DE102018111134A1 - Calibration procedure for an X-ray inspection, X-ray inspection procedure - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für eine Röntgenprüfung von Lötstellen, insbesondere auf einer Leiterplatte, vorzugsweise von Ball Grid Array -Lötstellen, umfassend die Schritte:
- Aufbringen mindestens eines Kalibrierkörpers, der in unterschiedlichen Höhenebenen unterschiedliche Grundflächen aufweist, auf die Leiterplatte
- Aufnehmen eines Röntgenbildes des mindestens einen Kalibrierkörpers in einer voreingestellten Messhöhe über der Leiterplatte
- Bestimmen einer die Grundfläche des mindestens einen Kalibrierkörpers charakterisierenden Größe aus dem Röntgenbild
- Bestimmen der tatsächlichen Messhöhe über der Leiterplatte über einen Vergleich der gemessenen die Grundfläche des Kalibrierkörpers charakterisierenden Größe mit hinterlegten Werten für die charakterisierende Größe des mindestens einen Kalibrierkörpers in Abhängigkeit der Höhenebene
- Korrigieren der Messhöhe für die Röntgenprüfung der Lötstellen auf eine korrigierte Messhöhe, wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der voreingestellten Messhöhe entspricht.

The invention relates to a calibration method for an X-ray inspection of solder joints, in particular on a printed circuit board, preferably of ball grid array solder joints, comprising the steps:
- Applying at least one calibration, which has different footprints in different height levels, on the circuit board
- Recording an X-ray image of the at least one calibration body in a preset measurement height above the circuit board
Determining a variable characterizing the base area of the at least one calibration body from the X-ray image
Determining the actual measuring height over the printed circuit board by comparing the measured variable characterizing the base area of the calibrating body with stored values for the characterizing size of the at least one calibrating body as a function of the height level
- Correcting the measuring height for the X-ray inspection of the solder joints to a corrected measuring height if the actual measuring height does not correspond to the preset measuring height.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren für eine Röntgenprüfung von Lötstellen, insbesondere einer Leiterplatte, sowie ein Verfahren zur automatischen Röntgenprüfung von Lötstellen, insbesondere einer Leiterplatte.The invention relates to a calibration method for an X-ray inspection of solder joints, in particular a printed circuit board, and a method for automatic X-ray inspection of solder joints, in particular a printed circuit board.

Eine Lötprüfung auf eine offene Lötstelle ist bei immer kleiner werdenden Strukturen mit den heute üblichen gängigen Testverfahren nur noch bedingt möglich, da diese größere Strukturen vorrausetzen.A soldering test for an open solder joint is only conditionally possible with increasingly smaller structures with the customary common test methods today, since these require larger structures.

Es werden zur Messung bei immer kleiner werdenden Strukturen Verfahren der Röntgeninspektion, vorzugsweise der automatischen Röntgeninspektion eingesetzt. Die automatische Röntgeninspektion (AXI) ist eine Prüftechnik, die zur Kontrolle bestückter Leiterplatten eingesetzt wird. Sie zählt zu dem Bereich der automatischen optischen Inspektion (AOI). Anstatt Licht wird hier jedoch Röntgenstrahlung verwendet, wodurch innere Strukturen elektronischer Bauelemente wie Kontakte, Anschlussdrähte und Lötstellen sichtbar werden. Oftmals werden auch Kombinationen aus optischer und Röntgeninspektion (AXOI) eingesetzt, um ein Bauelement in einem Inspektionsschritt in Gänze prüfen zu können. Dieser Ansatz ist grundsätzlich richtungsweisend.Methods of x-ray inspection, preferably automatic x-ray inspection, are used for the measurement of increasingly smaller structures. The automatic X-ray inspection (AXI) is a test technique used to control populated printed circuit boards. It belongs to the field of automatic optical inspection (AOI). Instead of light, however, X-rays are used here, whereby internal structures of electronic components such as contacts, connecting wires and solder joints are visible. Often, combinations of optical and X-ray inspection (AXOI) are used in order to be able to test a component completely in one inspection step. This approach is fundamentally trend-setting.

Ein bekannter Ansatz, offene Lötstellen zu entdecken, besteht nun darin, zwei Messungen an verschiedenen Höhen der Lötstelle durchzuführen und anschließend die Werte dieser beiden Messungen zu vergleichen; dies auch bei immer kleiner werdenden Strukturen.One known approach to discovering open solder joints is now to take two measurements at different heights of the solder joint and then to compare the values of these two measurements; This also with ever smaller structures.

Insbesondere bei aktuell eingesetzten oberflächenmontierten Bauelementen (Surface-mount device (SMD)), vornehmlich vom Typ Ball Grid Array (BGA, Kugelgitteranordnung), ist aber ein darüber hinaus verbesserter Ansatz erforderlich. Ein Bauteil mit einem Ball Grid Array (BGA) und einer offenen Lötstelle oder sonstigen Lötfehlern ist zur Verdeutlichung beispielhaft in 1 dargestellt.Especially with currently used surface-mounted devices (surface-mount device (SMD)), mainly of the type Ball Grid Array (BGA, ball grid array), but beyond a more improved approach is required. A component with a ball grid array (BGA) and an open solder joint or other soldering defects is exemplified in FIG 1 shown.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, bestehende Inspektionsverfahren zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit zu verbessern.At this point, the invention, whose task is to improve existing inspection procedures, in particular with regard to improving accuracy.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kalibrierverfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur automatischen Röntgenprüfung gemäß Anspruch 8.This object is achieved by a calibration method according to claim 1 and a method for automatic X-ray examination according to claim 8.

Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt ein Kalibrierverfahren für eine Röntgenprüfung von Lötstellen, insbesondere auf einer Leiterplatte, vorzugsweise von Ball Grid Array -Lötstellen, aufweisend die Schritte:

• - Aufbringen mindestens eines Kalibrierkörpers, der in unterschiedlichen Höhenebenen unterschiedliche Grundflächen aufweist, auf die Leiterplatte,
• - Aufnehmen eines Röntgenbildes des mindestens einen Kalibrierkörpers in einer voreingestellten Messhöhe über der Leiterplatte,
• - Bestimmen einer die Grundfläche des mindestens einen Kalibrierkörpers charakterisierenden Größe aus dem Röntgenbild,
• - Bestimmen der tatsächlichen Messhöhe über der Leiterplatte über einen Vergleich der gemessenen die Grundfläche des Kalibrierkörpers charakterisierenden Größe mit hinterlegten Werten für die charakterisierende Größe des mindestens einen Kalibrierkörpers in Abhängigkeit der Höhenebene,
• - Korrigieren der Messhöhe für die Röntgenprüfung der Lötstellen auf eine korrigierte Messhöhe, wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der voreingestellten Messhöhe entspricht.

The invention relates in a first aspect to a calibration method for an X-ray inspection of solder joints, in particular on a printed circuit board, preferably of ball grid array solder joints, comprising the steps:

• Applying at least one calibration body, which has different base areas in different height levels, onto the printed circuit board,
• Recording an X-ray image of the at least one calibration body at a preset measuring height above the printed circuit board,
• Determining a variable characterizing the base area of the at least one calibration body from the X-ray image,
• Determining the actual measuring height over the printed circuit board by comparing the measured variable characterizing the base area of the calibrating body with stored values for the characterizing size of the at least one calibrating body as a function of the height level,
• - Correcting the measuring height for the X-ray inspection of the solder joints to a corrected measuring height if the actual measuring height does not correspond to the preset measuring height.

Entspricht die tatsächliche Messhöhe der voreingestellten Messhöhe ist keine Korrektur erforderlich.If the actual measurement height corresponds to the preset measurement height, no correction is required.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es bei heutigen Röntgeninspektionsverfahren systembedingt zu Ungenauigkeiten bei der Prüfung von Lötstellen kommen kann, wenn ein korrektes Aufschmelzen der Lötkugel geprüft werden soll. Der Ansatz offene Lötstellen, also Lötstellen, an denen der Aufschmelzprozess nicht korrekt stattgefunden hat, zu entdecken, besteht darin, zwei Messungen an verschiedenen Höhen der Lötstelle durchzuführen und anschließend die Werte dieser beiden Messungen zu vergleichen. Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass eine Höheneinstellung heutiger Anlagen in Bezug darauf nur unzureichend genau zu realisieren ist und daher Falschmessungen auftreten können.The invention is based on the consideration that in today's X-ray inspection method system-related inaccuracies in the testing of solder joints can occur if a correct melting of the solder ball to be tested. The approach of detecting open solder joints, ie solder joints where the reflow process did not occur correctly, is to take two measurements at different heights of the solder joint and then to compare the values of these two measurements. The invention is further based on the consideration that a height adjustment of today's systems in relation to it can only be realized with insufficient accuracy and therefore false measurements can occur.

Die Erfindung hat erkannt, dass derartige und ähnliche Fehler in der Höhenlage mit Hilfe des Kalibrierverfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung korrigiert werden können. Dem liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass über einen Kalibrierkörper, der in unterschiedlichen Höhenebenen unterschiedliche Grundflächen aufweist und dessen Grundfläche in verschiedenen Höhen bekannt ist, festgestellt werden kann, in welcher Höhe eine Messung erfolgt ist. Entspricht diese Höhe nicht der zuvor eingestellten Messhöhe, kann die ermittelte Höhe zur Korrektur der Messhöhe eingesetzt werden und eine neue Messung in der gewünschten Messhöhe durchgeführt werden.The invention recognizes that such and similar high altitude errors can be corrected by means of the calibration method according to the first aspect of the invention. This is based on the knowledge that a calibration body which has different base areas at different height levels and whose base area is known at different heights can be used to determine the height at which a measurement has taken place. If this height does not correspond to the previously set measuring height, the determined height can be used to correct the measuring height and a new measurement can be carried out at the desired measuring height.

Darüber wird gemäß dem Konzept der Erfindung sichergestellt, dass es nicht zu verfälschten Ergebnissen in Bezug auf die Fehlerfreiheit der Lötstellen durch die Verwendung falscher Messhöhen kommt. In addition, it is ensured according to the concept of the invention that there are no distorted results with respect to the accuracy of the solder joints by the use of incorrect measurement heights.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Advantageous developments of the invention can be taken from the subclaims and the following description and specify in detail advantageous possibilities to realize the above-described concept within the scope of the problem as well as with regard to further advantages.

Das Aufbringen mindestens eines Kalibrierkörpers, der in unterschiedlichen Höhenebenen unterschiedliche Grundflächen aufweist, auf die Leiterplatte kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Er kann beispielsweise aufgelegt werden. Allgemein kann der Kalibrierkörper auf zweckmäßige Weise an der Leiterplatte angebracht werden. Zum An- oder Aufbringen oder dergleichen kann der Kalibrierkörper auch fixiert werden, beispielsweise kann er angelötet werden oder auf ähnliche Weise fügend oder klebend an- oder aufgebracht werden. Der Kalibrierkörper kann auch auf die Leiterplatte aufgedruckt oder an dieser angedruckt werden. Möglich ist auch, dass er durch einen Ätzvorgang an- oder aufgebracht wird, beispielsweise durch Strukturätzen.The application of at least one calibration body, which has different base areas in different height levels, can be effected in different ways on the printed circuit board. He can be hung up, for example. In general, the calibration can be conveniently attached to the circuit board. For attaching or applying or the like, the calibration can also be fixed, for example, it can be soldered or in a similar manner, applying or applying adhesive or adhesive. The calibration can also be printed on the printed circuit board or printed on this. It is also possible that it is applied or applied by an etching process, for example by pattern etching.

Bevorzugt ist die charakterisierende Größe ausgewählt aus einer Seitenlänge, einem Durchmesser oder einem Flächenmaß der Grundfläche. Insbesondere ist der Kalibrierkörper ein Kegel, ein Kegelstumpf, eine gleichseitige dreiseitige oder eine gleichseitige vierseitige Pyramide. Eine gleichseitige Pyramide als Form des Kalibrierkörpers weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass sie beim Auflegen auch nach einem möglichen Umkippen dieselbe Seitenlänge aufweist und darüber Nachjustierungen des Kalibrierkörpers vermieden werden können.The characterizing variable is preferably selected from a side length, a diameter or a surface measure of the base area. In particular, the calibration body is a cone, a truncated cone, an equilateral three-sided or an equilateral four-sided pyramid. An equilateral pyramid as a shape of the calibration body has the additional advantage that it has the same side length when hanging up even after a possible tipping over and readjustments of the calibration can be avoided.

Das Korrigieren der Messhöhe kann gesteuert oder geregelt erfolgen. Es kann also direkt aus der tatsächlichen Messhöhe ein Korrektursignal für eine Höhenverstellung einer Röntgenapparatur gewonnen werden. Es kann aber auch die tatsächliche Messhöhe mit der voreingestellten Messhöhe verglichen werden und aus dem Unterschied zwischen tatsächlicher Messhöhe und voreingestellter Messhöhe ein Korrektursignal für eine Höhenverstellung einer Röntgenapparatur gewonnen werden.Correcting the measuring height can be controlled or regulated. It can therefore be obtained directly from the actual measurement height, a correction signal for a height adjustment of an X-ray apparatus. However, it is also possible to compare the actual measuring height with the preset measuring height and to obtain a correction signal for a height adjustment of an X-ray apparatus from the difference between the actual measuring height and the preset measuring height.

Bevorzugt liegt der mindestens eine Kalibrierkörper auf einer mit Kupfer überzogenen Stelle der Leiterplatte auf. In dieser Weiterbildung liegen Kalibrierkörper und Lötperle in derselben Höhenlinie auf. In dieser Weiterbildung ist also die Berücksichtigung eines Korrekturfaktors, über den ein Höhenunterschied zwischen der Auflageebene der Lötperle und der Auflageebene des Kalibrierkörpers möglich ist, nicht notwendig. Alternativ ist auch die Auflage unmittelbar auf die Leiterplatte und die Berücksichtigung des beschriebenen Korrekturfaktors möglich.Preferably, the at least one calibration body rests on a copper-coated point of the printed circuit board. In this development, calibration body and solder ball lie in the same contour line. In this development, the consideration of a correction factor over which a height difference between the support plane of the solder bump and the support plane of the calibration is possible is not necessary. Alternatively, the edition directly on the circuit board and the consideration of the correction factor described is possible.

Der mindestens eine Kalibrierkörper liegt in einer Weiterbildung nur auf der Leiterplatte auf, damit kann der Kalibrierkörper unproblematisch wiederverwendet werden. Alternativ wird der Kalibrierkörper auf der Leiterplatte befestigt, beispielsweise über eine Kleberschicht vordefinierter Höhe, darüber wird ein Verrutschen oder Verkippen des Kalibrierkörpers vermieden.The at least one calibration body is in a further development only on the circuit board, so that the calibration can be reused without any problems. Alternatively, the calibration is attached to the circuit board, for example via an adhesive layer predefined height, above slipping or tilting of the calibration is avoided.

In einer Weiterbildung des Kalibrierverfahrens werden mehrere Kalibrierkörper an unterschiedlichen Stellen der Leiterplatte aufgelegt, das Kalibrierverfahren umfasst weiter die Schritte:

• - Aufnehmen mindestens eines Röntgenbildes der mehreren Kalibrierkörper in einer voreingestellten Messhöhe über der Leiterplatte,
• - Bestimmen einer die Grundfläche jedes Kalibrierkörpers charakterisierende Größe aus dem Röntgenbild,
• - Bestimmen der tatsächlichen Messhöhe über der Leiterplatte über einen Vergleich der die Grundfläche charakterisierenden Größe jedes Kalibrierkörpers mit hinterlegten Werten für die charakterisierende Größe des jeweiligen Kalibrierkörpers in Abhängigkeit der Höhenebene
• - Vergleichen der für jeden Kalibrierkörper bestimmten tatsächlichen Messhöhen miteinander,
• - Feststellen, dass eine Durchbiegung der Leiterplatte vorliegt, wenn eine Abweichung der tatsächlichen Messhöhen untereinander gleich oder größer einer vorbestimmten Toleranzabweichung ist,
• - Korrigieren der Messhöhe für die Prüfung der Lötstellen bei Vorliegen einer Durchbiegung, insbesondere auf eine korrigierte, im Mittel optimale, Messhöhe und/oder ortsabhängig unterschiedlich korrigierte Messhöhen.

In a further development of the calibration method, several calibration bodies are placed at different locations of the printed circuit board, the calibration method further comprises the steps:

• Receiving at least one X-ray image of the plurality of calibration bodies at a preset measuring height above the printed circuit board,
• Determining a variable characterizing the base area of each calibration body from the X-ray image,
• Determining the actual measuring height over the printed circuit board by comparing the size of each calibrating body characterizing the base area with stored values for the characterizing size of the respective calibrating body as a function of the height level
• Comparing the actual measurement heights determined for each calibration body,
• - determining that there is a deflection of the printed circuit board when a deviation of the actual measuring heights from one another is equal to or greater than a predetermined tolerance deviation,
• - Correcting the measurement height for the examination of the solder joints in the presence of a deflection, in particular on a corrected, in the middle optimal, measured height and / or location-dependent differently corrected measurement heights.

Für die korrigierte Messhöhe können vorteilhafter Weise je nach Ort betreffend die mehreren Kalibrierkörper unterschiedliche Korrekturwerte eingestellt werden; insbesondere kann so die Messhöhe ortsabhängig korrigiert werden. Die Messhöhe kann auch zusätzlich oder alternativ auf eine korrigierte, im Mittel optimale, Messhöhe korrigiert werden.For the corrected measuring height, different correction values can advantageously be set depending on the location with regard to the plurality of calibration bodies; In particular, the measured height can thus be corrected as a function of location. The measuring height can also be corrected, additionally or alternatively, to a corrected, in the middle optimal, measuring height.

Es ist vorteilhaft, mehrere dieser Kalibrierkörper um den Prüfling aufzubringen, um eine mögliche Durchbiegung der Platine zu detektieren und dennoch eine im Mittel optimale Messhöhe, also eine im Mittel optimale Lage des Röntgendetektors zu erreichen. Somit können trotz der Durchbiegung möglichst viele Lötstellen zuverlässig detektiert werden, ohne für jede einzelne eine Messhöhenkorrektur durchzuführen.It is advantageous to apply a plurality of these calibration bodies to the test specimen in order to detect a possible deflection of the circuit board and nevertheless to achieve an optimum measuring height on average, ie an optimum position of the x-ray detector on the average. Thus, despite the deflection As many solder joints are reliably detected, without performing a Meßhöhenkorrektur for each one.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Röntgenprüfung von Lötstellen einer Leiterplatte umfassend die folgenden Schritte:

• - Erfassen einer ersten Ausdehnung mindestens einer Lötstelle in einer ersten voreingestellten Messhöhe mittels Röntgen,
• - Durchführung eines erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens, wobei das Aufnehmen des Röntgenbildes in der ersten voreingestellten Messhöhe erfolgt
• - wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der ersten voreingestellten Messhöhe entspricht:
  • - Erfassen einer ersten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer ersten korrigierten Messhöhe mittels Röntgen,
  • - Speichern der ersten Ausdehnung der mindestens einer Lötstelle in der ersten korrigierten Messhöhe,
  • - Erfassen einer zweiten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten Messhöhe mittels Röntgen,
  • - Vergleich der ersten Ausdehnung in der ersten korrigierten Messhöhe und der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe,
  • - Bewerten der Lötstelle als fehlerfrei, wenn die erste und zweite Ausdehnung um weniger als eine vorgegebene Toleranz voneinander abweichen,
  • - Bewerten der Lötstelle als fehlerhaft, wenn die erste und zweite Ausdehnung um mehr als oder um die vorgegebene Toleranz voneinander abweichen,
• - wenn die tatsächliche Messhöhe der ersten voreingestellten Messhöhe entspricht:
  • - Speichern der erfassten Ausdehnung der mindestens einer Lötstelle in der ersten voreingestellten Messhöhe,
  • - Erfassen einer zweiten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten Messhöhe mittels Röntgen,
  • - Vergleich der ersten Ausdehnung in der ersten voreingestellten Messhöhe und der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe,
  • - Bewerten der Lötstelle als fehlerfrei, wenn die erste und zweite Ausdehnung um weniger als eine vorgegebene Toleranz voneinander abweichen,
  • - Bewerten der Lötstelle als fehlerhaft, wenn die erste und zweite Ausdehnung um mehr als oder um die vorgegebene Toleranz voneinander abweichen.

According to a second aspect, the invention relates to a method for X-ray inspection of solder joints of a printed circuit board comprising the following steps:

• Detecting a first extension of at least one solder joint at a first preset measurement height by means of X-ray,
• - Carrying out a calibration method according to the invention, wherein the recording of the X-ray image takes place in the first preset measuring height
• - if the actual measuring height does not correspond to the first preset measuring height:
  • Detecting a first extension of the at least one solder joint in a first corrected measurement height by means of X-ray,
  • Storing the first extent of the at least one solder joint in the first corrected measurement height,
  • Detecting a second extension of the at least one solder joint at a second measuring height by means of X-ray,
  • Comparison of the first extent in the first corrected measuring height and the second dimension in the second measuring height,
  • - Evaluate the solder joint as error-free if the first and second dimensions differ by less than a specified tolerance,
  • - Evaluate the solder joint as defective if the first and second expansion deviate from each other by more than or equal to the specified tolerance,
• - if the actual measuring height corresponds to the first preset measuring height:
  • Storing the detected extent of the at least one solder joint in the first preset measurement height,
  • Detecting a second extension of the at least one solder joint at a second measuring height by means of X-ray,
  • Comparison of the first extent in the first preset measurement height and the second extent in the second measurement height,
  • - Evaluate the solder joint as error-free if the first and second dimensions differ by less than a specified tolerance,
  • - Evaluate the solder joint as defective if the first and second expansion deviate from one another by more or less than the specified tolerance.

Die Ungenauigkeit dieses Verfahrens setzt sich damit nur noch aus einer möglichen Ungenauigkeit des Kalibrierkörpers und der mechanischen Einstellgenauigkeit des Röntgendetektors zusammen und nicht mehr wie im Stand der Technik aus einer Kette von Fehlern auf Grund der Ungenauigkeit der Abstandsmessung zwischen Messkopf des Lasers für die Abstandsmessung zur Leiterplatte, sowie Abweichungen der Einbaulage des Messkopfs des Lasers von der Einbaulage des Messkopfs für die Röntgenprüfung. Oftmals sind auch diese beiden Messköpfe im Stand der Technik nicht auf dem gleichen Grundträger, so dass noch die Höheneinstellung des Röntgenmesskopfes als Ungenauigkeit dazu kommt.The inaccuracy of this method is thus composed only of a possible inaccuracy of the calibration and the mechanical adjustment accuracy of the X-ray detector and no longer as in the prior art from a chain of errors due to the inaccuracy of the distance measurement between the measuring head of the laser for the distance measurement to the circuit board , As well as deviations of the mounting position of the laser head from the mounting position of the probe for X-ray inspection. Often, these two measuring heads in the prior art are not on the same base support, so that even the height adjustment of the X-ray sensor comes as inaccuracy.

In einer Weiterbildung des Verfahrens zur Röntgenprüfung erfolgen das Erfassen der ersten Ausdehnung in der ersten voreingestellten Messhöhe und das Aufnehmen des Röntgenbildes des Kalibrierkörpers in der ersten voreingestellten Messhöhe gleichzeitig.In a further development of the method for X-ray inspection, the detection of the first extent in the first preset measuring height and the taking of the X-ray image of the calibrating body in the first preset measuring height occur simultaneously.

In einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens zur automatischen Röntgenprüfung wird zusätzlich ein weiteres erfindungsgemäßes Kalibrierverfahren durchgeführt, wobei

• - das Aufnehmen des Röntgenbildes des Kalibrierkörpers in der zweiten Messhöhe erfolgt und
• - wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der zweiten Messhöhe entspricht,
• - Erfassen einer zweiten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten korrigierten Messhöhe mittels Röntgen,
• - Heranziehen der zweiten Ausdehnung in der zweiten korrigierten Messhöhe für den Vergleich mit der ersten Ausdehnung,
• - wenn die tatsächliche Messhöhe der zweiten Messhöhe entspricht,
• - Heranziehen der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe für den Vergleich mit der ersten Ausdehnung.

In a further development of the method for automatic X-ray inspection, a further calibration method according to the invention is additionally performed, wherein

• - The recording of the X-ray image of the calibration in the second measuring height takes place and
• - if the actual measuring height does not correspond to the second measuring height,
• Detecting a second extension of the at least one solder joint in a second corrected measuring height by means of X-ray,
• Using the second extent in the second corrected measurement height for the comparison with the first extent,
• - if the actual measuring height corresponds to the second measuring height,
• - Using the second dimension in the second measurement height for comparison with the first extent.

Mit dieser Weiterbildung wird über die nochmalige Durchführung des Kalibrierverfahrens, die Genauigkeit des Röntgeninspektionsverfahrens weiter verbessert, da auch mögliche Ungenauigkeiten bei der Einstellung der zweiten Messhöhe zuverlässig erkannt und vermieden werden können.With this development, the accuracy of the X-ray inspection method is further improved by the repeated performance of the calibration method, since possible inaccuracies in the setting of the second measuring height can be reliably detected and avoided.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.Embodiments of the invention will now be compared with reference to the drawing in comparison to the prior art, which is also partly shown, described. This is not necessarily to scale the embodiments, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematized and / or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings directly recognizable from the drawing reference is made to the relevant prior art. It should be noted that various modifications and changes may be made in the form and detail of an embodiment without departing from the general idea of the invention. The disclosed in the description, in the drawing and in the claims features of the invention may be essential both individually and in any combination for the development of the invention. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawings and / or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiment shown and described below or limited to an article that would be limited in comparison with the subject matter claimed in the claims. For the given design ranges, values within the stated limits should also be disclosed as limit values and arbitrarily usable and claimable.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

• 1 in einer schematischen Darstellung beispielhaft ein an sich bekanntes Bauteil, umfassend eine Leiterplatte und ein Ball Grid Array (BGA) mit Lötkugeln gemäß dem Stand der Technik;
• 2 in einer schematischen Darstellung ein an sich bekanntes Messprinzip für die Überprüfung des korrekten Aufschmelzens von Lötkugeln eines BGA;
• 3 in einer schematischen Darstellung eine Anlage zur Röntgeninspektion gemäß dem Stand der Technik;
• 4 in einer schematischen Darstellung das Prinzip des Kalibrierverfahrens gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung;
• 5 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform des Kalibrierverfahrens gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung;
• 6 in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Röntgenprüfung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments and from the drawing; this shows in:

• 1 in a schematic representation, by way of example, a per se known component, comprising a printed circuit board and a ball grid array (BGA) with solder balls according to the prior art;
• 2 in a schematic representation of a known measuring principle for the verification of the correct melting of solder balls of a BGA;
• 3 in a schematic representation of a system for X-ray inspection according to the prior art;
• 4 in a schematic representation of the principle of the calibration method according to a first aspect of the invention;
• 5 in a schematic representation of an embodiment of the calibration method according to a first aspect of the invention;
• 6 in a schematic representation of an embodiment of a method for X-ray examination according to the second aspect of the invention.

Ein Bauteil 100 mit einem Ball Grid Array (BGA) ist zur Verdeutlichung des Konzepts der Erfindung und einer Anwendung desselben beispielhaft in 1A dargestellt. Das Bauteil 100 umfasst eine Leiterplatte 101 mit darauf applizierten Kupferbereichen 102; diese werden über Lötkugeln 110 mit Kupferbereichen 103 eines Chips 120 verbunden. Die Höhe der Lötkugel bewegt sich im Stand der Technik dabei beispielsweise im Bereich von 0,25mm.A component 100 with a ball grid array (BGA) is to illustrate the concept of the invention and an application thereof exemplified in 1A shown. The component 100 includes a printed circuit board 101 with copper areas applied thereon 102 ; These are about solder balls 110 with copper areas 103 a chip 120 connected. The height of the solder ball moves in the art, for example, in the range of 0.25mm.

1B zeigt eine vergrößerte Darstellung einer einzelnen Lötstelle vor der Verlötung. Die Lötkugel ist hier noch rund. 1B shows an enlarged view of a single solder joint before soldering. The solder ball is still round here.

In 1C ist eine Lötstelle nach dem Löten dargestellt. Die Lötkugel 110 ist nicht mehr rund, sondern in der Mitte stark eingeschnürt und damit wenig belastbar; es handelt sich also um eine fehlerhafte Lötstelle. Weitere Lötfehler sind beispielsweise nicht aufgeschmolzene Lötkugeln oder fehlende Lötkugeln und damit offene Lötstellen. Während eine Lötkugel im Ausgangszustand eine Kugel darstellt, sollte sie im korrekt verlöteten Zustand eher in die Form eines Zylinders übergehen.In 1C is a solder joint after soldering shown. The solder ball 110 is no longer round, but strongly constricted in the middle and thus less resilient; it is therefore a faulty solder joint. Other soldering defects are, for example, not melted solder balls or missing solder balls and thus open solder joints. While a solder ball in the initial state represents a ball, it should rather go into the shape of a cylinder in the correctly soldered state.

Ein an sich bekannter Ansatz offene Lötstellen, also Lötstellen, an denen der Aufschmelzprozess nicht korrekt stattgefunden hat, zu entdecken, besteht bekanntermaßen darin, zwei Messungen an verschiedenen Höhen der Lötstelle durchzuführen und anschließend die Werte dieser beiden Messungen zu vergleichen. In den 2A bis 2C ist das Messprinzip für die Überprüfung des korrekten Aufschmelzens gezeigt.It is known to detect a solder joint which is known per se, ie solder joints where the reflow process did not take place correctly, by carrying out two measurements at different heights of the solder joint and then comparing the values of these two measurements. In the 2A to 2C the measuring principle for checking the correct melting is shown.

2A zeigt eine nicht aufgeschmolzene Lötkugel 110. Die Messungen M1a und M2a finden in unterschiedlichen Höhen der Lötstelle statt. Bei Messung M1a knapp über einem Kupferbereich 102, bei Messung M2a etwa mittig zwischen dem Kupferbereich 102 der Leiterplatte 101 und dem Kupferbereich 103 einer Leiterplatte oder eines Chips. Behält die Kugel als nach dem Aufschmelzen ihre Form bei, so ist deutlich zu erkennen, dass ein Durchmesser der Kugel in der Höhe der Messung M1a wesentlich geringer ist als in der Höhe der Messung M2a. 2A shows a not melted solder ball 110 , The measurements M1a and m2a take place at different heights of the solder joint. When measuring M1a just above a copper area 102 , at measurement m2a approximately in the middle between the copper area 102 the circuit board 101 and the copper area 103 a circuit board or a chip. If the sphere retains its shape after melting, it can clearly be seen that a diameter of the sphere is at the height of the measurement M1a is significantly lower than the level of the measurement m2a ,

Ist die Lötkugel hingegen korrekt aufgeschmolzen wie in 2B gezeigt, so ergibt sich bei den Messungen M1b und M2b, deren Höhe jeweils der in M1a beziehungsweise M2a entspricht, ein annähernd gleicher Durchmesser. Die Lötstelle wird also als fehlerfrei identifiziert, wenn sich bei den Messungen in zwei Höhe annähernd gleiche Werte ergeben.If the solder ball is correctly melted as in 2 B as shown in the measurements M1b and M2b whose height is in each case the in M1a respectively m2a corresponds, an approximately equal diameter. The solder joint is therefore identified as defect-free if approximately the same values result in the measurements in two heights.

Das Konzept der Erfindung schließt die Überlegung ein, dass die Höheneinstellung heutiger Anlagen, wie sie beispielhaft in 3 gezeigt sind, nur unzureichend genau zu realisieren ist und daher Falschmessungen auftreten können.The concept of the invention includes the consideration that the height adjustment of today's facilities, as exemplified in 3 shown only is insufficiently accurate and therefore incorrect measurements can occur.

Eine Anlage zur Röntgeninspektion 300 gemäß dem Stand der Technik in 3 umfasst eine höhenverstellbare Röntgenstrahlungsquelle 301 und einen Röntgendetektor 302. Zwischen beiden ist ein Bauteil 100 mit einer Leiterplatte 101, einem darauf verlöteten Chip 120 und den entsprechenden Lötkugeln 110 eingebracht. Die Höheneinstellung der Höhe X erfolgt über ein Lasermessverfahren. Da heutige AXOI Anlagen nur eine horizontale Auflösung von 70 µm bieten und die Höheneinstellung durch ein Lasermessverfahren erfolgt, sind diese Messungen - wie sie theoretisch möglich sind - praktisch nicht mehr realisierbar.A facility for X-ray inspection 300 in accordance with the prior art in 3 includes a height-adjustable X-ray source 301 and an X-ray detector 302 , Between both is a component 100 with a circuit board 101 , a chip soldered to it 120 and the corresponding solder balls 110 brought in. The height adjustment of the height X via a laser measuring method. Since today's AXOI systems offer only a horizontal resolution of 70 μm and the height adjustment is carried out by a laser measuring method, these measurements - as they are theoretically possible - are practically no longer feasible.

In der Praxis der Messungen kommt es daher häufig zu einem in 2C gezeigten Fall, in dem die Messhöhen der Messungen M1c und M2c im Vergleich zu den 2A und 2B verschoben sind.In the practice of measurements, therefore, there is often an in 2C Case shown in which the measurement heights of the measurements M1c and m2c in comparison to the 2A and 2 B are shifted.

Es wird also nicht mehr knapp über dem Kupferbereich und mittig gemessen, so dass im Fall einer nicht aufgeschmolzenen Kugel deutliche Unterschiede im Durchmesser zu erkennen wären --wie bei 2A-- sondern die gemessenen Durchmesser bei den Messungen M1c und M2c sind annähernd gleich und die fehlerhafte Lötstelle wird so fälschlicherweise als fehlerfrei beurteilt. Dies ist eine von mehreren Fehlerquellen, die auftreten können bei der Anwendung des an sich bekannten Ansatzes offene Lötstellen --also Lötstellen, an denen der Aufschmelzprozess nicht korrekt stattgefunden hat-- zu entdecken, indem zwei Messungen an verschiedenen Höhen der Lötstelle durchgeführt und anschließend die Werte dieser beiden Messungen verglichen werden.It is therefore no longer just above the copper area and measured in the middle, so that in the case of a non-melted ball clear differences in diameter would be seen - as in 2A - but the measured diameter in the measurements M1c and m2c are approximately equal and the faulty solder joint is thus incorrectly judged to be faultless. This is one of several sources of error that may occur when using the per se known approach of open solder joints - thus solder joints where the reflow process did not occur correctly - by performing two measurements at different heights of the solder joint and then performing the tests Values of these two measurements are compared.

4 zeigt in einer schematischen Darstellung das Prinzip des Kalibrierverfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. 4 shows a schematic representation of the principle of the calibration method according to the first aspect of the invention.

In eine Röntgeninspektionsanlage 400 mit einer Röntgenstrahlungsquelle 401 und einem Röntgendetektor 402 wird eine Leiterplatte 201 eingebracht, auf der ein Chip 220 über eine Lötstelle mit einer Lötkugel 210 befestigt ist. Auf der Leiterplatte 201 und dem Chip 220 befinden sich jeweils Kupferbereiche 202, 203, die über die Lötkugeln 210 verbunden sind. Ein Kalibrierkörper 410 in Form einer gleichseitigen dreiseitigen Pyramide liegt auf einem der Kupferbereiche 202 der Leiterplatte 201 auf. Der Kalibrierkörper weist in unterschiedlichen Höhen auf Grund seiner Form unterschiedliche Grundflächen auf. In einer ersten Messhöhe M1 weist der Kalibrierkörper 410 eine erste Seitenlänge L1 auf, die die Grundfläche in dieser Messhöhe charakterisiert und die deutlich größer ist als eine zweite Seitenlänge L2 in einer zweiten Messhöhe M2. Wird nun der Kalibrierkörper 410 in einer voreingestellten Messhöhe M vermessen und beispielsweise seine Seitenlänge bestimmt, so kann über einen Vergleich der vorbekannten Seitenlänge des Kalibrierkörpers 410 mit der gemessenen Seitenlänge festgestellt werden, ob die tatsächlich Messhöhe der voreingestellten Messhöhe entspricht, oder ob die Messhöhe angeglichen werden muss, um auch die Lötkugeln 210 in der gewünschten Messhöhe für eine zuverlässige Prüfung zu vermessen.In an X-ray inspection system 400 with an X-ray source 401 and an X-ray detector 402 becomes a circuit board 201 introduced, on which a chip 220 via a solder joint with a solder ball 210 is attached. On the circuit board 201 and the chip 220 each are copper areas 202 . 203 that about the solder balls 210 are connected. A calibration body 410 in the form of an equilateral three-sided pyramid lies on one of the copper areas 202 the circuit board 201 on. The calibration body has different base areas at different heights due to its shape. At a first measuring height M1 has the calibration body 410 a first page length L1 which characterizes the base area at this measuring height and which is significantly larger than a second side length L2 at a second measuring height M2 , Will now be the calibration 410 at a pre-set measuring height M measured and determined, for example, its side length, so can a comparison of the known side length of the calibration 410 determine with the measured side length, whether the actual measurement height corresponds to the preset measurement height, or whether the measurement height must be adjusted to the solder balls 210 at the desired measuring height for a reliable test.

5 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform des Kalibrierverfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. In Schritt S1 wird mindestens ein Kalibrierkörper, der in unterschiedlichen Höhenebenen unterschiedliche Grundflächen aufweist, auf die Leiterplatte aufgebracht. 5 shows a schematic representation of an embodiment of the calibration method according to the first aspect of the invention. In step S1 At least one calibration body, which has different base areas in different height levels, is applied to the printed circuit board.

Das Aufbringen mindestens eines Kalibrierkörpers 410, der in unterschiedlichen Höhenebenen unterschiedliche Grundflächen aufweist, auf die Leiterplatte 101, 201 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Er kann beispielsweise aufgelegt werden. Allgemein kann der Kalibrierkörper 410 auf zweckmäßige Weise an der Leiterplatte 101, 201 angebracht werden. Zum An- oder Aufbringen oder dergleichen kann der Kalibrierkörper 410 auch fixiert werden, beispielsweise kann er angelötet werden oder auf ähnliche Weise fügend oder klebend an- oder aufgebracht werden. Der Kalibrierkörper 410 kann auch auf die Leiterplatte 101, 201 aufgedruckt oder an dieser angedruckt werden. Möglich ist auch, dass er durch einen Ätzvorgang an- oder aufgebracht wird, beispielsweise durch Strukturätzen oder dergleichen für den Kalibrierkörper 410 formgebenden Prozeß an- oder auf der Leiterplatte 101, 201.The application of at least one calibration body 410 , which has different footprints in different height levels, on the circuit board 101 . 201 can be done in different ways. He can be hung up, for example. In general, the calibration can 410 conveniently on the circuit board 101 . 201 be attached. For application or application or the like, the calibration can 410 can also be fixed, for example, it can be soldered or in a similar manner, joining or adhesive applied or applied. The calibration body 410 can also be on the circuit board 101 . 201 printed or printed on this. It is also possible that it is applied or applied by an etching process, for example by pattern etching or the like for the calibration body 410 shaping process on or on the circuit board 101 . 201 ,

In Schritt S2 erfolgt dann ein Aufnehmen eines Röntgenbildes des mindestens einen Kalibrierkörpers in einer voreingestellten Messhöhe über der Leiterplatte. Im Schritt S3 wird eine die Grundfläche des mindestens einen Kalibrierkörpers charakterisierende Größe aus dem Röntgenbild bestimmt und in Schritt S4 die tatsächliche Messhöhe über der Leiterplatte über einen Vergleich der gemessenen die Grundfläche des Kalibrierkörpers charakterisierenden Größe, beispielsweise eine Seitenlänge, mit hinterlegten Werten für die charakterisierende Größe des mindestens einen Kalibrierkörpers in Abhängigkeit der Höhenebene bestimmt. In Schritt S5 erfolgt, dann ein Korrigieren der Messhöhe für die Röntgenprüfung der Lötstellen auf eine korrigierte Messhöhe, wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der voreingestellten Messhöhe entspricht. Entspricht die tatsächliche Messhöhe der voreingestellten Messhöhe ist keine Korrektur erforderlich.In step S2 Then, an X-ray image of the at least one calibration body is recorded at a preset measurement height above the printed circuit board. In step S3 a variable characterizing the base area of the at least one calibration body is determined from the X-ray image and in step S4 the actual measuring height over the printed circuit board is determined by comparing the measured variable characterizing the base area of the calibrating body, for example a side length, with stored values for the characterizing size of the at least one calibrating body as a function of the height level. In step S5 then correcting the measuring height for the X-ray inspection of the solder joints to a corrected measuring height, if the actual measuring height does not correspond to the preset measuring height. If the actual measurement height corresponds to the preset measurement height, no correction is required.

6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Röntgenprüfung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Die Ausführungsform des Verfahrens zur Röntgenprüfung von Lötstellen einer Leiterplatte umfasst in Schritt S11 das Erfassen einer ersten Ausdehnung mindestens einer Lötstelle in einer ersten voreingestellten Messhöhe mittels Röntgen. In den Schritten S1 bis S5 wird ein Kalibrierverfahrens wie beispielhaft in Bezug auf 5, durchgeführt, wobei das Aufnehmen des Röntgenbildes in der ersten voreingestellten Messhöhe erfolgt. Wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der ersten voreingestellten Messhöhe entspricht wird in Schritt S12a eine erste Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer ersten korrigierten Messhöhe mittels Röntgen erfasst. In Schritt S13a erfolgt ein Speichern der ersten Ausdehnung der mindestens einer Lötstelle in der ersten korrigierten Messhöhe, so dann in Schritt S14a ein Erfassen einer zweiten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten Messhöhe mittels Röntgen. In Schritt S15a erfolgt ein Vergleich der ersten Ausdehnung in der ersten korrigierten Messhöhe und der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe. Die Lötstelle wird in Schritt S16a als fehlerfrei bewertet, wenn die erste und zweite Ausdehnung um weniger als eine vorgegebene Toleranz voneinander abweichen und als fehlerhaft, wenn die erste und zweite Ausdehnung um mehr als oder um die vorgegebene Toleranz voneinander abweichen. 6 shows a schematic representation of an embodiment of a method for X-ray inspection according to the second aspect of the invention. The embodiment of the method for X-ray inspection of solder pads of a printed circuit board comprises in step S11 the detection of a first extension of at least one solder joint in a first preset measurement height by means of X-ray. In the steps S1 to S5 is a calibration method as exemplified in relation to 5 , wherein the taking of the X-ray image takes place in the first preset measuring height. If the actual measuring height does not correspond to the first preset measuring height, then step S12a detects a first extension of the at least one solder joint in a first corrected measurement height by means of X-ray. In step S13a the first extension of the at least one solder joint is stored in the first corrected measuring height, then in step S14a detecting a second extension of the at least one solder joint at a second measuring height by means of X-ray. In step S15a a comparison of the first extent in the first corrected measuring height and the second dimension in the second measuring height takes place. The solder joint is in step S16a evaluated as faultless if the first and second extents deviate from one another by less than a predetermined tolerance, and faulty if the first and second extents diverge by more than or equal to the predetermined tolerance.

Entspricht die tatsächliche Messhöhe der ersten voreingestellten Messhöhe erfolgt in Schritt S13b ein Speichern der erfassten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in der ersten voreingestellten Messhöhe. In Schritt S14b wird eine zweite Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten Messhöhe mittels Röntgen erfasst und in Schritt S15b erfolgt ein Vergleich der ersten Ausdehnung in der ersten voreingestellten Messhöhe und der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe. Die Lötstelle wird in Schritt S16b als fehlerfrei bewertet, wenn die erste und zweite Ausdehnung um weniger als eine vorgegebene Toleranz voneinander abweichen und als fehlerhaft, wenn die erste und zweite Ausdehnung um mehr als oder um die vorgegebene Toleranz voneinander abweichen.Corresponds to the actual measuring height of the first preset measuring height takes place in step S13b storing the detected extent of the at least one solder joint in the first preset measurement height. In step S14b a second extension of the at least one solder joint in a second measuring height is detected by means of X-ray and in step S15b A comparison of the first extent in the first preset measurement height and the second extent in the second measurement height. The solder joint is in step S16b evaluated as faultless if the first and second extents deviate from one another by less than a predetermined tolerance, and faulty if the first and second extents diverge by more than or equal to the predetermined tolerance.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100

Bauteilcomponent

101, 201101, 201

Leiterplattecircuit board

102, 103, 202, 203102, 103, 202, 203

Kupferbereichcopper range

110, 210110, 210

Lötkugelsolder ball

120, 220120, 220

Chipchip

300300

Anlage zur RöntgeninspektionPlant for X-ray inspection

301, 401301, 401

RöntgenstrahlungsquelleX-ray source

302, 402302, 402

RöntgendetektorX-ray detector

400400

RöntgeninspektionsanlageX-ray inspection system

410410

Kalibrierkörper calibration

L1, L2L1, L2

Seitenlängepage length

M1, M2M1, M2

Messhöhemeasuring height

XX

Höheheight

Claims (10)

Kalibrierverfahren für eine Röntgenprüfung von Lötstellen, insbesondere auf einer Leiterplatte (101, 201), vorzugsweise von Ball Grid Array -Lötstellen, aufweisend die Schritte: - Aufbringen mindestens eines Kalibrierkörpers (410), der in unterschiedlichen Höhenebenen unterschiedliche Grundflächen aufweist, auf die Leiterplatte (101, 201) - Aufnehmen eines Röntgenbildes des mindestens einen Kalibrierkörpers (410) in einer voreingestellten Messhöhe über der Leiterplatte (101, 201) - Bestimmen einer die Grundfläche des mindestens einen Kalibrierkörpers (410) charakterisierenden Größe aus dem Röntgenbild - Bestimmen der tatsächlichen Messhöhe (M1, M2) über der Leiterplatte (101, 201) über einen Vergleich der gemessenen die Grundfläche des Kalibrierkörpers (410) charakterisierenden Größe mit hinterlegten Werten für die charakterisierende Größe des mindestens einen Kalibrierkörpers (410) in Abhängigkeit der Höhenebene - Korrigieren der Messhöhe für die Röntgenprüfung der Lötstellen auf eine korrigierte Messhöhe, wenn die tatsächliche Messhöhe (M1, M2) nicht der voreingestellten Messhöhe entspricht.Calibration method for an X-ray inspection of solder joints, in particular on a printed circuit board (101, 201), preferably of ball grid array solder joints, comprising the steps: - applying at least one calibration body (410), which has different base areas in different height levels, onto the printed circuit board (101, 201) Picking up an X-ray image of the at least one calibrating body (410) at a preset measurement height above the printed circuit board (101, 201) - Determining a the base area of the at least one calibration body (410) characterizing size from the X-ray image Determining the actual measuring height (M1, M2) over the printed circuit board (101, 201) by comparing the measured variable characterizing the base area of the calibrating body (410) with stored values for the characterizing size of the at least one calibrating body (410) as a function of the height level - Correcting the measuring height for the X-ray inspection of the solder joints to a corrected measuring height if the actual measuring height (M1, M2) does not correspond to the preset measuring height. Kalibrierverfahren nach Anspruch 1, bei dem die charakterisierende Größe ausgewählt ist aus einer Seitenlänge (L1, L2), einem Durchmesser oder einem Flächenmaß der Grundfläche.Calibration method according to Claim 1 in which the characterizing quantity is selected from a side length (L1, L2), a diameter or a surface measure of the base area. Kalibrierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Korrigieren der Messhöhe gesteuert oder geregelt erfolgt.Calibration method according to Claim 1 or 2 in which the correction of the measuring height is controlled or regulated. Kalibrierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Kalibrierkörper (410) ein Kegel, ein Kegelstumpf, eine gleichseitige dreiseitige oder eine gleichseitige vierseitige Pyramide ist.Calibration method according to one of the preceding claims, wherein the at least one calibration body (410) is a cone, a truncated cone, an equilateral three-sided or an equilateral four-sided pyramid. Kalibrierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Kalibrierkörper (410) auf einer mit Kupfer überzogenen Stelle der Leiterplatte (101, 201) aufliegt.Calibration method according to one of the preceding claims, in which the at least one calibration body (410) rests on a copper-plated point of the printed circuit board (101, 201). Kalibrierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Kalibrierkörper (410) auf der Leiterplatte (101, 201) befestigt wird, insbesondere befestigt wird über eine Kleberschicht vordefinierter Höhe (X).Calibration method according to one of the preceding claims, wherein the at least one calibration body (410) on the circuit board (101, 201) attached is in particular attached via an adhesive layer of predefined height (X). Kalibrierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mehrere Kalibrierkörper (410) an unterschiedlichen Stellen der Leiterplatte (101, 201) aufgebracht werden, weiter umfassend die Schritte: - Aufnehmen mindestens eines Röntgenbildes der mehreren Kalibrierkörper (410) in einer voreingestellten Messhöhe über der Leiterplatte (101, 201) - Bestimmen einer die Grundfläche jedes Kalibrierkörpers (410) charakterisierende Größe aus dem Röntgenbild - Bestimmen der tatsächlichen Messhöhe (M1, M2) über der Leiterplatte (101, 201) über einen Vergleich der die Grundfläche charakterisierenden Größe jedes Kalibrierkörpers (410) mit hinterlegten Werten für die charakterisierende Größe des jeweiligen Kalibrierkörpers (410) in Abhängigkeit der Höhenebene - Vergleichen der für jeden Kalibrierkörper (410) bestimmten tatsächlichen Messhöhen (M1, M2) miteinander; - Feststellen, dass eine Durchbiegung der Leiterplatte (101, 201) vorliegt, wenn eine Abweichung der tatsächlichen Messhöhen (M1, M2) untereinander gleich oder größer einer vorbestimmten Toleranzabweichung ist; - Korrigieren der Messhöhe für die Prüfung der Lötstellen bei Vorliegen einer Durchbiegung, insbesondere auf eine korrigierte, im Mittel optimale, Messhöhe und/oder ortsabhängig unterschiedlich korrigierte Messhöhen.Calibration method according to one of the preceding claims, in which a plurality of calibration bodies (410) are applied at different locations of the printed circuit board (101, 201), further comprising the steps: Picking up at least one X-ray image of the plurality of calibration bodies (410) at a pre-set measurement height above the printed circuit board (101, 201) Determining a variable characterizing the base area of each calibration body (410) from the X-ray image Determining the actual measuring height (M1, M2) over the printed circuit board (101, 201) by comparing the size of each calibration body (410) characterizing the base area with stored values for the characterizing size of the respective calibration body (410) as a function of the height level Comparing the actual measurement heights (M1, M2) determined for each calibration body (410) with one another; - determining that there is a deflection of the printed circuit board (101, 201) when a deviation of the actual measuring levels (M1, M2) from each other is equal to or greater than a predetermined tolerance deviation; - Correcting the measurement height for the examination of the solder joints in the presence of a deflection, in particular on a corrected, in the middle optimal, measured height and / or location-dependent differently corrected measurement heights. Verfahren zur automatischen Röntgenprüfung von Lötstellen, insbesondere einer Leiterplatte (101, 201), aufweisend die folgenden Schritte: - Erfassen einer ersten Ausdehnung mindestens einer Lötstelle in einer ersten voreingestellten Messhöhe mittels Röntgen; - Durchführung eines Kalibrierverfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufnehmen des Röntgenbildes in der ersten voreingestellten Messhöhe erfolgt; - wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der ersten voreingestellten Messhöhe entspricht: - Erfassen einer ersten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer ersten korrigierten Messhöhe mittels Röntgen; - Speichern der ersten Ausdehnung der mindestens einer Lötstelle in der ersten korrigierten Messhöhe - Erfassen einer zweiten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten Messhöhe mittels Röntgen, - Vergleich der ersten Ausdehnung in der ersten korrigierten Messhöhe und der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe; - Bewerten der Lötstelle als fehlerfrei, wenn die erste und zweite Ausdehnung um weniger als eine vorgegebene Toleranz voneinander abweichen - Bewerten der Lötstelle als fehlerhaft, wenn die erste und zweite Ausdehnung um mehr als oder um die vorgegebene Toleranz voneinander abweichen. - wenn die tatsächliche Messhöhe (M1, M2) der ersten voreingestellten Messhöhe entspricht: - Speichern der erfassten Ausdehnung der mindestens einer Lötstelle in der ersten voreingestellten Messhöhe; Erfassen einer zweiten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten Messhöhe mittels Röntgen, - Vergleich der ersten Ausdehnung in der ersten voreingestellten Messhöhe und der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe; - Bewerten der Lötstelle als fehlerfrei, wenn die erste und zweite Ausdehnung um weniger als eine vorgegebene Toleranz voneinander abweichen - Bewerten der Lötstelle als fehlerhaft, wenn die erste und zweite Ausdehnung um mehr als oder um die vorgegebene Toleranz voneinander abweichen.Method for automatic X-ray inspection of solder joints, in particular a printed circuit board (101, 201), comprising the following steps: - Detecting a first extension of at least one solder joint at a first preset measurement height by means of X-ray; - Carrying out a calibration method according to one of the preceding claims, wherein the recording of the X-ray image takes place in the first preset measurement height; - if the actual measuring height does not correspond to the first preset measuring height: Detecting a first extension of the at least one solder joint in a first corrected measurement height by means of X-ray; - storing the first extension of the at least one solder joint in the first corrected measurement height Detecting a second extension of the at least one solder joint at a second measuring height by means of X-ray, Comparing the first extent in the first corrected measurement height and the second extent in the second measurement height; - Evaluate the solder joint as error-free if the first and second dimensions deviate from each other by less than a specified tolerance - Evaluate the solder joint as defective if the first and second expansion deviate from one another by more or less than the specified tolerance. - if the actual measuring altitude (M1, M2) corresponds to the first preset measuring altitude: - storing the detected extent of the at least one solder joint in the first preset measurement height; Detecting a second extension of the at least one solder joint at a second measuring height by means of X-ray, Comparing the first extent in the first preset measurement height and the second extent in the second measurement height; - Evaluate the solder joint as error-free if the first and second dimensions deviate from each other by less than a specified tolerance - Evaluate the solder joint as defective if the first and second expansion deviate from one another by more or less than the specified tolerance. Verfahren zur automatischen Röntgenprüfung nach Anspruch 8, bei dem das Erfassen der ersten Ausdehnung in der ersten voreingestellten Messhöhe und das Aufnehmen des Röntgenbildes des Kalibrierkörpers in der ersten voreingestellten Messhöhe gleichzeitig erfolgen.Method for automatic X-ray inspection after Claim 8 in which the detection of the first extent in the first preset measurement height and the acquisition of the X-ray image of the calibration body in the first preset measurement height occur simultaneously. Verfahren zur automatischen Röntgenprüfung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem zusätzlich ein weiteres Kalibrierverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchgeführt wird, wobei - das Aufnehmen des Röntgenbildes des Kalibrierkörpers in der zweiten Messhöhe erfolgt und - wenn die tatsächliche Messhöhe nicht der zweiten Messhöhe entspricht, - Erfassen einer zweiten Ausdehnung der mindestens einen Lötstelle in einer zweiten korrigierten Messhöhe (M2) mittels Röntgen; - Heranziehen der zweiten Ausdehnung in der zweiten korrigierten Messhöhe für den Vergleich mit der ersten Ausdehnung; - wenn die tatsächliche Messhöhe der zweiten Messhöhe entspricht, - Heranziehen der zweiten Ausdehnung in der zweiten Messhöhe für den Vergleich mit der ersten Ausdehnung.Method for automatic X-ray inspection according to one of Claims 8 or 9 in which additionally a further calibration method according to one of the preceding claims is performed, wherein - the X-ray image of the calibration body is recorded at the second measurement height and - if the actual measurement height does not correspond to the second measurement height, - detecting a second extension of the at least one solder joint in a second corrected measuring height (M2) by means of X-ray; Using the second extent in the second corrected measurement height for the comparison with the first extent; - if the actual measuring height corresponds to the second measuring height, - using the second dimension in the second measuring height for comparison with the first dimension.

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