如何確定PCB組裝檢查方法？

作為用于眾多組件和電路信號(hào)傳輸?shù)钠脚_(tái)，印制電路板（PCB）被視為電子信息產(chǎn)品的關(guān)鍵部分，其質(zhì)量決定了最終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。由于朝著高密度，無(wú)鉛和無(wú)鹵素的環(huán)境要求發(fā)展的趨勢(shì)，如果不及時(shí)進(jìn)行專業(yè)及時(shí)的檢查，PCB可能會(huì)發(fā)生各種故障問(wèn)題，如潤(rùn)濕性差，開(kāi)裂，分層等。

為了確保組裝后的PCB的高質(zhì)量和可靠性，PCB制造商和組裝商必須在制造和組裝過(guò)程中的不同階段對(duì)板進(jìn)行檢查，以消除表面缺陷。此外，及時(shí)而專業(yè)的檢查能夠使電氣測(cè)試之前暴露出的缺陷得以發(fā)現(xiàn)，并且有利于統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）的數(shù)據(jù)積累。表面貼裝技術(shù)（SMT）的廣泛應(yīng)用對(duì)檢測(cè)提出了更高的要求，因?yàn)镾MT焊點(diǎn)必須比采用穿通孔（PTH）技術(shù)的承受更大的應(yīng)力。由于取決于SMT的器件引線必須承受更大的結(jié)構(gòu)載荷，因此如果沒(méi)有足夠的焊料，器件將無(wú)法牢固地焊接到板上。所以，

檢驗(yàn)技術(shù)

到目前為止，除視覺(jué)檢查外，還提供多種具有不同成本，性能和缺陷覆蓋率的結(jié)構(gòu)檢查技術(shù)。自動(dòng)檢查技術(shù)包括光學(xué)檢查，激光三角測(cè)量，X射線檢查和X射線層壓技術(shù)。為了實(shí)施最佳的過(guò)程檢查，制造商應(yīng)了解每種檢查方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并明確每種檢查方法在哪里表現(xiàn)最佳。通常，PCB組裝檢查技術(shù)分為兩種：外觀檢查和自動(dòng)過(guò)程檢查。

a.目視檢查

在PCB組裝過(guò)程中需要執(zhí)行許多步驟之后，可以使用外觀檢查，并且可以根據(jù)檢查目標(biāo)的位置選擇用于外觀檢查的設(shè)備。例如，在焊膏印刷和設(shè)備放置后，檢查人員可以肉眼發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷，例如污染的焊膏和缺少的組件。最普遍的視覺(jué)檢查是能夠通過(guò)觀察從普通棱鏡以不同角度反射的光線來(lái)檢查回流焊點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，這種檢查可以在一秒鐘內(nèi)測(cè)試5個(gè)關(guān)節(jié)。

外觀檢查的有效性取決于檢查人員的能力，檢查標(biāo)準(zhǔn)的一致性和適用性。檢驗(yàn)人員必須充分了解每種焊點(diǎn)的技術(shù)要求，因?yàn)槊糠N焊點(diǎn)可能包含多達(dá)八種缺陷標(biāo)準(zhǔn)，而在不同的組裝設(shè)備上可能有超過(guò)六種類型的焊點(diǎn)可用。因此，將目視檢查用于定量測(cè)量以進(jìn)行有效的結(jié)構(gòu)過(guò)程控制是不適用的。此外，目視檢查不適用于隱藏的焊點(diǎn)檢查，例如具有高密度封裝的J引線器件，超微細(xì)方形扁平器件，表面陣列倒裝芯片或BGA（球柵陣列）器件上的那些。基于統(tǒng)一和特定的規(guī)則建立，

b.結(jié)構(gòu)過(guò)程測(cè)試系統(tǒng)（SPTS）

實(shí)時(shí)和自動(dòng)視頻捕獲的數(shù)字化和分析系統(tǒng)能夠顯著提高外觀檢查的余量和可重復(fù)性。因此，結(jié)構(gòu)過(guò)程測(cè)試系統(tǒng)取決于某種形式的發(fā)射光，例如可見(jiàn)光，激光束和X射線。所有這些系統(tǒng)都通過(guò)處理圖像來(lái)獲取信息，以找出并測(cè)量與焊點(diǎn)質(zhì)量有關(guān)的缺陷。與外觀檢查類似，SPTS的實(shí)現(xiàn)無(wú)需物理接觸電路板。但是，與目視檢查不同，SPTS具有如此高的可重復(fù)性，并消除了缺陷測(cè)量的主觀性。

?自動(dòng)/自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）

AOI系統(tǒng)依靠多個(gè)光源，可編程的LED庫(kù)和一些攝像機(jī)來(lái)照亮焊點(diǎn)并拍攝成像。在反射光下，引線和焊點(diǎn)起反射鏡的作用，反射大部分的光，而PCB和SMD都反射很少的光。從焊點(diǎn)反射的光不能提供實(shí)用的高度數(shù)據(jù)，而反射光的圖形和強(qiáng)度可以提供焊點(diǎn)曲率方面的信息。然后將進(jìn)行專業(yè)分析，以確定焊點(diǎn)是否完整，焊錫是否充足，是否發(fā)生不良潤(rùn)濕。除此之外，AOI系統(tǒng)還在回流焊接之前或之后檢查焊料橋接和缺失的組件或位移。AOI設(shè)備以每秒30至50個(gè)關(guān)節(jié)的速度運(yùn)行，并且具有相對(duì)較低的成本。然而，它不能檢查某些焊接點(diǎn)的參數(shù)，例如焊接高度和焊接點(diǎn)中的焊料，也無(wú)法檢查隱藏的焊接點(diǎn)，例如對(duì)于焊接可靠性必不可少的BGA，PGA和J形引線裝置。總之，AOI測(cè)試在檢查間距大于0.5mm的IC和鷗翼裝置時(shí)表現(xiàn)出最佳。

?自動(dòng)激光測(cè)試（ALT）測(cè)量

ALT是一種更直接的技術(shù)，用于測(cè)試焊點(diǎn)或焊膏沉積的高度和形狀。當(dāng)激光束的圖像聚焦在一個(gè)或多個(gè)與激光束保持一定角度的位置敏感檢測(cè)器上時(shí)，該系統(tǒng)將運(yùn)行以測(cè)量某些表面組件的高度和反射率。在ALT測(cè)量期間，表面高度由位置敏感檢測(cè)器反射的光位置確定，而表面反射率則由反射光束的功率確定。由于二次反射，光束可能會(huì)在多個(gè)位置的位置敏感檢測(cè)器上照射，這需要一種區(qū)分正確測(cè)量的方案。此外，當(dāng)沿著位置敏感檢測(cè)器的光行進(jìn)時(shí)，反射光束可能會(huì)受到干擾材料的屏蔽或干擾。為了消除多重反射并防止屏蔽，該系統(tǒng)應(yīng)沿著調(diào)節(jié)后的獨(dú)立光路測(cè)試反射的激光束。在對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行多次高度測(cè)量時(shí)，ALT系統(tǒng)為OPTIMAL焊膏沉積量和位置對(duì)準(zhǔn)之前，部件組件。它為焊膏印刷的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)過(guò)程控制提供數(shù)據(jù)，包括粘度，對(duì)齊，清潔度，流動(dòng)性以及擠壓速度和應(yīng)力。

?X射線熒光透視系統(tǒng)

X射線熒光透視系統(tǒng)從單點(diǎn)光源發(fā)出一束光束，該光束垂直穿過(guò)電路板。隨著這一過(guò)程的進(jìn)行，焊點(diǎn)比其他材料在更大程度上減弱了射線強(qiáng)度。射線能量的強(qiáng)度變化將轉(zhuǎn)換為灰度為256的數(shù)字X射線圖形。某些焊點(diǎn)的灰色X射線圖形實(shí)際上是表示焊點(diǎn)厚度，分布和內(nèi)部完整性的密度圖像。在單面PCB上，X射線熒光透視系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地檢查焊點(diǎn)缺陷，例如在J型接線裝置，鷗翼翼上發(fā)生的缺陷（包括裂紋，焊料不足，橋接，錯(cuò)位，空洞等）。設(shè)備或無(wú)源芯片。除此之外，它還可以檢查缺少的組件和反向鉭電容器。

?X射線層壓系統(tǒng)

與X射線熒光透視系統(tǒng)相比，X射線層壓系統(tǒng)通過(guò)掃描或與X射線探測(cè)器同步旋轉(zhuǎn)來(lái)生成水平截面區(qū)域的焦平面。然后，通過(guò)單次擺動(dòng)或多次擺動(dòng)導(dǎo)致均質(zhì)化，在檢測(cè)器上生成的離軸圖像會(huì)導(dǎo)致生成表面厚度為0.2-0.4mm的截面圖像。此外，焦平面正面和背面的組件在疊層圖像中變得散焦，因此焦平面內(nèi)的焊點(diǎn)與PCB上的其他材料分離。根據(jù)激光測(cè)距儀的不同，X射線層壓系統(tǒng)可以繪制板表面相對(duì)于焦平面的位置并糾正板翹曲。之后，電路板以較小的垂直增量移動(dòng)，使其穿過(guò)焦平面，之后，可以檢查同一焊點(diǎn)的不同部分。它非常適合BGA和PTH焊點(diǎn)檢查。雙面印制電路板以較大的增量垂直移動(dòng)，以跨過(guò)焦平面，以檢查電路板兩側(cè)的焊點(diǎn)。通過(guò)修改光束的掃描半徑和垂直移動(dòng)的焦平面，可以設(shè)置不同的放大系數(shù)或可視區(qū)域大小。X射線層壓系統(tǒng)可以測(cè)量不同焦平面上所有物理焊點(diǎn)的參數(shù)，從而可以提供工藝缺陷覆蓋率。由于X射線的斷面圖像和給定的焊膏量之間存在指示關(guān)系，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)單位或公制單位將灰度讀數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際尺寸。在對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析之后，將提供數(shù)據(jù)以進(jìn)行特性描述和裝配改進(jìn)。例如，焊點(diǎn)的平均焊膏厚度或焊膏體積變化會(huì)導(dǎo)致人們意識(shí)到焊膏印刷的質(zhì)量水平和缺陷源。X射線層壓系統(tǒng)以每秒30-40個(gè)接頭的檢查速度運(yùn)行。它以靈活的采樣方式運(yùn)行，可確保100％覆蓋關(guān)鍵設(shè)備檢查，但無(wú)法覆蓋裝配時(shí)間少于45秒的100％設(shè)備。X射線層壓系統(tǒng)是所有檢查方法中成本最高的，但大大縮短了搜索和返工時(shí)間。但是它無(wú)法覆蓋組裝時(shí)間少于45秒的設(shè)備的100％。X射線層壓系統(tǒng)是所有檢查方法中成本最高的，但大大縮短了搜索和返工時(shí)間。但是它無(wú)法覆蓋組裝時(shí)間少于45秒的設(shè)備的100％。X射線層壓系統(tǒng)是所有檢查方法中成本最高的，但大大縮短了搜索和返工時(shí)間。

如何確定PCB組裝檢查方法？

盡管檢查方法種類繁多，但對(duì)AOI檢查和X射線檢查之間的區(qū)別還是有很多疑問(wèn)。下圖演示了檢查方法確定元素，并闡明了AOI和X射線檢查效果最好的領(lǐng)域。

確定檢查方法時(shí)應(yīng)考慮三個(gè)要素：缺陷類型，成本和檢查速度。

對(duì)于缺陷類型的AOI和X射線覆蓋層，通常在層壓之前將AOI用于內(nèi)層測(cè)試，缺陷項(xiàng)目包括焊膏體積，組件位置，缺失和極性到焊點(diǎn)缺陷。但是，前者專注于層壓后的細(xì)微缺陷，能夠測(cè)試布線組件，半導(dǎo)體封裝，BGA焊料缺陷，焊點(diǎn)中的空隙以及高混合量，小批量的組件。

對(duì)于檢查速度，AOI檢查表明速度低于X射線檢查。然而，高速和高精度導(dǎo)致較高的成本。

印制電路板組件的制造幾乎不依賴于單一檢查方法。畢竟，在組裝過(guò)程中絕對(duì)不能避免目視檢查。由于復(fù)雜性的提高和大批量組裝的需求，必須使用自動(dòng)檢查方法。

編輯：黃飛

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