Inspection Automatique
par Rayons X (AXI)
De nos jours, les circuits imprimés sont de plus en plus petits et les composants sont disposés de manière de plus en plus dense sur la carte. Cette tendance rend le contrôle qualité encore plus difficile, et l’inspection visuelle traditionnelle a une capacité limitée à détecter les défauts cachés. C’est là que l’inspection automatique par rayons X (AXI) des circuits imprimés entre en jeu. Cette technique permet de détecter les joints de soudure cachés sous le boîtier.
Qu'est-ce que l'inspection automatique par rayons X ?
L’inspection automatique par rayons X, également appelée inspection automatisée par rayons X, est une méthode de test assez courante qui permet de garantir la qualité interne et l’intégrité des soudures des circuits intégrés et des BGA dans les circuits imprimés. Contrairement à l’AOI, qui utilise la lumière visible pour scanner les cartes, l’AXI utilise les rayons X comme source de balayage et peut ainsi scanner la carte pour révéler les joints de soudure internes, les vias et les terminaisons des composants sans endommager la carte.
Comment fonctionne l'inspection automatique par rayons X
Pour comprendre le fonctionnement de l’AXI, il est nécessaire de connaître d’abord la construction de la machine d’inspection par rayons X. Chaque système d’inspection par rayons X contient trois éléments fondamentaux :
- Tube à rayons X : il est utilisé pour produire les photons X nécessaires à l’imagerie.
- Plateforme : la plateforme sert à maintenir les cartes, qui peuvent se déplacer dans différentes directions afin d’examiner la carte sous différents angles et à différentes distances.
- Détecteur : le détecteur est placé en face du tube et sert à capter les photons X transmis et à les convertir en une image visible.
Le processus d’imagerie consiste à faire passer des photons X à travers l’objet examiné et à les collecter de l’autre côté. Le comportement des photons est déterminé par les caractéristiques du matériau, telles que la densité, l’épaisseur et la composition atomique.
Les matériaux dont le poids atomique est plus élevé absorberont davantage d’énergie des rayons X et seront donc plus visibles sur l’image, tandis que les matériaux légers laisseront passer davantage de photons et apparaîtront donc plus transparents.
Comme tous les matériaux réagissent différemment aux rayons X, le détecteur reçoit plus ou moins de photons, ce qui crée un contraste qui génère l’image. Les composants utilisés dans les circuits imprimés sont généralement constitués d’éléments plus lourds et sont donc facilement visibles sur une image radiographique.
Types d'appareils d'inspection par rayons X
Les appareils d’inspection par rayons X des circuits imprimés sont généralement classés en deux grandes catégories : selon que le système génère des images en 2D ou en 3D, et selon qu’il fonctionne hors ligne ou en ligne.
- Systèmes 2D
Un système de rayons X 2D est un système qui génère une image bidimensionnelle du circuit imprimé et permet de voir les deux côtés du circuit imprimé en même temps. Ce type de système s’apparente à une radiographie médicale utilisée pour identifier les fractures osseuses. Les systèmes 2D peuvent fonctionner hors ligne ou en ligne grâce à leur technique d’imagerie simple.
- Systèmes 3D
À l’inverse, un système de radiographie tridimensionnelle développe une image tridimensionnelle du circuit imprimé en empilant une série de coupes transversales bidimensionnelles. Il existe deux façons d’obtenir cette technique :
Tomographie assistée par ordinateur (CT) : elle est idéale pour générer des images 3D haute résolution, mais ne peut être réalisée qu’hors ligne en raison des algorithmes intensifs qu’elle implique.
Laminographie : elle combine des coupes transversales pour reconstruire des régions spécifiques de la carte et peut être exécutée en ligne ou hors ligne.
- Fonctionnement en ligne
Le fonctionnement en ligne permet à la machine de scanner les cartes directement sur la chaîne de production, et les informations sont recueillies et analysées en temps réel. Elle convient aux circuits imprimés complexes et à grand volume, mais l’augmentation des capacités peut ralentir la vitesse de traitement, augmenter le coût par carte et réduire le débit.
- Fonctionnement hors ligne
Le fonctionnement hors ligne déplace l’inspection hors de la chaîne de production. Ces outils sont plus rapides pour l’échantillonnage ou les contrôles de panneaux et sont souvent plus économiques pour les petits lots, mais ils deviennent moins rentables à mesure que les volumes de production augmentent.
AOI vs AXI : comprendre les différences
L’inspection optique automatisée (AOI) et l’inspection automatisée par rayons X (AXI) sont deux méthodes couramment utilisées pour tester les circuits imprimés, mais elles utilisent des sources d’images différentes : l’AOI utilise la lumière tandis que l’AXI utilise les rayons X. L’AOI ne peut détecter que les défauts à la surface de la carte, tandis que l’inspection automatique par rayons X des circuits imprimés peut détecter les problèmes internes et cachés. Le tableau ci-dessous présente les types de défauts que chaque méthode permet de détecter :
| Type de défaut | AXI | AOI |
| Patte relevée | ✓ | ✓ |
| Composant défectueux | × | ✓ |
| Composant manquant | ✓ | ✓ |
| Valeur de composant incorrecte | × | ✓ |
| Pièce mal alignée / mal placée | ✓ | ✓ |
| Circuits ouverts | ✓ | ✓ |
| Ponts de soudure | ✓ | ✓ |
| Court-circuits de soudure | ✓ | ✓ |
| Soudure insuffisante | ✓ | ✓ |
| Cavité de soudure (void) | ✓ | × |
| Excès de soudure | ✓ | ✓ |
| Qualité de la soudure | ✓ | × |
| Court-circuits BGA | ✓ | ✓ |
| Connexions ouvertes BGA | ✓ | × |
Avantages et limites de l'inspection automatisée par rayons X
Bien que l’inspection automatisée par rayons X offre des capacités avancées pour détecter les défauts cachés des circuits imprimés, elle présente également certains défis. Se familiariser avec ses avantages et ses limites aide les fabricants à déterminer comment intégrer l’AXI dans leur processus d’inspection.
Avantages de l’AXI
- Non invasive : l’inspection par rayons X est une technique non destructive qui permet d’inspecter les cartes sans endommager les composants.
- Rapide : l’AXI offre une vitesse d’inspection nettement supérieure à celle d’une inspection manuelle ou visuelle détaillée.
- Complet : il peut analyser divers problèmes de qualité lors d’un même scan, notamment les ponts de soudure, les joints de soudure, les remplissages de trous d’épingle et les vides de soudure.
- Haute résolution : l’imagerie avancée offre des vues claires et détaillées des structures internes, ce qui permet de détecter les problèmes des circuits imprimés avec une grande précision.
- Comparable : les images d’une même carte peuvent être enregistrées et comparées au fil du temps afin d’identifier les changements ou les irrégularités.
Limites de l’AXI
- Coût élevé : les systèmes AXI sont coûteux à l’achat et à l’entretien en raison de l’investissement initial dans les sources de rayons X, les détecteurs, le blindage et les logiciels spécialisés, ainsi que des coûts de maintenance.
- Temps d’inspection plus longs : chaque carte nécessite généralement 1 à 5 minutes d’inspection, ce qui n’est pas très propice à des volumes de production élevés, à moins de disposer d’un certain nombre de machines pour effectuer le processus d’inspection.
- Exigences opérationnelles et de sécurité plus élevées : l’utilisation d’équipements à rayons X nécessite des mesures de sécurité contre les rayonnements, un accès restreint, la formation des employés et le respect des normes réglementaires.
Inspection par rayons X chez MOKOPCB
L’inspection par rayons X est l’une des méthodes de test des circuits imprimés les plus importantes que nous utilisons pour garantir la fiabilité des produits. Chez MOKOPCB, notre usine est équipée de machines d’inspection par rayons X de pointe et de haute précision. Nos principales capacités comprennent :
- Des sources microfocus haute résolution pour une analyse précise des BGA et QFN.
- Systèmes AXI en ligne qui inspectent chaque carte immédiatement après la refusion.
- Rapports automatisés et traçabilité pour prendre en charge les normes IPC.
Que vous ayez besoin d’un prototypage rapide ou d’une production à grand volume, le processus AXI de MOKOPCB garantit que chaque carte qui quitte notre usine répond aux exigences de fiabilité les plus élevées.
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