Para garantizar el correcto funcionamiento de los dispositivos electrónicos, se realiza una inspección por rayos X en las placas de circuito impreso durante todo el proceso de ensamblaje. Las diferentes categorías de placas de circuito impreso tienen diferentes estándares de inspección, y la inspección por rayos X es un método ampliamente utilizado que permite detectar defectos que no son visibles a simple vista.

Este artículo ofrece una introducción detallada a la inspección automatizada por rayos X, incluyendo su flujo de trabajo y sus beneficios.

¿Qué es la inspección automatizada por rayos X?

La inspección por rayos X de placas de circuito impreso (PCB), también conocida como inspección automatizada por rayos X, se utiliza ampliamente en diversas industrias, desde la médica hasta la aeroespacial, para identificar errores de fabricación. Es particularmente común en la inspección de PCB, ya que los rayos X proporcionan un método excelente para evaluar la calidad de las PCB y detectar defectos ocultos sin dañar la placa de circuito.

El sistema de inspección utiliza rayos X como fuente de escaneo, lo que resulta adecuado para detectar grietas y fisuras de mayor tamaño. Este método permite un acceso no destructivo a las geometrías internas y la composición estructural. La inspección por rayos X automatizada (AXI) funciona de forma similar a la inspección óptica automatizada (AOI) mediante la captura de imágenes. La única diferencia radica en que la AOI utiliza fuentes de luz, mientras que la AXI emplea rayos X para el escaneo. Todos los dispositivos de montaje superficial y sus uniones de soldadura pueden inspeccionarse mediante rayos X. El software del equipo genera imágenes 2D de los componentes en tiempo real. Estas imágenes permiten visualizar y analizar fácilmente los defectos, y el equipo también identifica la causa raíz de cada problema.

¿Cómo funciona un sistema de inspección por rayos X?

La inspección por rayos X funciona midiendo los fotones de rayos X que atraviesan un material determinado. Los distintos materiales tienen composiciones elementales y pesos atómicos diferentes, y los fotones de rayos X se comportan de manera distinta al interactuar con ciertos elementos. Los elementos más pesados ​​suelen aparecer más oscuros, mientras que los más ligeros aparecen más transparentes, lo que da como resultado imágenes de rayos X dinámicas. Dado que las placas de circuito impreso (PCB) suelen estar compuestas de elementos pesados, se pueden generar fácilmente efectos visuales detallados mediante imágenes de rayos X.

Los equipos de inspección por rayos X de placas de circuito impreso suelen constar de tres componentes básicos:

• Tubo de rayos X: El tubo de rayos X es el responsable de generar fotones de rayos X. A veces llamado tubo Roentgen, el tubo de rayos X funciona acelerando electrones a altas velocidades y haciéndolos colisionar con un blanco.

• Plataforma de manipulación de muestras: La plataforma de la máquina de rayos X se utiliza para mover la muestra de PCB en varias direcciones, lo que permite la inspección por rayos X desde todos los ángulos necesarios.

• Detector: El detector recoge los fotones de rayos X en el lado opuesto de la placa de circuito impreso de la muestra y los convierte en una imagen. Esta puede ser una representación en 2D o una imagen 3D detallada, según el software específico utilizado.

Ventajas de la inspección por rayos X

• Capaz de inspeccionar vías ciegas y enterradas: Las vías son un componente importante de las PCB, ya que permiten una fácil conectividad entre las diferentes capas de señales. Las PCB tienen distintos tipos de vías, incluyendo vías ciegas y enterradas. Inspeccionar estas vías visualmente puede ser complicado, ya que son difíciles de detectar. Las máquinas de rayos X para PCB emiten radiación que puede penetrar puntos ocultos y de difícil acceso, lo que permite a los inspectores evaluar fácilmente la integridad de los orificios y la calidad de las conexiones y componentes de la PCB.

• Permite la visualización de BGA: La tecnología Ball Grid Array (BGA) facilita la colocación de componentes, ya que permite el uso de dispositivos más pequeños y la instalación de componentes diminutos en la placa de circuito impreso (PCB). Sin embargo, las BGA presentan inconvenientes, especialmente en lo que respecta a la evaluación e inspección de la calidad. Los componentes BGA suelen estar encapsulados de forma compacta en la placa de circuito impreso, dejando prácticamente ningún espacio entre ellos. Esta disposición densa dificulta que los inspectores identifiquen visualmente cualquier defecto en la PCB o en los componentes montados. Las máquinas de rayos X para PCB suelen ser el mejor método para evaluar la calidad de los componentes y las conexiones de la PCB, ya que los rayos X pueden penetrar los componentes BGA. Este ensayo no destructivo (END) permite a los inspectores visualizar componentes individuales e identificar cualquier defecto a partir de las imágenes generadas por la máquina de rayos X para PCB.

• Identifica errores en la colocación de condensadores de desacoplamiento: Los condensadores de desacoplamiento son componentes cruciales en cualquier dispositivo electrónico, ya que garantizan la estabilidad de la alimentación y eliminan oscilaciones y transitorios. Estos condensadores siempre se conectan en paralelo con la fuente de alimentación. Además, se colocan lo más cerca posible de los chips de potencia. Sin embargo, una colocación incorrecta de estos condensadores puede provocar un rendimiento deficiente del dispositivo o incluso explosiones que pueden dañar a los usuarios. Debido a la estrecha instalación de los componentes electrónicos en las placas de circuito impreso (PCB), puede resultar difícil detectar errores en la conexión únicamente mediante inspección visual. Las máquinas de rayos X para PCB permiten a los inspectores identificar fácilmente cualquier componente mal colocado y corregir los errores antes de la comercialización del producto.

• Permite a los inspectores ver huecos de soldadura: La soldadura es el método para conectar placas de circuito impreso (PCB) y componentes. Si la soldadura se realiza incorrectamente, pueden producirse conexiones defectuosas, lo que afecta la calidad del producto. Además, el producto puede no funcionar de forma óptima o incluso presentar riesgos potenciales para el usuario. Para evitar estos problemas, los inspectores comprueban si hay huecos de soldadura que puedan provocar conexiones de baja calidad durante la inspección. Sin embargo, debido a la densa disposición de los BGA durante la instalación, la inspección visual puede no ser suficiente para examinar las condiciones de soldadura. Las máquinas de rayos X para PCB suelen ser la solución preferida para abordar este problema, ya que permiten a los inspectores detectar con precisión los huecos de soldadura que pueden provocar conexiones deficientes o afectar la calidad del producto.

• Identifica fácilmente orificios de pines obstruidos: Un método para conectar componentes en una PCB es mediante orificios pasantes metalizados. Sin embargo, esta conexión suele presentar ciertos defectos, como orificios de pines obstruidos. Este problema generalmente se debe a la fuga de gas durante la soldadura, que suele ser vapor de agua. Si se aplica calor excesivo durante la soldadura, los orificios de los pines pueden obstruirse, lo que provoca una fuga continua de gas. Identificar estas anomalías mediante inspección visual u otros métodos inadecuados suele ser complicado. Sin embargo, las máquinas de rayos X para PCB ofrecen el mejor método para identificar orificios de pines obstruidos durante la evaluación de calidad, garantizando la integridad de las operaciones de soldadura.

Como una mejora significativa en la inspección automatizada por rayos X (AXI), no solo se dispone de técnicas 2D, sino también de máquinas que utilizan tecnología 3D y que ofrecen mejoras sustanciales en el rendimiento. Para equipos AXI 3D, PCBWay utiliza el modelo Xscan-7130, que cuenta con un sistema de inspección de alta eficiencia y garantiza la mejor estabilidad y seguridad del sector (con una fuga superficial inferior a 1 μsv/h).

Para conocer la cobertura de inspección del limpiador AXI, consulte la siguiente tabla.