La inspección de rayos X del PCB es uno de los avances en la fabricación. Permite a los diseñadores e ingenieros detectar defectos. Los defectos pueden estar en varias partes de sus componentes como BGA, soldadura y defectos CSP.
La inspección por rayos X es un proceso para los PCBs crudos y avanzados. Los fabricantes combinan la inspección por rayos X con pruebas funcionales. Este proceso da un resultado preciso con tranquilidad durante la fabricación.
Durante la producción en masa de varios prototipos y placas complejas, entra en juego la inspección por rayos X. Con esta tecnología, los fabricantes pueden suministrar a los clientes componentes de PCB de alta integridad.
¿Qué es la inspección de rayos X del PCB?
También lo llamamos Inspección Automatizada de Rayos X (AXI). Son rayos especiales con poderosas ondas electromagnéticas y longitudes de onda extremadamente cortas. La longitud de onda es mucho más corta que la de la luz visible, menos de 10 nanómetros.
Lo que hace que los rayos X tengan aplicación en un entorno industrial es su alto poder de penetración. Un rayo X puede penetrar una sustancia que la luz visible no puede detectar.
Algunas de las propiedades de los rayos X son:
- Ionización
- Penetración
- Calor
- Refracción
- Fluorescencia, etc.
El efecto penetrante de los rayos X lo hace útil en la fabricación de PCB. Con el efecto penetrante, los fabricantes pueden usarlo para detectar fallos y otras características ocultas en los objetos objetivo. Hoy en día, muchas aplicaciones como la medicina, la industria aeroespacial, el control industrial, el control de calidad, etc. utilizan los rayos X.
Los fabricantes de PCB utilizan hoy en día los rayos X para la inspección. La utilizan para acceder a la calidad de los PCB, un paso crucial hacia la fabricación de PCB de calidad.
En la fabricación de electrónica, hemos visto un uso más amplio de CSP, QFN, flip chips, etc. Para satisfacer las necesidades de diseño, los diseñadores fabricaron estas piezas con menor inductancia, mejor capacidad de enfriamiento y menor superficie. Aunque esto satisfizo algunas necesidades de diseño, existe el problema de la inspección. El ojo humano no puede juzgar la calidad de la soldadura ni detectar fallos en el diseño.
El alto poder de penetración de los rayos X resuelve este problema. Bajo alta presión, los rayos X emiten una luz que puede penetrar en el sujeto de prueba. Esto revela una imagen con varios espesores y densidades. La calidad de la imagen ayuda a explicar la calidad de la unión.
¿Cómo funciona la inspección de rayos X de PCB?
Muchos procesos industriales utilizan los rayos X para inspeccionar la disposición interna del PCB y otros componentes. Ayuda a determinar la eficiencia e identificar los fallos en el diseño. Esto sucede durante la etapa inicial de fabricación y las pruebas.
Durante las pruebas o la inspección, el diseñador coloca el componente entre la máquina de rayos X y el componente de detección. El poder de penetración de los rayos X depende de algunos factores como:
- La energía de los rayos X
- La densidad del material
- La carga nuclear del material
Antes de la inspección, se puede configurar una máquina de rayos X de manera que considere los factores mencionados. Como resultado, el componente de detección dará un elemento visual del componente filmado. La película puede ser un medio digital moderno o una película radiográfica tradicional.
Los medios digitales modernos podrían ser matrices digitales directas o pantallas de fósforo.
Preferimos los medios digitales modernos debido a muchas ventajas como:
- Una resolución impresionante
- Alta flexibilidad
- Alto contraste
- Ahorra tiempo y conserva los recursos
Muchos sistemas de rayos X tienen un dispositivo que permite al usuario sujetar y manipular el sujeto. Esto permite al ingeniero acceder al sujeto desde un ángulo diferente. A medida que los rayos X viajan a través del sujeto de prueba, los rayos se reducen en calidad e intensidad. Esto se debe a la variación de la densidad en el sujeto de prueba. El efecto de esto es varios tonos de áreas claras y oscuras en la superficie de detección.
Esto explica por qué una grieta o hendidura presente en una bola de soldadura se mostrará fácilmente en una radiografía. Su visibilidad se debe a que la soldadura tiene una mayor densidad en comparación con el aire presente en la grieta. Como resultado, la reducción de la densidad debilita la intensidad de los rayos X. Verá la bola de soldadura como el área de luz en el resultado de los rayos X ya que la densidad se debilita significativamente. La grieta también se mostrará como una grieta oscura donde la densidad de los rayos X se redujo experimentó una pequeña reducción.
Usos de la inspección por rayos X en el PCBA
Gracias a la mejora de la tecnología, muchas industrias utilizan la inspección automatizada por rayos X. Hay procesos de fabricación en los que la seguridad es primordial. Como resultado, debe haber controles exhaustivos de todas las piezas que producen.
Esto se aplica a las industrias en la detección de impurezas (vidrio, metal, arena) en los alimentos procesados. También ayuda a optimizar el procesamiento y a aumentar el rendimiento. Por ejemplo, las industrias alimentarias lo utilizan para determinar el tamaño y el lugar perfecto para los agujeros en el queso para un mejor patrón de rebanado.
Cuando los fabricantes quieren producir un artículo en masa, la inspección por rayos X también se aplica. En la fabricación de productos electrónicos, por ejemplo, la inspección por rayos X puede ayudar a detectar defectos a tiempo. Como resultado, los fabricantes no usarán una pieza defectuosa en la producción en masa. Esto conduce a un importante ahorro de costes. También ahorra a las empresas una reputación sucia que podría surgir de la producción en masa de productos defectuosos.
En resumen, estos son los beneficios
Los fabricantes reciben información sobre sus productos lo antes posible. Esto les permite saber si los materiales están comprometidos. También pueden detectar si la integridad de los parámetros del proceso se ve comprometida.
Los diseñadores no tendrán que construir sobre partes defectuosas. Como resultado, consiguen ahorrar costes innecesarios.
Técnicas de inspección con rayos X
Hay dos técnicas primarias utilizadas para el sistema de inspección de rayos X para las CSP y las BGAs. Estas son el sistema 2D (bidimensional) y el sistema 3D (tridimensional).
Rayos X de transmisión 2D:
Este proceso genera rayos X en un solo punto. Los rayos X pasan entonces a través del PCBA. Este proceso desencadena una imagen en el detector electrónico. Obtendrá la imagen en formato digital en un ordenador después de que éste complete el análisis.
Los diseñadores usan esta técnica para tablas de una sola cara y ensamblajes donde la precisión es de suma importancia. El campo médico utiliza este principio cuando una radiografía para inspeccionar el estado de un hueso fracturado. De manera similar, el sistema de rayos X 2 D muestra la imagen 2D de todo el componente desde ambos lados del PCB.
Inspección de rayos X del PCB--Transmisión de rayos X 3D:
Los ingenieros utilizan la transmisión de rayos X en 3D para los complejos PCBs de doble cara. La inspección por rayos X en 3D necesita dos componentes esenciales: el detector y la fuente de rayos X. El detector se somete a un movimiento circular de 180 grados.
La idea de una transmisión de rayos X en 3D es generar imágenes de varias secciones transversales. Lo hace reconstruyendo series de imágenes 2D. Los rayos X se centran en una sola característica a la vez. Desenfoca los componentes de otros rasgos como las soldaduras. Como resultado, la transmisión de rayos X en 3D le permite concentrarse en un componente específico de interés a la vez.
Inspección de rayos X: Cómo funciona
La muestra de prueba absorbe los rayos X provenientes del tubo de rayos X automatizado. Hay un detector en el otro lado de la máquina. Como resultado, el detector proporciona la imagen óptica de la cámara. También transfiere los rayos X a la luz visible.
El sujeto de prueba tiene varias densidades, pesos atómicos y composición. Como resultado, el grado de absorción de los rayos difiere significativamente. Esto reflejará una imagen única en el receptor. Por lo tanto, los lugares con mayor densidad revelarán una imagen de sombra clara. Esto sucede porque la absorción de los rayos X es más fuerte en este punto.
El diseñador puede aumentar o disminuir el tamaño de la imagen. Esto depende de la distancia del tubo de rayos X a la imagen.
Aplicación de la inspección por rayos X
El uso de la inspección con rayos X es para detectar varios fallos y defectos en la fabricación de PCB. Aquí hay algunos defectos que los PCB ayudan a solucionar:
- Defectos de soldadura: Con la inspección por rayos X, los fabricantes pueden detectar innumerables problemas de soldadura. Ejemplos de ello son los puentes de soldadura, los circuitos abiertos, el exceso de soldadura, la soldadura en frío, la soldadura deficiente, la soldadura insuficiente, los cortos de soldadura, los huecos de soldadura, etc. Incluso pueden acceder a la calidad de la soldadura.
- Defectos de los componentes: La inspección por rayos X también ayuda a comprobar los defectos de los componentes, como cables levantados, componentes defectuosos, componentes mal colocados y componentes faltantes.
- Defectos de CSP y BGA: La complejidad de varios componentes BGA y CSP los hace invisibles a simple vista. Con la inspección avanzada de rayos X, los diseñadores pueden detectar defectos como conexiones de circuito abierto, protuberancias de soldadura y conexiones BGA.
Conclusión
La introducción de la comprobación de rayos X en el PCB es un gran avance. Ayuda a detectar fallos en las primeras fases del proceso de fabricación. Esto salva a la empresa de muchas maneras. También garantiza la integridad de cada componente fabricado.
En conclusión, aquí está una guía completa para la inspección de rayos X del PCB y su aplicación en la industria manufacturera.