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Was ist die PCB-Röntgeninspektion und ihre Vorteile?

Inhaltsverzeichnis

Bei der PCB-Röntgeninspektion werden Leiterplatten mithilfe von Röntgenstrahlen auf Defekte überprüft. Dies ist eine der effektivsten Qualitätskontrollmethoden, insbesondere wenn es um die Visualisierung versteckter Fehler geht, und wird häufig als Ergänzung zur visuellen Inspektion eingesetzt. Wie funktioniert es also? In dieser Übersicht wird die Röntgeninspektion von Leiterplattenmerkmalen ausführlich erläutert, einschließlich ihrer Vorteile.

Was ist Röntgen-PCB-Inspektion?

Unter PCB-Röntgeninspektion versteht man den Einsatz eines Röntgengeräts zur Untersuchung von Leiterplatten. Röntgenstrahlen sind extrem hochfrequent und energiereich elektromagnetische Wellen von sehr kurzer Länge, kürzer als die des sichtbaren Lichts. Diese Wellen können feste Objekte durchdringen.

In der Welt der Elektronik nutzen Hersteller die Durchlässigkeit von Röntgenstrahlen, um verborgene Merkmale von Leiterplatten sichtbar zu machen. Mit der Röntgeninspektion können beispielsweise PCB-Komponenten wie BGA- und High-Density-IC-Verbindungen auf Fehlausrichtung und andere Probleme überprüft werden.

Noch wichtiger ist, dass die Röntgeninspektion es Qualitätskontrolltechnikern ermöglicht, Lötstellen zu betrachten und auf Fehler zu untersuchen. Dies hilft dabei, Fehler zu erkennen, die aufgrund ihrer versteckten Natur sonst unbemerkt bleiben würden. So funktioniert die PCB-Röntgeninspektion:

  • Schwere Materialien oder Materialien mit hoher Dichte absorbieren Röntgenstrahlen stärker als leichtere Materialien.
  • Auf einer Leiterplatte ist die Lotlegierung trägt schwerere Materialien. Diese absorbieren mehr Röntgenstrahlung als Bauteile und andere Teile der Platine.
  • Wenn Röntgenstrahlen auf eine Musterplatine gestrahlt werden, dringen daher nur wenige durch die gelöteten Teile
  • Ein Detektor nutzt mithilfe einer speziellen Software die unterschiedliche Absorption der Röntgenstrahlen, um ein Bild der Leiterplatte zu erstellen. ähnlich wie beim Scannen von Knochen.
  • Die gelöteten Bereiche erscheinen dunkel, während andere Teile hell erscheinen. Dieses Bild wird auf einen Computerbildschirm geworfen.
  • Wenn ein Defekt vorliegt, kommt es zu einer Diskrepanz zwischen hellen und dunklen Bereichen, beispielsweise Schatten in den Pins und Pads.
  • Der Prüftechniker betrachtet dieses Bild, um fehlerhafte Lötstellen oder Komponenten zu finden und so eine qualitativ hochwertige Produktion sicherzustellen.
Röntgen-PCB-Maschine und ihre Bestandteile
Röntgen-PCB-Maschine und ihre Bestandteile
Ressource: https://www.mdpi.com

PCB-Röntgengerät

Ein Röntgengerät zur PCB-Inspektion besteht aus diesen Hauptteilen; der Scankopf (auch Röntgenröhre genannt), die Probenplattform, das Antriebssystem und die Detektionseinheit und. Der Scankopf sendet Röntgenstrahlen aus, während die Probenplattform die zu scannende Leiterplatte hält.

Die Erkennungseinheit fängt die Röntgenstrahlen ein, die durch die Leiterplatte dringen, und erstellt mithilfe ihrer unterschiedlichen Absorptionsgrade ein Livebild der Leiterplatte und ihrer Komponenten. PCB-Röntgengeräte können eine produzieren 2D oder 3D Vertretung des Vorstandes.

2D-PCB-Röntgeninspektion

Die 2D-Inspektion mittels Röntgenstrahlen erzeugt eine einachsige Live-Zuführung der Leiterplatte. Bei Neigung (durch Bewegen der Detektionseinheit) wird eine Winkelabbildung erreicht. Die 2D-Inspektion ist eine schnellere Methode. Es ist auch günstiger. Für eine detailliertere Analyse ist 3D jedoch oft die bessere Option.

3D-PCB-Röntgeninspektion

In diesem Modus kombiniert ein PCB-Röntgeninspektionsgerät 2D-Schnitte, um eine 3D-Struktur zu erzeugen. Obwohl diese Methode langsamer und kostspieliger ist, bietet sie eine detailliertere Ansicht der Probe. Dadurch kann der Prüftechniker den gesamten Leiterplattenstapel auf einmal sehen und Fehler leichter erkennen.

Verwendung von BGA-Röntgeninspektionsgeräten
Verwendung von BGA-Röntgeninspektionsgeräten
Ressource: https://www.researchgate.net

PCB-Röntgeninspektion

Der Einsatz eines Röntgengeräts zur PCB-Inspektion ermöglicht die Betrachtung von Merkmalen, die mit herkömmlichen Mitteln wie Mikroskopen und AOI (automatisierte visuelle Inspektion) nicht sichtbar sind. Bei dieser Technik wird die Leiterplatte sowohl auf Bauteil- als auch auf Lötprobleme überprüft.

Röntgeninspektion für elektronische Komponenten

SMT-Geräte, wie z BGAs und QFN or komplexe ICsMit der visuellen Methode kann es schwierig sein, sie zu überprüfen, da sich ihre Anschlüsse immer unter der Verpackung befinden und praktisch unzugänglich sind. Dies erfordert den Einsatz von Röntgenstrahlen. Die SMT-Röntgeninspektion hilft normalerweise dabei, diese Fehler zu erkennen:

  • Fehlende Komponenten
  • Falsch ausgerichtete Komponenten
  • Beschädigte Komponenten
  • Falscher Komponentenwert
  • Angehobene Stifte oder Leitungen

Komponentendefekte, wie z. B. eine Fehlausrichtung, erscheinen normalerweise als eine Diskrepanz zwischen Pin- und Pad-Schatten. Andere Mängel werden auf ähnliche Weise erkannt; indem wir die hellen und dunklen Bereiche betrachten und sichtbare Abweichungen erkennen.

Röntgen-Lötstelleninspektion

Röntgenstrahlen werden von den schweren Materialien der Lotlegierung leicht absorbiert. Dadurch erscheint das Lot dunkler als die anderen Teile der Platine, einschließlich der Komponenten und des Kerns oder Substrats. Bei der Röntgenprüfung von Leiterplatten hilft der dunkle Farbton des Lots dabei, die folgenden Probleme zu erkennen:

  • Lötstellen
  • Lötbrücken
  • Unzureichendes Lot
  • Überschüssiges Lot
  • Lötqualität
  • Lötkurzschlüsse

Beispielsweise kann eine weniger dunkle (graue) Brücke zwischen Lötstellen auf einen Lötkurzschluss hinweisen, während ein hellerer Fleck im Inneren des gelöteten Teils auf einen Hohlraum hinweisen kann. Eine unzureichende Verlötung wird neben anderen Fehlern auch als heller Punkt der Leitung erkannt.

PCB-Röntgeninspektionsbild
PCB-Röntgeninspektionsbild
Ressource: https://hackaday.com

Vorteile von PCB-Röntgen

Im ElektronikindustrieEs ist üblich, zur PCB-Inspektion ein Röntgengerät zu verwenden. Dies ist nützlich, wenn es um kritische Leiterplatten geht, wie sie beispielsweise in medizinischen, militärischen und Luft- und Raumfahrtanwendungen verwendet werden. Die Röntgeninspektion von Leiterplatten bietet im Vergleich zur visuellen Inspektion und anderen Untersuchungsmethoden mehrere einzigartige Vorteile.

  • Kein Schaden: Die Röntgenprüfung ist nichtinvasiv und zerstörungsfrei. Dabei werden keine Teile der Platine oder ihrer bestückten Komponenten beschädigt oder zerstört.
  • Versteckte Mängel: Im Gegensatz zur visuellen Methode kann die Röntgen-Leiterplatteninspektion dabei helfen, Teile der Platine sichtbar zu machen, die nicht sichtbar sind, wie z. B. innere Schichten oder BGA- und IC-Verbindungen.
  • Flexible Prüfung: Mit der Möglichkeit, entweder eine 2D- oder 3D-Ansicht der Leiterplattenstruktur zu erstellen, bietet die Röntgeninspektion die nötige Flexibilität, um verschiedene Arten von Leiterplatten entsprechend den erforderlichen Visualisierungsebenen zu analysieren.
  • Höhere Genauigkeit: Die Röntgen-PCB-Inspektion bietet eine höhere Genauigkeit im Vergleich zu anderen Techniken wie der Verwendung von Vergrößerungsstücken oder Mikroskopen und AOI. Es bietet eine klare Analyse der Lötstellen, Komponentenverbindungen und anderer wichtiger Informationen, die für eine gründliche Inspektion erforderlich sind.
  • Fehleranalyse: Mithilfe der Informationen der Röntgeninspektion können Ingenieure Fehler analysieren und ihre Grundursachen effektiv ermitteln. Das bedeutet qualitativ hochwertigere Leiterplatten auf der Grundlage praktischer Verbesserungen.

Zusammenfassung

Die PCB-Röntgeninspektion ist eine effektive Technik, die dabei helfen kann, versteckte Defekte sichtbar zu machen und so die Identifizierung zu erleichtern. Durch die Integration in die Produktionslinie können Leiterplattenhersteller die qualitativ hochwertige Produktion von Leiterplattenbaugruppen sicherstellen. Die PCB-Inspektion mit Röntgenstrahlen bietet außerdem eine größere Flexibilität, da die Platine entweder im 2D- oder 3D-Modus oder unter Verwendung verschiedener Strahlenniveaus betrachtet werden kann.

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