X 射线智能检测是无损检测的重要方式之一,设备工作原理是射线源发射 X 射线,X 射线穿透不同密度物质时衰减存在差异,得到不同数量的剩余光子,光子被探测器接收并转化为电信号,再通过计算机和图像处理软件得到被检物的内部成像。
根据成像结果的不同,X 射线检测设备可分为 2D 检测设备和 3D/CT 检测设备。2D 检测可以在不破坏样品的情况下将内部结构形态平面呈现出来,从而检测出集成电路内部的缺陷;而 3D/CT 检测设备通过旋转聚光束和样品,扫描每个检测层,再利用计算机和图像处理软件将 2D 图像层层堆叠,生成 3D 检测影像,从而还原物体内部真实的三维结构,进行更为精确的立体缺陷分析。随着下游应用领域的不断发展,市场对检测准确度的要求不断提高,3D/CT 检测成为 X 射线智能检测行业未来的主要发展方向。
根据适用场景的不同,X 射线检测设备可分为离线式检测设备(需人工搬运至检测平台,用于抽检)和在线式检测设备(全自动化检测,可实现全检)。在线式 X 射线检测设备是直接安装在生产线上的检测设备,不需要人工就能实时自主检测产品质量,其特点在于灵活性高,全流水线作业,可以对产品进行重复检测,但由于使用频率较高,运行时间长,使用寿命相对较短,3-4 年既需更换。而离线式 X 射线检测设备则是不安装在生产线上的检测设备,是需要人工操作才能进行检测的单台设备,其优势在于安装简单,操作方便,成本较低,稳定不易出现故障,可以根据被检品设置不同的参数。
X 射线检测设备目前广泛应用于工业检测领域和医疗健康等领域。其中,工业无损检测主要应用于集成电路及电子制造、新能源电池、铸件焊件及材料检测三大下游方向:1)集成电路及电子制造领域:包括芯片制造、集成电路制造、PCB 印刷、PCBA 封测等;2)新能源电池领域:包括动力电池、储能电池和消费电池等;3)铸件焊件及材料领域:包括汽车零部件、航空压铸件、压力容器等。
(1)集成电路及电子制造领域
X 射线检测装备可应用于集成电路 SOP/QFP/BGA/CSP/IGBT 封装、电子制造 PCB/PCBA 制程检测和电子元器件质量检测。集成电路领域和电子制造领域应用的 X 射线智能检测装备的设备型号、缺陷检测要求和检测场景等差异性较小,设备主要用于对封装的引线断裂、引线变形、灌胶气泡、芯片破损以及 SMT 工艺流程中 PCB/PCBA 偏位、桥接、开路、虚焊、假焊等缺陷情况进行高分辨率影像检测,以保证良品率。
X 射线检测因其高效率、高精度及无损穿透检测的特点,近年来在集成电路及电子制造领域渗透率不断提升。下游电子产业技术快速迭代,BGA/QFN 封装使得集成电路中焊点位置从表面掩藏到底部,传统检测方式难以满足其检测需求;另一方面,SMT 逐渐成为主流,封装和引线越来越小,PCB 密度越来越高,光学、超声波和热成像等检测方式逐步被 X 射线检测所取代。与其他检测方法相比,X 射线能够在不破坏产品的前提下,迅速穿透内部结构,形成百纳米级别超高分辨率的检测图像,还可对 TSV、晶圆、SIP 等封装缺陷进行高精度 3D 计量,极大地提高了集成电路及电子制造领域的产品质量和生产效率。
(2)新能源电池领域
X射线检测设备可应用于动力电池、储能电池等新能源电池的检测之中。新能源电池X射线智能检测装备可实现对锂电池生产过程中的电芯卷绕对齐度、极耳焊接质量等工艺的检测,通过形成电池内部结构的影像来识别产品缺陷,以保证新能源电池的安全性和可靠性,防止电池B炸等安全事故。随着新能源汽车行业及前端消费类电子产品的高速发展,新能源电池的在线式全检需求不断提升,X射线检测已成为各类电池下线交付前的必备工序。
(3)铸件、焊件及材料领域
大功率X射线检测设备被大量应用于汽车零部件、一体化压铸成型车架、工业机械零件、航空航天、J工零部件等的检测,通过对汽车一体化压铸成型车架、飞机发动机、起落架等关键部件以及气瓶锅炉各类压力容器的影像检测,排除焊接过程中的虚焊、假焊、夹渣以及铸造过程中的缩松、气孔等问题,以保证生产良品率和产品安全性。