本文介紹，合約電子制造商正轉(zhuǎn)向使用X光檢查來改善產(chǎn)品質(zhì)量與合格率。其挑戰(zhàn)存在于將要用于制造合格率的新數(shù)據(jù)的快速收集與分析。

　　合約制造商(CM, contract manufacturer)已經(jīng)成為X光成像系統(tǒng)的一個(gè)大市場，在資金數(shù)量與銷售單位數(shù)量兩方面都是。這些系統(tǒng)通常是非在線的(off-line)，放在SMT工藝裝配線的后面，用于在價(jià)值增加之后但剛好通孔(through-hole)工藝之前的檢查?？墒牵诰€(on-line)系統(tǒng)正變得越來越普遍，隨著X光與自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI, automated optical inspection)系統(tǒng)的結(jié)合。在這個(gè)比較新的機(jī)器視覺(machine-vision)市場背后的動(dòng)力是球柵陣列(BGA, ball grid array)與其它區(qū)域排列元件的增加使用，以及希望合格率改善和作為對(duì)印刷電路板(PCB)制造商的首要利益關(guān)注的迅速返工修理。
　　在測試運(yùn)作期間，一個(gè)典型的PCB制造商所產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)和巨大的產(chǎn)量大大地激發(fā)了在合格率改善中的這個(gè)興趣。隨著自動(dòng)檢查儀器的改進(jìn)，數(shù)據(jù)量繼續(xù)增長。改進(jìn)的缺陷或失效分析工具已經(jīng)帶來改進(jìn)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。迅速確認(rèn)、收集、分析與返修即是優(yōu)勢也是所希望的，因?yàn)槊總€(gè)都減少由于混亂與偏離所引起的響應(yīng)時(shí)間(和成本)。結(jié)果，制造工程師與品質(zhì)控制人員經(jīng)常被激發(fā)去迅速收集和分析任何新的數(shù)據(jù)，并用它來改進(jìn)制造合格率。

BGA與X光檢查
　　X光檢查很快成為PCB與電子合約制造商(CM)使用的主要工具，因?yàn)樵谶@里BGA、微型BGA、芯片規(guī)模包裝(CSP)、倒裝芯片(flip chip)和其它隱蔽的連接元件已經(jīng)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PCB設(shè)計(jì)元素。
　　傳統(tǒng)的確認(rèn)方法不再足以分析這些元件。通過使用X光檢查，隱蔽的焊接點(diǎn)的特性可以一個(gè)簡單的、可靠的和成本低廉的方式進(jìn)行檢查。由于X光檢查的更高合格率意味著更少的PCB需要診斷、修理和重測。在某些制造運(yùn)行中，這個(gè)合格率的改善已經(jīng)是如此戲劇性的以至于制造商取消在線測試(ICT)，從而節(jié)約勞力、固定資產(chǎn)和工廠空間。
　　在功能板測試(FBT, functional board test)的情況中，節(jié)約可能更具戲劇性。這些節(jié)約的產(chǎn)生可通過縮短測試時(shí)間、減少要求診斷的失效PCB的數(shù)量、減少熟練技術(shù)員的使用(和成本)、和實(shí)質(zhì)上消滅導(dǎo)致板報(bào)廢的“致命”缺陷。
　　直到BGA結(jié)合使用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的時(shí)候，大多數(shù)PCB與電子合約制造商(CM)還沒有發(fā)現(xiàn)將X光檢查使用到其產(chǎn)生過程中的太多需要。傳統(tǒng)的方法，諸如人工視覺檢查和電氣測試，包括制造缺陷分析(MDA, manufacturing defect analysis)、ICT和功能測試，已經(jīng)足夠?？墒?，這些方法不足以檢查隱蔽的焊錫點(diǎn)問題，諸如空洞、冷焊和焊錫附著差。只有X光檢查有效地找到這些問題，除了監(jiān)測過程品質(zhì)和提供過程控制所要求的即時(shí)反饋之外。

典型的BGA問題
　　以下是一些典型的X光與BGA問題。關(guān)注的首要地方是一旦BGA安裝到PCB上它的無效的或錯(cuò)位的焊錫和錫球。其次是錫橋，經(jīng)常發(fā)生在接觸點(diǎn)上過多的焊錫或焊錫不適當(dāng)使用的時(shí)候 - 特別是返修的BGA。第三是不對(duì)齊 - BGA錫球沒有與PCB焊盤適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。第四是焊錫空洞，它是由于在加熱期間夾在焊錫中的化學(xué)成分膨脹的結(jié)果。雖然有空洞的BGA焊接點(diǎn)可以正常工作，但是空洞表示可能導(dǎo)致今后失效的工藝問題。開路與冷焊點(diǎn)是另外的問題。這些發(fā)生在焊錫與對(duì)應(yīng)的焊盤不接觸或者它們之間的焊錫沒有適當(dāng)流動(dòng)的時(shí)候(圖一)。

選擇X光系統(tǒng)　　選擇一個(gè)X光系統(tǒng)可能是挑戰(zhàn)性的，即使今天有這些系統(tǒng)的能力與價(jià)格的范圍。在作決定之前，重要的是考慮對(duì)系統(tǒng)的所有要求和來自于將系統(tǒng)結(jié)合到制造過程中的估計(jì)成本節(jié)約。要考慮的重要因素包括初始成本、清晰度、放大系數(shù)、圖象處理特性以及所要求的自動(dòng)化程度。還有另一個(gè)重要的考慮：競爭性的優(yōu)勢。在大宗的合約上，PCB裝配是致命的重要，X光系統(tǒng)可能是在取得一個(gè)合約中的決定因素。
　　現(xiàn)在，考慮價(jià)格。系統(tǒng)可分的范圍從基本的手動(dòng)單元，價(jià)格大約$50,000開始，到全自動(dòng)的在線系統(tǒng)，價(jià)格超過$500,000。有一個(gè)公司*已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)非在線的、高清晰度的、X光檢查系統(tǒng)對(duì)甚至最大的PCB應(yīng)用都是最佳的選擇。雖然還要求一個(gè)操作員作主觀的決定，但基于機(jī)器視覺的X光檢查本質(zhì)上更加可靠，并且提供比手工檢查更高的輸出。

手動(dòng)系統(tǒng)
　　手動(dòng)系統(tǒng)一般為那些不要求完全檢查的X光檢查提供最靈活和最經(jīng)濟(jì)的解決方案。通常，這些系統(tǒng)用于制造過程的各個(gè)階段，包括元件來料檢查、過程監(jiān)測、品質(zhì)控制和失效分析。使用手工系統(tǒng)，操作員在視覺上分析X光影像和決定什么代表缺陷，可是，由于任何決定只是基于操作員的判斷，結(jié)果將隨操作員水平、工作時(shí)間、產(chǎn)量要求和個(gè)人因素而變化，個(gè)人因素諸如操作員注意力持續(xù)時(shí)間和特別的日子(檢查在星期五下午比星期一上午更缺乏效率)。不管怎樣，這些系統(tǒng)提供最大的檢查靈活性和最快的實(shí)施時(shí)間，不需要高深的操作員培訓(xùn)或系統(tǒng)編程。

半自動(dòng)與自動(dòng)系統(tǒng)
　　半自動(dòng)X光系統(tǒng)通過使用機(jī)器視覺與可編程設(shè)備定位臺(tái)提供較高的檢查技巧。這些系統(tǒng)基于預(yù)設(shè)的灰度參數(shù)分析元件的貼裝與焊錫的完整性。
　　全自動(dòng)X光系統(tǒng)最常用于高產(chǎn)量/低混合的制造應(yīng)用或者在產(chǎn)品的可靠性問題一定要求100%錫點(diǎn)檢查的情況中。這些系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過式傳送帶，并以生產(chǎn)線的速度運(yùn)行。一些自動(dòng)系統(tǒng)也提供額外的能力，進(jìn)行雙面板的截面或三維焊接點(diǎn)檢查。這些系統(tǒng)要求大量的編程和運(yùn)作支持，通常最適合于高產(chǎn)量/低混合的應(yīng)用。

增加工藝過程合格率
　　X光檢查系統(tǒng)是一個(gè)被證實(shí)的、檢查隱藏的焊錫點(diǎn)、幫助建立與控制制造過程、分析原型(prototype)、和確認(rèn)過程缺陷的工具。它們效率高、成本低廉，并且與MDA、ICT和AOI系統(tǒng)不一樣，它們可以迅速確認(rèn)短路、開路、空洞和BGA及其它區(qū)域排列包裝在板上的錫球不對(duì)準(zhǔn)。
　　記住，提高產(chǎn)品質(zhì)量即提高過程合格率，保證維持長期運(yùn)行成本的關(guān)鍵因素之一停留在低水平。不斷的改進(jìn)過程合格率是滿足成本壓力的可靠方法。這分成兩類：(1)保證過程品質(zhì)持續(xù)地高，即避免合格率損失或偏離，(2)持續(xù)改進(jìn)長期的過程合格率。

結(jié)論
　　長期的工藝改進(jìn)要求從盡可能多的資源得到輸入。自動(dòng)收集、維護(hù)和監(jiān)測缺陷數(shù)據(jù)的X光檢查，是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量與合格率兩個(gè)方面的一個(gè)理想的開始點(diǎn)。一個(gè)管理良好的合格率改進(jìn)系統(tǒng)是達(dá)到與維持在合約制造商(CM)的PCB生產(chǎn)中高合格率的費(fèi)用低廉的方法。