PCB板一般缺陷檢測(cè)法及其優(yōu)缺點(diǎn)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(jí)越來(lái)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(jī)質(zhì)量的事故屢見(jiàn)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(cè)已成為整個(gè)電子行業(yè)中重要的檢測(cè)內(nèi)容。其中人工目測(cè)等傳統(tǒng)的PCB缺陷檢測(cè)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(kāi)發(fā)和應(yīng)用新的檢測(cè)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(cè)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(cè)方法2。包括：自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)（AOI）、機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)（MVI）、計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)（AVI）。

1、人工目視主觀判定法

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

2、儀器線上檢測(cè)法

線上測(cè)試法是通過(guò)模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)和電性能的測(cè)試，檢查電路板焊接的開(kāi)路、短路及故障元件和元器件的功能檢測(cè)。若電板上元器件布置密度過(guò)大，測(cè)試點(diǎn)的設(shè)置具有一定難度,此時(shí)可使用邊界掃描技術(shù),通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的測(cè)試電路把測(cè)試點(diǎn)匯總至電路板焊接的邊緣連接器,使各個(gè)位置的點(diǎn)都能被在線測(cè)試儀所檢測(cè)到?；陔娦盘?hào)為媒介的在線測(cè)試技術(shù)，可以非常接近于實(shí)用情況的檢測(cè)到電路板焊接的實(shí)際形態(tài)。儀器線上測(cè)試技術(shù)具有使用轉(zhuǎn)換率高、成本低廉、缺陷檢測(cè)覆蓋大、易于操控的優(yōu)點(diǎn)。但需要測(cè)試夾具且?jiàn)A具制造成本高，使用難度大、編程與調(diào)試時(shí)間多等缺點(diǎn)。

3、功能測(cè)試法

系統(tǒng)功能測(cè)試法是借用專(zhuān)門(mén)的測(cè)試設(shè)備在生產(chǎn)線的中、末端，全面測(cè)試電路板的功能模塊，以便于及時(shí)確認(rèn)電路板的好壞。但用于過(guò)程改進(jìn)的元件級(jí)和腳級(jí)診斷等深層數(shù)據(jù)，是功能測(cè)試法所無(wú)法提供的，而且需用特種設(shè)計(jì)的測(cè)試流程和專(zhuān)門(mén)的測(cè)試設(shè)備，不僅測(cè)試程序的編寫(xiě)復(fù)雜，而且推廣使用局限性大。

4、視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)

視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)涵蓋了電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的知識(shí)是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支，涉及到圖像處理、PC應(yīng)用、模式識(shí)別、信號(hào)處理、人工智能、機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域是當(dāng)今工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域的重要手段?；谝陨先毕輽z測(cè)方法的局限性，采用視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)PCB缺焊的檢測(cè)已經(jīng)成為當(dāng)前PCB缺陷檢測(cè)研究的主體方向。具體方式如下：

（1）自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)(AOI)：它綜合采用自動(dòng)控制、圖像分析處理、電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多種技術(shù)，基于光學(xué)原理對(duì)生產(chǎn)中遇到的焊接缺陷進(jìn)行檢測(cè)和處理,是一種能快速、準(zhǔn)確檢測(cè)出制造缺陷的方法。它主要通過(guò)相機(jī)對(duì) P CB 板進(jìn)行掃描獲取到 P CB 板焊點(diǎn)區(qū)域的圖像，運(yùn)用視覺(jué)處理技術(shù)高速、精準(zhǔn)完成自動(dòng)檢測(cè)PCB焊接缺陷，提取相應(yīng)焊點(diǎn)的特征。根據(jù)提取的焊點(diǎn)特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行對(duì)比，確定焊接缺陷類(lèi)型并標(biāo)示，分析質(zhì)量問(wèn)題給出檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)。等待相關(guān)人員處理。

（2）機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)(MVI)：視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍和實(shí)用功能伴隨著不斷發(fā)展和進(jìn)步的現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化，也越來(lái)越廣泛和完善，特別是CMOS和CCD攝像機(jī)、圖像處理和模式識(shí)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(dòng)了機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的進(jìn)步。簡(jiǎn)而言之，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)就是利用機(jī)器代替人眼來(lái)作各種測(cè)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(cè)試技術(shù)領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭。其強(qiáng)大之處表現(xiàn)為它是圖像處理技術(shù)（SRC）、光電探測(cè)技術(shù)（MSM）、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)（Enterterms）的集合體。之所以將機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)引入到工業(yè)PCB檢測(cè)中，是因其具有速度快、非接觸、柔性好的突出優(yōu)點(diǎn)，且在電子制作行業(yè)檢測(cè)中發(fā)揮著非常重要的作用。同時(shí)機(jī)器視覺(jué)也可實(shí)現(xiàn)PCB光板的自動(dòng)缺陷檢測(cè)，避免生產(chǎn)過(guò)程中的巨大損失，對(duì)電子領(lǐng)域的發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)的較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（3）計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)（AVI）：建立在計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)是一門(mén)新興的工業(yè)檢測(cè)技術(shù)。它采用圖像傳感器實(shí)現(xiàn)三維測(cè)算被測(cè)物的尺寸及空間位置，所得數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和故障圖像進(jìn)行比對(duì)后提取或直接從圖像中提取，并依據(jù)檢測(cè)參數(shù)引導(dǎo)設(shè)備動(dòng)作。這種基于視覺(jué)傳感器的智能檢測(cè)系統(tǒng)具有時(shí)效高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗擾力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)缺陷影響焊接質(zhì)量

PCB設(shè)計(jì)尺寸過(guò)大，印刷線條長(zhǎng)，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(duì)電路板的干擾嚴(yán)重。基于此迫切需要對(duì)PCB板作設(shè)計(jì)上的改進(jìn)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(huì)造成PCB焊接中出現(xiàn)假焊問(wèn)題，直接造成電路中元器件技術(shù)參數(shù)錯(cuò)誤，進(jìn)而使得內(nèi)層線和多層板元器件的導(dǎo)通出現(xiàn)波動(dòng)，以至于導(dǎo)致整個(gè)集成電路區(qū)域功能喪失，最終影響整個(gè)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(yán)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(shí)其擴(kuò)散速度與焊接的溫度成正比。當(dāng)活性達(dá)到最高時(shí)，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(shí)電路板表面污染和清潔度較低也會(huì)導(dǎo)致可焊性降低，造成一系列的焊接缺陷例如：開(kāi)路、斷路、錫珠、錫球、光澤度低等。

3、焊接缺陷與翹曲問(wèn)題的息息相關(guān)

（1）各電子元器件和PCB板在焊接過(guò)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(shí)，也會(huì)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(diǎn)被抬離PCB板，對(duì)整個(gè)電器產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量帶來(lái)極大隱患。而且當(dāng)沒(méi)有焊膏填補(bǔ)空白只使用焊劑時(shí)，會(huì)更為普遍的產(chǎn)生這種情況。但當(dāng)僅使用焊膏時(shí)，又會(huì)因形變?cè)斐珊盖蚺c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(jī)器視覺(jué)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)器視覺(jué)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(lái)致力于機(jī)器視覺(jué)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用以及銷(xiāo)售，為客戶提供整體機(jī)器視覺(jué)解決方案及服務(wù)，把機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用到智能生產(chǎn)中。