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PCB 主要检测技术介绍

时间:2014-03-07 浏览次数:1739

                     PCB 主要检测技术介绍

      ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------作者:深圳市大伟兴科技有限公司          http://www.d17.com         :

为了保证PCB板的生产质量,与印制板生产厂家和使用PCB板的厂家采用了多种的检测方法,每种检测方法都会针对不同的PCB板的瑕疵。

 

目前PCB常用检测方法如下:

1.人工目测:

使用放大镜或校准的显微镜,利用操作人员视觉检查来确定电路板合不合格,并确定什么时候需进行校正操作,它是zui传统、zui主要的检测方法。它的主要优点是低的预先成本和没有测试夹具,而它的主要缺点是人的主观误差、长期成本较高、不连续的缺陷发觉、数据收集困难等。目前由于PCB的产量增加,PCB上导线间距与元件体积的缩小,这个方法变得越来越不可行。

2.在线测试(ICT,In Ciruit Testing)

ICT通过对电性能的检测找出制造缺陷以及测试模拟、数字和混合信号的元件,以保证它们符合规格,己有针床式测试仪(Bed of Nails Tester)和飞针测试仪(Flying Probe Tester)等几种测试方法。ICT的主要优点是每个板的测试成本低、数字与功能测试能力强、快速和彻底的短路与开路测试、编程固件、缺陷覆盖率高和易于编程等。主要缺点是,需要测试夹具、编程与调试时间、制作夹具的成本较高,使用难度大等问题。

3.功能测试(Functional Testing)

功能系统测试是在生产线的中间阶段和末端利用专门的测试设备,对电路板的功能模块进行全面的测试,用以确认电路板的好坏。功能测试可以说是zui早的自动测试原理,它基于特定板或特定单元,可用各种设备来完成。有zui终产品测试(Final Product Test)、实体模型(Hot Mock-up)和“堆砌式’’测试(‘Rack and Stack’ Test)等类型。功能测试通常不提供用于过程改进的脚级和元件级诊断等深层数据,而且需要专门设备及专门设计的测试流程,编写功能测试程序复杂,因此不适用于大多数电路板生产线。

4.自动光学检测

也称为自动视觉检测,是基于光学原理,综合采用图像分析、计算机和自动控制等多种技术,对生产中遇到的缺陷进行检测和处理,是较新的确认制造缺陷的方法。AOI通常在回流前后、电气测试之前使用,提高电气处理或功能测试阶段的合格率,此时纠正缺陷的成本远远低于zui终测试之后进行的成本,常达到十几倍。

5.自动X光检查(AXL,Automatic X-ray Inspection)

AXI利用不同物质对X光的吸收率的不同,透视需要检测的部位,发现缺陷。主要用于检测超细间距和超高密度电路板以及装配工艺过程中产生的桥接、丢片、对准不良等缺陷,还可利用其层析成像技术检测IC芯片内部缺陷。它是现时测试球栅阵列(BGA,Ball Grid Array)焊接质量和被遮挡的锡球的*方法。在的用于线路板组装的AXI系统中,如Feinfocus,Phoenix Xray等公司的产品,不仅可以进行2D的透视检测,通过样品倾斜,“侧视”的X光甚至可以给出3D的检测信息。

它的主要优点是能够检测BGA焊接质量和嵌人式元件、无夹具成本;主要缺点是速度慢、高失效率、检测返工焊点困难、高成本、和长的程序开发时间,这是较新的检测方法,还有待于进一步研究。

6.激光检测系统

它是PCB测试技术的发展。它利用激光束扫描印制板,收集所有测量数据,并将实际测量值与预置的合格极限值进行比较。这种技术己经在光板上得到证实,正考虑用于装配板测试,速度己足够用于批量生产线。快速输出、不要求夹具和视觉非遮盖访问是其主要优点;初始成本高、维护和使用问题多是其主要缺点。

从上面的6种目前常用的PCB检测手段,可以发现AOI自动光学检测设备和任何基于视觉的检测系统一样,只能检测用视觉可以看出的故障,对于短路和断路之类的瑕疵,只能用电气测试法来加以解决。相对人的肉眼这种原始的视觉检测手段,AOI是自动化的检测手段,其检测的效率高许多,和可靠性也稳定得多。

 

PCB的瑕疵分析

印刷电路板品质的好坏,主要表现在PCB板上每根线条,每个焊盘和过孔品质的好坏。根据密苏里大学的Madhav Moganti和Fikret Ercal等的论文归纳了14种PCB方面的瑕疵。同时,Moganti在论文中还给出了这14种瑕疵在具体印制板中可能出现的情况,如图列举的瑕疵。

图中显示的14种瑕疵,参考我国习惯的PCB板瑕疵的常规命名法,可以按下表的方式来表示。

编号

瑕疵名称编号瑕疵名称

1

Breakout孔位偏移8Short短路

2

Pin Hole针孔9Wrong Size Hole孔径不合

3

Open Circuit开路10Conductors too close孔距不足
4Underetch蚀刻不足11Spurious Copper

铜渣

5Mousebite缺口12Excessive Short重复短路
6Missing Conductor电路漏印13Missing Hole缺孔
7Spur毛刺14Overetch蚀刻过量

 

同时,Moganti对产生瑕疵的方式也进行了归纳,可以分为五种情况:

1.在印制过程中热扩散的非规则性,和有缺陷的蚀刻;

2.印制板基板上有灰尘,在电解液里有气泡;

3.电解液腐蚀印制板时间设置错误;

4.机械性的图形重合不良:

5.PCB板扭曲造成的变形等。

我们分析这些瑕疵,可以看出,常见的瑕疵除了断路、短路、电路漏印、缺孔等功能性瑕疵外、也有毛刺、缺口、针孔、孔位偏移、铜渣、孔径不合、间距不足等外观性瑕疵。

同时Moganti的分类方法也存在一定的重复性,如重复短路其实可以归入短路一类;而蚀刻不足和蚀刻过量是反映了工艺过程中的缺陷,它们产生的瑕疵有多种表现形式,如针孔、缺口,断路、部分断口是蚀刻过量的表现,而毛刺则是蚀刻不足的一种形式。研究表明开路、短路、蚀刻过量以及蚀刻不足是一些比较常见的电路板缺陷,电路板的检测也主要针对这些缺陷。

 

AOI设备是于检查印刷电路板(PCB)瑕疵的设备,在设计AOI检测设备之前,必须了解印刷电路板上存在的主要瑕疵,以及各种针对印刷电路板的主要检测技术。基于对要检测瑕疵的特征分析,完成了AOI设备的系统设计,并解构其模块构成,提出设计指标和编程原则。

AOI设备是用于PCB生产厂家的自动检测而使用的,所以我们接触到检测对象都以PCB裸板为主,旨在对某些常见的瑕疵进行检测和识别方法的研究。

 

 

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