PCB 主要檢測技術(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)廠家和使用PCB板的廠家采用了多種的檢測方法，每種檢測方法都會針對不同的PCB板的瑕疵。

目前PCB常用檢測方法如下：

１．人工目測：

使用放大鏡或校準的顯微鏡，利用操作人員視覺檢查來確定電路板合不合格，并確定什么時候需進行校正操作，它是zui傳統(tǒng)、zui主要的檢測方法。它的主要優(yōu)點是低的預先成本和沒有測試夾具，而它的主要缺點是人的主觀誤差、長期成本較高、不連續(xù)的缺陷發(fā)覺、數(shù)據(jù)收集困難等。目前由于PCB的產(chǎn)量增加，ＰＣＢ上導線間距與元件體積的縮小，這個方法變得越來越不可行。

２．在線測試（ICT,In Ciruit Testing）

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

３．功能測試（Functional Testing）

功能系統(tǒng)測試是在生產(chǎn)線的中間階段和末端利用專門的測試設備，對電路板的功能模塊進行全面的測試，用以確認電路板的好壞。功能測試可以說是zui早的自動測試原理，它基于特定板或特定單元，可用各種設備來完成。有zui終產(chǎn)品測試（Final Product Test）、實體模型（Hot Mock-up）和“堆砌式’’測試（‘Rack and Stack’ Test）等類型。功能測試通常不提供用于過程改進的腳級和元件級診斷等深層數(shù)據(jù)，而且需要專門設備及專門設計的測試流程，編寫功能測試程序復雜，因此不適用于大多數(shù)電路板生產(chǎn)線。

４．自動光學檢測

也稱為自動視覺檢測，是基于光學原理，綜合采用圖像分析、計算機和自動控制等多種技術(shù)，對生產(chǎn)中遇到的缺陷進行檢測和處理，是較新的確認制造缺陷的方法。AOI通常在回流前后、電氣測試之前使用，提高電氣處理或功能測試階段的合格率，此時糾正缺陷的成本遠遠低于zui終測試之后進行的成本，常達到十幾倍。

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

AXI利用不同物質(zhì)對Ｘ光的吸收率的不同，透視需要檢測的部位，發(fā)現(xiàn)缺陷。主要用于檢測超細間距和超高密度電路板以及裝配工藝過程中產(chǎn)生的橋接、丟片、對準不良等缺陷，還可利用其層析成像技術(shù)檢測ＩＣ芯片內(nèi)部缺陷。它是現(xiàn)時測試球柵陣列（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，不僅可以進行2D的透視檢測，通過樣品傾斜，“側(cè)視”的X光甚至可以給出3D的檢測信息。

它的主要優(yōu)點是能夠檢測BGA焊接質(zhì)量和嵌人式元件、無夾具成本；主要缺點是速度慢、高失效率、檢測返工焊點困難、高成本、和長的程序開發(fā)時間，這是較新的檢測方法，還有待于進一步研究。

６．激光檢測系統(tǒng)

它是PCB測試技術(shù)的發(fā)展。它利用激光束掃描印制板，收集所有測量數(shù)據(jù)，并將實際測量值與預置的合格極限值進行比較。這種技術(shù)己經(jīng)在光板上得到證實，正考慮用于裝配板測試，速度己足夠用于批量生產(chǎn)線?？焖佥敵觥⒉灰髪A具和視覺非遮蓋訪問是其主要優(yōu)點；初始成本高、維護和使用問題多是其主要缺點。

從上面的6種目前常用的PCB檢測手段，可以發(fā)現(xiàn)AOI自動光學檢測設備和任何基于視覺的檢測系統(tǒng)一樣，只能檢測用視覺可以看出的故障，對于短路和斷路之類的瑕疵，只能用電氣測試法來加以解決。相對人的肉眼這種原始的視覺檢測手段，AOI是自動化的檢測手段，其檢測的效率高許多，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板上每根線條，每個焊盤和過孔品質(zhì)的好壞。根據(jù)密蘇里大學的Madhav Moganti和Fikret Ercal等的論文歸納了14種PCB方面的瑕疵。同時，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，參考我國習慣的PCB板瑕疵的常規(guī)命名法，可以按下表的方式來表示。

同時，Moganti對產(chǎn)生瑕疵的方式也進行了歸納，可以分為五種情況：

１．在印制過程中熱擴散的非規(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間設置錯誤；

４．機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Moganti的分類方法也存在一定的重復性，如重復短路其實可以歸入短路一類；而蝕刻不足和蝕刻過量是反映了工藝過程中的缺陷，它們產(chǎn)生的瑕疵有多種表現(xiàn)形式，如針孔、缺口，斷路、部分斷口是蝕刻過量的表現(xiàn)，而毛刺則是蝕刻不足的一種形式。研究表明開路、短路、蝕刻過量以及蝕刻不足是一些比較常見的電路板缺陷，電路板的檢測也主要針對這些缺陷。

AOI設備是于檢查印刷電路板（PCB）瑕疵的設備，在設計AOI檢測設備之前，必須了解印刷電路板上存在的主要瑕疵，以及各種針對印刷電路板的主要檢測技術(shù)?；趯σ獧z測瑕疵的特征分析，完成了AOI設備的系統(tǒng)設計，并解構(gòu)其模塊構(gòu)成，提出設計指標和編程原則。

AOI設備是用于PCB生產(chǎn)廠家的自動檢測而使用的，所以我們接觸到檢測對象都以PCB裸板為主，旨在對某些常見的瑕疵進行檢測和識別方法的研究。