X-Ray 检测设备介绍

【2008年西安（延安）SMT会议】特约稿自动X射线检查技术XXX1，吴懿平21 日联光电（启东）有限公司（江苏省启东市XXXX，XXXXXX）2 华中科技大学材料学院（武汉市珞喻路1037号，430074）【摘要】本文介绍了AXI的原理与应用技术。

具体介绍了日联公司的AXI设备及其特点。

应用表明：Unicomp AX 系列X射线透视检测设备采用独立的运动控制系统配合中文界面的图像软件，保证了机器的平稳运行，经过测试和客户的反馈，充分说明AX系列透视检测设备不仅可以用于PCBA，还可以应用于EMS的其它领域，是目前国内制造的较为先进的AXI检查识别设备。

【关键词】X射线；自动检查；表面贴装技术；图像处理1 前言线路板上元器件组装密度的提高与生产规模的海量化，给在线的生产质量控制与检测带来了很大的挑战。

对于焊点外露以及检测目标光学可视的情形，自动光学检查AOI（Automatic Optical Inspection）技术能够很好的满足SMT生产线的在线测试。

但是对于BGA、Filip Chip以及被测缺陷和目标不可视的情况，AOI技术就不能满足实际检查的需求。

技术的发展绝不会因为上述困难就停滞不前。

自动X-射线检测（Automatic X-ray Inspection，简称AXI）设备就能够很好地应对上述挑战。

事实上，这种设备在被大量用于线路板制造工业以前，就已经在半导体芯片制造封装过程中得到了广泛的应用。

不过，它还需要进一步的创新才能真正应对由表面贴装元件小型化和高密度线路板带来的测试困难。

从广义角度来说，无论是AOI还是AXI以及最近几年提出来自动视觉检查(AVI，automatic visual inspection) 均属于自动光学检测范畴。

2 AXI的工作原理（1）平面透射成像检测原理X射线透射成像检测原理如图1所示，当组装好的线路板卡（PCBA）沿导轨进入机器内部后，位于线路板上方有一X-Ray发射管，其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器（一般为摄像机）接受，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的金属与其他物质，因此穿过玻璃纤维、铜、硅、焊点等不同材料后X射线的吸收不一样，从而被探测器接受的X射线强度也就不一样，相关的信息就呈现出具有不同衬度的X射线透射图像（如图2所示）。

x-ray检测机原理
X射线检测机（X-ray inspection machine）是一种常用的无损
检测设备，其原理基于X射线穿透物质后的吸收和散射现象。

X射线是一种高能电磁波，其具有很强的穿透能力。

X射线检
测机内部包含一个X射线发射器和一个X射线接收器（通常
为探测器或探测阵列）。

当物体被放置在X射线检测机的传
送带上，并通过射线束区域时，X射线发射器会发射X射线。

X射线穿透物体时，会与物体内部的原子发生相互作用。

主要有三种作用：吸收、散射和透射。

其中，吸收是主要作用，散射和透射是次要作用。

当X射线通过物体时，被吸收的射线数量与物体的密度成正比。

因此，密度高的区域将吸收更多的X射线，出现较暗的
区域；而密度低的区域将吸收较少的X射线，出现较亮的区域。

通过对吸收的X射线进行检测和分析，可以获得物体的
内部结构和缺陷情况。

同时，X射线还会发生散射现象。

散射是指X射线入射后，
在物体内部与原子发生散射，反向散射回来的X射线将与入
射的射线进行干涉，形成散射效应。

散射信号可以提供物体的表面形貌和厚度信息。

X射线检测机的探测阵列或探测器会将吸收和散射的X射线
信号转化为电信号，并通过信号处理和图像重建技术，将信号转化为可见的X射线图像或视频。

这些图像或视频可以提供
物体内部的详细结构，并帮助检测可能存在的缺陷，如裂纹、气泡、杂质等。

总的来说，X射线检测机利用X射线的穿透能力和射线与物体内部的相互作用，通过对吸收和散射信号的检测和分析，可以获取物体的内部结构和缺陷情况，为无损检测提供可靠的工具。

x-ray点料机原理
X光点料机是一种利用X射线通过检测物体内部结构来分析
和鉴定物体组成和品质的设备。

它的原理基于X射线的穿透
能力和与物质相互作用的特性。

具体来说，X光点料机通过将物体放在X射线束的路径上，
使得X射线能够穿透物体并进入探测器。

当X射线穿过物体时，它会与物体内部的原子产生相互作用，导致X射线的强
度和能量发生变化。

通过分析X射线的强度和能量变化，X光点料机可以提取出
有关物体组成和品质的信息。

比如，密度较高的物质会吸收更多的X射线，而密度较低的物质则会较少吸收X射线。

这样，通过测量吸收的X射线强度，可以确定物体内部的组成。

此外，X光点料机还可以通过测量X射线的散射情况来获得
更多的信息。

当X射线穿过物体时，一部分X射线会被散射
到其他方向上，这种散射现象可以提供关于物体表面和内部的精细结构信息。

综上所述，X光点料机利用X射线的穿透能力和与物质相互
作用的特性，通过测量X射线的强度、能量和散射情况，来
分析和鉴定物体的组成和品质。

它在工业制造、医疗诊断、安全检测等领域有广泛的应用。

实验报告EDX全称Energy Dispersive X-Ray Spectrometer，属于X射线荧光分析仪（XRF)的一种。

此仪器配置新型滤光片，Pb、Cd等的灵敏度比以往机型提高2倍，无需前处理，非破坏性，快速分析（1~5分钟）；可准确的定性分析，元素测定范围宽：11Na~92U；精确的定量分析，根据不同元素，可精确到：1.9PPM~3.7PPM;配备全自动开关的大样品室，适应固体、液体、粉体、光盘、薄膜等各种类型样品的检测。

实验名称EDX720仪器测样品实验样品内存卡芯片仪器介绍能量色散x荧光光谱仪EDX720以独特的产品配置、功能齐全的测试软件、友好的操作界面来满足RoHS的成分检测的需要，人性化的设计，使测试工作更加轻松完成性能特点可自动切换准直器和滤光片专业RoHS检测内置信噪比增强器，可有效提高仪器信号处理能力25倍以上智能RoHS软件，专业开发，与仪器相得益彰任意多个可选择的分析和识别模型多变量非线性回收程序技术指标测量元素：从硫到铀等75 种元素元素含量分析范围：1ppm-99.99% RoHS指令规定的有害元素（限Cd/Pb/Cr/Hg/Br）检测限最高达1ppm 测量时间：60-300s 能量分辨率：150±5eV 管压：5-50 kV 管流：50-1000μA 温度范围：15-30℃电源：交流220V±5V （建议配置交流净化稳压电源）重量：60kg 自动选择滤光片多种准直器自动自由切换电制冷硅针半导体检测器加强金属元素感度分析器三重安全保护模式相互独立的基体效应校正模型多变量非线性回归程序任意多个可选择的分析和识别模型一次可同时分析24 个元素标准配置信噪比增强器自动切换准直器和滤光片，分别针对不同样品独特的光路增强系统，方便用户更好地观察样品测量RoHS，电镀镀层，全元素分析，一机多用电制冷硅针半导体检测器，摒弃液氮制冷特别开发测量软件，操作界面十分友好内置高清晰摄像头，方便用户随时检测样品精准的移动平台，更精确方便地调节样品位置高贵时尚的外型，带给您全新的视觉冲击样品腔尺寸：605mm×395mm×100mm 应用领域电子电器行业，电镀行业、各种材质，塑胶，木头，玻璃等等物质中的有害元素检测电镀行业检测。

X-Ray透视检查原理Principle:X光射线(以下简称X-Ray) 是利用一阴极射线管产生高能量电子与金属靶撞击，在撞击过程中，因电子突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出，其具有非常短的波长但高电磁辐射线。

而对于样品无法以外观方式检测的位置，利用纪录X-Ray穿透不同密度物质后其光强度的变化，产生的对比效果可形成影像即可显示出待测物之内部结构，进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。

检测项目（Test items）：1.IC封装中的缺陷检验如﹕层剥离(stripping)、爆裂(crack)、空洞(cavity)以及打线的完整性检验。

2.印刷电路板制程中可能产生的缺陷，如﹕对齐不良或桥接(bridging)以及开路(open)。

3.SMT焊点空洞(cavity)现象检测与量测(measuration)。

4.各式连接线路中可能产生的开路(open)，短路(short)或不正常连接的缺陷检验。

5.锡球数组封装及覆芯片封装中锡球(solder ball)的完整性检验。

6.密度较高的塑料材质破裂(plastic burst)或金属材质空洞(metal cavity)检验。

7.芯片尺寸量测(dimensional measurement)，打线线弧量测，组件吃锡面积(Solder area)比例量测。

标准Standard：1）IPC-A-610D (E) 电子组件的可接受性。

2）MIL-STD 883G-2006微电子器件试验方法和程序3）GJB 548B-2005微电子器件试验方法和程序4）GJB 4027A-2006军用电子元器件破坏物理分析方法5）GJB 128A-1997半导体分立器件试验方法设备Equipment：IC封装中如果绑定线是铝材料或其它材料密度较低时，X射线无法检测LED引线接触不良LED指示灯开路IC引线异常IC绑定异常线路板PTH通孔焊接不良线路板线路异常被动元件-内部引线open 被动元件-内部引线openBGA锡球拒焊BGA锡球移位。

X射线机原理及构造一、X射线的发现1895年德国物理学家伦琴(W．C．RÖntgen)在研究阴极射线管中气体放电现象时，用一只嵌有两个金属电极(一个叫做阳极，一个叫做阴极)的密封玻璃管，在电极两端加上几万伏的高压电，用抽气机从玻璃管内抽出空气。

为了遮住高压放电时的光线(一种弧光)外泄，在玻璃管外面套上一层黑色纸板。

他在暗室中进行这项实验时，偶然发现距离玻璃管两米远的地方，一块用铂氰化钡溶液浸洗过的纸板发出明亮的荧光。

再进一步试验，用纸板、木板、衣服及厚约两千页的书，都遮挡不住这种荧光。

更令人惊奇的是，当用手去拿这块发荧光的纸板时，竞在纸板上看到了手骨的影像。

当时伦琴认定：这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线。

因无法解释它的原理，不明它的性质，故借用了数学中代表未知数的“X”作为代号，称为“X”射线(或称X射线或简称X线)。

这就是X射线的发现与名称的由来。

此名一直延用至今。

后人为纪念伦琴的这一伟大发现，又把它命名为伦琴射线。

X射线的发现在人类历史上具有极其重要的意义，它为自然科学和医学开辟了一条崭新的道路，为此1901年伦琴荣获物理学第一个诺贝尔奖金。

科学总是在不断发展的，经伦琴及各国科学家的反复实践和研究，逐渐揭示了X 射线的本质，证实它是一种波长极短，能量很大的电磁波。

它的波长比可见光的波长更短(约在0．001～100nm，医学上应用的X射线波长约在0．001。

～0．1nm 之间)，它的光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。

因此，X射线除具有可见光的一般性质外，还具有自身的特性。

二、X射线的性质(一)物理效应1．穿透作用穿透作用是指X射线通过物质时不被吸收的能力。

X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。

可见光因其波长较长，光子其有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，咽其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。

X-Ray设备调查对比目前X-Ray检测设备品牌众多，应用领域广泛，各种X-Ray针对的应用方向不同，整体X-Ray检测设备行业的“水”深不可测，下面我将就我们采购的X-Ray品牌善思光电旗下产品进行一个较为清晰地对比介绍。

1.通用型离线X-Ray检测设备从对比表格看，几款型号都采取的是封闭管。

这是根据密封方式不同，可分为开放式X 射线管和密闭式X 射线管。

开放式X 射线管在使用过程中需要不断抽真空。

密闭式X 射线管生产X 射线管时抽真空到一定程度后立即密封，使用过程中无需再次抽真空。

但从分辨率上看开放式的要高于封闭式的，同时造价和保养费用开放式要远高于封闭式。

1.1设备外观及操作界面：1.2应用实例：2. 3D CT X-Ray检测设备2.1Horizon 1600Horizon 1600适用于中大型零件的非破坏性X-RAY检测，包括铝制压铸件、塑胶压铸件、汽车控制模块、国防工业。

针对检测产品的任何角度，都能通过Horizon 1600非常便捷的获得2D、3D图像。

2.1.1设备参数•配置160KV高功率X射线管(选配225KV)•中大型零配件专用专用3D CT分析设备•自动校准功能•大面积载物台面480mm(φ)•连续扫描式垂直CT2.1.2应用实例：• 故障检测和缺陷分析 • 精确重建3D 容积数据 •部件、CAD 比对• 先进材料的研究 • 复杂机构的装配检查 •内部组件的尺寸测量2.2 AXI 8000AXI 8000采用超高速Plane CT 断层扫描技术，对SMT 双面板和BGA 、QFN 、QFF 等元器件不良问题，进行扫描和快速重建，并利用自动判断软件判断Pass Or NG 。

2.2.1设备参数•穿透式开放X 射线管空间分辨率2um ，最大电压160KV 自动化光管稳定系统• CMOS 高清数字式平板探测器 像素2048*1536(300万像素) 密度分辨率14bit帧率30帧/秒全息实时影像系统 放大倍率范围10X-150X•最大可容纳650mm*800mm的PCB或托盘•最大检测视野600mm*600mm•全封闭式辐射屏蔽机壳X射线辐射剂量< 1uSv/hr2.2.2应用实例•可最大容纳650mm*800mm的PCB或载具•检测视野高达600mm*600mm•BGA检测模块/气泡测量模块3.SMT2.5D/3D全自动在线X-Ray检测设备3.1 AXI5100由VIEWX2000重新设计并升级。

英国Oxford牛津仪器公司X-Supreme8000型X射线荧光光谱仪介绍1. 原理X射线荧光光谱法当照射原子核的X射线能量与原子核的内层电子的能量在同一数量级时，核的内层电子共振吸收射线的辐射能量后发生跃迁，而在内层电子轨道上留下一个空穴，处于高能态的外层电子跳回低能态的空穴，将过剩的能量以X射线的形式放出，所产生的X射线即为代表各元素特征的X射线荧光谱线。

其能量等于原子内壳层电子的能级差，即原子特定的电子层间跃迁能量。

只要测出一系列X射线荧光谱线的能量，即能确定元素的种类;测得谱线强度并与标准样品比较，即可确定该元素的含量。

由此建立了X射线荧光光谱(XRF)分析法。

荧光产生的过程X-Supreme8000非破坏性的X-射线荧光(XRF)技术，对烟道气或环境空气进行分析。

2. X-Supreme8000规格X-Supreme8000 X射线荧光光谱仪基于非破坏性X-射线荧光(XRF)分析过滤带沉积物中的重金属，能够同时测量原子序数在钠和铀之间的几十种元素。

每个样品的分析时间为几分钟。

系统的突出优点包括：• 检出限几到几十个ppm.• 非破坏性分析，样品可以得以保存仪器规格采用最先进的SDD探测器保证最高的元素分辨率；牛津仪器公司独特的FOCUS-SD设计实现了对最紧密的X射线光学耦合，即使对轻元素保证最低的检出下限。

独特的风道设计，防止工业现场的粉尘进行仪器内部，并有效的将X射线管所产生的热量排出仪器，保证仪器长期使用过程中的可靠性。

标准配置10位置自动样品转盘，可进行多样品自动分析。

每个位置均可使用二次安全窗口，在分析液体样品或者粉末样品时，放置样品泄漏对仪器内部的污染。

集成的样品自旋装置有助于最大限度的减少固体、粉末样的不均匀性对结果所带来的影响，使其达到高水平的重现性。

X-Supeme8000集成了数据控制系统，有效减少仪器在工作台上的面积。

分析软件采用菜单流程化设计，中文操作界面，不需要专业的分析操作人员进行日常操作。

x-ray检测设备工作原理
X-ray检测设备是一种利用X射线进行物质检测的设备，其工作原理主要包括以下几个方面：
1. X射线的产生
X射线是一种高能电磁波，它是通过在真空管中加速电子而产生的。

在X-ray检测设备中，电子从阴极发射出来，经过加速电场加速后撞击到靶材上，产生X 射线。

2. X射线的传输
产生的X射线需要通过X射线管的窗口传输到被检测物体上。

在传输过程中，X 射线会受到物体的吸收和散射，因此需要根据被检测物体的材质和密度来选择合适的X射线能量和管电压。

3. X射线的探测
X射线通过被检测物体后，会被探测器接收。

探测器通常采用闪烁晶体或半导体探测器，它们能够将X射线转化为光子或电子信号，并将其转化为数字信号进行处理。

4. 图像重建
通过对探测器接收到的信号进行处理和分析，可以重建出被检测物体的内部结构和成分分布。

常用的图像重建方法包括传统的放射学成像和计算机断层成像（CT）。

总的来说，X-ray检测设备的工作原理是通过产生X射线、传输X射线、探测X 射线和图像重建等步骤来实现对被检测物体的无损检测。