česky english Vítejte, dnes je sobota 16. listopad 2019

Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma

DPS 3/2013 | Součástky - články
Autor: Ing. Petr Neumann, Ph.D., Fakulta aplikované informatiky Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Průběžné hodnocení situace – polojasno…

Po přibližně dvou a půl letech sledování situace s prevencí a odhalováním nepůvodních elektronických součástek mohu konstatovat, že rozpaky nad zaváděním účinné prevence průniku nepůvodních součástek v tuzemských firmách nadále trvají, i když existují ojedinělé výjimky. Možné důvody pro tyto rozpaky jsem popsal ve svém minulém příspěvku a jsem přesvědčen, že na jejich struktuře se nic podstatného nezměnilo. Laboratoře s vybavením umožňujícím dílčí analýzu elektronických součástek u nás samozřejmě existují a bez větší publicity takové analýzy mnohé z nich provádějí v rámci spolupráce s firmami. Tyto laboratoře jsou obvykle součástí akademických a výzkumných organizací. Firmy i nadále preferují většinou nárazovou spolupráci s těmito pracovišti v okamžiku určitého problému indikujícího možnost, že aktuální dodávka může obsahovat součástky nepůvodní.

V období od mého posledního pojednání na toto žhavě ožehavé téma jsem měl možnost analyzovat několik případů podezření na dodávku nepůvodních součástek. Nešlo vždy jednoznačně o nepůvodní součástky, ale také o součástky, u kterých zřejmě neproběhl korektně celý technologický proces nebo které byly před distribucí skladovány příliš dlouho a došlo tak ke změně jejich vnitřních parametrů. Vnější působení dlouhodobého skladování součástek v neodpovídajících podmínkách se může pochopitelně také projevit, například zhoršenou pájitelností vývodů nebo průnikem vlhkosti do pouzder a následnou změnou chování součástky v konkrétní aplikaci.

Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 1 Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 3

Obr. 1 Plně automatický režim měření

Obr. 3 Režim s kombinací ruční volby referenčního vývodu (GND) a automatického skenovacího profilu

Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 2 Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 4

Obr. 2 Kombinovaná voltampérová charakteristika vývodu 2 pro vzorek F1 v plně automatickém režimu

Obr. 4 Kombinovaná voltampérová charakteristika vývodu 2 pro vzorek F1 v režimu referenčního vývodu GND a automatického skenovacího profilu

Analyzované případy tentokrát umožnily vyzkoušet další metody a varianty měření, poněvadž kromě analýzy integrovaných obvodů, pro něž je detektor padělků navržen, se vyskytla potřeba analyzovat i podezřelé elektrolytické kondenzátory s vyšší kapacitou. Detektor pro integrované obvody má rozsah kmitočtů vymezen od 100 Hz do 2 kHz, takže voltampérové charakteristiky pro velké kapacity vykazují rychlý nárůst proudu a vykreslená elipsa je strmá a úzká bez možnosti zřetelného vyhodnocení tvarové změny. Pro tyto případy se osvědčilo použití diagnostického modulu pro snímání voltampérových charakteristik s rozšířenými možnostmi nastavení kmitočtu, napětí i omezujícího vnitřního odporu diagnostického zdroje. Možnost nastavení pracovního kmitočtu již od 1 Hz poskytla potřebné podmínky pro vykreslení velmi dobře analyzovatelných voltampérových charakteristik.

Analýza obvodu řízení proudového režimu

Jednalo se o integrovaný obvod pro řízení proudového režimu ve spínaných zdrojích. Problémy v aplikaci s novou dodávkou těchto obvodů naznačily možnost, že by se mohlo jednat o provedení nezanedbatelně odlišné od dosavadních plně funkčních typů. K dispozici byly vzorky reprezentující původní bezproblémové provedení a 6 kusů vzorků z problémové dodávky. V rámci analýzy tohoto obvodu bylo provedeno také srovnání jednotlivých režimů testování s ohledem na možný rozptyl výsledků díky různým podmínkám v jednotlivých testovacích režimech. Ukázalo se, že v tomto případě výsledky jednotlivých režimů ukazovaly na shodnou skupinu vývodů, jak ilustrují následující obrázky 1 až 8. Pro každý režim měření je uveden jednak přehledový obrázek všech 6 hodnocených vzorků a jednak voltampérová charakteristika vývodu 2 prvního vzorku označeného jako F1. Jak je patrné z obrázků, vývod 2 byl vyhodnocen jako chybový ve všech režimech vyjma režimu označeného jako režim s vyšší citlivostí, kde byl tento vývod hodnocen „jen“ jako podezřelý. Ilustrace jsou postupně uvedeny pro 4 režimy, vybrané s ohledem na relativní jednoduchost jejich aplikace, poněvadž jsou připravené k aplikaci bez potřeby nastavovat detailněji parametry skenovacího profilu. Jako první byl zvolen plně automatický režim, který sám volí kombinace dvojic vývodů podle otestované úrovně protékajícího proudu při předběžném testování. Skenovací profil v tomto režimu je kombinovaný, což znamená, že představuje dva skenovací průchody, jeden s vyšší citlivostí a druhý s vyšší rychlostí. Výsledkem je záznam dvou voltampérových charakteristik označovaný jako dvojí otisk příslušného vývodu (Dual PinPrint). Druhý, třetí a čtvrtý testovací režim používá ruční nastavení referenčního párového vývodu, kterým byl zvolen vývod 8 (GND). Skenovací profil u druhého režimu je rovněž automatický, tedy kombinovaný jako u prvního testovacího režimu. Shoda voltampérových charakteristik u obrázků 2 a 4 ukazuje, že ruční volba referenčního vývodu typu GND, která je pro ruční režim doporučována, byla totožná s volbou, kterou provedl automatický režim. Třetí režim používá skenovací profil jednoduchý s vyšší citlivostí, charakterizovaný volbou nejvyššího vnitřního odporu zdroje (100 kΩ) a nejnižšího kmitočtu (100 Hz). Čtvrtý režim používá jednoduchý skenovací profil s vyšší rychlostí, charakterizovaný volbou nejnižšího vnitřního odporu zdroje (1 kΩ) a nejvyššího kmitočtu (2 kHz). Ve všech případech byla pro průběh testovacího napětí zvolena funkce sinus.

Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 5 Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 7

Obr. 5 Ruční volba referenčního vývodu a skenovací profil s vyšší citlivostí

Obr. 7 Ruční volba referenčního vývodu a skenovací profil s vyšší rychlostí

Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 6 Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 8

Obr. 6 Voltampérová charakteristika vývodu 2 pro vzorek F1 v režimu referenčního vývodu GND a skenovacího profilu s vyšší citlivostí

Obr. 8 Voltampérová charakteristika vývodu 2 pro vzorek F1 v režimu referenčního vývodu GND a skenovacího profilu s vyšší rychlostí

Analýza elektrolytického kondenzátoru

V tomto případě se jednalo o vzorky hliníkového elektrolytického kondenzátoru s kapacitou 100 μF pro napětí 450 V. Anomálie v aplikaci, které způsobovala jedna z dodávek těchto kondenzátorů, vedly k požadavku na analýzu voltampérových charakteristik vzorků. Rozsah nastavitelných parametrů analyzátoru nepůvodních součástek není primárně určen pro analýzu elektrolytických kondenzátorů, i když ji nevylučuje pro kapacity menší než 1 μF. Z těchto důvodů jsme pro analýzu zvolili speciální vyhodnocovací modul pro voltampérové charakteristiky, který umožňuje nastavit kmitočet již od 1 Hz až do 10 kHz a rozkmit napětí od 2 V do 50 V. Vnitřní odpor zdroje je možné nastavit od 100 Ω do 1 MΩ. V rámci těchto parametrů byl pro analýzu vzorků kondenzátorů vzhledem k dodaným referenčním vzorkům zvolen kmitočet 1 Hz, rozkmit napětí 50 V a vnitřní odpor zdroje signálu 1 kΩ. Toto nastavení umožnilo rozlišit patrný rozdíl v průběhu voltampérové charakteristiky u podezřelých vzorků. Pro doplnění předchozí analýzy byly na dodaných vzorcích elektrolytických kondenzátorů opakovaně změřeny i svodové proudy při různých napětích až do jmenovitého napětí 450 V. Tato měření ukázala, že odchylné parametry podezřelé skupiny kondenzátorů byly zřejmě způsobeny absencí potřebného naformování vnitřní struktury, takže se nejednalo o typický příklad nepůvodnosti. Logistické šetření tuto skutečnost potvrdilo.

Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 9 Nepůvodní elektronické součástky představují stále aktuální téma 10

Obr. 9 Výsledek analýzy porovnání voltampérových charakteristik elektrolytického kondenzátoru

Obr. 10 Kombinované 2D a 3D zobrazení voltampérových charakteristik s možností jejich přepínání do hlavního nebo vedlejšího zobrazení

Při snímání voltampérových charakteristik je často užitečná i možnost současného rozmítání napětí i kmitočtu, což umožní 3D zobrazení voltampérových charakteristik a rychlejší zjištění anomálií na voltampérové charakteristice v oblasti určitých kmitočtů. Obrázky 9 a 10 ilustrují výsledky analýzy elektrolytického kondenzátoru a příklad kombinovaného 2D a 3D zobrazení.

Několik slov závěrem

Zvědavost zaměřená na vyhledávání případných odlišností elektronických součástek získaných z různých zdrojů může být užitečná pro získávání zkušeností s typickými znaky nepůvodnosti a pro určitou kategorizaci zdrojů, ze kterých součástky opatřujeme. Je to určitě práce a starost navíc, ale z hlediska prevence možných důsledků použití nepůvodních součástek se určitě vyplatí. Důležitým aspektem této „zvědavosti“ je také korelace mezi zjištěnými odlišnostmi a jejich případným vlivem na chování těchto součástek v konkrétní aplikaci, pokud je odlišné od chování s původně navrženými součástkami. Volba mezi vybudováním vlastního analytického pracoviště a spoluprací s externím pracovištěm bude záležet na konkrétní situaci a stupni pragmatické zvědavosti.

Poděkování:

Práce byla podpořena výzkumným záměrem MSM 7088352102 a projektem CEBIA- Tech No. CZ.1.05/2.1.00/03 Evropského regionálního fondu rozvoje.

 

Literatura

[1] M. Crawford, et al., Defense Industrial Base Assesment. In: Counterfeit Electronics, Report of U.S. Department of Commerce, Bureau of Industry and Security, Office of Technology Evaluation, January 2010.

[2] ABI Electronics Ltd., Company Literature to Sentry Counterfeit Detector. 2009–2011.

[3] ABI Electronics Ltd., Company Literature to System 8 Ultimate Advanced Matrix Scanner. 2012.

[4] Technical Notes, CAT.8101E-1, General Descriptions of Aluminium Electrolytic Capacitors, Nichicon Corporation.

Partneři

eipc
epci
imaps
papouch
ep
mikrozone
mcu
projectik