X-ray检测仪的原理、参数及应用

1. 设备型号

德国Feinfocus X光检测设备

2. 原理

X-ray检测仪系统基本原理是通过X-射线光管在电脑中进行成像的。在高压电的作用下，X射线发射管产生X射线通过测试样品（例如PCB板，SMT等），再根据样品材料本身密度与原子量的不同，对X射线有不同的吸收量而在图像接收器上产生影像的。测量工件的密度决定着X光的强弱，密度越高的物质阴影越深。越靠近X 射线管阴影越大，反之阴影越小，这也就是几何放大率的原理。当然，不仅工件的密度对X光的强弱有影响，也可以通过控制台上的电源的电压和电流来调整X射线光的强弱。操作者可以根据成像的情况，还可以自由调整成像的情况，比如 图像的显示大小，图像的亮度和对比度等等，还可以通过自动导航功能自由的调整和检测工件的部位。X射线透视仪已达到亚微米量级的空间分辨率，能实现对被测物体进行多角度旋转，形成不同角度的图像。

3. 仪器参数

图像探测器技术：高速平板探测器

130X130mm 最大可视面积（FOV）

65，000 灰度等级

24“LCD

几何放大倍：2，000倍

总放大倍数：10，000倍

CNC 功能：标准配置

最大监测尺寸：460mmX410mm

最大样品尺寸：800mmX500mm

细节辨识能力<500nm

16位实时图像处理系统

运动轴部分：

1. 工作台 X / Y;

2. X 光管上下移动;

3. 图像探测器的上下移动;

4. 图像探测器的左右倾斜（-72.5~+72.5度）;

5. 工作圆台旋转 360度;

6. 样品夹手动倾斜（-30~+30度） / 旋转360度;

7. 具备Zoom+ & Powerdrive技术。

4. 服务项目

针对PCB、PCBA、BGA、SMT等焊点检查，根据IPC-A-610D进行判断。电缆、塑料件等透视检查断开、裂缝、气泡类的测试通常根据客户要求进行判断：

1、集成电路的封装工艺检测：层剥离、开裂、空洞和打线工艺；

2、印刷电路板制造工艺检测：焊线偏移，桥接，开路；

3、表面贴装工艺焊接性检测：焊点空洞的检测和测量；

4、连接线路检查：开路，短路，异常或不良连接的缺陷；

5、锡球数组封装及覆芯片封装中锡球的完整性检验；

6、高密度的塑料材质破裂或金属材质检验；

7、芯片尺寸量测，打线线弧量测，组件吃锡面积比例量测。

5. 数据解读注意点

a）快速、直观、无损

b）观察效果与被观测物对象的密度、厚度有关

c）小缺陷（裂纹、孔洞）比较困难

d）深度分析困难

e）无法观察器件内部界面分层

f）IC封装中如果是打铝线或材料材质密度较低会被穿透而无法检视。

6. 应用领域及分析案例

半导体晶圆片、封装器件、红外器件、光电传感器件、SMT贴片器件、MEMS等; 复合材料、镀膜、电镀、注塑、合金、超导材料、陶瓷、金属焊接、摩擦界面等；检测电子元器件及多层印刷电路板的内部结构，内引线开路或短路，粘结缺陷，焊点缺陷，封装裂纹，空洞，桥连，立碑及器件漏装等缺陷。

对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。 该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维（5D）的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。

7. 超声波扫描显微镜SAM与X-RAY的区别？

在同一实验室内，SAM与X-ray是相互补充的方法手段。它们主要的区别在于展现样品的特性不同。X-ray能观察样品的内部，主要是基于材料密度的差异。密集的金属材料比陶瓷和塑料等材料对于X射线有较大的不透过性和较小的穿透深度。X-ray对于分层的空气不是非常的敏感，裂纹和虚焊是不能被观察到的，除非材料有足够的物理上的分离。X-ray射线成像操作采用的是穿透模式，得到整个样品厚度的一个合成图像。在较长的检查期间内，如果半导体设备放置在离X-ray射线源比较近的地方可能会产生损坏或随机的电子错误。

超声波能穿透密集的和疏松的固体材料，但它对于内部存在的空气层非常的敏感，空气层能阻断超声波的传输。确定焊接层、粘接层、填充层、涂镀层、结合层的完整是SAM独特的性能。SAM可以分层的展现样品内部的一层一层的图像 。基于反射回波模式产生的图像只需要通过样品的表面（反射扫描模式），而穿透模式需要通过样品的两个表面（类似X-ray）（透射扫描模式）。并且SAM使用的超声波频率是高于MHz，而不同于超声波清洗设备使用的KHz的频率。

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