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RENAULT Group - Utilisation de la tomographie à rayons X pour l'analyse de défaillances en électronique embarquée

par Roland le 19 mai 2021 à 16h46

Les avancées techniques attendues au cours des prochaines années dans l'industrie automobile sont nombreuses notamment avec le développement des véhicules électriques. Renault Group fait de l’innovation l’une des clés de son succès avec le Technocentre de Guyancourt, l’un des plus grand centre de recherche et de développement automobile en Europe.

Les voitures intègrent désormais une multitude de nouvelles fonctionnalités, si bien qu’on parle désormais de « véhicules intelligents ». Ces nouvelles fonctionnalités, telle la reconnaissance des gestes, l’assistance virtuelle, la détection du regard ou bien encore le contrôle de l'attention s'ajouteront aux progrès actuels en matière de prévention des accidents. Ces fonctionnalités voient le jour grâce au développement de l’électronique et à l’intégration de nombreux capteurs dans les véhicules modernes.
 
La compréhension des mécanismes de défaillance permet de garantir les niveaux de qualité compatibles avec une fabrication et une distribution à grande échelle.

La micro-tomographie à rayons X au sein de Renault Group

 

Les expertises de pièces électroniques suivent le même schéma d’analyse que les expertises de pièces mécaniques. C’est-à-dire qu’elles commencent toujours par des analyses dites de niveau 1 : des analyses avec des moyens non destructifs.
 
Dans le cas des pièces électroniques, les moyens incontournables utilisés sont la radiographie et la tomographie RX micro-foyer. Cela nous permet d’observer l’intérieur des pièces et des composants afin de localiser les défauts et d’identifier si possible, les mécanismes de défaillance. Cela permet, quand c’est autorisé, d’engager des analyses plus intrusives, en ciblant très précisément les prélèvements pour ne pas détruire les défauts et les signatures des défaillances.
 
Dans le monde électronique actuel, le défi est d’atteindre des défauts de plus en plus petits, et donc d’avoir des moyens atteignant de très hautes résolutions.

Les défis rencontrés

Les analyses suivantes ont été réalisées à l’aide de l’équipement de nano-tomographie EasyTom 160 conçue par RX Solutions. Voici un des défis rencontrés sur les Diodes fissurées (les trois autres défis se trouvent dans le note d’application en fin de cet article).
 
 

Les tomographies à haute résolution ont permis de montrer sans ambiguïté les fissures sur le verre. Une approche par coupe mécanique n’aurait pas permis de conclure car les coupes auraient potentiellement pu créer ces fissures dans le verre fragile. Les fissures sont de quelques microns.

 


Cas n°1: Détecteur d'eau-Diodes fissurées   

Le capteur est constitué d’une carte encapsulée dans une résine noire. La pièce est inspectée entière : dimensions 100x80x60mm
 

 

 

 
 
 
 
Défaillance : Capteur non fonctionnel.
 
Défi de l’analyse : Mettre en évidence des fissures dans un matériau vitreux de très petite taille, au sein d’une pièce de grande envergure.
 
Cause racine : Casse mécanique du verre des diodes dû à des contraintes mécaniques.
 
Hypothèse : Les contraintes mécaniques induites par la résine (lors de sa polymérisation par exemple) peuvent avoir mis le PCB en légère flexion en raison de son design, ce qui a provoqué la rupture des 2 diodes situées dans la zone la plus sensible à cette flexion.

 

 

 

  
Positionnement du capteur dans le système de tomographie
 
 
 
Acquisition à angle limitée permettant d’obtenir un fort grandissement malgré la branche de 10 cm de long

Résultats obtenus sur les diodes fissurées 
 

Image 1 
Localisation des diodes incriminées dans le détecteur d’eau
 
Image 2&3 
EasyTom 160 -Taille de voxel : 2µm
Acquisition sur pièce entière 100x80x60 mm
Fissuration du verre des diodes
La tomographie à rayons X est une technologie puissante pouvant être utilisée pour une grande variété d'applications, allant de l'analyse des matériaux à l'inspection d'assemblage, en passant par les mesures dimensionnelles. Dans le cadre de l'analyse de défaillance pour l'électronique embarquée, la tomographie à haute résolution permet d'inspecter les composants internes sans risquer d'endommager d'avantage la pièce incriminée (ce qui pourrait conduire à l'endommagement ou la perte des éléments pertinents pour la conclusion).
 
Un équipement tel que l'EasyTom de RX Solutions permet de travailler facilement à plusieurs échelles, passant d'une observation globale du composant à une analyse ciblée très haute résolution, ceci malgré l'encombrement important de la pièce à analyser, ce qui en fait un outil de choix pour l'analyse de défaillance dans l'électronique embarquée.