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，用于在價值增加之后但剛好通孔(through-hole)工藝之前的檢查。可是，在線(on-line)系統(tǒng)正變得越來越普遍，隨著X光與自動光學檢查(AOI, automated optical inspection)系統(tǒng)的結(jié)合。在這個比較新的機器視覺(machine-vision)市場背后的動力是球柵陣列(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印刷電路板(PCB)制造商的首要利益關注的迅速返工修理。
　　在測試運作期間，一個典型的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興趣。隨著自動檢查儀器的改進，數(shù)據(jù)量繼續(xù)增長。改進的缺陷或失效分析工具已經(jīng)帶來改進的數(shù)據(jù)準確性。迅速確認、收集、分析與返修即是優(yōu)勢也是所希望的，因為每個都減少由于混亂與偏離所引起的響應時間(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，因為在這里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)成為一個標準的PCB設計元素。
　　傳統(tǒng)的確認方法不再足以分析這些元件。通過使用X光檢查，隱蔽的焊接點的特性可以一個簡單的、可靠的和成本低廉的方式進行檢查。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。在某些制造運行中，這個合格率的改善已經(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間、減少要求診斷的失效PCB的數(shù)量、減少熟練技術員的使用(和成本)、和實質(zhì)上消滅導致板報廢的“致命”缺陷。
　　直到BGA結(jié)合使用到產(chǎn)品設計中的時候，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。可是，這些方法不足以檢查隱蔽的焊錫點問題，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。關注的首要地方是一旦BGA安裝到PCB上它的無效的或錯位的焊錫和錫球。其次是錫橋，經(jīng)常發(fā)生在接觸點上過多的焊錫或焊錫不適當使用的時候 - 特別是返修的BGA。第三是不對齊 - BGA錫球沒有與PCB焊盤適當對準。第四是焊錫空洞，它是由于在加熱期間夾在焊錫中的化學成分膨脹的結(jié)果。雖然有空洞的BGA焊接點可以正常工作，但是空洞表示可能導致今后失效的工藝問題。開路與冷焊點是另外的問題。這些發(fā)生在焊錫與對應的焊盤不接觸或者它們之間的焊錫沒有適當流動的時候(圖一)。

選擇X光系統(tǒng)　　選擇一個X光系統(tǒng)可能是挑戰(zhàn)性的，即使今天有這些系統(tǒng)的能力與價格的范圍。在作決定之前，重要的是考慮對系統(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化程度。還有另一個重要的考慮：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)可能是在取得一個合約中的決定因素。
　　現(xiàn)在，考慮價格。系統(tǒng)可分的范圍從基本的手動單元，價格大約$50,000開始，到全自動的在線系統(tǒng)，價格超過$500,000。有一個公司*已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個非在線的、高清晰度的、X光檢查系統(tǒng)對甚至最大的PCB應用都是最佳的選擇。雖然還要求一個操作員作主觀的決定，但基于機器視覺的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。

手動系統(tǒng)
　　手動系統(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)濟的解決方案。通常，這些系統(tǒng)用于制造過程的各個階段，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、工作時間、產(chǎn)量要求和個人因素而變化，個人因素諸如操作員注意力持續(xù)時間和特別的日子(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施時間，不需要高深的操作員培訓或系統(tǒng)編程。

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

增加工藝過程合格率
　　X光檢查系統(tǒng)是一個被證實的、檢查隱藏的焊錫點、幫助建立與控制制造過程、分析原型(prototype)、和確認過程缺陷的工具。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準。
　　記住，提高產(chǎn)品質(zhì)量即提高過程合格率，保證維持長期運行成本的關鍵因素之一停留在低水平。不斷的改進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)改進長期的過程合格率。

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