Radiografía

¿Qué es la inspección automatizada por rayos X?
La inspección de PCB por rayos X, también conocida como inspección automatizada por rayos X, se utiliza ampliamente en diversas industrias, desde la médica hasta la fabricación aeroespacial, para identificar errores de fabricación. Es particularmente común en la inspección de PCB porque los rayos X proporcionan un excelente método para probar la calidad del PCB y detectar defectos ocultos sin dañar la placa del circuito.
A medida que los dispositivos electrónicos se vuelven más pequeños y complejos, con componentes como BGAs y QFNs que ocultan las uniones de soldadura bajo los paquetes, la inspección automatizada por rayos X se ha convertido en una herramienta indispensable en el flujo de trabajo de ensamblaje.

Ventajas clave sobre AOI

Escenarios clave de aplicación en la producción de PCB/PCBA

Inspección posterior al reflujo para componentes ocultos
El caso de uso más común: inspeccionar uniones de soldadura de dispositivos BGA, QFN, CSP y flip-chip, donde las conexiones de soldadura están bajo el cuerpo del componente y son inaccesibles para AOI.

Pruebas Industriales de Alta Confiabilidad
Obligatorio para electrónica automotriz, aeroespacial, médica y militar. Por ejemplo, AXI verifica los vacíos en las soldaduras BGA en las UCE automotrices (para cumplir con los estándares IATF 16949) y asegura cero defectos en los PCBA de dispositivos médicos (cumpliendo con ISO 13485).

Inspección Interna de PCB de Múltiples Capas
Detecta defectos internos como cortocircuitos entre capas, desalineación de vías y colocación inadecuada de pistas de cobre en PCB complejos de múltiples capas.

Análisis de fallas
Utilizado en el análisis de causa raíz de PCBA fallados en campo para identificar defectos ocultos que no son visibles mediante inspección visual.

aXI 2D vs. AXI 3D
Al igual que AOI, AXI se categoriza en dos tipos según la capacidad de imagen:
· AXI 2D: Captura una única imagen plana de rayos X, adecuada para inspección básica de PCB de baja densidad. Es rentable pero puede presentar artefactos por superposición de imágenes.
· 3D AXI (Tomografía de rayos X): utiliza tomografía computarizada para generar imágenes 3D estratificadas de la PCBA. Elimina los artefactos superpuestos y permite la medición precisa del volumen de la unión de soldadura y la relación de vacíos, ideal para electrónica de alta densidad y alta precisión.

Un sistema de inspección por rayos X (comúnmente denominado Inspección Automática por Rayos X, AXI) es una tecnología de ensayo no destructivo (END) que penetra ensambles de PCB/PCBA para detectar defectos internos ocultos. A diferencia de la AOI (que solo captura imágenes superficiales), el AXI aprovecha la capacidad de la radiación de rayos X para atravesar materiales de diferentes densidades, convirtiéndolo en el estándar de oro para inspeccionar componentes encapsulados como BGA, QFN y chips invertidos.
El proceso de funcionamiento de un sistema de inspección por rayos X se puede dividir en 5 pasos secuenciales principales:

Paso 1: Calibración del sistema y configuración de referencia
Antes de la inspección, el sistema se configura para ajustarse a las especificaciones de diseño de la PCBA:
· Importar datos de referencia: Cargue el archivo CAD del PCB o una imagen de muestra dorada (PCBA sin defectos) para establecer el punto de referencia para la forma aceptable de las uniones de soldadura, volumen y posición de los componentes.
· Ajustar parámetros de rayos X: Afinar la dosis, voltaje y corriente de rayos X según el grosor del PCBA y la densidad de los componentes. Las placas más gruesas o con componentes más densos requieren un voltaje más alto para garantizar una penetración suficiente.
· Establecer umbrales de tolerancia a defectos: Definir rangos aceptables para defectos como el tamaño de huecos en la soldadura o el desplazamiento de bolas de soldadura para evitar falsas alarmas.

Paso 2: Emisión y penetración de rayos X
El núcleo del sistema es el generador de rayos X, que emite un haz controlado de rayos X de baja dosis hacia el PCBA que se está inspeccionando:
El PCBA se coloca sobre un transportador o plataforma de precisión, asegurando una posición estable durante el escaneo.
Los rayos X atraviesan el PCBA. Los materiales absorben los rayos X de manera diferente según su densidad:
· Materiales de alta densidad: Absorben más rayos X, apareciendo como áreas oscuras en la imagen final.
· Materiales de baja densidad: absorben menos rayos X, apareciendo como áreas claras en la imagen final.
Para los sistemas 3D AXI, la PCBA o la fuente de rayos X gira en múltiples ángulos para capturar datos de penetración multidireccional.

Paso 3: Captura de imagen y conversión de señal
Un detector de rayos X de alta sensibilidad (ubicado en el lado opuesto a la fuente de rayos X) capta las señales de rayos X atenuadas después de que atraviesan la PCBA:
El detector convierte la energía de rayos X en señales eléctricas, que luego se traducen en imágenes digitales en escala de grises.
· Para AXI 2D: se genera una única imagen plana que muestra la estructura interna superpuesta de la PCBA.
· Para AXI 3D (tomografía de rayos X): múltiples imágenes 2D desde diferentes ángulos se combinan mediante algoritmos de reconstrucción para crear un modelo 3D estratificado de la PCBA, eliminando el solapamiento de imágenes y permitiendo vistas en sección transversal.

Paso 4: Análisis de imagen y detección de defectos
Este es el núcleo inteligente del sistema, donde los algoritmos de software analizan las imágenes capturadas frente a la referencia preestablecida:
· Análisis AXI 2D: Compara la distribución de escala de grises de la imagen de la PCBA con la muestra patrón. Las anomalías como manchas oscuras (exceso de soldadura) o manchas brillantes se marcan como posibles defectos.
· Análisis AXI 3D: Utiliza el modelo 3D para medir dimensiones precisas. Puede distinguir entre variaciones menores y defectos críticos.
· Clasificación de defectos: El sistema clasifica los defectos según su gravedad:
Crítico: Puentes de soldadura entre pines BGA, huecos grandes, bolas de soldadura faltantes.
Mayor: Desplazamiento ligero de bolas de soldadura, pequeños huecos.
Menor: Problemas estéticos sin impacto en la funcionalidad.

Paso 5: Resultado de salida y generación de informes accionables
Tras el análisis, el sistema genera resultados claros y trazables para los equipos de producción:
· Visualización de defectos: Marca la ubicación exacta de los defectos en la imagen de la PCBA o en el modelo 3D para facilitar su identificación.
· Informes detallados: Crea registros con el tipo de defecto, ubicación, gravedad y estado de cumplimiento. Estos datos se almacenan para la optimización del proceso y la rastreabilidad de la calidad.
· Enrutamiento posterior a la inspección: La PCBA se dirige automáticamente a una estación de reparación para la corrección de defectos, o se envía a la siguiente etapa de producción si no se detectan defectos.