Tecnología de inspección por rayos X, generalmente denominadaInspección automatizada por rayos X (AXI)es una tecnología utilizada para inspeccionar las características ocultas de objetos o productos objetivo utilizando rayos X como fuente. Hoy en día, la inspección por rayos X se utiliza ampliamente en muchas aplicaciones, como la medicina, el control industrial y la industria aeroespacial. En cuanto a la inspección de PCB, los rayos X se utilizan de forma masiva en el proceso de ensamblaje de PCB con el fin de comprobar la calidad de las PCB, lo cual es uno de los pasos más importantes para los fabricantes de PCB orientados a la calidad.
Nada puede ser amado a ciegas. Así que este pasaje te explicará por qué la tecnología de inspección por rayos X es tan importante enensamblaje de PCB.
El desarrollo tecnológico impulsa el avance de los rayos X
En los últimos años, los encapsulados de matriz de área, incluidos BGAs y QFNs, flip chips y CSPs, se utilizan ampliamente en todo tipo de campos como el control industrial, las comunicaciones, la industria militar, la aeroespacial, etc., lo que hace que las uniones de soldadura queden ocultas bajo los encapsulados. Este hecho hace que sea imposible que los dispositivos de inspección tradicionales desempeñen su función a la perfección en la inspección de PCBs. Además, desde la aparición detecnología de montaje superficial (SMT)lo que hace que tanto los encapsulados como las pistas se vuelvan más pequeños; los métodos de inspección tradicionales, incluidos los de imagen óptica, ultrasónica y térmica, resultan insuficientes porque las PCB tienen una mayor densidad, con sus uniones de soldadura ocultas y orificios enterrados o ciegos. Además, con la creciente miniaturización en lo que respecta al encapsulado de componentes semiconductores, al considerar el sistema de inspección por rayos X, no se puede pasar por alto la tendencia de miniaturización de los componentes, tanto presente como futura.En comparación con otros métodos de inspección, los rayos X pueden penetrar en el embalaje interno e inspeccionar la calidad de las uniones de soldadura. Por eso se eligen.
Principios de inspección por rayos X
Los rayos X tienen una ventaja única: los materiales absorben los rayos X en proporción a su peso atómico y todos los materiales absorben la radiación de rayos X de manera diferente según su densidad, número atómico y espesor. En términos generales, los materiales compuestos por elementos más pesados absorben más rayos X y se pueden obtener imágenes de ellos con mayor facilidad, mientras que los materiales compuestos por elementos más ligeros son más transparentes a los rayos X. Por lo tanto, una imagen ordinaria de inspección por rayos X se muestra en la Figura 1.
En esta figura, la imagen negra oscura se refiere al material hecho de elementos pesados, mientras que la imagen transparente o relativamente blanca se refiere al material hecho de elementos ligeros. Por lo tanto, la inspección por rayos X es adecuada para detectar defectos ocultos, incluidos circuitos abiertos, cortocircuitos, desalineaciones, componentes eléctricos faltantes, etc.
Todos los dispositivos de inspección por rayos X están compuestos por los siguientes tres elementos:
a. Tubo de rayos X. Es capaz de generar rayos X.
b. Una plataforma de operación de muestras. Es capaz de moverse con una muestra para que esta pueda ser inspeccionada desde diferentes ángulos y con la magnificación ajustada. También se puede realizar una inspección en ángulo oblicuo.
c. Un detector. Es capaz de captar los rayos X que atraviesan la muestra y convertirlos en una imagen que pueda ser entendida por los usuarios.
El principio de inspección de todos los dispositivos de inspección por rayos X es el microscopio de proyección de rayos X. El proceso comienza con la generación de rayos X mediante el tubo emisor de rayos X que atraviesa las PCB inspeccionadas. Dado que distintos materiales tienen diferente absorción de rayos X en función de las diferencias de material y número atómico, se genera una proyección en los detectores y, cuanto mayor es la densidad, más profunda será la sombra. La sombra estará mucho más cercana al tubo de rayos X y viceversa.
Por lo tanto, el sistema de inspección por rayos X ideal debe contar con imágenes de rayos X nítidas para proporcionar la información necesaria durante el proceso de análisis de defectos. Para este objetivo, un sistema de inspección por rayos X debe tener un aumento suficiente para satisfacer las necesidades presentes y futuras. Además, para el análisis de BGAs y CSPs, debe estar disponible la función de inspección en ángulo oblicuo. Sin ella, las esferas de soldadura solo pueden inspeccionarse desde arriba, por lo que se perdería información más detallada para el análisis en lo que respecta al tamaño y al grosor de las esferas de soldadura.
Clasificación de dispositivos de inspección por rayos X
Los sistemas de inspección por rayos X para BGAs y CSPs se clasifican principalmente en dos categorías: sistemas 2D (bidimensionales) y sistemas 3D (tridimensionales). Todos los equipos pueden operarse fuera de línea y son capaces de realizar inspección por panel e inspección por muestreo. Los equipos fuera de línea facilitan la inspección de las PCB en cualquier etapa de la línea de ensamblaje y permiten que regresen fácilmente a la línea de ensamblaje. Algunos equipos de rayos X se utilizan en línea, por lo que la mayoría de estos dispositivos se colocan después del horno de refusión. El uso de equipos en línea o fuera de línea depende de la aplicación y de la cantidad de inspección. En términos generales, los equipos en línea son adecuados para aplicaciones con gran volumen, alta complejidad y pocos cambios de tipo, considerando el costo adicional y los elementos de seguridad. Sin embargo, los sistemas de inspección por rayos X en línea son básicamente la parte más lenta de la línea de ensamblaje, lo que reduce la capacidad de la línea de fabricación. Por lo tanto, incluso en aplicaciones de alta capacidad, se pueden utilizar equipos fuera de línea para realizar inspección por panel teniendo en cuenta el costo.
Un sistema de rayos X 2D es capaz de mostrar simultáneamente las imágenes 2D de todos los componentes desde ambos lados de la PCB, al igual que la aplicación médica utilizada para inspeccionar las condiciones de fractura ósea. Un sistema de rayos X 3D es capaz de generar las imágenes de secciones transversales reconstruyendo una serie de imágenes 2D, de forma similar a la aplicación médica CT. Además de su inspección de secciones transversales, el sistema 3D cuenta con otro método llamado laminografía. El proceso de inspección se lleva a cabo combinando la imagen de una sección transversal y eliminando las imágenes de otras secciones transversales para reconstruir la imagen de una sección transversal determinada. Los sistemas 2D pueden funcionar en línea o fuera de línea. La laminografía por rayos X también. Sin embargo, el método en línea suele requerir más tiempo. El sistema de inspección por rayos X con función CT se realiza fuera de línea porque se necesitan muchas imágenes 2D y algoritmos complejos, por lo que se deben emplear un par de minutos. Por lo tanto, el sistema de inspección por rayos X de tipo CT solo se utiliza en aplicaciones de análisis de investigación profesional menos importantes. Otros sistemas 2D y 3D deben diseñarse con la prioridad de emplear el menor tiempo posible y obtener la mejor imagen, a fin de reducir el costo de la inspección.
El tubo de rayos X es el corazón del dispositivo de inspección por rayos X
Para todo tipo de dispositivos de inspección por rayos X, el tubo de rayos X es la parte más esencial. En la actualidad, los tubos de rayos X pueden clasificarse en dos categorías: tubo abierto y tubo cerrado. La comparación de características entre los dos tipos de tubos se muestra en la Tabla 1.
|
Función
|
Tubo abierto
|
Tubo cerrado
|
| Resolución mín. |
≤1 μm |
≥μm |
| Tensión máxima del tubo |
≥160KV |
100KV |
| Aumento |
Alto |
Bajo |
| Vida útil del filamento |
300-800 horas |
Unas 10.000 horas |
| Costo de mantenimiento del sistema |
Mantenimiento del filamento/dispositivo;
se requiere una bomba de vacío profesional
para generar vacío. |
No es necesario |
Al elegir el tipo de tubo de rayos X, se deben tener en cuenta algunos elementos:
a.Tipo de tubo de rayos X: tubo abierto o tubo cerrado. Este tipo está correlacionado con la resolución y la vida útil de los dispositivos de inspección. Cuanto mayor sea la resolución, más detalles intrincados y delicados verán los usuarios. Si el objetivo inspeccionado es de gran escala, entonces no importará cuando elija un dispositivo con una resolución relativamente baja. Sin embargo, en lo que respecta a los BGA y CSP, se requiere una resolución de 2 μm o menor.
b.Tipo de objetivo: penetrante o reflectante. El tipo de objetivo desempeña un papel en la influencia de la distancia entre la muestra y el foco del tubo de rayos X, lo que finalmente influirá en el grado de aumento de los dispositivos de inspección.
c.Voltaje y potencia de rayos X. La capacidad de penetración del tubo de rayos X es proporcional al voltaje. Cuando el voltaje es alto, se pueden inspeccionar objetos con mayor densidad y espesor. Cuando el objetivo inspeccionado son placas de una sola cara, se pueden elegir dispositivos con bajo voltaje. Sin embargo, cuando el objetivo inspeccionado son placas multicapa, se requiere un alto voltaje. Para un voltaje determinado, la definición de la imagen es proporcional a la potencia del tubo de rayos X.
En definitiva, la tecnología de inspección por rayos X ha aportado nuevas reformas a los métodos de inspección SMT y puede considerarse la mejor alternativa paraFabricante de PCBApara seguir mejorando la técnica de fabricación y la calidad del producto.
PCBCart ofrece inspección por rayos X en nuestras placas de circuito ensambladas para comprobar su calidadPrometemos enviar únicamente placas calificadas. ¿Interesado en obtener una cotización rápida para su proyecto de ensamblaje de PCB personalizado? Haga clic en el siguiente botón para enviar su RFQ. Le daremos el precio del ensamblaje de PCB y el plazo de entrega dentro de 1-2 días laborables.
Solicitud de cotización de ensamblaje de PCB con inspección por rayos X
Recursos útiles
•Una introducción completa a la PCBA
•Proceso de ensamblaje de placas de circuito impreso
•Diseño para la fabricación y el montaje de PCB y reglas generales a las que se ajusta
•Cómo evaluar a un fabricante de PCB o a un ensamblador de PCB
•6 formas eficaces de reducir el costo de ensamblaje de PCB sin sacrificar la calidad
