Liste de contrôle d'inspection visuelle : Guide complet pour le contrôle qualité des PCB

Une liste de contrôle d'inspection visuelle robuste est la première ligne de défense contre les défauts de fabrication dans l'assemblage de cartes de circuits imprimés (PCBA). Alors que les tests électriques vérifient la fonctionnalité, l'inspection visuelle assure une fiabilité à long terme en détectant les défauts structurels tels que les joints de soudure froids, les composants désaxés ou les dommages de surface avant que le produit ne quitte l'usine. Chez APTPCB (APTPCB PCB Factory), nous intégrons ces listes de contrôle à chaque étape de la production pour maintenir la conformité aux classes IPC 2 et 3.

Réponse rapide (30 secondes)

Pour les ingénieurs et les responsables qualité, une liste de contrôle d'inspection visuelle doit couvrir les points critiques suivants :

Conformité aux normes : Vérifier par rapport aux critères IPC-A-610 (Acceptabilité des assemblages électroniques) pour la classe cible (1, 2 ou 3).
Plage de grossissement : Utiliser de 1,75x à 4x pour le balayage général ; de 10x à 20x pour la vérification des composants à pas fin.
Éclairage : Exiger une lumière blanche froide (>1000 lux) avec des éclairages annulaires sans ombre pour détecter les problèmes de mouillage de la soudure.
Angle de vision : Inspecter à des angles de 45 degrés pour repérer les pastilles soulevées et les congés de talon que les vues de dessus manquent.
Séquence : Inspecter selon un motif en "Z" cohérent ou zone par zone pour éviter les zones omises.
Documentation : Enregistrer chaque défaut avec des désignateurs de localisation (par exemple, R12, U4) plutôt que des descriptions vagues.

Quand la liste de contrôle d'inspection visuelle s'applique (et quand elle ne s'applique pas)

L'inspection visuelle est polyvalente mais présente des limitations physiques. Savoir quand se fier aux contrôles manuels par rapport aux systèmes automatisés est essentiel pour l'efficacité.

Quand utiliser une liste de contrôle d'inspection visuelle manuelle :

NPI et Prototypage : Essentiel pour les 1 à 50 premières cartes afin de valider le processus d'assemblage et de détecter les problèmes d'ajustement liés à la conception.
Vérification après Retouche : Après le remplacement manuel d'un composant, un opérateur humain doit vérifier visuellement la réparation.
Composants traversants de grande taille : Les connecteurs et les transformateurs bloquent souvent les caméras AOI, nécessitant un contrôle visuel humain des congés latéraux.
Validation Cosmétique : Vérification des rayures, des décolorations ou de l'alignement des étiquettes que les systèmes automatisés pourraient mal interpréter.
Composants de forme irrégulière : Pièces aux formes irrégulières difficiles à programmer dans les bibliothèques AOI standard.

Quand elle est insuffisante (nécessite AOI ou rayons X) :

Production de masse à grand volume : La fatigue humaine entraîne des défauts manqués après 1 à 2 heures ; l'Inspection Optique Automatisée est requise pour la cohérence.
Joints de soudure cachés : Les BGA, QFN et LGA ont des connexions sous le boîtier ; ceux-ci nécessitent une inspection aux rayons X.
Défauts de couche interne : Les contrôles visuels ne peuvent pas détecter la délamination ou les ruptures de piste à l'intérieur d'un PCB multicouche.
Intégrité du signal haute vitesse : Les contrôles visuels confirment le placement mais ne peuvent pas vérifier l'impédance ou les performances du signal.

Règles et spécifications

Une liste de contrôle d'inspection visuelle standardisée repose sur des critères physiques spécifiques. Le tableau ci-dessous présente les règles principales utilisées chez APTPCB pour évaluer la qualité d'assemblage.

Règle	Valeur/Plage Recommandée	Pourquoi c'est important	Comment vérifier	Si ignoré
Mouillage de la Soudure	Angle de contact < 90° (filet concave)	Assure une forte liaison intermétallique.	Microscope à un angle de 45°.	Joints froids, défaillance intermittente.
Polarité du Composant	Encoche/Point correspond à la sérigraphie	Prévient une défaillance immédiate du circuit.	Comparer le marquage de la pièce à la superposition du PCB.	Grillage du PCB, courts-circuits.
Alignement du Composant	Dépassement < 25% de la largeur du pad	Maintient l'isolation électrique et la résistance mécanique.	Grossissement de haut en bas (4x).	Joints faibles, courts-circuits potentiels.
Ponts de Soudure	0% autorisé entre les conducteurs	Prévient les courts-circuits.	Rétroéclairage ou lumière annulaire inclinée.	Défaillance fonctionnelle immédiate.
Billes de Soudure	Aucune > 0,13 mm (lâche)	Peut se détacher et provoquer des courts-circuits plus tard.	Balayage à fort grossissement, test au pinceau.	Défaillance sur le terrain due aux vibrations.
Remplissage du Trou Traversant	> 75% de remplissage vertical (Classe 2)	Assure l'intégrité de la connexion du barillet.	Vue latérale ou échantillon radiographique.	Rupture de broche, circuits ouverts.
Saillie du Fil	1,5 mm - 2,5 mm (typique)	Prévient les courts-circuits vers le boîtier/blindage.	Pied à coulisse ou jauge visuelle.	Interférence mécanique.
Surface du PCB	Pas de cuivre exposé ou de rayures profondes	Protège les pistes de l'oxydation/des courts-circuits.	Œil nu + grossissement 2x.	Corrosion à long terme.
Résidu de flux	Minimal (sans nettoyage) ou aucun (soluble dans l'eau)	Prévient la croissance dendritique/la corrosion.	Inspection par lumière UV.	Courant de fuite, corrosion.
Profil de hauteur	Conforme au dessin mécanique	S'insère dans le boîtier.	Jauge de hauteur / Gabarit passe-non passe.	Échec d'ajustement lors de l'assemblage.

Étapes de mise en œuvre

Le déploiement d'un processus d'inspection efficace nécessite un flux de travail structuré. Suivez ces étapes pour mettre en œuvre une liste de contrôle d'inspection visuelle fiable sur le site de production.

Configuration de l'environnement : Assurez-vous que le poste de travail dispose d'une protection ESD (dragonne, tapis) et d'un éclairage adéquat (1000+ lux). Nettoyez les optiques du microscope ou de la loupe.
Comparaison avec la "carte dorée" : Placez une "carte dorée" (Golden Board) connue comme étant bonne à côté de l'unité à tester. Cela fournit une référence visuelle immédiate pour l'orientation et le placement des composants.
Balayage général de la surface : Tenez la carte à bout de bras pour vérifier les dommages évidents, les brûlures ou les composants de grande taille manquants. Vérifiez la déformation de la carte.
Inspection systématique des soudures : À l'aide d'un microscope (4x-10x), scannez la carte selon un motif en "Z". Concentrez-vous sur les joints de soudure. Recherchez le mouillage, la forme du congé et les ponts. Cela s'aligne avec les normes de qualité des PCB standard.
Vérification des composants : Vérifier la valeur et la polarité des composants critiques (CI, condensateurs électrolytiques, diodes). Lire les marquages laser sur le boîtier.
Vérification des débris et de la contamination : Rechercher les billes de soudure libres, les coupures de fil ou les résidus de flux excessifs entre les broches à pas fin.
Marquage et enregistrement : Si un défaut est détecté, marquer l'emplacement avec une flèche ou un autocollant non permanent. Enregistrer le code du défaut (par exemple, "U12 - Pontage") dans le rapport qualité.
Acceptation finale : Si la carte passe toutes les vérifications, apposer un tampon ou un autocollant "QC Pass" sur le bord du PCB ou sur le document de suivi.

Modes de défaillance et dépannage

Même avec une liste de contrôle, des défauts surviennent. Comprendre le lien entre le symptôme visuel et la cause profonde aide les ingénieurs à corriger le processus, et pas seulement la carte.

Symptôme : Effet de pierre tombale (Composant dressé sur une extrémité)
- Cause : Chauffage inégal ou tailles de pastilles déséquilibrées provoquant une tension superficielle inégale.
- Vérification : Inspecter la géométrie des pastilles et le volume de pâte à souder.
- Correction : Souder à la main le côté soulevé.
- Prévention : Ajuster les directives DFM pour l'équilibre thermique sur les pastilles.
Symptôme : Pont de soudure (Courts-circuits entre les broches)
- Cause : Excès de pâte à souder, faible tension du pochoir ou pression de placement des composants trop élevée.
- Vérification : Vérifier la réduction de l'ouverture du pochoir (généralement 10-15 %).
- Correction : Retirer l'excès de soudure avec de la tresse à dessouder.

Prévention : Nettoyer le pochoir plus fréquemment ; ajuster la pression d'impression.

Symptôme : Joint de soudure froid (Surface terne, granuleuse, convexe)
- Cause : Chaleur insuffisante pendant la refusion ou perturbation pendant le refroidissement.
- Vérification : Revoir le temps du profil de refusion au-dessus du liquidus.
- Correction : Appliquer du flux et refondre avec un fer à souder.
- Prévention : Optimiser le profil du four de refusion.
Symptôme : Dé-mouillage (La soudure se rétracte du pad/de la patte)
- Cause : Pads contaminés ou pattes oxydées.
- Vérification : Inspecter la durée de conservation de la finition de surface du PCB.
- Correction : Nettoyer les pattes, utiliser un flux plus puissant et ressouder.
- Prévention : Améliorer les conditions de stockage des PCB et des composants.
Symptôme : Composant décalé (Désalignement)
- Cause : Imprécision de la machine de placement ou mouvement rapide du convoyeur avant la refusion.
- Vérification : Vérifier les coordonnées de placement.
- Correction : Réaligner à l'aide d'une station à air chaud si le contact électrique est compromis.
- Prévention : Calibrer le système de vision de la machine de placement.
Symptôme : Soudure insuffisante (Joint sous-alimenté)
- Cause : Ouverture du pochoir bloquée ou pâte séchée.
- Vérification : Inspecter la propreté du pochoir.
- Correction : Ajouter manuellement de la soudure en fil.
- Prévention : Mettre en œuvre l'inspection automatisée de la pâte à souder (SPI).

Décisions de conception

L'inspection efficace commence dès l'étape de la conception. Les concepteurs peuvent rendre la liste de contrôle d'inspection visuelle plus facile et plus rapide à exécuter en suivant des pratiques de conception spécifiques.

Regroupement des Composants : Regroupez les petits composants passifs en rangées pour permettre un balayage visuel plus rapide. Un placement aléatoire ralentit l'inspecteur.
Indicateurs de Polarité : Assurez-vous que les marques de polarité sérigraphiées sont visibles après le placement du composant. Si le corps couvre la marque, l'inspecteur ne peut pas la vérifier.
Accès pour l'Inspection : Évitez de placer des composants hauts (comme les condensateurs) immédiatement à côté de CI courts à pas fin. Le composant haut projette une ombre et bloque l'angle du microscope nécessaire pour vérifier les broches du CI.
Repères Fiduciaires : Bien que principalement destinés aux machines, des repères fiduciaires clairs aident les inspecteurs humains à s'orienter sur des cartes denses.
Lisibilité du Texte : Utilisez une largeur de trait d'au moins 6 mils pour les désignateurs de référence afin qu'ils soient lisibles sans grossissement extrême.

FAQ

1. L'inspection visuelle peut-elle remplacer les tests électriques ? Non. L'inspection visuelle vérifie l'intégrité structurelle et la qualité de fabrication. Elle ne peut pas détecter les défaillances internes des CI, les micrologiciels incorrects ou les microfissures dans les pistes. Elle doit être associée à des tests de contrôle qualité final comme l'ICT ou le FCT.

2. Quelle est la différence entre IPC Classe 2 et Classe 3 pour l'inspection visuelle ? La Classe 2 (Service Dédié) autorise certaines imperfections cosmétiques tant que la fonctionnalité est maintenue. La Classe 3 (Haute Fiabilité) a des critères plus stricts ; par exemple, la Classe 3 exige un remplissage du barillet de 75% pour les trous traversants, tandis que la Classe 2 peut accepter 50%.

3. Combien de temps une inspection visuelle devrait-elle prendre ? Pour une carte standard de complexité moyenne, l'inspection manuelle prend de 2 à 5 minutes. Si cela prend plus de temps, la fatigue de l'opérateur s'installe et la précision diminue.

4. Ai-je besoin d'un microscope pour toutes les inspections ? Pas pour toutes. Les vérifications générales d'assemblage peuvent être effectuées avec une loupe éclairée (3x). Cependant, les composants 0402, les QFP à pas fin et la vérification des micro-billes de soudure nécessitent un microscope stéréoscopique (10x-20x).

5. Comment inspecter visuellement les composants BGA ? Vous ne pouvez inspecter que la rangée extérieure de billes à l'aide d'un miroir latéral ou d'un endoscope. Les rangées intérieures sont invisibles à l'œil et nécessitent une inspection aux rayons X.

6. Qu'est-ce que la "Carte d'Or" ? Une Carte d'Or est un échantillon vérifié et sans défaut, conservé comme standard de référence. Les inspecteurs comparent les unités de production à cette carte pour résoudre les ambiguïtés concernant l'orientation ou le placement des pièces.

7. À quelle fréquence les inspecteurs devraient-ils prendre des pauses ? L'inspection visuelle est visuellement exigeante. Les inspecteurs devraient prendre une pause de repos oculaire de 5 à 10 minutes toutes les heures pour maintenir les taux de détection des défauts.

8. L'AOI est-elle meilleure que l'inspection manuelle ? L'AOI est plus rapide et plus cohérente pour la production de masse. Cependant, l'inspection manuelle est préférable pour les petites séries, les pièces de forme irrégulière et pour juger des critères subjectifs comme un "excès de flux".

9. Quels sont les prérequis pour les bases de la programmation AOI ? Pour passer de l'inspection manuelle à l'AOI, vous avez besoin de bonnes données CAO (coordonnées XY), d'une bibliothèque de composants cohérente et de paramètres d'éclairage définis pour différents types de joints.

10. Comment documenter les résultats de l'inspection visuelle ? Utilisez un système de gestion de la qualité numérique (QMS) ou un simple document de suivi papier. Enregistrez le numéro de série de la carte, le code de défaut spécifique et le désignateur de position.

Pages et outils associés

Normes de qualité des PCB: Plongez en profondeur dans les classes IPC et les critères d'acceptation.
Inspection Optique Automatisée (AOI): Quand passer des listes de contrôle manuelles à la vision industrielle.
Directives DFM: Conseils de conception pour faciliter l'inspection et la fabrication de vos cartes.

Glossaire (termes clés)

Terme	Définition
Congé de soudure	La surface concave de la soudure formée entre la patte du composant et le pad.
Ménisque	La surface supérieure incurvée de la soudure ; indique un bon mouillage.
Effet de pierre tombale (Tombstoning)	Un défaut où un composant se dresse sur une extrémité en raison de forces de mouillage déséquilibrées.
Soudure froide	Un joint avec un mauvais mouillage, caractérisé par un aspect terne, gris ou poreux.
Pont de soudure (Bridging)	Une connexion électrique indésirable (court-circuit) entre deux conducteurs créée par un excès de soudure.
Vides (Voiding)	Espaces vides ou bulles d'air piégés à l'intérieur d'un joint de soudure.
Coplanarité	La condition où toutes les broches d'un composant se trouvent sur le même plan plat.
Démouillage (De-wetting)	Une condition où la soudure recouvre initialement une surface mais se rétracte ensuite, laissant un film mince et irrégulier.
Head-in-Pillow	Un défaut BGA où la bille de soudure repose sur la pâte mais ne fusionne pas en un seul joint.
Désignateur de référence	Le code alphanumérique (par exemple, R1, C5) imprimé sur le PCB pour identifier un composant.
IPC-A-610	La spécification standard de l'industrie pour l'acceptabilité des assemblages électroniques.
Carte de référence (Golden Board)	Une unité échantillon parfaite utilisée comme référence visuelle pour les inspecteurs.

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Prêt à passer du prototype à la production ? APTPCB fournit des revues DFM complètes et des protocoles de contrôle qualité stricts, y compris l'AOI et les rayons X, pour garantir que vos cartes répondent à chaque élément de votre liste de contrôle d'inspection visuelle.

Pour obtenir un devis précis, veuillez fournir :

Fichiers Gerber (format RS-274X).
Nomenclature (BOM) avec les numéros de pièce du fabricant.
Dessins d'assemblage indiquant les exigences d'inspection spéciales.
Classe IPC souhaitée (2 ou 3).

Conclusion

Une liste de contrôle d'inspection visuelle bien structurée est essentielle pour filtrer les défauts de fabrication et garantir la fiabilité du produit. En combinant la vérification manuelle pour les prototypes avec des systèmes automatisés pour la production en volume, les ingénieurs peuvent maintenir des normes de qualité élevées. Chez APTPCB, nous appliquons ces critères d'inspection rigoureux à chaque projet, garantissant que les cartes que vous recevez sont prêtes à être utilisées sur le terrain.