常见的PCB检测技术与设备介绍

无论需要构建哪种类型的印刷电路板,或使用哪种类型的设备,PCB都必须正常工作。它是许多产品性能的关键,故障可能会造成严重后果。

在设计,制造和组装过程中检查PCB对确保产品符合质量标准并按预期运行至关重要。如今,PCB非常复杂。尽管这种复杂性为许多新功能提供了空间,但同时也带来的更大的失败风险。随着PCB的发展,检测技术和用于确保其质量的技术也越来越先进。

通过PCB类型选择正确的检测技术,生产过程中的当前步骤以及要测试的故障。制定合适的检查和测试计划对于确保高质量的产品至关重要。

1、为什么需要检查PCB?

检查是所有PCB生产过程中的关键步骤。它可以检测PCB的缺陷,以便纠正它们并改善整体性能。

检查PCB可以发现制造或组装过程中可能发生的任何缺陷。它还可以帮助揭示可能存在的任何设计缺陷。在该过程的每个阶段之后检查PCB,可以在进入下一阶段之前发现缺陷,从而避免浪费更多时间和金钱购买有缺陷的产品。它还可以帮助发现影响一个或多个PCB的一次性缺陷。此过程有助于确保电路板和最终产品之间的质量一致。

如果没有适当的PCB检查程序,有缺陷的电路板可能会被交给客户。如果客户收到有缺陷的产品,制造商可能会因为保修付款或退货而蒙受损失。客户还将失去对该公司的信任,从而损害企业声誉。如果客户将其业务转移到其他地方,则这种情况可能会导致机会错失。

在最坏的情况下,如果将有缺陷的PCB用于医疗设备或汽车部件之类的产品中,可能会导致受伤或死亡。这样的问题可能导致严重的声誉损失和昂贵的诉讼。

检查PCB还可以帮助改善整个PCB生产过程。如果经常发现某个缺陷,则可以在过程中采取措施纠正该缺陷。

 

印刷电路板组装检查方法

什么是PCB检查?为了确保PCB能够按预期运行,制造商必须验证所有组件的组装是否正确。这是通过一系列技术完成的,包括简单的手动检查到使用高级PCB检查设备的自动化测试。

手动外观检查是一个很好的起点。对于相对较简单的PCB,可能只需要它们。

 

手动外观检查:

PCB检查的最简单形式是手动外观检查(MVI)。为了进行此类测试,工人可以肉眼或放大查看板子。他们会将电路板与设计文档进行比较,以确保符合所有规格。他们还将寻找常见的默认值。他们寻找的缺陷类型取决于他们要检查的电路板的类型及其上的组件。

在PCB生产过程的几乎每个步骤(包括组装)之后执行MVI很有用。

检查人员检查电路板的几乎每个方面,并在每个方面寻找各种常见缺陷。典型的视觉PCB检查清单可能包括以下内容:

确保电路板的厚度正确,并检查表面粗糙度和翘曲。
检查组件的尺寸是否符合规格,并特别注意与电连接器有关的尺寸。
检查导电图案的完整性和清晰度,并检查焊料桥接,开路,毛刺和空隙。
检查表面质量,然后检查是否有凹痕,凹痕,划痕,针孔和印刷迹线和垫上的其他缺陷。
确认所有通孔都位于正确的位置。确保没有遗漏或打孔不正确,直径与设计规格相符,并且没有空隙或小结。
检查垫板的牢固性,粗糙度和亮度,并检查是否有凸起缺陷。
评估涂层质量。检查电镀助焊剂的颜色,以及是否均匀,牢固且位置正确。

与其他类型的检查相比,MVI具有多个优点。由于其简单性,它是低成本的。除了可能放大外,不需要任何专用设备。还可以非常快速地进行这些检查,并且很容易将它们添加到任何过程的末尾。

要执行此类检查,唯一需要的是寻找专业工作人员。如果有必要的专业知识,此技术可能会有所帮助。但是,至关重要的是,员工可以使用设计规范并知道需要注意哪些缺陷。

此检查方法的功能有限。它无法检查不在工人视线范围内的组件。例如,无法通过这种方法检查隐藏的焊点。员工可能还会错过一些缺陷,尤其是小的缺陷。使用这种方法检查具有许多小组件的复杂电路板尤其具有挑战性。

 

 

自动化光学检查:

还可以使用PCB检查机进行外观检查。这种方法称为自动光学检查(AOI)。

AOI系统使用多个光源以及一个或多个静止或摄像机进行检查。光源从各个角度照亮PCB板。然后,摄像机会拍摄电路板的静止图像或视频,将其编译以创建该设备的完整图片。然后,系统将其捕获的图像与从设计规范或经过批准的完整单元中获取的有关板子外观的信息进行比较。

二维和三维AOI设备均可用。2D AOI机器使用来自多个角度的彩色照明灯和侧面摄像头来检查高度受其影响的组件。3D AOI设备较新,可以快速而准确地测量组件高度。

AOI可以发现许多与MVI相同的缺陷,包括结节,划痕,开路,焊料变薄,组件缺失等。

AOI是一项成熟的,准确的技术,可以检测PCB中许多的故障。在PCB生产过程的许多阶段都非常有用。它也比MVI更快,并且消除了人工错误的可能性。与MVI一样,它不能用于检查视线外的组件,例如隐藏在球形栅格阵列(BGA)和其他类型包装下的连接。这对于元件浓度较高的PCB可能也不有效,因为其中一些元件可能被隐藏或遮蔽。

 


自动激光测试测量:

PCB检查的另一种方法是自动激光测试(ALT)测量。可以使用ALT来测量焊点和焊点沉积的尺寸以及各种组件的反射率。

ALT系统使用激光扫描PCB组件并进行测量。当光从板的组件反射时,系统使用光的位置确定其高度。它还测量反射光束的强度,以确定组件的反射率。然后,系统可以将这些测量结果与设计规格进行比较,或者与已被认可为可以准确识别任何缺陷的电路板进行比较。

使用ALT系统非常适合确定焊膏沉积的数量和位置,它提供有关焊膏印刷的对齐方式,粘度,清洁度和其他属性的信息。ALT方法可提供详细信息,可以非常快速地进行测量。这些类型的测量通常是准确的,但会受到干扰或屏蔽。

 

 

X射线检查:

随着表面贴装技术的兴起,PCB变得越来越复杂。现在,电路板的密度更高,部件更小,并且包括BGA和芯片级封装(CSP)等芯片封装,通过它们看不到隐藏的焊料连接。这些功能给MVI和AOI等视觉检查带来了挑战。

为了克服这些挑战,可以使用X射线检查设备。材料根据其原子量吸收X射线。较重的元素吸收更多,而较轻的元素吸收更少,通过这点能够区分材料。焊料由锡,银和铅等重元素制成,而PCB上的大多数其他组件由铝,铜,碳和硅等较轻元素制成。结果,在X射线检查期间很容易看到焊料,而几乎所有其他组件(包括基板,引线和硅集成电路)都不可见。

X射线不是像光一样被反射,而是穿过一个物体,形成一个物体的图像。此过程使可以透视芯片封装和其他组件,以检查它们下面的焊料连接。X射线检查还可以让看到焊点内部,以发现使用AOI无法看到的气泡。

X射线系统还可以看到焊点的后跟,在AOI期间,焊点会被引线掩盖。此外,使用X射线检查时,不会有任何阴影进入。因此,X射线检查对于组件稠密的电路板效果很好。可以使用X射线检查设备进行手动X射线检查,也可以使用自动X射线系统进行自动X射线检查(AXI)。

X射线检查是较复杂的电路板的理想选择,并且具有某些其他检查方法所不具备的功能,例如具有穿透芯片封装的能力。它也可以很好地用于检查密集包装的PCB,并可以对焊点进行更详细的检查。该技术有点新,也更复杂,而且价格可能更高。仅当拥有大量带有BGA,CSP和其他此类封装的密集电路板时,才需要投资X射线检查设备。

 

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