超聲蘭姆波檢測(cè)電路板缺陷的有限元仿真研究*

朱妍妍 陳 曉

（南京信息工程大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 南京 210044）

1 引言

電路板的制造過(guò)程，包括元件的焊接以及電路板的組裝不可避免地會(huì)出現(xiàn)焊接缺陷或者質(zhì)量上的缺陷，為了盡可能地找出電路板中的缺陷，電路板制造商正在加大對(duì)電路板的檢測(cè)、測(cè)試和分析。覆銅板是在印制電路板制造中的基板材料，在印制電路板中有著互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用，并且電路中的信號(hào)傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響，所以電路板的各項(xiàng)性能在很大程度上取決于覆銅板。覆銅板具有一定厚度，可以看作一種薄金屬板，目前超聲檢測(cè)技術(shù)是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的一種金屬板檢測(cè)技術(shù)，具有穿透力強(qiáng)，靈敏度高，成本低，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)［1～2］。由于蘭姆波是一種非平穩(wěn)信號(hào)，具有多模式和頻散特性，傳播過(guò)程中遇到缺陷和端面會(huì)發(fā)生反射、散射以及模式轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，多種模式信號(hào)疊加和頻散，使蘭姆波信號(hào)的分析變得十分復(fù)雜［3～4］。

有限元分析作為一種有效的數(shù)值分析方法［5］，利用仿真建模研究金屬板中蘭姆波的傳播特性，進(jìn)而研究蘭姆波與缺陷之間的作用機(jī)理，為實(shí)際的缺陷檢測(cè)提供理論基礎(chǔ)。近年來(lái)許多學(xué)者利用有限元分析軟件在金屬板中激發(fā)單一模式蘭姆波［6］，研究了低頻模式下蘭姆波在金屬板中的傳播特性，并利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了相關(guān)結(jié)論。Roshan Joseph［7］提出了疲勞裂紋擴(kuò)展的聲發(fā)射分析模型，利用有限元建模，在1mm厚鋁合金板上激發(fā)400kHz激勵(lì)信號(hào)，發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)具有較強(qiáng)的S0蘭姆波模態(tài)。……