Controle de qualidade
A inspeção de raio-X de PCB é uma técnica popular de teste de PCB que usa raios-X para verificar a qualidade do PCB e detectar áreas defeituosas ocultas sem danificar a placa. Na UnityPCB, usamos as máquinas de raio-X de PCB mais avançadas que nos permitem identificar defeitos de montagem ocultos e manter a qualidade dos produtos.
A inspeção de raios X de PCB também é chamada de Inspeção Automatizada de Raios X ou AXI. Este sistema emprega um raio X como fonte de varredura, que pode capturar geometrias internas e composições estruturais sem causar danos à peça sob exame. É mais eficaz na identificação de grandes vazios e rachaduras, enquanto isso, todos os SMDs e suas juntas de solda podem ser inspecionados. Ele também é equipado com software que produz imagens 2D em tempo real dos componentes e, com a ajuda dessas imagens, podemos visualizar e analisar facilmente os defeitos na placa. Mais importante, também podemos descobrir a causa de cada problema usando este método de teste de PCB.
A inspeção de raios X de PCB é baseada na medição de fótons de raios X que passam por um determinado material. Vários materiais contêm várias proporções dos elementos e, portanto, seus pesos atômicos variam, assim como os fótons de raios X reagem de uma maneira específica ao encontrar elementos definidos. Nesse caso, elementos mais pesados geralmente parecem mais escuros em comparação com elementos mais leves que parecem mais transparentes, e isso, em última análise, dá lugar a imagens dinâmicas de raios X. Como os PCBs são geralmente construídos de elementos mais pesados, uma descrição pictórica mais precisa pode ser facilmente realizada por meio da visualização de raios X. O equipamento de inspeção de raios X de PCB geralmente inclui três componentes principais:
• Tubo de raios X: O tubo de raios X desempenha um papel significativo na produção de fótons de raios X, também conhecido como tubo Roentgen. Ele funciona para acelerar elétrons a altas velocidades e, em seguida, fazer com que eles colidam com um alvo.
• Plataforma de manuseio de amostras: para solicitar inspeção de raios X de todos os ângulos, a plataforma da máquina de raios X é empregada para deslocar a amostra de PCB em todas as direções.
• Detector: O detector recebe os fótons de raios X do outro lado da PCB de amostra e forma uma imagem a partir dela. Isso pode ser em um formato 2D comum ou uma imagem 3D detalhada, dependendo do software usado.
• Sistema 2D: Um sistema de raio-x 2D mostra os lados frontal e traseiro do PCB ao mesmo tempo para formar a imagem da placa. Isso é semelhante ao que se pensava anteriormente, onde um raio-x era usado para observar fraturas ósseas. Os sistemas 2D podem ser usados em modo online ou offline.
• Sistema 3D: Um sistema de raios X 3D é capaz de construir uma imagem tridimensional de PCB coletando uma série de imagens bidimensionais do plano transversal. Isso é da mesma forma que as tomografias computadorizadas em geral funcionam no campo médico. Os raios X 3D também operam usando a técnica de laminografia, onde seções transversais consecutivas são adicionadas em uma porção ou região específica. É notável que o método de TC só pode ser executado offline devido aos algoritmos complexos envolvidos, enquanto o método de laminografia pode ser executado online e offline.
• Operação on-line: Existem alguns dispositivos de raio-X que são usados na internet para coleta e comparação de dados. Isso torna possível lidar com maior complexidade e grandes volumes de PCBs. Ainda assim, a desvantagem de ter capacidade on-line é que isso desacelera a operação da máquina de raio-X, exigindo mais custo por menos capacidade.
• Operação off-line: Todos os dispositivos de raio-x podem ser operados no modo off-line para fins de inspeção de painel e inspeção de amostragem. Ferramentas off-line são normalmente rápidas de computar, mas não são tão adequadas para grandes quantidades de produtos.
• Problemas com vias cegas e enterradas: as máquinas de raio X têm a capacidade de escanear áreas de difícil acesso, o que permite que os inspetores avaliem a solidez de furos e conexões nas PCBs, como vias cegas e enterradas.
• Defeitos em Ball Grid Arrays (BGAs): Os raios X podem passar por componentes BGA bem selados e, portanto, permitem que os inspetores vejam defeitos em PCBs e componentes montados que, de outra forma, seriam muito difíceis de ver devido ao seu posicionamento compacto.
• Erros de posicionamento de capacitores de desacoplamento: Ao implementar o AXI, podemos verificar se os capacitores de desacoplamento estão corretamente posicionados, o que é crucial para a estabilidade da energia. O posicionamento errado deles pode reduzir o desempenho e até causar explosões.
• Vazios de solda: Ao usar a inspeção de raio-X de PCB, podemos identificar vazios de solda que podem levar a conexões ou qualidade de produto ruins. É difícil encontrar tal problema por inspeção visual devido à densidade dos BGAs.
• Orifícios de pinos preenchidos: o AXI também pode detectar os orifícios de pinos preenchidos em furos passantes revestidos. Esse problema é causado pelo escape de gás durante o processo de soldagem, o que afeta a confiabilidade da conexão.
Vantagens
Capacidade de inspeção interna: com o uso do AXI, podemos verificar as estruturas internas, juntas de solda ocultas, bem como componentes que podem ser invisíveis da superfície de uma PCB.
Alta precisão: a técnica fornece uma imagem nítida, facilitando a identificação de tipos de falhas, mesmo aquelas mínimas que são difíceis de identificar por outros métodos de inspeção.
Adequado para montagens complexas: a inspeção automatizada de raios X é adequada para verificar placas multicamadas e componentes densamente compactados, como Ball Grid Arrays (BGAs) e Quad Flat Non-lead (QFNs).
Análise quantitativa: os sistemas AXI avançados podem fornecer dados qualitativos associados à qualidade da junta de solda, ao posicionamento dos componentes e outros parâmetros importantes.
Desvantagens
Alto custo inicial: o AXI geralmente é mais caro do que outras tecnologias de inspeção comuns devido aos altos investimentos iniciais em equipamentos.
Preocupações com a segurança da radiação: questões de segurança devem ser consideradas ao usar raios X, e modificações especiais nas instalações e treinamento para os operadores podem ser necessárias.
Detecção limitada de defeitos superficiais: embora o AXI possa fornecer resultados muito bons na inspeção interna de placas de circuito impresso, ele pode ser menos confiável que a Inspeção Óptica Automatizada (AOI) na identificação de defeitos externos em PCBs.
Embora AXI e AOI pertençam à categoria de métodos de teste e inspeção estrutural que usam captura de imagem para o exame, cada um deles tem propriedades e funções específicas. Para entender melhor suas diferenças, listamos uma tabela abaixo:
A inspeção de raios X de PCB é importante porque pode revelar problemas ocultos, como pacotes BGA e vazios em juntas de solda. Isso ajuda a minimizar a produção de PCBs não confiáveis e abaixo do padrão.
Sim, se os protocolos de segurança adequados forem seguidos. Hoje, os sistemas de inspeção de raios X são bem blindados e há intertravamentos de segurança para reduzir os níveis de exposição.
A inspeção por raios X pode identificar uma série de defeitos, incluindo, mas não se limitando a, vazios nas juntas de solda, conexões BGA, componentes desalinhados, solda insuficiente, curtos-circuitos e furos preenchidos.
A inspeção por raios X é mais útil nos casos em que os conjuntos de circuitos são complexos e quando as conexões estão ocultas, como BGAs.
Não, o AXI complementa outras técnicas como AOI e In-Circuit Testing (ICT), já que o AXI detecta defeitos internos que outras técnicas não conseguem. Ele é mais eficaz se usado como uma das muitas ferramentas no processo de controle de qualidade.
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