Realtime monitoring van de voortplanting van microscheuren in interconnectieprintplaten met hoge dichtheid via akoestische emissietechnologie

1. Principes en toepassingenICvermogen van akoestische emissie (AE)

Akoestische emissie detecteert hoogfrequente elastische spanningsgolven (20 kHz–1 MHz) die vrijkomen tijdens materiaalvervorming of -breuk. In HDI-printplaten genereert de voortplanting van microscheurtjes (door thermische/mechanische spanning) karakteristieke AE-signalen. Belangrijkste voordelen:

• Hoge gevoeligheidDetecteert het ontstaan ​​van scheuren kleiner dan een micron;

• Realtime functionaliteit: Bewaakt de dynamische ontwikkeling van scheuren zonder onderbrekingen;

• LokalisatieMultisensorarrays met TDOA-algoritmen bereiken 3D-scheurpositiebepaling (nauwkeurigheid van ±2 mm).

2. Systeemontwerp en belangrijkste parameters

(1) Sensorconfiguratie

• Sensorselectie:

  • Breedband piëzo-elektrische sensoren (bijv. PAC R15α, 50–400 kHz);

  • Geminiaturiseerde MEMS-sensoren (

• Array-indeling:

  • Orthogonale roosters of ringvormige arrays (10-30 mm afstand) die kritieke zones bedekken (BGA-verbindingen, via's).

(2) Signaalverwerving en -voorverwerking

• Hardware:

  • Snelle DAQ (≥10 MS/s, ≥80 dB dynamisch bereik);

  • Banddoorlaat Filters (20–500 kHz) om laagfrequent geluid te onderdrukken.

• Geluidsonderdrukking:

  • Referentiesensoren voor het onderdrukken van omgevingsgeluid;

  • Wavelettransformaties om scheursignalen te isoleren.

(3) Kenmerkextractie en classificatie

• KernparametersAmplitude, stijgingstijd, energie, tellingen;

  • Scheurpatronen: Uitbarstingen met hoge amplitude en aanhoudende energie.

• Patroonherkenning:

  • SVM/CNN-algoritmen om scheuren te onderscheiden van valse alarmen (tinwhiskers, soldeermoeheid).

3. Realtime modellen voor scheurvoortplanting

• Scheurdynamiek:

  • AE-parameters (cumulatieve energie, gebeurtenisfrequentie) modelleren scheurgroei (gemodificeerde wet van Paris):DA/DN=C(DK)M);

  • Clusteranalyse identificeert de verschillende stadia van scheurvorming (initiatie, stabiele groei, onstabiele breuk).

• Levensduurvoorspelling:

  • Integreer FEA- en AE-gegevens om de resterende levensduur en faaldrempels te voorspellen.

4. Validatie en kalibratie

• Synchrone technieken:

  • Correlateer AE-signalen met de geometrie van scheuren via DIC of micro-CT;

  • Realtime monitoring tijdens thermische cycli (-55–125 °C, JEDEC).

• Kalibratie:

  • Kunstmatige scheuren (lasergekerfd) voor signaaldatabase;

  • SEM-fractografie om de bronnen van het AE-signaal te bevestigen.

5. Uitdagingen en oplossingen

• Uitdaging 1: Omgevingsgeluid:

  • Oplossing: ANC-algoritmen + multisensorfiltering;

• Uitdaging 2: Signaalverzwakking in dichte structuren:

  • Oplossing: Golfgeleiders of hoogfrequente focusserende sensoren;

• Uitdaging 3: Signaaloverlapping van meerdere scheuren:

  • Oplossing: Blinde bronscheiding (bijv. ICA).