PCB制造中如何防止缺陷的方法及案例分析

1、前言

　　在現代電子產(chǎn)品世界中，PCB（印刷電路板）是組成電子產(chǎn)品的重要環(huán)節，很難想象在一臺電子設備
中有不采用PCB的，所以PCB的質(zhì)量如何將對電子產(chǎn)品能否長(cháng)期正?？煽抗ぷ鲙?lái)非常大的影響。提高 PCB的質(zhì)量是電子產(chǎn)品制造廠(chǎng)商應引起足夠重視的重要課題。

　PCB電路板

　如果在PCB的裝配過(guò)程中，在焊盤(pán)上面施加了過(guò)量的焊膏，或者說(shuō)焊膏添加不足、甚至于根本沒(méi)有安置焊膏，那么在隨后所實(shí)施的再流焊接以后，一旦焊點(diǎn)形成，就會(huì )引發(fā)在元器件和電路板之間的電子連接產(chǎn)生缺陷。事實(shí)上，大多數的缺陷可以借助于焊膏的應用情況找到相關(guān)的質(zhì)量?jì)?yōu)劣痕跡。

　　目前許多電路板的制造廠(chǎng)商己經(jīng)采用一些內置電路測試（in—circujt test簡(jiǎn)稱(chēng)lCT）或者說(shuō)X射線(xiàn)技術(shù)來(lái)檢測焊點(diǎn)的質(zhì)量狀況。它們將有助于消除由于印刷工藝操作所產(chǎn)生的缺陷，但是這些方式不能監測印刷工藝操作本身。印刷錯誤的電路板可能會(huì )接受隨后所增加的工藝步驟，而每一項工藝步驟都會(huì )不同程度的增加生產(chǎn)成本，使得這樣一塊有缺陷的電路板最終直達生產(chǎn)的貼裝階段。最后制造廠(chǎng)商就需要丟棄這塊有缺陷的電路板，或者需要接受成本昂貴和形成大量時(shí)間浪費的返修工作，此刻可能還沒(méi)有非常明確的答案來(lái)說(shuō)明產(chǎn)生缺陷的根本原因。

　　不良的焊膏印刷工藝實(shí)施可以引發(fā)電子線(xiàn)路的連接問(wèn)題。為了能夠有效地解決這一問(wèn)題，許多篩網(wǎng)印刷設備制造廠(chǎng)商采用了在線(xiàn)機器視覺(jué)檢測技術(shù)，下面予以簡(jiǎn)單的介紹。

　　2、在線(xiàn)綜合視覺(jué)檢測

　　為了有助于電路板的制造廠(chǎng)商在生產(chǎn)工藝實(shí)施的早期階段能夠發(fā)現所產(chǎn)生的缺陷，目前愈來(lái)愈多的篩網(wǎng)印刷設備制造廠(chǎng)商在他們所制造的篩網(wǎng)印刷設備中綜合了在線(xiàn)機器視覺(jué)技術(shù)。內置的視覺(jué)系統能夠實(shí)現三個(gè)主要目標：

　　首先，它們能夠在印刷操作實(shí)施以后直接發(fā)現所存在的缺陷情況，在主要的制造成本被添加上電路板以前，可以讓操作者能及時(shí)處理有關(guān)的問(wèn)題。該步驟一般包含在電路板從印刷裝置上移下來(lái)的時(shí)候、在清洗劑中清冼好了以后、以及在返修好了返回生產(chǎn)線(xiàn)的時(shí)候。

　　其次，因為在該階段發(fā)現了有關(guān)的缺陷，所以可以預防有缺陷的電路板送達生產(chǎn)線(xiàn)的后端。于是預防了返修現象或者在有些場(chǎng)合所形成的廢棄現象。

　　最后，也許是最重要的：能夠給操作者以及時(shí)的反饋，使之明了正在操作中的印刷工藝操作是否良好，進(jìn)而可以有效地防止缺陷的產(chǎn)生。

　　為了能夠在這一層面的工藝操作過(guò)程中提供有效的控制，配置在線(xiàn)視覺(jué)系統能夠檢測焊膏涂覆好了以后的PCB上焊盤(pán)的情況，以及相應的印刷模板縫隙是否存在堵塞或者拖尾現象。絕大多數情況下，對微細間距的元器件進(jìn)行檢測是為了優(yōu)化檢測時(shí)間和集中于最容易產(chǎn)生問(wèn)題的區域。為此，當消除了所可能產(chǎn)生的問(wèn)題的時(shí)候，在檢測方面所化費的這點(diǎn)時(shí)間還是值得的。

　　3、攝像機定位和檢測

　　在一般常規的在線(xiàn)視覺(jué)檢測應用中，攝像機被安置在電路板的上方，用以獲取印刷位置的圖像，并且能夠將有關(guān)的圖像發(fā)送到視覺(jué)檢測設備的處理系統中去。在那里，圖像分析軟件將對所獲取的圖像與存貯于設備存儲器中相同位置的參考圖像進(jìn)行對比。這樣，系統可以確認所施加的焊膏是多了還是少了。同樣系統也可以揭示出在焊盤(pán)上的焊膏位置是否對準了。它可以發(fā)現在兩個(gè)焊盤(pán)之間是否有多余的焊膏形成象橋梁樣的連接現象？這個(gè)問(wèn)題也就是許多印刷電路板制造廠(chǎng)商所俗稱(chēng)的“橋接”現象。

　　檢測印刷模板隙縫的工作是在一個(gè)相同的形式之中。當多余的焊膏被堆積在印刷模板的表面上的時(shí)候，視覺(jué)系統可以被用來(lái)檢測隙縫處是否被焊膏所堵塞，或者是否產(chǎn)生了拖尾現象。在發(fā)現了缺陷以后，設備可以馬上自動(dòng)要求對下面的篩網(wǎng)進(jìn)行清洗系列操作，或者警示操作者有問(wèn)題存在需要進(jìn)行修復。對印刷模板的檢測也能夠提供用戶(hù)有關(guān)印刷質(zhì)量和一致性方面的非常有用的數據。

　　最先進(jìn)的在線(xiàn)視覺(jué)系統的一個(gè)關(guān)鍵功能是能夠對具有高反射性的PCB電路板和焊盤(pán)表面實(shí)施檢測，以及在不均勻的光環(huán)境下或者在干燥的焊膏結構造成差異的條件下進(jìn)行檢測。舉例來(lái)說(shuō)，HASL電路板一般會(huì )呈現出不均勻平坦的、表面輪廓易變和具有反射能力的特點(diǎn)。要獲取最高質(zhì)量的圖像，合適的照明也扮演著(zhù)一個(gè)非常重要的角色。光線(xiàn)必須能夠“瞄準”電路板的基準和焊盤(pán)，轉而使其它的不易察覺(jué)的特征變?yōu)榍宄勺R別的形狀。這樣下一步可以使用視覺(jué)軟件規則系統（vision software algorithms），以充分發(fā)揮出它們的潛在能力。

　　在一些特定的場(chǎng)合，視覺(jué)系統能夠用來(lái)檢測焊盤(pán)上焊膏的高度或者體積的大小，有時(shí)可能僅采用離線(xiàn)的檢測系統來(lái)做這些事情。采用該程序意味著(zhù)在給定的印刷模板中形成一個(gè)相應的堆積度，以確認在相同的焊盤(pán)上焊膏的體積是否缺失。

4、焊膏的檢測

　　具體可分為對PCB上焊膏的檢測和對印刷模板上的焊膏檢測二大類(lèi)：

　　a．對PCB的檢測

　　主要檢測印刷區域、印刷偏移和橋接現象。對印刷區域的檢測是指在每個(gè)焊盤(pán)上面的焊膏面積。過(guò)量的焊膏可能會(huì )引發(fā)橋接現象的發(fā)生，而過(guò)小的焊膏也會(huì )引發(fā)焊接點(diǎn)不牢固的現象產(chǎn)生。對印刷偏移的檢測是針對位于焊盤(pán)上的焊膏數量與規定的位置是否有不同。對橋接現象的檢測是針對在相鄰兩個(gè)焊盤(pán)之間所施加的焊膏是否超過(guò)了規定的數量。這些多余的焊膏可能會(huì )引發(fā)電氣短路現象。

　　b．對印刷模板的檢測

　　對印刷模板的檢測主要為針對阻塞和拖尾現象的檢測。對阻塞的檢測是指檢測在印刷模板上的孔中是否堆積了焊膏。如果孔被堵塞住了的話(huà)，那么在下一個(gè)印刷點(diǎn)上可能所施加的焊膏會(huì )顯得太少。對拖尾的檢測是指是否有過(guò)量的焊膏堆積在印刷模板的表面上。這些過(guò)量的焊膏可能會(huì )施加在電路板上不應導通的位置上面，從而引發(fā)電氣連接問(wèn)題。

　　5、結束語(yǔ)

　　在線(xiàn)的機器視覺(jué)系統能夠以不同的方式使PCB制造廠(chǎng)商收益。除了確保焊點(diǎn)的高度完整性以外，它能夠防止制造廠(chǎng)商因為電路板的缺陷以及所導致的返工而產(chǎn)生的費用浪費現象。也許最重要的是，它能夠提供接連不斷的工藝過(guò)程反饋，這樣不僅能夠有助于制造廠(chǎng)商優(yōu)化篩網(wǎng)印刷工藝流程，而且也在工藝操作過(guò)程中能夠增添人們更多的信心。