專利名稱：檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法，屬于印刷電路板的焊點(diǎn)虛焊檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
焊點(diǎn)虛焊是印刷電路板PCB生產(chǎn)過程中的常見問題，由于產(chǎn)生焊點(diǎn)虛焊的因素十分復(fù)雜，無法做到在生產(chǎn)工藝上將其完全去除，因此，對虛焊焊點(diǎn)的檢測至關(guān)重要。目前主要采用的虛焊焊點(diǎn)的檢測方式有自動光學(xué)檢測(AOI)法和自動X射線檢測(AXI)法。自動光學(xué)檢測(AOI)法通過CXD照相機(jī)抓取電路板元件表面的貼裝圖像，然后經(jīng)過軟件進(jìn)行圖像處理，將待測焊點(diǎn)的參數(shù)與數(shù)據(jù)庫中已知合格的參數(shù)進(jìn)行比較，從而判斷該焊點(diǎn)有無缺陷。這種方法的程序設(shè)計繁瑣，編程調(diào)試時間長，誤判、漏判率高。自動X射線檢測(AXI)法使用的自動X射線檢測儀有兩種一種是直射式X射線檢測儀，另一種是斷層剖面X射線檢測儀，直射式X射線檢測儀的價格低廉，但無法進(jìn)行焊料不足、氣孔及虛焊等缺陷的檢測；斷層剖面X射線檢測儀通過在同一焊點(diǎn)的不同處取“水平切片”，然后對這些“切片”進(jìn)行處理，最后得到該焊點(diǎn)的三維檢測結(jié)果。這種檢測儀適合檢測開路、焊料不足、氣孔、移位等缺陷，但是它的價格昂貴，操作復(fù)雜，效率低，并且對裂紋及冷焊缺陷無法檢測。對于一些局部潤濕不良及油污氧化等焊點(diǎn)，其外觀正常，又有電氣連接，現(xiàn)有焊接方法依然無法對其進(jìn)行檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有方法對于外觀正常的具有缺陷的焊點(diǎn)無法進(jìn)行檢測的問題，提供一種檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法。本發(fā)明包括以下步驟步驟一采用紅外激光器發(fā)出一束紅外激光聚集至電路板上的待檢測焊點(diǎn)上，持續(xù)時間t為1s > t > 0. Is,同時采用紅外熱像儀獲取該待檢測焊點(diǎn)的動態(tài)圖像和該待檢測焊點(diǎn)引線處的動態(tài)圖像，得到待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線；步驟二 將待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線同比疊加在一起；步驟三對步驟二的疊加結(jié)果進(jìn)行判斷當(dāng)兩條溫度分布曲線的分布趨勢相同，且兩條溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)同步，判定該待檢測焊點(diǎn)為合格焊點(diǎn)；否則為不合格焊點(diǎn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明方法采用紅外激光器照射電路板上的待檢測焊點(diǎn)，瞬間加熱該焊點(diǎn)釬料，然后通過紅外熱像儀獲取的圖像，對該待檢測焊點(diǎn)與該待檢測焊點(diǎn)引線的連接情況進(jìn)行判斷。根據(jù)熱傳導(dǎo)及熱阻定律，連接良好的焊點(diǎn)，其焊點(diǎn)與引線處的溫升曲線的上升段和下降段的趨勢極為吻合，而虛焊焊點(diǎn)，由于焊點(diǎn)與引線之間的連接面積變小， 導(dǎo)致其熱阻較大，使兩條溫度分布曲線的差異較大，由此即可診斷出該焊點(diǎn)的可靠性。本發(fā)明方法簡單易行，診斷直觀，其判定結(jié)果不受焊點(diǎn)的外觀影響，適用于對所有焊點(diǎn)缺陷的檢測，其可靠性遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的自動光學(xué)檢測法和自動X射線檢測法。本發(fā)明方法對于虛焊缺陷大于50%的焊點(diǎn)可100%檢出，為現(xiàn)有其它檢測方法所無法比擬。本發(fā)明方法中采用的通過紅外熱像儀進(jìn)行檢測的方法是一種高科技檢測技術(shù)，它集光電成像技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及圖像處理技術(shù)于一身，通過接收被檢測焊點(diǎn)及其引線發(fā)出的紅外線(紅外輻射)，并將其熱像顯示出來，從而準(zhǔn)確判斷該焊點(diǎn)及其引線表面的溫度分布情況，具有準(zhǔn)確、實(shí)時、快速等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明方法的實(shí)施過程中，各組件的位置關(guān)系示意圖，圖中A所示為選定的待檢測焊點(diǎn)的測溫區(qū)，B所示為選定的該待檢測焊點(diǎn)引線處的測溫區(qū)；圖2為合格焊點(diǎn)的兩條溫度分布曲線的同比疊加圖；圖3為完全虛焊開路焊點(diǎn)的兩條溫度分布曲線的同比疊加圖；圖4為部分虛焊焊點(diǎn)的兩條溫度分布曲線的同比疊加圖。圖2至圖4中，曲線E為待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線，曲線F為待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括以下步驟步驟一采用紅外激光器1發(fā)出一束紅外激光聚集至電路板2上的待檢測焊點(diǎn)上， 持續(xù)時間t為1s > t > 0. ls，同時采用紅外熱像儀3獲取該待檢測焊點(diǎn)的動態(tài)圖像和該待檢測焊點(diǎn)引線處的動態(tài)圖像，得到待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線；步驟二 將待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線同比疊加在一起；步驟三對步驟二的疊加結(jié)果進(jìn)行判斷當(dāng)兩條溫度分布曲線的分布趨勢相同，且兩條溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)同步，判定該待檢測焊點(diǎn)為合格焊點(diǎn)；否則為不合格焊點(diǎn)。本實(shí)施方式中主要利用了紅外熱像儀3的測溫技術(shù)及采用紅外激光的熱激勵方法，來進(jìn)行焊點(diǎn)可靠性的判斷。工作過程當(dāng)紅外激光器1產(chǎn)生的一束紅外激光聚焦到待檢測焊點(diǎn)的釬料上，該焊點(diǎn)由于受到熱激勵溫度會急劇升高，當(dāng)紅外激光器1關(guān)閉，該焊點(diǎn)的溫度開始緩慢回落；在上述過程中，采用紅外熱像儀3同步獲取了該焊點(diǎn)及該焊點(diǎn)引線處的動態(tài)圖像；紅外熱像儀3的視窗中，可設(shè)置兩個測溫區(qū)，分別用于檢測待檢測焊點(diǎn)的測溫區(qū)A 和待檢測焊點(diǎn)引線處的測溫區(qū)B的升溫散熱全過程；
然后采用電腦，通過人工或利用操作軟件將紅外熱像儀3獲得的兩條溫度分布曲線進(jìn)行疊加對比；最后根據(jù)疊加對比結(jié)果對該待檢測焊點(diǎn)的可靠性進(jìn)行判定判斷依據(jù)主要為兩條溫度分布曲線的相位和同時刻溫差、兩條溫度分布曲線上最高溫度時的相位差、升溫過程和降溫過程的升降速率差。良好焊點(diǎn)的兩條溫度分布曲線相當(dāng)于一小段導(dǎo)線，由于熱傳導(dǎo)性好，熱能的傳導(dǎo)順暢，熱阻小，溫度梯度小，所以待檢測焊點(diǎn)和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫差小，所以兩條溫度分布曲線的分布趨勢相對吻合，同步性好，無相位差，如圖2所示。而有缺陷的焊點(diǎn)由于其與引線連接不良，焊點(diǎn)與引線間的連接橫截面狹小，熱傳導(dǎo)不暢，熱阻大，溫度梯度大，且有相位差，結(jié)果兩條溫度分布曲線的差距較大，如圖3和圖4所示。本實(shí)施方式采用的照一點(diǎn)(待檢測焊點(diǎn))測兩點(diǎn)(待檢測焊點(diǎn)及其引線處)的方法，排除了由于焊點(diǎn)外觀、激光對準(zhǔn)誤差、元器件導(dǎo)熱差異及環(huán)境等因素影響造成的干擾， 判斷簡潔直觀，可靠性高。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖3和圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為對實(shí)施方式一的進(jìn)一步說明，所述步驟三中的不合格焊點(diǎn)的具體判定方法為當(dāng)兩條溫度分布曲線的分布趨勢相同，待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線趨近于直線，判定該待檢測焊點(diǎn)為完全虛焊開路；當(dāng)兩條溫度分布曲線的趨勢不同，兩條溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)存在相位差，且待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)滯后于待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)，判定該待檢測焊點(diǎn)為部分虛焊。部分虛焊的缺陷焊點(diǎn)與其引線相當(dāng)于一小段導(dǎo)線的中間被剪開，只有一小部分連接，這種情形由于熱傳導(dǎo)截面積變小，使得引線處的升溫過程變緩，在紅外激光器1停止加熱時焊點(diǎn)處為溫度最高，隨后溫度下降，而引線處仍有熱量從焊點(diǎn)傳遞，將會繼續(xù)升溫，因此兩曲線的最高溫度點(diǎn)存在相位差，同樣降溫過程也不同步。該方法直觀明了，對嚴(yán)重缺陷可直接判斷出。根據(jù)兩條溫度分布曲線同時刻的溫差可判斷出焊點(diǎn)與引線的連接情況，由于影響因素較多，需要在實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)庫的支持下，可判斷出部分虛焊的焊點(diǎn)連接面積范圍。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式為對實(shí)施方式一或二的進(jìn)一步說明，所述紅外激光器1的功率為2W至10W。其它與實(shí)施方式一或二相同。本實(shí)施方式所述的紅外激光器1進(jìn)行功率選擇時，若功率選擇過小則使待檢測焊點(diǎn)的溫升緩慢，因此難以在焊點(diǎn)缺陷處產(chǎn)生熱阻，使該焊點(diǎn)與其引線處的溫差小，不易區(qū)分；若功率選擇過大則會對焊點(diǎn)和焊件及電路板2產(chǎn)生損傷。本實(shí)施方式中紅外激光器1的功率可以選擇為2w，采用定時器控制紅外激光器1 的開關(guān)，定時器范圍為小于等于ls，在實(shí)施中主要根據(jù)焊點(diǎn)大小分為0.3s和0.6s兩個脈沖寬度，還可以根據(jù)激光功率及焊點(diǎn)大小等因素另行設(shè)定，只要能夠保證焊點(diǎn)的加熱速率和合適的溫度范圍即可。在上述參數(shù)下，待檢測焊點(diǎn)處的最高溫度在50°C至90°C范圍內(nèi)。在實(shí)驗中，將電路板上特制不同缺陷程度的焊點(diǎn)，所述所有焊點(diǎn)電氣連接正常，且具有一定機(jī)械強(qiáng)度，這種缺陷是采用自動光學(xué)檢測法和自動X射線檢測法無法檢測出的。 采用本發(fā)明方法進(jìn)行檢測，將獲得的溫升曲線與良好焊點(diǎn)的溫度分布曲線所呈現(xiàn)的規(guī)律相比，差異明顯，具有規(guī)律性，判斷方法簡單，準(zhǔn)確。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式為對實(shí)施方式一或二的進(jìn)一步說明，所述紅外熱像儀3的測溫范圍為-20°C至120°C，頻率為50Hz至60Hz。其它與實(shí)施方式一或二相同。本實(shí)施方式中紅外熱像儀3的像素可選擇為320X M0，溫度分辨率在待檢測焊點(diǎn)的溫度在30°C左右時，可達(dá)到0. 05°C。本發(fā)明所述的紅外熱像儀3為在線式，它經(jīng)過網(wǎng)口與電腦相連。本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，還可以是上述各實(shí)施方式中所述技術(shù)特征的合理組合。
權(quán)利要求
1.一種檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法，其特征在于它包括以下步驟 步驟一采用紅外激光器(1)發(fā)出一束紅外激光聚集至電路板( 上的待檢測焊點(diǎn)上，持續(xù)時間t為Is彡t彡0. ls，同時采用紅外熱像儀(3)獲取該待檢測焊點(diǎn)的動態(tài)圖像和該待檢測焊點(diǎn)引線處的動態(tài)圖像，得到待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線；步驟二 將待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線同比疊加在一起；步驟三對步驟二的疊加結(jié)果進(jìn)行判斷當(dāng)兩條溫度分布曲線的分布趨勢相同，且兩條溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)同步，判定該待檢測焊點(diǎn)為合格焊點(diǎn)；否則為不合格焊點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法，其特征在于所述步驟三中的不合格焊點(diǎn)的具體判定方法為當(dāng)兩條溫度分布曲線的分布趨勢相同，待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線趨近于直線，判定該待檢測焊點(diǎn)為完全虛焊開路；當(dāng)兩條溫度分布曲線的趨勢不同，兩條溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)存在相位差，且待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)滯后于待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)，判定該待檢測焊點(diǎn)為部分虛焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法，其特征在于 所述紅外激光器(1)的功率為2W至10W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法，其特征在于 所述紅外熱像儀(3)的測溫范圍為-20°C至120°C，頻率為50Hz至60Hz。
全文摘要
檢測電路板焊點(diǎn)可靠性的紅外測溫檢測法，屬于印刷電路板的焊點(diǎn)虛焊檢測技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有方法對于外觀正常的具有缺陷的焊點(diǎn)無法進(jìn)行檢測的問題。它包括以下步驟一采用紅外激光器發(fā)出一束紅外激光聚集至電路板上的待檢測焊點(diǎn)上，采用紅外熱像儀獲取該待檢測焊點(diǎn)的動態(tài)圖像和該待檢測焊點(diǎn)引線處的動態(tài)圖像，得到待檢測焊點(diǎn)和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線；二將待檢測焊點(diǎn)的溫度分布曲線和待檢測焊點(diǎn)引線處的溫度分布曲線同比疊加在一起；三對疊加結(jié)果進(jìn)行判斷當(dāng)兩條溫度分布曲線的分布趨勢相同，且兩條溫度分布曲線上的最高溫度點(diǎn)同步，判定該待檢測焊點(diǎn)為合格焊點(diǎn)；否則為不合格焊點(diǎn)。本發(fā)明適用于電路板焊點(diǎn)可靠性的檢測。
文檔編號G01N25/72GK102183545SQ20111003388
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者劉威, 孔令超, 杭春進(jìn), 王春青, 田艷紅 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)