Acercamiento a fallas de circuito con imágenes de próxima generación


Los ingenieros eléctricos han identificado manualmente las fallas de los circuitos mediante pruebas de multímetros e inspecciones visuales, pasando incontables horas midiendo corrientes e inspeccionando defectos de soldadura. Las imágenes de próxima generación podrían acelerar la detección de trazas de fallas en los circuitos electrónicos, lo que llevaría a una detección y aislamiento de fallas más precisos. Estos activos están alterando la forma en que los laboratorios ven la microelectrónica, que es el alma de la era digital.

La necesidad de detección y aislamiento avanzados de fallas
La infraestructura crítica como las telecomunicaciones y la energía renovable funciona con microelectrónica como semiconductores y condensadores. Los circuitos integrados digitales en placas de circuito impreso pueden tener millones de dispositivos de conexión, lo que los convierte en algunas de las piezas de tecnología más intrincadas del planeta. Las trazas de fallas en los circuitos electrónicos son esenciales para una inspección rigurosa y un control de calidad antes de dirigirse a la fabricación y al mercado. Estos son algunos otros defectos comunes que las imágenes podrían resaltar:

Problemas de soldadura

Piezas rotas

Rutas de circuito interrumpidas

Malos grabados

Gestión inadecuada de la tensión

Fallas de contacto

Sobrecorrientes

Termorregulación deficiente

Incompatibilidad con otras partes, como la fuente de alimentación

Una PCB defectuosa en un sistema de seguridad gubernamental podría incitar a un conflicto internacional o cerrar hospitales porque el hardware del centro de datos está en cortocircuito. Demasiadas operaciones delicadas y necesarias dependen de estas materias primas y circuitos saludables en la era moderna, lo que hace que el descubrimiento y la corrección de fallas sean algunos de los trabajos más importantes de los ingenieros electrónicos y de control.

Las imágenes alivian las cargas al tiempo que hacen que las operaciones sean más específicas y productivas. Las demandas de los ingenieros microelectrónicos son las más altas que jamás hayan sido, y las presiones solo se amplificarán a medida que los elementos analógicos se digitalicen más. Une las mejores mentalidades en métodos de diagnóstico de fallas basados en modelos y datos para operaciones más poderosas.

Microscopía óptica
Este es uno de los métodos de imagen más conocidos pero subestimados, ya que las tecnologías microscópicas se vuelven más robustas cada año. Los microscopios ópticos son expertos en detectar fallas visibles y degradación en circuitos. Numerosas personalizaciones y opciones de tamaño están disponibles según la falla sospechosa.

Los laboratorios pueden ver las partes de la placa en secciones en un entorno no destructivo. Permite contrastar de forma sencilla a diferentes resoluciones para comprender de forma exhaustiva el estado del circuito. Combínelo con más estrategias para la identificación efectiva de problemas, que incluyen, entre otras:

Simulación láser térmica

Microscopía electrónica de fotoemisión

Electroluminiscencia

Microscopía electrónica de transmisión

Grabado profundo de iones reactivos
A veces es necesario pelar las capas de una PCB para descubrir una falla. Esto es ingeniería inversa en su forma más práctica. El grabado iónico reactivo con otras técnicas, como el grabado químico húmedo o el fresado por haz de iones, puede localizar rápidamente anomalías de rendimiento.

Aunque esta no es una técnica de imagen por sí sola, es necesaria para mejorar la calidad y el éxito de una imagen confiable. El grabado de iones reactivos introduce cargas en las trazas del circuito a diferentes profundidades para ver hasta dónde penetran los problemas.

Microscopía acústica de barrido
Los PCB comprenden sustratos y pantallas, y estos laminados delgados requieren tanto examen como los otros componentes del circuito integrado. SAM es un método de imagen que podría revelar si se ha producido una delaminación basada en ondas sonoras que rebotan en estas delicadas características. A veces, el posicionamiento de la acústica procesa una imagen más cristalizada que la luz en otras formas de detección de fallas.

La manipulación de frecuencia es fundamental para penetrar lo suficientemente profundo en las capas de la PCG y perfeccionar las características específicas que los ingenieros pueden considerar los sitios problemáticos. ¿Los ecos se reflejan correctamente en las superficies o las imágenes revelan señales que se han escapado? Aunque puede indicar un error de fabricación, también podría revelar descuidos en el empaque o ensamblaje agresivo, lo que resulta en pinchazos y fracturas dentro de las capas.

Pruebas radiográficas
Muchos métodos de imagen examinan fallas externas, entonces, ¿qué revela problemas internos? Las pruebas radiográficas con rayos X o rayos gamma son un recurso potente para identificar desalineaciones, grietas e ineficiencias de soldadura. Es un método no destructivo, que permite a los ingenieros electrónicos inspeccionar profundamente dentro de la microelectrónica ensamblada, sin importar cuán compleja sea la estructura. Esto ahorra tiempo y mano de obra al separar cuidadosamente los componentes, lo que puede producir más defectos en el proceso.

La radiografía avanzada hace que las imágenes aparezcan más rápido y con mayor claridad. Los programas permiten a los ingenieros manipular, acercar e inspeccionar fotos para mejorar la toma de decisiones sobre cómo y cuándo abordar la falla. Innovaciones como la radiografía demuestran el potencial de las imágenes sin intervención para descubrir lo que las manos cuidadosas pasarían horas logrando.

Análisis de puntos calientes
Las imágenes térmicas y el análisis de puntos calientes son ideales para identificar defectos invisibles relacionados con la dispersión de calor y el voltaje. Este es otro método no invasivo, que permite que el equipo de imágenes identifique las variaciones de temperatura en todo el circuito. Mantiene a los técnicos a salvo de tener que acercarse a dispositivos parcialmente activos. Podría resultar una fuga en algún lugar del dispositivo, o la fuente de alimentación está liberando una corriente que es demasiado intensa para que la placa la maneje.

Algunos métodos de detección de puntos calientes incorporan cristal líquido, mientras que otros emplean rayos láser. Idealmente, el cristal revelará puntos claros y oscuros en toda la tabla donde descansan las bolsas de calor. Los láseres rebotarán a través de los sustratos y el movimiento identifica dónde están las entradas de calor. Las ondas ultrasónicas son una alternativa moderna que intenta reducir la probabilidad de que la tecnología externa afecte la funcionalidad de la placa después de la identificación.

Microscopía electrónica de barrido
SEM es otra variante popular de microscopía que aprovecha los haces de electrones y la interactividad atómica para resaltar los defectos. La topografía de los circuitos integrados se vuelve inmediatamente visible para una sección transversal ampliada de alta resolución de cada junta de soldadura.

El método es muy versátil y compatible con otras formas de detección de fallas, como la espectroscopia de rayos X de dispersión de energía. Ayuda a los ingenieros a localizar los elementos de una PCB para verificar que están en el lugar correcto y generar las respuestas correctas a las entradas. Además, SEM se integra con sistemas de diseño asistido por computadora y métodos de revisión convencionales, como pruebas de parámetros de dispositivos, para una experiencia holística de evaluación de fallas en una sola ubicación.

Encontrar todas las trazas de fallas en circuitos electrónicos
Las imágenes avanzadas serán el núcleo de la detección de fallas de próxima generación en microelectrónica. La detección y el aislamiento de fallas solían ser un negocio exigente, y todavía lo es. Sin embargo, los ingenieros electrónicos experimentarán una nueva era de precisión y acción a medida que las imágenes aceleren el diagnóstico. Las fallas de trazas en los circuitos electrónicos serán una preocupación para siempre, principalmente a medida que la tecnología se vuelva más intrincada y diversa en su aplicación. Por lo tanto, la implementación de nuevas técnicas de imagen para el control de calidad ahora es fundamental para la estabilidad industrial.