超聲蘭姆波檢測電路板缺陷的有限元仿真研究*

朱妍妍 陳 曉

（南京信息工程大學電子與信息工程學院 南京 210044）

1 引言

電路板的制造過程，包括元件的焊接以及電路板的組裝不可避免地會出現焊接缺陷或者質量上的缺陷，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電路板的檢測、測試和分析。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通、絕緣和支撐的作用，并且電路中的信號傳輸速度、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，目前超聲檢測技術是國內外應用最廣泛的一種金屬板檢測技術，具有穿透力強，靈敏度高，成本低，響應速度快等優點［1～2］。由于蘭姆波是一種非平穩信號，具有多模式和頻散特性，傳播過程中遇到缺陷和端面會發生反射、散射以及模式轉換現象，多種模式信號疊加和頻散，使蘭姆波信號的分析變得十分復雜［3～4］。

有限元分析作為一種有效的數值分析方法［5］，利用仿真建模研究金屬板中蘭姆波的傳播特性，進而研究蘭姆波與缺陷之間的作用機理，為實際的缺陷檢測提供理論基礎。近年來許多學者利用有限元分析軟件在金屬板中激發單一模式蘭姆波［6］，研究了低頻模式下蘭姆波在金屬板中的傳播特性，并利用實驗驗證了相關結論。Roshan Joseph［7］提出了疲勞裂紋擴展的聲發射分析模型，利用有限元建模，在1mm厚鋁合金板上激發400kHz激勵信號，發現疲勞裂紋擴展過程中聲發射信號具有較強的S0蘭姆波模態。……