Heranzoomen auf Schaltungsfehler mit Bildgebung der nächsten Generation


Elektroingenieure haben Schaltungsfehler manuell mit Hilfe von Multimeterprüfungen und Sichtprüfungen identifiziert und unzählige Stunden damit verbracht, Ströme zu messen und auf Lötfehler zu prüfen. Die Bildgebung der nächsten Generation könnte die Suche nach Spurenfehlern in elektronischen Schaltkreisen beschleunigen, was zu einer genaueren Fehlererkennung und -isolierung führt. Diese Vorzüge verändern die Sichtweise von Laboren auf die Mikroelektronik, die das Lebenselixier des digitalen Zeitalters ist.

Der Bedarf an fortschrittlicher Fehlererkennung und -isolierung
Kritische Infrastrukturen wie Telekommunikation und erneuerbare Energien werden mit Mikroelektronik wie Halbleitern und Kondensatoren betrieben. Digitale integrierte Schaltkreise auf Leiterplatten können Millionen von Verbindungsgeräten haben, was diese zu den kompliziertesten Technologien der Welt macht. Spurenfehler in elektronischen Schaltkreisen sind für eine strenge Inspektion und Qualitätskontrolle unerlässlich, bevor sie in die Fertigung und auf den Markt gelangen. Dies sind einige andere häufige Fehler, die bei der Bildgebung hervorgehoben werden können:

Probleme beim Löten

Scherben

Unterbrochene Schaltungspfade

Schlechte Ätzung

Unzureichendes Spannungsmanagement

Kontaktfehler

Überströmungen

Schlechte Wärmeregulierung

Inkompatibilität mit anderen Teilen, wie z.B. dem Netzteil

Eine fehlerhafte Leiterplatte in einem staatlichen Sicherheitssystem könnte internationale Konflikte auslösen oder Krankenhäuser schließen, weil die Hardware des Rechenzentrums kurzgeschlossen ist. In der heutigen Zeit sind zu viele heikle und notwendige Vorgänge auf diese Rohstoffe und gesunden Schaltkreise angewiesen, so dass die Fehlererkennung und -behebung zu einer der wichtigsten Aufgaben von Elektronik- und Steuerungsingenieuren gehört.

Die Bildgebung entlastet und macht den Betrieb zielgerichteter und produktiver. Die Anforderungen an Mikroelektroniker sind so hoch wie nie zuvor, und der Druck wird sich mit der zunehmenden Digitalisierung analoger Geräte nur noch verstärken. Es schlägt eine Brücke zwischen den besten Mentalitäten in modell- und datenbasierten Fehlerdiagnosemethoden für einen leistungsfähigeren Betrieb.

Optische Mikroskopie
Dies ist eines der bekanntesten, aber dennoch unterschätzten bildgebenden Verfahren, da mikroskopische Technologien von Jahr zu Jahr robuster werden. Optische Mikroskope sind in der Lage, sichtbare Fehler und Verschlechterungen in Schaltkreisen zu erkennen. Je nach vermutetem Fehler stehen zahlreiche Anpassungen und Größenoptionen zur Verfügung.

Labore können Leiterplattenteile 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 Problemerkennung, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

Thermische Lasersimulation

Photoemissions-Elektronenmikroskopie

Elektrolumineszenz

Transmissionselektronenmikroskopie

Tiefes reaktives Ionenätzen
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 z. B. nasschemischem Ätzen oder Ionenstrahlfräsen, kann Leistungsanomalien schnell lokalisieren.

Obwohl es sich hierbei nicht um ein eigenständiges bildgebendes Verfahren handelt, ist es notwendig, um die Qualität und den Erfolg eines zuverlässigen Bildes zu verbessern. Durch reaktives Ionenätzen werden Ladungen in unterschiedlichen Tiefen in die Leiterbahnen des Schaltkreises eingegeben, um zu sehen, wie weit die Probleme eindringen.

Akustische Rastermikroskopie
Leiterplatten bestehen aus Substraten und Bildschirmen, und diese dünnen Laminate erfordern genauso viel Untersuchung wie die anderen Komponenten des integrierten Schaltkreises. SAM ist ein bildgebendes Verfahren, das anhand von Schallwellen, die von diesen empfindlichen Merkmalen reflektiert werden, feststellen könnte, ob eine Delamination stattgefunden hat. Manchmal erzeugt die Positionierung der Akustik ein kristallisierteres Bild als das Licht bei anderen Formen der Fehlererkennung.

Die Frequenzmanipulation ist entscheidend, um tief genug in die Schichten des PCG einzudringen und die spezifischen Merkmale zu verfeinern, die Ingenieure als Problemstellen betrachten können. Reflektieren Echos richtig von Oberflächen oder zeigen die Bilder Signale, die entwichen sind? Obwohl dies auf einen Herstellungsfehler hinweisen kann, kann es auch Verpackungsfehler oder aggressive Montage aufdecken, was zu Einstichen und Brüchen in den Schichten führt.

Röntgenuntersuchung
Viele bildgebende Verfahren untersuchen externe Fehler, was verrät also interne Probleme? Röntgenuntersuchungen mit Röntgen- oder Gammastrahlen sind eine wirksame Ressource zur Identifizierung von Fehlausrichtungen, Rissen und Lötineffizienzen. Es handelt sich um eine zerstörungsfreie Methode, die es Elektronikingenieuren ermöglicht, tief in der montierten Mikroelektronik zu inspizieren, unabhängig davon, wie komplex die Struktur ist. Dies spart Zeit und Arbeit durch die sorgfältige Trennung von Komponenten – was möglicherweise zu mehr Fehlern im Prozess führt.

Fortschrittliche Radiographie lässt Bilder schneller und klarer erscheinen. Programme ermöglichen es Ingenieuren, Fotos zu bearbeiten, zu vergrößern und zu inspizieren, um die Entscheidungsfindung zu verbessern, wie und wann der Fehler behoben werden soll. Innovationen wie die Radiographie zeigen das Potenzial der Hands-off-Bildgebung, um herauszufinden, was sorgfältige Hände sonst stundenlang erledigen würden.

Hot-Spot-Analyse
Wärmebildgebung und Hot-Spot-Analyse sind ideal, um unsichtbare Defekte im Zusammenhang mit Wärmeableitung und Spannung zu lokalisieren. Dies ist eine weitere nicht-invasive Methode, mit der das bildgebende Gerät Temperaturschwankungen im gesamten Kreislauf identifizieren kann. Es schützt Techniker davor, sich in die Nähe von teilweise aktiven Geräten begeben zu müssen. Es könnte sich um ein Leck irgendwo im Gerät handeln, oder das Netzteil gibt einen Strom ab, der für die Platine zu stark ist.

Einige Methoden der Hot-Spot-Detektion beinhalten Flüssigkristalle, während andere Laserstrahlen verwenden. Im Idealfall zeigt der Kristall helle und dunkle Flecken auf dem gesamten Board, auf denen Wärmetaschen aufliegen. Laser prallen durch Substrate, und die Bewegung zeigt, wo sich Wärmeeinflüsse befinden. Ultraschallwellen sind eine moderne Alternative, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die externe Technologie die Funktionalität der Platine nach der Identifizierung beeinträchtigt.

Rasterelektronenmikroskopie
REM ist eine weitere beliebte Variante der Mikroskopie, die Elektronenstrahlen und atomare Interaktivität nutzt, um Defekte hervorzuheben. Die Topographie von integrierten Schaltkreisen wird für einen hochauflösenden, vergrößerten Querschnitt jeder Lötstelle sofort sichtbar.

Die Methode ist vielseitig einsetzbar und kompatibel mit anderen Formen der Fehlererkennung, wie z. B. der energiedispersiven Röntgenspektroskopie. Es hilft Ingenieuren, die Elemente einer Leiterplatte zu lokalisieren, um zu überprüfen, ob sie sich an der richtigen Stelle befinden, und die richtigen Reaktionen auf Eingaben zu generieren. Darüber hinaus lässt sich SEM in computergestützte Designsysteme und konventionelle Überprüfungsmethoden wie die Prüfung von Geräteparametern integrieren, um eine ganzheitliche Fehlerbewertung an einem einzigen Ort zu ermöglichen.

Auffinden aller Spurenfehler in elektronischen Schaltungen
Fortschrittliche Bildgebung wird das Herzstück der Fehlererkennung der nächsten Generation in der Mikroelektronik sein. Fehlererkennung und -isolierung waren früher ein anspruchsvolles Geschäft, und das ist es immer noch. Elektronikingenieure werden jedoch eine neue Ära der Präzision und Aktion erleben, da die Bildgebung die Diagnose beschleunigt. Trace-Fehler in elektronischen Schaltkreisen werden für immer ein Problem sein, vor allem, da die Anwendung der Technologie immer komplexer und vielfältiger wird. Daher ist die Implementierung neuer bildgebender Verfahren für die Qualitätskontrolle jetzt entscheidend für die industrielle Stabilität.