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(chǎn)半成品或閑置產(chǎn)能。制造商在自由市場(chǎng)上購買(mǎi)元器件，因此增加了購買(mǎi)到假冒元器件、過(guò)期元器件、混合批次元器件、處理不當元器件、回收元器件及有缺陷元器件的風(fēng)險，風(fēng)險從向可靠供貨源購買(mǎi)元器件時(shí)的典型0.5~1.5%，增加到在自由市場(chǎng)購買(mǎi)元器件時(shí)的5~10%。

雖然可以對市售元器件按照SAE AS6081標準進(jìn)行抽樣測試的方式減小這種風(fēng)險，但僅對一小部分元器件進(jìn)行取樣無(wú)法應對過(guò)期元器件、混合批次元器件、處理不當元器件、假冒元器件以及可能隨機分散在包裝內等多種情況

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)生嚴重的隱患，芯片內被篡改的信息可能會(huì )破壞整個(gè)系統的功能。

回收元器件

回收元器件是指在設備中制造和使用一段時(shí)間后丟棄和報廢的元器件。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、標記并重新編帶。據估計，大多數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 )受到嚴重損壞。

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)或知識產(chǎn)權的反向工程部件。未經(jīng)授權的制造商試圖仿制原始設計、工藝和材料，以獲得與原始設計相同的功能水平。然而，在大多數情況下，仿制元器件在各個(gè)方面都不如原始元器件，因為仿制制造商對其產(chǎn)品的質(zhì)量或性能不承擔任何責任，且不會(huì )通過(guò)市場(chǎng)反饋實(shí)現改進(jìn)。在某些情況下，仿制元件是根據OCM的許可證制造的，但它們會(huì )相應地進(jìn)行標記和標識。

仿制元件或克隆元件在內部和外部都與原始元件不同，因為它們是在不同的制造工廠(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)為其元件設計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，并擁有所有生產(chǎn)掩碼。代工廠(chǎng)可能通過(guò)捏造良率數據超量生產(chǎn)部件，然后將多余的芯片出售給市場(chǎng)。

不合規格的元器件

不合規格、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，因為在芯片的正常運行中，在最初幾個(gè)小時(shí)或幾個(gè)月內不太可能出現缺陷。但它們最終會(huì )失效。不合規格的部件性能低于設計規范（電流、電壓、性能、溫度等）。

超量生產(chǎn)和不合規格、有缺陷的元器件從內部看是相同的，因為它們可能是由同一個(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，其金屬結構可能會(huì )改變。

單從內部看，過(guò)期元器件可能與新元器件幾乎相同。但仔細觀(guān)察過(guò)期元器件外部的引腳或許就可以發(fā)現兩者的不同。

如何鑒別元器件

外觀(guān)檢測

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。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

實(shí)驗室檢測

實(shí)驗室中針對元器件內部的檢測方式有很多種，具體方法、操作原理以及測試內容詳情請見(jiàn)下表：

現有實(shí)驗室測試方法及簡(jiǎn)要說(shuō)明:

EVI是放大倍數為3倍~100倍的光學(xué)檢查。理論上，高效的EVI足以檢測所有假冒元件類(lèi)型，但不幸的是，傳統的EVI所提供的證據并不能直接證明元器件的真偽.

什么是可焊性測試

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

然而，元器件在組裝前很少評估電子元件焊接引線(xiàn)的狀況和可焊性。這是因為假設工藝熟練程度足以緩解元件引線(xiàn)可接受參數的差異。在國防工業(yè)中，要求根據MIL-STD-202方法2087,8和其他行業(yè)（如汽車(chē)ISO-26262標準）檢測元器件批次樣品的可焊性。在通常情況下，選擇被測元器件的樣品，并在指定條件下進(jìn)行測試，以測量元件引線(xiàn)的焊料潤濕能力。評估過(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。這種傳統過(guò)程是由手工完成的，成本較高，且只能對樣品進(jìn)行檢查。

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

但在現實(shí)情況下，AOI不足以確保所有組裝元器件的可靠接合。這是因為基本假設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。

可焊性測試的方法

我們可以通過(guò)對元器件焊接引線(xiàn)圖像執行的深度學(xué)習方法預估可焊性。首先，需要根據制造商年份代碼來(lái)計算每個(gè)元件的已制造年限。使用這些數據來(lái)建立模型，這樣可使預測元件已制造年限的預測誤差達到最小。

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。存儲條件不同，可能會(huì )導致焊接引線(xiàn)老化速度的不同，因此我們需要根據這些信息來(lái)對元器件建立線(xiàn)性回歸模型，使得用最少的信息獲得最可靠的結論。

以深度視覺(jué)檢測（DVI）的無(wú)損質(zhì)量體積法為例。深度視覺(jué)檢測可以對所有元器件進(jìn)行實(shí)時(shí)評估，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，因為它分布在一個(gè)年齡范圍內。盡管大多數焊接引線(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。這種現象可能導致焊接質(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年測量獲得數據。2017年元件呈現單尾正態(tài)分布，2012年和2015~2016年元件呈現雙尾正態(tài)分布。

這種檢測方式可以連續且實(shí)時(shí)的檢測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)量和可重復性鋪平了道路。