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Qu'est-ce que l'inspection aux rayons X des PCB et ses avantages ?

Table des matières

L'inspection aux rayons X des PCB implique l'utilisation de rayons X pour vérifier les défauts des cartes de circuits imprimés. Il s'agit de l'une des méthodes de contrôle qualité les plus efficaces, notamment lorsqu'il s'agit de visualiser les défauts cachés, et elle est couramment utilisée en complément de l'inspection visuelle. Alors, comment ça marche? Cet aperçu explique en détail l'inspection aux rayons X des caractéristiques des PCB, y compris ses avantages.

Qu'est-ce que l'inspection des PCB par rayons X ?

L'inspection aux rayons X des PCB consiste à utiliser un appareil à rayons X pour examiner les cartes de circuits imprimés. Les rayons X sont extrêmement haute fréquence et haute énergie ondes électromagnétiques de très courtes longueurs, plus courtes que celles de la lumière visible. Ces ondes peuvent pénétrer des objets solides.

Dans le monde de l’électronique, les fabricants utilisent la pénétrabilité des rayons X pour visualiser les caractéristiques cachées des circuits imprimés. Par exemple, grâce à l'inspection aux rayons X, les composants PCB tels que les connexions BGA et IC haute densité peuvent être vérifiés pour déceler un mauvais alignement et d'autres problèmes.

Plus important encore, l’inspection aux rayons X permet aux techniciens de contrôle qualité de visualiser les joints de soudure et de les inspecter à la recherche de défauts. Cela permet de détecter des défauts qui autrement passeraient inaperçus en raison de leur nature cachée. Voici comment fonctionne l'inspection aux rayons X des PCB :

  • Les matériaux lourds ou à haute densité absorbent davantage les rayons X que les matériaux plus légers.
  • Sur un PCB, le alliage de soudure transporte des matériaux plus lourds. Ceux-ci absorbent plus de rayons X que les composants et autres parties de la carte.
  • Lorsque des rayons X sont projetés sur un échantillon de PCB, seuls quelques-uns traversent les pièces soudées.
  • Un détecteur, à l'aide d'un logiciel spécial, utilise l'absorption variée des rayons X pour créer une image du PCB ; un peu comme c’est le cas lors de la numérisation d’os.
  • Les zones soudées apparaissent sombres, tandis que les autres parties apparaissent claires. Cette image est projetée sur un écran d’ordinateur.
  • Lorsqu'un défaut est présent, une différence entre les zones claires et sombres apparaîtra, comme des ombres au niveau des broches et des pastilles.
  • Le technicien d'inspection visualise cette image pour détecter les zones ou composants soudés défectueux, garantissant ainsi une production de haute qualité.
Machine à PCB à rayons X et ses composants constitutifs
Machine à PCB à rayons X et ses composants constitutifs
Ressource : https://www.mdpi.com

Machine à rayons X pour PCB

Une machine à rayons X pour l'inspection des PCB est composée de ces pièces principales ; la tête de balayage (également appelée tube à rayons X), la plate-forme d'échantillons, le système d'entraînement et l'unité de détection, et. La tête de numérisation émet des rayons X, tandis que la plate-forme d'échantillon contient le PCB à numériser.

L'unité de détection capte les rayons X qui traversent le circuit imprimé, en utilisant leurs niveaux d'absorption différentiels, crée une image en direct de la carte et de ses composants. Les machines à rayons X PCB peuvent produire un 2D ou 3D représentation du conseil d’administration.

Inspection aux rayons X des PCB 2D

L'inspection 2D à l'aide de rayons X produit une alimentation en direct sur un seul axe du circuit imprimé. Lorsqu'elle est inclinée (en déplaçant l'unité de détection), une imagerie inclinée est obtenue. L’inspection 2D est une méthode plus rapide à utiliser. C'est aussi moins cher. Cependant, pour une analyse plus détaillée, la 3D est souvent une meilleure option.

Inspection aux rayons X des PCB 3D

Dans ce mode, une machine d'inspection aux rayons X des PCB combine des tranches 2D pour produire une structure 3D. Bien que plus lente et plus coûteuse, cette méthode permet d’obtenir une vue plus détaillée de l’échantillon. En conséquence, le technicien d'inspection peut voir l'ensemble de la pile de circuits imprimés en même temps et identifier les défauts plus facilement.

Utilisation de l'équipement d'inspection à rayons X BGA
Utilisation de l'équipement d'inspection à rayons X BGA
Ressource : https://www.researchgate.net

Inspection aux rayons X des PCB

L'utilisation d'un appareil à rayons X pour l'inspection des PCB permet de visualiser des caractéristiques qui ne peuvent pas être vues à l'aide de moyens conventionnels, tels que les microscopes et l'AOI (inspection visuelle automatisée). Avec cette technique, le PCB est vérifié pour détecter à la fois les problèmes de composants et de soudure.

Inspection aux rayons X pour les composants électroniques

Appareils SMT, tels BGA et QFN or CI complexes, peuvent être difficiles à inspecter par la méthode visuelle, car leurs connexions se trouvent toujours sous l'emballage et pratiquement inaccessibles. Cela nécessite l'utilisation de rayons X. L'inspection aux rayons X SMT permet généralement de détecter ces défauts :

  • Composants manquants
  • Composants mal alignés
  • Composants endommagés
  • Mauvaise valeur du composant
  • Broches ou fils soulevés

Les défauts de composants, tels qu'un mauvais alignement, apparaissent généralement comme une inadéquation des ombres des broches et des pastilles. D'autres défauts sont également détectés ; en examinant les zones claires et sombres et en identifiant les écarts visibles.

Inspection des joints de soudure aux rayons X

Les rayons X sont facilement absorbés par les matériaux lourds de l’alliage de soudure. En conséquence, la soudure apparaît plus foncée que les autres parties de la carte, y compris les composants et le noyau ou le substrat. Lors de l'inspection aux rayons X des PCB, la teinte sombre de la soudure permet de détecter les problèmes suivants :

  • Vides de soudure
  • Ponts de soudure
  • Soudure insuffisante
  • Excès de soudure
  • Qualité de soudure
  • Short de soudure

Par exemple, un pont moins foncé (gris) entre les joints de soudure peut signifier un court-circuit de la soudure, tandis qu'un point plus clair à l'intérieur de la pièce soudée peut être un vide. Une soudure insuffisante est également identifiée comme un point lumineux de la ligne, entre autres défauts.

Image d'inspection aux rayons X des PCB
Image d'inspection aux rayons X des PCB
Ressource : https://hackaday.com

Avantages des rayons X des PCB

Dans le industrie électronique, il est courant d'utiliser un appareil à rayons X pour l'inspection des PCB. Ceci est utile lorsqu'il s'agit de circuits imprimés critiques, tels que ceux utilisés dans les applications médicales, militaires et aérospatiales. L'inspection aux rayons X des PCB, par rapport à l'inspection visuelle et à d'autres méthodes d'examen, offre plusieurs avantages uniques.

  • Pas de dommage: L’inspection aux rayons X est non invasive et non destructrice. Aucune partie de la carte ou de ses composants assemblés n'est endommagée ou détruite pendant le processus.
  • Défauts cachés : contrairement à la méthode visuelle, l'inspection des PCB aux rayons X peut aider à visualiser les parties de la carte qui sont cachées, telles que les couches internes ou les connexions BGA et IC.
  • Examen flexible : Avec la possibilité de créer une vue 2D ou 3D de la structure du PCB, l'inspection aux rayons X offre la flexibilité nécessaire pour analyser différents types de circuits imprimés selon les niveaux de visualisation requis.
  • Précision supérieure: L'inspection des PCB aux rayons X offre une plus grande précision par rapport à d'autres techniques telles que l'utilisation de loupes ou de microscopes et d'AOI. Il donne une analyse claire des joints de soudure, des connexions des composants et d'autres informations importantes nécessaires pour garantir une inspection approfondie.
  • Analyse des pannes : en utilisant les informations de l’inspection aux rayons X, les ingénieurs peuvent analyser les défauts et trouver efficacement leurs causes profondes. Cela signifie des PCB de meilleure qualité basés sur des améliorations pratiques.

Conclusion

L'inspection aux rayons X des PCB est une technique efficace qui peut aider à visualiser les défauts cachés pour une identification plus facile. En l'intégrant dans la chaîne de production, les fabricants de PCB peuvent garantir une production de haute qualité d'assemblages de circuits imprimés. L'inspection des PCB à l'aide de rayons X offre également une plus grande flexibilité, car la carte peut être visualisée en modes 2D ou 3D, ou avec l'utilisation de différents niveaux de rayons.

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