Même si le défaut est invisible, la défaillance ne l'est certainement pas
Publié le 20 juillet 2026 dans Fabrication durable
Même si le défaut est invisible, la défaillance ne l'est certainement pas
Contrôle 3D par rayons X pour onduleurs et modules de puissance de véhicules électriques : comment le VT-X850 d'OMRON détecte les défauts invisibles
Le marché automobile mondial a connu une transformation sans précédent, portée par l'accélération de l'électrification ces dernières années. Les constructeurs automobiles ont massivement investi dans les véhicules électriques et hybrides. Cette transition a apporté avec elle un nouveau défi industriel majeur : garantir les performances optimales des composants électroniques qui gouvernent la conversion et la gestion de l'énergie dans ces véhicules.
Au cœur de cette révolution technologique se trouvent les systèmes de puissance : batteries haute tension, modules IGBT, MOSFET, convertisseurs DC/DC et, surtout, les onduleurs, véritables centres névralgiques du groupe motopropulseur électrique*.
Ces composants sont essentiels pour la gestion de l'énergie, la conversion du courant et la protection des autres composants du véhicule. Leur fiabilité est indispensable pour garantir la sécurité, les performances et la longévité des véhicules électriques. Ces systèmes de puissance posent toutefois un défi particulier à l'industrie automobile : leur conception de plus en plus complexe, multicouche et dense, associée à des températures et des courants élevés, rend difficile l'identification de défauts invisibles à l'œil nu.
C'est là qu'interviennent les systèmes de contrôle par rayons X, proposant une solution de contrôle non destructif (CND) pour inspecter l'intérieur des composants, identifier les défauts cachés et garantir la qualité de production.
Les défis spécifiques des onduleurs dans l'électrification automobile
Les onduleurs des véhicules électriques et hybrides jouent un rôle fondamental : ils convertissent le courant continu (CC) des batteries en courant alternatif (CA) pour alimenter le moteur électrique.
Ces composants doivent satisfaire à des exigences de performance très strictes :
- Résistance thermique : les onduleurs doivent supporter des cycles thermiques répétés sans dégradation.
- Haute densité de courant : de forts courants traversent les circuits, ce qui impose une conception de haute précision.
- Durabilité : la durée de vie de ces composants doit être maximisée, sans compromis sur les performances.
- Sécurité : une défaillance d'un onduleur peut entraîner une panne moteur ou, dans le pire des cas, mettre en danger la sécurité des occupants du véhicule.
L'un des principaux défis auxquels sont confrontés les fabricants est la détection des défauts internes dans des composants complexes, tels que les soudures de modules de puissance et les décollements de substrat, invisibles aux méthodes d'inspection optique conventionnelles. Pour garantir des performances optimales et éviter les défaillances prématurées, un contrôle rigoureux à chaque étape de la fabrication est indispensable.
Un levier stratégique pour la compétitivité européenne
En Europe, sur un marché automobile de plus en plus concurrentiel, la maîtrise du contrôle des dispositifs de puissance devient un facteur de différenciation déterminant. La demande de véhicules électriques progresse fortement, mais les marges restent serrées et les exigences de qualité n'ont jamais été aussi élevées.
Les solutions d'inspection peuvent offrir aux fabricants européens un avantage concurrentiel majeur en permettant la détection des défauts à un stade très précoce du processus de fabrication. Cette précision contribue à réduire les retours clients, à optimiser les performances des produits et à satisfaire aux exigences strictes des certifications et des audits des constructeurs automobiles.
Des solutions d'inspection adaptées aux défis de l'électrification automobile
OMRON est un acteur mondial incontournable des technologies d'automatisation industrielle et de contrôle qualité, fort de plus de 90 ans d'expérience dans les systèmes de contrôle et d'automatisation. La société développe des solutions de vision industrielle, de métrologie automatisée et de contrôle par rayons X pour des secteurs de haute exigence tels que l'électronique, l'automobile, les semi-conducteurs et l'aérospatiale.
Les onduleurs, modules IGBT, MOSFET et autres composants de puissance se distinguent par leur complexité interne. Ils intègrent de multiples couches de matériaux, des substrats DCB (Direct Copper Bonding), des semi-conducteurs sensibles et de massifs joints de brasure. Les défauts susceptibles d'affecter ces composants sont souvent invisibles à l'œil nu et peuvent entraîner de graves défaillances s'ils ne sont pas détectés à temps.
Pour répondre à ces défis, OMRON a développé le VT-X850, en s'appuyant sur sa plateforme VT-X750, initialement conçue pour les circuits imprimés haute densité et les composants montés en surface (CMS).
Le VT-X850 d'OMRON est un système de contrôle 3D par rayons X haute résolution. Grâce à la tomographie calculée (TC), il reconstruit des images tridimensionnelles détaillées de la structure interne des composants, permettant de détecter des défauts invisibles aux méthodes d'inspection optique conventionnelles. Le VT-X850 étend les capacités du VT-X750 pour répondre aux exigences spécifiques du contrôle des dispositifs de puissance, offrant une inspection 3D haute résolution par rayons X qui permet d'observer chaque couche des composants sans les endommager.
Le VT-X850 propose une analyse approfondie des composants et détecte :
- Les cavités internes sous les puces IGBT ou MOSFET
- Les défauts de soudure (soudures froides, bulles d'air, contamination)
- Les décollements de substrat ou les microfissures invisibles
- Les problèmes d'alignement dans les structures multicouches
Les contrôles non destructifs par rayons X sont essentiels pour garantir que ces composants puissent supporter les contraintes thermiques et électriques élevées auxquelles ils sont soumis lors de leur utilisation dans les véhicules électriques. Le VT-X850 assure une détection avancée des défauts dès les premières étapes de la production.
Un cas concret : des résultats probants pour un fabricant mondial de véhicules électriques
L'un des plus grands acteurs mondiaux de l'électrification automobile, spécialisé dans la conception et la fabrication d'onduleurs pour véhicules électriques, a intégré le VT-X850 d'OMRON dans ses lignes de production pour contrôler les modules de puissance les plus complexes.
Les défis auxquels ce client était confronté étaient nombreux :
- Des taux de détection insuffisants pour certains défauts internes complexes dans les modules de puissance.
- Une variabilité des procédés sur les modèles d'onduleurs les plus sophistiqués, qui ne pouvaient être contrôlés de manière satisfaisante avec les technologies existantes.
- La nécessité de réduire les DPPM (défauts par million d'unités) tout en maintenant des cadences de production élevées.
À l'issue d'une phase d'évaluation rigoureuse, le fabricant a choisi d'intégrer le VT-X850 dans ses lignes de production les plus critiques, dédiées aux composants haute technologie utilisés dans les véhicules électriques de nouvelle génération.
Les résultats ont été remarquables :
- Amélioration significativedu taux de détection des défauts internes, notamment les défauts de soudure et les décollements sous puce.
- Réduction des retours qualité grâce à la détection précoce des défauts invisibles, prévenant les défaillances prématurées des modules.
- Optimisation du processus de production grâce à une meilleure traçabilité et un contrôle qualité plus précis, permettant de stabiliser les paramètres de production.
- Renforcement de la confiance des clients, les performances de ces modules ayant dépassé les attentes en matière de durabilité et de sécurité.
Conclusion
L'électrification de l'industrie automobile et les exigences croissantes en matière d'électronique de puissance, notamment pour les onduleurs, alimentent le développement de solutions d'inspection toujours plus sophistiquées. Le VT X850 d'OMRON s'impose comme un outil incontournable pour garantir la qualité et la fiabilité des composants d'électronique de puissance dans les véhicules électriques.
Pour plus d'informations, visitez OMRON Inspection Systems
*Le groupe motopropulseur électrique désigne l'ensemble des composants chargés de générer et de transmettre la propulsion dans un véhicule électrique. Les modules IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) sont des interrupteurs à semi-conducteurs qui contrôlent avec précision des courants électriques de forte puissance. Les MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) remplissent une fonction de commutation similaire, généralement à des fréquences plus élevées et pour des plages de puissance inférieures. Les convertisseurs DC/DC régulent les niveaux de tension entre les différentes parties du système électrique ; ils abaissent par exemple la haute tension de la batterie pour alimenter les systèmes 12 V du véhicule. Les onduleurs convertissent le courant continu (CC) stocké dans la batterie en courant alternatif (CA) nécessaire pour entraîner le moteur électrique, et constituent le composant central qui gouverne les performances et l'efficacité énergétique du véhicule.
