PCB板一般缺陷檢測法及其優(yōu)缺點分析

PCB( Printed Circuit Board 印刷電路板)是電子產(chǎn)品中眾多電子元器件的承載體，它為各電子元器件的秩序連接提供了可能，PCB已成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的核心部分。隨著現(xiàn)代電子工業(yè)迅猛發(fā)展，電子技術(shù)不斷革新，PCB密集度不斷增大，層級越來越多，生產(chǎn)中因焊接缺陷的等各種原因，導(dǎo)致電路板的合格率降低影響整機質(zhì)量的事故屢見不鮮。隨著印刷電路板的精度、集成度、復(fù)雜度、以及數(shù)量的不斷提高，PCB板的缺陷檢測已成為整個電子行業(yè)中重要的檢測內(nèi)容。其中人工目測等傳統(tǒng)的PCB缺陷檢測技術(shù)因諸多弊端已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平的要求,因此開發(fā)和應(yīng)用新的檢測方法已顯得尤為重要。

根據(jù)PCB板缺陷產(chǎn)生的原因和目前慣用的缺陷檢測方法及其不足，發(fā)展出了符合現(xiàn)代工業(yè)要求的PCB一般缺陷檢測方法2。包括：自動光學(xué)檢測技術(shù)（AOI）、機器視覺檢測技術(shù)（MVI）、計算機視覺檢測技術(shù)（AVI）。

1、人工目視主觀判定法

借助于校準的顯微鏡或者放大鏡，完全依據(jù)操作人員直觀視覺測量來確定電路板的合格率，獲得校正操作的時間。他雖然預(yù)算成本低且不需要測試夾具，但此種方法因人員主觀判斷因素強準確率低、人員成本投入高、缺陷檢測不連續(xù)、數(shù)據(jù)集合困難度大等諸多缺點被淘汰。

2、儀器線上檢測法

線上測試法是通過模擬測試實驗和電性能的測試，檢查電路板焊接的開路、短路及故障元件和元器件的功能檢測。若電板上元器件布置密度過大，測試點的設(shè)置具有一定難度,此時可使用邊界掃描技術(shù),通過預(yù)先設(shè)計的測試電路把測試點匯總至電路板焊接的邊緣連接器,使各個位置的點都能被在線測試儀所檢測到?；陔娦盘枮槊浇榈脑诰€測試技術(shù)，可以非常接近于實用情況的檢測到電路板焊接的實際形態(tài)。儀器線上測試技術(shù)具有使用轉(zhuǎn)換率高、成本低廉、缺陷檢測覆蓋大、易于操控的優(yōu)點。但需要測試夾具且夾具制造成本高，使用難度大、編程與調(diào)試時間多等缺點。

3、功能測試法

系統(tǒng)功能測試法是借用專門的測試設(shè)備在生產(chǎn)線的中、末端，全面測試電路板的功能模塊，以便于及時確認電路板的好壞。但用于過程改進的元件級和腳級診斷等深層數(shù)據(jù)，是功能測試法所無法提供的，而且需用特種設(shè)計的測試流程和專門的測試設(shè)備，不僅測試程序的編寫復(fù)雜，而且推廣使用局限性大。

4、視覺檢測技術(shù)

視覺檢測技術(shù)涵蓋了電子、機械、光學(xué)、計算機軟硬件等方面的知識是計算機學(xué)科的一個重要分支，涉及到圖像處理、PC應(yīng)用、模式識別、信號處理、人工智能、機電一體化等多個領(lǐng)域是當今工業(yè)檢測領(lǐng)域的重要手段?；谝陨先毕輽z測方法的局限性，采用視覺檢測技術(shù)實現(xiàn)PCB缺焊的檢測已經(jīng)成為當前PCB缺陷檢測研究的主體方向。具體方式如下：

（1）自動光學(xué)檢測技術(shù)(AOI)：它綜合采用自動控制、圖像分析處理、電子計算機應(yīng)用等多種技術(shù)，基于光學(xué)原理對生產(chǎn)中遇到的焊接缺陷進行檢測和處理,是一種能快速、準確檢測出制造缺陷的方法。它主要通過相機對 P CB 板進行掃描獲取到 P CB 板焊點區(qū)域的圖像，運用視覺處理技術(shù)高速、精準完成自動檢測PCB焊接缺陷，提取相應(yīng)焊點的特征。根據(jù)提取的焊點特征與數(shù)據(jù)庫中標準特征進行對比，確定焊接缺陷類型并標示，分析質(zhì)量問題給出檢測結(jié)果數(shù)據(jù)。等待相關(guān)人員處理。

（2）機器視覺檢測技術(shù)(MVI)：視覺檢測技術(shù)的應(yīng)用范圍和實用功能伴隨著不斷發(fā)展和進步的現(xiàn)代工業(yè)自動化，也越來越廣泛和完善，特別是CMOS和CCD攝像機、圖像處理和模式識別技術(shù)、數(shù)字圖像傳感器、嵌入式技術(shù)DSP、FPGA、ARM、的快速發(fā)展，快速的推動了機器視覺檢測的進步。簡而言之，機器視覺檢測技術(shù)就是利用機器代替人眼來作各種測量和判斷。M V I作為最具有發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)在精密測試技術(shù)領(lǐng)域獨占鰲頭。其強大之處表現(xiàn)為它是圖像處理技術(shù)（SRC）、光電探測技術(shù)（MSM）、計算機應(yīng)用技術(shù)（Enterterms）的集合體。之所以將機器視覺檢測技術(shù)引入到工業(yè)PCB檢測中，是因其具有速度快、非接觸、柔性好的突出優(yōu)點，且在電子制作行業(yè)檢測中發(fā)揮著非常重要的作用。同時機器視覺也可實現(xiàn)PCB光板的自動缺陷檢測，避免生產(chǎn)過程中的巨大損失，對電子領(lǐng)域的發(fā)展具有現(xiàn)實的較高經(jīng)濟價值。

（3）計算機視覺檢測技術(shù)（AVI）：建立在計算機視覺研究基礎(chǔ)上的計算機視覺檢測技術(shù)是一門新興的工業(yè)檢測技術(shù)。它采用圖像傳感器實現(xiàn)三維測算被測物的尺寸及空間位置，所得數(shù)據(jù)通過計算機對標準和故障圖像進行比對后提取或直接從圖像中提取，并依據(jù)檢測參數(shù)引導(dǎo)設(shè)備動作。這種基于視覺傳感器的智能檢測系統(tǒng)具有時效高、結(jié)構(gòu)簡單、抗擾力強等優(yōu)點，非常適合現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)要求。

PCB板產(chǎn)生焊接缺陷的原因分析

1、設(shè)計缺陷影響焊接質(zhì)量

PCB設(shè)計尺寸過大，印刷線條長，阻抗增大，抗噪能力弱，散熱性不佳，且布置距離較近的電子線路常常相互影響。較為普遍的情況表現(xiàn)為電磁作用對電路板的干擾嚴重?；诖似惹行枰獙CB板作設(shè)計上的改進和優(yōu)化。

2、電路板孔的可焊性關(guān)乎焊接質(zhì)量

如果電路板孔可焊性較低，則會造成PCB焊接中出現(xiàn)假焊問題，直接造成電路中元器件技術(shù)參數(shù)錯誤，進而使得內(nèi)層線和多層板元器件的導(dǎo)通出現(xiàn)波動，以至于導(dǎo)致整個集成電路區(qū)域功能喪失，最終影響整個電器產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。PCB可焊性的影響因素主要有：

（1）焊料的成份和被焊料的性質(zhì)。為防止因雜質(zhì)產(chǎn)生的氧化物被助焊劑所溶解，必須嚴格控制雜質(zhì)成分含有量的占比。

（2）PCB板表面清潔程度及焊接溫度的影響。因焊料焊接時其擴散速度與焊接的溫度成正比。當活性達到最高時，電路板和焊料溶融表面迅速氧化，造成不可避免的焊接缺陷。同時電路板表面污染和清潔度較低也會導(dǎo)致可焊性降低，造成一系列的焊接缺陷例如：開路、斷路、錫珠、錫球、光澤度低等。

3、焊接缺陷與翹曲問題的息息相關(guān)

（1）各電子元器件和PCB板在焊接過程中由于PCB的上下部分溫度不平衡產(chǎn)生翹曲，因應(yīng)力變形而發(fā)生虛焊、短路等缺陷。

（2）元器件與PCB板產(chǎn)生翹曲的同時，也會產(chǎn)生由翹曲造成的例如空焊的缺陷。此缺陷的產(chǎn)生基于元器件中心的焊點被抬離PCB板，對整個電器產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量帶來極大隱患。而且當沒有焊膏填補空白只使用焊劑時，會更為普遍的產(chǎn)生這種情況。但當僅使用焊膏時，又會因形變造成焊球與焊膏粘結(jié)導(dǎo)致短路狀況。

深圳市雙翌光電科技有限公司有著多年的機器視覺行業(yè)經(jīng)驗，在機器視覺的軟件應(yīng)用領(lǐng)域上有著眾多成功的案例和解決方案。雙翌光電一直以來致力于機器視覺的開發(fā)、應(yīng)用以及銷售，為客戶提供整體機器視覺解決方案及服務(wù)，把機器視覺技術(shù)應(yīng)用到智能生產(chǎn)中。