Introdução
Dentro do sistema de gerenciamento de qualidade para fabricação de PCBA, a solução de problemas durante a fase de testes funcionais sempre foi a tarefa mais demorada-e desafiadora para os técnicos. Quando uma placa de circuito está ligada e operando, qualquer defeito microscópico de fabricação,-como desvios de parâmetros causados por resistores ou capacitores mal posicionados, pontes microscópicas escondidas sob CIs ou curtos-circuitos localizados nas camadas internas de placas multicamadas-se manifestará imediatamente como dissipação de calor anormal. Medições tradicionais-a{6}}ponto com um multímetro ou captura de forma de onda usando um osciloscópio são extremamente ineficientes ao lidar com montagens de placa única-precisas que geralmente contêm milhares de componentes. A introdução da tecnologia de imagem térmica infravermelha de alta-resolução-que realiza varreduras de campo de temperatura transitória de toda a placa durante a fase de teste-ligada-converte anomalias de corrente invisíveis em diferenças visuais de temperatura, permitindo assim a triagem precisa de defeitos de superaquecimento localizados em segundos.
A natureza física do superaquecimento anormal durante a inicialização-e o mecanismo de falha no aumento da temperatura
Quando um PCBA está ligado e operando, cada componente-devido à sua impedância inerente-experimenta um aumento normal de temperatura de acordo com as leis da termodinâmica com base em sua dissipação de energia. Quando ocorrerem desvios noprocesso de linha de produção, esse equilíbrio térmico é instantaneamente perturbado. Na fabricação de PCBA, as causas mais comuns de superaquecimento decorrem de curtos-circuitos elétricos ou quebra reversa de componentes. Quando dois traços adjacentes formam uma conexão virtual devido a um curto-circuito ou quando uma ponte de solda localizada ocorre abaixo de um BGA de{2}}tamanho grande, a resistência extremamente baixa do caminho do curto-circuito causa um enorme aumento de corrente em um instante, resultando em acúmulo instantâneo de calor no local do defeito. Além disso, em placas multicamadas após laminação e soldagem, se a camada de cobre galvanizado dentro de uma via contiver rebarbas microscópicas ou rachaduras de isolamento intercamadas, picos de corrente de comutação de alta-frequência podem desencadear aumento da corrente de fuga, fazendo com que a resistência térmica na área ao redor da via dispare. Essas falhas físicas microscópicas, em última análise, manifestam-se macroscopicamente como pontos quentes localizados anormais que excedem as expectativas do projeto.
Vantagens técnicas da imagem térmica infravermelha e da análise panorâmica infravermelha térmica dinâmica
A inspeção de imagens térmicas infravermelhas não depende do contato com nenhuma sonda física; ela utiliza a propriedade física de que todos os objetos acima do zero absoluto emitem radiação infravermelha para capturar digitalmente a distribuição de temperatura na superfície da placa. Em comparação com a inspeção manual tradicional ou termômetros infravermelhos de{1}ponto único, os termovisores infravermelhos-de nível profissional são equipados com detectores de plano focal-não resfriados, oferecendo resoluções de até 640×518 pixels ou superiores. Durante o período transitório quando o PCBA é ligado, o gerador de imagens pode capturar dados dinâmicos de radiação térmica em toda a placa a uma taxa de mais de 30 quadros por segundo. O software do sistema converte a energia radiante coletada em valores reais de temperatura e gera uma animação térmica colorida-pseudo-colorida com resolução espacial extremamente alta na tela. Mesmo um leve aumento de temperatura de 0,5 grau causado por uma pequena corrente de fuga em um minúsculo capacitor de montagem em superfície 0201 não pode escapar da detecção do detector. Esta apresentação panorâmica em-campo{18}}de{19}}visão em tempo real visualiza diretamente falhas elétricas ocultas.
Critérios de limite digital e padrões de diferença de temperatura (Delta T) para triagem de qualidade
No processo de inspeção 100% ativado-para PCBs de alto-desempenho-, como aqueles usados em eletrônicos automotivos e placas-mãe de servidores,-a inspeção por imagem térmica permite a rejeição digital totalmente automatizada, estabelecendo imagens térmicas de referência. Os departamentos de engenharia devem definir limites-de linha vermelha para cada área física crítica da placa-mãe no software do sistema. Sob uma corrente operacional constante, o sistema compara automaticamente a diferença de temperatura entre a placa em teste e a placa de referência após o mesmo período de{8}}ligação. Para os principais chips de gerenciamento de energia ou processadores principais, o aumento normal da temperatura operacional é normalmente limitado a não mais que 65 graus. Se o termovisor detectar que a temperatura máxima local da superfície excede 85 graus, ou excede a temperatura da área correspondente na placa de referência em mais de 10 graus, o sistema aciona imediatamente uma determinação de falha. Para traços diferenciais de-alta frequência e áreas ao redor dos indutores de potência-devido à sua baixa capacidade térmica-os limites de rejeição são ainda mais rigorosos; qualquer aumento repentino inesperado de temperatura superior a 3,5 graus será sinalizado diretamente e rejeitado pelo sistema.
Melhoria de processos SMT e rastreabilidade de defeitos impulsionada por cadeias de dados de imagens térmicas
A inspeção de imagens térmicas não serve apenas como uma medida de controle de qualidade no final da linha de produção, mas os dados de distribuição do campo de temperatura que ela gera também formam o núcleo do fluxo de dados usado para ajustarColocação SMT parâmetros e atualizar processos de fixação na linha de produção. Quando um termovisor relata frequentemente superaquecimento repentino e ebulição em um diodo regulador de-tensão específico dentro de 3 segundos após a inicialização-de um determinado lote de placas de controle inteligentes, a equipe de análise pode usar o centro geométrico da imagem térmica para rastrear o problema até os estágios anteriores do processo. Por referência-cruzada IPSdados com os registros de deslocamento de coordenadas doSMTmáquina de colocação, os técnicos muitas vezes conseguem identificar rapidamente que o tamanho da abertura do estêncil naquele local é muito grande, resultando em solda excessiva no pino apóssoldagem por refluxomáquinae formando uma ponte escondida durante o processo de refluxo. Ao reduzir a área de abertura desse estêncil em 20% e realizar outra rodada de produção em massa e testes de{2}}ligação, a curva de aumento de temperatura nessa área retornará constantemente à zona verde padrão. Esse tipo de ajuste reverso de parâmetros com base na caracterização termodinâmica estabelece um sistema-de controle de qualidade em circuito fechado durante todo o processo de produção.
O controle preciso do campo de temperatura infravermelho durante a fase{0}}ligada, combinado com imagens panorâmicas infravermelhas térmicas digitais científicas para eliminar todos os riscos latentes de superaquecimento, é uma estratégia fundamental para manter a entrega de-alta{2}}qualidade e longo prazo na fabricação de eletrônicos.
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