Kerncomponenten van een PCB-teströntgenmachine

Röntgenmachines voor PCB-testen zijn geavanceerde systemen die bestaan uit verschillende geïntegreerde modules die samenwerken om niet-destructief intern onderzoek te bieden.

1. Röntgenstraalgeneratiemodule (röntgenbron):Dit is het hart van het systeem. Het gebruikt een microfocus- of nanofocus-röntgenbuis (bijv. van Hamamatsu of Nikon) om een hoogenergetische, fijn gefocuste bundel te genereren. Belangrijke elementen zijn een hoogspanningsvoeding en bundelkollimatoren. Moderne systemen hebben vaak gesloten buizen (verzegeld en onderhoudsvrij) met een vermogen variërend van 90 kV tot 160 kV. Geavanceerde systemen beschikken over functies zoals constante intensiteitsuitvoer (TXI) voor consistente beeldscherpte en een stabiele focusvlek, cruciaal voor zowel productie-inspectie als CT-scannen.2. Beeldacquisitie- en detectiemodule:

Deze module legt de röntgenstralen vast die het monster binnendringen. Het is grotendeels overgestapt van oudere beeldversterkers naar digitale flat-panel detectoren (bijv. CMOS- of CCD-typen). Deze detectoren bieden een hoge resolutie (bijv. 1536x1536 pixels), diepe 16-bits grijswaarden voor uitstekend contrast en hoge framesnelheden. Sommige innovatieve ontwerpen houden de detector stationair en kantelen deze tot 60° of zelfs 70° om schuine weergaven te verkrijgen zonder in te boeten aan vergroting of grote monsterbewegingen te vereisen.3. Mechanische manipulatie- en positioneringsmodule:

Precisiebeweging is essentieel voor nauwkeurige inspectie. Dit systeem omvat een zeer precieze gemotoriseerde tafel (belastbaarheid kan oplopen tot 10 kg) met meerdere assen (X, Y, Z, roteren, kantelen) die vaak worden aangedreven door lineaire motoren. Het maakt een precieze positionering van de PCB onder de bundel mogelijk en maakt complexe bewegingen mogelijk voor CT-scannen (360° rotatie) en het verkrijgen van beelden vanuit verschillende hoeken (bijv. tot 60° kanteling). Dit zorgt ervoor dat er geen inspectieblinde vlekken zijn en is cruciaal voor 3D-reconstructie.4. Stralingsafscherming en veiligheidsmodule:

Veiligheid staat voorop. Het systeem is ingesloten in een met lood afgeschermde kast met loodglazen kijkvensters. Het bevat veiligheidsvergrendelingsschakelaars die de stroom naar de röntgenbuis onmiddellijk uitschakelen als een deur wordt geopend, elektromagnetische deursloten die openen voorkomen terwijl de bundel aan staat, en noodstopknoppen. Stralingslekkage wordt strikt gecontroleerd tot niveaus onder de 1 µSv/uur, in overeenstemming met internationale veiligheidsnormen.5. Gegevensverwerking, analyse en softwaremodule:

Dit is het "brein" van de operatie. De software bestuurt alle hardwarecomponenten en voert kritieke beeldverwerking en -analyse uit. Het bevat functies voor beeldverbetering (aanpassing van contrast, helderheid, ruisonderdrukking), geautomatiseerde defectherkenning (ADR) met behulp van algoritmen of AI om defecten te classificeren, en kwantitatieve meetinstrumenten (bijv. voor percentage voids, pin-to-pad afstanden, void-verhoudingen). Het ondersteunt programmatuur en terugroeping voor batchinspectie en integreert vaak met Manufacturing Execution Systems (MES) voor gegevens traceerbaarheid en SPC.Primair gebruik en toepassingen

PCB-röntgenmachines zijn onmisbaar voor kwaliteitscontrole en foutanalyse in de elektronica-industrie:

Solder Joint Inspectie:

Dit is de meest voorkomende toepassing. Het is cruciaal voor het onderzoeken van verborgen soldeerverbindingen zoals die in Ball Grid Arrays (BGA), Chip-Scale Packages (CSP) en Quad Flat No-lead (QFN) packages. Het detecteert defecten zoals bruggen (kortsluitingen), voids/holtes, onvoldoende soldeer, head-in-pillow en koude verbindingen.PCB- en assemblage-analyse:

Gebruikt om de kwaliteit en het vulpercentage van plated through-hole (PTH) barrels, de integriteit van interne sporen en de laaguiteenlijning in meerlaagse boards te controleren.Component- en draadverbindingsinspectie:

Verifieert de integriteit van interne structuren binnen componenten, zoals die-attach, draadverbindingen (voor breuken, doorzakken of ontbrekende draden) en interne voids.Foutanalyse en procesoptimalisatie:

Biedt waardevolle inzichten voor het diagnosticeren van retourzendingen en het verfijnen van assemblageprocessen (bijv. reflow-profielen, stencilontwerp) door de hoofdoorzaak van defecten te onthullen.Gedekte industrieën:

Deze systemen zijn essentieel in de consumentenelektronica, automotive, lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur en halfgeleiderverpakkingen, waar betrouwbaarheid niet ter discussie staat.✅ Belangrijkste voordelen

De adoptie van röntgeninspectie biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van andere methoden:

Niet-destructief testen (NDT):

Maakt grondige interne inspectie mogelijk zonder de dure PCB of componenten te beschadigen, wat het grootste voordeel is.Ongeëvenaarde defectdetectie voor verborgen verbindingen: Het is de enige methode om soldeerverbindingen zoals BGA's die na assemblage uit het zicht zijn verborgen, kwantitatief te inspecteren.

Hoge precisie en kwantitatieve analyse:

Biedt uitzonderlijke resolutie (tot <1µm met submicron bronnen) en biedt precieze metingen van void-percentages, openingen en andere dimensionale parameters.Verbeterde procescontrole en opbrengst:

Door defectentrends vroeg in het productieproces te identificeren, kunnen fabrikanten corrigerende aanpassingen maken, waardoor afval en herwerkkosten worden verlaagd en de totale opbrengst aanzienlijk wordt verbeterd.Uitgebreide gegevens traceerbaarheid:

Integratie met MES en de mogelijkheid om automatisch gedetailleerde inspectierapporten met afbeeldingen te genereren en op te slaan, ondersteunen kwaliteitsaudits en root cause-analyse.⚙️ Prestatiemetingen en mogelijkheden

De prestaties van een röntgeninspectiesysteem kunnen worden geëvalueerd op basis van verschillende technische parameters:

Resolutie en vergroting:

Gemeten in microns (µm), definieert het de kleinste detecteerbare feature. Systemen bieden geometrische vergroting (bijv. 200X) en zelfs hogere systeemvergroting (bijv. 1500X). Geavanceerde systemen bereiken submicron resolutie.Inspectiesnelheid en doorvoer:

Dit is cruciaal voor productielijnen. Snelheid kan worden gemeten als "tijd per inspectiepunt" (bijv. zo laag als 3 seconden/punt). High-end online Automated X-ray Inspection (AXI)-systemen zijn ontworpen voor snelle, inline inspectie in massaproductieomgevingen.Geavanceerde beeldvormingsmogelijkheden:

Naast 2D-beeldvorming bieden moderne systemen 2.5D (schuine hoekweergaven voor een betere diepteperceptie), 3D CT-scannen (dwarsdoorsnedeweergaven en volumetrische rendering) en technieken zoals SFT (Slice Filter Technology) voor het analyseren van dubbelzijdige boards zonder demontage.Automatisering en gebruiksgemak:

Functies zoals programmeerbare recepten, automatische navigatie naar interessante punten, barcodescanners voor bordidentificatie en intuïtieve software-interfaces verminderen de trainingstijd van de operator drastisch en minimaliseren menselijke fouten.Multi-Tech Fusion:

De meest geavanceerde systemen kunnen verschillende van de bovenstaande technieken (2D, 2.5D, 3D CT, SFT) combineren in één platform om de meest complexe inspectie-uitdagingen aan te pakken.Vergelijking van representatieve systemen

Functie / Systeem

PCB-teströntgenmachines zijn krachtige en essentiële hulpmiddelen voor het waarborgen van de kwaliteit en betrouwbaarheid van moderne elektronica. Ze functioneren door de precieze integratie van een röntgenbron, een digitale detector, een precisie-manipulator, robuuste veiligheidsafscherming en intelligente software.

Hun primaire gebruik draait om het niet-destructief inspecteren van verborgen soldeerverbindingen en interne structuren. De belangrijkste voordelen zijn het blootleggen van defecten die geen enkele andere methode kan zien, het leveren van kwantitatieve gegevens voor procesverbetering en het waarborgen van de productkwaliteit in industrieën met een hoge betrouwbaarheid.

De prestaties evolueren continu, met trends die wijzen op meer automatisering (AI-gestuurde defectherkenning), hogere snelheden (vooral voor inline AXI), hogere resolutie voor componenten met een fijnere pitch en de uitbreiding van 3D CT-mogelijkheden voor de meest rigoureuze analysebehoeften. Bij het selecteren van een systeem, breng dan zorgvuldig de resolutie, snelheid, het gezichtsveld en de specifieke beeldvormingstechnologieën in evenwicht die nodig zijn voor uw huidige en toekomstige PCB-ontwerpen.

Disclaimer:

Specificaties kunnen aanzienlijk variëren tussen fabrikanten en modellen. Het wordt ten zeerste aanbevolen om rechtstreeks contact op te nemen met leveranciers van apparatuur om uw specifieke toepassingsvereisten te bespreken en demonstraties met uw eigen PCB's aan te vragen.