Inspecção por raios X: Guardião da qualidade do projecto PCB/PCBA

Sendo um componente vital nas aplicações electrónicas, o processo de fabrico de placas PCBA é altamente complexo. Qualquer erro na conceção, fabrico ou montagem pode afetar gravemente o desempenho das aplicações electrónicas. Para além das aplicações mais comuns, como telemóveis e computadores, as PCBA são também utilizadas em domínios sofisticados, como o militar e o aeroespacial. Nestas aplicações de topo de gama, as placas PCB são cada vez mais pequenas, enquanto a densidade dos componentes estruturais internos é cada vez mais complexa. Consequentemente, pode ser difícil detetar problemas de avaria. Para ultrapassar estas dificuldades, Inspeção por raios X tornou-se um método de inspeção indispensável na fabrico de PCB e processo de montagem. Na FS Technology, somos especializados em oferecer informações detalhadas sobre este processo altamente eficaz Método de ensaio de PCB.

O que é a inspeção PCB X-RAY

Conceito

A deteção por raios X é um método de ensaio não destrutivo que pode ser utilizado tanto para PCB como para PCBA. No processo de fabrico, pode avaliar a qualidade da camada interna da placa, enquanto no processo de montagem pode detetar problemas como a qualidade da junta de soldadura e a colocação dos componentes. O princípio deste método de deteção consiste em utilizar radiação electromagnética de alta energia para atravessar o material e gerar uma imagem da sua estrutura interna, revelando assim problemas internos que não podem ser vistos a olho nu.

Em projectos de PCBA de alta densidade, mesmo técnicos especializados e equipamento AOI avançado podem não conseguir identificar problemas. No entanto, a inspeção por raios X pode detetar facilmente problemas em desenhos e componentes de PCB complexos. As máquinas de raios X utilizadas durante a inspeção podem fornecer uma visão ampliada de uma placa de circuitos ou de um componente, permitindo aos técnicos examinar até os mais pequenos detalhes. Esta tecnologia é uma ferramenta essencial para garantir a qualidade e a fiabilidade das PCB para uma vasta gama de aplicações, incluindo eletrónica de consumo, aeroespacial e defesa.

Características

  • Ensaios não destrutivos: É um processo valioso para componentes sensíveis que são difíceis de substituir, uma vez que todo o processo de teste não tem de tocar fisicamente na placa, evitando danos na placa de circuito impresso ou noutros componentes da placa.
  • Imagens de alta qualidade: O teste de raios X gera imagens de alta qualidade da estrutura interna da placa de circuitos durante a inspeção, facilitando a deteção de falhas que são difíceis de identificar através de outros métodos de teste.
  • Rápido e preciso: O processamento eficiente e rápido desta tecnologia é extremamente vantajoso para montagem rápida de placas de circuito impresso projectos, assegurando que os processos de fabrico não são atrasados por procedimentos de inspeção morosos.
  • Considerações sobre os custos: A inspeção por raios X implica custos adicionais em comparação com os métodos de ensaio gratuitos, como a inspeção visual e Inspecção AOI.
  • Competências técnicas: O processo de inspeção requer o envolvimento de especialistas e técnicos que possam captar com precisão imagens de raios X e interpretar os resultados.
  • Exposição à radiação: Durante a inspeção de PCBs por raios X, os trabalhadores podem ser expostos a radiação ionizante que pode ser prejudicial se não for devidamente controlada. Como tal, é essencial implementar medidas de segurança adequadas para minimizar o risco de exposição à radiação.

Como garantir a qualidade da deteção por raios X

Equipamento avançado de raios X

  • Máquinas AXI: São concebidos para montagem de PCB de alto volume projectos, em que é necessário um elevado grau de automatização para digitalizar e inspecionar várias placas com rapidez e precisão.
  • Máquinas de raios X manuais: Estas máquinas são frequentemente utilizadas para projectos de protótipos ou de baixo volume, devido à necessidade de posicionamento manual do PCB para a obtenção de imagens. Também são adequadas para inspecionar componentes maiores ou com formas irregulares.
  • Máquinas de raios X de microfoco: Possuem um pequeno tamanho de ponto focal e são utilizadas para a obtenção de imagens de alta resolução de pequenos componentes e estruturas em placas PCBA. São ideais para aplicações de alta precisão que requerem imagens detalhadas de características minúsculas.
  • Máquinas de raios X de tomografia computorizada (CT): Utilizam a tecnologia de digitalização CT para gerar imagens 3D de PCBs para uma análise mais detalhada. São utilizadas para montagens complexas de PCB que requerem uma inspeção detalhada das estruturas internas e das características ocultas.
  • Máquinas de raios X em linha: Esta máquina está integrada na linha de produção e efectua a leitura de PCBs de forma síncrona durante o processo de produção. São adequadas para ambientes de produção de grande volume onde é necessária uma inspeção em tempo real.
  • Máquinas de raios X fora de linha: Estas máquinas são utilizadas para deteção secundária pós-parto ou deteção de amostras. São ideais para inspecionar produtos acabados ou testar uma pequena amostra de PCBs de uma grande produção.
  • Sistemas de raios X para armários: Estes sistemas são concebidos para a inspeção de placas PCB de pequena e média dimensão. Estão equipados com um pequeno tubo de raios X e um painel plano para gerar imagens do circuito. São frequentemente utilizados para uma inspeção rápida e fácil de pequenos componentes.
  • Sistemas de raios X de chão: Estes sistemas são concebidos para a inspeção de painéis PCB de grandes dimensões. São maiores do que os sistemas de raios X de armário e possuem um tubo de raios X de alta potência e detectores maiores. 

Processo de inspeção por raios X de PCB

  1. Limpeza de placas PCBA: Antes da digitalização, é imperativo limpar qualquer sujidade ou impureza na superfície da placa para evitar interferências com as imagens produzidas pelos raios X.
  2. Inspeção por raios X: Colocar a placa de circuitos na máquina de raios X, ligar o interrutor e a radiação electromagnética de alta energia penetrará no interior da placa para captar imagens da estrutura interna do circuito.
  3. Análise de imagens: Utilize um software complementar para analisar as imagens captadas e detetar e medir quaisquer falhas.
  4. Relatórios: Na fase final, todos os defeitos identificados durante o processo de inspeção por raios X são documentados num relatório. Este relatório é utilizado para a resolução de problemas e reparação da placa, de modo a garantir o seu correto funcionamento.

Melhores práticas de inspeção por raios X

  • Calibração e manutenção de equipamentos: É crucial que um técnico profissional calibre e faça a manutenção adequada do equipamento antes de efetuar verificações do circuito.
  • Definições de inspeção exactas: Utilize definições de inspeção precisas adaptadas ao tamanho e à complexidade estrutural da placa PCB.
  • Formação de técnicos: Assegurar que os técnicos que realizam as inspecções recebem formação adequada para desenvolver a capacidade de analisar imagens de raios X e identificar defeitos.
  • Validação regular do processo de inspeção: Validar regularmente o processo de inspeção para garantir a sua exatidão e validade.

Avanços nos sistemas de inspeção por raios X

À medida que a tecnologia de inspeção por raios X continua a evoluir, Empresas de PCBA pode fornecer serviços de inspeção de placas de circuitos mais fiáveis e precisos através de avanços no hardware e no software, como a fonte e o detetor de raios X.

  • Avanços nas fontes de raios X: Os fabricantes de equipamentos tornaram as fontes de raios X de microfoco uma prática corrente no fabrico de produtos electrónicos, que produzem imagens de alta resolução de PCB e aceleram as inspecções.
  • Avanços em Detectores: A utilização de detectores de painel plano pelas principais empresas de PCBA aumenta a praticabilidade da tecnologia de raios X em projectos de PCB. Além disso, o desenvolvimento de detectores de contagem de fotões melhorou a sensibilidade da deteção de raios X, permitindo aos engenheiros focar melhor os raios.
  • Avanços no software de inspeção: A FS Technology utiliza um sistema de imagem 3D para inspecionar toda a placa a 360° sem ângulos mortos. Com esta tecnologia, podemos rodar e fazer zoom em áreas específicas da placa. A utilização do ADR, ou software de reconhecimento automático de defeitos, pode poupar tempo e evitar erros de deteção manual.
  • Inteligência Artificial: A aplicação da tecnologia de IA na inspeção de placas de circuito impresso pode não só detetar os erros actuais da placa, mas também prever a possibilidade de defeitos com base na conceção e noutros factores. Os algoritmos de IA são um novo desenvolvimento nos sistemas de raios X.

Conclusão

A inspeção por raios X é uma técnica altamente valiosa para a indústria eletrónica, fornecendo um processo preciso e fiável para inspecionar placas de circuitos. Sendo uma técnica de ensaio não destrutiva, é adequada tanto para protótipos como para a produção em massa, reduzindo o risco de danos nos produtos ou recolhas.

Olhando para o futuro, os esforços de investigação e desenvolvimento centram-se no aumento da velocidade, precisão e eficiência do processo de inspeção.

Uma área promissora de desenvolvimento é a importância da aprendizagem automática, que pode melhorar a precisão da inspeção por raios X e a eficiência da deteção de defeitos.

Outra área de desenvolvimento é a criação de novos detectores de raios X capazes de produzir imagens de maior resolução, permitindo inspecções ainda mais detalhadas.

Além disso, a integração da inspeção por raios X em processos de fabrico automatizados pode simplificar o processo de inspeção e melhorar a eficiência.

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