Электромагнитные и тепловые методы контроля РЭСИ (стр. 1 из 2)

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет информатики и

радиоэлектроники

кафедра РЭС

РЕФЕРАТ

на тему:

«Электромагнитные и тепловые методы контроля РЭСИ»

МИНСК, 2008

Электромагнитные методы

Электромагнитные методы неразрушающего контроля основаны на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте. К особенностям вихретокового метода неразрушающего контроля относят:

- электрическую природу сигнала и быстродействие, что позволяет легко автоматизировать контроль;

- значительную скорость и простоту контроля;

- отсутствие необходимости электрического и даже механического контакта преобразователя с контролируемым объектом;

- возможность контроля слоев металла небольшой толщины, а также быстро движущихся изделий.

Существуют три основных метода возбуждения вихревых токов в объекте:

- помещение изделия в катушку (метод проходной катушки);

- накладывание катушки на изделие (метод накладной катушки);

-помещение изделия между первичной и вторичной катушками (экранный метод).

При пропускании через катушку переменного тока определенной частоты магнитное поле этой катушки изменяет свой знак с той же частотой. Если поместить изделие в поле этой катушки, то в нем возбуждаются вихревые токи, поле которых оказывает действие на поле возбуждающей катушки.

Существует несколько методов вихретокового контроля (ГОСТ 18353-79): амплитудный, фазовый, частотный, многочастотный.

Наибольшее применение нашли амплитудный и частотный методы.

Амплитудный метод применяют при наличии двух изменяющихся факторов, например, одновременном изменении зазора и электрической проводимости, один из которых нужно исключить. Такое исключение осуществляется фазовой настройкой.

Частотный метод часто используют, например, при измерении толщины стенок труб, когда необходимо отстроишься от измерения наружного диамера или электрической проводимости.

По чувствительности к трещинам вихретоковая дефектоскопия уступает магнитной. Выпускаемые отечественные электроиндуктивные дефектоскопы типа ДНМ-500, ДНМ-2000 с динамическим модуляционным методом регистрации, в которых накладная катушка вращается вокруг контролируемого изделия, позволяют получить сигнал большой амплитуды и выявить дефект с наименьшим полем рассеяния.

Указанные приборы применяют для выявления трещин протяженностью до 0,8 мм и глубиной > 0,1 мм в поверхностных слоях деталей под слоем краски и эмали, а также изделий из жаропрочных и коррозионностойких сталей.

Широкое распространение получили дефектоскопы многоцелевого назначения типа ЭМИД. Эти приборы комплектуются набором проходных катушек - датчиков с внутренним диаметром от 5 до 100 мм, что позволяет контролировать многие изделия.

Например, для контроля труб, прутков, проволоки на наличие трещин, раковин, успешно применяется прибор ЭМИР-2М, в котором дефекты регистрируются визуально по изменениям фазы или амплитуды кривой на экране осциллографа, а также автоматически при наличии автоматической приставки. Широко используют также дефектоскопы типа АСК-10(12), ИОС-1, ВК-ЗОС, ВД-20П, ИПП-1М, «Магнитоскоп» и др.

Тепловые методы

Тепловые методы неразрушающего контроля используют при исследовании тепловых процессов в РЭС, причем в большинстве случаев регистрируют поверхностное тепловое или температурное поле объекта контроля, в пространственно-временной структуре которого содержатся «отпечатки» внутренних геометрических или теплофизических аномалий Согласно ГОСТ 23483-79 методы теплового контроля (ТК) основаны на взаимодействии теплового поля объекта с термометрическими чувствительными элементами (термопарой, фотоприемником, жидкокристаллическим термоиндикатором и т.д.), преобразовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента, контраста, лучистости и др.) в электрический или другой сигнал и передаче его на регистрирующий прибор.

Необходимое условие применения ТК - отличие интегральной или локальной температуры изделий от температуры окружающей среды, которое создается либо искусственно с помощью внешних источников теплового нагружения (ИТН), либо в силу естественных причин при изготовлении или функционировании изделий.

Таблица 1

Основные объекты ТК в радиоэлектронике.

Объекты ТК	Дефекты	Примечание
Полупроводниковые изделия (транзисторы, диоды, тиристоры)	Дефекты p-n-перехода (поверхностная деградация, электромиграция, межметаллические соединения); неравномерная плотность тока; трещины, газовые пузыри между кристаллом и основанием, неоднородность состава исходного материала; дефекты тепло-отвода, диффузионной сварки; повреждения кристалла; обрыв проводов и короткие замыкания.	При интегральном способе ТК измеряют тепловое сопротивление. Наиболее перспективно импульсное питание, при котором определяют время тепловой устойчивости и переходную тепловую характеристику. Исследование температурных рельефов и двухмерных теплограмм позволяет локализовать дефекты.
Интегральные схемы	Дефект теплоотвода; обрыв выводов; короткие замыкания; некачественная металлизация; сколы резистив-ной пленки; плохие адгезия и термокомпрессия; пробой конденсаторов; объемные дефекты полупроводника.	Разрешение по площади составляет 20..50 мкм. Контроль проводят с помощью автоматизированных систем, измеряя температуру в 50.. 10 точках интегральной схемы при снятой крышке.
Многослойные печатные платы	Утонение и коррозионный износ проводников; некачественная металлизация; отслоение проводников.	Используют импульсный нагрев электрическим током. Температурное поле имеет сложный вид и требует наличие эталонов.
Резисторы	Локальное уплотнение; непроводящие включения; трещины.	Размер обнаруживаемого дефекта 15x15 мкм.
Конденсаторы	Пробой электролитических конденсаторов; замыкание слоев конденсаторов в микросхемах.	ТК осложнен небольшим излучением энергии и низким коэффициентом излучения.
Сборочные единицы и блоки радиоэлектронных средств	Неправильное включение элемента в схему; некачествен-ный монтаж; неудачное размещение элементов на плате.	ТК рекомендуется при проектировании, изготовлении и функционировании узлов. Наиболее эффективен ТК при массовом производстве однотипных узлов. Разрешение по площади - от долей миллиметра до нескольких сантиметров. В основе отбраковки операторное или автоматическое сравнение текущей термограммы с эталонной. Оптимизацию проводят путем выбора контрольных точек и тестового воздействия.
Проволока	Утонение; трещины	Используют контактный электронагрев и бесконтактный СВЧ-нагрев. Скорость контроля до 4 м/мин. Способ чувствительности к изменению проволоки от 20 до 30 мкм.
Катодные узлы	Неравномерность покрытия	Повышение температуры на 50..60 К уменьшает долговечность катода на порядок. Используют градуированные кривые.
Высокотемпературные и пленочные покрытия	Отслоение от подложки, неравномерность покрытия	Наиболее чувствителен нестационарный ТК.
Контроль сварки выводов интегральной схемы с контактными площадками микро-плат.	Непроваривание выводов.	При стандартном точечном воздействии температурный отклик бездефектного соединения лежит в определенном интервале.

С помощью методов ТК можно проводить анализ теплового режима электронных схем, контроль измерения параметров цепей, качества элементов, автоматический поиск неисправностей в РЭС.

Терминология ТК определена ГОСТ 18353-79, а классификация методов установлена ГОСТ 23483-79. Для ТК применяют пассивные и активные методы.

При пассивном ТК объекты испытаний не подвергают воздействию от внешнего источника, и в местах потенциальных дефектов механических соединений токоведущих элементов путем опрессовки, скрутки, пайки и сварки возникает дополнительное электрическое сопротивление, которое обуславливает нагрев этого участка в соответствии с законом Джоуля - Ленца (рис. 1,а). Пассивным способом ТК объекта испытаний, характеризующимся аномальным выделением теплоты в месте потенциального дефекта, контролируют сборочные единицы и компоненты радиоэлектронных средств (рис. 1,б).

При активном контроле объект подвергают воздействию от внешнего источника энергии (1) (рис. 1, в). До проведения контроля температура изделия во всех точках одинакова (чаще всего равна температуре окружающей среды). При нагреве изделия, тепловой поток распространяется в глубь изделия, в месте газового дефекта испытывает дополнительное тепловое сопротивление. В результате этого наблюдается локальное повышение температуры на нагреваемой поверхности, а на противоположной поверхности изделия, в силу закона сохранения энергии, знак температурного сигнала инвертируется.

Рисунок 1 – Пассивные (а,б) и активные (в) ТК.

1 - ИТН; 2 - изделие; 3 - дефект.

Пассивный контроль в общем случае предназначен:

- для контроля теплового режима объектов контроля;

- для обнаружения отклонений от заданной формы и геометрических разме ров объектов контроля.