3D CT X-Ray技术在PCBA和BGA缺陷分析中的应用原理

3D CT X-Ray技术在PCBA和BGA缺陷分析中的应用原理

3D CT X-Ray技术在PCBA和BGA缺陷分析中的应用越来越广泛。本文详细介绍了3D CT X-Ray的基本原理、与2D X-Ray的区别、主要应用及其限制。

什么是3D CT X-Ray？

3D CT X-Ray是一种能够生成三维图像的X射线设备，其基本原理是通过不同深度的聚焦扫描，然后利用计算机计算合成三维立体图像。这种技术与医院中常用的CT（计算机断层扫描）原理相似。

2D X-Ray的能力有限

目前，一般的电子工厂内普遍使用的2D X-Ray主要能检查集成电路IC内的金线或铜线的"wire bond"是否断线、断头，检查印刷电路板的线路(trace)是否有明显的开路(open)或短路(short)，以及检查BGA、QFN或LGA等焊点是否焊接短路(short)。但对于HIP/HoP(枕头效应)、NWO(Non-Wet-Open，悬球开路)、BGA裂纹等不良现象则难以检测。

3D CT X-Ray的基本原理与优缺点

3D CT X-Ray设备通常以45°/60°倾斜角旋转360°扫描样品一圈来形成3D影像。扫描一张普通3D的X-Ray图片大约需要30分钟，包括准备、扫描和图像合成时间。由于3D影像是通过软件将2D影像合成而来，因此可以逐层切割和显现不同深度的图像，有助于更清晰地显示微小缺陷。

3D CT X-Ray的主要应用及限制

要了解3D CT X-Ray的应用，需要先了解X-Ray成像的特性，这与被探测材料的原子序数、密度和厚度密切相关。因此，3D CT X-Ray可以用于IC封装缺陷检测、印刷电路板缺陷检测、BGA完整性检测、塑料和金属材料缺陷检测等。

3D CT X-Ray的其他应用

除了缺陷检测，3D CT X-Ray还可以用于逆向工程分析和精密机械加工件的全尺寸检查。

使用3D CT X-Ray的注意事项

• 大部分3D CT X-Ray设备会限制样品尺寸
• 扫描时会设定一个焦距中心，距离中心越远的区域图像越模糊
• 扫描时间从30分钟到数小时不等，取决于取图频率
• 设备能力可以通过kV/W单位初步判断
• 影像解析度可以达到0.5~0.7um(微米)及nm(奈米)级

下图展示了使用3D CT X-Ray扫描BGA封装后的结果：