Přiblížení poruch obvodů pomocí zobrazování nové generace


Elektroinženýři ručně identifikovali závady obvodů pomocí testování multimetrů a vizuálních kontrol, strávili nespočet hodin měřením proudů a kontrolou vad pájení. Zobrazování nové generace by mohlo urychlit hledání stopových chyb v elektronických obvodech, což by vedlo k přesnější detekci a izolaci poruch. Tyto přínosy mění způsob, jakým laboratoře pohlížejí na mikroelektroniku, která je mízou digitálního věku.

Potřeba pokročilé detekce a izolace poruch
Kritická infrastruktura, jako jsou telekomunikace a obnovitelné zdroje energie, běží na mikroelektronice, jako jsou polovodiče a kondenzátory. Digitální integrované obvody na deskách s plošnými spoji mohou mít miliony připojovacích zařízení, což z nich činí jedny z nejsložitějších technologických částí na planetě. Stopové chyby v elektronických obvodech jsou nezbytné pro přísnou kontrolu a kontrolu kvality před uvedením do výroby a na trh. Zde jsou některé další běžné vady, na které by mohlo zobrazení upozornit:

Problémy s pájením

Rozbité kusy

Přerušené obvodové cesty

Špatné leptání

Nedostatečný management napětí

Poruchy kontaktu

Nadproudy

Špatná termoregulace

Nekompatibilita s jinými částmi, jako je napájecí zdroj

Jedna vadná deska plošných spojů ve vládním bezpečnostním systému by mohla vyvolat mezinárodní konflikt nebo uzavřít nemocnice, protože hardware datového centra je zkratovaný. Příliš mnoho choulostivých a nezbytných operací se v moderní době spoléhá na tyto suroviny a zdravé obvody, takže objevování a odstraňování poruch je jednou z nejdůležitějších prací elektronických a řídicích inženýrů.

Zobrazování zmírňuje zátěž a zároveň činí operace cílenější a produktivnější. Požadavky na inženýry v oblasti mikroelektroniky jsou nejvyšší, jaké kdy byly, a tlaky se budou jen zvyšovat s tím, jak se analogové položky budou digitalizovat. Propojuje nejlepší mentalitu v metodách diagnostiky poruch založených na modelech a datech pro výkonnější operace.

Optická mikroskopie
Jedná se o jednu z nejznámějších, ale podceňovaných zobrazovacích metod, protože mikroskopické technologie se rok od roku stávají robustnějšími. Optické mikroskopy jsou zběhlé v detekci viditelných poruch a degradace v obvodech. V závislosti na podezření na závadu jsou k dispozici četné možnosti přizpůsobení a velikosti.

Laboratoře mohou prohlížet části desky v řezech v nedestruktivním prostředí. Umožňuje jednoduché kontrastování v různých rozlišeních pro komplexní pochopení stavu obvodu. Zkombinujte jej s dalšími strategiemi pro efektivní identifikaci problémů, mimo jiné včetně:

Termální laserová simulace

Fotoemisní elektronová mikroskopie

Elektroluminiscence

Transmisní elektronová mikroskopie

Hluboké reaktivní iontové leptání
Odlupování vrstev desky plošných spojů je někdy nezbytné pro odhalení závady. To je reverzní inženýrství ve své nejpraktičtější podobě. Reaktivní iontové leptání s jinými technikami, jako je mokré chemické leptání nebo frézování iontovým paprskem, může rychle lokalizovat anomálie výkonu.

Ačkoli se nejedná o samostatnou zobrazovací techniku, je nezbytná pro zvýšení kvality a úspěšnosti spolehlivého obrazu. Reaktivní iontové leptání vkládá náboje do stop obvodu v různých hloubkách, aby se zjistilo, jak daleko problémy pronikají.

Skenovací akustická mikroskopie
Desky plošných spojů obsahují substráty a obrazovky a tyto tenké lamináty vyžadují stejné zkoumání jako ostatní součásti integrovaného obvodu. SAM je zobrazovací metoda, která by mohla odhalit, zda došlo k delaminaci na základě zvukových vln odrážejících se od těchto jemných prvků. Někdy je umístění akustických procesů krystalizovanějším obrazem než světlo v jiných formách detekce poruch.

Manipulace s frekvencí je rozhodující pro proniknutí dostatečně hluboko do vrstev PCG a zdokonalování specifických funkcí, které inženýři mohou považovat za problémová místa. Odrážejí se ozvěny od povrchů správně, nebo obrazy odhalují signály, které unikly? I když to může znamenat výrobní chybu, může to také odhalit přehlédnutí balení nebo agresivní montáž, což má za následek propíchnutí a zlomeniny ve vrstvách.

Radiografické testování
Mnoho zobrazovacích metod zkoumá vnější chyby, co tedy odhaluje vnitřní problémy? Radiografické testování pomocí rentgenových nebo gama paprsků je účinným zdrojem pro identifikaci nesouososti, trhlin a neefektivity pájení. Jedná se o nedestruktivní metodu, která umožňuje elektronickým inženýrům nahlédnout hluboko do sestavené mikroelektroniky bez ohledu na to, jak složitá je struktura. To šetří čas a práci při pečlivém oddělování komponent – potenciálně vede k dalším vadám v procesu.

Díky pokročilé radiografii se snímky zobrazují rychleji a jasněji. Programy umožňují inženýrům manipulovat, přibližovat a kontrolovat fotografie, aby se zlepšilo rozhodování o tom, jak a kdy závadu řešit. Inovace, jako je radiografie, demonstrují potenciál zobrazování bez použití rukou k odhalení toho, co by jinak pečlivé ruce dělaly hodiny.

Analýza horkých míst
Termální zobrazování a analýza horkých míst jsou ideální pro určení neviditelných vad souvisejících s rozptylem tepla a napětím. Jedná se o další neinvazivní metodu, která umožňuje zobrazovacímu zařízení identifikovat teplotní odchylky v celém obvodu. Chrání techniky před nutností přiblížit se k částečně aktivním zařízením. Mohlo by se jednat o netěsnost někde v zařízení nebo napájecí zdroj uvolňuje proud, který je příliš intenzivní na to, aby jej deska zvládla.

Některé metody detekce horkých míst obsahují tekuté krystaly, zatímco jiné využívají laserové paprsky. V ideálním případě krystal odhalí světlá a tmavá místa po celé desce, kde odpočívají tepelné kapsy. Lasery se budou odrážet skrz substráty a pohyb identifikuje, kde jsou přílivy tepla. Ultrazvukové vlny jsou moderní alternativou, která se snaží snížit pravděpodobnost, že externí technologie ovlivní funkčnost desky po identifikaci.

Skenovací elektronová mikroskopie
SEM je další populární variantou mikroskopie, která využívá elektronové paprsky a atomovou interaktivitu ke zvýraznění defektů. Topografie integrovaných obvodů se stává okamžitě viditelnou pro zvětšený průřez každého pájeného spoje s vysokým rozlišením.

Metoda je vysoce univerzální a kompatibilní s jinými formami detekce poruch, jako je energiově disperzní rentgenová spektroskopie. Pomáhá inženýrům lokalizovat prvky desky plošných spojů, aby ověřili, že jsou na správném místě, a generoval správné reakce na vstupy. Kromě toho se SEM integruje s počítačem podporovanými návrhovými systémy a konvenčními metodami kontroly, jako je testování parametrů zařízení, pro holistické vyhodnocení poruch na jednom místě.

Nalezení všech chyb trasování v elektronických obvodech
Pokročilé zobrazování bude jádrem detekce poruch nové generace v mikroelektronice. Detekce a izolace poruch byla a stále je náročná záležitost. Elektroničtí inženýři však zažijí novou éru přesnosti a akce, protože zobrazování urychluje diagnostiku. Stopové chyby v elektronických obvodech budou problémem navždy, především proto, že technologie se stává složitější a rozmanitější v aplikaci. Proto je implementace nových zobrazovacích technik pro kontrolu kvality nyní zásadní pro průmyslovou stabilitu.