Zoomen auf Schaltungsfehler mit Next-Gen-Imaging


Elektroingenieure haben Schaltungsfehler manuell mittels Multimetertests und Sichtprüfungen identifiziert und unzählige Stunden damit verbracht, Strome zu messen und auf Lötfehler zu prüfen. Bildgebung der nächsten Generation könnte die Erkennung von Spurfehlern in elektronischen Schaltungen beschleunigen, was zu einer genaueren Fehlererkennung und Isolierung führt. Diese Vermögenswerte verändern, wie Labore Mikroelektronik betrachten, die das Lebenselixier des digitalen Zeitalters ist.

Der Bedarf an fortschrittlicher Fehlererkennung und -isolierung
Kritische Infrastruktur wie Telekommunikation und erneuerbare Energien basiert auf Mikroelektronik wie Halbleitern und Kondensatoren. Digitale integrierte Schaltkreise auf Leiterplatten können Millionen von Verbindungsgeräten besitzen, was diese zu einigen der komplexesten Technologien der Welt macht. Spurfehler in elektronischen Schaltungen sind für eine gründliche Inspektion und Qualitätskontrolle unerlässlich, bevor sie in die Produktion und den Markt gehen. Dies sind einige weitere häufige Mängel, die bildgebend aufzeigen könnten:

Lötprobleme

Zerbrochene Stücke

Unterbrochene Schaltungspfade

Schlechte Radierung

Unzureichende Spannungssteuerung

Kontaktfehler

Überströmungen

Schlechte Thermoregulation

Inkompatibilität mit anderen Teilen, wie dem Netzteil

Eine fehlerhafte PCB in einem staatlichen Sicherheitssystem könnte internationale Konflikte auslösen oder Krankenhäuser stilllegen, weil die Hardware des Rechenzentrums kurzgeschlossen ist. Zu viele empfindliche und notwendige Operationen sind in der modernen Zeit auf diese Rohstoffe und gesunden Schaltungen angewiesen, was die Fehlererkennung und -behebung zu einigen der wichtigsten Aufgaben von Elektronik- und Regelungsingenieuren macht.

Bildgebung erleichtert die Belastung und macht die Abläufe gezielter und produktiver. Die Anforderungen an Mikroelektronikingenieure sind so hoch wie nie zuvor, und der Druck wird sich nur noch verstärken, wenn analoge Geräte digitalisierter werden. Sie verbindet die besten Denkweisen modell- und datenbasierter Fehlerdiagnosemethoden für leistungsfähigere Abläufe.

Optische Mikroskopie
Dies ist eine der bekanntesten, aber dennoch zurückhaltendsten Bildgebungsmethoden, da mikroskopische Technologien jährlich robuster werden. Optische Mikroskope sind geschickt darin, sichtbare Versagen und Verschleiß in Schaltungen zu erkennen. Je nach vermutetem Fehler stehen zahlreiche Anpassungen und Größenoptionen zur Verfügung.

Labore können Brettteile in Abschnitten in einer zerstörungsfreien Umgebung betrachten. Es ermöglicht einfache Kontraste bei unterschiedlichen Auflösungen, um den Zustand der Schaltung umfassend zu verstehen. Kombinieren Sie es mit weiteren Strategien zur effektiven Problemidentifikation, darunter, aber nicht beschränkt auf:

Thermische Lasersimulation

Photoemissions-Elektronenmikroskopie

Elektrolumineszenz

Transmissionselektronenmikroskopie

Tiefreaktiv-Ionen-Gravierung
Das Abziehen der Schichten einer Leiterplatte ist manchmal notwendig, um einen Fehler aufzudecken. Das ist Reverse Engineering in seiner praktischsten Form. Reaktives Ionenätzen mit anderen Techniken, wie Nass-chemisches Ätzen oder Ionenstrahl-Fräsen, kann Leistungsanomalien schnell lokalisieren.

Obwohl dies keine Bildgebungstechnik für sich ist, ist sie notwendig, um die Qualität und den Erfolg eines zuverlässigen Bildes zu verbessern. Reaktives Ionenätzen leitet Ladungen in die Leiterbahnen der Schaltung in unterschiedlichen Tiefen ein, um zu sehen, wie weit die Probleme eindringen.

Rasterakustische Mikroskopie
PCBs bestehen aus Substraten und Bildschirmen, und diese dünnen Laminate erfordern ebenso viel Untersuchung wie die anderen Komponenten des integrierten Schaltkreises. SAM ist eine Bildgebungsmethode, die aufzeigen könnte, ob eine Delaminierung stattgefunden hat, basierend auf Schallwellen, die von diesen empfindlichen Merkmalen reflektiert werden. Manchmal verarbeitet die Positionierung der Akustik ein kristallisierteres Bild als Licht bei anderen Formen der Fehlererkennung.

Die Frequenzmanipulation ist entscheidend, um tief genug in die Schichten des PCG einzudringen, und die spezifischen Merkmale zu schärfen, die Ingenieure an den Problemstellen berücksichtigen können. Reflektieren sich die Echos richtig von Oberflächen, oder zeigen die Bilder Signale, die entkommen sind? Obwohl dies auf einen Herstellungsfehler hinweisen kann, kann es auch Versäumnisse in der Verpackung oder eine aggressive Montage aufdecken, was zu Einstichen und Brüchen in den Schichten führt.

Röntgenuntersuchungen
Viele Bildgebungsverfahren untersuchen äußere Fehler, also was zeigt innere Probleme auf? Radiologische Tests mit Röntgen- oder Gammastrahlen sind eine wertvolle Ressource zur Identifizierung von Fehlausrichtungen, Rissen und Lötineffizienzen. Es handelt sich um eine zerstörungsfreie Methode, die es Elektronikingenieuren ermöglicht, tief in montierte Mikroelektronik zu inspizieren, egal wie komplex die Struktur ist. Das spart Zeit und Arbeit, die Komponenten sorgfältig trennen muss – was möglicherweise zu weiteren Defekten führen kann.

Fortschrittliche Radiographie lässt Bilder schneller und klarer erscheinen. Programme ermöglichen es Ingenieuren, Fotos zu manipulieren, hereinzuzoomen und zu inspizieren, um die Entscheidungsfindung darüber zu verbessern, wie und wann der Fehler angegriffen werden soll. Innovationen wie die Radiographie zeigen das Potenzial der Hands-Off-Bildgebung, um herauszufinden, wofür sorgfältige Hände sonst Stunden investieren würden.

Hotspot-Analyse
Wärmebildaufnahme und Hotspot-Analyse sind ideal, um unsichtbare Defekte im Zusammenhang mit Wärmeabgabe und Spannung zu identifizieren. Dies ist eine weitere nicht-invasive Methode, bei der die Bildgeräte Temperaturschwankungen im gesamten Stromkreis identifizieren können. Es schützt Techniker davor, sich teilweise aktiven Geräten zu nähern. Es könnte ein Leck irgendwo im Gerät sein oder das Netzteil gibt einen Strom ab, der für die Platine zu intensiv ist.

Einige Methoden zur Hot-Spot-Erkennung verwenden Flüssigkristalle, während andere Laserstrahlen verwenden. Idealerweise zeigt der Kristall helle und dunkle Stellen auf dem Board, wo sich Wärmetaschen befinden. Laser reflektieren durch Substrate, und die Bewegung erkennt, wo Wärmezuflüsse auftreten. Ultraschallwellen sind eine moderne Alternative, die versucht, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die externe Technologie nach der Identifikation die Funktionalität der Platine beeinflusst.

Rasterelektronenmikroskopie
SEM ist eine weitere beliebte Variante der Mikroskopie, die Elektronenstrahlen und atomare Interaktivität nutzt, um Defekte hervorzuheben. Die Topographie der integrierten Schaltungen wird sofort sichtbar durch einen hochauflösenden, herangezoomten Querschnitt jeder Lötverbindung.

Die Methode ist äußerst vielseitig und kompatibel mit anderen Formen der Fehlererkennung, wie der energiedispersiven Röntgenspektroskopie. Es hilft Ingenieuren, die Elemente einer PCB zu lokalisieren, um zu überprüfen, dass sie an der richtigen Stelle sind, und die richtigen Reaktionen auf Eingaben zu erzeugen. Zusätzlich integriert sich SEM mit computergestützten Designsystemen und konventionellen Überprüfungsmethoden wie Geräteparametertests, um eine ganzheitliche Fehlerbewertungserfahrung an einem einzigen Ort zu gewährleisten.

Alle Leiterbahnfehler in elektronischen Schaltungen finden
Fortschrittliche Bildgebung wird der Kern der Fehlererkennung der nächsten Generation in der Mikroelektronik sein. Fehlererkennung und -isolierung war früher ein anspruchsvolles Geschäft und ist es immer noch. Allerdings werden Elektronikingenieure eine neue Ära der Präzision und Action erleben, da die Bildgebung die Diagnostik beschleunigt. Leiterspuren in elektronischen Schaltungen werden für immer ein Problem sein, vor allem, da die Technik immer komplexer und vielfältiger anwendbar wird. Daher ist die Einführung neuer Bildaufnahmetechniken zur Qualitätskontrolle jetzt entscheidend für die industrielle Stabilität.