Röntgenfoto

Wat is geautomatiseerde röntgeninspectie?
PCB-röntgeninspectie, ook bekend als geautomatiseerde röntgeninspectie, wordt veel gebruikt in diverse industrieën, van medische toepassingen tot de lucht- en ruimtevaart, om productiefouten op te sporen. Het komt vooral vaak voor bij PCB-inspectie, omdat röntgenstralen een uitstekende methode bieden om de kwaliteit van printplaten te testen en verborgen defecten te detecteren zonder de printplaat te beschadigen.
Naarmate elektronica kleiner en complexer wordt, met componenten zoals BGAs en QFNs die soldeerverbindingen onder de behuizing verbergen, is geautomatiseerde röntgeninspectie onmisbaar geworden in het assemblageproces.

Belangrijke voordelen ten opzichte van AOI

Belangrijke toepassingsscenario's in PCB/PCBA-productie

Inspectie na Reflow voor verborgen componenten
De meest voorkomende gebruiksscenario—inspectie van soltervoegen van BGA, QFN, CSP en flip-chip apparaten waarbij de solterverbindingen onder het component lichaam zitten en ontoegankelijk zijn voor AOI.

Industriële Testen met Hoge Betrouwbaarheid
Verplicht voor de automotive-, lucht- en ruimtevaart-, medische- en militaire elektronica. AXI verifieert bijvoorbeeld soldeernaden met BGA in automotive ECUs (om aan IATF 16949-standaarden te voldoen) en zorgt voor nul gebreken in medische PCBA's (in overeenstemming met ISO 13485).

Inspectie van Interne Lagen van Meerlagige PCB's
Detecteert interne gebreken zoals tussenlaag kortsluiting, via-misalignering en onjuiste plaatsing van koperbanen in complexe meerlagige PCB's.

Analyse van de storingen
Gebruikt bij root-cause-analyse van PCBA's die in het veld zijn mislukt, om verborgen gebreken te identificeren die niet zichtbaar zijn via visuele inspectie.

2D AXI versus 3D AXI
Net als AOI wordt AXI ingedeeld in twee typen op basis van beeldvormingscapaciteit:
· 2D AXI: Vangt een enkel plat X-ray beeld op, geschikt voor basisinspectie van laagdichtheids PCB's. Kosteneffectief, maar kan overlapping beeldartefacten vertonen.
· 3D AXI (Röntgentomografie): Gebruikt computed tomografie om gelaagde 3D-beelden van de PCBA te genereren. Elimineert overlappingen en maakt nauwkeurige meting van soldeerverbindingen volume/leegteverhouding mogelijk—ideaal voor hoge dichtheid, hoge precisie elektronica.

Een röntgeninspectiesysteem (vaak aangeduid als Geautomatiseerde Röntgeninspectie, AXI) is een niet-destructieve testtechnologie (NDT) die doordringt tot PCB/PCBA-assemblages om verborgen interne defecten op te sporen. In tegenstelling tot AOI (die alleen oppervlaktebeelden vastlegt), maakt AXI gebruik van de doordringende eigenschap van röntgenstraling door materialen van verschillende dichtheden, waardoor het de gouden standaard is voor inspectie van ingekapselde componenten zoals BGA, QFN en flipchips.
Het werkpunt van een röntgeninspectiesysteem kan worden onderverdeeld in 5 kernstappen:

Stap 1: Systeemcalibratie & Referentie-instelling
Vóór de inspectie wordt het systeem geconfigureerd aan de hand van de ontwerpspecificaties van de PCBA:
· Referentiegegevens importeren: Laad het CAD-bestand van de PCB of een gouden monster (foutloos PCBA)-beeld om de referentie vast te stellen voor de acceptabele vorm, volume en componentpositie van soldeerverbindingen.
· Röntgenparameters aanpassen: Pas de röntgendosis, spanning en stroom nauwkeurig aan op basis van de dikte van de PCBA en de dichtheid van de componenten. Dikkere platen of dichtere componenten vereisen een hogere spanning om voldoende doordringing te garanderen.
· Stel drempelwaarden voor fouttolerantie in: Definieer acceptabele bereiken voor fouten zoals soldeergatgrootte of verplaatsing van soldeerballetjes om valse alarmen te voorkomen.

Stap 2: Röntgenemissie en doordringing
De kern van het systeem is de röntgengenerator, die een gecontroleerde straal van lagedosering röntgenstraling uitzendt richting de te inspecteren PCBA:
De PCBA wordt op een precisietransportband of -platform geplaatst, zodat de positie tijdens het scannen stabiel blijft.
Röntgenstralen doorlopen de PCBA. Materialen absorberen röntgenstralen verschillend op basis van hun dichtheid:
· Materiaal met hoge dichtheid: Absorbeert meer röntgenstralen en verschijnt als donkere gebieden in het uiteindelijke beeld.
· Lage-dichtheidsmaterialen: Absorberen minder röntgenstralen en verschijnen als lichte gebieden in de uiteindelijke afbeelding.
Voor 3D AXI-systemen draait de PCBA of röntgenbron onder meerdere hoeken om doordringingsgegevens uit verschillende richtingen te verzamelen.

Stap 3: Beeldopname en signaalomzetting
Een hooggevoelige röntgendetector (aan de tegenoverliggende zijde van de röntgenbron) vangt de verzwakte röntgensignalen op nadat ze door de PCBA zijn gegaan:
De detector zet de röntgenenergie om in elektrische signalen, die vervolgens worden omgezet in digitale grijswaardenbeelden.
· Voor 2D AXI: Er wordt één enkel vlak beeld gegenereerd, dat de overlappende interne structuur van de PCBA weergeeft.
· Voor 3D AXI (röntgentomografie): Meerdere 2D-beelden uit verschillende hoeken worden met reconstructiealgoritmen aan elkaar gevoegd om een gelaagd 3D-model van de PCBA te creëren—waardoor beeldoverlapping wordt geëlimineerd en dwarsdoorsneden zichtbaar worden.

Stap 4: Beeldanalyse en defectdetectie
Dit is de intelligente kern van het systeem, waar softwarealgoritmen de vastgelegde beelden analyseren aan de hand van de vooraf ingestelde referentie:
· 2D AXI-analyse: Vergelijkt de grijswaardenverdeling van de PCBA-afbeelding met de gouden standaard. Afwijkingen zoals donkere vlekken (te veel soldeerpasta) of lichte vlekken worden gemarkeerd als mogelijke defecten.
· 3D AXI-analyse: Gebruikt het 3D-model om nauwkeurige afmetingen te meten. Het kan onderscheid maken tussen kleine variaties en kritieke defecten.
· Defectclassificatie: Het systeem sorteert defecten op ernst:
Kritiek: Soldeerverbindingen tussen BGA-pinnen, grote holtes, ontbrekende soldeerballen.
Belangrijk: Lichte verplaatsing van soldeerballen, kleine holtes.
Minder belangrijk: Cosmetische gebreken zonder gevolgen voor de functionaliteit.

Stap 5: Resultaatoutput en actiegerichte rapportage
Na de analyse genereert het systeem duidelijke, traceerbare resultaten voor de productieteams:
· Visualisatie van defecten: Markeert de exacte locatie van defecten op de PCBA-afbeelding of het 3D-model voor eenvoudige identificatie.
· Gedetailleerd rapportage: Maakt logboeken aan met type fout, locatie, ernst en nalevingsstatus. Deze gegevens worden opgeslagen voor procesoptimalisatie en kwaliteitstraceerbaarheid.
· Routering na inspectie: De PCBA wordt automatisch doorgestuurd naar een reparatiestation voor correctie van gebreken, of doorgestuurd naar de volgende productiefase als er geen gebreken worden gedetecteerd.