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Forum: Platinen Was leistet Röntgen von PCBs und BGAs?


Autor: Hans (Gast)
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Ich möchte mir einen Überblick verschaffen, welche Vorteile das Röntgen 
("X-Ray inspection") von Multilayerplatinen und BGAs bringt.

Die Webseiten, die ich dazu gefunden habe, zeigen zwar ein paar 
Beispiele, aber wirklich schlau bin ich daraus nicht geworden. 
Vielleicht könnt ihr ein paar konkrete Fragen beantworten:

Gibt es einen Übersichtsartikel der in ein paar Seiten eine Einführung 
in dieses Thema gibt?

Was ist das Hauptziel des Röntgens? Fehler in der Platinenfertigung 
auszuschießen? Einwandfreie BGA-Bestückung zu prüfen? Nach 
Platinenbestückung und festgestellter Fehlfunktion einzelne innere 
Leiterbahnen "anzusehen" und zu überprüfen?

Ist es möglich, die einzelnen Lagen z.B. einer 4-Layer-Platine 
abzubilden? Erkennt man dabei ob die Vias richtig verbunden sind? Mir 
ist nicht bekannt, dass so eine Fokussierung möglich ist, vermute also, 
dass man nur alle Layer auf einmal abbilden kann.

Klappt die Abbildung der Lötpunkte unter einem BGA immer so klar und 
deutlich, wie man es in vielen Beispielen der Firmen sieht? Oder kann 
dies in einigen Fällen durch darunterliegende Leiterbahnen oder Material 
im BGA-Gehäuse verhindert werden?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Agilent, früher Hewlett-Packard, stellt solche GEräte her, da könnte es 
Applikationsschriften geben:
http://www.home.agilent.com/USeng/nav/-536900137.0/pc.html

Ich denke, man kann die Roentgenstrahlen für eine bestimmte Ebene 
"Scharfstellen", dann erscheinen andere Ebenen undeutlicher. Aber ich 
habe keine Erfahrung auf dem Gebiet.

Autor: Tom Nachdenk (tom-nachdenk)
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Meines Wissens gibt es noch kein Material das als Linse für 
Röntgenstrahlen geeignet ist. Allerdings kann man Schichtbilder durch 
Bewegung der Röntgenquelle erreichen. Gabs schon zu analogen Zeiten, 
durch Digitaltechnik kann man da sicher noch etwas mehr Information 
'herausholen'.

Und jetzt die Preisfrage: Wer baut aus einer Webcam und einer alten 
Senderöhre den das erste Amateur-X-Ray inspektionsgerät.

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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>Wer baut aus einer Webcam und einer alten
>Senderöhre den das erste Amateur-X-Ray inspektionsgerät.

www.fingerswelt.de

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Eine alte Ballasttriode PD500 hab ich mir schon mal für 2 Euro auf dem 
Flohmarkt gekauft:
http://www.kronjaeger.com/hv-old/index.html#xray
http://www.kronjaeger.com/hv-old/xray/tech/PD500/index.html
dort angegebener Sicherheitsabstand ca 30 Meter!

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Da wird schon im Datenblatt von 1969 gewarnt "Precaution: X-ray 
shielding may be required...":
http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/01...

Ja damals hatten das alle Farbfernseher eingebaut. Seither liegt sogar 
amaerikanischen Oszilloskopen eine deutsche Bescheinigung bei, dass 
eventuelle Röntgenstrahlen ausreichend geschirmt seien.

Autor: Hans (Gast)
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Einige Forumsnutzer möchten gern über den Selbstbau von Röntgenapparaten 
diskutieren. Ich weiss zwar nicht, was das mit Platinen zu tun hat und 
halte es für ziemlich gefährlich. Damit ihre Beiträge nicht unter einer 
falschen Überschrift verloren gehen, kopiere ich sie nochmal hierher zur 
weiteren Diskussion. Wenn sonst jemand noch Hinweise geben kann zur 
Röntgeninspektion von Platinen, freue ich mich über Antworten unter 
Beitrag "Was leistet Röntgen von PCBs und BGAs?".

Danke
Hans

Re: Was leistet Röntgen von PCBs und BGAs?
Autor: Tom Nachdenk (tom-nachdenk)
Datum: 29.11.2006 12:55

Meines Wissens gibt es noch kein Material das als Linse für
Röntgenstrahlen geeignet ist. Allerdings kann man Schichtbilder durch
Bewegung der Röntgenquelle erreichen. Gabs schon zu analogen Zeiten,
durch Digitaltechnik kann man da sicher noch etwas mehr Information
'herausholen'.

Und jetzt die Preisfrage: Wer baut aus einer Webcam und einer alten
Senderöhre den das erste Amateur-X-Ray inspektionsgerät.

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Re: Was leistet Röntgen von PCBs und BGAs?
Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
Datum: 29.11.2006 12:59

>Wer baut aus einer Webcam und einer alten
>Senderöhre den das erste Amateur-X-Ray inspektionsgerät.

www.fingerswelt.de

Antwort
Re: Was leistet Röntgen von PCBs und BGAs?
Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
Datum: 29.11.2006 13:03

Eine alte Ballasttriode PD500 hab ich mir schon mal für 2 Euro auf dem
Flohmarkt gekauft:
http://www.kronjaeger.com/hv-old/index.html#xray
http://www.kronjaeger.com/hv-old/xray/tech/PD500/index.html
dort angegebener Sicherheitsabstand ca 30 Meter!

Antwort
Re: Was leistet Röntgen von PCBs und BGAs?
Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
Datum: 29.11.2006 13:12

Da wird schon im Datenblatt von 1969 gewarnt "Precaution: X-ray
shielding may be required...":
http://www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/sheets/01...

Ja damals hatten das alle Farbfernseher eingebaut. Seither liegt sogar
amaerikanischen Oszilloskopen eine deutsche Bescheinigung bei, dass
eventuelle Röntgenstrahlen ausreichend geschirmt seien.

Autor: Hans (Gast)
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mein letzter Eintrag sollte als neuer Thread erscheinen. Sorry

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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>Gibt es einen Übersichtsartikel der in ein paar Seiten eine Einführung
>in dieses Thema gibt?

Nein, ich habe zumindest keinen gefunden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Computertomographie
könnte vielleicht etwas (mehr als nur 2ct) zum Thema beitragen.

Autor: Hans (Gast)
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>Nein, ich habe zumindest keinen gefunden.

Danke für diese interessante Aussage.

>http://de.wikipedia.org/wiki/Computertomographie

Möchtest du, dass ich für dich noch einen Thread zur CT starte?

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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>Möchtest du, dass ich für dich noch einen Thread zur CT starte?

Ne, danke, bin schon groß und kann das alleine.
Du scheinst es aber nicht zu kapieren (oder es nicht zu wollen):
Mit einer CT kann man ein 3D-Röntgen-Bild unterschiedlicher Sachen 
machen, auch von Leiterplatten.
Die herkömmlichen Röntgenverfahren, die man (zumindest ich) aus dem 
normalen Leben kennt, sind alle auf zwei Dimensionen beschränkt.
CT eben nicht.
Sowas kann man dann für die Qualitätssicherung benutzen und den 
Fertigungsprozess (stichprobenweise) überwachen.
Aber das ist ja nicht das, was dich interessiert.

Autor: seemann (Gast)
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Hallo Hans,
zu deinen Fragen.
Mir ist kein Übersichtsartikel zu diesem Thema im Netz bekannt.

Was ist das Hauptziel des Röntgens?
Das finden von Positionierungsfehlern von Bauteilen und oder Fehlern vom 
Lötpastenauftrag in der Fertigung (ist mit sicherheit nicht volständig).

Fehler in der Platinenfertigung auszuschießen?
Nein das sollte der Platienenhersteller schon durch eine elektrisch 
Prüfung gemacht haben.Es wird meines wissens nach auch nicht die 
unbestückte Platine bein Bestücker geprüft.

Nach Platinenbestückung und festgestellter Fehlfunktion einzelne innere
Leiterbahnen "anzusehen" und zu überprüfen?
Nein, es ist wie ein Durchlichtverfahren nur eben mit Röntgenstrahlung,
maximal ergeben sich unterschiedliche grauwerte bei der Abbildung je 
nach Durchdrinungseigenschaften des Materials, man sieht also immer alle 
Lagen.

Erkennt man dabei ob die Vias richtig verbunden sind?
Nein das wird mit einer elektrischen Prüfung gemacht.

Klappt die Abbildung der Lötpunkte unter einem BGA immer so klar und
deutlich, wie man es in vielen Beispielen der Firmen sieht?
Man kann schon die Qualität der Lötung beurteilen,bei microVias
(kleine Topfartige VIAs genau unter dem Lötpunkt des BGA's) ist das aber 
schon nicht mehr so einfach.
Da bleibt im Fehlerfall dann nur der Feinschliff um eine Seitenansicht 
zu erhalten.Ist dann logicher weise nicht mehr Zersörungsfrei.

Es gibt aber auch die möglichkeit einer optischen Inspektion von Ersa 
wird meines wisses so etwas Angeboten.





Autor: Hans (Gast)
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@seemann
Danke! Solche Beiträge würde ich mir öfter wünschen!
Zur optischen Inspektion habe ich gleich diesen Flyer gefunden:
http://www.eee.ro/EEE/ersascope2_e_W.pdf
Allerdings frage ich mich, wie man mit deren Endoskop von 0.4mm 
Durchmesser zwischen Pins mit 0.5mm Abstand kommen soll.

Kannst du noch kurz umreißen, wozu der Feinschliff angewendet wird? Um 
in einem Prototypen auszuschließen, daß eine Fehlfunktion durch einen 
Planungsfehler hervorgerufen wird? Oder um in der Serienfertigung Fehler 
im Lötvorgang aufzuspüren? Letzteres wäre doch wiederun Aufgabe des 
Bestückers?

Autor: Nitram L. (nitram)
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Hallo Hans,
Das Ersascope wird nicht unter das Bauteil geschoben!
Damit wird der Spalt zwischen LP und Bauteil begutachtet!
Hirzu wird z.B. von der rechten Seite eine starke Punktlichtquelle 
gerichtet, und von links mit der Optik betrachtet!
So wird Reihe für Reihe nachgeschaut, ob alle Balls aufgeschmolzen 
wurden und das typische tonnenförmige Aussehen haben, Kürzschlüsse würde 
mann natürlich auch finden, habe ich selber aber noch nie in den 4 
Jaheren gesehen!
Wenn du alle Reihen durch hast, machst du das gleiche mit den Spalten!

Zum Thema Röntgen:
Mann kann sehr gut die Form und die Anzahl der Einschlüsse erkennen, und 
somit Rückschlüsse auf die Qualität der Lötverbindung machen.


nitraM

Autor: Nitram L. (nitram)
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Autor: Martin S. (Gast)
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Ich hatte mit den erwaehnten Agilent-Geraeten schon mal Kontakt und kann 
was zur Fokussierung sagen:

Die Roentgenquelle wird im Kreis bewegt und zielt dabei immer auf den 
gleichen Punkt. So erhaelt man praktisch einen Kegel, an dessen Spitze 
der Messpunkt liegt. Jeder Strahl nimmt also einen etwas anderen Weg 
durch die bestueckte Platine, aber alle haben den Messpunkt als 
gemeinsamen Punkt im Strahl.

Wie genau nun der Grauwert fuer den einzelnen Punkt herausgerechnet 
wird, weiss ich nicht genau, aber die Aufloesung ist genial! Bei BGAs 
kann man die Loetschicht oben am Bauteil, in der Mitte und auf der 
Platine separat darstellen und beurteilen.

Ich bin eben durch Zufall auf diesen Thread gestossen und hatte leider 
nicht die Ruhe, um allen Links ausfuehrlich nachzugehen. Sollte ich nur 
bereits bekanntes beschrieben haben - Tschuldigung.

Gruss
Martin

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Wird das gerechnet, wie auch in der Computertomografie, oder nur optisch 
scharf / unscharf abgebildet durch das herumfahren?

Die Mathematik der Computertomografie trägt übrigens den lustigen Namen 
"schlecht gestellte Probleme"
http://de.wikipedia.org/wiki/Inverses_Problem#Inve...
es gab vor Jahren in der "c't" mal einen kleinen Grundlagenartikel zur 
"CT"

Autor: Xray (Gast)
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Das herumfahren hat den Sinn, die höhe der einzelnen Lagen zu erkennen.
Es ist vergleichbar mit einer Lampe, wenn du herumfährst, z.B zwei
Punkte, dann ändert sich der Schatten. Damit kann man Trigonometrieren,
und so aus einer 2D eine 3D info herausbekommen.
Vielmehr würde mich interressieren, wie ihr gedenkt, die 
Röngtenstrahlung
zu messen. Funktionieren da normale Bildwandler ? nimm mal an nicht.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Jetzt wird Hans wieder jammern, dass wir von seinem Thema abkommen.

Soweit ich weiß nimmt man Scintillationsdetektoren, also eine Fotodiode, 
die Lichblitze in einem kleinen Kristall detektiert, die durch die 
Strahlung entstehen. Ich habe sowas mal auf dem Flohmarkt bekommen, 
sowie einen Scintillationsdetektor mit Photovervielfacherröhre, das ist 
die hochempfindliche Version.
Jochen Kronjäger benutzt zum schnellen Nachweis seiner Strahlung einen 
Geigerzähler, nicht sehr genau aber dafür reichts.

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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>Jetzt wird Hans wieder jammern, dass wir von seinem Thema abkommen.

Bestimmt. Es interessiert ihn ja überwiegend nicht, WIE es funktioniert, 
sondern WARUM man dieses Verfahren anwendet.
Den CT hatte ich auch schon angesprochen...

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Selber bauen interessiert halt hier mehr Mitleser, als selberkaufen.

Wenigstens haben sich mittlerweile ein paar Leute mit praktischer 
Erfahrung auf dem Gebiet eingefunden. Der Link zur Firma Phoenix ist 
auch interessant, das hat bisher noch keiner gelobt.
Das "Herumfahren" ist ja die Methode beim CT, deshalb meine vorige 
Frage.
Dort wird in jeder Position ein 2D-Bild gemacht und aus allen Aufnahmen 
mit viel Mathematik das räumliche Hintereinander errechnet.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Na bei Phoenix stehts ja, es gibt zwei 3D-Verfahren:
3D Röntgeninspektion
Echte dreidimensionale und hochaufgelöste Darstellungen eines Objektes 
können mit zwei verschiedenen Methoden erzielt werden:
- Mikrofocus-Computertomographie
- Röntgenlaminographie
...
Für flache breite Gegenstände (wie z.B. Leiterplatten)...liefert die 
Röntgenlaminographie, bei der die Schichtbilder aus 
Schrägdurchstrahlungen erzeugt werden in bestimmten Anwendungfällen 
trotz stärkerer Bildartefakte bessere Ergebnisse (als CT).
...
Für Lötstellen auf elektronischen Baugruppen jedoch zeigt die 
2D-Schrägdurchdrahlung bei höchster Vergrösserung (ovhm - oblique views 
at highest magnification) bis heute die höchste Effektivität in der 
Fehlererkennung.

Autor: Stefan (Gast)
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Offtopic zu CT:

Antike Feinmechanik
Matthias Gräbner 29.11.2006
Mechanismus von Antikythera: Neues vom Computer aus der Tiefe
http://www.heise.de/tp/r4/artikel/24/24093/1.html

Autor: Stefan (Gast)
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Fokusierung ist möglich und die Untersuchungsmethode heisst Laminography

http://scholar.google.com/scholar?q=pcb%20x-ray%20...

Autor: Xray (Gast)
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Also, das Warum wurde ja beantwortet, zumindest Teilweise.
In der Platinenfertigung benutzt man optische Inspektion, Lage für Lage,
bei Betrieben wo dies auch gemacht wird, für die Durchkontaktierungen 
(vias) testet man rein Elektrisch.
Xray wird Hauptsächlich in der Qualitätssicherung sowie im Rework 
bereich
angewendet.
Bei Systemen, wo Xray Anwendbar ist, hat man auch folgende Systeme:
Elektrischer Leiterplattentest nach Pcb Fertigung beim PCB-Produzenten.
Optische Bauteilinspektion beim Placing.
Jtag testing sowie ev Spannungstests mittels ATE, raufspielen von 
Selbsttests
für Go/No-Go Tests, um z.B defekte Rams zu finden, Schnittstellen zu 
testen
usw. Ev. auch aufwendige ATE tests, teilweise auch automatisch 
generiert.

Xray benutzt man bei Bestückung/Rework, wenn kein Jtag-Scan gemacht 
wird,
sowie um die Lötungen/Kontaktstellen/Placement zu überüfen, um z.B das
Reflow/... zu optimieren. Auch wird es gerne eingesetzt, wenn nur eine
Handbestückung (semiautomatisch) gemacht wird, oder wenn die Bausteine
nicht mit Jtag/ATE kontrolliert werden können, un man als Kontraktor 
arbeitet.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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ich fürchte, wir kennen einen der jetzt noch mehr jammert...
doch, sehr schön, der "alte Wecker" aus dem Meer.

Mit Agilent hatten wir auch mal in der Firma zu tun, aber da ging es um 
die Prüfung unbestückter viellagiger Leiterpalatten auf genaue 
Positionierung der einzelnen Lagen, wenn ich mich recht erinnere. Die 
wollten außer Röntgen noch weitere ZFP-Verfahren als Unterstützung 
benutzen ( zerstörungsfreie Prüfung).
Deshalb war mir diese Firma als erstes eingefallen..

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