Глобал Инжиниринг

Производственные технологии

Установки рентгеновского контроля YXLON — видеть, а не смотреть!

Рентгеновский контроль изделий электронной промышленности является исключительным по своим возможностям инструментом обеспечения их качества, поддержания стабильности и оптимизации технологических процессов производства и исследований перспективных возможностей в данных областях. В данной статье представлен обзор установок рентгеновского контроля Y.Cougar и Y.Cheetah компании YXLON International (Германия), которые по ряду ключевых характеристик являются лидирующими в своем классе.

Алексей Гнутов © Глобал Инжиниринг

Установки рентгеновского контроля YXLON — видеть, а не смотреть!

Установки рентгеновского контроля YXLON являются универсальными, гибко конфигурируемыми системами, которые могут быть использованы для 2D/3D рентгеновских исследований широкого спектра изделий, таких как печатные платы и узлы, электронные компоненты, микросборки и модули, соединители, детали, МЭМС системы и многие другие. В настоящее время для задач электронной промышленности компания YXLON предлагает две модели установок — Y.Cougar и Y.Cheetah (см. таблицу 1, рис. 1 и 2). Они отличаются размерами области инспекции, максимальными размерами образца, максимальным увеличением и доступными наборами дополнительных опций. Установка Y.Cougar является одной самых компактных систем в своем классе. Y.Cheetah является признанной системой для работы с крупными образцами.

Рис. 1 — Установка рентгеновского контроля YXLON Cougar SMT	Рис. 2 — Установка рентгеновского контроля YXLON Cheetah SMT

Обе модели выпускаются в виде законченной одномодульной установки. Основными компонентами каждой из установок, определяющими её возможности и характеристики, являются: рентгеновская трубка, детектор, система перемещения, система управления и комплект программного обеспечения.

Таблица 1: Установки рентгеновского контроля YXLON

* — с опцией Y.µDR

Трубки и мишени

Установки YXLON комплектуются рентгеновскими трубками открытого типа собственного производства. Они являются самыми мощными на сегодняшний день среди микрофокусных систем — максимальная рабочая мощность составляет 64 ватта. В настоящее время предлагается два варианта трубок — микрофокусная и мультифокусная (см. таблицу 2). Микрофокусная трубка имеет один рабочий режим и ориентирована на традиционные задачи контроля печатных узлов с малой и средней поглощающей способностью. Мультифокусная трубка функционирует в одном из трех доступных режимов (микрофокусный, высокой мощности и нанофокусный) и обеспечивает более широкие возможности. В нанофокусном режиме трубка позволяет проводить исследования на микронном уровне с возможностью распознавания дефектов <0,5 p=«">

Катоды трубок выполняются из вольфрама. Конструкции катодов и мест их установки позволяют при необходимости быстро осуществить их замену. Полный цикл процедуры с откачкой трубки и выходом на рабочий режим составляет 30-40 мин. Возможность смены катодов обеспечивает постоянные рабочие характеристики трубок YXLON. В отличие от трубок закрытого типа, характеристики которых с течением времени постепенно ухудшаются до необходимости их полной замены, трубки YXLON имеют практически неограниченный срок службы.

Для трубок компания YXLON предлагает несколько видов мишеней, которые могут использоваться при необходимости и в зависимости от текущей задачи. В ассортименте представлены: стандартная мишень, мишень высокой энергии, мишень высокого разрешения и коническая мишень (запатентована YXLON).

Максимальная мощность на мишени определяется стойкостью материала и эффективностью отвода тепла от места расположения фокального пятна — области формирования пучка рентгеновского излучения. Уменьшение размеров фокального пятна напрямую улучшает разрешение системы, но ограничено уровнем мощности, при превышении которого мишень выходит из строя или служит существенно меньше предполагаемого срока из-за локального перегрева и последующего прогорания. В результате возможности исследования объектов с большой поглощающей способностью на максимальном разрешении всегда ограничены, а возможностей системы со стандартной мишенью может быть недостаточно. Мишень высокой энергии, разработанная компанией YXLON, обеспечивает в 2-3 раза лучшее соотношение мощность-разрешение, позволяя работать на больших уровнях мощности без увеличения размеров фокального пятна. Благодаря этому объекты с большей поглощающей способностью могут быть исследованы с лучшим разрешением.

Коническая мишень разработана и запатентована компанией YXLON и предназначена специально для компьютерной томографии образцов с шириной более 150 мм, когда с применением осевой томография не удается получить достаточного увеличения. Конструкция мишени позволяет максимально приблизить фокальное пятно к образцу. В этом случае сканирование осуществляется в ограниченном диапазоне 120 градусов, но при этом формируется изображение высокого разрешения с большим увеличением деталей исследуемой области (см. рис. 3 и 4). Для крупных образцов с мишенью традиционной конструкции такие результаты достигнуты быть не могут.

Рис. 3 — 3D-изображение области печатного узла, полученное со стандартной мишенью

Рис. 4 — 3D-изображение области печатного узла (рис.3), полученное с конической мишенью

Дополнительно на мишень может быть установлен коллиматор рентгеновского излучения, который позволяет собрать пучок излучения при работе с объектами с большой поглощающей способностью или с узлами, имеющими в своем составе чувствительные к излучению компоненты. Для продления срока службы мишеней реализована возможность их поворота с изменением положения фокального пятна.

Ключевой особенностью трубок YXLON является высокая рабочая мощность в сочетании с малым размером фокального пятна. Максимальная мощность на стандартной мишени составляет 10 Вт, на мишени высокой энергии 15 Вт. Большая мощность на мишени — это более контрастное и четкое изображение!

При эксплуатации установок рентгеновского контроля большое значение имеет стабильность интенсивности мощности излучения. Только при обеспечении достаточной стабильности можно рассчитывать на воспроизводимые результаты исследований. Для этого в установках YXLON используется специальная система управления — TXI (True X-Ray Intensity) — запатентовано YXLON. Данная система контролирует и поддерживает текущие рабочие параметры на мишени, корректируя необходимым образом рабочее напряжение и ток трубки. Это позволяет формировать поток излучения с постоянной и воспроизводимой интенсивностью. Результаты исследований на установках рентгеновского контроля YXLON могут быть легко воспроизведены через некоторое время, а однажды заданные параметры рабочего режима и критерии оценки качества не требуют впоследствии пересмотра. Это является существенным преимуществом как при интенсивной эксплуатации на серийном производстве, так и при проведении исследований в мелкосерийном производстве или при выполнении научно-исследовательских работ. Трубки YXLON отличаются высокой надежностью, удобством и простотой обслуживания.

Рис. 5 — Примеры 2D-изображений: слева — разварка кристалла, справа — выводы BGA-микросхемы

Таблица 2: Характеристики трубок YXLON

* — с мишенью высокой энергии

Детекторы

Установки YXLON комплектуются плоскими панельными детекторами Varian на аморфном кремнии. Они имеют различные разрешения и характеризуются различными максимальными скоростями работы (см. Табл.3). Все предлагаемые детекторы на максимальной скорости позволяют проводить исследования с перемещением образца в реальном времени, обеспечивая при этом исключительные качество и синхронность изображения. Предлагаемые детекторы обеспечивают существенно более высокое качество изображения, чем усилители изображения, распространенные в составе установок ряда производителей.

Таблица 3: Характеристики детекторов

Система перемещения и управления

Система перемещения установок YXLON имеет до шести моторизованных степеней свободы: перемещение стола в плоскости XY, вращение стола в горизонтальной плоскости, наклон детектора для углового обзора (±70 град.), перемещение трубки и детектора вдоль вертикальной оси. Кроме того установки могут комплектоваться модулем моторизованного вращения образца относительно горизонтальной оси и прецизионной системой вращения для задач компьютерной томографии.

Перемещение образца, трубки и детектора осуществляется с использованием системы управления, которая включает персональный компьютер с программным обеспечением и эргономичную консоль оператора. Программное обеспечение позволяет контролировать текущие рабочие параметры системы, корректировать их и сохранять в качестве предварительных установок. В установке Y.Cheetah в качестве дополнительной опции могут быть интегрированы алгоритмы синхронного перемещения трубки и детектора «Zoom+» и «PowerDrive», позволяющие управлять контрастом при постоянном увеличении или наоборот изменять увеличение с постоянным контрастом. Сложные алгоритмы синхронизации могут быть реализованы благодаря тому, что в установках YXLON трубка и детектор перемещаются независимо друг от друга.

Программное обеспечение

Программное обеспечение Y.GUI Extended может гибко конфигурироваться путем подключения необходимых программных модулей.

Удобство работы с установками при исследовании сложных образцов может быть повышено с помощью модуля «Frame&Zoom», который позволяет быстро в автоматическом режиме отобразить интересующую область простым выделением ёё курсором мыши. Модуль формирования отчетов позволяет унифицировать представление результатов исследований и организовать их систематизированное хранение, отмечать интересующие области и размещать комментарии, объединять наборы изображений в снимки высокого разрешения. Модуль инспекции BGA компонентов автоматически распознает сетку расположения выводов и проводит их нумерацию для последующей идентификации. Детальная инспекция с большим увеличением производится также автоматически с последующим представлением обобщенных результатов. Управление модулем осуществляется с помощью специального мастера. Модуль анализа пустот позволяет задавать области с помощью полигонов, отмечать их как значимые или незначимые и проводить математический расчет соотношения областей. Учет исследуемых образцов может быть организован с помощью программного модуля и собственно устройства для работы со штрих кодами. Дополнительные программные модули могут быть установлены как при производстве, так и после поставки установки заказчику.

Рис. 6 — Примеры 2D/3D-изображений: наверху — пустоты, внизу — обжимной контакт

Компьютерная томография

Особое место в ассортименте доступных возможностей занимает опция компьютерной томографии Y.µCT, которая включает специализированную систему перемещения образца и пакет программного обеспечения для формирования и обработки 3D изображений. Данная опция позволяет работать с трехмерными матрицами изображения с размерами 512, 1024 или 2048. При этом размер вокселя может находиться в пределах от 2 до 200 мкм в зависимости от размеров исследуемого образца. Время построения трехмерного изображения с использованием ускоренного алгоритма Y.QuickScan^® составляет 3-5 минут, при этом получаемое изображение до 90% соответствует стандартного алгоритма. В зависимости от сложности формируемого изображения для выполнения стандартного полного алгоритма потребуется 10-30 мин. Время получения изображения позволяет говорить о компьютерной томографии как о реальном инструменте исследования, а не длительной процедуре с ограниченной эффективностью. Для обработки изображений в Y.µCT интегрировано программное обеспечение VGStudioMAX компании Volume Graphics, которое является мощным и современным средством с широким набором возможностей. Опция компьютерной томографии предлагается, в том числе в качестве модернизации, и может быть установлена на ранее поставленную установку на площадке заказчика.

Установки рентгеновского контроля Y.Cougar и Y.Cheetah соответствуют действующим российским и международным стандартам в области безопасности для данной группы оборудования. Полностью рентгенозащищенное исполнение позволяет непосредственно интегрировать установки в существующие или проектируемые производственные участки без каких-либо ограничений. Индикация включения источника рентгеновского излучения и блокировка дверцы рабочей камеры гарантируют защищенность оператора при работе с установкой.

Заключение

Установки рентгеновского контроля Y.Cougar и Y.Cheetah объединяют в себе лучшие достижения компании YXLON — одного из лидеров отрасли — и являются инструментом, позволяющим перейти на новый качественный уровень неразрушающего контроля изделий электронной промышленности. Представленных характеристики и опции постоянно совершенствуются и дополняются для наилучшего соответствия сегодняшним и будущим потребностям предприятий.

Возврат к списку статей