Ampliando falhas de circuito com imagem de próxima geração


Engenheiros elétricos identificaram manualmente falhas de circuito usando testes com multímetros e inspeções visuais, passando incontáveis horas medindo correntes e inspecionando defeitos de solda. Imagens de próxima geração podem acelerar a identificação de falhas de traço em circuitos eletrônicos, levando a uma detecção e isolamento de falhas mais precisos. Esses ativos estão alterando a forma como os laboratórios veem a microeletrônica, que é o motor da era digital.

A Necessidade de Detecção e Isolamento Avançados de Falhas
Infraestrutura crítica como telecomunicações e energia renovável funciona com microeletrônica, como semicondutores e capacitores. Circuitos integrados digitais em placas de circuito impresso podem ter milhões de dispositivos de conexão, tornando-os algumas das peças tecnológicas mais complexas do planeta. Falhas de rastreamento em circuitos eletrônicos são essenciais para uma inspeção rigorosa e controle de qualidade antes de avançar para a fabricação e o mercado. Estes são alguns outros defeitos comuns que a imagem pode destacar:

Problemas de solda

Pedaços quebrados

Caminhos de circuito interrompido

Gravação ruim

Gerenciamento inadequado de tensão

Falhas de contato

Sobrecorrentes

Termorregulação ruim

Incompatibilidade com outras peças, como a fonte de alimentação

Uma placa de circuito circuito com defeito em um sistema de segurança governamental pode incitar conflitos internacionais ou fechar hospitais porque o hardware do data center está em curto-circuito. Muitas operações delicadas e necessárias dependem dessas matérias-primas e circuitos saudáveis na era moderna, tornando a descoberta e remediação de falhas um dos trabalhos mais importantes dos engenheiros de eletrônica e controle.

A imagem alivia encargos enquanto torna as operações mais direcionadas e produtivas. As exigências para engenheiros de microeletrônica estão mais altas que já foram, e as pressões só vão aumentar à medida que os itens analógicos se digitalizam. Ela conecta as melhores mentalidades em métodos de diagnóstico de falhas baseados em modelos e dados para operações mais poderosas.

Microscopia Óptica
Este é um dos métodos de imagem mais conhecidos, porém discretos, à medida que as tecnologias microscópicas se tornam mais robustas a cada ano. Microscópios ópticos são hábeis em detectar falhas visíveis e degradação em circuitos. Diversas personalizações e opções de tamanho estão disponíveis dependendo da falha suspeita.

Os laboratórios podem visualizar peças de placa em seções em um ambiente não destrutivo. Ele permite um contraste simples em diferentes resoluções para entender de forma abrangente a saúde do circuito. Combine isso com mais estratégias para identificação eficaz de problemas, incluindo, mas não se limitando a:

Simulação a laser térmico

Microscopia eletrônica de fotoemissão

Eletroluminescência

Microscopia eletrônica de transmissão

Gravação profunda por íons reativos
Remover as camadas de uma PCB às vezes é necessário para descobrir uma falha. Isso é engenharia reversa na sua forma mais prática. A gravação por íons reativos com outras técnicas, como gravação química úmida ou fresagem por feixe de íons, pode rapidamente localizar anomalias de desempenho.

Embora essa não seja uma técnica de imagem isoladamente, é necessária para melhorar a qualidade e o sucesso de uma imagem confiável. A gravação de íons reativos carrega cargas nas trilhas do circuito em profundidades variadas para ver até onde os problemas permeiam.

Microscopia Acústica de Varredura
As placas de circuito impresso são compostas por substratos e crivas, e essas laminadas finas exigem tanto exame quanto os outros componentes do circuito integrado. SAM é um método de imagem que pode revelar se ocorreu delaminação com base nas ondas sonoras refletindo nessas características delicadas. Às vezes, o posicionamento dos processos acústicos apresenta uma imagem mais cristalizada do que a luz em outras formas de detecção de falhas.

A manipulação de frequência é fundamental para penetrar profundamente nas camadas do PCG e aprimorar as características específicas que os engenheiros podem considerar como os locais problemáticos. Os ecos refletem corretamente nas superfícies ou as imagens estão revelando sinais que escaparam? Embora possa indicar um erro de fabricação, também pode revelar descuidos na embalagem ou montagem agressiva, resultando em perfurações e fraturas nas camadas.

Testes Radiográficos
Muitos métodos de imagem examinam falhas externas, então o que revela problemas internos? Testes radiográficos com raios X ou raios gama são um recurso poderoso para identificar desalinhamentos, rachaduras e ineficiências na soldagem. É um método não destrutivo, permitindo que engenheiros eletrônicos inspecionem profundamente a microeletrônica montada, não importa o quão complexa seja a estrutura. Isso economiza tempo e trabalho ao separar cuidadosamente os componentes — o que pode causar mais defeitos no processo.

Radiografia avançada faz com que as imagens apareçam mais rapidamente e com maior clareza. Os programas permitem que engenheiros manipulem, ampliem e inspecionem fotos para melhorar a tomada de decisões sobre como e quando lidar com a falha. Inovações como a radiografia demonstram o potencial da imagem não intervencionista para descobrir o que mãos cuidadosas passariam horas realizando.

Análise de Pontos Quentes
Imagens térmicas e análise de pontos quentes são ideais para identificar defeitos invisíveis relacionados à dispersão de calor e à tensão. Este é outro método não invasivo, permitindo que o equipamento de imagem identifique variações de temperatura ao longo do circuito. Isso mantém os técnicos seguros de se aproximarem de dispositivos parcialmente ativos. Pode provar que há um vazamento em algum lugar do aparelho, ou que a fonte de alimentação está liberando uma corrente intensa demais para a placa aguentar.

Alguns métodos de detecção de pontos quentes incorporam cristal líquido, enquanto outros utilizam feixes de laser. Idealmente, o cristal revelará manchas claras e escuras por todo o tabuleiro onde os bolsões de calor repousam. Lasers refletem através dos substratos, e o movimento identifica onde estão os influxos de calor. Ondas ultrassônicas são uma alternativa moderna que tenta reduzir a probabilidade de a tecnologia externa impactar a funcionalidade da placa após a identificação.

Microscopia Eletrônica de Varredura
SEM é outra variante popular da microscopia que utiliza feixes de elétrons e interatividade atômica para destacar defeitos. A topografia dos circuitos integrados torna-se imediatamente visível para uma seção transversal de alta resolução e ampliada de cada solda.

O método é altamente versátil e compatível com outras formas de detecção de falhas, como espectroscopia de raios X dispersiva de energia. Ele ajuda os engenheiros a localizar os elementos de uma PCB para verificar se estão no lugar correto e gerar as respostas corretas às entradas. Além disso, o SEM integra-se a sistemas de projeto assistido por computador e métodos convencionais de revisão, como testes de parâmetros de dispositivos, para uma experiência holística de avaliação de falhas em um único local.

Encontrando todas as falhas de traço em circuitos eletrônicos
A imagem avançada será o núcleo da detecção de falhas de próxima geração em microeletrônica. Detecção e isolamento de falhas costumavam ser um negócio exigente, e ainda é. No entanto, engenheiros eletrônicos vivenciarão uma nova era de precisão e ação, à medida que a imagem acelera o diagnóstico. Falhas de traço em circuitos eletrônicos serão uma preocupação para sempre, principalmente à medida que a tecnologia se torna mais complexa e diversa em suas aplicações. Portanto, implementar novas técnicas de imagem para controle de qualidade agora é fundamental para a estabilidade industrial.