Få testmetoder för kretskortsproduktion får ett så genomgående gott betyg som röntgen. Stabilt, hög feltäckningsgrad och utmärkt på att styra tillverkningsprocessen är tre vanliga omdömen. Baksidan av medaljen är prislappen som lätt hamnar över tre miljoner kronor.
Det är när man ska börja tillverka kretskort med BGA-komponenter som de flesta också börjar fundera på ett röntgensystem. För bara röntgen klarar av att inspektera de dolda lödningarna på BGA-kapselns undersida. Dessutom går det att se under J-formade ben och genom skärmburkar på RF-kort. - Det kan vara svårt att motivera en så stor investering bara för att testa BGA- komponenter. Men när man börjar titta närmare på ett röntgensystem så inser man att det kan göra så mycket mer än att testa BGA-komponenter, säger Anders Johansson på Hewlett-Packard. - Röntgensystemet har sin styrka i att det fokuserar på lödprocessen.
 
Man kan förstå vad som händer i tillverkningsprocessen och vidta åtgärder redan innan det uppstår fel. Manuella röntgensystem finns från några hundra tusen upp till dryga miljonen medan automatiska system, som kan placeras i produktionslinjen efter lödugnen, går loss på tre till fem miljoner kronor. Dessutom skiljer man på tvådimensionella och tredimensionella system. I ett 2D-system lyser röntgenkällan rakt genom kortet vilket fungerar bra för enkelsidiga kort. Om man däremot har dubbelsidiga kort kommer en del lödpunkter på ovansidan att sammanfalla med lödpunkter på undersidan. Det är ingen katastrof men feltäckningsgraden går ned. För den som har dubbelsidiga kort och vill se allt finns 3D-system från HP och Nicolet. I Nicolets lösning vinklas röntgenstrålen vilket gör att det i princip alltid går att hitta ett läge där lödpunkterna på ovansidan och undersidan inte sammanfaller.
 
HPs lösning är annorlunda men ger samma slutresultat. - Man kan likna vårt tredimensionella system vid en snabb flygande mikrometer. För varje lödning tar det en mängd mått som lodets utbredning, höjden på tån och hälen liksom totala lodmängden på lödön, säger Anders Johansson på Hewlett- Packard. Med ett tredimensionellt röntgensystem får man således absoluta värden på alla mätetal. Men det är för den sakens skull inte givet att valet faller på ett 3D- system. även ett 2D-system mäter exempelvis lodmängden på en lödö. Gråskalan i en bild ger också information om exempelvis lodmängden i tån och i hälen, uppflytningen på sidan av benet liksom benets anläggningsyta och stigningen i lödningen. - De flesta av våra kunder har enkelsidiga kort och ett 3D-system tar längre tid att programmera och har ett högre pris, säger Björn Johnsson på Sincotron.
 
Sincotron representerar Nicolet som har både 2D- och 3D-system. Björn Johnsson tror att röntgen som testmetod kommer att slå igenom på bred front inom de närmaste två åren i samband med att allt fler börjar använda BGA- komponenter och dessutom önskar sig data om processen i realtid för att kunna styra den bättre. Hittills har Sincotron sålt och installerat fem manuella och fem automatiska 2D-system och Björn Johnsson uppskattar att det totalt sålts cirka 25 system i Sverige. Hewlett-Packard, som förvärvade röntgentekniken i och med köpet av Four Pi för sex år sedan, uppger sig ha 75 procent av världsmarknaden mätt i pengar men vill inte kommentera marknadsandelar i enskilda länder.
 
Telekom driver
I Sverige är det förutom Ericsson främst större legotillverkare som skaffat röntgenutrustning: - Att gå från vision [automatisk optisk avsyning] till röntgen var ett lika stort steg som att gå från manuell avsyning till vision, säger Magnus Persson på legotillverkaren Vellinge Electronics som köpte sitt första tvådimensionella Nicolet-system för ett och ett halvt år sedan. - Röntgensystemet är väldigt stabilt. Vi körde till exempel ett kort med tio olika feltyper 50 gånger genom röntgenmaskinen och den tog alla felen alla gånger, säger Magnus Persson. - Vi har slutat med vision och röntgar alla kort istället. Asger Mikkonen på den danska legotillverkaren BB Electronic har liknande erfarenheter. Där har man gått från manuell avsyning direkt till ett röntgensystem från HP för ett knappt år sedan. - Röntgensystem ger otroligt stor säkerhet. Maskinen blir aldrig trött som en människa som sitter en hel dag och avsynar kort, säger han. -
 
Dessutom går det mycket fortare. En manuell avsyning av ett större, mer komplext kort tar 20 minuter medan det går på tre till fyra minuter med röntgensystemet, säger Asger Mikkonen. Samma positiva tongångar hörs också från SCI (f d Nokia) i Motala och Partnertech i åtvidaberg som nyligen köpt var sitt automatiskt röntgensystem.
 
Hittar de flesta felen
Och feltäckningsgraden är hög: - För ett typiskt kort upptäcks 80-90 procent av alla fel med röntgen, säger Anders Johansson. Det är fel som olödda anslutningar, för lite lod, kortslutningar, saknade komponenter, felvända komponenter, blåsor i lodet, passiva komponenter som rest sig upp (tombstone) eller vridna komponenter (misalignment). Visst finns det fel som inte går att se. Röntgensystem klarar till exempel inte av limmade komponenter. Det kan heller inte se om det är rätt komponent som monterats och oftast inte om den är monterad åt rätt håll.
 
Undantaget är polariserade ytmonterade kondensatorer vars polaritet syns vid röntgen. Det gäller dock inte elektrolytkondensatorer. I ett manuellt system är det operatörens erfarenhet som avgör feltäckningsgraden medan det i ett automatiskt system beror på programmeringen. - Man kan likna ett automatiskt röntgensystem med ett tomt bibliotek. Byggnaden finns där med ljus, värme, bokhyllor och kartotek men man får själv skriva alla böckerna, säger Asger Mikkonen. Det kan låta som ett sisyfusarbete men är i praktiken relativt rättframt. Vid första programmeringstillfället måste man sätta gränsvärden på alla parametrar som mäts för alla typer av komponenter och kretskort som använts. Här är det viktigt att få stöd från leverantören för vad som är acceptabla nivåer för till exempel håligheter och medelhöjden på lodet går inte att säga generellt. Det finns ingen standard utan det är upp till var och en att sätta gränserna beroende på produkten och kraven på kvalitet.
 
Att köra igång ett röntgensystem tar därför några veckor upp till några månader beroende på produktmixen och hur mycket hjälp man får från leverantören. Den som tidigare använt ett optiskt avsyningssystem har det lättare eftersom man i så fall har erfarenhet av att automatiska bedöma lödningar. När man väl lärt sig systemet går programmeringen betydligt fortare. Från några timmar upp till ett par dagar beroende på hur mycket som är nytt på kortet.
 
Många falsklarm i början
Hur man sätter gränserna bestäms också hur många falsklarm det blir. - När vi startade la vi ribban högt eftersom vi inte ville släppa igenom några fel. Det gav 5 till 10 procents falsklarm. Efterhand som vi lärt oss maskinen har vi skruvat ner känsligheten så att vi idag ligger under 200 ppm i falska fel, säger Magnus Persson på Vellinge. Testhastigheten beror i första hand på kortets storlek och hur fin bendelning komponenterna har. Finare bendelning gör att systemet måste "zooma in" mer och då går det åt fler bilder för att täcka hela kortet. I dagsläget är det inget problem att testa fine pitch-komponenter med en bendelning ner till 0,3 mm. De större systemen hinner i runda drag med mellan 2 000 och 4 000 lödningar per minut, allt beroende på hur kortet ser ut. I automatiska system går det att återkoppla testresultaten till operatörerna i produktionslinjen. Det innebär att man i princip kan få en varning när något värde är på väg ner mot otillåtet värde.
 
Alla mätdata sparas i en databas och kan kallas fram vid reparationen genom att varje kort försetts med en streckkod. Men ett röntgensystem kan också användas för att trimma produktionsprocessen. Man kan till exempel se om temperaturprofilen i lödugnen är riktig. Med en för snabb profil blir det håligheter i lödningarna. Om uppvärmningen av kortet varit för dålig väter inte lödtennet. Det kan upptäckas genom att mäta höjden på hälfyllningarna. Förutom alla hårda tekniska argument för att köpa röntgenutrustning nämner fler av legotillverkarna även ett mer svårkvantifierat säljargument: - Vi höjer helt enkelt kvaliteten på våra produkter med röntgen. Per Henricsson