SMT線路板檢測技術(shù)的突破

　　技術(shù)是由工藝、設(shè)備、元器件、檢測、輔料等幾部分技術(shù)所組成。某一部分品種上，技術(shù)上，質(zhì)量上有新的發(fā)展，必將促使其他部分做相應(yīng)的發(fā)展。最明顯的例子是器件封裝形式有了變化，促使貼片機(jī)不斷的改進(jìn)，功能越越多，精度越來越高。同時(shí)也促使各種新型的輔助材料也開發(fā)出來，推向市場;又如：smt接插件大量問世后，貼裝異型元件的貼片機(jī)也紛紛出現(xiàn)。諸如此類的例子，舉不勝舉。

　　總之，一某一部分技術(shù)的發(fā)展，會(huì)帶動(dòng)其他部分技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)然，某一部分技術(shù)發(fā)展的遲緩也會(huì)影響其他部分技術(shù)的發(fā)展。我認(rèn)為當(dāng)前最活躍的部分應(yīng)屬元器件包裝形式的發(fā)展，似乎是處于幾部分之首。SMT技術(shù)發(fā)展初期，檢測技術(shù)是相對(duì)落后的。記得剛開始介紹SMT時(shí)，其中一個(gè)不足處就是檢測問題不能很好的解決。近幾年來，檢測技術(shù)有所進(jìn)步，雙面針床的在線測試儀及飛針測試儀的推向市場，可以解決很大一部分密度不高的SMT線路板的檢測。但線路板密度高了，針床就無法檢測了。

　　在線測試儀是對(duì)線路板進(jìn)行綜合測試，測試的結(jié)果包含了元器件的質(zhì)量與焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量。隨著元器件質(zhì)量的不斷提高，特別是元器件生產(chǎn)工藝穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品質(zhì)量得到了確保，使人們考慮在線路板裝配過程中的檢測是否再要考慮元器件質(zhì)量的檢測?經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)踐證明，元器件的質(zhì)量已達(dá)到可確信的程度，因而，近年來，原有貼片機(jī)具有的元件值測試功能也都取消了。元器件質(zhì)量得到保證后，對(duì)SMT線路板的檢測內(nèi)容也轉(zhuǎn)向著重考慮，是否貼錯(cuò)，貼準(zhǔn)，及焊點(diǎn)的質(zhì)量上來新的檢測儀器就是根據(jù)這個(gè)思路開發(fā)出來的，計(jì)算機(jī)技術(shù)的光學(xué)影像技術(shù)的不斷發(fā)展也促使新的檢測技術(shù)得以發(fā)展。

　　最近，在市面上已推出了一種利用光學(xué)技術(shù)，圖象處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行線路板的檢測的儀器，得到的專家們的肯定。認(rèn)為這是SMT線路板檢測技術(shù)的突破，為了將這個(gè)技術(shù)介紹給大家，現(xiàn)經(jīng)韓國三星公司生產(chǎn)的VSS-3B SMT線路板焊接檢測系統(tǒng)為例做一介紹。VSS-3B SMT線路板焊接檢測是一種適合于線路板的檢測儀器，它可以連在生產(chǎn)線上使用，也可單獨(dú)組成檢測生產(chǎn)線使用或單臺(tái)使用。它使用了光學(xué)技術(shù)，圖象處理技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能夠高速度，高質(zhì)量的解決SMT線路板的裝配質(zhì)量的檢測問題。

　　(一)結(jié)構(gòu)與原理

　　工作原理：一塊需檢測的線路板，進(jìn)行檢測時(shí)，不需要整個(gè)板面都進(jìn)行檢測，一般只將需要檢測的部分的部分，按攝像機(jī)可拍攝的區(qū)域?qū)⑺�拍攝出來就行。例如：對(duì)一塊QFP進(jìn)行檢測時(shí)，只需沿著引腳的焊接點(diǎn)進(jìn)行排列，順序設(shè)置若干個(gè)區(qū)域進(jìn)行攝像。VSS-3B SMT線路板焊接檢測系統(tǒng)配有二臺(tái)攝象機(jī)，一臺(tái)所攝區(qū)域較小，但分辨率要高此另一臺(tái)所攝區(qū)域較大，但分辨率低些。當(dāng)檢查片狀元件及其焊點(diǎn)時(shí)用后一攝機(jī)而檢查引腳及其焊點(diǎn)可使用前一攝象機(jī)。二臺(tái)攝象機(jī)同一時(shí)間只能使用其中一臺(tái)。攝象機(jī)前端裝有一喇叭型反光罩，罩內(nèi)三圈燈泡組成的不同角度的LED光源，攝像過程中，燈光處理裝置將控制三圈光源分別發(fā)光，由于不同圈光源發(fā)出的光角度不同，就分別在攝像時(shí)得到垂直光源，水平光源及偏差光源反射的影像，綜合二到三個(gè)圖象就形成一個(gè)假三維圖象，這樣就可以看出焊點(diǎn)的立面圖象。由此可見，攝象機(jī)對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行檢測一次，要拍攝二到三個(gè)不同光源器射下的二幅或三幅圖象，經(jīng)圖象處理后輸入到與標(biāo)準(zhǔn)圖象做比較的圖象判別模塊，來確定所攝圖象中焊點(diǎn)及元件是否有缺陷。標(biāo)準(zhǔn)圖象可以從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用，也可由編程工作者編寫進(jìn)去。

　　當(dāng)圖象判別，判斷出線路板裝配中有差錯(cuò)時(shí)，即將此差錯(cuò)的位置與內(nèi)容通知到存儲(chǔ)器板內(nèi)，一方面可輸入數(shù)據(jù)管理，以便對(duì)線路板的差錯(cuò)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與管理并做正確的輸出，另一方面在整個(gè)線路板檢測結(jié)束后，通知標(biāo)記筆大線路板上有差錯(cuò)位置附近打出記號(hào)以便維修人員能很快的找到差錯(cuò)位置。差錯(cuò)位置也可在顯示器上顯示出來或通過計(jì)算機(jī)打印出來。標(biāo)記筆有二種，一種是墨水筆，使用壽命短，但干的快，另一種是膠水筆，使用壽命長，但干的慢。當(dāng)一個(gè)區(qū)域的攝像進(jìn)行完畢以后，即通知X，移動(dòng)機(jī)構(gòu)做，移動(dòng)達(dá)到下一個(gè)區(qū)域上方，進(jìn)行第二次攝像，移動(dòng)的距離由編程者在編程設(shè)置進(jìn)去。X，移動(dòng)機(jī)構(gòu)有二種：一種是攝像機(jī)做X，Y的移動(dòng)，線路板固定不動(dòng)，這種檢測設(shè)備適用于放置在貼片機(jī)與再流爐之間。因?yàn)榇藭r(shí)元件尚水固化或焊好。如果線路板做X，Y的移動(dòng)，攝象機(jī)固定不動(dòng)，這種檢測設(shè)備是放在再流爐之后，此時(shí)元件已全部焊牢在線路板上，線路板移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)不會(huì)影響元件位移。

　　(二)VSS-3B

　　SMT線路板焊接檢測系統(tǒng)所以能高速度，高質(zhì)量的檢測線路板，是由于它能高速攝像，高速圖象處理等基礎(chǔ)技術(shù)的保證，現(xiàn)將有關(guān)數(shù)據(jù)做一個(gè)介紹如下：檢測速度：0.25秒/區(qū)域 0.005秒/元件或IC引腳區(qū)域到區(qū)域之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間0.15秒檢測線路板基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)間：1秒/2點(diǎn)打壞點(diǎn)標(biāo)記時(shí)間：0.7秒/點(diǎn)攝像系統(tǒng)：二個(gè)1/2’CCD黑白攝象機(jī)低分辨率，大視野攝象機(jī)視野15.0*11.5mm，分辨率：30µm 或20.0* 15.0mm，分辨率：40µm高分辨率，小視野攝象機(jī)視野10.0*7.5mm，分辨率：灰度等級(jí)：256級(jí)照明系統(tǒng)：3層LED光源，可控檢測數(shù)據(jù)：使用操作系統(tǒng)：WINDOW-NT最大存儲(chǔ)量：200種不同檢測對(duì)象,每塊線路板最大可檢測區(qū)域：200個(gè)每個(gè)區(qū)域最大可檢查的對(duì)象的點(diǎn)數(shù)：20個(gè)以上最大的數(shù)據(jù)可以按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)容檢測的壞點(diǎn)處理方式：可以顯示在顯示屏上,可以用墨水或膠水在PCB板上打上標(biāo)記 - 可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并打印出分析結(jié)果的圖表 - 可以由打印機(jī)打印PCB尺寸：最大250*330*2mm,最小70*50*0.5mm 板上面裝元件最高：20mm板下面最大尺寸：15mm最大遮陰角度:35º 工藝邊寬度:4mm固定邊:前邊/后邊線路板基準(zhǔn)點(diǎn)識(shí)別：基準(zhǔn)點(diǎn)形狀：無限制基準(zhǔn)點(diǎn)分辨率：2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)分辨率：2µm

　　(三)檢測內(nèi)容

　　檢測內(nèi)容可以不斷的增加，但需要不斷地增加軟件的開發(fā)，現(xiàn)將目前已開發(fā)正常使用的例表,無元件未對(duì)準(zhǔn)極性相反焊錫缺少焊錫過剩連焊曼哈頓現(xiàn)象元件翻轉(zhuǎn)引腳浮翹破裂錯(cuò)貼元件矩形電阻、電容l l × l l × l l × l 晶體管l l l l l l l l l 鉭電容/二極管 l l l l l × l l × MELF l l l l l × l l × l 排阻 l l l l l l l l × 電解電容 l l l l l × l l l 轉(zhuǎn)換器 l l l l l l l l l SOP l l l l l l l l l l QFP l l l l l l l l l l J型引腳IC l l l l l l l l l l 運(yùn)用圖象處理的方法來判別焊點(diǎn)狀況，需要不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷的完善圖象的識(shí)別能力。而這方面的提高又必須在應(yīng)用過程中不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)，因此，使用這種類型檢測設(shè)備的用戶，應(yīng)經(jīng)常交流經(jīng)驗(yàn)，互相提高，不斷完善這個(gè)檢測技術(shù)。檢測判斷圖形比較：無元件通過核對(duì)焊盤區(qū)明亮度的不同或元件上表面的類型標(biāo)記來進(jìn)行檢測未對(duì)準(zhǔn)與無元件檢測理論相似，但存在許多變化元件翻轉(zhuǎn)通過與正常貼裝情況下的明亮度核對(duì)比較來進(jìn)行檢測板性相反通過核對(duì)極性標(biāo)記點(diǎn)的位置來進(jìn)行檢測極性相反通過核對(duì)極性標(biāo)記點(diǎn)的位置來進(jìn)行檢測曼哈頓現(xiàn)象通過核對(duì)焊盤區(qū)明亮亮度和元件上表面的類型標(biāo)記來進(jìn)行檢測無焊錫通過核對(duì)焊接區(qū)域的明亮區(qū)域尺寸業(yè)進(jìn)行檢測焊錫缺少通過核對(duì)焊接區(qū)域的明亮區(qū)域尺寸來進(jìn)行檢測錯(cuò)貼元件通過認(rèn)識(shí)元件體的特征來進(jìn)行檢測引腳浮翹通過核對(duì)焊盤未端區(qū)域的明亮區(qū)域尺寸進(jìn)行檢測連焊通過核對(duì)相鄰引腳亮度的連續(xù)性來進(jìn)行檢測元件側(cè)立通過核對(duì)焊盤區(qū)明亮度和元件的寬度來進(jìn)行檢測。