隠れたはんだ接合部用BGA X線検査装置

A BGA X線検査装置 エンジニアがBGA、CSP、QFN、LGAパッケージの下に隠れたはんだ接合部を検査できます。

QFP周囲のリードやスルーホール部品の目視可能な接合部とは異なり、BGAのはんだボールは部品本体とPCBの間にあります。AOIと目視検査では部品位置や周辺状態を確認できますが、隠れたはんだパターン全体を直接検査することはできません。

X線イメージングは、はんだ接合部の投影密度と形状の違いを表示することで、この可視性の問題を解決します。実装品が次の生産工程へ進む前に、ブリッジ、欠損ボール、ボイド、異常なはんだ量、パッケージの位置ずれを検出できます。

ただし、X線画像だけで電気特性や信頼性を完全に評価することはできません。一部のオープン、ヘッドインピロー欠陥、微小亀裂の確認には、斜め撮影、CT、電気試験、または破壊解析が必要になる場合があります。

隠れたBGA接合部にX線検査が必要な理由

BGAパッケージが正しく配置されているように見えても、その下に欠陥が存在する場合があります。

はんだブリッジによって隣接する2つのボールが接続されることがあります。位置によっては、はんだ量が不足していたり、ボール自体が欠損していたりします。ボイドが接合部の一部を占めるほか、不均一なリフローやパッケージの移動によって、はんだパターンがPCBパッドからずれることもあります。

これらの欠陥が最終組立後に発見されると、特に大きなコストが発生します。製品がすでに機能試験、システム統合、または顧客使用の段階に進んでいる可能性があり、診断とリワークがはるかに困難になります。

このため、 BGAのX線検査とリワークは、 単に画像を撮影して短時間で目視判断するのではなく、管理された工程として扱う必要があります。

BGA X線イメージングの仕組み

X線検査システムは、X線源、検査対象のPCBA、デジタル検出器の3つの基本要素で構成されます。

X線源から実装品を透過するX線が照射されます。厚さや密度が異なる材料は、放射線を異なる割合で減衰させます。検出器はこの差をグレースケール画像に変換し、はんだ、銅、部品材料、PCB層の投影構造を表示します。

この画像を使用して、はんだボールの形状、サイズ、間隔、および内部ボイドの分布を比較できます。

必要な管電圧は、主に試料に必要な透過能力によって決まります。管電流または出力は画像の明るさと取得速度に影響し、焦点サイズは、特に高い幾何学倍率で画像の鮮明さに影響します。これらのパラメータは、個別の仕様値としてではなく、組み合わせて評価する必要があります。

倍率と分解能は同じではない

幾何学倍率は、X線源、試料、検出器の位置関係によって決まります。

幾何学倍率 = X線源から検出器までの距離 ÷ X線源から対象物までの距離

PCBAをX線源に近づけると倍率が上がります。ただし、表示画像が大きくなっても、有用な細部情報が自動的に増えるわけではありません。

実際の検査品質は、次の要素にも左右されます。

• X線焦点サイズ
• 検出器の画素サイズと撮像範囲
• 画像のコントラストとノイズ
• 機械的安定性
• 試料の厚さと材料密度
• 視野角

倍率が高すぎると視野が狭くなり、BGAパターン全体を効率よく検査しにくくなります。X線源のぼけ、検出器の分解能、または振動が制限要因になる場合、幾何学倍率を上げても、ぼけが拡大されるだけです。

したがって、実用上の目標は最大倍率ではありません。工場で検出すべき最小欠陥を、最も鮮明かつ再現性のある画像で確認することです。

真上からの画像だけでは不十分な理由

真上からの画像は、はんだボールグリッド全体の確認に役立ちます。欠損ボール、大きなブリッジ、異常なボールサイズ、位置ずれ、ボイド分布を短時間で把握できる場合があります。

ただし、2D X線画像では、ビーム経路上のすべての構造が1つの投影像に重なります。銅層、周辺部品、はんだ構造が重複して見えることがあります。

斜めから撮影すると投影状態が変わります。重なった構造を分離し、はんだの形状、濡れ位置、疑わしい界面について、より多くの情報を得られます。

角度を変えるだけですべての亀裂やオープン接合が見えるようになるわけではありません。検出性は、欠陥のサイズ、方向、密度コントラストにも左右されます。複数角度からの画像によりエンジニアが利用できる根拠は増えますが、電気試験や断面解析が必要な場合もあります。

X線で検出できるBGA欠陥とは？

状態	典型的なX線所見	重要な制限
はんだブリッジ	隣接する位置の間に連続したはんだ経路が見える	見かけ上の接続が、銅や別の基板層の重なりによるものではないことを確認する
欠損ボールまたははんだ不足	特定位置の投影はんだ面積が欠損している、または異常に小さい	周囲の接合部および良品サンプルと比較する
空虚	投影されたはんだ接合部の内部に低密度領域が見える	一貫した測定方法と顧客が定めた合否基準を使用する
位置ずれ	はんだボールパターンが、想定されるパッドまたはパッケージ位置からずれている	小さなずれは目視推定ではなく校正済み測定が必要
オープン、ヘッドインピロー、または亀裂	適切な角度から、分離や異常な接合プロファイルが見える場合がある	通常の2D画像だけでは判定できない欠陥もあり、CT、電気試験、または断面解析が必要になる

X線は、はんだボールの面積、直径、真円度、間隔、ボイド率を測定することで、工程監視にも利用できます。これらの測定は、生産ロット間で同じ撮像条件と評価基準を適用した場合に最も有効です。

合否基準は、顧客の製品要件と適用される製造規格に基づいて設定する必要があります。画像にボイドが見えても、規定値を超えたり重要な接合領域に影響したりしない限り、自動的に不合格になるわけではありません。

2D、多角度、CTのどの検査を選ぶべきか？

通常の2D X線は、ブリッジ、はんだ不足、ボイド分布、位置合わせの日常的なオフライン検査に適しています。比較的高速で、同じ実装品上の複数部品を検査できます。

多角度撮像は、PCB層や周辺構造が評価領域に重なる場合に有効です。完全な3D再構成を行わずに、エンジニアへ追加の投影画像を提供できます。

CTは断層画像を再構成し、異なる深さにある構造を分離します。複雑に重なった実装品、詳細な故障解析、2D投影では疑わしい欠陥を分離できない場合に有効です。

CTがすべての生産ラインに最適とは限りません。一般に、画像取得と再構成により長い時間が必要です。日常的なBGA品質管理では、鮮明な2D画像と実用的な斜め撮影を組み合わせることで、欠陥の視認性と検査速度のバランスを取りやすくなります。

装置選定前に確認すべき項目

X線源の仕様は、透過能力、焦点サイズ、動作安定性の組み合わせとして評価する必要があります。管出力が高いだけでは、微小なBGA欠陥を識別できることの証明にはなりません。

検出器の性能も同様に重要です。画素サイズは微細部のサンプリングに影響し、有効撮像領域は一度に表示できるPCB範囲を決定します。フレームレートは位置決めとリアルタイム検査の効率に影響します。

機械ステージは、実際のPCB寸法と重量に対応する必要があります。また、複雑な再配置を行わずに基板端付近の部品を検査できる十分な移動量も必要です。

最後に、ソフトウェアのワークフローを確認してください。オペレーターに必要なのは、最大倍率の大きな数値だけではなく、画像調整、ボイド測定、寸法比較、画像保存、レポート作成を行う実用的な機能です。

オフラインBGA検査用DEZ-X7600

その DEZ-X7600 PCBA X線検査システム BGA、QFN、LGA、CSP、およびその他の隠れたはんだ接合部のオフライン検査用に設計されています。

公称焦点サイズ5 μm、最大150×の幾何学倍率を備えた130 kV密閉型マイクロフォーカスX線源を使用します。フラットパネル検出器は、130 × 130 mmの撮像範囲、1536 × 1536の解像度、85 μmの画素サイズ、20 fpsのフレームレートを備えています。

多角度検査に対応し、検査範囲内で最大510 × 450 mm、最大公称重量12 kgの試料を搭載できます。装置選定前に、顧客の実際のPCB、パッケージサイズ、対象欠陥を用いて、これらの仕様を確認する必要があります。

検査構成を比較する工場は、製品ラインアップ全体を確認できます。 PCB X線検査システム の範囲。

BGA X線検査テストを依頼する

PCBA寸法、BGAまたはCSPパッケージ情報、疑われる欠陥の種類、検査数量、必要な生産ワークフローをDEZへお送りください。

当社チームが代表サンプルを検査し、実際の撮像結果に基づいて適切なX線構成をご提案します。