測試推動(dòng)X射線檢查技術(shù)進(jìn)步
By 張興隆
檢查速度加快
編程簡便
AXI適用性
複雜板測試
高可靠線路板的測試
接觸受限線路板的測試
未來的AXI系統(tǒng)
自動(dòng)化X射線檢查技術(shù)(AXI)近幾年日趨成熟，與早期AXI系統(tǒng)相比，現(xiàn)在的最新產(chǎn)品體積小速度快，而且還帶有編程工具。
檢查速度加快
計(jì)算能力的增強(qiáng)和數(shù)位照相技術(shù)的進(jìn)步不僅使AXI系統(tǒng)的檢查速度得到提高，而且也使得整體成本顯著下降。
以前AXI系統(tǒng)中使用的數(shù)位照相機(jī)像素?cái)?shù)為512×512，這樣一幅普通的圖像大小約為0.25M位元組。新一代數(shù)位照相機(jī)的解析度已提高到(有時(shí)甚至超過)4K×4K，因此可以在保持解析度同以前一樣的情況下對(duì)更大的區(qū)域成像，在每張照片上收集更多的資訊。同時(shí)數(shù)位相機(jī)的成本已大大降低，所以現(xiàn)在人們完全可以使用高像素照相機(jī)。
然而，如果沒有足夠的計(jì)算能力，高像素相機(jī)也無法發(fā)揮作用。由於計(jì)算能力的增強(qiáng)和存貯器成本的降低，現(xiàn)在已經(jīng)能夠用PC上的微處理器來進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像處理，這些改進(jìn)使得人們開始從使用512×512像素解析度AXI系統(tǒng)轉(zhuǎn)向1,024×1,024甚至2,048×2,048像素AXI系統(tǒng)。
其結(jié)果是AXI系統(tǒng)的速度在兩年裏翻了一番，而且隨著計(jì)算和數(shù)位照相技術(shù)的不斷改進(jìn)其速度還在繼續(xù)提高?，F(xiàn)在AXI系統(tǒng)已經(jīng)在線使用於大批量的生產(chǎn)線上。
過去的AXI系統(tǒng)體積很大，有的帶有多達(dá)7個(gè)CRT監(jiān)視器。而現(xiàn)在的系統(tǒng)都是為在生產(chǎn)線上使用而專門設(shè)計(jì)和製造的，所以體積都很小，不存在什麼問題。
編程簡便
1988年到1991年流行的早期系統(tǒng)，其編程既費(fèi)力又費(fèi)時(shí)，而下一代AXI系統(tǒng)借助Gerber數(shù)據(jù)或元件貼放數(shù)據(jù)來協(xié)助編制程式，此外還開發(fā)了離線編程工作站來幫助編程。有了這些工具，編程時(shí)間可以從幾個(gè)星期縮短至通常只需5天。
最新一代AXI系統(tǒng)的程式直接從CAD軟體轉(zhuǎn)換過來，同時(shí)還可以使用工具庫來儲(chǔ)存、更新和記錄門限數(shù)據(jù)。這些“門限”值定義了哪些測量結(jié)果是可以接受的而哪些不能，門限值還可以多次使用。這就使普通編程時(shí)間從5至10天縮短到1至3天。對(duì)於樣機(jī)板而言，典型的編程時(shí)間為半天到1天。
AXI適用性
AXI的用戶千差萬別，比如無線電話和筆記本電腦生產(chǎn)廠、電訊、汽車以及軍事/航空領(lǐng)域的製造商。要明白AXI可用於不同領(lǐng)域的原因，可以看看AXI的獨(dú)特之處：
AXI對(duì)製程缺陷的覆蓋率很高，通常達(dá)97%。而製程缺陷一般要占總?cè)毕莸?0-90%。
AXI系統(tǒng)是專為生產(chǎn)線上使用而設(shè)計(jì)的。
AXI系統(tǒng)可提供相關(guān)測量資訊，用來對(duì)生產(chǎn)製程過程進(jìn)行評(píng)估。比如焊膏厚度、焊點(diǎn)下面的焊錫量等等。
它能精確地指出缺陷位置，可具體到哪一個(gè)引腳，這樣維修起來速度快費(fèi)用低。
複雜板測試
複雜板的生產(chǎn)難度是很大的。它們通常有2,500多個(gè)接點(diǎn)(或10,000個(gè)焊點(diǎn))，但當(dāng)接觸受到限制或線路板生產(chǎn)起來非常困難時(shí)，可能只會(huì)有很少的接點(diǎn)/焊點(diǎn)。象Cisco、Nortel、Lucent及其他合約製造商生產(chǎn)的線路板就是這種類型。
在AXI之前，傳統(tǒng)的檢查方法有肉眼檢查、在線測試和功能檢查。因?yàn)榫€路板非常複雜，藉由ICT和功能測試很難診斷出缺陷。隨著大多數(shù)複雜線路板的密度不斷增大，傳統(tǒng)的測試手段只能不斷增加在線測試儀的測試接點(diǎn)數(shù)。然而，隨著接點(diǎn)數(shù)的增多，測試編程和夾具的成本也呈指數(shù)倍上升。開發(fā)測試程式和夾具經(jīng)常需要幾個(gè)星期的時(shí)間，更複雜的線路板可能還要一個(gè)多月。另外，增加ICT接點(diǎn)數(shù)量會(huì)導(dǎo)致ICT測試出錯(cuò)和重測次數(shù)的增多。$Page_Split$
這裏還應(yīng)該提到的一點(diǎn)是最近AXI技術(shù)又有了新的發(fā)展，AXI系統(tǒng)和ICT系統(tǒng)可以“互相對(duì)話”，這種被稱為“AwareTest”的技術(shù)能消除兩者之間的重復(fù)測試部份。藉由減小ICT/AXI多餘的測試覆蓋面可大大減少ICT的接點(diǎn)數(shù)量。
蒙特利爾Nortel Networks的測試經(jīng)理Michel Messier在一個(gè)題為“用AXI方法測試接觸受限線路板”的錄像片中指出，藉由採用ICT/AXI方法並消除多餘的測試部份，只需原來ICT測試接點(diǎn)的30%就可以保持目前的高測試覆蓋率，而減小ICT測試儀的接點(diǎn)數(shù)可縮短ICT測試時(shí)間、加快ICT編程並降低ICT的夾具和編程費(fèi)用。
以上詳細(xì)說明了在高度複雜線路板測試中採用組合式AXI/ICI測試方法的優(yōu)點(diǎn)，而這項(xiàng)技術(shù)本身也在不斷改進(jìn)使它愈加引人注目，比如AwareTest。在過去的兩三年裏，應(yīng)用AXI技術(shù)測試複雜線路板的情況出現(xiàn)了驚人的成長，而且成長速度還在加快，因?yàn)橛懈嗟男袠I(yè)領(lǐng)先生產(chǎn)廠家意識(shí)到了這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)並將其投入使用。
高可靠線路板的測試
在這一市場領(lǐng)域內(nèi)的是那些對(duì)可靠性要求極高的公司，通常為軍事/航空工業(yè)，當(dāng)然高可靠性也是高複雜板和接觸受限板的一項(xiàng)重要特性。高複雜性線路板和其它領(lǐng)域的區(qū)別在於前者的PCB組件用途都非常關(guān)鍵──比如商用飛機(jī)上的航空電路板，人們用AXI來測試飛機(jī)的各個(gè)電路板來保証其高可靠性。在汽車工業(yè)中AXI技術(shù)也用了很多年，以確保為用戶提供高品質(zhì)的關(guān)鍵部位線路板，比如引擎控制板等。
AXI能夠被這一市場接受的原因是該系統(tǒng)在檢查缺陷方面具有很高的精確度和可靠性，它能夠查出其它方法無法可靠檢查出的缺陷，比如錫量不足、貼片連接器熔錫不良、焊點(diǎn)形狀不佳等等。很多用戶在使用AXI系統(tǒng)之後發(fā)現(xiàn)他們的產(chǎn)品可靠性有了顯著提高。比如， HP的一個(gè)PCBA製造部門在一定範(fàn)圍內(nèi)研究了AXI 對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響。他們先對(duì)一批線路板採用肉眼檢查、ICT和功能檢測方法，而對(duì)另一批線路板採用AXI、ICT和功能檢測，然後在用戶現(xiàn)場對(duì)這些板子的故障情況進(jìn)行監(jiān)測，最後發(fā)現(xiàn)經(jīng)AXI檢查的線路板現(xiàn)場故障數(shù)量要少90%。
接觸受限線路板的測試
這個(gè)領(lǐng)域主要包括那些只有很少或者沒有在線測試或肉眼檢查接觸點(diǎn)的線路板生產(chǎn)廠家，通常這些工廠生產(chǎn)中等規(guī)模或大規(guī)模線路板產(chǎn)品，如可攜式電子產(chǎn)品。這裏測試的目的仍然是要保証向用戶提供最好品質(zhì)的產(chǎn)品。
這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)也開始廣泛採用AXI方法，主要有兩個(gè)原因：
三年前，AXI系統(tǒng)還無法滿足所有“接觸受限”生產(chǎn)線的要求，包括行動(dòng)電話和筆記本電腦。那時(shí)，AXI系統(tǒng)主要用於離線樣品分析、製程監(jiān)測或檢測少量線路板。兩年前出現(xiàn)的新型AXI系統(tǒng)能滿足除高速流水線之外的絕大多數(shù)生產(chǎn)線要求，現(xiàn)在有些公司用在行動(dòng)電話線路板生產(chǎn)線上的AXI系統(tǒng)可以完成100%檢測。
隨著AXI設(shè)備的不斷改進(jìn)，它在這一領(lǐng)域的應(yīng)用有望繼續(xù)成長。目前實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的主要瓶頸在於其檢查速度跟不上，當(dāng)今的AXI系統(tǒng)用於最快的流水線上時(shí)顯得速度還不夠快。
未來的AXI系統(tǒng)
在今後的一兩年內(nèi)，AXI將在速度方面會(huì)有較大的改進(jìn)。此後，隨著計(jì)算能力和數(shù)位照相技術(shù)的進(jìn)步，一些“簡單”的改進(jìn)將融入最新AXI系統(tǒng)，使其成長速度慢慢提高。下一個(gè)AXI吞吐量瓶頸將是移動(dòng)次數(shù)而不是處理能力，所以將來處理技術(shù)和數(shù)位照相技術(shù)的進(jìn)步對(duì)整個(gè)AXI系統(tǒng)性能提高所起的作用是非常有限的。
上面討論的三個(gè)市場領(lǐng)域中AXI的應(yīng)用會(huì)越來越多。在複雜線路板測試領(lǐng)域，AXI的優(yōu)勢使其成為這類線路板的標(biāo)準(zhǔn)檢測手段；軍事/航空領(lǐng)域採用AXI檢測已經(jīng)有9個(gè)年頭了，並將繼續(xù)應(yīng)用AXI以保証產(chǎn)品可靠性；對(duì)於接觸受限線路板，PCBA生產(chǎn)商則用它來進(jìn)行在線檢測和用於抽檢。隨著AXI系統(tǒng)不斷改進(jìn)以能夠滿足高速流水線的要求，它將逐漸趨向於在線式應(yīng)用。