本文介紹，怎樣評(píng)估X光測(cè)試技術(shù)在你的PCBA制造工藝過(guò)程中的需要。
今天的電子制造正面對(duì)變得越來(lái)越密的印刷電路板裝配(PCBA, printed circuit board assembly)，在線(xiàn)測(cè)試(ICT, in-circuit test)的可訪(fǎng)問(wèn)性大大減少了。這個(gè)受局限的測(cè)試訪(fǎng)問(wèn)意味著制造商必須擴(kuò)展測(cè)試策略，而不只是視覺(jué)檢查、ICT和功能測(cè)試?！ ∫粋€(gè)針對(duì)受局限的訪(fǎng)問(wèn)性問(wèn)題的迅速增長(zhǎng)的測(cè)試技術(shù)是X光檢查/測(cè)試。X光測(cè)試檢查焊接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)完整性，查找開(kāi)路、短路、元件丟失、極性電容反向、和冷焊錫點(diǎn)這類(lèi)的缺陷。
X光測(cè)試的典型覆蓋大約是工藝過(guò)程的、或機(jī)械的缺陷的97%，所有缺陷的70~90%。X光的覆蓋范圍補(bǔ)充和重疊傳統(tǒng)的ICT技術(shù)(圖一)。
了解X光測(cè)試 為了完整地理解X光測(cè)試的潛在的優(yōu)點(diǎn)，考查X光檢查系統(tǒng)的一些能力是重要的。從這些能力，可勾勒出X光測(cè)試的潛在優(yōu)點(diǎn)。X光測(cè)試的能力包括：
- 工藝過(guò)程缺陷的高覆蓋率，典型地97%
- 不管可訪(fǎng)問(wèn)性的高覆蓋率
- 測(cè)試開(kāi)發(fā)時(shí)間短，短至2~3小時(shí)
- 不要求夾具
- 對(duì)ICT既有補(bǔ)償又有重疊
- 所找出的缺陷是其它測(cè)試所不能可靠地發(fā)現(xiàn)的，包括空洞(voiding)、焊點(diǎn)形狀差和冷焊錫點(diǎn)。
- 測(cè)試設(shè)定成本通常比ICT程序和夾具的成本低得多。
- 自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在線(xiàn)(in-line)使用
- 過(guò)測(cè)試單面或雙面板的能力
- 工藝參數(shù)，如錫膏厚度、的有關(guān)信息
- 準(zhǔn)確地定位缺陷，達(dá)到引腳位置水平，定位，提供快速、低成本的修復(fù)
表一列出使用X光測(cè)試的潛在優(yōu)點(diǎn)和可能受益的電子制造商類(lèi)型。
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X光系統(tǒng)的不同類(lèi)型 一個(gè)分類(lèi)X光系統(tǒng)不同類(lèi)型的簡(jiǎn)單方法是分成手工(maual)與自動(dòng)(automated)和透射(transmission)與截面(cross sectional)系統(tǒng)。透射系統(tǒng)對(duì)單面板是好的，但在出來(lái)雙面板時(shí)有問(wèn)題。截面X光系統(tǒng)，本質(zhì)上為錫點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)醫(yī)療的X體軸斷層攝影掃描，適用于測(cè)試雙面或單面電路板，但比透射系統(tǒng)的成本更高。表二說(shuō)明了不同X光系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
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選擇X光系統(tǒng) 不同的因素影響購(gòu)買(mǎi)X光系統(tǒng)的決定。例子包括：
- 現(xiàn)在與未來(lái)在ICT和功能/系統(tǒng)測(cè)試的缺陷帕累托(pareto)
- 在ICT、功能測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試的合格率
- 在ICT、功能測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試的修理成本
- 在現(xiàn)在與未來(lái)技術(shù)上可訪(fǎng)問(wèn)性問(wèn)題
- 購(gòu)買(mǎi)設(shè)備的意圖：實(shí)驗(yàn)室研究、確認(rèn)焊接連接、重復(fù)地和可靠地抓住過(guò)程缺陷
- 預(yù)算
- 其它測(cè)試設(shè)備的成本與能力
- 現(xiàn)場(chǎng)失效率、失效pareto、失效成本
- 原型ICT成本
- 現(xiàn)在與未來(lái)板的產(chǎn)量和板的混合度
這些與其它因素是應(yīng)該考慮的，在決定X光測(cè)試是否有意義和有成本效益時(shí)，以及在決定購(gòu)買(mǎi)什么類(lèi)型的系統(tǒng)時(shí)。例如，決定潛在受益的關(guān)鍵之一是你的缺陷pareto。如果你的失效是由于壞的或損傷的元件，那么X光測(cè)試將對(duì)這個(gè)問(wèn)題不起作用。另一方面，如果你的問(wèn)題是失效表面貼裝連接器，那么X光測(cè)試可能很有優(yōu)勢(shì)，并為投資提供良好的回報(bào)。
為了決定一個(gè)X光系統(tǒng)是否有意義和經(jīng)濟(jì)上行得通，將你的特殊信息和情況與每一個(gè)型號(hào)的X光測(cè)試設(shè)備的能力和潛在優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)。以下給出X光測(cè)試的成功用戶(hù)的例子：
例子一：電信制造商 特征：高混合度、低到中等產(chǎn)量的復(fù)雜板 背景：該行業(yè)的一個(gè)強(qiáng)大趨勢(shì)是向著受局限的訪(fǎng)問(wèn)性電路板。因此，訪(fǎng)問(wèn)性是一個(gè)主要問(wèn)題。高品質(zhì)與到達(dá)市場(chǎng)的時(shí)間也是該行業(yè)中很重要的?！ ?I>測(cè)試策略：對(duì)訪(fǎng)問(wèn)受局限的板，使用100%的X光測(cè)試結(jié)合ICT?！ ?I>受益：在ICT和功能測(cè)試的失效降低大約50%。對(duì)于100%X光測(cè)試的原型板，節(jié)省包括降低成本、更快速測(cè)試、更高品質(zhì)的板送達(dá)設(shè)計(jì)者手中和更高的測(cè)試覆蓋率。
例子二：筆記本電腦制造商 特征：高產(chǎn)量、低混合度 背景：筆記本電腦工業(yè)的特點(diǎn)是高產(chǎn)量、電路板沒(méi)有測(cè)試訪(fǎng)問(wèn)性或者受局限。達(dá)到市場(chǎng)的時(shí)間是可獲利的關(guān)鍵。另外，該行業(yè)具有非常高的計(jì)算機(jī)每年失效率 - 大約35%。對(duì)工廠(chǎng)內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)失效的缺陷pareto進(jìn)行的仔細(xì)分析顯示，大部分的失效是工藝過(guò)程缺陷?！ ?I>測(cè)試策略：使用100%ICT結(jié)合100%X光測(cè)試 受益：現(xiàn)場(chǎng)失效戲劇性地減低。另外，在ICT和功能測(cè)試發(fā)現(xiàn)的缺陷減少超過(guò)80%，結(jié)果在這些方面顯著節(jié)約，減少WIP和更少報(bào)廢板。
例子三：小型合約制造商 特征：高混合、高產(chǎn)量 背景：準(zhǔn)時(shí)地以低成本發(fā)貨高質(zhì)量的板是該行業(yè)的關(guān)鍵成功因素。板經(jīng)常有局限性的或沒(méi)有ICT或視覺(jué)測(cè)試的訪(fǎng)問(wèn)性?！ ?I>測(cè)試策略：使用100%X光測(cè)試 受益：不管訪(fǎng)問(wèn)性的問(wèn)題如何，都可保證發(fā)貨非常高品質(zhì)的板給顧客。還有，如果有要求，可以更快地將產(chǎn)品發(fā)送給顧客。具有在ICT或功能測(cè)試準(zhǔn)備就緒之前將試產(chǎn)的板發(fā)送給顧客的能力。這些板在顧客現(xiàn)場(chǎng)的合格率從90%的低合格率到使用X光測(cè)試的高于99.5%的合格率。
例子四：航空制造商 特征：高混合、低產(chǎn)量 背景：高品質(zhì)是該工業(yè)的關(guān)鍵的方面，因?yàn)槭Э赡苁遣粚こ５陌嘿F?！ ?I>測(cè)試策略：在現(xiàn)有的ICT、功能測(cè)試和視覺(jué)檢查的測(cè)試策略中增加X(jué)光測(cè)試?！ ?I>受益：在板的老化(burn in)階段，失效降低70%。顯著減少老化階段的返工。
總結(jié) 在PCBA制造的現(xiàn)時(shí)趨勢(shì)是更高密度和新型包裝技術(shù)，經(jīng)常造成視覺(jué)檢查和ICT的可訪(fǎng)問(wèn)性減少。因此，一個(gè)測(cè)試策略必須有效地處理受局限訪(fǎng)問(wèn)的板。X光測(cè)試提供高測(cè)試覆蓋率，不管測(cè)試的可訪(fǎng)問(wèn)性。因此，越來(lái)越多的公司正使用ICT與X光測(cè)試結(jié)合的測(cè)試策略來(lái)處理受局限訪(fǎng)問(wèn)的板。X光測(cè)試的其它重要能力是開(kāi)發(fā)時(shí)間短、不要求夾具、和可靠地抓住其它測(cè)試方法經(jīng)常錯(cuò)過(guò)和可能引起現(xiàn)場(chǎng)失效的缺陷的能力。
為了決定是否X光測(cè)試將使你的公司受益，理解X光測(cè)試設(shè)備的能力與潛在優(yōu)勢(shì)是重要的。將這個(gè)信息與你現(xiàn)在與將來(lái)的制造情況相結(jié)合。評(píng)估的一部分應(yīng)該包括分析X光測(cè)試設(shè)備的各種類(lèi)型，包括手工、自動(dòng)、透射和截面X光設(shè)備。
Colin Charette, is the automated x-ray inspection product manager, manufacturing test pision - Hewlett-Packard Co., Loveland, CO; (970) 679-3126.
