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                     PCB 主要檢測(cè)技術(shù)介紹

      ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------作者：深圳市大偉興科技有限公司          http://www.d17.com         :

為了保證PCB板的生產(chǎn)質(zhì)量，與印制板生產(chǎn)廠(chǎng)家和使用PCB板的廠(chǎng)家采用了多種的檢測(cè)方法，每種檢測(cè)方法都會(huì)針對(duì)不同的PCB板的瑕疵。

目前PCB常用檢測(cè)方法如下：

１．人工目測(cè)：

使用放大鏡或校準(zhǔn)的顯微鏡，利用操作人員視覺(jué)檢查來(lái)確定電路板合不合格，并確定什么時(shí)候需進(jìn)行校正操作，它是zui傳統(tǒng)、zui主要的檢測(cè)方法。它的主要優(yōu)點(diǎn)是低的預(yù)先成本和沒(méi)有測(cè)試夾具，而它的主要缺點(diǎn)是人的主觀誤差、長(zhǎng)期成本較高、不連續(xù)的缺陷發(fā)覺(jué)、數(shù)據(jù)收集困難等。目前由于PCB的產(chǎn)量增加，ＰＣＢ上導(dǎo)線(xiàn)間距與元件體積的縮小，這個(gè)方法變得越來(lái)越不可行。

２．在線(xiàn)測(cè)試（ICT,In Ciruit Testing）

ICT通過(guò)對(duì)電性能的檢測(cè)找出制造缺陷以及測(cè)試模擬、數(shù)字和混合信號(hào)的元件，以保證它們符合規(guī)格，己有針床式測(cè)試儀（Bed of Nails Tester）和飛針測(cè)試儀(Flying Probe Tester)等幾種測(cè)試方法。ICT的主要優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)板的測(cè)試成本低、數(shù)字與功能測(cè)試能力強(qiáng)、快速和*的短路與開(kāi)路測(cè)試、編程固件、缺陷覆蓋率高和易于編程等。主要缺點(diǎn)是，需要測(cè)試夾具、編程與調(diào)試時(shí)間、制作夾具的成本較高，使用難度大等問(wèn)題。

３．功能測(cè)試（Functional Testing）

功能系統(tǒng)測(cè)試是在生產(chǎn)線(xiàn)的中間階段和末端利用專(zhuān)門(mén)的測(cè)試設(shè)備，對(duì)電路板的功能模塊進(jìn)行全面的測(cè)試，用以確認(rèn)電路板的好壞。功能測(cè)試可以說(shuō)是zui早的自動(dòng)測(cè)試原理，它基于特定板或特定單元，可用各種設(shè)備來(lái)完成。有zui終產(chǎn)品測(cè)試（Final Product Test）、實(shí)體模型（Hot Mock-up）和“堆砌式’’測(cè)試（‘Rack and Stack’ Test）等類(lèi)型。功能測(cè)試通常不提供用于過(guò)程改進(jìn)的腳級(jí)和元件級(jí)診斷等深層數(shù)據(jù)，而且需要專(zhuān)門(mén)設(shè)備及專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的測(cè)試流程，編寫(xiě)功能測(cè)試程序復(fù)雜，因此不適用于大多數(shù)電路板生產(chǎn)線(xiàn)。

４．自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)

也稱(chēng)為自動(dòng)視覺(jué)檢測(cè)，是基于光學(xué)原理，綜合采用圖像分析、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等多種技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)中遇到的缺陷進(jìn)行檢測(cè)和處理，是較新的確認(rèn)制造缺陷的方法。AOI通常在回流前后、電氣測(cè)試之前使用，提高電氣處理或功能測(cè)試階段的合格率，此時(shí)糾正缺陷的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于zui終測(cè)試之后進(jìn)行的成本，常達(dá)到十幾倍。

５．自動(dòng)X光檢查（AXL，Automatic X-ray Inspection）

AXI利用不同物質(zhì)對(duì)Ｘ光的吸收率的不同，透視需要檢測(cè)的部位，發(fā)現(xiàn)缺陷。主要用于檢測(cè)超細(xì)間距和超高密度電路板以及裝配工藝過(guò)程中產(chǎn)生的橋接、丟片、對(duì)準(zhǔn)不良等缺陷，還可利用其層析成像技術(shù)檢測(cè)ＩＣ芯片內(nèi)部缺陷。它是現(xiàn)時(shí)測(cè)試球柵陣列（BGA，Ball Grid Array）焊接質(zhì)量和被遮擋的錫球的*方法。在的用于線(xiàn)路板組裝的AXI系統(tǒng)中，如Feinfocus，Phoenix Xray等公司的產(chǎn)品，不僅可以進(jìn)行2D的透視檢測(cè)，通過(guò)樣品傾斜，“側(cè)視”的X光甚至可以給出3D的檢測(cè)信息。

它的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠檢測(cè)BGA焊接質(zhì)量和嵌人式元件、無(wú)夾具成本；主要缺點(diǎn)是速度慢、高失效率、檢測(cè)返工焊點(diǎn)困難、高成本、和長(zhǎng)的程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，這是較新的檢測(cè)方法，還有待于進(jìn)一步研究。

６．激光檢測(cè)系統(tǒng)

它是PCB測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。它利用激光束掃描印制板，收集所有測(cè)量數(shù)據(jù)，并將實(shí)際測(cè)量值與預(yù)置的合格極限值進(jìn)行比較。這種技術(shù)己經(jīng)在光板上得到證實(shí)，正考慮用于裝配板測(cè)試，速度己足夠用于批量生產(chǎn)線(xiàn)?？焖佥敵?、不要求夾具和視覺(jué)非遮蓋訪(fǎng)問(wèn)是其主要優(yōu)點(diǎn)；初始成本高、維護(hù)和使用問(wèn)題多是其主要缺點(diǎn)。

從上面的6種目前常用的PCB檢測(cè)手段，可以發(fā)現(xiàn)AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備和任何基于視覺(jué)的檢測(cè)系統(tǒng)一樣，只能檢測(cè)用視覺(jué)可以看出的故障，對(duì)于短路和斷路之類(lèi)的瑕疵，只能用電氣測(cè)試法來(lái)加以解決。相對(duì)人的肉眼這種原始的視覺(jué)檢測(cè)手段，AOI是自動(dòng)化的檢測(cè)手段，其檢測(cè)的效率高許多，和可靠性也穩(wěn)定得多。

PCB的瑕疵分析

印刷電路板品質(zhì)的好壞，主要表現(xiàn)在PCB板上每根線(xiàn)條，每個(gè)焊盤(pán)和過(guò)孔品質(zhì)的好壞。根據(jù)密蘇里大學(xué)的Madhav Moganti和Fikret Ercal等的論文歸納了14種PCB方面的瑕疵。同時(shí)，Moganti在論文中還給出了這１４種瑕疵在具體印制板中可能出現(xiàn)的情況，如圖列舉的瑕疵。

圖中顯示的14種瑕疵，參考我國(guó)習(xí)慣的PCB板瑕疵的常規(guī)命名法，可以按下表的方式來(lái)表示。

同時(shí)，Moganti對(duì)產(chǎn)生瑕疵的方式也進(jìn)行了歸納，可以分為五種情況：

１．在印制過(guò)程中熱擴(kuò)散的非規(guī)則性，和有缺陷的蝕刻；

２．印制板基板上有灰塵，在電解液里有氣泡；

３．電解液腐蝕印制板時(shí)間設(shè)置錯(cuò)誤；

４．機(jī)械性的圖形重合不良：

５．PCB板扭曲造成的變形等。

我們分析這些瑕疵，可以看出，常見(jiàn)的瑕疵除了斷路、短路、電路漏印、缺孔等功能性瑕疵外、也有毛刺、缺口、針孔、孔位偏移、銅渣、孔徑不合、間距不足等外觀性瑕疵。

同時(shí)Moganti的分類(lèi)方法也存在一定的重復(fù)性，如重復(fù)短路其實(shí)可以歸入短路一類(lèi)；而蝕刻不足和蝕刻過(guò)量是反映了工藝過(guò)程中的缺陷，它們產(chǎn)生的瑕疵有多種表現(xiàn)形式，如針孔、缺口，斷路、部分?jǐn)嗫谑俏g刻過(guò)量的表現(xiàn)，而毛刺則是蝕刻不足的一種形式。研究表明開(kāi)路、短路、蝕刻過(guò)量以及蝕刻不足是一些比較常見(jiàn)的電路板缺陷，電路板的檢測(cè)也主要針對(duì)這些缺陷。

AOI設(shè)備是于檢查印刷電路板（PCB）瑕疵的設(shè)備，在設(shè)計(jì)AOI檢測(cè)設(shè)備之前，必須了解印刷電路板上存在的主要瑕疵，以及各種針對(duì)印刷電路板的主要檢測(cè)技術(shù)?；趯?duì)要檢測(cè)瑕疵的特征分析，完成了AOI設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并解構(gòu)其模塊構(gòu)成，提出設(shè)計(jì)指標(biāo)和編程原則。

AOI設(shè)備是用于PCB生產(chǎn)廠(chǎng)家的自動(dòng)檢測(cè)而使用的，所以我們接觸到檢測(cè)對(duì)象都以PCB裸板為主，旨在對(duì)某些常見(jiàn)的瑕疵進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別方法的研究。