Обнаружение замыканий на землю и питание на печатных платах: сложная задача
Короткое замыкание на многослойных печатных платах является распространенной и сложной проблемой для диагностики без повреждения платы. Применение тока для обнаружения короткого замыкания может привести к необратимому повреждению, что неприемлемо, особенно для дорогих или уникальных плат.
Техники и инженеры традиционно используют неразрушающие методы для обнаружения таких коротких замыканий. Визуальный осмотр печатной платы является первым этапом тестирования, где специалисты ищут различные недостатки. Если явных признаков не обнаружено, для дальней- шего тестирования используется мультиметр.
Для выполнения проверки непрерывности мультиметр устанавливается в режим проверки непрерывно- сти или диодного теста. Щупы размещаются в двух точках для проверки на наличие коротких замыканий. Мультиметр подает ток низкого напряжения через цепь и измеряет сопротивление. Очень низкое сопротивление (обычно менее нескольких Ом) указывает на непрерывный путь для тока, что предполагает наличие короткого замыкания.
Определение точки с самым низким напряжением на плате может помочь обнаружить короткое замыкание, но этот метод может оказаться неэффективным, если силовые и заземляющие плоскости имеют слишком малые сопротивления для получения считываемого напряжения. Эта проблема усугубляется, когда силовые плоскости расположены во внутренних слоях платы, которые недоступны для тестовых зондов.
Другие процедуры тестирования, такие как использование автоматизированного тестера печатных плат с осциллографом для проверки сигналов, позволяют обнаружить неисправность, но требуют дорогостоящих инструментов, опыта и времени, которые не всегда есть в наличии.
Обнаружение скрытых неисправностей в печатных платах и сборках с помощью инфракрасной визуализации
Термографический осмотр электронных компонентов и узлов — это устоявшаяся процедура обна- ружения неисправностей и управления качеством, применимая от разработки начальных прототипов до серийного производства. Этот метод эффективно об- наруживает различные проблемы, такие как горячие точки и неравномерное распределение температуры на поверхностях печатных плат, интегральных схем и многокристальных модулей. Он выявляет аномальные контактные сопротивления, скрытые трещины в соединениях, потери мощности из-за несоответствия ВЧ, неправильные тепловые соединения радиаторов, короткие замыкания и дефекты пайки, такие как холодные паяные соединения.
Короткие замыкания на печатной плате генерируют тепло из-за чрезмерного тока, протекающего через непреднамеренные пути с низким сопротивлением. Когда происходит короткое замыкание, электрическое сопротивление значительно падает, вызывая скачок тока в соответствии с законом Ома (I = V/R). Этот увеличенный ток приводит к быстрому рассеиванию энергии в виде тепла, что может повредить компоненты и ухудшить материалы платы. Инфракрасная камера может обнаружить эти горячие точки, которые генерируют значительное количество тепла. Начиная с самого низкого тока, можно определить короткое замыкание до того, как оно вызовет дальнейшие повреждения. Этот метод помогает в раннем обнаружении неисправностей, предотвращая потенциальные не поддающиеся ремонту повреждения печатной платы и ее компонентов.
Для выявления самых мелких проблем можно использовать ИК-микроскоп. Инфракрасный микроскоп позволяет обнаруживать короткие объекты размером до 8 мкм. Это позволяет проводить осмотр самых мелких деталей SMD.
Высокопроизводительная камера PI 640i с двойной оптикой или доступная по цене ИК-камера Optris Xi 400 Растущий спрос на более мелкие, более эффективные и надежные электронные компоненты и системы требует инструментов термического контроля, которые поддерживают критические решения на протяжении всего цикла разработки продукта. Поскольку электронная промышленность фокусируется на уменьшении размера и энергопотребления, инфракрасные камеры со средним пространственным разрешением необходимы для обнаружения неисправностей в небольших устройствах и соединениях.
Для эффективного обнаружения неисправностей рекомендуется использовать камеру среднего раз- решения (320 x 240 или лучше) с количеством пикселей не менее 75 000 элементов в качестве решения начального уровня. В линейке продуктов Optris Xi400, доступная в нескольких вариантах оптики, часто используется для обнаружения неисправностей печатных плат. Выбор камеры с соответствующим разрешением оптики и поля зрения измерения (MFOV) имеет решающее значение для точного измерения цели.
Способность обнаруживать повышение температуры на мелких объектах с помощью инфракрасной ка- меры зависит от размера и количества пикселей, которые камера может сфокусировать на небольшом объекте. Если объект меньше одного пикселя, повышение температуры будет усредняться с более низкой окружающей температурой, что затрудняет обнаружение неисправности и приводит к неточным измерениям температуры. Оптика инфракрасной камеры не менее важна при обнаружении небольшого повышения температуры на электронных устройствах; большое количество пикселей неэффективно, если пиксели не могут быть сфокусированы на небольшой области.
Оптимальная система инфракрасной камеры для обнаружения неисправностей в различных электрон- ных применениях включает инфракрасную камеру высокого разрешения (640 x 480) и не менее двух оптических устройств для быстрого инфракрасного сканирования больших плат и детального изучения неисправностей небольших устройств. Тепловизионные камеры высокого разрешения PI 640i с переключаемой калиброванной оптикой и опциями микроскопа являются наилучшим выбором для обнаружения неисправностей печатных плат.
АО «Теккноу»
Санкт-Петербург, пр. Елизарова 31 к 2
8 (812)324 56 27