X 射线自动检测 (AXI) 技术已在 BGA、CSP 和倒装芯片应用领域成为了标准化的质量控制工具；其他SMD 焊点（如 QFP 和 QFN 元件）的隐藏特性,也促使AXI应用范围不断扩大.任何会对焊点形状产生显著影响的缺陷都可通过 X 射线分析检测出来.
为确保质量敏感型的电子产品符合当前和未来的零缺陷要求,避免伪缺陷率的最小化检测策略应决定检测时间,而非生产线处理量.采用常规联机 AXI 时,检测深度通常由 SMT 生产线处理量决定.原则上,相比自动光学检测 (AOI),X 射线检测需要更多的时间,缺陷覆盖率越高,检测所需时间就越多.为达到零缺陷生产目标,需要使用具有微米分辨率、360° 旋转角度和最高 70° 斜视角度的小视场进行检测,即采用 μAXI.为了确保满足上述较高缺陷覆盖率要求,相比常规在线 AXI,μAXI 需要更多的时间,而且必须在生产线旁离线执行.
实现第一套 μAXI 系统是装有新 x|act 软件平台、具有高定位精度的菲尼克斯 X 射线 (phoenix|x-ray) 180 kV / 20W microme|x X 射线检测系统.为了最大程度减少程序设置时间,x|act 采用 CAD 导入的组件和焊点信息,而非使用较复杂且基于不够精确视图的设置.操作员只需将库中的具体检测方案链接到各种焊点类型,如 BGA、QFP 和 PTH等,x|act 软件随即将自动创建检测视图.
由于采用基于 CAD 的设置和精密的 μAXI 系统,检测程序可以离线生成并可植入相同类型的所有系统.x|act 软件可以在 X 射线图像中提供动态覆盖的 CAD 信息,这就使用户可以随时获取完整的样品数据,即使在使用斜视图(倾斜和旋转)时也能做到这一点.不仅可以随时看见焊点 ID,甚至还可通过鼠标获取焊点的具体检测结果.覆盖技术极大地方便了操作员随时进行准确定位,以及对需要返工的被检测缺陷进行可靠识别,之前这两项工作都是在拥有成千上万个焊点的一块板上进行,非常耗费时间.
新 x|act 软件是用于保证伪缺陷和逃脱率最小化,从而达到电子产品最高可靠性的第一套最高分辨率 μAXI 解决方案.
不断变化的质量要求
电子组件正日趋小型化且更加复杂；相应地,质量要求也始终在不断变化.对于大多数行业,如军事电子、汽车电子和航空航天,零缺陷是必须满足的要求.电子产品的可靠性在很大程度上取决于焊点质量,而验收标准主要基于焊点的形状和尺寸.为保证最高质量标准,必须提供新的自动化测试方法；只有最高分辨率 X 射线技术能提供检测此类组件的必备方法.
通过使用最新微焦点和纳米焦点 X 射线技术和先进的检测软件,可以自动检测大多数常规焊点,相比检查其表面或其中一个切片,该技术能够提供更多的质量信息.由于使用了适当的软件和技术,全自动检测可保证通过一种有效、省时的方法进行更加深入的分析,而这种分析具有最高的可重复性.
问题是,使用在线检测时SMT生产线处理量是否适合最高缺陷覆盖率要求,或者离线μAXI系统是否为最佳选择？
高分辨率 X 射线检测
获得最大缺陷覆盖率的基础是高分辨率 X 射线检测系统.无论是微米焦点还是纳米焦点,X 射线的锥形光束均可运用在检测仪上生成放大的 X 射线阴影图像来穿透样品.可达到的分辨率或图像清晰度主要受 X 射线管焦点尺寸的影响,焦点尺寸从几微米（微米焦点射线管）至不到1微米（最新纳米焦点射线管）各不相同（见图 1）.
新型纳米焦点射线管具有高达 200 纳米（0.2 微米）的细节检测能力.为了获得 X 射线强度和分辨率之间的最佳组合,它们采用了不同的模式.分析所需的关键特性是图像放大,它由光束几何特征决定.高级 X 射线系统可在不使用软件放大的情况下将图像放大 23,000 倍以上.
另外一个需要考虑的因素是图像对比度.对比度受到PCB上各检测对象的X射线吸收情况的影响,吸收量因厚度(与焊点形状一致)或材料(如铜面上焊点)的不同而不同.
对于 BGA 和其他焊点的检测而言,倾斜视图是必需的.如果通过倾斜样品来获得斜视图,由于焦物距较长,放大率会降低.为了避免出现这种情况,保持物体中心ovhm 控制功能可在改变角度时保持视场锁定的情况下,提供无放大率损失、倾斜角度最高达 70 度外加 0-360 度旋转的斜视图（见图 2）.
X 射线自动检测 (AXI)大多数焊点属性和缺陷能够被自动检测出来.但是,不同焊点尺寸和检测目标在自动化操作期间要求采用不同的程序.自动化操作有三个步骤：
半自动目视检查
由于需要大量的设置工作并需要优化检测时间,对小批量检测对象进行全自动检测通常并不划算.但是,即使在 X 射线图像的目视评价期间,重复同样的动作也是合乎需要的,半自动化操作仍然有用.鉴于此,检测方案中介绍了印刷电路板位置以及相关的X射线参数,所以操作员务必对其进行精确评估,继而精确评估可比较的检查视图.单独的定量测定,如可空洞百分率测定,可以被整合为自动操作步骤.
全自动在线检测
准备进行 100% 检测时,将自动 X 射线系统接入生产线中似乎是不可避免的.但是,此操作会将在线循环时间设为检测时间的上限,从而可能限制了检测的深度.与自动光学检测 (AOI) 相比,由于它所具有的各种缺点,生成高分辨率 X 射线图像需要更多的时间.这一缺陷部分可通过较高的射线管功率来平衡,但这会增大焦点尺寸从而损害图像质量.换言之：对于应在特定测试深度（缺陷覆盖率）和可接受的伪缺陷和逃脱率条件下加以检测的工作包,其所必需的特定检测时间可能会超过生产节拍.因此,PBGA的 300 个焊点可以在 20 秒的生产节拍内进行全面检查,但在相同时间内完成 3000 个焊点的检查则可能只停留在表面且存在很高的逃脱率.
全自动离线检测
由于种类繁多或对大型抽检存在限制的产品数量减少,全自动批量模式检测成为一种有效的替代检测方式(见图 3).板由操作员或自动装片暗匣装入X 射线系统.采用离线检测方式时,检测深度和检测时间可以针对各类产品的特定检测要求加以优化.此外,计算机断层扫描(CT)也可采用该 X 射线系统,从而在不干扰生产过程的情况下进行详细的缺陷分析.
采用在线还是离线 X 射线检测？
为确保产品质量符合当前和未来的零缺陷要求,检测时间只能通过实现伪缺陷和逃脱率最小化所需的检测策略来决定.常规在线 AXI 的检测深度由生产节拍决定.但是,AOI 比 AXI 所需时间更多,SMT 生产线速度、带隐藏焊点的芯片数量以及质量标准也在不断升高.为了保证最高缺陷覆盖率,离线 AXI 提供进行最高分辨率检测所需的时间,即使是用倾斜视角进行检测.
x|act —— 具有最高缺陷覆盖率的 μAXI 射线 (phoenix|x-ray)的新 μAXI 平台将是您进行自动焊点检测的理想解决方案.为实现缺陷覆盖率的最大化,μAXI 采用微米分辨率及最高细节放大率.
菲尼克斯 X 射线 (phoenix|x-ray) 提供包括特有 x|act 软件包的高精度离线 AXI 系统,用以进行基于 CAD 的快速而简单的焊点全自动检测.具有微米分辨率、360° 旋转以及最高 70° 斜视角度等特点的小视场可确保达到最高质量标准.x|act 是专门设计的直观检测方案,只需要进行简单的一次性配置.组件 CAD 数据被读入 X 射线系统并被置于图像上（CAD 动态覆盖）,这就使用户可以随时获取完整的样品数据,即使在使用斜视图时（倾斜和旋转）也能做到这一点.
高效 CAD 编程和最短设置时间 act 采用 CAD 导入,可以使用过滤器从自定义数据格式中抽取所需信息.x|act 使用的标准数据格式为中间数据格式 (ndf),它包含有关组件焊点位置和尺寸的信息.
为便于使用,软件使用基于焊点的信息（见图 4）.操作员可以将具体检测策略与各种类型焊点相连,不同的焊点类型通常需要采用不同的策略.如果需要更改现有方案中的某一策略,则可通过标记相同类型的所有焊点并生成至检测策略的新链接来轻松执行.
导入数据后,软件自动生成检测视图.方案可在离线状态下生成并可导入相同类型的所有检测系统,既节省了时间又节省了费用.
3D 自动定位及定位精度最优化x|act 软件通过校准的高精度 CNC 操作模式在标准型菲尼克斯 X 射线微焦点系统上运行 .系统采用的是特有的本地 3D 高度和变形定位方法(见图 5).为实现最高精度,应按照要求测量一定数量的基准点.使用 X 射线替代光学三角传感器时,该方法并非取决于板面的质量和反射性.图像链是经过校正的,所有变形都可以被自动补偿.通过以上各种努力可以实现高精度定位,即使是在倾斜视图 (70°)和旋转 (360°) 时也是如此.
斜视图的 3D-CAD 动态覆盖和最高放大率 X 射线图像及 CAD 信息的动态覆盖,即使是斜视图也具有该覆盖功能（见图 6）,任何时候都可以看见焊点 ID.此外,通过鼠标就可获取焊点具体检测结果.
即使该系统用于人工检测,CAD覆盖也非常有价值,因为它实现了最简易的焊点识别.由于可以随时进行精确定位,覆盖技术对操作员来说极其便捷（对拥有数以千计焊点的板上的某一特定焊点或某一组焊点进行可靠识别可能非常耗时）.
具有 CT 和 μAXI 全部功能的检测系统 icrome|x（见图 6）集高质量 X 射线自动检测、2DX 射线检测以及 3D 计算机断层扫描技术（CT）于一身,在技术和经济角度方面均具有无与伦比的价值.microme|x 是一个高分辨率 X 射线自动检测系统,最适合半导体和电子行业的缺陷分析.它可为面积最大 680 mm x 635 mm、重达 10 kg 的产品提供 23000x 以上的总放大倍率（无软件缩放）,并可在任何位置提供高达 70° 斜角视图和围绕 460mm x 360 mm (18” x 14”) 总体检测区域范围内的任意一点旋转 360° 的功能.
microme|x 标配超高性能 180kV/20W X 射线管,实现了小于 1μm 的亚微米特征识别、高分辨率 200 万像素数字成像链以及高对比度 24” 平板显示.与传统的 160 kV 射线管不同,由于采用新型超高性能高压发生器技术的 180kV高功率射线管的成功开发,检测具有高X射线吸收特点的样品（如带/不带散热器的电子装置）变得空前容易.
microme|x 高分辨射线源对于全 3D 计算机断层扫描技术 (CT) 也非常重要,运用该成像技术时,检测对象必须由X 射线从任意角度穿透；尤其对于内部结构复杂、尺寸较小的产品,X 射线 CT 增加了缺陷分析的可能性,并在一定程度上可以较为省时的方式替代有损探伤法.由于提供（相比 X射线断层扫描法laminography等）对比度分辨率大大增加的真实 3D 图像（见图 8）,它不仅能够在一定程度上取代切片分析,还能通过产品在任何方向上的任意剖面图提供附加信息.
结论——实现零缺陷 μAXI 的第一种解决方案 X 射线检测能够评估所有常规焊点的质量.因焊接工艺而产生的任何缺陷都能够被检测出来,只要该缺陷使焊点形状发生了改变.大多数缺陷都能够被自动检测出来,但是生产线处理量可能会限制测试深度.
作为具有最高缺陷覆盖率和最小误判率的 μAXI 的一种特有解决方案,菲尼克斯 X 射线自动软件平台 x|act 甚至可以满足未来零缺陷质量标准的检验要求.出色的图像质量、最高放大率、最佳定位精度、简单的基于CAD的离线设置、全程序可移植性以及CAD数据覆盖（甚至可在旋转和倾斜动态视图中实现）保证了使用简单并具有最高的产品可靠性.优良的多功能性使配有菲尼克斯 X 射线 x|act 软件包的microme|x 成为零缺陷 μAXI 以及多种质量敏感型电子装置全 3D CT 可选择的一种新型解决方案.
