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何時(shí)以及如何檢測(cè)印制電路板

時(shí)間:2024-06-23 19:35:15 計(jì)算機(jī)畢業(yè)論文 我要投稿
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何時(shí)以及如何檢測(cè)印制電路板

及時(shí)檢測(cè),即實(shí)時(shí)結(jié)果分析和及時(shí)糾正差錯(cuò),可以避免廢品,改善質(zhì)量和降低損耗。但印制電路板的裝配需要許多連續(xù)的操作。您不禁要問:“在哪個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)最有利?每個(gè)步驟采用何種檢測(cè)技術(shù)最好?”

典型的印制電路板裝配工作始于一塊裸板,然后上焊劑和安置元器件進(jìn)行紅外線軟熔焊接,也可能手工焊些附加的元器件,具體的操作順序可隨產(chǎn)品性能而變更。

檢測(cè)的重點(diǎn)如下: 摞板:確保沒有短路和開路之處,互連線應(yīng)具有適當(dāng)?shù)碾娏鞒惺苣芰?保證金屬化孔的完整性。 焊劑:焊劑量要適當(dāng),不宜太多,要共面、均勻、位置正確。 元器件布局:每個(gè)元器件應(yīng)定位準(zhǔn)確,排列整齊。 焊接質(zhì)量:焊點(diǎn)的電氣和機(jī)械性能應(yīng)良好,沒有漏焊或虛焊。上述考慮不是一成不變的,一種能很好完成某種檢測(cè)任務(wù)的系統(tǒng)或許不能很好地完成其他的檢測(cè)任務(wù),有些系統(tǒng)確實(shí)具有完善的檢測(cè)功能,但代價(jià)高昂,用于某些特殊的生產(chǎn)環(huán)境。

雖然同一個(gè)設(shè)備可以用來完成若干不同類型的檢測(cè)任務(wù),但對(duì)于一個(gè)特定的檢測(cè)任務(wù),往往還需相應(yīng)的特殊技術(shù)。

X射線及渦流

在多層電路板的生產(chǎn)過程中,敷銅的厚度必須符合規(guī)范,層與層之間的定位必須準(zhǔn)確。定向的X射線設(shè)備如FeinFocus公司的FXS-100.82以及Optek公司的透視系統(tǒng)能夠提供多層電路援內(nèi)部各層的布局以及扭曲和壓縮等情況,從而確保沒有定位方面的錯(cuò)誤。

Optek公司負(fù)責(zé)銷售與市場(chǎng)的副總裁羅杰·布賴恩先生說:“例如,HP公司在科羅拉多州拉夫蘭的設(shè)備使用了實(shí)時(shí)可編程CAD控制,自動(dòng)X射線系統(tǒng)檢測(cè)多層電路板層與層之間的定位情況,這個(gè)過程快捷和富有特色,能及時(shí)分析各種參數(shù),它不僅使得最優(yōu)化的疊層后鉆孔變得容易,而且在疊層前直接改善了生產(chǎn)控制過程!

保證足夠低的阻抗和避免過多的熱消耗的關(guān)鍵在于內(nèi)部連線銅的重量是否合理。在蝕刻前后可以用MRX系統(tǒng)和CMI設(shè)備來完成對(duì)敷銅板厚度的測(cè)量,這種設(shè)備將渦流和微阻技術(shù)相結(jié)合,提供了材料厚度的直接讀數(shù)。

雖然完成印制電路板裝配的公司希望一開始就完成裸板定位和含銅量的檢測(cè),但通孔鍍層的完整性通常是在后續(xù)的檢測(cè)中加以驗(yàn)證。CMI公司的PTX探頭用于完成這個(gè)任務(wù),它和MRX系統(tǒng)的微電阻原理相同,也工作于同樣的渦流.不論板的厚度如何,它都可以將通孔鍍層厚度以3位LCD準(zhǔn)確顯示。

光束和影像

正確的元器件布局和上焊料的位置是很容易由二維圖象檢查的,可以直接得出結(jié)論,也可借助電視攝像機(jī)、掃描器或幀接收器進(jìn)行自動(dòng)圖象分析跟蹤后得出結(jié)論?墒窃诘谌S中要充分地評(píng)價(jià)焊劑質(zhì)量以及測(cè)量其份量,往往需要大量的信息。通常用來獲得三維信息的方法,包括從變化的各個(gè)方向照亮物體,測(cè)量陰影,分析反射以及三角測(cè)量。光源可采用特制的燈或激光束,接收器采用光電管或電視攝像機(jī)。

元器件和焊料的檢查可以組合采用二維電視成像分析和三維激光厚度測(cè)量完成,也可單獨(dú)采用三維激光成像完成。無論哪一種情況,數(shù)據(jù)的采集和處理都應(yīng)快速完成,因?yàn)榧词故遣槐匾?通常還是要檢查所有的焊盤、引線和接頭。

Machine Vision Products公司的總工程師湯姆·特羅佐先生說:“攝像機(jī)在一個(gè)畫面上可捕捉到許多特征,而畫面可以50次/s、100次/s、甚至200次/s的速率被捕捉下來。一幅畫面的特征,可由通用計(jì)算機(jī)并行操作,高速處理.價(jià)格不太昂貴的設(shè)備,每秒掃描20~30平方英寸,可檢查400個(gè)焊點(diǎn)或接頭.電視系統(tǒng)的可重復(fù)性在0.5mil范圍內(nèi),錯(cuò)誤檢出率超過99%,錯(cuò)誤報(bào)告在50到500ppm范圍內(nèi),它取決于處理的穩(wěn)定性以及是否檢查焊接接頭或者更普通的特征,如預(yù)焊元件的安置”。

高速三維激光掃描儀可以以每秒一平方英寸到幾平方英寸的速度覆蓋一塊電路板。激光掃描技術(shù)通常的速度大約為30pads/s(QFP)到200pads/s(BGA)。若采用全景系統(tǒng),存在一個(gè)檢查速度、分辨率和準(zhǔn)確度之間折衷的問題。因而,在檢查期間,系統(tǒng)能改變分辨率,僅以高分辨率提高關(guān)鍵區(qū)域的測(cè)量精度,而以低分辨率高速度覆蓋電路板的剩余部分。通常,三維激光系統(tǒng)能在生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期中完整地檢查一塊印制電路板。

關(guān)于激光和影像技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),特羅佐先生指出:“垂直軸的觀察能觀察彎曲板且能辨別高元件間低矮的元件。激光技術(shù)能提供高精度的評(píng)估,但每次采樣僅能捕獲很小范圍內(nèi)的信息且測(cè)量精度受電路板彎曲度的影響!

對(duì)大量或高速的生產(chǎn)操作來說,自動(dòng)檢查是必不可少的,但不要忽視人工檢查。一些軍用的和國家宇航局的合同就要求這樣做.其實(shí),利用簡(jiǎn)易影像系統(tǒng)或光學(xué)顯微鏡比用自動(dòng)系統(tǒng)成本要小得多。

光學(xué)系統(tǒng)也能提供非常高的分辨率,例如,密特朗(Metron)三維掃描儀在放大四倍時(shí),分辨率為57線/mm,放大10倍時(shí),分辨率為141線/mme在這種場(chǎng)合,高智能的傳感器人眼和人腦也能發(fā)揮一些優(yōu)勢(shì)。Metron Optics公司的總裁保羅·肯普特先生認(rèn)為:“在檢查高密度板時(shí)人工操作是特別有效的。因?yàn)槿祟悘男】吹木褪峭暾奈矬w,而機(jī)器看的只是線條,對(duì)人類來說,邊緣檢查也不成問題!

Metron對(duì)高密度印制電路板提供了電路板比較器,它為正確的母板和生產(chǎn)的新板提供鏡像比較,在一個(gè)高分辨率屏幕上顯示活動(dòng)圖象且可放大四倍、七倍或十一倍觀察。光學(xué)母板可代替實(shí)際的PCB母板作為標(biāo)準(zhǔn)樣板。對(duì)大量不同的電路板,特別是對(duì)根據(jù)合同裝配生產(chǎn)的電路板來說.為每個(gè)設(shè)計(jì)都存儲(chǔ)一塊母板是不太現(xiàn)實(shí)的,而雙面光學(xué)母板易于制作且易于存儲(chǔ)于很小的空間之中!

用于焊接質(zhì)量檢查的X射線

在各種類型的視覺系統(tǒng)中短路通常易被發(fā)現(xiàn),但虛焊或漏焊,如在BGA情況下就不一定能被發(fā)現(xiàn)了。這時(shí),必須依靠能穿透物體和發(fā)現(xiàn)隱患的X射線技術(shù)。三種形式的X射線器具被用于PCB檢查:1.點(diǎn)X射線源及由圖象增強(qiáng)器或電影構(gòu)成的探測(cè)器平面。2.一個(gè)大型X射線掃描源及按反轉(zhuǎn)幾何X射線技術(shù)安置的點(diǎn)探測(cè)器。3.就象用于X射線分層法的旋轉(zhuǎn)裝置。

點(diǎn)源X射線器具如今常用于醫(yī)療和工程分析中,盡管它有一個(gè)向下的側(cè)面,但難于解釋在X,Y平面互相重疊,在Z軸方向處于不同位置的物體的圖象,如雙面PCB上的元件。同時(shí),因?yàn)榱Ⅲw的信息通常借助于從灰度標(biāo)度推斷得出,故也是難以快速得到的。

可是,點(diǎn)源X射線器具在許多普通的PCB檢查中是非常有用的,有些系統(tǒng)如Glenbrook技術(shù)公司的RTX Mini系統(tǒng),由于小而輕,因而很容易從一條生產(chǎn)線拿到另一條生產(chǎn)線使用。

要增強(qiáng)一些具有并發(fā)的影像檢查設(shè)備的X射線系統(tǒng)的使用價(jià)值和應(yīng)用潛能,Glenbrook Dual一VU系統(tǒng)可以使得一塊PCB表面的圖象被放大15倍后顯示于一個(gè)監(jiān)控器上,而同一區(qū)域的X射線圖形顯示于第二個(gè)監(jiān)控器上。

X射線分層法

當(dāng)上述許多技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用于特殊的檢驗(yàn)任務(wù)時(shí),沒有必要包括所有的評(píng)估整個(gè)裝配過程質(zhì)量所需的功能,HP的顧問史蒂夫·魯克斯先生說:“自動(dòng)化的激光三角測(cè)量系統(tǒng)能在安置元件

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