Composants principaux d'une machine de radiographie pour le test de circuits imprimés (PCB)

Les machines de radiographie pour le test de PCB sont des systèmes sophistiqués composés de plusieurs modules intégrés qui fonctionnent ensemble pour fournir une inspection interne non destructive.

1. Module de génération de rayons X (Source de rayons X) :C'est le cœur du système. Il utilise un tube à rayons X à microfoyer ou nanofoyer (par exemple, de Hamamatsu ou Nikon) pour générer un faisceau à haute énergie et finement focalisé. Les éléments clés comprennent une alimentation haute tension et des collimateurs de faisceau. Les systèmes modernes sont souvent équipés de tubes fermés (scellés et sans entretien) avec une puissance allant de 90 kV à 160 kV. Les systèmes avancés offrent des fonctionnalités telles qu'une sortie d'intensité constante (TXI) pour une netteté d'image constante et une taille de spot focal stable, cruciales pour l'inspection de production et la tomographie.2. Module d'acquisition et de détection d'images :

Ce module capture les rayons X qui pénètrent dans l'échantillon. Il est largement passé des anciens intensificateurs d'image aux détecteurs numériques à écran plat (par exemple, de type CMOS ou CCD). Ces détecteurs offrent une haute résolution (par exemple, 1536x1536 pixels), une profondeur de 16 bits en niveaux de gris pour un excellent contraste et des fréquences d'images élevées. Certaines conceptions innovantes maintiennent le détecteur fixe et l'inclinent jusqu'à 60° ou même 70° pour obtenir des vues en angle sans sacrifier l'agrandissement ni nécessiter de grands mouvements d'échantillon.3. Module de manipulation et de positionnement mécanique :

Un mouvement de précision est essentiel pour une inspection précise. Ce système comprend une platine motorisée de haute précision (capacité de charge pouvant aller jusqu'à 10 kg) avec plusieurs axes (X, Y, Z, rotation, inclinaison) souvent entraînés par des moteurs linéaires. Il permet un positionnement précis du PCB sous le faisceau et permet des mouvements complexes pour la tomographie (rotation à 360°) et l'acquisition d'images sous différents angles (par exemple, inclinaison jusqu'à 60°). Cela garantit l'absence d'angles morts d'inspection et est essentiel pour la reconstruction 3D.4. Module de blindage et de sécurité contre les radiations :

La sécurité est primordiale. Le système est enfermé dans une armoire blindée en plomb avec des fenêtres de visualisation en verre au plomb. Il intègre des interrupteurs de sécurité qui coupent immédiatement l'alimentation du tube à rayons X si une porte est ouverte, des serrures de porte électromagnétiques qui empêchent l'ouverture lorsque le faisceau est allumé et des boutons d'arrêt d'urgence. Les fuites de rayonnement sont strictement contrôlées à des niveaux inférieurs à 1 µSv/heure, conformément aux normes de sécurité internationales.5. Module de traitement, d'analyse et de logiciel des données :

C'est le "cerveau" de l'opération. Le logiciel contrôle tous les composants matériels et effectue le traitement et l'analyse critiques des images. Il comprend des fonctionnalités d'amélioration de l'image (réglage du contraste, de la luminosité, réduction du bruit), la reconnaissance automatique des défauts (ADR) utilisant des algorithmes ou l'IA pour classer les défauts et des outils de mesure quantitatifs (par exemple, pour le pourcentage de vides, les distances broche-pastille, les rapports de vides). Il prend en charge le stockage et le rappel des programmes pour l'inspection par lots et s'intègre souvent aux systèmes d'exécution de la fabrication (MES) pour la traçabilité des données et le contrôle statistique des processus (SPC).Utilisation et applications principales

Les machines de radiographie pour PCB sont indispensables pour le contrôle qualité et l'analyse des défaillances dans la fabrication électronique :

Inspection des joints de soudure :

C'est l'application la plus courante. Elle est cruciale pour examiner les connexions de soudure cachées comme celles des réseaux de billes (BGA), des boîtiers à l'échelle de la puce (CSP) et des boîtiers plats sans plomb (QFN). Elle détecte les défauts tels que les ponts (courts-circuits), les vides/cavités, le manque de soudure, les têtes sur coussin et les joints froids.Analyse des PCB et des assemblages :

Utilisée pour vérifier la qualité et le pourcentage de remplissage des trous traversants (PTH), l'intégrité des pistes internes et l'alignement des couches dans les cartes multicouches.Inspection des composants et des liaisons filaires :

Vérifie l'intégrité des structures internes des composants, telles que la fixation des matrices, les liaisons filaires (pour les ruptures, l'affaissement ou les fils manquants) et les vides internes.Analyse des défaillances et optimisation des processus :

Fournit des informations précieuses pour diagnostiquer les retours sur le terrain et affiner les processus d'assemblage (par exemple, les profils de refusion, la conception des pochoirs) en révélant la cause première des défauts.Industries couvertes :

Ces systèmes sont essentiels dans l'électronique grand public, l'automobile, l'aérospatiale, les dispositifs médicaux et l'emballage des semi-conducteurs, où la fiabilité n'est pas négociable.✅ Avantages clés

L'adoption de l'inspection par rayons X offre des avantages significatifs par rapport aux autres méthodes :

Essais non destructifs (END) :

Permet une inspection interne approfondie sans endommager le PCB ou les composants coûteux, ce qui constitue son plus grand avantage.Détection de défauts inégalée pour les joints cachés : C'est la seule méthode pour inspecter quantitativement les joints de soudure comme les BGA qui sont cachés à la vue après l'assemblage.

Haute précision et analyse quantitative :

Offre une résolution exceptionnelle (jusqu'à <1 µm avec des sources submicroniques) et fournit des mesures précises des pourcentages de vides, des espaces et d'autres paramètres dimensionnels.Amélioration du contrôle des processus et du rendement :

En identifiant les tendances des défauts au début du processus de production, les fabricants peuvent effectuer des ajustements correctifs, réduisant les coûts de rebut et de reprise et améliorant considérablement le rendement global.Traçabilité complète des données :

L'intégration avec les MES et la possibilité de générer et de stocker automatiquement des rapports d'inspection détaillés avec des images soutiennent les audits qualité et l'analyse des causes profondes.⚙️ Métriques et capacités de performance

Les performances d'un système d'inspection par rayons X peuvent être évaluées en fonction de plusieurs paramètres techniques :

Résolution et agrandissement :

Mesurée en microns (µm), elle définit la plus petite caractéristique détectable. Les systèmes offrent un agrandissement géométrique (par exemple, 200X) et même un agrandissement du système plus élevé (par exemple, 1500X). Les systèmes avancés atteignent une résolution submicronique.Vitesse et débit d'inspection :

Ceci est essentiel pour les chaînes de production. La vitesse peut être mesurée comme "temps par point d'inspection" (par exemple, aussi peu que 3 secondes/point). Les systèmes d'inspection par rayons X automatisés (AXI) en ligne haut de gamme sont conçus pour une inspection en ligne à grande vitesse dans les environnements de production de masse.Capacités d'imagerie avancées :

Au-delà de l'imagerie 2D, les systèmes modernes offrent des vues en angle oblique 2,5D (pour une meilleure perception de la profondeur), la tomographie 3D (vues en coupe transversale et rendu volumétrique) et des techniques comme la SFT (Slice Filter Technology) pour l'analyse des cartes double face sans démontage.Automatisation et facilité d'utilisation :

Des fonctionnalités telles que les recettes programmables, la navigation automatique vers les points d'intérêt, les lecteurs de codes-barres pour l'identification des cartes et les interfaces logicielles intuitives réduisent considérablement le temps de formation des opérateurs et minimisent les erreurs humaines.Fusion multi-technologique :

Les systèmes les plus avancés peuvent combiner plusieurs des techniques ci-dessus (2D, 2,5D, tomographie 3D, SFT) sur une seule plateforme pour relever les défis d'inspection les plus complexes.Comparaison des systèmes représentatifs

Fonctionnalité / Système

Leur utilisation principale est axée sur l'inspection non destructive des joints de soudure cachés et des structures internes. Les principaux avantages incluent la découverte de défauts qu'aucune autre méthode ne peut voir, la fourniture de données quantitatives pour l'amélioration des processus et la garantie de la qualité des produits dans les industries à haute fiabilité.

Les performances évoluent continuellement, avec des tendances qui pointent vers une plus grande automatisation (reconnaissance des défauts basée sur l'IA), des vitesses plus rapides (en particulier pour l'AXI en ligne), une résolution plus élevée pour les composants à pas plus fin et l'expansion des capacités de tomographie 3D pour les besoins d'analyse les plus rigoureux. Lors de la sélection d'un système, équilibrez soigneusement la résolution, la vitesse, le champ de vision et les technologies d'imagerie spécifiques nécessaires pour vos conceptions de PCB actuelles et futures.

Avertissement :

Les spécifications peuvent varier considérablement selon les fabricants et les modèles. Il est fortement recommandé de consulter directement les fournisseurs d'équipement pour discuter de vos exigences d'application spécifiques et demander des démonstrations avec vos propres PCB.