De placas-mãe de telefones celulares a controladores de drones, a inspeção on-line por raios X pode ser bem aproveitada.

Na fabricação moderna de produtos eletrônicos, os produtos estão se tornando cada vez mais miniaturizados e integrados, com espaçamento entre componentes medido em micrômetros - detalhes que são simplesmente invisíveis a olho nu, muito menos detectáveis para defeitos internos. É exatamente nesse contexto que a tecnologia de testes não destrutivos por raios X surgiu como o "microscópio" do setor, especialmente o sistema de "inspeção on-line por raios X". Esse sistema transformou todo o processo de controle de qualidade de "inspeção por amostragem" para "inspeção completa" e de ‘manual‘ para "automatizado", melhorando significativamente as taxas de rendimento e a eficiência da produção. Nesta passagem, queremos discutir que tipo de soluções as máquinas de inspeção por raios X podem oferecer ao setor e sua prevalência no processo de fabricação de chips de celulares e drones.

Primeiramente, gostaríamos de mencionar o desafio dos defeitos ocultos na fabricação de produtos eletrônicos. Para começar, precisamos entender que, com o rápido desenvolvimento do 5G, da inteligência artificial e da Internet das Coisas, os requisitos de complexidade para o design da placa de circuito em dispositivos terminais estão se tornando cada vez mais rigorosos. Tome como exemplo a placa principal de um smartphone: uma placa de circuito do tamanho de uma palma da mão é densamente embalada com centenas de chips, capacitores, resistores e outros componentes. Muitos desses componentes essenciais são embalados usando tecnologias BGA (Ball Grid Array) ou CSP (Chip-Scale Packaging), em que as juntas de solda ficam ocultas sob o chip. Os métodos tradicionais de inspeção visual e AOI (inspeção óptica automatizada) simplesmente não conseguem determinar a qualidade da solda. Da mesma forma, para dispositivos como controladores de drones, módulos de acionamento de ferramentas elétricas e placas de controle principal de câmeras industriais, a integração do circuito interno não é menos complexa do que nos eletrônicos de consumo. Se ocorrerem problemas como vazios de solda, juntas de solda fria ou curtos-circuitos, isso pode facilmente levar a uma operação instável do dispositivo, interrupções de sinal ou até mesmo falhas no sistema, com consequências que não devem ser subestimadas.

Em segundo lugar, gostaríamos de mencionar os valores das máquinas de inspeção por raios X on-line. A inspeção por raios X, que é uma tecnologia que usa raios de alta energia para penetrar nos objetos e formar imagens, pode "ver através" da estrutura interna dos componentes, observando diretamente a condição das juntas de solda, a integridade da conexão e os defeitos do material. Diferentemente da inspeção off-line tradicional, os sistemas de raios X on-line podem ser perfeitamente integrados às linhas de produção para obter alimentação automática, escaneamento automático, julgamento automático e feedback de dados. Há quatro áreas que podem maximizar os valores das máquinas de inspeção por raios X on-line. O valor um é a cobertura total da varredura: o que ela faz é não depender mais de amostragem aleatória; todas as placas e todos os chips podem ser escaneados e inspecionados; o valor dois é o feedback em tempo real: o que ela faz é identificar instantaneamente os defeitos e soar um alarme, impedindo que os produtos defeituosos entrem no próximo processo; o valor três é a rastreabilidade em circuito fechado: O valor quatro é a precisão em nível de mícron: os resultados mostram claramente a estrutura das esferas de solda BGA, dos pinos de CI, das bolhas internas etc. Os benefícios de usar essas máquinas de inspeção por raios X, como a Nectec‘s NX-CT160, são ilimitadas. Durante o processo de inspeção por raios X, foi descoberto um colapso da esfera de solda do chip no item eletrônico visado. Ao alterar prontamente os parâmetros de soldagem, evitou-se o sucateamento em grande escala. Da mesma forma, após a soldagem por refluxo, a inspeção por raios X pode detectar imediatamente possíveis problemas ocultos, como juntas de solda frias e pontes em placas de controle de drones, melhorando consideravelmente a estabilidade da fábrica. 

Em terceiro lugar, gostaríamos de mencionar a ampla gama de cenários de aplicação para essas máquinas de inspeção por raios X. Embora inicialmente usada para produtos eletrônicos de consumo, como telefones celulares e tablets, a inspeção on-line por raios X tem sido cada vez mais aplicada a outros campos nos últimos anos devido à demanda generalizada por alta confiabilidade. Há quatro campos emergentes representativos. O primeiro é o sistema de gerenciamento de baterias de energia nova: essas máquinas podem inspecionar a qualidade das juntas de solda e a soldagem da placa de conexão; o segundo é a unidade de controle eletrônico automotivo: essas máquinas podem verificar o status de preenchimento das vias internas em placas multicamadas; o terceiro é o equipamento eletrônico médico: essas máquinas podem monitorar a qualidade das juntas de solda nas placas de controle principais para medidores de glicose no sangue, placas de controle de ventiladores e assim por diante; o quarto é o módulo de controle principal de automação industrial: essas máquinas podem garantir que esses equipamentos funcionem de forma estável a longo prazo, como PLCs e placas de acionamento de frequência variável. Para finalizar este parágrafo, com o desenvolvimento de tecnologias avançadas de embalagem, como micro-montagem, embalagem heterogênea e embalagem de flip chip, a importância da inspeção por raios X está aumentando constantemente, tornando-a uma parte indispensável das linhas de produção SMT.

Em quarto lugar, gostaríamos de mencionar as tendências futuras das máquinas de inspeção por raios X, a fim de torná-las mais inteligentes, mais eficientes e mais integradas aos padrões industriais atuais. Os sistemas de raios X atuais não são mais apenas para "tirar fotos". Com a introdução de algoritmos de IA, eles podem identificar automaticamente vários defeitos complexos e realizar julgamento inteligente e classificação de defeitos. Além disso, a tecnologia de aprendizagem profunda torna o sistema mais inteligente com o uso, podendo até mesmo prever defeitos e fazer recomendações de otimização de processos com base em dados históricos.

Ao mesmo tempo, o sistema de detecção é gradualmente integrado aos sistemas de fabricação, como MES e ERP, tornando-se parte da fábrica inteligente e melhorando continuamente seu nível de digitalização e inteligência. 

Para concluir, de placas-mãe de smartphones a controladores de drones, de eletrônicos de consumo a sistemas de controle industrial, a inspeção por raios X on-line está desempenhando um papel significativo. Ela não apenas aprimora os padrões de gerenciamento de qualidade na fabricação de eletrônicos, mas também serve como uma ferramenta essencial para alcançar a visualização do processo e o controle de qualidade no contexto da Indústria 4.0. No futuro, à medida que os componentes continuarem a evoluir para a miniaturização e o design tridimensional, os cenários de aplicação da inspeção por raios X se tornarão mais amplos. Se você é um engenheiro de manufatura, gerente de qualidade ou profissional interessado em manufatura inteligente, é essencial reconhecer o valor dessa "tecnologia transparente".