Control de calidad
La inspección de PCB por rayos X es una técnica popular de prueba de PCB que utiliza rayos X para verificar la calidad de la PCB y detectar áreas defectuosas ocultas sin dañar la placa. En UnityPCB, utilizamos las máquinas de rayos X de PCB más avanzadas que nos permiten identificar defectos de ensamblaje ocultos y mantener la calidad de los productos.
La inspección de PCB por rayos X también se conoce como inspección automatizada por rayos X o AXI. Este sistema emplea rayos X como fuente de escaneo, que puede capturar geometrías internas y composiciones estructurales sin causar daños a la pieza bajo examen. Es más eficaz para identificar grandes huecos y grietas, mientras tanto, se pueden inspeccionar todos los SMD y sus juntas de soldadura. También está equipado con un software que produce imágenes 2D en tiempo real de los componentes y, con la ayuda de esas imágenes, podemos visualizar y analizar fácilmente los defectos en la placa. Más importante aún, también podemos averiguar la causa de cada problema utilizando este método clave de prueba de PCB.
La inspección de PCB por rayos X se basa en la medición de los fotones de rayos X que pasan a través de un material determinado. Los distintos materiales contienen distintas proporciones de elementos y, por lo tanto, sus pesos atómicos varían, y los fotones de rayos X reaccionan de una manera específica cuando encuentran elementos definidos. En este caso, los elementos más pesados suelen verse más oscuros en comparación con los elementos más ligeros que parecen más transparentes, y esto finalmente da lugar a imágenes de rayos X dinámicas. Debido a que las PCB generalmente están construidas con elementos más pesados, se puede realizar fácilmente una descripción gráfica más precisa a través de la visualización por rayos X. El equipo de inspección de PCB por rayos X generalmente incluye tres componentes principales:
• Tubo de rayos X: El tubo de rayos X desempeña un papel importante en la producción de fotones de rayos X, también conocido como tubo Roentgen. Funciona para acelerar los electrones a altas velocidades y luego hacer que choquen contra un objetivo.
• Plataforma de manipulación de muestras: para solicitar la inspección con rayos X desde todos los ángulos, se utiliza la plataforma de la máquina de rayos X para mover la muestra de PCB en todas las direcciones.
• Detector: El detector recibe los fotones de rayos X en el otro lado de la placa de circuito impreso de muestra y forma una imagen a partir de ellos. Esta puede ser en un formato 2D normal o una imagen 3D detallada, según el software que se utilice.
• Sistema 2D: un sistema de rayos X 2D muestra los lados frontal y posterior de la PCB al mismo tiempo para formar la imagen de la placa. Esto es similar a lo que se pensaba anteriormente, cuando se utilizaban rayos X para observar fracturas óseas. Los sistemas 2D se pueden utilizar en modo en línea o en modo fuera de línea.
• Sistema 3D: Un sistema de rayos X 3D es capaz de construir una imagen tridimensional de PCB mediante la recopilación de una serie de imágenes bidimensionales del plano de la sección transversal. Esto es de la misma manera que las tomografías computarizadas en general funcionan en el campo médico. Los rayos X 3D también funcionan utilizando la técnica de laminografía donde se suman secciones transversales consecutivas en una porción o región particular. Es notable que el método de TC solo se puede realizar fuera de línea debido a los algoritmos complejos involucrados, mientras que el método de laminografía se puede realizar tanto en línea como fuera de línea.
• Operación en línea: existen algunos dispositivos de rayos X que se utilizan en Internet para la recopilación y comparación de datos. Esto permite manejar una mayor complejidad y grandes volúmenes de PCB. Sin embargo, la desventaja de tener capacidad en línea es que ralentiza el funcionamiento de la máquina de rayos X, lo que exige un mayor costo por una menor capacidad.
• Funcionamiento sin conexión: todos los dispositivos de rayos X pueden funcionar en modo sin conexión para la inspección de paneles y de muestras. Las herramientas sin conexión suelen ser rápidas de calcular, pero no son tan adecuadas para grandes cantidades de productos.
• Problemas con vías ciegas y enterradas: las máquinas de rayos X tienen la capacidad de escanear áreas de difícil acceso, lo que permite a los inspectores evaluar la solidez de los orificios y las conexiones en las PCB, como vías ciegas y enterradas.
• Defectos en matrices de rejilla de bolas (BGA): los rayos X pueden pasar a través de componentes BGA bien sellados y, por lo tanto, permiten a los inspectores ver defectos en PCB y componentes montados que de otro modo serían bastante difíciles de ver debido a su ubicación compacta.
• Errores en la colocación de los condensadores de desacoplamiento: Al implementar el AXI, podemos verificar si los condensadores de desacoplamiento están colocados correctamente, lo que es crucial para la estabilidad de la energía. La ubicación incorrecta de los mismos puede reducir el rendimiento e incluso provocar explosiones.
• Huecos de soldadura: mediante la inspección por rayos X de PCB, podemos identificar huecos de soldadura que pueden provocar conexiones deficientes o una mala calidad del producto. Es difícil encontrar un problema de este tipo mediante una inspección visual debido a la densidad de los BGA.
• Orificios de clavijas llenos: AXI también puede detectar orificios de clavijas llenos en orificios pasantes chapados. Este problema se debe a un escape de gas durante el proceso de soldadura, lo que afecta la confiabilidad de la conexión.
Ventajas
Capacidad de inspección interna: con el uso de AXI, podemos verificar las estructuras internas, juntas de soldadura ocultas, así como componentes que pueden ser invisibles desde la superficie de una PCB.
Alta precisión: La técnica proporciona una imagen clara, lo que facilita la identificación de tipos de defectos, incluso los más pequeños que son difíciles de identificar mediante otros métodos de inspección.
Adecuado para ensamblajes complejos: la inspección automatizada por rayos X es adecuada para verificar placas multicapa y componentes densamente empaquetados, como matrices de rejilla de bolas (BGA) y matrices de cuadrícula plana cuádruple sin plomo (QFN).
Análisis cuantitativo: Los sistemas AXI avanzados pueden proporcionar datos cualitativos asociados con la calidad de la unión de soldadura, la ubicación de los componentes y otros parámetros importantes.
Desventajas
Alto costo inicial: AXI suele ser más costoso que otras tecnologías de inspección comunes debido a las altas inversiones iniciales en equipos.
Preocupaciones sobre seguridad radiológica: Se deben tener en cuenta cuestiones de seguridad al utilizar rayos X, y pueden ser necesarias modificaciones especiales en las instalaciones y capacitación para los operadores.
Detección limitada de defectos superficiales: aunque la AXI puede proporcionar muy buenos resultados en la inspección interna de placas de circuitos impresos, puede ser menos confiable que la inspección óptica automatizada (AOI) en la identificación de defectos externos en las PCB.
Aunque AXI y AOI pertenecen a la categoría de métodos de inspección y pruebas estructurales que utilizan la captura de imágenes para el examen, cada uno de ellos tiene propiedades y funciones específicas. Para comprender mejor sus diferencias, enumeramos una tabla a continuación:
La inspección de PCB por rayos X es importante porque puede revelar problemas ocultos, como encapsulados BGA y huecos en las uniones de soldadura. Esto ayuda a minimizar la producción de PCB poco confiables y de calidad inferior.
Sí, siempre que se sigan los protocolos de seguridad adecuados. En la actualidad, los sistemas de inspección por rayos X están bien protegidos y cuentan con dispositivos de seguridad para reducir los niveles de exposición.
La inspección por rayos X puede identificar una serie de defectos, incluidos, entre otros, huecos en las juntas de soldadura, conexiones BGA, componentes desalineados, soldadura insuficiente, cortocircuitos y orificios pasantes llenos.
La inspección con rayos X es más útil en los casos en que los conjuntos de circuitos son complejos y cuando las conexiones están ocultas, como los BGA.
No, AXI complementa otras técnicas como AOI y pruebas en circuito (ICT), ya que AXI detecta defectos internos que otras técnicas no pueden detectar. Es más eficaz si se utiliza como una de las muchas herramientas del proceso de control de calidad.
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