Bir hat, lehim pastası incelemesinden ve otomatik optik incelemeden geçebilir; ancak yine de kullanım sırasında güvenilemeyecek bir lehim bağlantısı içerebilir. Bu durum genellikle montajlarda alt terminasyonlu bileşenler, BGA'lar, istiflenmiş paketler, gizli lehim alanlarına sahip konektörler veya kameranın görüşünü engelleyen metal kalkanlar kullanıldığında ortaya çıkar. Kartın görünen yüzü temiz görünebilirken, gerçek lehim arayüzünde boşluklanma, köprüleme, yetersiz çökme veya açık bağlantılar bulunabilir.

Kalite kararı optik görünümden gizlenen özelliklere bağlı olduğunda, AOI ve SPI'nin yanında X-ray incelemesi gereklidir. SPI, lehim pastasının kabul edilebilir bir proses penceresi içinde uygulanıp uygulanmadığını doğrular. AOI, görünür pastayı, bileşen yerleşimini, polariteyi, işaretlemeleri, bacakları ve açıkta kalan lehim filletlerini kontrol eder. Bu kontrollerin iç bağlantı geometrisini doğrulayamadığı veya gizli bir kusurun kaçmasının sonuçlarının çok ağır olduğu durumlarda X-ray eklenmelidir. Bu üç yöntem birbirinin alternatifi değil, birbirini tamamlayıcıdır.

Makine listesinden değil, bağlantıdan başlayın

X-ray uygulamaya karar vermenin en güvenilir yolu, her kritik bileşeni kabul için gereken kanıtlarla eşleştirmektir. Açıkta filleti bulunan martı kanatlı bir bacak, optik sistem yeterli kapsama alanına sahipse ve inceleme programı kararlıysa çoğunlukla AOI ile etkin biçimde değerlendirilebilir. Paketin altındaki bir BGA lehim topu ise değerlendirilemez. AOI, bileşen kaymasını, eksik bileşenleri veya belirgin paket hasarını tespit edebilir; ancak her gizli topun durumunu doğrudan göremez.

Bu ayrım, proses gözden geçirmeleri sırasında önemlidir. Ekipler bazen AOI'nin reflow sonrası eksiksiz bir inceleme adımı olduğu varsayıldığından, arıza incelemesinin ardından X-ray ekler. Oysa değildir. AOI, üstten veya açılı optik görünümlerden görülebilen durumları tespit etmede mükemmeldir. Paket gövdesi ve kart katmanları içinden inceleme yapmak üzere tasarlanmış bir görüntüleme yönteminin yerini tutmaz.

Normalde X-ray gerektiren bileşen durumları

Her PCB aynı X-ray kapsamına ihtiyaç duymaz. Bileşen mimarisi dikkate alındığında karar daha net hâle gelir.

BGA'lar, CSP'ler ve diğer alan dizili paketler

Bu paketler, X-ray kullanmanın en bilinen nedenidir. Lehim topları paket ile PCB arasında yer alır ve optik doğrulama için açıkta bir fillet bırakmaz. X-ray, top-ped hizalamasını, komşu toplar arasındaki lehim köprülerini, eksik veya çökmüş topları ve bağlantı şeklindeki anormal değişimleri ortaya çıkarabilir. Ayrıca bir kusur örüntüsünün tekil mi yoksa paket genelinde tekrarlayan nitelikte mi olduğunu belirleyebilir; bu da nedenin stencil, yerleştirme veya termal profil ile ilişkili olup olmadığını saptamada faydalıdır.

İnce hatveli alan dizileri için inceleme kabiliyeti, özellik boyutuyla uyumlu olmalıdır. Tek başına büyütme yeterli değildir. Görüntü kontrastı, dedektör performansı, geometrik bozulma, fikstür kararlılığı ve bitişik topları ayırabilme yeteneği; görüntünün güvenilir bir karar vermeyi destekleyip desteklemediğini etkiler.

QFN'ler, DFN'ler, LGA paketleri ve alt terminasyonlu cihazlar

Bir QFN'nin görünür çevresel kenarları olabilir, ancak ana termal ped ve elektriksel bağlantının büyük bölümü gövdenin altındadır. AOI çoğu zaman paketin mevcut olduğunu ve doğru yönde konumlandığını doğrulayabilir. Merkezi pedin doğru şekilde yayılıp yayılmadığını, altta lehim köprülenmesi olup olmadığını veya termal açıdan önemli bir alanda aşırı boşluk bulunup bulunmadığını belirleyemez.

Bu durum özellikle güç cihazları ve ısıyı açıkta kalan bir ped üzerinden aktaran parçalar için önemlidir. Bir bağlantı elektriksel olarak bağlı kalırken, termal direnci artıran veya düzensiz mekanik destek oluşturan bir lehim dağılımına sahip olabilir. X-ray uzun vadeli güvenilirliği otomatik olarak belirlemez, ancak optik incelemenin sağlayamayacağı kanıtları sunar.

Konektörler, modüller, kalkanlar ve istiflenmiş montajlar

Gizli lehim bağlantıları yalnızca yarı iletken paketlerle sınırlı değildir. Bazı konektörlerin gizlenmiş terminasyonları vardır ve RF modülleri, görüş hattını kısıtlayan koruma kalkanları veya yapılar içerebilir. Çok katmanlı ya da yoğun bileşen yerleşimli alanlarda soru, bir kusurun karar vermek için yeterince net gözlemlenip gözlemlenemeyeceğidir. Üst üste gelen metal özelliklerin yorumlamayı zorlaştırdığı yerlerde, inceleme planı dikkatle seçilmiş görüntüleme açıları, bölgeye özel reçeteler veya katmanları daha etkili biçimde ayırabilen bir inceleme yöntemi gerektirebilir.

SPI ve AOI sonuçları gizli bağlantı riski gösterdiğinde

X-ray, üst akış incelemesinin görünür bir sonraki aşama kusuru üretmeyebilecek bir proses durumu gösterdiği zaman da değerlidir. Sınırda bir SPI sonucu, bir bağlantının arızalanacağını kanıtlamaz. Reflow bazı değişimleri telafi edebilir. Ancak bir BGA altındaki pedlerde tekrarlayan düşük pasta hacmi, QFN termal pedlerinde tutarsız pasta birikimleri veya birbirine yakın gizli bağlantıların yanındaki kaymış birikimler, reflow sonrası sonucun X-ray ile incelenmesi için geçerli nedenlerdir.

Aynı mantık AOI bulguları için de geçerlidir. Bir bileşen hafifçe kaymış olabilir ancak gövdesi ve işaretlemeleri tolerans içinde kaldığından AOI eşiğini yine de geçebilir. Alan dizili bir paketin altında, bu konumsal kayma ped örtüşmesini zayıf veya eksik bağlantılar oluşturacak kadar azaltabilir. X-ray, yerleştirme durumunun iç lehim sorununa dönüşüp dönüşmediğini belirlemeye yardımcı olur.

Yararlı bir eskalasyon yolu, “herhangi bir uyarı alan her kartı X-ray'e gönderin” değildir. Bu, gereksiz inceleme yükü oluşturur ve acil örüntüleri gizleyebilir. Bunun yerine tetikleyiciyi bilinen arıza mekanizmalarıyla ilişkilendirin:

• Gizli pedlerde düşük veya kötü merkezlenmiş pasta birikimleri, eksik bağlantı veya yetersiz lehim yayılımı kontrollerini tetiklemelidir.
• Alan dizili veya alt terminasyonlu paketlerdeki yerleştirme kayması, top veya ped hizalaması kontrollerini tetiklemelidir.
• Aynı paket türünde tekrarlanan yeniden işleme, lehim köprüleri, açıklar, ped hasarı göstergeleri veya olağandışı boşluk örüntülerine yönelik kontrolleri tetiklemelidir.
• Termal profil değişiklikleri, stencil değişiklikleri veya yeni pasta malzemeleri, kritik gizli bağlantılarda ilk numune X-ray doğrulamasını tetiklemelidir.
• Gizli ara bağlantılı cihazlarda lokalize olan beklenmedik elektrik testi arızaları, kök neden atanmadan önce X-ray kanıtlarıyla ilişkilendirilmelidir.

Bu yaklaşım, AOI SPI ve X-Ray Inspection Equipment'i bağlantılı bir kontrol sistemi olarak kullanır. Her aşama, yalıtılmış bir kontrol noktası olarak çalışmak yerine bir sonraki inceleme kararını daraltan bilgi sağlar.

Boşluk bulguları için tanımlı bir kabul temeli gerekir

Boşluklar, X-ray görüntülerinin dikkat çekmesinin en sık nedenlerinden biridir; ancak bir lehim bağlantısındaki koyu alan otomatik olarak ret koşulu değildir. Boşlukların önemi; bileşen işlevine, bağlantı konumuna, ısı transferi gereksinimine, akım yoluna, paket tasarımına ve ürün ile proses için belirlenen kabul kurallarına bağlıdır. Küçük ve dağınık bir boşluk örüntüsü ile kritik bir arayüz yakınındaki büyük, yoğunlaşmış bir boşluk çok farklı sonuçlar doğurabilir.

Kabul/ret kararlarında X-ray sonuçlarını kullanmadan önce kuruluş, denetçilerin neyi değerlendirmesinin beklendiğini tanımlamalıdır. Buna ilgi bölgesi, görüntü yönü, büyütme, uygulanabildiği durumlarda eşikler veya inceleme kriterleri ve sınırdaki görüntülerin ele alınması dahildir. Bu hazırlık olmadan farklı operatörler aynı bağlantıyı farklı yorumlayabilir; bu da gereksiz yeniden işleme veya tutarsız kaçaklara yol açar.

Boşluk analizi ayrıca yaygın bir kısayoldan kaçınmalıdır: boşluk yüzdesini tek anlamlı sinyal olarak ele almak. Dağılım önemlidir. Bir arayüzde kümelenen boşluklar, lehim yetersizliği kanıtları, düzensiz lehim yayılımı veya özdeş pedler arasındaki asimetri, tek bir sayısal ölçüm kabul edilebilir görünse bile proses sorunu gösterebilir. Tersine, bağlamdan yoksun geniş bir yüzde değeri durumun işlevi etkileyip etkilemediğini açıklamayabilir.

X-ray'i üretim akışında doğru noktada kullanın

X-ray incelemesinin zamanlaması, proses kalifikasyonu, rutin üretim kontrolü, sorun giderme veya nihai serbest bırakma için kullanılıp kullanılmadığına bağlıdır. Her hatta tek bir sabit konuma yerleştirilmesi gerekmez.

Yeni ürün devreye alma, stencil değişiklikleri, paket geçişleri ve reflow profili geliştirme sırasında X-ray genellikle doğrulama aracı olarak en yüksek değeri sağlar. Hacimli üretim, kusur örüntüsünün sınırlandırılmasını zorlaştırmadan önce gizli bağlantı davranışının proses varsayımlarıyla eşleşip eşleşmediğini doğrular. Bu aşamada temsili montajların incelenmesi, pasta açıklıklarının, yerleştirme ayarlarının, kart yüzey kaplamasının veya termal maruziyetin ayarlama gerektirip gerektirmediğini ortaya çıkarabilir.

Kararlı üretimde, her montajın tüm kart X-ray incelemesi yalnızca kritiklik, paket yoğunluğu ve çevrim süresi gereksinimlerinin bunu desteklediği durumlarda uygun olabilir. Diğer hatlar seçilmiş paketlerin, ilk çıkan kartların, tanımlı örnekleme noktalarının veya üst akış tetikleyicisi alan montajların hedefli incelemesini kullanır. Doğru seçim, daha fazla görüntünün kaliteyi her zaman iyileştirdiği genel varsayımına değil, gizli bağlantı riskine ve sınırlandırma hedefine dayanmalıdır.

Yeniden işleme sonrasında X-ray, özellikle bağlantıları yüzeyden doğrulanamayan bileşenler için yararlı olabilir. Yeniden işleme, bileşen değiştirildikten sonra görünmeyen düzensiz lehim çökmesi, kaymış toplar, hapsolmuş lehim veya ısıyla ilişkili değişiklikler gibi riskler doğurur. Yeniden işleme sonrası görüntü, montaj ilerlemeden önce gizli alanın doğrudan kaydını sağlar.

Yanlış güven oluşturmadan görüntüleri yorumlamak

Bir X-ray görüntüsü kanıttır, tam bir teşhis değildir. Görüntüde bir köprü net olabilir; ancak altında yatan neden aşırı pasta, bileşen hareketi, ped tasarımı, yerleştirme kuvveti veya bir reflow koşulu olabilir. Açık gibi görünen bir özellik, gerçek bir bağlantı ayrılmasından, görüntüleme açısından, bileşen eğiminden, yakındaki yapılardan kaynaklanan örtüşmeden veya yetersiz kontrasttan doğabilir. Bu nedenle görüntü incelemesi, montaj tasarımı ve proses geçmişiyle ilişkilendirilmelidir.

Bir görüntü kusur gösterdiğinde, mümkün olduğu yerlerde bunu SPI birikimleri, yerleştirme kayıtları, AOI görüntüleri, reflow koşulları ve elektrik testi bilgileriyle karşılaştırın. Bu sıra, aynı belirtinin tekrar tekrar ele alınmasını önler. Örneğin, birkaç bitişik BGA köprüsü sistematik bir pasta baskılama veya çökme sorununu gösterebilir; tek bir deforme olmuş köşe ise daha güçlü biçimde yerel yerleştirme, kart eğilmesi veya elleçleme koşullarına işaret edebilir.

İnceleme programlarının yanlış çağrılara karşı da korunması gerekir. Aşırı sıkı otomatik eşikler, kabul edilebilir değişimlerle dolu inceleme kuyrukları oluşturabilir. Gevşek eşikler ise önemli kusurların geçmesine izin verebilir. Reçeteleri bilinen iyi montajlar ve kontrollü inceleme mantığı kullanarak oluşturun; ardından paket, kart yüzey kaplaması, stencil tasarımı, pasta veya reflow davranışında anlamlı değişiklikler olduğunda bunları tekrar gözden geçirin. Benzer bir paketten kopyalanan program bir başlangıç noktasıdır; görüntü kriterlerinin yeni montaja uyduğunun kanıtı değildir.

X-ray kapasitesi eklemeden önce netleştirilecek sorular

Ekipman kararı, inceleme gereksinimini takip etmelidir. Çözünmesi gereken en küçük gizli özelliği, incelenecek bağlantı veya bölge sayısını, paket karışımını ve ihtiyacın rutin otomatik tarama mı yoksa ayrıntılı mühendislik analizi mi olduğunu belirleyerek başlayın. Üst üste gelen yapılara sahip yoğun kartlar, yalıtılmış BGA konumlarına sahip kartlardan farklı görüntüleme kapasitesi gerektirebilir.

Çevrim süresi önemlidir, ancak elleçleme ve inceleme süresiyle birlikte değerlendirilmelidir. Otomatik görüntü yakalama sırası yalnızca fikstürler kartları tekrarlanabilir şekilde konumlandırdığında, ilgi bölgeleri doğru programlandığında ve inceleme kuralları uygulanabilir olduğunda üretkendir. Manuel yorumlama mühendislik analizi ve istisna yönetimi için uygun olabilir; ancak yüksek hacimli çıktıya ayrım gözetmeksizin uygulandığında darboğaz hâline gelir.

İzlenebilirlik başka bir pratik kaygıdır. Güvenlik açısından hassas veya yüksek güvenilirlikli montajlarda inceleme kaydının kart kimliğini, paket konumunu, görüntüyü, program revizyonunu, karar durumunu ve yeniden işleme durumunu bağlaması gerekebilir. Hangi görüntülerin saklanması gerektiğine ve istisnaların nasıl belgeleneceğine erken karar verin. Her görüntüyü geri alma yöntemi olmadan kaydetmek depolama yükü ekler; yalnızca geçer/kalır bayrağını kaydetmek ise daha sonraki incelemeler için yetersiz kanıt bırakabilir.

Yalnızca AOI'nin artık yeterli olmadığının işaretleri

Gizli bağlantılı bileşenlerin sayısı arttığında, proses değişiklikleri dış görünüşten doğrulanamadığında veya kartlar görsel incelemeden geçtikten sonra elektriksel arızalar ortaya çıktığında hedefli X-ray eklemeyi değerlendirin. Ayrıca ürünün işlevi alt yüzey pedleri üzerinden ısı transferine, sıkı biçimde kontrol edilen yüksek akım bağlantılarına veya gizli bir kusurun daha sonra tespit edilmesinin zor olacağı saklı ara bağlantılara bağlı olduğunda da gereklidir.

Pratik amaç SPI veya AOI'nin yerini almak değildir. SPI, yerleştirmeden önce basılmış birikimi kontrol ederek kusurları önler. AOI, geniş bir görünür hata yelpazesini hızlıca yakalar. X-ray, paketlerin ve diğer gizlenmiş yapıların altındaki kanıt boşluğunu kapatır. İnceleme kriterleri, tetikleme kuralları ve görüntü yorumlama gerçek bağlantı riskleri etrafında tanımlandığında, bu üç yöntem birlikte tek başına herhangi birinin sağlayabileceğinden daha savunulabilir bir serbest bırakma kararı sunar.