12 Диагностика неисправностей в электронных модулях. Автоматизированные системы анализа отказов. Этапы технической диагностики. Контактные и бесконтактные методы диагностики.

Техническая диагностика — это комплекс мероприятий, направленных на изучение отказов в процессе проектирования, производства и эксплуатации аппаратуры и разработку возможных методов повышения надежности изделий.

Техническая диагностика включает проведение испытаний ИЭ:

·  на функционирование при работе в течение относительно короткого времени;

· на воздействие окружающих условий, при повышенных значениях температуры, ударных нагрузок, вибраций и электрических нагрузок;

·  на надежность, в ходе которых устанавливают соответствие характеристик изделия требованиям ТУ при работе в течение всего заданного интервала времени.

Автоматизированные системы анализа отказов

1,2,3 – проверяемые блоки, 4 – устройство диагностирования, 5 – устройство анализа отказов, 6 – банк информации, 7 – устройство управления.

Принципы технической диагностики: рекуррентность, неповреждаемость, метрологическая совместимость, производительность

этапы технической диагностики

Диагностирование блока или системы

Первичный анализ модуля

Углубленный физико-химический анализ вскрытого элемента

Контактные методы

где ₁, ₂ - удельные сопротивление припоя и материала паяемой детали соответственно, b - ширина зоны соединения, h - толщина детали,  - толщина припоя

Бесконтактные методы диагностики

Переменное магнитное поле вокруг схемы регистрируется с помощью индуктивного зонда (миниатюрной катушки индуктивности), а переменное электрическое поле — с помощью емкостного зонда

13 Неразрушающие методы технической диагностики электронных модулей: рентгенотелевизионный, тепловизионный, фотоакустический. Области применения методов и используемое оборудование.

Рентгенотелевизионные микроскопы

Метод рентгенотелевизионной микроскопии отличается высокой оперативностью и эффективностью контроля, непосредственным наблюдением увеличенных в 20÷500х изображений при изменении ориентации объекта, а также высокой контрастной чувствительностью (~1,5%), разрешением (100 пар лин/мм) и просвечиваемой толщиной (по алюминию – 30 мм).

Проверяет дефект пп, мпп, металлические корпусы

Тепловизионный контроль

• Формируемый телевизионной камерой ТВК стандартный видеосигнал несет информацию о тепловом распределении по поверхности контролируемого объекта (О). Для точного измерения температуры в любой точке в генераторе ГМ формируются измерительный и опорный маркеры, которые управляют работой аналогово-запоминающего устройства АЗУ. Вычитание осуществляется для исключения теплового тока видикона. АЦП преобразует сигнал в цифровой код, который с помощью знакогенератора ЗГ выводится на экран ВКУ. Для большей наглядности изображения используют блок цифрового кодирования БЦК

Тепловизионная системаThermovision 880 фирмы Agema (Швеция)

Состав:

·        Инфракрасный сканер.

·        Компьютер.

·        Цветной струйный принтер.

·        Контроллер ИК сканера.

·     Видеозаписывающее устройство.

·      Приставка для ИК микроскопии

• Исследование распределения температур по площади кристаллов микросхем, корпусов микросхем, плат и др. Контроль распределения температур по поверхности микро- и макрообъектов в реальном масштабе времени.

Фотоакустическая микроскопия

Поглощенное излучение I_a приводит к генерации периодических тепловых потоков Q_s и Q_g , распространяющихся в объекте и от его границы в окружающую газовую среду. Решением уравнения термодиффузии являются температурные волны, затухающие в е раз на длине распространения тепла µ_s,g в твердом теле и окружающей среде

где k_s,g – теплопроводность, ρ_s,g – плотность, с_s,g – теплоемкость твердого тела и газа соответственно, ω – угловая частота модуляции излучения.

Применение фотоакустических методов контроля

• Акустические методы диагностики – акустическая микроскопия (АМ), сканирующая лазерная акустическая микроскопия (СЛАМ) и фотоакустическая микроскопия (ФАМ) – наиболее перспективны при контроле контактных микросоединений в изделиях микроэлектроники и электронной техники, как на этапе разработки, так и в их производстве.

• Первый отечественный фотоакустический микроскоп с разрешающей способностью 0,5 мкм ФМ–3М был создан Н.В. Рабодзеем (КБТМ) в 1986 г. и экспонировался на международной выставке Метрология-86.

• Обнаружение не выявляемые ранее неоднородности адгезии металлизационных покрытий, дефектов паяных, сварных диффузионных микросоединений.