Zoomer sur les défauts de circuit avec l’imagerie de nouvelle génération


Les ingénieurs électriciens ont identifié manuellement les défauts de circuit à l’aide de tests multimétriques et d’inspections visuelles, passant d’innombrables heures à mesurer les courants et à inspecter la présence de défauts de soudure. L’imagerie de nouvelle génération pourrait accélérer la détection des défauts de trace dans les circuits électroniques, conduisant à une détection et une isolation des défauts plus précises. Ces actifs modifient la manière dont les laboratoires perçoivent la microélectronique, qui est le moteur de l’ère numérique.

Le besoin d’une détection avancée des pannes et de l’isolation
Les infrastructures critiques comme les télécommunications et les énergies renouvelables fonctionnent avec des microélectroniques comme les semi-conducteurs et les condensateurs. Les circuits intégrés numériques sur les circuits imprimés peuvent comporter des millions d’appareils de connexion, faisant de ces circuits l’une des technologies les plus complexes au monde. Les défauts de trace dans les circuits électroniques sont essentiels pour une inspection rigoureuse et un contrôle qualité avant d’entrer dans la fabrication et sur le marché. Voici d’autres défauts courants que l’imagerie pourrait mettre en évidence :

Problèmes de soudure

Morceaux brisés

Chemins de circuit interrompu

Mauvaise gravure

Gestion inadéquate de la tension

Défauts de contact

Surcourants

Mauvaise thermorégulation

Incompatibilité avec d’autres pièces, comme l’alimentation

Un circuit imprimé défectueux dans un système de sécurité gouvernemental pourrait provoquer un conflit international ou fermer des hôpitaux parce que le matériel du centre de données est court-circuité. Trop d’opérations délicates et nécessaires dépendent de ces matières premières et de ces circuits sains à l’ère moderne, faisant de la découverte et de la réhabilitation des défauts l’un des travaux les plus importants des ingénieurs en électronique et en contrôle.

L’imagerie soulage les charges tout en rendant les opérations plus ciblées et productives. Les exigences pour les ingénieurs en microélectronique sont les plus élevées qu’elles ne l’aient jamais été, et les pressions ne feront que s’amplifier à mesure que les objets analogiques seront plus numérisés. Il relie les meilleures mentalités dans les méthodes de diagnostic des pannes basées sur les modèles et les données pour des opérations plus puissantes.

Microscopie optique
C’est l’une des méthodes d’imagerie les plus connues mais discrètes, car les technologies microscopiques deviennent plus robustes chaque année. Les microscopes optiques sont experts dans la détection des défaillances visibles et de la dégradation des circuits. De nombreuses personnalisations et options de taille sont disponibles selon le défaut suspecté.

Les laboratoires peuvent voir les parties de la planche en sections dans un environnement non destructeur. Il permet un contraste simple à différentes résolutions pour comprendre de manière complète l’état du circuit. Combinez-le avec d’autres stratégies pour une identification efficace des problèmes, notamment mais sans s’y limiter :

Simulation laser thermique

Microscopie électronique par photoémission

Électroluminescence

Microscopie électronique en transmission

Gravure ionique réactive profonde
Retirer les couches d’un circuit imprimé est parfois nécessaire pour découvrir un défaut. C’est de l’ingénierie inverse dans sa forme la plus pratique. La gravure ionique réactive avec d’autres techniques, comme la gravure chimique humide ou le fraisage par faisceau ionique, peut rapidement détecter des anomalies de performance.

Bien qu’il ne s’agisse pas d’une technique d’imagerie en soi, elle est nécessaire pour améliorer la qualité et le succès d’une image fiable. La gravure ionique réactive charge les traces du circuit à différentes profondeurs pour voir jusqu’où les problèmes se propagent.

Microscopie acoustique à balayage
Les PCB sont composés de substrats et d’écrans, et ces laminés fins nécessitent autant d’examen que les autres composants du circuit intégré. Le SAM est une méthode d’imagerie qui pourrait révéler si une délamination s’est produite à partir d’ondes sonores rebondissant sur ces caractéristiques délicates. Parfois, la position des processus acoustiques donne une image plus cristallisée que la lumière dans d’autres formes de détection de défauts.

La manipulation de la fréquence est essentielle pour pénétrer suffisamment profondément dans les couches du PCG et affiner les caractéristiques spécifiques que les ingénieurs peuvent considérer comme les sites problématiques. Les échos se réfléchissent-ils correctement sur les surfaces, ou les images révèlent-elles des signaux qui se sont échappés ? Bien qu’il puisse indiquer une erreur de fabrication, cela peut aussi révéler des oublis d’emballage ou un assemblage agressif, entraînant des perforations et des fractures dans les couches.

Essais radiographiques
De nombreuses méthodes d’imagerie examinent les défauts externes, alors qu’est-ce qui révèle des problèmes internes ? Les tests radiographiques avec des rayons X ou des rayons gamma sont une ressource puissante pour identifier les désalignements, les fissures et les inefficacités de soudure. C’est une méthode non destructive, permettant aux ingénieurs en électronique d’inspecter en profondeur la microélectronique assemblée, quelle que soit la complexité de la structure. Cela permet d’économiser du temps et du travail en séparant soigneusement les composants — ce qui peut entraîner davantage de défauts dans le processus.

La radiographie avancée permet à des images d’apparaître plus rapidement et avec une plus grande clarteté. Les programmes permettent aux ingénieurs de manipuler, zoomer et inspecter les photos afin d’améliorer la prise de décision sur la manière et le moment de traiter la panne. Des innovations comme la radiographie démontrent le potentiel de l’imagerie non interventionniste pour découvrir ce que des mains prudentes passeraient autrement des heures à accomplir.

Analyse des points chauds
L’imagerie thermique et l’analyse des points chauds sont idéales pour identifier les défauts invisibles liés à la dispersion de la chaleur et à la tension. C’est une autre méthode non invasive, permettant à l’équipement d’imagerie d’identifier les variations de température dans tout le circuit. Cela protège les techniciens de devoir s’approcher d’appareils partiellement actifs. Cela pourrait prouver qu’il y a une fuite quelque part dans l’appareil, ou que l’alimentation libère un courant trop intense pour que la carte puisse le supporter.

Certaines méthodes de détection de points chauds intègrent des cristaux liquides, tandis que d’autres utilisent des faisceaux laser. Idéalement, le cristal révélera des taches claires et sombres sur la planche où reposent les poches de chaleur. Les lasers rebondissent à travers les substrats, et ce mouvement identifie les afflux de chaleur. Les ondes ultrasonores sont une alternative moderne visant à réduire la probabilité que la technologie externe impacte le fonctionnement de la carte après l’identification.

Microscopie électronique à balayage
Le MEB est une autre variante populaire de la microscopie qui exploite les faisceaux d’électrons et l’interactivité atomique pour mettre en évidence les défauts. La topographie des circuits intégrés devient immédiatement visible pour une section transversale haute résolution et zoomée de chaque soudure.

La méthode est très polyvalente et compatible avec d’autres formes de détection de défauts, telles que la spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie. Il aide les ingénieurs à localiser les éléments d’un PCB pour vérifier qu’ils sont au bon endroit et générer les réponses correctes aux entrées. De plus, le SEM s’intègre aux systèmes de conception assistée par ordinateur et aux méthodes de revue conventionnelles, comme les tests de paramètres de dispositifs, pour une expérience globale d’évaluation des défauts en un seul endroit.

Trouver toutes les failles de trace dans les circuits électroniques
L’imagerie avancée sera au cœur de la détection de pannes de nouvelle génération en microélectronique. La détection et l’isolation des pannes étaient autrefois un métier exigeant, et c’est toujours le cas. Cependant, les ingénieurs en électronique connaîtront une nouvelle ère de précision et d’action, l’imagerie accélérant les diagnostics. Les défauts de trace dans les circuits électroniques resteront une préoccupation à jamais, principalement à mesure que la technologie devient plus complexe et diversifiée dans son application. Par conséquent, la mise en œuvre de nouvelles techniques d’imagerie pour le contrôle qualité dès maintenant est cruciale pour la stabilité industrielle.