Rôle de l’inspection optique dans le secteur de l’électronique très exigeant d’aujourd’hui

On peut souvent voir des systèmes automatiques fiables sur les chaînes de montage actuelles pour l'installation des composants sur les cartes de circuits imprimés. On peut alors se demander dans quelle mesure les processus manuels sont mis en œuvre dans la fabrication des cartes de circuits imprimés dans le secteur de l’électronique très exigeant d’aujourd’hui.

La création de routines d’inspection automatisées fut en partie motivée par l’évolution des processus de fabrication électroniques.

Tout d’abord, suite à l’abandon des composants installés dans des trous au profit de composants montés en surface, la connectivité électrique des tests traditionnels en circuit n’était plus suffisante pour fournir une détection des défauts de haute qualité. Ce phénomène a été accéléré par l’utilisation d'appareils de géométrie de plus en plus petits qui a rendu obligatoire une solution automatisée pour vérifier un grand nombre de connexions.

Inspection de cartes de circuits imprimésLes systèmes d’inspection de cartes de circuits imprimés sont disponibles sous différentes formes : Inspection optique automatisée [IOA], inspection aux rayons X automatisée [IXA], inspection infrarouge automatisée, inspection optique et vidéo manuelle - positionnée à l’étape post collage, post positionnement, post soudure et des produits finis.

Avec toutes les avancées technologiques en termes de solutions d’inspection automatisées, l’intervention humaine reste fondamentale pour programmer et former le système d’inspection automatisé afin d’atteindre le niveau de détection de défauts requis pour un produit spécifique.

Il est essentiel d’avoir un processus d’inspection manuel de haute qualité pour générer et stabiliser un programme d'inspection automatisé. Ceci est particulièrement important pour les endroits où différents circuits imprimés sont assemblés et testés.

Utilisation de l’inspection manuelle dans le secteur actuel

L’inspection optique est souvent utilisée par les ingénieurs de la recherche et du développement, notamment lors des tests de vérification de la précision et de la conception de prototypes de circuits imprimés. Aucune routine automatique n’a encore été programmée et, sans historique des défauts, les procédures de qualité reposent sur l’expérience des ingénieurs et la précision des outils leur permettant d’inspecter manuellement les circuits.

Des contrôles aléatoires sont souvent réalisés en plus des systèmes d'inspection automatisés pour vérifier la qualité des soudures produites. Ils sont généralement mis en place conformément à des procédures de qualité strictes pour veiller à ce que les circuits soient inspectés par les systèmes automatisés de manière uniforme.

Le rapport qualité prix étant toujours un facteur déterminant, de nouveaux composants sont souvent achetés auprès de fournisseurs concurrents et l’on recherche souvent de nouveaux fournisseurs de nouveaux composants plus performants. Dans ce cas, il est primordial de vérifier la qualité de ces composants dans le cadre d'une inspection, et une inspection manuelle de préférence.

L’inspection optique est une solution idéale pour les circuits conçus et fabriqués sur mesure, lorsqu’un investissement important dans une solution d’inspection automatique n’est pas justifié.

Les systèmes d’inspection manuelle sont disponibles sous différentes formes. Des simples loupes de table aux caméras vidéo haute résolution, l’humble microscope stéréo est devenu le pilier des solutions d’inspection manuelle, car, bien que la résolution des systèmes vidéo se soit considérablement améliorée au cours de ces dix dernières années, ils ne peuvent cependant fournir que des images 2D à l'opérateur.

La conception du microscope dicte cependant une position assise inconfortable pour les opérateurs, souvent pendant de longues périodes, ce qui peut entraîner une fatigue et donc un risque d'erreur.

Ergonomie et inspection optique manuelle

Lorsqu’une inspection optique manuelle est nécessaire, il est essentiel qu’elle soit la plus ergonomique possible afin d’optimiser le confort de l’opérateur et de minimiser la fatigue associée à une position corporelle inconfortable pour une précision et une productivité optimales.

Les microscopes optiques sont traditionnellement dotés de deux oculaires, ils ressemblent à un microscope et agissent comme un microscope. Utilisé par un opérateur humain, le microscope fournit une solution d’inspection performante et extrêmement polyvalente pour les opérations de fabrication de produits électroniques de toutes tailles. Pourtant, pour beaucoup, le problème de la fatigue de l'opérateur et des erreurs qui s'ensuivent forme un véritable obstacle dans la vie de tous les jours.

Technologie du microscope sans oculaire

La technologie optique brevetée de Vision Engineering est conçue pour résoudre le problème fondamental du microscope traditionnel, à savoir l’image de petite taille qui sort des oculaires de microscopes.

Avec les microscopes dotés d’oculaires, la taille de l'image sortant de la pupille de sortie fait environ 3 mm de diamètre. L'opérateur doit donc aligner avec précision ses yeux sur les oculaires, car tout mouvement de la tête, aussi minime qu'il soit, entraîne la perte de l'image.

L’opérateur doit ainsi adopter une position fixe, rigide et inconfortable. Avec la technologie sans oculaire, l’image qui sort des oculaires du microscope est plus grande.

La gamme brevetée de microscopes stéréo d’inspection de Vision Engineering utilise une technologie avancée pour optimiser l’ergonomie, à savoir le système de visualisation Dynascope™ utilisé sur les microscopes stéréo à zoom Lynx, ainsi que sur la gamme de microscopes de mesure optique de Vision Engineering.

La technologie optique brevetée Dynascope™ présente dans les systèmes Lynx utilise un disque multi lenticulaire de 148 mm de diamètre composé de plus de 3,5 millions de lenticules (lentilles) individuelles ne mesurant chacune que 70 microns.

Le disque Dynascope™ tourne à 3400 tr/min afin de fusionner les millions de trajets optiques en une image stéréo nette et agrandie avec une grande profondeur de champ et un champ de vision large.

Ce disque multi lenticulaire sert à agrandir la pupille intrinsèque du système. L’image ainsi produite est reflétée par les lentilles du champ dans les yeux de l’opérateur et l’image haute résolution est projetée sur un grand écran de visualisation pour un confort optimal.

Réduction de la fatigue oculaire et de la fatigue physique

Alors que les opérateurs alternent souvent entre la vue de l’image grossie de l’objet et l'objet en lui-même (notamment lors des retouches ou de la manipulation de pièces), leurs yeux n’ont plus à s’ajuster à chaque fois grâce à la longue distance d’avec l'image grossie apparente.

En fait, l’image grossie se trouve pratiquement à la même distance des yeux de l’opérateur que l’échantillon. Un avantage tangible pour réduire la fatigue oculaire et la fatigue physique de l’opérateur.

En outre, avec un système de visualisation au lieu d'oculaires, l'opérateur bénéficie d’une plus grande liberté de mouvement au niveau de la tête et d’une posture droite et peut également porter des lunettes.

Les opérateurs devant porter des lunettes pour lire doivent les enlever pour utiliser un microscope et doivent donc refaire la mise au point à une distance différente, ce qui entraîne une fatigue oculaire. Cela est encore pire pour les opérateurs astigmates, car leur vision est immédiatement affectée par le retrait de leurs lunettes.

Cet avantage ergonomique considérable contribue à améliorer la productivité et à réduire les déchets, car l’opérateur peut travailler plus longtemps sans fatigue oculaire, ni fatigue physique.

Inspection encore plus ergonomique des cartes de circuits imprimés

Vision Engineering Limited va commercialiser un microscope stéréo à LED Lynx amélioré équipé d’un dispositif optique oblique et direct. Désormais doté d’un éclairage à LED et d'un dispositif optique oblique et direct, le système Lynx fournit une vue à 360° de la carte de circuits imprimés pour une inspection à un angle de 34° des soudures et de l’alignement des composants souvent difficiles d’accès avec les méthodes d’inspection stéréo habituelles.

Couramment utilisé dans le secteur de l’électronique, le Lynx fournit des performances ergonomiques sans précédent et une clarté optimale grâce à une superbe qualité optique.

De plus, le système Lynx est désormais équipé d’un éclairage à LED qui fournit un éclairage plus vif, plus blanc et de longue durée pour les cartes de circuits imprimés. Le coût des consommables est aussi considérablement réduit, avec une baisse de plus de 80 % des coûts et une durée de vie des lampes impressionnante allant jusqu’à 10 000 heures. Les LED réglables offrent l'intensité exacte d'éclairage nécessaire pour chaque application.

L’éclairage à LED peut désormais être utilisé en conjonction avec le dispositif optique oblique et direct des plus impressionnants.

Le mode de vue directe et les avantages de la visualisation stéréo fournis par le système Lynx facilitent l’inspection des éléments de surface en trois dimensions sans avoir à déplacer l’objet. Idéal pour inspecter les câbles des appareils, les cartes de circuits imprimés accessibles par des trous, les connecteurs, les soudures, les perles de soudure des cartes SMT, les appareils TAB et à billes BGA, ainsi que les caractéristiques de préparation des puces de haute précision.

Cette technologie est utilisée en parallèle avec les processus automatiques pour optimiser la qualité des cartes de circuits imprimés. L’inspection manuelle joue un rôle important aux côtés des systèmes automatiques ou lorsque ces systèmes automatiques ne sont pas une option rentable. Au vu de l’évolution constante de la technologie et des composants, l’inspection optique fournit une image grossie aux ingénieurs pour leur permettre d’appliquer leurs compétences et leurs connaissances pour chaque scénario et chaque imperfection, au cas par cas.

La technologie optique brevetée de Vision Engineering, qui a fêté ses cinquante ans, casse le moule du microscope conventionnel très inconfortable pour proposer un microscope stéréo digne du 21ème siècle.

La dernière évolution de la technologie brevetée sans oculaire de Vision Engineering élimine non seulement les oculaires restrictifs des microscopes conventionnels, mais elle permet aussi à l’utilisateur de voir des images très détaillées dans un confort optimal.

Le programme continu de recherche et de développement de Vision Engineering devrait ouvrir la voie à d’autres produits innovants primés.

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