中兴通讯制造工程研究院 宋栋 钟章 陈伟雄

摘要：在近10年现代电子装联工艺的发展过程中，X射线技术在SMT行业中的应用趋向于具备自动检测及判定能力，随着PCBA上元器件的封装类型越来越多样化，传统的光学检测设备无法有效的检测到BTC类型器件、多数表贴连接器（管脚在器件封装内部）及部分高密布局器件的焊点形貌及焊接状态，因此在传统的2D及2.5D的X-ray检测设备基础上催生出来一种能够批量有效的自动检测及判定的3D X-ray设备；据笔者了解，目前此类设备已在多数头部的EMS制造商及服务器产品制造商部署及应用，能够有效的拦截电子装联过程中多数焊接问题，降低了不良品的泄露风险，提高了产品的质量及公司的口碑；本文就AXI设备在电子装联过程中的应用实例进行简要的说明。

关键词：X射线；AXI；电子装联；自动检测；焊点形貌

AXI(Automatic X-ray Inspection)---在线3D X-ray检测设备是目前业内服务器产品生产商（Inspur、HQ、Foxconn等）必备的焊点相关的检测设备之一，此设备不同于常规的2.5D X-ray设备的地方是可以自动判别焊点的焊接是否满足焊接形貌要求筛选出焊点异常，同时能够作为CT使用对焊点进行一部分的无损分析；而且能够覆盖AOI无法测试拦截的底部焊点的焊接外观检测及压接形貌的检测，填补BTC类型器件、多数底部焊接连接器、压接器件的装联形貌检测的空白；目前业内常见的AXI设备商有欧姆龙、日联科技、TRI、Vitrox等，笔者针对常见的表贴高速连接器、BGA、Press-fit等在AXI设备上的应用进行简要说明。

1. 设备简介

1.1  AXI设备原理

AXI设备测试原理是通过摄取各角度的透视图像，然后使用CT算法，使“看不见的部分”可以精确进行3D检查，相对于传统的2D及2.5D X-ray设备更直观和精确的对焊点进行分析。

1.2  AXI与常见电子装联检测设备使用场景对比：

2. 常见元器件封装类型应用逻辑及应用实例

2.1 BGA焊点在AXI中的应用实例

BGA是电子装联中常见的元器件封装类型，在实际生产过程中，传统的2D\3D AOI设备无法检测其焊点的形貌及焊接状态，像焊球大小、空焊、连锡、球窝、异物等焊接不良无法使用可见光进行检测，业内通常采用X-ray设备进行检测，由于常规的X-ray设备不具备自动探测和判定功能，限制了检测效率；AXI由于其自有的检测逻辑，可以实现自动检测和判断，其主要检测逻辑是通过测高及多角度成像，对焊点的结合面进行层切分析和判断。

图2-1  BGA连锡和焊球形貌检测逻辑图示

在AXI检测图像中，有X-Y、X-Z、Y-Z三个截面窗口，可以通过各截面对焊点形貌进行分析和判断，例如下图2-2中BGA焊点检测拦截图像中，可以从X-Y断层中看出十字标线所追踪的焊点形貌模糊，存在较为明显的分离界面；同时在X-Z截面也能同时看出对应焊点存在界面分离的情况，对比图2-3的2.5D X-ray检测图像看，此焊点确实存在球窝不良。

图2-2  AXI BGA球窝不良检测图像

图2-3  2.5D BGA球窝不良检测图像

2.2 表贴连接器焊点在AXI中的应用实例

表贴连接器的应用尤其是像服务器产品上居多，多数表贴连接器的管脚是“L”型，部分“鸥翼型”型管脚，部分表贴连接器管脚隐藏在器件封装内部，例如MCIO直式连接器、SLIM-SAS直式连接器、Multi-trak等；另外部分表贴连接器本体较大，管脚隐藏在器件封装底部，从顶视图看不到管脚，此类器件可以通过3D AOI进行检测，但是一旦形成高密布局，3D AOI也无法进行检测，例如服务器主板上的表贴DDR连接器；而AXI则可以解决此类焊点的检测问题。

图2-4  鸥翼型连接器形貌检测逻辑图示

表贴连接器在AXI应用中，焊接不良在检测图像中是十分明显的，例如下图2-5中表贴DDR连接器焊点检测拦截图像中，可以从X-Y断层中看出红色虚线框内焊点图像模糊“毛玻璃”焊点，与附近的焊点清晰的图像存在明显差异；基本可以判定此焊点确实存在虚焊问题，判定方式主要参考X-Y断层，基本等同于2D X-ray的检测效果。

图2-5  AXI 表贴DDR连接器虚焊不良检测图像

2.3 Press-Fit在AXI中的应用实例

高速压接连接器本身结构设计局限导致插座易跪针，生产效率低，装联工艺不具备可探测性，没有有效的失效检测方法一直是业内比较头疼的问题，通过实际验证AXI具备对压接器件的装联进行检测和判断，逻辑原理类似波峰焊器件透锡检测。

图2-6  Press-Fit检测逻辑图示

Press-Fit 在AXI检测应用中，跪针问题在检测图像中是十分明显的，例如下图2-7中Press-Fit连接器压接拦截图像中，可以从X-Y断层中看出红色虚线框内只有的PCB封装孔，与附近的封装孔内图像存在明显差异，而且在X-Z断层中可以看到异常管脚看不到压接器件的特征结构“鱼眼孔”，而附近正常的管脚能够明显观察到“鱼眼孔”；基本可以判定此压接孔存在跪针的问题。

图2-7  AXI Press-Fit连接器跪针不良检测图像

3. AXI应用实例汇总

笔者在大量的实践中，汇总了一些常见的电子装联不良AXI图像及分析方法以供读者共同学习和讨论：

4. 结语

从大量的应用数据看，AXI确实能够有效的针对AOI设备检测的盲点器件进行拦截，在电子装联过程中AOI检测设备结合AXI检测设备，基本可以覆盖PCBA上99%以上的器件焊接检测，有效的杜绝了不良产品的流出，同时AXI可作为在线设备使用，嵌入生产“一个流”的环节内，实时对PCBA的焊接过程进行监控。

参考文献

[1] IPC-7525 stencil design guidelines

[2] IPC-610H acceptability of electronic assemblies

[3] IPC-7527 requirements for solder paste printing

[4] Omron VT-X700_Operation Manual(C)

[5] Omron VT-X700_Inspection Logic Manual(C)

[6] IPC-7095C  BGA的设计和组装工艺的实施