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何時(shí)以及如何檢測印制電路板
及時(shí)檢測,即實(shí)時(shí)結果分析和及時(shí)糾正差錯,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的操作。您不禁要問(wèn):“在哪個(gè)生產(chǎn)環(huán)節進(jìn)行檢測最有利?每個(gè)步驟采用何種檢測技術(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(xiàn)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。
檢測的重點(diǎn)如下: 摞板:確保沒(méi)有短路和開(kāi)路之處,互連線(xiàn)應具有適當的電流承受能力,保證金屬化孔的完整性。 焊劑:焊劑量要適當,不宜太多,要共面、均勻、位置正確。 元器件布局:每個(gè)元器件應定位準確,排列整齊。 焊接質(zhì)量:焊點(diǎn)的電氣和機械性能應良好,沒(méi)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任務(wù)的系統或許不能很好地完成其他的檢測任務(wù),有些系統確實(shí)具有完善的檢測功能,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)設備可以用來(lái)完成若干不同類(lèi)型的檢測任務(wù),但對于一個(gè)特定的檢測任務(wù),往往還需相應的特殊技術(shù)。
X射線(xiàn)及渦流
在多層電路板的生產(chǎn)過(guò)程中,敷銅的厚度必須符合規范,層與層之間的定位必須準確。定向的X射線(xiàn)設備如FeinFocus公司的FXS-100.82以及Optek公司的透視系統能夠提供多層電路援內部各層的布局以及扭曲和壓縮等情況,從而確保沒(méi)有定位方面的錯誤。
Optek公司負責銷(xiāo)售與市場(chǎng)的副總裁羅杰·布賴(lài)恩先生說(shuō):“例如,HP公司在科羅拉多州拉夫蘭的設備使用了實(shí)時(shí)可編程CAD控制,自動(dòng)X(jué)射線(xiàn)系統檢測多層電路板層與層之間的定位情況,這個(gè)過(guò)程快捷和富有特色,能及時(shí)分析各種參數,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(guò)程�！�
保證足夠低的阻抗和避免過(guò)多的熱消耗的關(guān)鍵在于內部連線(xiàn)銅的重量是否合理。在蝕刻前后可以用MRX系統和CMI設備來(lái)完成對敷銅板厚度的測量,這種設備將渦流和微阻技術(shù)相結合,提供了材料厚度的直接讀數。
雖然完成印制電路板裝配的公司希望一開(kāi)始就完成裸板定位和含銅量的檢測,但通孔鍍層的完整性通常是在后續的檢測中加以驗證。CMI公司的PTX探頭用于完成這個(gè)任務(wù),它和MRX系統的微電阻原理相同,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,可以直接得出結論,也可借助電視攝像機、掃描器或幀接收器進(jìn)行自動(dòng)圖象分析跟蹤后得出結論�？墒窃诘谌S中要充分地評價(jià)焊劑質(zhì)量以及測量其份量,往往需要大量的信息。通常用來(lái)獲得三維信息的方法,包括從變化的各個(gè)方向照亮物體,測量陰影,分析反射以及三角測量。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。
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量完成,也可單獨采用三維激光成像完成。無(wú)論哪一種情況,數據的采集和處理都應快速完成,因為即使是不必要的,通常還是要檢查所有的焊盤(pán)、引線(xiàn)和接頭。
Machine Vision Products公司的總工程師湯姆·特羅佐先生說(shuō):“攝像機在一個(gè)畫(huà)面上可捕捉到許多特征,而畫(huà)面可以50次/s、100次/s、甚至200次/s的速率被捕捉下來(lái)。一幅畫(huà)面的特征,可由通用計算機并行操作,高速處理.價(jià)格不太昂貴的設備,每秒掃描20~30平方英寸,可檢查400個(gè)焊點(diǎn)或接頭.電視系統的可重復性在0.5mil范圍內,錯誤檢出率超過(guò)99%,錯誤報告在50到500ppm范圍內,它取決于處理的穩定性以及是否檢查焊接接頭或者更普通的特征,如預焊元件的安置”。
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,存在一個(gè)檢查速度、分辨率和準確度之間折衷的問(wèn)題。因而,在檢查期間,系統能改變分辨率,僅以高分辨率提高關(guān)鍵區域的測量精度,而以低分辨率高速度覆蓋電路板的剩余部分。通常,三維激光系統能在生產(chǎn)線(xiàn)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(guān)察能觀(guān)察彎曲板且能辨別高元件間低矮的元件。激光技術(shù)能提供高精度的評估,但每次采樣僅能捕獲很小范圍內的信息且測量精度受電路板彎曲度的影響�！�
對大量或高速的生產(chǎn)操作來(lái)說(shuō)，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)易影像系統或光學(xué)顯微鏡比用自動(dòng)系統成本要小得多。
光學(xué)系統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(xiàn)/mm,放大10倍時(shí),分辨率為141線(xiàn)/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。Metron Optics公司的總裁保羅·肯普特先生認為:“在檢查高密度板時(shí)人工操作是特別有效的。因為人類(lèi)從小看的就是完整的物體,而機器看的只是線(xiàn)條,對人類(lèi)來(lái)說(shuō),邊緣檢查也不成問(wèn)題�！�
Metron對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(guān)察。光學(xué)母板可代替實(shí)際的PCB母板作為標準樣板。對大量不同的電路板,特別是對根據合同裝配生產(chǎn)的電路板來(lái)說(shuō).為每個(gè)設計都存儲一塊母板是不太現實(shí)的,而雙面光學(xué)母板易于制作且易于存儲于很小的空間之中�！�
用于焊接質(zhì)量檢查的X射線(xiàn)
在各種類(lèi)型的視覺(jué)系統中短路通常易被發(fā)現，但虛焊或漏焊,如在BGA情況下就不一定能被發(fā)現了。這時(shí),必須依靠能穿透物體和發(fā)現隱患的X射線(xiàn)技術(shù)。三種形式的X射線(xiàn)器具被用于PCB檢查:1.點(diǎn)X射線(xiàn)源及由圖象增強器或電影構成的探測器平面。2.一個(gè)大型X射線(xiàn)掃描源及按反轉幾何X射線(xiàn)技術(shù)安置的點(diǎn)探測器。3.就象用于X射線(xiàn)分層法的旋轉裝置。
點(diǎn)源X射線(xiàn)器具如今常用于醫療和工程分析中,盡管它有一個(gè)向下的側面,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)，因為立體的信息通常借助于從灰度標度推斷得出,故也是難以快速得到的。
可是,點(diǎn)源X射線(xiàn)器具在許多普通的PCB檢查中是非常有用的,有些系統如Glenbrook技術(shù)公司的RTX Mini系統,由于小而輕,因而很容易從一條生產(chǎn)線(xiàn)拿到另一條生產(chǎn)線(xiàn)使用。
要增強一些具有并發(fā)的影像檢查設備的X射線(xiàn)系統的使用價(jià)值和應用潛能，Glenbrook Dual一VU系統可以使得一塊PCB表面的圖象被放大15倍后顯示于一個(gè)監控器上,而同一區域的X射線(xiàn)圖形顯示于第二個(gè)監控器上。
X射線(xiàn)分層法
當上述許多技術(shù)和系統應用于特殊的檢驗任務(wù)時(shí),沒(méi)有必要包括所有的評估整個(gè)裝配過(guò)程質(zhì)量所需的功能，HP的顧問(wèn)史蒂夫·魯克斯先生說(shuō):“自動(dòng)化的激光三角測量系統能在安置元件
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