Zoom sui guasti di circuito con l'imaging di nuova generazione


Gli ingegneri elettrici hanno identificato manualmente i guasti di circuito tramite test con multimetri e ispezioni visive, trascorrendo innumerevoli ore a misurare correnti e ispezionare difetti di saldatura. L'imaging di nuova generazione potrebbe accelerare la rilevazione di guasti di traccia nei circuiti elettronici, portando a una rilevazione e isolamento dei guasti più accurati. Questi asset stanno cambiando il modo in cui i laboratori vedono la microelettronica, che è il motore vitale dell'era digitale.

La necessità di rilevamento e isolamento avanzati dei guasti
Le infrastrutture critiche come le telecomunicazioni e le energie rinnovabili funzionano con microelettronica come semiconduttori e condensatori. I circuiti integrati digitali su circuiti stampati possono avere milioni di dispositivi di connessione, rendendoli alcuni dei pezzi tecnologici più complessi al mondo. I guasti di traccia nei circuiti elettronici sono essenziali per un'ispezione rigorosa e un controllo qualità prima di passare alla produzione e al mercato. Questi sono alcuni altri difetti comuni che l'imaging potrebbe evidenziare:

Problemi di saldatura

Pezzi rotti

Circuiti interrotti

Incisione scadente

Gestione inadeguata della tensione

Guasti di contatto

Sovracorrenti

Scarsa termoregolazione

Incompatibilità con altre parti, come l'alimentatore

Un PCB difettoso in un sistema di sicurezza governativo potrebbe scatenare conflitti internazionali o chiudere ospedali perché l'hardware del data center è in cortocircuito. Troppe operazioni delicate e necessarie si basano su queste materie prime e circuiti sani nell'era moderna, rendendo la scoperta e la bonifica dei guasti uno dei lavori più importanti degli ingegneri elettronici e di controllo.

L'imaging allevia i carichi rendendo le operazioni più mirate e produttive. Le richieste per gli ingegneri di microelettronica sono al massimo di sempre, e le pressioni aumenteranno man mano che gli oggetti analogici diventeranno più digitalizzati. Collega le migliori mentalità nei metodi di diagnosi dei guasti basati su modelli e dati per operazioni più potenti.

Microscopia ottica
Questo è uno dei metodi di imaging più conosciuti ma sottovalutati, poiché le tecnologie microscopiche diventano più robuste ogni anno. I microscopi ottici sono abili nel rilevare guasti visibili e degradi nei circuiti. Numerose opzioni di personalizzazione e dimensionamento sono disponibili a seconda del sospetto guasto.

I laboratori possono osservare parti di tavola in sezioni in un ambiente non distruttivo. Permette un semplice contrasto a risoluzioni variabili per comprendere in modo completo lo stato del circuito. Combinalo con più strategie per un'identificazione efficace dei problemi, inclusi ma non limitati a:

Simulazione laser termica

Microscopia elettronica a fotoemissione

Elettroluminescenza

Microscopia elettronica a trasmissione

Incisione a ioni reattivi profondi
Rimuovere gli strati di una PCB è talvolta necessario per scoprire un guasto. Questo è reverse engineering nella sua forma più pratica. L'incisione ionica reattiva con altre tecniche, come l'incisione chimica umida o la fresatura a fasci di ioni, può individuare rapidamente anomalie di prestazione.

Anche se questa non è una tecnica di imaging di per sé, è necessaria per migliorare la qualità e il successo di un'immagine affidabile. L'incisione ionica reattiva carica le tracce del circuito a profondità variabili per vedere fino a che punto i problemi si propagano.

Microscopia acustica a scansione
I PCB sono costituiti da substrati e schermi, e questi sottili laminati richiedono tanto esame quanto gli altri componenti del circuito integrato. Il SAM è un metodo di imaging che potrebbe rivelare se si è verificata una delaminazione basandosi sulle onde sonore che rimbalzano su queste delicate caratteristiche. A volte, il posizionamento dei processi acustici offre un'immagine più cristallizzata rispetto alla luce in altre forme di rilevamento dei guasti.

La manipolazione della frequenza è fondamentale per penetrare abbastanza in profondità negli strati del PCG e affinare le caratteristiche specifiche che gli ingegneri possono considerare i siti problematici. Gli echi si riflettono correttamente sulle superfici, o le immagini rivelano segnali che sono sfuggiti? Sebbene possa indicare un errore di fabbricazione, potrebbe anche rivelare svigliezze nel packaging o assemblaggio aggressivo, causando perforazioni e fratture all'interno degli strati.

Test radiografici
Molti metodi di imaging esaminano difetti esterni, quindi cosa rivela problemi interni? I test radiografici con raggi X o raggi gamma sono una risorsa potente per identificare disallineamenti, crepe e inefficienze di saldatura. È un metodo non distruttivo, che permette agli ingegneri elettronici di ispezionare in profondità la microelettronica assemblata, indipendentemente dalla complessità della struttura. Questo fa risparmiare tempo e lavoro nel separare attentamente i componenti — potenzialmente causando ulteriori difetti nel processo.

La radiografia avanzata rende le immagini più veloci e con maggiore chiarezza. I programmi permettono agli ingegneri di manipolare, zoomare e ispezionare le foto per migliorare le decisioni su come e quando affrontare il guasto. Innovazioni come la radiografia dimostrano il potenziale dell'imaging a mano libera per scoprire ciò che mani attente altrimenti impiegherebbero ore a fare.

Analisi dei punti caldi
L'imaging termico e l'analisi dei punti caldi sono ideali per individuare difetti invisibili legati alla dispersione del calore e alla tensione. Questo è un altro metodo non invasivo, che permette all'apparecchiatura di imaging di identificare le variazioni di temperatura lungo tutto il circuito. Mantiene i tecnici al sicuro dal dover avvicinarsi a dispositivi parzialmente attivi. Potrebbe essere una perdita da qualche parte nel dispositivo, oppure l'alimentatore sta rilasciando una corrente troppo intensa per la scheda.

Alcuni metodi di rilevamento dei punti caldi incorporano cristalli liquidi, mentre altri impiegano fasci laser. Idealmente, il cristallo rivelerà macchie chiare e scure su tutta la plancia dove riposano le sacche di calore. I laser rimbalzano attraverso i substrati, e il movimento identifica dove si trovano gli afflussi di calore. Le onde ultrasoniche sono un'alternativa moderna che cerca di ridurre la probabilità che la tecnologia esterna influisca sul funzionamento della scheda dopo l'identificazione.

Microscopia elettronica a scansione
Il SEM è un'altra variante popolare della microscopia che sfrutta fasci di elettroni e interattività atomica per evidenziare difetti. La topografia dei circuiti integrati diventa immediatamente visibile per una sezione trasversale ad alta risoluzione e zoomata di ogni saldatura.

Il metodo è altamente versatile e compatibile con altre forme di rilevamento di guasti, come la spettroscopia a raggi X a dispersione energetica. Aiuta gli ingegneri a localizzare gli elementi di un PCB per verificare che siano nel posto giusto e generare le risposte corrette agli input. Inoltre, il SEM si integra con sistemi di progettazione assistiti da computer e metodi di revisione convenzionali, come il test dei parametri del dispositivo, per un'esperienza olistica di valutazione dei guasti in un'unica sede.

Individuare tutti i guasti di traccia nei circuiti elettronici
L'imaging avanzato sarà il fulcro della rilevazione dei guasti di nuova generazione nella microelettronica. Il rilevamento e l'isolamento dei guasti erano un lavoro impegnativo, e lo sono ancora. Tuttavia, gli ingegneri elettronici vivranno una nuova era di precisione e azione, poiché l'imaging accelera la diagnostica. I guasti di traccia nei circuiti elettronici saranno una preoccupazione per sempre, principalmente man mano che la tecnologia diventa più complessa e variegata nell'applicazione. Pertanto, implementare ora nuove tecniche di imaging per il controllo qualità è fondamentale per la stabilità industriale.