医疗电子系统伪劣元器件制造真相之揭露

2011-05-20 16:27:04来源: 医疗电子网

  假冒伪造电子元器件让人越来越难察觉。不幸的是,伪造商只是提高了伪造技术水平,而没有改进假冒伪造电子元器件的质量。

  医疗电子系统在经历一次突如其来的故障之后,系统中所用的伪造电子元器件就会被曝露。所发生的故障可能是相对无害的——监控设备突然开始显示无意义的数字,但也可能是致命的故障:例如除颤器发生功能性故障。即便在发生故障之后,除非对故障元器件进行真伪检测,否则也不能认定它就是假冒伪造产品。

图中所示为塑料BGA的局部实时X光照片

  由于全球电子元器件供应系统的复杂性和性质,所有系统装配商都极容易在不知情的情况下采购到假冒伪造电子元器件。鉴于假冒伪造电子元器件的生产方式,再加上伪造商伪造水平的迅速提高,这使得情况变得更糟糕。

  很多假冒伪造元器件通过自己的途径进入独立分销商的库存。独立分销商扮演着供应厂商的重要角色,提供工厂原装的新元器件,它们中有滞销的、配给的或交期很长的元器件。为了保护其客户免受假冒伪造产品的威胁,有些分销商开始通过来料检测过程检来检测假冒伪造电子元器件,并将其从供应链中剔除。但随着假冒伪造元器件数量的增加以及伪造商经验的越来越丰富,在有些情况下,最终需要有大型实验室才能完成假冒伪造元器件的剔除。 

  不仅需要对分销商考虑买进的元器件进行检查,还需要对OEM自其它源头获取的元器件进行检查,甚至那些被某些私人测试室声称是正品的元器件中也有假冒伪造元器件。

  在全球供应网中,大多数假冒伪造电子元器件是塑料封装的微电路(PEM),它们可能源自某个西方国家,这些元器件在最一开始被用于电路板,而电路板最终又被废弃。当电子设备被废弃之后,它们的主板被收集和发货到中国。货车从香港的码头将这些出口货物集装箱运到汕头的小镇。在这里,大多数元器件被拆卸下来,再经过伪造加工,这是在中国大陆上演的一幕。

  说得具体一点就是,工人们对印刷电路板进行加热,一次一块,经小火加热,直到焊剂再次融化。然后用电路板来敲打某个硬面,使电子元器件掉下来,然后将掉在地上的元器件聚集到一起。然后将各个元器件打包成袋,在小溪和小河中清洗,在人行道上晒干、分类,然后送回伪造商的工厂,在这里,元器件原本的部件标识被刮掉。在每个元器件表面涂上涂料,用于复原元器件最开始的颜色和覆盖标志刮痕。然后将元器件烘干,再用油墨或激光蚀刻工艺对其重新打标。

  在经过所有这些粗暴处理之后,即便是全新的元器件也会受损,更别说那些已经达到服务年限的旧元器件。有些元器件原本已经不能工作了,因为它们来自发生过故障的系统。特别值得注意的是对这些元器件的粗糙“分类”,这项工作是由妇女和小孩来完成的,她们仅凭元器件的尺寸和引脚的数量来进行分类,把看起来相同的元器件堆放在一起。一方面,有些元器件到一这步时已经毫无疑问的“电气死亡”了;另一方面,同一堆元器件中可能包含很多不同版本、甚至是不同功能的元器件。但是每一堆元器件中的所有元器件都将被标上相同的匹配零部件的新标记。

  所有这些加工步骤,目的都是为了让每一个元器件尽可能在表面接近它所仿造的新元器件。只有在伪造商将这些假冒伪造元器件像工厂原装元器件一样卖给买主之后,它们才实现价值。此时,伪造商的任务是议价、成交。例如,如果他要出售一圈声称是由国家半导体公司生产的PQFP,他还将对轴和标签动手脚,或者让别人做假。在买主看来,新轴上面全是新的国家半导体PQFP。若是伪造商担心他的假冒伪造元器件有可能达不到以假乱真的程度,那么他会去到外面买一些国家半导体公司的正品PQFP,将然将它们放置在每轴开始、中间和末尾部位。那些检查每轴开始或末尾的30或40个元器件的眼尖的买主会满意检查结果。然而,在这一轴中,买主所没有检查到的余下的99%都是假冒伪造产品。 

  并非所有伪造元器件都是PEM。还有假冒伪造的BGA(如图2所示)和倒装芯片(两者从技术上讲都算是PEM)、伪造陶瓷封装微电路和伪造无源器件:如电阻和电容。还有从头到尾由伪造商生产的伪造元器件,它们可能是看起来全新的PEM,有引线框和新的、未被使用过的外部引脚---但是,它里里面没有芯片!!

  假冒伪造元器件在镇上的柜台被卖出,从此离开它们的出生地,开始新的旅程。从这开始到它们进入独立分销商的库存之前,它们还将被转卖数次。由于并非所有独立分销商都关心他们所销售元器件是不是正品,或者愿意进行众多测试来验证其所销售元器件是不是正品。因此,假冒伪造元器件很容易地进入所有产品,包括医疗产品。

  在医疗产品中使用假冒伪造元器件之所以如此危险,是因为假冒伪造元器件的行为是没有办法预测的。一个被翻新的假冒伪造元器件原本已经不中用了,就算把它装到一块新电路板上也无济于事。医疗电子系统装配商在不知情的情况下将假冒伪造元器件用于其医疗系统,这使得医疗系统在较短时间内现场发生故障的风险大大提高。当然,有些假冒伪造元器件在第二次安装后仍能工作,并且仍然能妥当地工作一段时间。但绝大多数假冒伪造元器件做不到这一点。

  由于假伪造元器件已经超过了正常服务的期限,并且经过了严酷的翻新处理,要是它们看似仍然能够正常工作才是最危险的情况。被暴露在潮湿环境中、热循环、污染物会让所有PEM逐渐降级。水汽和污染物会在其内表面形成细微的电解槽。水汽入侵、热循环和腐蚀将轻松地移除两个邻近内部引线指之间的绝缘模塑封料,从而形成短路。在将伪造元器件焊接到芯片的某个焊盘时,可能会导致某根线受影响并断开。此外,腐蚀还有可能会形成大块剥离层,阻碍元器件的散热,从而导致芯片过热并出现故障。受损元器件可能会间歇性地出故障,而这种情况有可能被诊断为软件问题。

  对伪造元器件重新标记的过程也大大地加剧了发生电气故障的风险,并且风险无法预测。假定某个元器件经温度筛选只适合用于商用环境,但伪造商可能会对它做新的标记,标识该元器件可用于工业甚至军事领域。或者,伪造商会简单地加上新标记,将原本1997年生产的元器件改成2009年生产。或者,伪造商会重新标识元器件,显示它能以更高的速度工作(而实际上它并不能承受所标识的速度)。主要系统故障通常是由那些能通电工作但其输出又存在细微差别的假冒伪造元器件所导致,而装配商又以为它们是全新的元器件,可能根本不会想到对它们进行测试。

  下图中所示假冒伪造元器件就是一个很好的例子。这是一张由声学显微成像系统获取的声学照片,声学显微成像系统对被测元器件产生高频脉冲超声波,然后接收自内表面返回的回声。图片中央部分是芯片,引线指自裸片发散引出。图片中显示的是封装内部的模塑封料和芯片/引线框之间的交界线。灰色部分意味着模塑封料和其下方的材料良好粘接。红色和黄色区域意味着两种材料脱开或剥离。可以预先,翻新元器件存在无数的红色和黄色缺陷。在图中,有些缺陷看似无害,但有些缺陷,例如芯片周围的缺陷,极有可能导致电气故障。

图中所示为某个器件的声学图像,其中红色和黄色区域表示存在导致电气故障的缺陷

  最近,伪造商研发出了一种沥青质材料,大大地改进了其假冒伪造产品的外观,使其看上去非常接近工厂原装正品元器件。首先,对元器件打磨,刮掉它的原始表面(这一加工过程所形成的擦痕使得假冒伪造产品很容易被辨认出来),然后将新款沥青质涂料喷射到伪造元器件上面,任其干燥,然后在伪造元器件表面打上新的部件标记。买主的常规目测根本发现不了大部分来料元器件是伪造品。然而,假冒伪造元器件的边缘能揭示该器件是伪造品,因为喷射的涂料通常会扩散并向下蔓延到假冒伪造元器件的边缘。但准备充分的伪造商会把这类痕迹也一并去掉。

  为克服这个难题,SMT公司的实验室对一款新溶剂进行了实验,在适当的测试条件下,该溶剂可以移除假冒伪造元器件表面的环氧树脂涂层,但对正品元器件的表面无影响。将可疑的元器件部分浸入溶剂中,将其加热到特定温度,浸泡一段时间。若该元器件是伪造品,那么,沥青质涂层将会被溶剂完全褪除,见下图所示结果。该溶剂移除了图中元器件左侧的沥青质涂层,模塑表面的刮擦痕迹被清楚地显露出来。而右侧的沥青质涂层和部分伪造标记仍然可见。

扫描电子显微照片所示,伪造品精心加工的沥青质涂层已经被移除(左边),模塑显露出刮擦的痕迹。

  因为伪造商的造假技术越来越高超,如今鉴别假货需要用到多种技术。全部功能包括电气测试、光学显微成像、声波显微、焊接能力测试、溶剂测试、解除封装以检验芯片、不同类型的X-光以及其手段,如它数据表对比和BGA共面性测量。    

  所有这些方法都有特定的步骤,在特定情况下具有非常重要的意义。例如,对于某个伪造的PEM,在利用被加热溶剂去掉其顶层涂层和伪造标记之后,再利用声学显微成像技术略微地渗透到横塑料的表面,揭示该器件最初的蚀刻部件标记。大部分蚀刻标记已经被磨掉,通常肉眼看不到之前的蚀刻标记,但声学图片可以将其显露出来。

  在过去,当买主检查到公司名拼错或刻字畸形时,通常能认定并拒收假冒伪造元器件。这类粗糙的造假方式在今天仍然存在。但在今天,有大批做工更加精细的假冒伪造品流入采购链,这就要求买主在常规目测之外采用其它方法来识别假冒伪造产品

关键字:医疗电子系统  电子元器件  假冒伪造

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2011/0520/article_2077.html
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