PCB板一般缺陷檢測法及其優缺點分析

PCB( Printed Circuit Board 印刷電路板)是電子產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已成為現代電子產品的核心部分。隨著現代電子工業迅猛發展，電子技術不斷革新，PCB密集度不斷增大，層級越來越多，生產中因焊接缺陷的等各種原因，導致電路板的合格率降低影響整機質量的事故屢見不鮮。隨著印刷電路板的精度、集成度、復雜度、以及數量的不斷提高，PCB板的缺陷檢測已成為整個電子行業中重要的檢測內容。其中人工目測等傳統的PCB缺陷檢測技術因諸多弊端已經不能適應現代工業生產水平的要求,因此開發和應用新的檢測方法已顯得尤為重要。

根據PCB板缺陷產生的原因和目前慣用的缺陷檢測方法及其不足，發展出了符合現代工業要求的PCB一般缺陷檢測方法2。包括：自動光學檢測技術（AOI）、機器視覺檢測技術（MVI）、計算機視覺檢測技術（AVI）。

1、人工目視主觀判定法

借助于校準的顯微鏡或者放大鏡，完全依據操作人員直觀視覺測量來確定電路板的合格率，獲得校正操作的時間。他雖然預算成本低且不需要測試夾具，但此種方法因人員主觀判斷因素強準確率低、人員成本投入高、缺陷檢測不連續、數據集合困難度大等諸多缺點被淘汰。

2、儀器線上檢測法

線上測試法是通過模擬測試實驗和電性能的測試，檢查電路板焊接的開路、短路及故障元件和元器件的功能檢測。若電板上元器件布置密度過大，測試點的設置具有一定難度,此時可使用邊界掃描技術,通過預先設計的測試電路把測試點匯總至電路板焊接的邊緣連接器,使各個位置的點都能被在線測試儀所檢測到。基于電信號為媒介的在線測試技術，可以非常接近于實用情況的檢測到電路板焊接的實際形態。儀器線上測試技術具有使用轉換率高、成本低廉、缺陷檢測覆蓋大、易于操控的優點。但需要測試夾具且夾具制造成本高，使用難度大、編程與調試時間多等缺點。

3、功能測試法

系統功能測試法是借用專門的測試設備在生產線的中、末端，全面測試電路板的功能模塊，以便于及時確認電路板的好壞。但用于過程改進的元件級和腳級診斷等深層數據，是功能測試法所無法提供的，而且需用特種設計的測試流程和專門的測試設備，不僅測試程序的編寫復雜，而且推廣使用局限性大。

4、視覺檢測技術

視覺檢測技術涵蓋了電子、機械、光學、計算機軟硬件等方面的知識是計算機學科的一個重要分支，涉及到圖像處理、PC應用、模式識別、信號處理、人工智能、機電一體化等多個領域是當今工業檢測領域的重要手段。基于以上缺陷檢測方法的局限性，采用視覺檢測技術實現PCB缺焊的檢測已經成為當前PCB缺陷檢測研究的主體方向。具體方式如下：

（1）自動光學檢測技術(AOI)：它綜合采用自動控制、圖像分析處理、電子計算機應用等多種技術，基于光學原理對生產中遇到的焊接缺陷進行檢測和處理,是一種能快速、準確檢測出制造缺陷的方法。它主要通過相機對 P CB 板進行掃描獲取到 P CB 板焊點區域的圖像，運用視覺處理技術高速、精準完成自動檢測PCB焊接缺陷，提取相應焊點的特征。根據提取的焊點特征與數據庫中標準特征進行對比，確定焊接缺陷類型并標示，分析質量問題給出檢測結果數據。等待相關人員處理。

（2）機器視覺檢測技術(MVI)：視覺檢測技術的應用范圍和實用功能伴隨著不斷發展和進步的現代工業自動化，也越來越廣泛和完善，特別是CMOS和CCD攝像機、圖像處理和模式識別技術、數字圖像傳感器、嵌入式技術DSP、FPGA、ARM、的快速發展，快速的推動了機器視覺檢測的進步。簡而言之，機器視覺檢測技術就是利用機器代替人眼來作各種測量和判斷。M V I作為最具有發展潛力的新技術在精密測試技術領域獨占鰲頭。其強大之處表現為它是圖像處理技術（SRC）、光電探測技術（MSM）、計算機應用技術（Enterterms）的集合體。之所以將機器視覺檢測技術引入到工業PCB檢測中，是因其具有速度快、非接觸、柔性好的突出優點，且在電子制作行業檢測中發揮著非常重要的作用。同時機器視覺也可實現PCB光板的自動缺陷檢測，避免生產過程中的巨大損失，對電子領域的發展具有現實的較高經濟價值。

（3）計算機視覺檢測技術（AVI）：建立在計算機視覺研究基礎上的計算機視覺檢測技術是一門新興的工業檢測技術。它采用圖像傳感器實現三維測算被測物的尺寸及空間位置，所得數據通過計算機對標準和故障圖像進行比對后提取或直接從圖像中提取，并依據檢測參數引導設備動作。這種基于視覺傳感器的智能檢測系統具有時效高、結構簡單、抗擾力強等優點，非常適合現代工業生產要求。

PCB板產生焊接缺陷的原因分析

1、設計缺陷影響焊接質量

PCB設計尺寸過大，印刷線條長，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為電磁作用對電路板的干擾嚴重。基于此迫切需要對PCB板作設計上的改進和優化。

2、電路板孔的可焊性關乎焊接質量

如果電路板孔可焊性較低，則會造成PCB焊接中出現假焊問題，直接造成電路中元器件技術參數錯誤，進而使得內層線和多層板元器件的導通出現波動，以至于導致整個集成電路區域功能喪失，最終影響整個電器產品生產質量。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。為防止因雜質產生的氧化物被助焊劑所溶解，必須嚴格控制雜質成分含有量的占比。

（2）PCB板表面清潔程度及焊接溫度的影響。因焊料焊接時其擴散速度與焊接的溫度成正比。當活性達到最高時，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。同時電路板表面污染和清潔度較低也會導致可焊性降低，造成一系列的焊接缺陷例如：開路、斷路、錫珠、錫球、光澤度低等。

3、焊接缺陷與翹曲問題的息息相關

（1）各電子元器件和PCB板在焊接過程中由于PCB的上下部分溫度不平衡產生翹曲，因應力變形而發生虛焊、短路等缺陷。

（2）元器件與PCB板產生翹曲的同時，也會產生由翹曲造成的例如空焊的缺陷。此缺陷的產生基于元器件中心的焊點被抬離PCB板，對整個電器產品生產質量帶來極大隱患。而且當沒有焊膏填補空白只使用焊劑時，會更為普遍的產生這種情況。但當僅使用焊膏時，又會因形變造成焊球與焊膏粘結導致短路狀況。

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