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现代检测电路故障常用的成像技术,你知道的有几个?

2024-04-16 16:19:50 Emily Newton 阅读:
新一代成像技术可以加快发现电子电路中的走线故障,从而实现更准确的故障检测和隔离···

电气工程师使用万用表测试和目视检查来手动识别电路故障,需要花费无数时间测量电流和检查焊接缺陷。新一代成像技术可以加快发现电子电路中的走线故障,从而实现更准确的故障检测和隔离。这些有利的条件正在改变检测人员对微电子学的看法,微电子学将成为数字时代的命脉。90uednc

先进故障检测和隔离的需求

电信和可再生能源等关键基础设施依靠半导体和电容器等微电子器件运行。印刷电路板(PCB)上的数字集成电路可能有数百万个连接器件,是地球上最复杂的技术之一。在进入生产和市场之前,对电子电路中的走线故障进行严格检查和质量控制至关重要。这些是成像技术可以突出显示的一些其他常见缺陷:90uednc

  • 焊接问题
  • 破损
  • 电路路径中断
  • 蚀刻不良
  • 电压管理不足
  • 触点故障
  • 过流
  • 温度调节不良
  • 与电源等其他部件不兼容

政府安全系统中的一块有缺陷的PCB可能会引发国际冲突,因数据中心硬件短路也可能导致医院瘫痪。在现代社会,有太多微妙而必要的操作依赖于这些原材料和健康的电路,这使得发现和修复故障成为电子和控制工程师最重要的工作之一。90uednc

成像技术在减轻负担的同时,还能使操作更有针对性、更富有成效。如今对微电子工程师的要求是有史以来最高的,而且随着模拟产品变得更加数字化,压力只会越来越大。成像技术将基于模型和数据的故障诊断方法中的最佳理念融为一体,从而实现更强大的操作。90uednc

光学显微镜

随着显微技术逐年发展壮大,它成为了一种最广为人知的成像方法。光学显微镜善于检测电路中可见的故障和退化。根据可疑故障的不同,可以提供多种定制和尺寸选项。90uednc

检测实验室可以在非破坏性环境中分段查看电路板部件。它允许在不同分辨率下进行简单对比,以全面了解电路的健康状况。将其与更多策略相结合,可有效识别问题,包括但不限于:90uednc

  • 热激光仿真
  • 光发射电子显微镜
  • 电致发光
  • 透射电子显微镜

深反应离子刻蚀

有时需要剥掉PCB各层才能发现故障。这是最实用的逆向工程。反应离子刻蚀与其他技术(例如湿化学刻蚀或离子束铣削)可以快速定位性能异常。90uednc

尽管这本身并不是一种成像技术,但它对于提高成像的质量和成功率是必不可少的。反应离子刻蚀将电荷输入不同深度的电路走线中,以查看问题渗透的程度。90uednc

声学扫描显微镜

PCB包含基板和掩膜层,这些薄层压板与集成电路的其他元件一样需要检查。SAM是一种成像方法,可以根据声波从微妙特征上反射的情况来确认是否发生了分层。有时,声学的定位处理比其他光学形式的故障检测更能显示出清晰的图像。90uednc

频率控制对于深入地渗透到PCB层并锁定工程师可能认为是问题点的特定特征至关重要。回声是否正确地从表面反射,或者图像是否显示了逃逸的信号?这可能表明存在制造错误,也可能会验证存在包装疏忽或装配不当,从而导致层间的穿孔和断裂。90uednc

射线检测

许多成像方法都能检查外部故障,那么什么方法能发现内部问题呢?使用X射线或伽马射线进行射线检测是识别错位、裂纹和焊接效率低下的有效方法。它是一种无损方法,允许电子工程师深入检查所组装的微电子器件,无论结构多么复杂。这样可以节省分离组件所需的时间和人力,同时分离过程可能会产生更多缺陷。90uednc

先进的射线成像技术使图像显示得更快、更清晰。工程师可以通过程序对照片进行操作、放大和检查,以改进解决故障的相关决策。射线成像等创新技术展示了新型成像技术的潜力,可以快速完成原本手动需要几小时才能完成的任务。90uednc

热区分析

热成像和热区分析是精确定位与热扩散和电压有关的不可见缺陷的理想方法。这是另一种非侵入性方法,可让成像设备识别整个电路的温度变化。它使技术人员无需接近部分激活的设备。它可以证明设备的某处存在漏电,或者电源释放的电流过大,电路板无法承受。90uednc

一些热区检测方法采用液晶,而其他方法则采用激光束。理想情况下,液晶将在整个板上的热区所在位置显示亮点和暗点。激光则将在基板上反射,并通过移动来确定热量涌入的位置。超声波是一种现代的替代方案,其目的是降低外部技术在识别后影响电路板功能的可能性。90uednc

扫描电子显微镜

SEM是另一种流行的显微镜,它利用电子束和原子的相互作用来突出缺陷。通过检测每个焊点的高分辨率放大横截面,让集成电路的形貌清晰可见。90uednc

该方法用途广泛,并且与其他形式的故障检测兼容,例如能量色散X射线光谱法。它可以帮助工程师定位PCB的元件,以验证它们位于正确的位置并对输入生成正确的响应。此外,SEM与计算机辅助设计系统和传统审查方法(如器件参数测试)集成,可在单个位置提供全面的故障评估体验。90uednc

找出电子电路中的所有走线故障

先进的成像技术将成为下一代微电子故障检测的核心。故障检测和隔离曾经是一项要求苛刻的工作,现在仍然如此。然而,随着成像技术加快诊断速度,电子工程师将经历一个精确且激动人心的新时代。电子电路中的走线故障将永远是一个令人担忧的问题,主要是因为技术在应用中变得越来越复杂和多样化。因此,现在就采用新的成像技术进行质量控制对工业稳定性至关重要。90uednc

(原文刊登于EDN姊妹网站EEWeb,参考链接:Zooming in on Circuit Faults with Next-Gen Imaging,由Ricardo Xie编译。)90uednc

责编:Ricardo
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