TBK: Röntgen-Tischgerät fürs kleine Budget

Qualitätskontrollen werden in der Leiterplattenfertigung immer anspruchsvoller. Da reicht nach Überzeugung der Experten von TBK ein optisches Inspektionsgerät oft nicht mehr aus. Was aber, wenn das Budget eine große Röntgenanlage nicht erlaubt?

Bei der zunehmenden Miniaturisierung ist es von entscheidender Bedeutung, Materialfehler bereits im Vorfeld auszusortieren, Bestückungs- und Lötfehler zuverlässig zu erkennen und deren Ursachen zu analysieren. Ein wesentlicher Bestandteil der Qualitätsbeurteilung ist es, potentielle Fehlerstellen aufzudecken, die elektrisch zwar als »gut« getestet werden, die aber bei der praktischen Anwendung und nach einigen Temperaturzyklen zu Ausfällen führen.

»Ein typisches Beispiel für Probleme bei der Beurteilung sind verdeckte Lötstellen, wie sie an Ball Grid Arrays, kurz BGAs, vorkommen«, erklärt Günter Kullik, CEO des Technischen Büros Kullik TBK. »Zur Untersuchung mit optischen Mitteln werden ‚Scopes’ angeboten, mit denen der Anwender mit großer Erfahrung und erheblichem Einsatz von Phantasie einige Reihen der Lötpunkte prüfen kann.« Erst der Einsatz von Videomikroskopen, wie etwa denen des schwedischen Herstellers Optilia, und geeigneten Prismenlinsen ergeben - unter der Anwendung von Gegenlicht und einer geeigneten Software zur Kamerasteuerung – die optischen Informationen für eine verwertbare Aussage über die Qualität der Lötstellen einzelner Spalten bis zur zehnten Reihe unter dem BGA.

Nach Überzeugung des Experten ist jedoch die einzig wirklich wirksame Überprüfung verdeckter Lötstellen unter den BGAs, die Bauteile in ihrer eingelöteten Position mittels Röntgenstrahlen zu durchleuchten und die Informationen mit einem guten Auswerteprogramm zu analysieren. »Häufig ist die Prüfung und Durchleuchtung von ICs und ASICs noch vor ihrer Verarbeitung hilfreich für die Qualität der zu bestückenden Baugruppen«, so Kullik. »Zu den Kontrollmöglichkeiten gehören u.a. Tests an Multilayer-Leiterplatten, vor allem bei der Suche nach Unterbrechungen im Feinstleiterbereich und an Durchkontaktierungen in diesen Leiterplatten. Zusammengefasst bedeutet dies, dass an vielen verdeckten und potentiellen Fehlstellen der sprichwörtliche ‚Durchblick’ erlaubt wird, der mit optischen Mitteln alleine unmöglich ist.«

MiniV-Röntgensystem

Ein wesentliches Kriterium für den Einsatz eines Röntgensystems in der Elektronikfertigung ist zunächst die Qualität der erzielten Informationen aus dem Prüfvorgang, also die Auflösung, die Bildschärfe und die Handhabung im Prüfprozess. In zweiter Linie - und nicht weniger wichtig - ist die Höhe der erforderlichen Investition entscheidend. Um diese Kriterien optimal zu lösen, hat der im kalifornischen San Diego ansässige Hersteller Focalspot das »MiniV«-Röntgensystem vorgestellt.

»Für die Qualität der Prüfergebnisse sind die Parameter des Systems entscheidend«, führt Kullik aus. »Das ist z.B. die Beschleunigungsspannung in der Röntgenquelle - und damit die Energie des Röntgenstrahles, die für die Transparenz und Durchdringung des zu untersuchenden Objektes bestimmend ist.« Für das MiniV-System ist dieser Wert mit 75 kV angegeben. Der für die maximale Auflösung des Bildinhaltes maßgebliche Durchmesser des Strahlungsflecks des Röntgenstrahls (»Spot Size«) ist für die MiniV mit kleiner/gleich 30 µm spezifiziert. Die maximale Auflösung der Information in den Bildern beträgt 20 lp/mm (Linienpaare pro Millimeter), die veränderbare Vergrößerung durch die Zoomlinse der CCD-Kamera ist mit dem Faktor 50x angegeben. Das Betrachtungsfeld beträgt 50 mm.