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，無鉛和無鹵素的環(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)生各種故障問題，如潤(rùn)濕性差，開裂，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，因此如果沒有足夠的焊料，器件將無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)過程檢查。

a.目視檢查

在PCB組裝過程中需要執(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。最普遍的視覺檢查是能夠通過觀察從普通棱鏡以不同角度反射的光線來檢查回流焊點(diǎn)。一般來說，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?；诮y(tǒng)一和特定的規(guī)則建立，

b.結(jié)構(gòu)過程測(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)過程測(cè)試系統(tǒng)取決于某種形式的發(fā)射光，例如可見光，激光束和X射線。所有這些系統(tǒng)都通過處理圖像來獲取信息，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庫和一些攝像機(jī)來照亮焊點(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，該光束垂直穿過電路板。隨著這一過程的進(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)通過掃描或與X射線探測(cè)器同步旋轉(zhuǎn)來生成水平截面區(qū)域的焦平面。然后，通過單次擺動(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)，以跨過焦平面，以檢查電路板兩側(cè)的焊點(diǎn)。通過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。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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