新冠疫情已造成供應(yīng)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(yīng)渠道，使制造商只能生產(chǎn)半成品或閑置產(chǎn)能。制造商在自由市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)元器件，因此增加了購(gòu)買(mǎi)到假冒元器件、過(guò)期元器件、混合批次元器件、處理不當(dāng)元器件、回收元器件及有缺陷元器件的風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)從向可靠供貨源購(gòu)買(mǎi)元器件時(shí)的典型0.5~1.5%，增加到在自由市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)元器件時(shí)的5~10%。

雖然可以對(duì)市售元器件按照SAE AS6081標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽樣測(cè)試的方式減小這種風(fēng)險(xiǎn)，但僅對(duì)一小部分元器件進(jìn)行取樣無(wú)法應(yīng)對(duì)過(guò)期元器件、混合批次元器件、處理不當(dāng)元器件、假冒元器件以及可能隨機(jī)分散在包裝內(nèi)等多種情況

市場(chǎng)上已知的假冒元器件類(lèi)型

假冒元器件是指在其來(lái)源不明或質(zhì)量方面有缺陷的電子元器件。假冒元器件通常為回收元器件，克?。ǚ轮疲?、超量生產(chǎn)和不符合規(guī)格、有缺陷的元器件以及被篡改描述信息的元器件，這類(lèi)元器件會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的隱患，芯片內(nèi)被篡改的信息可能會(huì)破壞整個(gè)系統(tǒng)的功能。

回收元器件

回收元器件是指在設(shè)備中制造和使用一段時(shí)間后丟棄和報(bào)廢的元器件。廢棄的電子產(chǎn)品在被集中收集后并出售給買(mǎi)家，它們被拆卸成裸露的電路板，通過(guò)粗糙的工藝提取出元器件，然后分類(lèi)、清潔、標(biāo)記并重新編帶。據(jù)估計(jì)，大多數(shù)假冒元器件都屬于這一類(lèi)。由于使用、老化和回收工藝，元器件通常會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p壞。

仿制元器件和克隆元器件

仿制元器件、克隆元器件都是由仿制制造商而不是原始制造商制造的元器件。它們可能是使用盜版技術(shù)或知識(shí)產(chǎn)權(quán)的反向工程部件。未經(jīng)授權(quán)的制造商試圖仿制原始設(shè)計(jì)、工藝和材料，以獲得與原始設(shè)計(jì)相同的功能水平。然而，在大多數(shù)情況下，仿制元器件在各個(gè)方面都不如原始元器件，因?yàn)榉轮浦圃焐虒?duì)其產(chǎn)品的質(zhì)量或性能不承擔(dān)任何責(zé)任，且不會(huì)通過(guò)市場(chǎng)反饋實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。在某些情況下，仿制元件是根據(jù)OCM的許可證制造的，但它們會(huì)相應(yīng)地進(jìn)行標(biāo)記和標(biāo)識(shí)。

仿制元件或克隆元件在內(nèi)部和外部都與原始元件不同，因?yàn)樗鼈兪窃诓煌闹圃旃S(chǎng)生產(chǎn)和包裝的。

超量生產(chǎn)的元器件

超量生產(chǎn)的元件是由OCM的合同代工廠(chǎng)非法制造的。在某些情況下，OCM通過(guò)為其元件設(shè)計(jì)IP和掩碼，采用合同制造工廠(chǎng)生產(chǎn)模式，制造廠(chǎng)掌握制造工藝知識(shí)，并擁有所有生產(chǎn)掩碼。代工廠(chǎng)可能通過(guò)捏造良率數(shù)據(jù)超量生產(chǎn)部件，然后將多余的芯片出售給市場(chǎng)。

不合規(guī)格的元器件

不合規(guī)格、有缺陷的元件來(lái)自無(wú)良的廠(chǎng)商，他們會(huì)銷(xiāo)售有可能通過(guò)初步篩選的有缺陷部件，因?yàn)樵谛酒恼＿\(yùn)行中，在最初幾個(gè)小時(shí)或幾個(gè)月內(nèi)不太可能出現(xiàn)缺陷。但它們最終會(huì)失效。不合規(guī)格的部件性能低于設(shè)計(jì)規(guī)范（電流、電壓、性能、溫度等）。

超量生產(chǎn)和不合規(guī)格、有缺陷的元器件從內(nèi)部看是相同的，因?yàn)樗鼈兛赡苁怯赏粋€(gè)工廠(chǎng)使用相同的工藝和材料制造的。但它們的外觀(guān)可能與原始元器件有少許不同。

過(guò)期的元器件

過(guò)期的元器件是作為新元器件出售的舊元器件。它們可能由OCM制造，但其跟蹤信息和標(biāo)簽是偽造的。元器件的“保質(zhì)期”通常在生產(chǎn)后18-36個(gè)月。此后，其焊接引線(xiàn)可能會(huì)產(chǎn)生氧化層，并且由于引線(xiàn)合金中的金屬間化合物反應(yīng)，其金屬結(jié)構(gòu)可能會(huì)改變。

單從內(nèi)部看，過(guò)期元器件可能與新元器件幾乎相同。但仔細(xì)觀(guān)察過(guò)期元器件外部的引腳或許就可以發(fā)現(xiàn)兩者的不同。

如何鑒別元器件

外觀(guān)檢測(cè)

元器件在制作過(guò)程中會(huì)有較為明顯的特征，而這些特征可作為鑒別元器件真假的“指紋”?；厥盏脑骷赡軙?huì)對(duì)元器件原有的信息進(jìn)行覆蓋和重新印刷，通常這些元器件都會(huì)在外部留下證據(jù)。仿制的、過(guò)量生產(chǎn)的和有缺陷的元器件與原廠(chǎng)可能并不會(huì)存在明顯的不同，因此我們可以通過(guò)引線(xiàn)的狀況來(lái)區(qū)分。常見(jiàn)的假冒元器件類(lèi)型會(huì)在其外部留下可見(jiàn)證據(jù)

實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)

實(shí)驗(yàn)室中針對(duì)元器件內(nèi)部的檢測(cè)方式有很多種，具體方法、操作原理以及測(cè)試內(nèi)容詳情請(qǐng)見(jiàn)下表：

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法及簡(jiǎn)要說(shuō)明:

EVI是放大倍數(shù)為3倍~100倍的光學(xué)檢查。理論上，高效的EVI足以檢測(cè)所有假冒元件類(lèi)型，但不幸的是，傳統(tǒng)的EVI所提供的證據(jù)并不能直接證明元器件的真?zhèn)?

什么是可焊性測(cè)試

電子制造領(lǐng)域中電子元器件可焊性是一項(xiàng)基本能力。它代表了電子元器件在自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境中可靠且可重復(fù)地焊接到電路板上的能力。

然而，元器件在組裝前很少評(píng)估電子元件焊接引線(xiàn)的狀況和可焊性。這是因?yàn)榧僭O(shè)工藝熟練程度足以緩解元件引線(xiàn)可接受參數(shù)的差異。在國(guó)防工業(yè)中，要求根據(jù)MIL-STD-202方法2087,8和其他行業(yè)（如汽車(chē)ISO-26262標(biāo)準(zhǔn)）檢測(cè)元器件批次樣品的可焊性。在通常情況下，選擇被測(cè)元器件的樣品，并在指定條件下進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)量元件引線(xiàn)的焊料潤(rùn)濕能力。評(píng)估過(guò)程是在焊料浸漬工藝后的，通過(guò)目視檢查引線(xiàn)上的焊料覆蓋情況。這種傳統(tǒng)過(guò)程是由手工完成的，成本較高，且只能對(duì)樣品進(jìn)行檢查。

組裝后的焊接質(zhì)量評(píng)估通常是由自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）完成的，借助機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）檢測(cè)焊接故障的平均準(zhǔn)確率接近90%。

但在現(xiàn)實(shí)情況下，AOI不足以確保所有組裝元器件的可靠接合。這是因?yàn)榛炯僭O(shè)是從批次中抽取一個(gè)元件代表整個(gè)總體。目前的假冒元件可以與各種包裝中的正品元件混合，可以避免被抽樣篩查技術(shù)發(fā)現(xiàn)。

可焊性測(cè)試的方法

我們可以通過(guò)對(duì)元器件焊接引線(xiàn)圖像執(zhí)行的深度學(xué)習(xí)方法預(yù)估可焊性。首先，需要根據(jù)制造商年份代碼來(lái)計(jì)算每個(gè)元件的已制造年限。使用這些數(shù)據(jù)來(lái)建立模型，這樣可使預(yù)測(cè)元件已制造年限的預(yù)測(cè)誤差達(dá)到最小。

但是元器件的制造年份并不能直接反映引線(xiàn)的實(shí)際質(zhì)量。存儲(chǔ)條件不同，可能會(huì)導(dǎo)致焊接引線(xiàn)老化速度的不同，因此我們需要根據(jù)這些信息來(lái)對(duì)元器件建立線(xiàn)性回歸模型，使得用最少的信息獲得最可靠的結(jié)論。

以深度視覺(jué)檢測(cè)（DVI）的無(wú)損質(zhì)量體積法為例。深度視覺(jué)檢測(cè)可以對(duì)所有元器件進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，可焊性與引線(xiàn)表面的腐蝕和氧化引起的表面反射率和可焊性存在正相關(guān)，因此我們可以通過(guò)多層分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)獲得被檢測(cè)元器件的可焊性，該網(wǎng)絡(luò)可查看部件圖像中的微觀(guān)特征，根據(jù)外觀(guān)制造年限將可焊性分類(lèi)為可焊性良好和較差。這些模型是由不同制造年齡的相同類(lèi)型的多個(gè)圖像訓(xùn)練產(chǎn)生的，具有不同的可焊性條件。

下圖顯示了同一包裝的元件具有不一致的可焊性。年限不是一個(gè)離散函數(shù)，因?yàn)樗植荚谝粋€(gè)年齡范圍內(nèi)。盡管大多數(shù)焊接引線(xiàn)的年限與其表觀(guān)年限相匹配，但其中一些引線(xiàn)的表觀(guān)不符。這種現(xiàn)象可能導(dǎo)致焊接質(zhì)量降低和可靠性下降。

4種不同使用年限的0805電阻焊接引線(xiàn)表觀(guān)年限分布直方圖

2020年測(cè)量獲得數(shù)據(jù)。2017年元件呈現(xiàn)單尾正態(tài)分布，2012年和2015~2016年元件呈現(xiàn)雙尾正態(tài)分布。

這種檢測(cè)方式可以連續(xù)且實(shí)時(shí)的檢測(cè)100%元器件，分類(lèi)精度超過(guò)97%，每個(gè)元件的處理時(shí)間約為7ms，允許元器件組裝期間的實(shí)時(shí)驗(yàn)證。這種方法在不增加硬件和加工時(shí)間的情況下，為徹底提高制造質(zhì)量和可重復(fù)性鋪平了道路。