新冠疫情已造成供應鏈中斷和元器件短缺,中斷了原材料和大量電子元器件的許多供應渠道,使制造商只能生產半成品或閑置產能。配給制迫使制造商在自由市場上購買元器件,因此增加了購買到假冒元器件、過期元器件、混合批次元器件、處理不當元器件、回收元器件及有缺陷元器件的風險,風險從向可靠供貨源購買元器件時的典型0.5%~1.5%,增加到在自由市場購買元器件時的5%~10%。電子行業因假冒元器件而導致的損失每年估計超過50億美元,高額利潤更讓造假者們趨之若鶩。
假冒元器件通常為回收元器件,克隆(仿制)、超量生產和不符合規格、有缺陷的元器件以及被篡改描述信息的元器件,這類元器件會產生嚴重的隱患,芯片內被篡改的信息可能會破壞整個系統的功能,會造成整機產品的早期失效,或對產品穩定性、可靠性造成負面影響。X射線無損檢測技術因其具有強大的“透視”能力,可以幫助OEM(原始設備制造商)識別假冒元器件,下面介紹10種可識別的假冒元器件類型。
10種可識別的假冒元器件類型
外觀一樣,內部不同
兩個器件外觀上可能看起來完全一樣,有相同的端子、相同的標記,但里面卻完全不同。X射線能夠“看到”一個器件內部卻不會破壞器件。下圖中兩張3D效果圖顯示了同一批次的兩個器件內部結構完全不同。
好的、壞的、丑的
必須100%檢查所有器件,才能確定每一個器件都是正品。造假者通常將正品和贗品混在一個包裝或一個批次中,以逃避檢測。你能看出下圖中哪一個是假貨嗎?
與正品對比
檢查偽造品的一個好辦法是將待查元器件與標準的正品元器件進行比較。從下圖可以看出,同一個批次中的兩個部件外觀看起來不一樣。為了準確比較,需要檢查批號、日期代碼、部件號、制造商地址、外部標記和設備的結構。
引腳不匹配
從一個部件的引線框架和引線鍵合圖的布局能夠了解該部件的很多信息。當將引線鍵合圖疊加到X射線圖像時,注意檢查它們是否有所不同。從下圖可以看出VPP和VDD引腳的差異。
引線鍵合缺失
如果從X射線圖像中看到引線鍵合缺失,表明這可能是一個假冒品,需要進一步分析來確認。但是請注意,鋁線鍵合在X射線圖像中不會顯示,這可能導致錯誤判斷。
可疑內部缺陷
對一個部件進行全面檢查可以驗證其機械完整性。例如,從下圖可以看到封裝內部的引線鍵合球和回路。不過僅根據這一點并不能判定該器件是假冒品,但是這至少應引起警覺。
外部缺陷
若一個部件有外部缺陷,說明該部件沒有得到正確的處理。下圖顯示出一個球柵陣列(BGA)部件的焊球被損壞了。如果部件沒有包裝在原始制造商提供的托盤、封裝管或卷帶中,便很容易造成這類損壞。即使其它測試判定這樣的部件是正品,包裝不當也可能使其被誤認為贗品。
BGA氣泡過多
也有人將元器件從舊板子中取出,清理干凈,然后作為新品賣出,嚴格地說這也許并不是假冒行為。雖然元器件是真貨,但這個處理過程可能使最終產品不合標準。當造假者從板子上拔出球柵陣列(BGA)器件后,需要重新上球。
重新上球的過程很重要。器件和新焊球間的金屬界面已經不像最初那樣干凈了(將第一個焊球上到器件最初的焊盤上時)。因此,翻新的BGA器件表面經常會發現氣泡過多。在下圖中可以看到裸器件中有大量氣泡,這表明該器件曾被拔出并且重新上球。
引腳彎曲
如下圖所示,用不正確的方式存儲元器件會導致引腳彎曲。X射線可以檢測托盤內的元器件,因此在檢查元器件真偽時無需將其從包裝中取出。所用托盤有時候是尺寸錯了,有時候是材料不對。在這些情況下,造假者不是用合適的材料來處理ESD,而是用成本較低的材料來替代。成本較低的替代材料可能損壞部件。
裸片貼裝氣泡過多
電子元器件制造商投入了大量資金來保證售出產品的一致性。如果同一批次的一些元器件內部有異常的芯片貼裝氣泡,如下圖所示,那么這些元器件和整個批次的質量便值得懷疑。這有可能是存儲元器件的溫度和濕度不適宜造成的。
X射線無損檢測技術
X射線檢測的工作原理主要是利用X射線的穿透作用,X射線波長短、能量大,照射到物質上時,物質只能吸收一小部分,但大部分X射線的能量通過物質原子的間隙,表現出很強的滲透能力。類似于我們在醫院拍胸片。
X射線無損檢測方案根據客戶對檢測精度、速度、自動化程度等方面的需求,主要分為兩類:
一類是檢測精度要求高,檢測速度要求低,人工識別,檢測內容涉及檢查焊縫、重要零部件缺陷、實驗室分析、集成電路板焊點檢測等領域;
另一類是在生產線上在線檢測工件,檢測速度(效率)要求高,能通過計算機自動標定缺陷位置或自動剔除不合格產品。在工廠生產自動化程度越來越高的情況下,配合自動生產線檢測工件,應用領域非常廣。
X射線無損檢測技術正廣泛地應用于汽車、科學研究、增材制造、智能手機等工業領域,可應用于檢測鋰電池SMT焊接、 IC封裝、 IGBT半導體、 LED燈條背光源氣泡占空比等,以及BGA芯片檢測、壓鑄件疏松焊接不良檢測、 電子工業產品內部結構缺陷檢測等。
近年來,X射線無損檢測技術的應用領域更在進一步拓展,在材料測試、食品檢測、制造業、電器、儀器儀表、電子、汽車零部件、醫學、生物學、考古、地質等領域都有不俗的表現。