Teknologi X-ray Menemukan Cacat yang Tersembunyi dalam Produksi Elektronik

Dalam upaya untuk presisi dan keandalan tertinggi dalam manufaktur elektronik, cacat mikroskopis yang tersembunyi di dalam komponen menghadirkan tantangan kontrol kualitas yang signifikan. Seri ARIRANG dari sistem inspeksi X-ray CT 3D menonjol di bidang CT industri dengan kecepatan pencitraan luar biasa 15 detik. Sistem ini unggul dalam pengenalan detail dan akurasi, memenuhi persyaratan ketat untuk inspeksi SMD (surface-mount device) dan semikonduktor. Teknologi rekonstruksi 3D canggih menghasilkan gambar penampang digital, memungkinkan pengukuran dan analisis cacat yang tepat dalam ruang tiga dimensi, secara fundamental mengubah keterbatasan inspeksi tradisional.

Meskipun inspeksi optik (AOI dan SPI) telah menjadi standar dalam produksi elektronik, ia menunjukkan keterbatasan inheren saat memeriksa paket sirkuit terpadu seperti BGA, LGA, dan IC. Untuk komponen dengan titik sambungan tersembunyi di bawah kemasan, inspeksi optik hanya dapat menilai fitur eksternal, gagal mengevaluasi cacat solder internal. Inspeksi sinar-X tetap menjadi satu-satunya metode efektif untuk "melihat menembus" bagian dalam komponen.

Seiring dengan pesatnya perkembangan aplikasi IoT dan rumah pintar, produk sehari-hari mengalami elektrifikasi yang signifikan. Misalnya, rem tangan mekanis semakin digantikan oleh sistem kontrol elektronik yang berisi prosesor dengan sambungan solder tersembunyi. Keandalan komponen-komponen ini secara langsung memengaruhi keselamatan pengguna, menjadikan inspeksi sinar-X penting untuk mengidentifikasi potensi risiko dari cacat solder tersembunyi.

Inspeksi sinar-X secara efektif mengidentifikasi berbagai cacat solder yang tersembunyi di bawah komponen, termasuk:

• Solder Dingin/Sambungan Terbuka: Sambungan listrik yang tidak lengkap menyebabkan gangguan sirkuit
• Void/Porositas: Kantong udara di dalam solder memengaruhi konduktivitas dan kekuatan mekanik
• Retakan: Fraktur mikroskopis pada sambungan solder atau komponen yang menyebabkan penurunan kinerja
• Jembatan: Sambungan solder yang tidak disengaja antara bantalan yang berdekatan menciptakan korsleting
• Komponen Internal Hilang: Struktur internal yang tidak lengkap mengkompromikan fungsionalitas

Melalui metode inspeksi CT 2D, 2.5D, dan 3D, cacat-cacat ini menjadi terdeteksi. Tampilan multi-sudut dari pencitraan miring 2.5D dan penampang CT 3D secara signifikan menyederhanakan identifikasi cacat sambil meningkatkan akurasi.

Sistem sinar-X industri untuk manufaktur elektronik terbagi menjadi tiga kategori berdasarkan tingkat otomatisasi:

Terutama digunakan untuk pengambilan sampel individu atau batch kecil, sistem inspeksi sinar-X manual (MXI) ini mengharuskan operator untuk memposisikan sampel secara manual, menemukan area yang diminati (ROI), dan mengevaluasi gambar. Biaya yang relatif rendah menjadikannya titik masuk yang ekonomis untuk inspeksi sinar-X.

Meskipun tidak terintegrasi sepenuhnya ke dalam lini produksi, sistem ini melakukan inspeksi otomatis (AXI). Operator hanya menangani pemuatan/pembongkaran, sementara sistem secara otomatis memposisikan ROI, menyesuaikan sudut/kontras, dan menghasilkan gambar. Evaluasi akhir tetap manual, menjadikannya cocok untuk pengambilan sampel berkala dalam produksi bervolume tinggi.

Solusi otomatisasi tinggi ini terintegrasi secara mulus ke dalam lini produksi. PCB menjalani pemberian makan, inspeksi, evaluasi, dan keluaran otomatis, dengan semua hasil disimpan dalam database. Memungkinkan kontrol kualitas 100%, sistem inline terbukti penting untuk industri yang sensitif terhadap keselamatan seperti teknologi medis dan elektronik otomotif.

Semua sistem sinar-X industri terdiri dari tiga komponen inti: tabung sinar-X, detektor, dan tahap sampel/konveyor. Tabung sinar-X (diposisikan di atas atau di bawah) memancarkan radiasi melalui sampel ke detektor yang berlawanan. Variasi kepadatan material menciptakan kontras skala abu-abu - area padat tampak lebih gelap karena menyerap lebih banyak radiasi, sementara area yang kurang padat tampak lebih terang.

Menggunakan radiasi tegak lurus, pencitraan 2D kesulitan dengan struktur yang tumpang tindih di PCB dua sisi. Bahkan papan satu sisi mungkin melewatkan cacat seperti sambungan solder dingin karena fitur yang tumpang tindih. Seiring penyusutan komponen dan peningkatan kompleksitas, pentingnya 2D berkurang sementara 2.5D menjadi penting.

Tampilan miring yang dapat disesuaikan memungkinkan deteksi cacat solder tersembunyi yang efektif di BGA dan komponen through-hole, mengatasi keterbatasan 2D.

Dengan memutar sampel 360° selama pencitraan, perangkat lunak khusus merekonstruksi model 3D lengkap dari ratusan gambar 2D. Ini memungkinkan analisis penampang digital, biasanya membutuhkan satu gambar per derajat rotasi (total 360 gambar), dengan jumlah akuisisi secara langsung memengaruhi waktu siklus.

Bebas perawatan dengan filamen yang tidak dapat diganti, ini menawarkan masa pakai 6.000-10.000 jam di lingkungan yang disegel vakum, mencapai resolusi tingkat mikron.

Menampilkan filamen yang dapat diganti (membutuhkan perawatan setiap 300-1.000 jam) dan pompa vakum eksternal, ini mencapai resolusi nanometer melalui pemfokusan sinar yang presisi.

Penetrasi optimal memerlukan penyesuaian tegangan/daya berdasarkan kepadatan material. Tegangan yang lebih rendah cocok untuk aluminium, sementara tegangan yang lebih tinggi menembus material yang lebih padat seperti besi atau emas. Tegangan berlebih dapat menembus detail halus seperti kawat ikatan, sementara tegangan yang tidak mencukupi membuat gambar kurang terekspos.

Detektor panel datar kini mendominasi pasar, menggantikan penguat gambar sebelumnya dengan menghasilkan gambar kontras tinggi bahkan pada tegangan rendah, meskipun beberapa produsen menggunakan alternatif proprietary.

Peraturan seperti Peraturan Perlindungan Radiasi Jerman mewajibkan perisai yang komprehensif, sirkuit pemutus daya independen, dan batas paparan maksimum (3 µSv/jam pada 0,1m dari permukaan yang dapat diakses). Semua sistem memerlukan sertifikasi independen sebelum operasi.