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최신 PCBA 설계에는 BGA, QFN 및 LGA 패키지와 같은 하단 종단 구성 요소가 점차 통합되고 있으며, 여기서 솔더 조인트는 장치 본체 아래에 완전히 숨겨져 있습니다. 기존의 광학 검사 방법은 패키지를 관통할 수 없기 때문에 이러한 숨겨진 조인트는 상당한 신뢰성 위험을 나타냅니다.
PCBA에 대한 X선 검사는 AOI이 단순히 볼 수 없는 내부 솔더 구조를 드러내기 때문에 이러한 경우에 필수적입니다. X-Ray 검증이 없으면 보드는 최종 테스트를 통과할 수 있지만 발견되지 않은 공극, 비습윤 또는 브리징으로 인해 현장에서 조기에 실패할 수 있습니다.
이러한 변화로 인해 AOI만으로는 고신뢰성 애플리케이션에 불충분하게 되었고, 제조업체는 두 기술을 결합한 계층화된 검사 전략을 채택해야 했습니다.
AOI 시스템은 일반적으로 대량 SMT 라인에서 리플로우 솔더링 직후에 배치됩니다. 고해상도 카메라와 여러 각도의 LED 광원을 사용하여 몇 초 만에 보드 표면의 상세한 이미지를 캡처합니다.
그런 다음 소프트웨어는 이러한 이미지를 골든 참조 보드 또는 프로그래밍된 매개변수와 비교하여 눈에 보이는 결함을 표시합니다. 일반적인 감지에는 구성 요소 정렬 불량, 삭제 표시, 노출된 접합부의 납땜 부족 또는 과잉, 부품 누락 등이 포함됩니다. AOI는 라인 속도로 인라인으로 작동하므로 생산 속도 저하 없이 100% 검사가 가능합니다.
예를 들어, I.C.T-AI5146 과 같은 시스템은 표면 형상의 서브미크론 해상도를 유지하면서 초당 100cm²를 초과하는 속도로 보드를 처리할 수 있습니다. 이로 인해 AOI는 신속한 피드백과 명백한 문제에 대한 즉각적인 재작업에 필수적입니다.
리드 구성요소에서 영역 배열 패키지로의 전환은 2010년경부터 가속화되기 시작했으며 현재는 고밀도 설계를 지배하고 있습니다. BGA 패키지만으로도 가전제품 논리 장치의 60% 이상을 차지하고 자동차 모듈에서는 거의 90%를 차지합니다.
이러한 패키지에서 모든 전기 연결은 일련의 솔더 볼 또는 랜드를 통해 구성 요소 본체 아래에 형성됩니다. 일단 리플로우되면 이러한 조인트는 외부 필렛이나 눈에 띄는 메니스커스 없이 패키지 자체에 의해 완전히 가려집니다.
QFN 및 LGA 장치는 잠재적인 단락이나 납땜 부족을 숨기는 대형 중앙 열 패드와 관련하여 유사한 문제를 제시합니다. 보드 밀도가 증가하고 부품 피치가 0.4mm 미만으로 떨어지면서 숨겨진 조인트의 비율이 계속해서 증가합니다.
이러한 아키텍처 변화는 해상도나 조명 각도에 관계없이 중요한 연결의 비율이 광학 시스템에 보이지 않는다는 것을 의미합니다.
많은 공장에서 AOI 1차 통과 수율이 99% 이상이라고 보고하여 공정 엔지니어들 사이에 잘못된 보안 인식을 심어줍니다. 시스템은 볼 수 있는 것만 표시하므로 완벽한 표면 외관을 갖춘 보드는 정기적으로 검사를 통과합니다.
그러나 25%를 초과하는 보이드나 헤드인필로우 분리와 같은 내부 결함은 감지되지 않은 채 남아 있습니다. 자동차 공급업체의 현장 데이터에 따르면 결함이 발견되지 않은 반품의 최대 40%는 AOI 완전히 놓친 숨겨진 납땜 문제로 거슬러 올라갑니다.
실제 사용 시 열 순환, 진동 및 전력 순환은 결국 간헐적인 열림 또는 저항 증가로 인해 이러한 잠재적인 결함을 노출시킵니다. 따라서 높은 AOI 통과율은 조인트 무결성이 아닌 표면 품질을 반영합니다.
최종 릴리스를 위해 AOI에만 의존하는 것은 ppm 수준의 현장 오류가 허용되지 않는 애플리케이션에 적합하지 않다는 인식이 점점 더 커지고 있습니다.
IPC와 iNEMI의 업계 연구에서는 현대 전자 제품 현장 고장의 상위 3대 근본 원인 중 하나로 숨겨진 납땜 결함을 지속적으로 꼽았습니다. BGA 접합의 공극은 열 방출을 감소시키고 온도 순환 시 균열을 시작하는 응력 집중 장치를 생성합니다.
리플로우 중 부품 또는 보드 변형으로 인해 발생하는 헤드인필로우 결함은 몇 달 후 분리되는 기계적으로 약한 인터페이스를 생성합니다. QFN 열 패드 아래의 언더필 브리징으로 인해 AOI 결코 볼 수 없는 즉각적 또는 지연된 단락이 발생합니다.
자동차( 와 같은 신뢰성이 높은 부문에서는 이러한 눈에 보이지 않는 결함이 보증 청구의 대부분을 차지합니다. AEC-Q100 ) 및 의료 기기 단일 현장 장애로 인한 비용은 리콜 및 평판 손상으로 인해 수천 달러를 초과하는 경우가 많습니다.
구성 요소의 복잡성이 증가함에 따라 구조적으로 숨겨진 결함의 비율이 계속 증가하여 보충적인 X-Ray 검사가 사치가 아닌 실질적인 필수품이 되었습니다.
AOI 시스템은 프로그래밍 가능한 LED 링에서 여러 각도와 색상으로 방출되는 가시 스펙트럼 빛에 의존합니다. 카메라는 반사광을 캡처하여 밝기, 색상 비율 및 그림자 패턴을 기반으로 2D 또는 유사 3D 이미지를 만듭니다.
빨간색/청록색 조명은 납땜과 구리를 구별하는 데 도움이 되며, 낮은 각도 조명은 그림자 길이를 통해 높이 변화를 보여줍니다. 고급 3DAOI는 레이저 삼각 측량 또는 위상 변이 프로젝터를 추가하여 미크론 정확도로 실제 지형을 측정합니다.
소프트웨어는 수천 개의 좋은/나쁜 예에 대해 훈련된 가장자리 감지, 패턴 일치 및 기계 학습 알고리즘을 사용하여 이러한 이미지를 처리합니다. 예를 들어, I.C.T-AI5146은 8방향 투영을 사용하여 대부분의 표면 특징에서 사각을 제거합니다.
이 광학 접근 방식은 빛에 노출된 모든 것에 대해 탁월한 속도와 해상도를 제공합니다.
정의에 따라 AOI은 빛을 카메라 센서로 다시 반사하는 기능만 분석할 수 있습니다. 불투명한 장벽으로 막힌 접합부나 구조는 조명의 정교함에도 불구하고 보이지 않는 상태로 유지됩니다. 하단 종단 구성 요소는 빛이 실제 납땜 인터페이스에 도달하는 것을 방지하는 물리적 장벽을 만듭니다.
고급 3DAOI조차도 상단 실루엣과 측면 필렛만 측정하여 외부 형태에서 내부 품질을 추론합니다. 솔더가 숨겨진 패드를 적절하게 적셨는지 또는 조인트 볼륨 내에 보이드가 존재하는지 확인할 수 없습니다.
근본적인 한계는 물리학입니다. 가시광선 파장(400-700nm)은 금속이나 실리콘 패키지를 통과할 수 없습니다. 따라서 AOI은 전통적인 걸윙 또는 관통 구멍 조인트에 대한 뛰어난 적용 범위를 제공하지만 영역 어레이 연결에 대한 직접적인 가시성은 없습니다.
가벼운 광자는 솔더나 실리콘 다이와 같은 밀도가 높은 재료와 접촉하는 즉시 흡수되거나 분산됩니다. 이는 BGA 몸체, QFN 열 패드 또는 다층 PCB 내부 평면 아래의 모든 시야를 차단합니다. 비아 배럴, 매립형 저항기 및 압입 커넥터에도 똑같이 접근할 수 없습니다.
측면 조명이 그림자를 생성하더라도 내부 습윤 또는 기포에 대한 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하지 않습니다. 제조업체는 때때로 거울을 사용하여 각도 보기를 시도하지만 물리적 패키지 높이가 여전히 중요한 영역을 가리고 있습니다. IPC-A-610과 같은 표준에서는 광학 검사로 숨겨진 납땜 접합부를 확인할 수 없다고 명시적으로 명시하고 있습니다.
결과적으로 보이드, 비습윤, 구성 요소 아래 브리징 등 전체 결함 범주는 AOI 시스템 비용이나 세대에 관계없이 감지를 완전히 피할 수 있습니다.
반짝이는 납땜 표면은 불충분한 필렛을 가리거나 각도에 따라 과도한 납땜으로 나타날 수 있는 정반사를 생성합니다. 키가 큰 구성 요소는 인접한 관절을 가리는 그림자를 드리우므로 알고리즘이 부분 데이터를 기반으로 추측하게 됩니다.
산화되거나 오염된 패드는 색상 반응을 변경하여 허용 가능한 조인트에서 잘못된 거부를 유발합니다. 구성 요소 표시 또는 실크스크린은 때때로 흑백 이미지의 납땜 브리지를 모방합니다. 뒤틀린 보드는 패널 전체의 효과적인 조명 각도를 변경하여 시스템 오류를 유발합니다.
I.C.T-AI5146과 같은 최첨단 시스템이라도 이탈률과 잘못된 호출을 최소화하려면 신중한 프로그래밍과 빈번한 골든보드 업데이트가 필요합니다. 이러한 고유한 광학적 문제는 근본적인 사각지대를 더욱 악화시켜 AOI만으로는 현대 숨겨진 조인트 어셈블리를 신뢰할 수 없게 만듭니다.
X선 시스템은 원자 번호와 밀도에 반비례하는 속도로 물질을 통과하는 고에너지 광자를 생성합니다. 땜납의 납과 주석은 강하게 흡수되어 어둡게 보이는 반면, 공기로 채워진 공극은 거의 아무것도 흡수하지 않고 밝게 보입니다.
구리 트레이스는 중간 회색 수준을 보여 레이어와 특징을 명확하게 구분할 수 있습니다. 최신 폐쇄형 튜브 광원은 80-160kV에서 작동하며 초점은 1미크론만큼 작으므로 선명한 이미징이 가능합니다.
평면 패널 검출기는 전송된 광자를 실시간으로 캡처하여 내부 구조를 비파괴적으로 드러내는 방사선 이미지를 생성합니다. I.C.T-7100 및 I.C.T-7900 과 같은 시스템은 상세한 보이드 분석을 위해 고전압과 최대 2000x의 기하학적 배율을 결합합니다.
이 밀도 기반 대비 원리는 광학 반사와 근본적으로 다르며 불투명 장벽을 통한 가시성을 가능하게 합니다.
잘 구성된 BGA 공은 경계가 매끄럽고 회색조가 일관된 균일한 다크 서클로 나타납니다. 공극은 공 내의 밝은 흰색 점이나 영역으로 나타나며, 종종 경계면에 집중됩니다. 헤드인필로우는 볼과 페이스트가 결코 합쳐지지 않는 특징적인 분리선이나 모래시계 모양을 보여줍니다.
브리징은 QFN 아래의 인접한 패드 사이에 예상치 못한 어두운 연결로 나타납니다. 솔더량이 부족하면 이웃에 비해 접합부가 얇고 희미해집니다. 비아 및 트레이스와 같은 구리 기능은 밝은 회색 네트워크로 오버레이되어 배럴 균열 또는 박리를 드러냅니다.
I.C.T-7900과 같은 시스템의 경사각 보기는 3D 컨텍스트를 추가하여 변형이나 정렬 불량을 분명하게 만듭니다. 이러한 고유한 방사선 서명을 통해 숙련된 운영자 또는 자동화된 알고리즘을 통해 결함 심각도를 정확하게 정량화할 수 있습니다.
AOI의 표면만 보는 관점과 달리 X선은 접합 형성 및 물질 분포에 대한 체적 정보를 제공합니다. 이는 BGA에 대해 IPC-7095에 정의된 중요한 신뢰성 지표인 보이드 비율, 납땜 두께 및 젖음 영역을 직접 측정합니다.
내부 균열, 비습윤 및 브리징은 파괴적인 단면 없이도 볼 수 있습니다. 다층 기판은 비아 배럴 균열이나 내부층 단락과 같은 묻혀 있는 결함을 드러냅니다. 비접촉, 비파괴 특성 덕분에 샘플을 손상시키지 않고 여러 공정 단계에서 검사가 가능합니다.
고급 시스템은 보이드 계산을 자동화하고 공정 제어를 위한 통계 보고서를 생성합니다. AOI보다 느리지만 이 구조적 통찰력은 광학적 방법이 완전히 놓칠 수 있는 잠재적인 오류를 방지합니다.
AOI는 전체 보드에서 눈에 띄는 결함을 고속, 저비용으로 스크리닝하는 데 있어서 타의 추종을 불허합니다. X-Ray는 숨겨진 접합부의 표적 검증에 탁월하지만 라인 속도로 모든 표면 특징을 경제적으로 검사할 수는 없습니다. 선도적인 공장에서는 중요한 구성 요소 또는 샘플링된 보드에 선택적으로 X선을 100% 적용하고 X-ray를 배포하기 위해 AOI를 배포합니다.
예를 들어, I.C.T-AI5146 AOI와 I.C.T-7100 /7900 X-Ray를 결합하면 계층화된 방어가 생성됩니다. AOI는 명백한 문제를 즉시 포착하고 X-Ray는 고위험 패키지의 내부 무결성을 확인합니다.
이 보완적인 접근 방식은 현장 오류를 최소화하면서 수율을 최대화합니다. IPC-7095 및 자동차 AEC-Q100과 같은 표준에서는 포괄적인 품질 보증을 위해 두 기술을 모두 요구하고 있습니다.
리플로우 중에 갇힌 플럭스 가스가 배출되거나 습기가 증발하면 솔더 보이드가 형성되어 조인트 내에 빈 포켓이 생성됩니다. 이러한 보이드는 주변 솔더에 비해 밀도가 낮기 때문에 X선 이미지에서 밝은 점으로 나타납니다. AOI는 외부 공 모양만 보고 내부 공극을 전혀 감지할 수 없습니다.
접합 면적의 25%보다 큰 공극은 열 전도성을 크게 감소시키고 기계적 응력 지점을 생성합니다. 전력 장치에서 과도한 보이딩은 부하 시 핫스팟과 조기 고장으로 이어집니다.
AEC-Q100과 같은 자동차 표준에서는 중요한 접합부에 대해 보이드 제한을 15% 미만으로 요구하는 경우가 많습니다. I.C.T-7900과 같은 시스템은 규정 준수를 위해 무효율을 자동으로 측정하고 보고합니다.
헤드인필로우(head-in-pillow)는 BGA 볼과 솔더 페이스트가 리플로우 중에 별도로 산화되거나 뒤틀릴 때 발생하며, 기계적 연결은 형성하지만 야금학적 연결은 형성하지 않습니다. 표면은 위에서 완벽하게 납땜된 것처럼 보이며 AOI을 완전히 속입니다.
내부적으로 볼이 녹지 않은 페이스트 위에 놓일 때 X선에서 특징적인 간격이나 분리선이 보입니다. 이 약한 인터페이스는 진동이나 열 순환으로 인해 작동하지 않으며 종종 몇 달 동안 서비스를 제공합니다.
HiP는 더 높은 온도와 더 좁은 프로세스 창으로 인해 무연 프로세스에서 널리 보급되었습니다. 보드가 처음에 모든 전기 테스트를 통과하기 때문에 이는 가장 교묘하고 숨겨진 결함 중 하나입니다. 단면 분석은 X-Ray가 비파괴적으로 드러내는 것을 확인합니다.
콜드 솔더 조인트는 적절한 젖음에 온도가 충분하지 않을 때 형성되어 완전한 금속간 결합 없이 내부 구조가 거칠거나 둔해집니다. 표면에서 볼 때 조인트는 반짝이는 필렛이 있으면 정상적으로 보이며 AOI 검사를 쉽게 통과합니다.
X-ray에서는 불규칙한 회색조 패턴과 관절 내부의 패드 적용 범위가 좋지 않음을 보여줍니다. 비습윤 상태에서는 노출된 패드의 넓은 영역이 더 밝은 영역으로 보입니다. 이 조인트는 전기 저항이 높고 최소한의 응력에도 균열이 발생합니다.
일반적인 원인으로는 오염된 패드, 잘못된 프로파일 또는 오래된 페이스트 등이 있습니다. 현장 오류는 생산 후 오랫동안 간헐적으로 열리면서 나타납니다.
QFN 또는 LGA 열 패드 아래의 과도한 솔더 페이스트는 핀 간 또는 접지면 사이의 의도하지 않은 연결로 리플로우될 수 있습니다. 브리지는 패키지 본체 아래에 완전히 숨겨져 어떤 광학 각도에서도 보이지 않습니다. AOI는 뒤꿈치 필렛을 표시할 수 있지만 내부 반바지는 확인할 수 없습니다.
X-레이는 인접한 피처를 연결하는 어두운 납땜 경로를 명확하게 보여줍니다. 이러한 브리지는 전원 공급 시 즉각적인 기능 오류 또는 잠재적 단락을 유발합니다. 스텐실 설계와 같은 프로세스 제어는 이를 방지하는 데 도움이 되지만 검증에는 X-ray가 필요합니다. 고해상도 시스템은 50미크론만큼 작은 브리지를 감지합니다.
페이스트를 너무 많이 사용하면 브리징 위험이 발생합니다. 너무 적으면 기계적 강도가 약하고 접합부가 약해집니다. AOI는 외부 모양과 높이 측정을 통해 부피를 추론하며 숨겨진 관절의 경우 부정확한 경우가 많습니다. X-Ray는 인터페이스 전체의 실제 솔더 분포와 두께를 직접 시각화합니다.
불충분한 볼륨은 얇거나 불완전한 어두운 영역으로 나타납니다. 초과하면 부풀어 오르거나 넘침을 나타냅니다. 두 조건 모두 신뢰성에 서로 다른 영향을 미칩니다. 낮은 볼륨은 저항을 증가시키고, 초과하면 보이드를 촉진합니다.
정확한 정량화는 프로세스 매개변수를 결과와 연관시키는 데 도움이 됩니다. 고급 X-Ray 소프트웨어는 부피 비율을 자동으로 측정합니다.
다층PCB은 제조 중 배럴 균열, 내부 층 박리 또는 도금 보이드 또는 리플로우 스트레스로 인해 어려움을 겪을 수 있습니다. 이러한 문제는 레이어 사이에 묻혀 있어 광학적으로 전혀 보이지 않습니다. X선이 침투하여 구리 피처의 미세한 선이나 분리로 균열을 드러냅니다.
스루홀의 도금 공극은 어두운 구리 벽에 비해 밝게 나타납니다. 박리는 층 사이의 불규칙한 간격으로 나타납니다. 이러한 결함으로 인해 열 팽창 시 개방 회로가 발생합니다. AOI 여기에는 기능이 없습니다. 오직 X-ray 또는 파괴 테스트만이 이를 확실하게 감지할 수 있습니다.
AOI는 전체 보드 표면을 빠르게 스캔하여 패턴 인식을 사용하여 구성 요소 존재 여부를 확인합니다. 누락된 부품은 반사 일치가 없는 빈 패드로 나타납니다. 추가 구성 요소는 중복 감지 경보를 트리거합니다.
감지는 최대 라인 속도에서 실시간으로 발생합니다. 이는 명백한 조립 오류로 인해 전체 보드가 진행되는 것을 방지합니다. I.C.T-AI5146과 같은 시스템은 배치 문제에 대해 거의 0에 가까운 탈출률을 달성합니다.
음극 표시, 핀 1 표시기 및 방향 기능이 구성 요소 상단에 명확하게 표시됩니다. AOI 라이브러리에는 수천 개의 부품에 대한 극성 템플릿이 포함되어 있습니다. 검사 중에 잘못된 방향 플래그가 즉시 표시됩니다.
이는 반전으로 인해 기능 장애가 발생하는 다이오드, IC 및 커넥터에 매우 중요합니다. 광학 대비를 통해 감지가 간단하고 안정적으로 이루어집니다.
납땜이 고르지 않게 녹으면 칩 부품의 한쪽 끝이 수직으로 들리거나(삭제) 옆으로 이동할 수 있습니다. 이러한 극적인 위치 오류는 표면 형상을 극적으로 변경합니다.
AOI는 미크론 정밀도로 패드 랜드마크에 대한 정렬을 측정합니다. 높은 그림자와 누락된 끝 종료는 명확한 거부를 유발합니다. 조기 감지를 통해 리플로우 진행 전에 즉각적인 재작업이 가능합니다.
범례 인쇄, 날짜 코드 및 표면 오염은 추적성과 외관에 영향을 미칩니다. AOI는 OCR을 사용하여 외관상의 결함에 대한 표시와 대비를 확인합니다. 손상된 실크스크린이나 이물질이 깨끗한 배경에 비해 눈에 띕니다.
이러한 문제는 기능에는 거의 영향을 미치지 않지만 품질 인식에는 영향을 미칩니다. 고해상도 카메라는 검사관이 볼 수 없는 미세한 세부 사항을 포착합니다.
AOI는 생산 속도에서 눈에 띄는 결함의 대부분을 비용 효율적으로 100% 보장합니다. 이는 다운스트림 리소스를 낭비할 수 있는 문제를 포착하는 1차 방어선 역할을 합니다.
AOI가 없으면 수동 검사로 인해 라인에 병목 현상이 발생하게 됩니다. 데이터 로깅을 통해 실시간 공정 모니터링 및 수율 개선이 가능합니다. X-ray를 추가하더라도 AOI는 대부분의 품질 보증을 효율적으로 처리합니다.
일반적인 사례로는 자동차 ECU가 AOI을(를) 통과했지만 BGA 보이드로 인해 6개월 간의 열 사이클링 후에 실패하는 경우가 있습니다. 또 다른 예는 프로세서 BGA의 HiP로 추적되는 간헐적인 충돌이 발생하는 서버 모듈입니다. 소비자 장치는 파괴 분석을 통해 QFN 브리징이 드러날 때까지 아무런 문제 없이 돌아옵니다.
숨겨진 결함이 초기 전기 성능에 영향을 미치지 않기 때문에 이러한 보드는 생산 시 완벽하게 테스트됩니다. 운영 스트레스만이 시간이 지남에 따라 약점을 드러냅니다. AOI에만 의존하는 공장은 이러한 잠재적인 문제로 인해 증가하는 보증 비용에 직면합니다.
프로세서당 수백 개의 BGA 볼이 있는 보드는 숨겨진 공동 위험을 기하급수적으로 집중시킵니다. 고전류를 처리하는 전력 모듈은 열 저항에 증폭된 보이드 효과를 겪습니다. 조밀한 라우팅은 유동에 대한 탈출 경로를 제한하여 무효 확률을 높입니다.
자동차 및 항공우주 설계는 두 가지 요소를 엄격한 신뢰성 요구 사항과 결합합니다. 이러한 애플리케이션은 AOI에 합격했지만 현장에서 실패한 장치의 비율이 가장 높습니다. 위험 평가에서는 추가적인 X-Ray 검증을 위해 우선순위를 정해야 합니다.
숨겨진 결함은 누적 응력이 축적될 때까지 휴면 상태로 남아 있는 경우가 많습니다. 열팽창 불일치로 인해 점차적으로 HiP 인터페이스가 열립니다. 공극은 열을 집중시켜 시간이 지남에 따라 전자 이동을 가속화합니다. 차량의 진동은 약한 내부 관절을 점진적으로 피로하게 만듭니다.
초기 번인(burn-in) 및 테스트는 장기적인 조건을 거의 재현하지 않습니다. 일반적으로 보증 기간 동안 오류가 발생하여 평판이 손상되고 높은 교체 비용이 발생합니다. 이러한 지연된 발현은 많은 공장에서 값비싼 반품을 경험한 후에야 X-Ray를 채택하는 이유를 설명합니다.
AOI 시스템은 반사된 가시광선을 사용하여 보드 표면에서만 데이터를 캡처하므로 외부 기능 및 측면 필렛에 대한 가시성을 제한합니다. 이 접근 방식은 노출된 솔더 조인트 및 부품 배치를 신속하게 평가하는 데 탁월합니다.
X선 검사는 밀도 기반 이미징을 사용하여 구성 요소와 여러 PCB 레이어를 관통합니다. 숨겨진 BGA 볼, 배럴 및 구성 요소 아래 패드와 같은 내부 구조를 보여줍니다.
근본적인 차이점은 물리학에 있습니다. 빛은 표면에서 반사되는 반면 X선은 다양한 감쇠를 통해 재료를 투과합니다. 숨겨진 조인트가 있는 최신 어셈블리의 경우 AOI는 깊이 정보를 전혀 제공하지 않습니다. 두 가지를 결합하면 표면부터 중심부까지 포괄적인 적용 범위를 제공합니다.
AOI는 전체 보드에서 누락된 구성 요소, 극성 오류, 삭제 표시 및 표면 브리징을 안정적으로 감지합니다. 패키지 본체나 내부 레이어로 인해 가려진 결함으로 인해 어려움을 겪습니다. X-Ray는 AOI가 완전히 놓친 공극, 헤드인필로우, 비습윤 및 언더필 문제를 찾아냅니다.
그러나 X선은 화장품 실크스크린 문제나 미세 피치 표면 오염에는 덜 효과적입니다. 단일 기술로 모든 결함 유형을 효율적으로 처리할 수는 없습니다.
공장에서는 AOI를 사용하여 광범위한 검사를 수행하고 X선을 사용하여 숨겨진 공동 검증을 수행함으로써 최고의 탈출 방지 효과를 달성합니다. 이 계층형 전략은 잠재적인 오류의 전체 범위를 해결합니다.
I.C.T-AI5146 프로세스 보드와 같은 인라인 AOI 시스템은 분당 1미터를 초과하는 생산 속도에서 전체 100% 검사를 지원합니다. 자본 비용은 적당하며 수동 육안 검사가 줄어들어 ROI가 빨라집니다.
X-Ray 검사는 해상도와 스캔 영역에 따라 일반적으로 보드당 30초에서 몇 분 정도 더 오래 걸립니다. I.C.T-7900과 같은 고급 시스템은 더 빠른 처리량을 제공하지만 여전히 전체 범위에 대한 AOI 속도를 따라잡을 수 없습니다.
X선관과 검출기로 인해 장비 비용이 상당히 높습니다. 운영 비용에는 튜브 교체 및 방사선 안전 조치가 포함됩니다. 선택적 적용은 이러한 절충안의 균형을 효과적으로 유지합니다.
AOI는 리플로우 후 인라인으로 원활하게 통합되어 즉각적인 피드백을 제공하고 결함이 있는 보드가 진행되는 것을 방지합니다. 이 실시간 기능은 재작업 루프를 최소화합니다. X-Ray 시스템은 일반적으로 주기 시간이 길어 샘플링이나 중요한 로트를 위해 오프라인으로 배포됩니다.
일부 고급 구성에서는 고가치 제품에 대한 인라인 X선 촬영이 가능합니다. 하이브리드 접근 방식은 모든 보드에 대해 인라인 AOI을 사용하고 플래그가 지정되거나 샘플링된 장치를 오프라인 X선 스테이션으로 라우팅합니다.
I.C.T-7100과 같은 시스템은 경사 뷰를 위한 프로그래밍 가능한 기울기 기능을 통해 오프라인 유연성이 뛰어납니다. 배포 선택은 볼륨, 위험 수준 및 처리량 요구 사항에 따라 달라집니다.
스루홀 또는 가시 리드 구성 요소가 있는 간단한 단면 보드에는 AOI만으로도 충분합니다. BGA, QFN 또는 LGA 패키지를 통합할 때 X선을 추가하세요. 자동차 및 의료와 같은 고신뢰성 부문에서는 표준에 따라 두 가지 기술을 모두 요구합니다.
조밀하게 숨겨진 조인트가 있는 가전제품은 선택적 X선을 통해 현장 반사를 제어할 수 있습니다. 프로토타입 제작 및 NPI 단계에서는 프로세스 최적화를 위해 광범위한 X-Ray를 사용합니다. 대량 생산에서는 중요한 기능에 X-Ray를 사용한 위험 기반 샘플링을 적용합니다. 최적의 조합은 제품의 복잡성과 품질 목표에 따라 발전합니다.
최상위 공장에서는 전체 라인 속도로 100% 보드 검사를 위해 리플로우 직후 AOI를 배포합니다. 이를 통해 배치 오류, 표면 납땜 결함 및 외관 문제가 복합되기 전에 이를 포착합니다. AOI의 데이터는 실시간 조정을 위한 통계적 프로세스 제어를 제공합니다.
I.C.T-AI5146과 같은 시스템은 포괄적인 표면 데이터 로깅 및 추적성을 제공합니다. 이러한 광범위한 심사는 대량 생산 시 품질 보증의 기초를 형성합니다. 즉각적인 재작업 요구 사항을 표시하면서 확실히 좋은 보드만 진행되도록 보장합니다.
선도적인 제조업체는 BGA 어레이나 전원 모듈과 같은 고위험 영역에 X선을 선택적으로 적용합니다. 주력 제품에 대한 전체 검사는 AOI과 복잡한 패키지에 대한 표적 X선을 결합합니다.
예를 들어, I.C.T-AI5146 AOI를 I.C.T-7100 또는 I.C.T-7900 X-Ray 시스템과 페어링하면 라인 병목 현상 없이 철저한 검증이 가능합니다. 자동화된 보이드 측정 및 결함 분류로 분석이 간소화됩니다. 이러한 집중적인 접근 방식은 현장으로 빠져나갈 수 있는 숨겨진 문제를 포착합니다.
첨단 공장에서는 구성요소 유형, 애플리케이션 심각도 및 과거 오류 데이터를 기반으로 위험 우선순위를 구현합니다. 신뢰성이 높은 보드는 전체 AOI와 함께 중요한 관절에서 100% X선을 수신합니다.
위험도가 중간인 제품은 AOI 플래그 또는 로트 변경으로 인해 발생하는 X-Ray를 통한 통계적 샘플링을 사용합니다. 프로세스 능력 지수는 샘플링 속도를 안내하므로 안정적인 프로세스에는 검증이 덜 필요합니다. 이러한 데이터 기반 접근 방식은 비용을 제어하면서 품질을 최적화합니다.
AOI 결과와 X선 결과 사이의 정기적인 상관 관계 연구는 전략을 지속적으로 개선합니다.
모든 보드의 전체 X-ray는 저위험 설계에 대해 처리량을 크게 줄이고 비용을 불필요하게 증가시킵니다. 성숙한 프로파일을 갖춘 제어된 프로세스는 일관된 숨겨진 조인트를 생성합니다. 샘플링과 공정 능력 데이터는 통계적 신뢰도를 제공합니다.
표준에서는 모든 경우에 대해 100%를 요구하는 대신 위험 기반 검증을 허용합니다. 알려진 약점에 집중된 X-ray는 동등한 보호 기능을 보다 효율적으로 제공합니다. 이 균형잡힌 방법론은 선도적인 공장이 PPM 수준의 현장 신뢰성을 달성하는 데 성공한 특징입니다.
하단 종단 구성 요소를 포함하는 모든 보드에는 숨겨진 접합 확인을 위한 X-ray가 필요합니다. 이러한 패키지는 밀도와 성능 측면에서 현대적인 디자인을 지배합니다.
침투가 없으면 품질은 프로세스 제어에만 의존하므로 신뢰성 보장이 불충분합니다. IPC-7095는 특히 방사선 촬영 방법을 포함한 BGA 검사 요구 사항을 다룹니다. 단일 BGA조차도 표적 X선 구현을 정당화합니다.
AEC-Q100, ISO 13485 및 IPC Class 3과 같은 표준에서는 숨겨진 납땜 접합부에 대한 검증을 요구합니다. 이러한 부문은 안전 문제로 인해 현장 오류가 거의 0에 가깝습니다.
규제 감사에서는 특히 중요한 연결에 대한 방사선 증거를 찾습니다. 리콜이나 책임의 위험은 검사 비용보다 훨씬 큽니다. 선도적인 공급업체는 AOI과 X-Ray를 표준 관행으로 구현합니다.
전력 모듈과 컨버터는 보이드 효과를 증폭시키는 높은 열 응력을 경험합니다. QFN의 대형 열 패드는 잠재적인 핫스팟을 숨깁니다. 보이딩은 전류 처리 및 열 방출에 직접적인 영향을 미칩니다.
고장 모드에는 과열 및 조기 성능 저하가 포함됩니다. X-Ray 검증을 통해 열 성능이 사양을 충족하는지 확인합니다.
주요 OEM은 복잡한 어셈블리에 대한 공급업체 계약에 방사선 검사를 명시하는 경우가 많습니다. IPC-7095 및 J-STD-001과 같은 표준은 숨겨진 조인트에 대한 기준을 설명합니다.
계약 준수를 위해서는 문서화된 X-ray 결과가 필요합니다. 추적성은 검사 데이터와 일련번호의 상관관계를 요구합니다. 이러한 요구 사항을 충족하면 자격 실패 및 비즈니스 손실을 방지할 수 있습니다.
공정 개선으로 현대 무연 리플로우의 숨겨진 결함이 줄어들었지만 제거되지는 않았습니다. 연구에 따르면 제어된 라인에서도 공극률이 평균 10-20%인 것으로 나타났습니다. HiP 발생은 더 큰 패키지와 변형으로 인해 급증합니다.
현장 데이터는 숨겨진 문제와 상당한 보증 비용을 지속적으로 연결합니다. 오해는 AOI 합격률에만 의존하는 데서 비롯됩니다. 실제 단면과 X선 샘플링을 통해 실제 유병률이 드러납니다.
초기 X선 시스템은 실제로 느렸지만 I.C.T-7900과 같은 최신 장비는 자동화된 처리를 통해 30초 미만의 주기 시간을 달성합니다. 인라인 구성은 다품종 생산을 지원합니다.
중요한 영역에 대한 선택적 적용은 전체 처리량을 유지합니다. ROI 계산에 따르면 예방 비용 절감 효과가 주기 시간에 미치는 영향보다 더 큽니다. 선도적인 공장에서는 매일 대량 호환성을 입증하고 있습니다.
통계적 샘플링은 안정적인 프로세스에 대한 신뢰도를 제공하지만 로트별 변동을 놓칩니다. 페이스트 로트 변경이나 프로필 드리프트와 같은 통제 불능 이벤트는 전체 실행에 영향을 미칩니다. 높은 신뢰성 표준은 점점 더 높은 적용 범위를 요구합니다.
샘플링 위험은 비용이 많이 드는 현장 문제로 축적됩니다. 전체 또는 위험 기반 검증은 탁월한 보호를 제공합니다.
X-Ray는 전체 보드에서 효율적인 표면 결함을 감지하기 위한 속도와 해상도가 부족합니다. 극성, 누락된 부품 및 외관상의 문제를 완전히 놓치고 있습니다. 전체 X선 검사를 포함하면 보드당 비용이 급등합니다.
이 기술은 다양한 결함 클래스를 근본적으로 해결합니다. 최적의 품질을 위해서는 두 가지 모두 보완적인 역할이 필요합니다.
AOI는 비교할 수 없는 속도와 적용 범위로 표면 모양과 배치를 확인하는 데 탁월합니다. 그러나 현대의 PCBA 신뢰성은 패키지 아래 숨겨진 솔더 조인트 무결성에 점점 더 의존하고 있습니다.
X-Ray는 광학이 제공할 수 없는 중요한 구조적 가시성을 제공합니다. PCBA에서 X선 검사가 작동하는 방식은 밀도 이미징을 통해 실제 관절 형성을 보여줍니다. 완벽한 AOI 결과에도 불구하고 보이드 및 HiP와 같은 잠재 결함으로 인해 현장 오류가 지연됩니다.
선도적인 공장에서는 두 기술을 전략적으로 결합하여 ppm 수준의 품질을 달성합니다. 진정한 신뢰성에는 눈이나 카메라로 볼 수 있는 것 이상의 검사가 필요합니다.
고급 3DAOI는 높이 측정을 개선하지만 여전히 불투명 재료를 관통하거나 구성 요소 아래를 볼 수 없습니다. 배경: AOI은 3D 재구성을 위해 빛 반사와 삼각측량을 사용합니다. 원리: 빛은 금속 패키지나 납땜을 통과할 수 없습니다. 적용: 단면 검증 연구를 통해 확인된 바와 같이 최상위 시스템에서도 보이드 또는 HiP가 완전히 누락됩니다.
BGA/QFN이 없는 단순한 스루홀 또는 가시 조인트 SMT 보드. 배경: 납 성분을 사용한 레거시 설계는 완전한 시각적/AOI 범위를 허용합니다. 원칙: 위험은 숨겨진 관절 수에 비례합니다. 적용 분야: 하단 종단 부품이 없는 소비자 장치는 AOI만으로 충분하지만 신뢰성이 높은 보드는 그렇지 않습니다.
검사 선량에서는 측정 가능한 영향이 없습니다. 배경: 산업용 X선은 손상 임계값보다 훨씬 낮은 저에너지 소스를 사용합니다. 원리: 수년간 배경 방사선과 비슷한 선량. 적용 분야: 프로세스 개발 중 반복 검사를 수행해도 가속 수명 테스트에서 성능 저하가 나타나지 않습니다.
대용량 중요 회선을 위한 인라인; 샘플링/유연성을 위해 오프라인으로 제공됩니다. 배경: 인라인은 SMT 흐름에 통합됩니다. 원칙: 속도와 해상도의 균형. 적용 분야: 자동차는 종종 키보드에 100% 인라인으로 연결됩니다. 일반 전자 오프라인 샘플링.
현장 고장 및 재작업 감소를 통해 6~18개월. 배경: 비용이 많이 드는 반품을 방지합니다. 원칙: 조기 결함 발견으로 다운스트림 비용이 절감됩니다. 적용: 신뢰성이 높은 부문은 보증 청구 회피를 통해 신속하게 투자를 회수합니다.
