Системы томографии для печатных плат Sanying — ламинография

В разделе — оборудование для рентгеновского контроля печатных плат производства Sanying Precision Instruments (Китай): стационарный ламинограф EFPscan-2000 для офлайн-инспекции и конвейерный On-line AXI для работы в линии SMT. Обе системы дают пространственное разрешение 5 мкм и принимают платы размером до 610 × 610 мм. Поставку в РФ выполняет дистрибьютор — ООО «Промэнерголаб».

Что такое ламинография и чем она отличается от классической КТ

Ламинография (послойная рентгеновская томография плоских объектов) — метод реконструкции для образцов, у которых площадь много больше толщины: печатных плат, электронных сборок, многослойных сэндвич-структур. Источник и детектор наклонены на небольшие углы относительно плоскости образца; по серии наклонных проекций выполняется послойная реконструкция, и результат — стек томографических срезов, каждый из которых просматривается отдельно.

Классическая КТ просвечивает объект по кругу. Для платы 610 × 610 мм радиационная толщина в её плоскости велика — измерение становится проблематичным. Наклонная геометрия обходит это ограничение: просвечивание идёт почти по нормали к плате, поэтому метод применим к плоским объектам большой площади, проблематичным для классической КТ. Отсюда практический смысл термина «контроль печатных плат по слоям»: любой внутренний слой многослойной платы виден без разрезки образца.

Системы EFPscan-2000 и On-line AXI

Линейка томографии печатных плат Sanying включает две системы: EFPscan-2000 — стационарную станцию офлайн-контроля, и On-line AXI — систему автоматической рентгеновской инспекции (AXI) для встраивания в производственную линию. Базовые параметры платформ совпадают, различие — в способе включения в технологический процесс.

• Архитектура: Стационарный, офлайн-контроль · Конвейерный, в линии SMT
• Максимальное пространственное разрешение, мкм: 5 · 5
• Максимальное напряжение на рентгеновской трубке, кВ: 130, 160 · 130, 160
• Плоскопанельный детектор: Да · Да
• Максимальный размер платы, мм: 610 × 610 · 610 × 610
• Толщина платы, мм: 0,5–7 · 0,5–7
• Масса платы, кг: до 10 · до 10
• Программируемый процесс сканирования: Да · Да
• Автоматическая идентификация дефектов: Да · Да
• Типовые задачи: R&D, NPI, выборочная инспекция, анализ отказов · 100 % контроль в линии SMT

Выявляемые дефекты

Обе системы комплектуются алгоритмом автоматической идентификации дефектов с количественным отчётом по каждой плате.

• Паяные соединения BGA: пустоты (поры), отсутствие контакта, непропай и холодные пайки, мостики между соседними шарами, недостаток припоя, смещение компонентов.
• Внутренние слои платы: обрывы проводников в скрытых слоях, нарушения совмещения переходных отверстий, дефекты микропереходных отверстий (μ-vias) и stacked vias.
• Проволочные соединения (wire bonding): обрыв, отклонение петли, двойное или пропущенное соединение — без вскрытия корпуса.
• Уровень чипа: смещение кристалла относительно контактных площадок, короткие замыкания через дефекты металлизации.
• Компоненты до монтажа: расслоения корпусов, повреждения выводов, несоответствие разводки кристалла — входной контроль на признаки брака и контрафакта.

Офлайн-контроль и AXI в линии SMT

EFPscan-2000 работает как офлайн-станция: выборочная инспекция партий, отработка новых изделий (NPI), исследование отказов. Сканирование запускается оператором по заданной программе.

On-line AXI — автоматическая рентгеновская инспекция в составе производственной линии. Система устанавливается после печи оплавления и заменяет выборочную проверку стопроцентной. Мощность дозы — менее 1 мкЗв/ч на расстоянии 10 см от поверхности томографа; требования к размещению на площадке уточняются на этапе подготовки поставки.

Поставка

Условия — срок, цена, комплектация — фиксируются в коммерческом предложении после согласования технического задания. Для подбора конфигурации передайте инженерам ООО «Промэнерголаб» параметры типовых изделий: размеры и толщину плат, типы корпусов, требуемый темп контроля — подготовим коммерческое предложение.

Сферы применения

Области применения систем ламинографии Sanying определяются их характеристиками: поле сканирования 610 × 610 мм при толщине платы 0,5–7 мм, разрешение 5 мкм, автоматическая идентификация дефектов по библиотекам IPC и два режима работы — офлайн-станция и конвейерная инспекция в линии SMT. Номенклатура контролируемых изделий — от гибких плат мобильных устройств до силовых модулей, серверных плат и авионики; ниже — основные отрасли и задачи по данным производителя.

Контрактное производство электроники (EMS)

Серийный контроль электронных сборок в темпе производства и документирование качества для заказчиков контрактной сборки.

• Инспекция в линии после печи оплавления: 100 % контроль со скоростью 5 секунд на плату.
• Выборочная офлайн-инспекция 5–20 % партии на стационарной системе.
• Разбор возвращённых рекламаций: локализация неисправности без демонтажа компонентов.

Приборостроение и запуск новых изделий (NPI)

Отработка технологии пайки при постановке изделия на производство.

• Контроль первых партий: оценка пустот в соединениях BGA по IPC-7095 до запуска серии.
• Программирование зон интереса и критериев автоидентификации под номенклатуру изделия.
• Документирование качества пайки при передаче технологии в серию.

Силовая электроника: модули IGBT и SiC

Пустоты в паяных соединениях силовых модулей напрямую влияют на тепловой режим — контроль критичен для преобразователей и инверторов.

• Пористость пайки основания IGBT-модулей.
• Контроль алюминиевых соединительных проволок диаметром 300–500 мкм.
• Пустоты в термоинтерфейсе между кристаллом и базой.

Автомобильная электроника

Контроль по требованиям AEC-Q100 и IATF 16949 для блоков управления и силовых узлов.

• Блоки управления (ECU): стопроцентный контроль критических узлов.
• Сборки радаров и лидаров ADAS: качество пайки антенных массивов.
• Платы систем управления батареями (BMS): измерительные и балансирующие цепи.

Авионика и космическая электроника

Контроль сборок по MIL-STD-883 и ECSS-Q-ST-60-13C.

• Стопроцентная инспекция сборок авионики (MIL-STD-883 Class K).
• Спутниковая электроника: контроль после термических циклов (ECSS-Q-ST-60-13C).
• Анализ отказов после испытаний без вскрытия модуля.

Многослойные платы и HDI

Послойный просмотр без разрезки — прямое назначение ламинографии.

• Целостность металлизации микропереходных отверстий (μ-vias).
• Совмещение stacked vias на серверных платах.
• Встроенные пассивные компоненты внутри платы.
• Скрытые обрывы проводников во внутренних слоях; платы до 32 слоёв.

Полупроводниковая упаковка и 3D-сборки

Контроль корпусирования: SiP, PoP, stacked-die, интерпозеры.

• Межсборочная пайка PoP и центрирование верхнего корпуса.
• Целостность проволочных соединений и через-кремниевых переходов (TSV) в SiP.
• Металлизация через-кремниевых отверстий интерпозеров.
• Корпуса QFN, QFP, BGA; контроль выводных рамок (lead-frame).

Входной контроль компонентов

Отбраковка микросхем и компонентов до монтажа.

• Расслоения корпусов и повреждения выводов.
• Выявление контрафакта: несоответствие разводки кристалла заявленной.
• Снижение доли брака готовых сборок за счёт отбраковки до пайки.

Лаборатории анализа отказов (Failure Analysis)

Локализация дефекта без разрушения образца.

• Поиск причин электрических отказов в сборках и платах.
• Контроль изделий после ремонта и термоциклирования.
• Детальная съёмка зоны интереса за минуты на офлайн-станции.

Вопросы и ответы (FAQ)

Метод

Что такое компьютерная ламинография?

Послойная рентгеновская томография плоских объектов. Источник и детектор наклонены на небольшой угол к плоскости образца, по серии наклонных проекций строится стек томографических срезов с разрешением до 5 мкм. Метод создан для образцов, у которых площадь много больше толщины, — печатных плат, электронных сборок, многослойных сэндвич-структур.

Чем ламинография отличается от классической томографии?

Геометрией просвечивания. Классическая КТ снимает проекции по кругу, и для платы 610 × 610 мм радиационная толщина в её плоскости велика — измерение становится проблематичным. В ламинографии просвечивание идёт почти по нормали к плате под небольшими наклонами, поэтому плоские объекты большой площади реконструируются послойно.

Как работает ламинография?

Плата лежит в горизонтальной плоскости, рентгеновская трубка (130 или 160 кВ) и плоскопанельный детектор смонтированы под небольшим углом к ней. Манипулятор перемещает плату по заданной программе, детектор набирает наклонные проекции, а из них реконструируется стек слоёв.

Что значит контроль печатных плат по слоям?

Результат сканирования — не одна теневая проекция, а стек томографических срезов: любой внутренний слой многослойной платы просматривается отдельно. Так контролируют металлизацию микропереходных отверстий, совмещение stacked vias, встроенные пассивные компоненты и обрывы проводников в скрытых слоях. Плата не разрезается — контроль неразрушающий.

Чем AXI отличается от AOI?

AOI — автоматическая оптическая инспекция: анализирует видимую поверхность платы и не показывает соединения, скрытые под корпусами. AXI — автоматическая рентгеновская инспекция: просвечивает сборку насквозь и видит паяные соединения BGA под корпусом, внутренние слои, переходные отверстия. На производственных линиях методы дополняют друг друга: оптический контроль поверхности и рентгеновский контроль скрытых соединений.

Общие

Для чего нужен рентгеновский контроль печатных плат?

Он выявляет дефекты, скрытые под корпусами компонентов и в глубине многослойных плат: пустоты в паяных соединениях BGA, отсутствие контакта, непропай, мостики, дефекты переходных отверстий. Оптической инспекции такие дефекты недоступны. Типовые сценарии — контроль качества электронных сборок на EMS-производствах, инспекция печатных узлов, входной контроль компонентов.

Что такое AXI?

AXI (Automated X-ray Inspection) — класс систем автоматической рентгеновской инспекции, встраиваемых в линию SMT, обычно после печи оплавления. Система по заданной программе сканирует каждую плату и автоматически подсчитывает дефекты. В линейке Sanying этот класс представлен конвейерной моделью с измерением платы за 5 секунд.

Можно ли проводить входной контроль электронных компонентов?

Да. Рентгеновский входной контроль выявляет внутренние дефекты и контрафакт в микросхемах и компонентах до монтажа: расслоения корпусов, несоответствие разводки кристалла заявленной, повреждения выводов. Отбраковка до пайки снижает долю брака готовых электронных сборок.

Выбор

Подходит ли метод для BGA и многослойных плат?

Да, это основное назначение. Максимальное пространственное разрешение — 5 мкм. Для многослойных плат HDI метод даёт послойный просмотр без разрезки: металлизация μ-vias, совмещение stacked vias, встроенные пассивные компоненты.

Какие размеры и толщина плат допустимы?

Максимальный размер платы — 610 × 610 мм (формат серверных, телекоммуникационных и автомобильных плат), толщина — 0,5–7 мм, масса — до 10 кг. Диапазон охватывает и тонкие платы HDI мобильных устройств, и многослойные промышленные платы; параметры одинаковы для обеих систем линейки.

Когда достаточно офлайн-инспекции, а когда нужна система в линии?

Офлайн-станция закрывает выборочный контроль партий, отработку новых изделий (NPI) и анализ отказов. Система в линии нужна при стопроцентном контроле серийной продукции. Крупные производства сочетают оба подхода — конвейерная инспекция в каждой линии плюс офлайн-станция в лаборатории.

Эксплуатация

Как AXI встраивается в линию SMT?

Система устанавливается после печи оплавления. Точка встраивания и стыковка с конвейером согласовываются на этапе технического задания.

Какие требования по радиационной безопасности?

Мощность дозы — менее 1 мкЗв/ч на расстоянии 10 см от поверхности томографа. Вопросы размещения и оформления работ с источником уточняются на этапе подготовки поставки.

Применения

Какие дефекты пайки выявляются автоматически?

Пустоты (поры) в шарах пайки, отсутствие контакта, холодные пайки и непропай, мостики между соседними шарами, недостаток припоя, смещение компонентов. Отдельно контролируются проволочные соединения — обрыв, отклонение петли, пропущенное соединение — и обрывы проводников в скрытых слоях. По каждой плате формируется количественный отчёт.

Коммерческие

Какая цена и срок поставки?

Стоимость и срок зависят от модели, конфигурации и опций, поэтому рассчитываются индивидуально. Цена, срок и комплектация фиксируются в коммерческом предложении ООО «Промэнерголаб» после согласования технического задания.