检测技术与设备

检测技术概述随着表面组装密度越来越高，SMA组件焊接质量控制要求更为严格，检测技术是指采用人为或非人为手段进行电路组装过程测试、校验的方法。SMT检测技术内涵丰富，基本内容包含：可测试性设计；原材料来料检测；工艺过程检测（组装后组件检测）等。电路可测试性设计可测试性设计主要为在线路设计阶段进行的PCB电路可测试性设计，包括光板可测试性设计和在线可测试性设计两种。【原材料来料检测】包括PCB和元器件检测以及焊膏、焊剂等全部SMT组装工艺材料检测；【工艺过程检测】包括印刷、贴片、焊接、清洗等各工序工艺质量检测：组件外观检测、组件性能测试和功能测试等。原料检测与工艺检测SMT检测技术分类电子组装业中常使用的检测技术分视觉检查（VisualInspection）和电气测试（ElectricalTest）。检测技术分类人工目检（ManualVisionInspection-MVI）自动视觉检测（AutomaticVisionInspection-AVI）自动光学检测（AutomaticOpticalInspection-AOI）在线电路检测（InCircuitTest-ICT）自动X射线检测（AutomaticX-RayInspection-AXI）功能检测（FunctionTest-FT）飞针检测（FlyingProbeTest–FPT）来料检测元器件检测【性能和外观质量检测】元器件性能和外观质量对SMA可靠性有直接影响，需依据相关标准和规范对其进行检查。【可焊性检测】引脚可焊性是影响SMA焊接可靠性的重要因素，导致可焊性出问题的主要原因是元器件引脚表面氧化。【引脚共面性检测】PCB表面贴装对元器件引脚共面性有比较严格的要求，要求在0.1mm误差范围内。PCB与工艺材料检测PCB检测1PCB尺寸与外观检测、翘曲和扭曲检测2PCB可焊性测试3PCB阻焊膜完整性测试4PCB内部缺陷检测组装工艺材料检测1焊膏检测2焊料合金检测3焊剂检测4其它来料检测在线测试技术一、在线测试技术ICT在线测试是通过对在线元器件电性能进行测试来检查制造缺陷及元器件不良的一种标准测试手段。主要检查在线单个元器件及各电路网络的通断及短路情况，具有操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点。ICT按测试方式又分为飞针和针床两种。针床在线测试方法使用专门制作的针床与已焊接好的电路板表面元器件接触，采用数百mV电压和10mA以内电流进行分立隔离测试，精确测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障元件或开短路位置准确反馈给用户。针床在线测试技术针床在线测试仪必须用测试针床对PCB上的导电体进行接触性测试检查，从而采集电气信号。在线测试仪的测定可靠性取决于测试针接触状态。表面贴装电路板中，不能从单面测试所有布线结点的情况很多，因此需采用从电路板两面测试的两面针床。因涉及PCB位置高精度吻合性、元器件对测试针位避让、PCB变形矫正等问题，两面针床的结构要求较复杂。针床在线测试仪针床测试优点是测试速度快、适合于单一品种电路组件大规模生产测试，且主机价格较便宜。但随PCB组装密度提高、线路板品种增多存在一些难以克服的问题：测试用针床夹具制作、调试周期长、价格高；部分高密度SMT线路板由于测试精度问题无法进行测试。针床测试技术特点飞针测试法飞针式测试是对传统针床在线测试的一种改进，采用探针来代替针床，在X-Y机构上装有可独立高速移动的4对共8根测试探针，最小测试间隙为0.2mm。测试作业时，根据预先编排的坐标位置，移动测试探针到测试点处与之接触，各测试探针根据测试程序对装配的元器件进行开路/短路或元件测试。飞针测试仪可检查短路、开路和元件特征值，可使用相机辅助查找丢失元件，并用相机来检查方向明确的元件形状，如极性电容。【较短测试开发周期】不像针床测试，高成本的测试开发与夹具可能将生产周期延误几天，甚至几个月【较低的测试成本】无需制作专门测试夹具【设定、编程和测试简单、快速】【测试精度较高】飞针在线测试定位精度（10μm）和重复性（±10μm）较高飞针测试技术特点传统的针床测试仪探针数目有500-3000只，针床与PCB一次接触即可完成在线测试的全部要求，测试时间只要几十秒，而飞针探针只有4对，针床一次接触所完成的检测，飞针需要许多次运动才能完成，测试效率低。测试探针与通孔和测试焊盘上的焊锡发生物理接触，可能会在焊锡上留下小凹坑。对某些高端客户来说，这些小凹坑可能被认为是外观缺陷，造成拒绝接受。飞针测试技术特点飞针测试人工目检人工目检（MVI）是利用人的眼睛或借助简单光学放大系统对组装电路板进行的人工目视检测。虽然只能检测可视焊点外观缺陷情况，且检测速度慢，检测精度有限，但由于其检测方便、成本低，在SMA常规检测中广泛应用。无铅化后，焊点外观变得粗糙，呈现亚光型，失去刺眼光泽而有利于目检，但元器件引脚的微小化对人工目检提出了巨大挑战。自动光学检测AOIAOI外形检测时，AOI设备通过摄像头自动扫描PCB，将PCB上元器件或焊点特征捕捉成像，通过软件处理与数据库中合格参数进行综合比较，判断元器件及特征是否合格，然后得出检测结论：如元器件缺失、桥接或焊点质量等问题，相当于将人工目视检测的自动化、智能化。AOI检测原理AOI工作原理及系统组成每一块PCB板检测时，AOI系统工作台都要自动运动到摄像头位置，进行图像摄取。机械运动精度参数确保正确的检测过程。为实现精密工作台准确运行，采用交流伺服电机驱动精密滚珠丝杠，实现位置闭环控制。精密机械系统模块CCD摄像系统模块CCD摄像系统主要由摄像头、图像卡、LED程控光源组成。摄像头所获取的视频图像信号传送到图像采集卡上，由控制图像采集卡完成图像采集，主控计算机将采集的图像处理后，将结果返回给主控程序，通过显示器就可以对图像进行实时观测并完成其它相应控制过程。AOI摄像机采集图形信号，经过A/D转换，生成二进制数字信号。CCD摄像系统模块扫描PCB后经数模转换获得的二进制条码送往逻辑硬件进行分析CCD摄像系统模块实际电路板经扫描后经过分析形成的二进制图形CCD摄像系统模块采用设计规则检验（DRC:Design-rulecheck）将建立的二进制条码与相关参数经对比软件进行逻辑分析，并通过逻辑分析检测图形和发现PCB缺陷，实现自动检测。CCD摄像系统模块控制系统AOI控制系统原理图软件系统AOI特点及存在的问题无铅焊点检测X射线检测-AXIAXI检测利用X射线强的穿透性透视被检器件内部，达到检测、分析电子元件各种常见焊点焊接品质的目的。X射线检测可分二维检测和三维检测两种。三维X射线检测SamplecompartmentX-rayonwarninglightsLoaddoorAdvancedimageprocessormonitorControlpanelKeyboardX射线检测设备组成X射线发射管发射X射线穿过PCB被下方探测器接受，焊点中含有可大量吸收X射线的组分，与穿过非焊点区域的X射线进行对比，焊点位置X射线被吸收而呈黑点并形成良好图像，可直观进行图像分析来检验焊点缺陷。X射线检测原理1）检查缺陷种类范围广，缺陷覆盖率高达97％，且适用BGA、CSP等底部焊点器件。2）可对肉眼和在线测试检查不到的区域进行检查。如PCBA内层布线断裂。3）能检测其他测试手段无法可靠探测的缺陷，如虚焊、气孔等。4）对双面板和多层板只需一次检查（带分层功能）。5）提供相关测量信息对生产工艺过程进行评估：如焊膏厚度、焊点下焊锡量等。X射线检测特点桥连不良X射线检测结果实例漏焊X射线检测结果实例焊点不饱满X射线检测结果实例将AOI、AXI检测技术和传统ICT技术相结合，可取长补短，实现各检测技术优势互补：X射线主要集中在焊点质量，也可确认元件是否存在，但不能确认元件是否正确：方向和标称值。ICT可决定元件方向和数值但不能决定焊接点是否可接受，特别是BGA、CSP等底部焊点元件。AOI适用目检不能及的组件外观检测以及与标准样件的一致性。测试技术展望