An acoustic screening system for multilayer ceramic capacitors - a prototype

Abstract

Acoustic emission testing provides possibilities for quality inspection of multilayer ceramic capacitors. In previous studies, faulty capacitors have been detected among effective ones using acoustic emission testing. The main objective of the present study was to design and build a prototype for measuring acoustic emissions of multilayer ceramic capacitors from gate driver printed circuit boards. The prototype's frequency response was analyzed. It was found that the signal was attenuated and distorted, mainly because of the waveguide which was attached to the acoustic emission sensor. Furthermore, the prototype was used to measure the acoustic responses of the multilayer ceramic capacitor from the gate driver board. The measurement results were compared to those of earlier studies. In addition, it was noted that the acoustic response of the capacitor was attenuated. The waveguide created various resonance peaks along the frequency spectrum, but similarities were still found between the obtained acoustic responses and those from earlier studies. Moreover, the capacitor positioning on the gate driver PCB was also noted to affect acoustic response. In conclusion, it is possible to measure the acoustic response of multilayer ceramic capacitors using the setup proposed in this thesis. Quality errors in these capacitors might also be detectable using this prototype.

Akustisen emission testaus tarjoaa mahdollisuuksia keraamisten kondensaattorien laaduntarkkailuun. Aikaisemmissa tutkimuksissa viallisia kondensaattoreita on voitu erottaa ehjistä akustisin menetelmin. Diplomityön tavoitteena oli suunnitella ja rakentaa prototyyppi kondensaattorien akustisten emissioiden mittaamiseen hilaohjainpiirilevyltä. Työssä tarkasteltiin suunnitellun prototyypin taajuusvastetta. Keskeisiä huomioita olivat mitattavan signaalin vaimentuminen sekä vääristyminen akustisen emission sensooriin liitetyn aaltojohtimen takia. Prototyypillä mitattiin hilaohjainpiirikortin kondensaattorien akustisia vasteita ja tuloksia verrattiin aiempiin tutkimuksiin. Akustisen vasteen havaittiin vaimenneen ja vääristyneen edellisiin tutkimuksiin verrattuna. Signaalien käyrämuodoissa havaittiin kuitenkin samankaltaisuuksia. Kondensaattorien sijainti piirilevyllä havaittiin vaikuttavan mitattuun akustiseen vasteeseen. Johtopäätöksenä oli, että kondensaattirien akustinen vaste on mahdollista mitata tuotannonpiirilevyltä. On myös mahdollista, että kondensaattorien laatuerot on havaittavissa työssä suunnitellun prototyypin kaltaisella mittausmenetelmällä. Työn lopussa myös esitellään mahdollisia jatkokehitysehdotuksia suunnitellulle prototyypille.