इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण में छिपी हुई खामियों का पता लगाने वाली एक्स-रे टेक

इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण में परम सटीकता और विश्वसनीयता की खोज में, घटकों के भीतर छिपे सूक्ष्म दोष महत्वपूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण चुनौतियां पेश करते हैं। 3डी सीटी एक्स-रे निरीक्षण प्रणालियों की एरिरांग श्रृंखला अपने उल्लेखनीय 15-सेकंड इमेजिंग गति के साथ औद्योगिक सीटी क्षेत्र में उत्कृष्ट है। ये प्रणालियां एसएमडी (सरफेस-माउंट डिवाइस) और सेमीकंडक्टर निरीक्षण के लिए कड़े आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, विस्तार पहचान और सटीकता में उत्कृष्ट हैं। उन्नत 3डी पुनर्निर्माण तकनीक डिजिटल क्रॉस-सेक्शनल छवियां उत्पन्न करती है, जिससे त्रि-आयामी स्थान में दोषों का सटीक माप और विश्लेषण सक्षम होता है, जो पारंपरिक निरीक्षण सीमाओं को मौलिक रूप से बदल देता है।

जबकि ऑप्टिकल निरीक्षण (एओआई और एसपीआई) इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादन में मानक बन गया है, यह बीजीए, एलजीए और आईसी जैसे एकीकृत सर्किट पैकेजों की जांच करते समय अंतर्निहित सीमाएं दिखाता है। पैकेजिंग के नीचे छिपे कनेक्शन बिंदुओं वाले घटकों के लिए, ऑप्टिकल निरीक्षण केवल बाहरी विशेषताओं का आकलन कर सकता है, आंतरिक सोल्डरिंग दोषों का मूल्यांकन करने में विफल रहता है। एक्स-रे निरीक्षण घटक के अंदरूनी हिस्सों को "देखने" का एकमात्र प्रभावी तरीका बना हुआ है।

जैसे-जैसे आईओटी और स्मार्ट होम एप्लिकेशन तेजी से विकसित हो रहे हैं, रोजमर्रा के उत्पादों में महत्वपूर्ण विद्युतीकरण हो रहा है। उदाहरण के लिए, यांत्रिक हैंडब्रेक को तेजी से इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण प्रणालियों से बदला जा रहा है जिसमें छिपे हुए सोल्डर जोड़ों वाले प्रोसेसर होते हैं। इन घटकों की विश्वसनीयता सीधे उपयोगकर्ता सुरक्षा को प्रभावित करती है, जिससे एक्स-रे निरीक्षण छिपे हुए सोल्डरिंग दोषों से संभावित जोखिमों की पहचान के लिए आवश्यक हो जाता है।

एक्स-रे निरीक्षण प्रभावी रूप से घटकों के नीचे छिपे विभिन्न सोल्डरिंग दोषों की पहचान करता है, जिनमें शामिल हैं:

• कोल्ड सोल्डर/ओपन जॉइंट्स: सर्किट रुकावटों के कारण अपूर्ण विद्युत कनेक्शन
• वॉइड्स/पोरोसिटी: चालकता और यांत्रिक शक्ति को प्रभावित करने वाले सोल्डर के भीतर हवा के पॉकेट
• दरारें: प्रदर्शन में गिरावट के कारण सोल्डर जोड़ों या घटकों में सूक्ष्म फ्रैक्चर
• ब्रिजिंग: शॉर्ट सर्किट बनाने वाले आसन्न पैड के बीच आकस्मिक सोल्डर कनेक्शन
• गुम आंतरिक घटक: कार्यक्षमता से समझौता करने वाली अपूर्ण आंतरिक संरचनाएं

2डी, 2.5डी और 3डी सीटी निरीक्षण विधियों के माध्यम से, ये दोष पता लगाने योग्य हो जाते हैं। 2.5डी तिरछी इमेजिंग और 3डी सीटी क्रॉस-सेक्शन से बहु-कोण दृश्य दोष पहचान को काफी सरल बनाते हैं जबकि सटीकता में सुधार करते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण के लिए औद्योगिक एक्स-रे सिस्टम स्वचालन स्तर के आधार पर तीन श्रेणियों में आते हैं:

मुख्य रूप से व्यक्तिगत या छोटे बैचों के नमूने के लिए उपयोग किए जाने वाले, इन मैनुअल एक्स-रे निरीक्षण (एमएक्सआई) प्रणालियों के लिए ऑपरेटरों को मैन्युअल रूप से नमूने की स्थिति, रुचि के क्षेत्रों (आरओआई) का पता लगाने और छवियों का मूल्यांकन करने की आवश्यकता होती है। उनकी अपेक्षाकृत कम लागत उन्हें एक्स-रे निरीक्षण के लिए एक किफायती प्रवेश बिंदु बनाती है।

उत्पादन लाइनों में पूरी तरह से एकीकृत न होने पर भी, ये सिस्टम स्वचालित निरीक्षण (एएक्सआई) करते हैं। ऑपरेटर केवल लोडिंग/अनलोडिंग को संभालते हैं, जबकि सिस्टम स्वचालित रूप से आरओआई की स्थिति, कोण/कंट्रास्ट को समायोजित करता है, और छवियां उत्पन्न करता है। अंतिम मूल्यांकन मैन्युअल रहता है, जिससे ये उच्च-मात्रा उत्पादन में आवधिक नमूने के लिए उपयुक्त होते हैं।

ये उच्च-स्वचालन समाधान उत्पादन लाइनों में निर्बाध रूप से एकीकृत होते हैं। पीसीबी स्वचालित फीडिंग, निरीक्षण, मूल्यांकन और आउटपुट से गुजरते हैं, जिसमें सभी परिणाम डेटाबेस में संग्रहीत होते हैं। 100% गुणवत्ता नियंत्रण को सक्षम करते हुए, इनलाइन सिस्टम चिकित्सा प्रौद्योगिकी और ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे सुरक्षा-संवेदनशील उद्योगों के लिए महत्वपूर्ण साबित होते हैं।

सभी औद्योगिक एक्स-रे सिस्टम में तीन मुख्य घटक होते हैं: एक एक्स-रे ट्यूब, डिटेक्टर और नमूना चरण/कन्वेयर। एक्स-रे ट्यूब (ऊपर या नीचे स्थित) नमूने के माध्यम से विपरीत डिटेक्टर की ओर विकिरण उत्सर्जित करती है। सामग्री घनत्व भिन्नता ग्रेस्केल कंट्रास्ट बनाती है - सघन क्षेत्र गहरे दिखाई देते हैं क्योंकि वे अधिक विकिरण को अवशोषित करते हैं, जबकि कम सघन क्षेत्र हल्के दिखाई देते हैं।

लंबवत विकिरण का उपयोग करते हुए, 2डी इमेजिंग डबल-साइडेड पीसीबी में ओवरलैपिंग संरचनाओं के साथ संघर्ष करती है। यहां तक कि सिंगल-साइडेड बोर्ड भी ओवरलैपिंग सुविधाओं के कारण कोल्ड सोल्डर जोड़ों जैसे दोषों को याद कर सकते हैं। जैसे-जैसे घटक सिकुड़ते हैं और जटिलता बढ़ती है, 2डी का महत्व कम होता जाता है जबकि 2.5डी आवश्यक हो जाता है।

समायोज्य-कोण तिरछे दृश्य बीजीए और थ्रू-होल घटकों में छिपे सोल्डर दोषों का प्रभावी पता लगाने में सक्षम बनाते हैं, जो 2डी सीमाओं को पार करते हैं।

इमेजिंग के दौरान नमूनों को 360° घुमाकर, विशेष सॉफ्टवेयर सैकड़ों 2डी छवियों से पूर्ण 3डी मॉडल का पुनर्निर्माण करता है। यह डिजिटल क्रॉस-सेक्शन विश्लेषण की अनुमति देता है, जिसमें आमतौर पर प्रति डिग्री रोटेशन (कुल 360 छवियां) एक छवि की आवश्यकता होती है, जिसमें अधिग्रहण की मात्रा सीधे चक्र समय को प्रभावित करती है।

गैर-बदली जाने वाली फिलामेंट्स के साथ रखरखाव-मुक्त, ये वैक्यूम-सील्ड वातावरण में 6,000-10,000 घंटे का जीवनकाल प्रदान करते हैं, जो माइक्रोन-स्तरीय रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करते हैं।

बदली जाने वाली फिलामेंट्स (हर 300-1,000 घंटे में रखरखाव की आवश्यकता होती है) और बाहरी वैक्यूम पंप की विशेषता वाले, ये सटीक बीम फोकसिंग के माध्यम से नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करते हैं।

इष्टतम प्रवेश के लिए सामग्री घनत्व के आधार पर वोल्टेज/पावर को समायोजित करने की आवश्यकता होती है। कम वोल्टेज एल्यूमीनियम के लिए उपयुक्त होते हैं, जबकि उच्च वोल्टेज लोहे या सोने जैसी सघन सामग्री में प्रवेश करते हैं। अत्यधिक वोल्टेज बॉन्ड तारों जैसे महीन विवरणों को ओवर-पेनिट्रेट कर सकता है, जबकि अपर्याप्त वोल्टेज छवियों को अंडरएक्सपोज़ छोड़ देता है।

फ्लैट पैनल डिटेक्टर अब बाजार पर हावी हैं, जो कम वोल्टेज पर भी उच्च-कंट्रास्ट छवियां प्रदान करके पहले के इमेज इंटेंसिफायर को प्रतिस्थापित करते हैं, हालांकि कुछ निर्माता मालिकाना विकल्प नियोजित करते हैं।

जर्मनी के विकिरण संरक्षण अध्यादेश जैसे नियम व्यापक परिरक्षण, स्वतंत्र बिजली कटऑफ सर्किट और अधिकतम एक्सपोजर सीमाएं (सुलभ सतहों से 0.1 मीटर पर 3 μSv/घंटा) अनिवार्य करते हैं। संचालन से पहले सभी प्रणालियों को स्वतंत्र प्रमाणन की आवश्यकता होती है।