技术。传统的X射线检测系统是测量控制X射线管的输入电压与电流, TXI是在整个检测过程(小时)测量稳定X射线的发射输出强度。系统最终获得清晰的二维图像与重新构建完全的三维图像。如果对X射线强度没有精密控制,重新构建的三维图像质量将被损害,甚至不可能实现。

2 红色为X射线输出强度(上图使用TXI,下图不使用TXI

   l 2D/3D)总成X射线检测系统的应用

2D/3DX射线检测合成最初是用作设计,生产与质量控制工具。系统可用于研究与发展的研制及改进制造工艺,试制生产的样品检测,现有产品的逆向设计。

在电子组装制造中,(2D/3DX射线检测可离线检测器件与封装。可使用(2D/3DX射线检测观察与测量裂纹,空孔,脱层与其他器件的异常,最精确地描述缺陷。这种类型的检测系统也适用于传感器,延迟器,其他微机电(MEM),微光机电(MOEM)器件。

 
 
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