本文簡要論述了焊膏沉積后使用的檢測方法，并將二維檢測技術(shù)與三維檢測技術(shù)進(jìn)行了比較，通過比較重點(diǎn)介紹了三維檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及各種檢測設(shè)備的技術(shù)性能。關(guān)鍵詞：三維檢測；焊膏沉積；印刷檢測設(shè)備隨著電子組裝的更高密度、更小尺寸、更復(fù)雜的PCB混合技術(shù)的縱深發(fā)展，使得用肉眼對印刷后的質(zhì)量進(jìn)行檢測已成為歷史。盡管工藝設(shè)備更加先進(jìn)，仍強(qiáng)調(diào)要對 PCB的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，因?yàn)樵陔娮咏M裝過程中產(chǎn)生的缺陷中有70％的缺陷源自焊膏印刷工藝，在沉積較細(xì)間距的組件時更是如此。此外，在沉積焊膏過程中產(chǎn)生的漏印、焊料過多或過少等缺陷會給隨后的工序(組件貼裝)帶來橋接、短路和墓碑現(xiàn)象，使最終生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性得不到保證。為此，人們越來越重視印刷后的焊膏檢測。目前，表面組裝檢測設(shè)備制造廠家提供了幾種不同的印刷后檢測方法及各種不同的焊膏沉積檢測設(shè)備，從價格相當(dāng)?shù)土氖止?、脫機(jī)檢測設(shè)備到100000美元的高檔、高速在線檢測設(shè)備。應(yīng)在充分了解和權(quán)衡比較二維檢測設(shè)備和三維檢測設(shè)備之間、脫機(jī)檢測設(shè)備和在線檢測設(shè)各之間、樣品檢測和整塊板子檢測之間的利弊后，為你自己的組裝生產(chǎn)線選擇適用的焊膏檢測設(shè)備。

　　1　檢測使成本上升

電子行業(yè)專家們一致認(rèn)為焊接缺陷是由焊膏印刷不良造成的。因此，提高印刷質(zhì)量、或減少進(jìn)入下一步工序的有缺陷電路板的數(shù)量，將有助于提高最終的質(zhì)量，并通過降低返修量和減少廢品率可實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。

1．1　盡早發(fā)現(xiàn)缺陷經(jīng)對在線測試階段所檢測的有缺陷的電路板的返修或報(bào)廢品所帶來的成本進(jìn)行了大概統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)控制印刷工藝會給焊膏印刷帶來很多顯著的優(yōu)點(diǎn)。任何一種缺陷都會消耗資金，而印刷后檢測只能幫助減少缺陷數(shù)量，并不能徹底消除缺陷。但是，事實(shí)上在電路板成本沒有增加之前，在加工過程中進(jìn)行檢測，以求得盡早識別缺陷，的確能夠降低由缺陷所帶來的額外成本，提高一次性檢驗(yàn)合格率對基礎(chǔ)生產(chǎn)線起到很大作用。清洗電路板以便再利用要比返修或重新測試的成本低得多。在印刷后對缺陷進(jìn)行修復(fù)的成本估計(jì)為0.45美元，在在線測試后修復(fù)同樣缺陷的成本近似30美元。不考慮美元比價，這種關(guān)系仍保持不變。因此，在加工過程中盡早發(fā)現(xiàn)缺陷不是什么麻煩事，而是節(jié)約成本的一個良好契機(jī)。

1．2提高可靠性在印刷工藝中附加檢測工序可提高組裝后電路板的可靠性，原因有兩個：首先，檢測減少了返修量，此外；返修后的焊點(diǎn)易于損壞，并且比合格的焊點(diǎn)更易破裂。其次，焊膏量不足也有可能形成易破裂的焊點(diǎn)，雖然當(dāng)時能夠通過在線測試，可是以后也會斷裂。有這兩種問題的電路板雖都能通過最后的測試，卻容易在運(yùn)行時發(fā)生故障。成品中存在的這些問題會使用戶不滿意或使保修費(fèi)很高。

1．3必要的檢測由于更密的引線間距、更小的球柵陣列焊球和更精確的印刷間隙的要求，使更多的PCB組裝廠家在組裝工藝中增加了焊膏檢測工序。而在一些合同組裝廠，是根據(jù)用戶的要求才增設(shè)檢測步驟。 根據(jù)技術(shù)要求，而必須實(shí)施焊膏檢測時，那么下一步就是確定哪一種檢測設(shè)備最適合于特定的應(yīng)用。

　　2　選擇檢測設(shè)備

可在幾個制造廠家中選購焊膏檢測設(shè)備。每個制造廠家都提供有不同速度、性能和價格的檢測設(shè)備，不過都報(bào)導(dǎo)了焊膏高度、體積和面積的測量結(jié)果(表 1) 印刷后的檢測設(shè)備主要有兩類：人工脫機(jī)檢測設(shè)備，包括視覺檢測和臺式測量工具；自動在線檢測設(shè)備，包括內(nèi)置于印刷機(jī)中的樣品檢測系統(tǒng)和整塊印制板掃描檢測設(shè)備。

2．1視覺檢測長期以來一直使用視覺檢測這種簡單的方法就足以確定樣品“合格或不合格”，直到今天更小器件、更高引線數(shù)和更細(xì)間距組件的問世，才使得這種方法不適用了。使用發(fā)光的放大鏡或校準(zhǔn)的顯微鏡，由經(jīng)培訓(xùn)的操作人員檢查樣品印制板，并確定什么時候需進(jìn)行校正操作。視覺檢測在工藝監(jiān)測中是成本最低的一種方法，而且在印刷工藝中其校正操作步騾的成本是最合理的。但是，視覺檢測方法帶有人們的主觀意識：操作人員與操作人員之間的檢測結(jié)果是不同的。視覺檢測工具沒經(jīng)過校準(zhǔn)，不能夠給出工藝控制所需的數(shù)據(jù)。從實(shí)際情況來看，隨著超細(xì)間距與 BGA器件的不斷普及，也就不再使用視覺檢測方法，因?yàn)樗巡辉偈潜O(jiān)測印刷工藝的行之有效方法。

2．2　人工激光檢測 為減少缺陷，下一步的操作是使用人工臺式艙機(jī)檢測設(shè)備。這些測量工具使用了非接觸式激光技術(shù)來測量焊膏高度和記錄。通過對操作人員稍微進(jìn)行一下培訓(xùn)，這些設(shè)備通常就可產(chǎn)生一致性的結(jié)果，不會由于操作人員的不同而使檢測結(jié)果也不同。

激光三維檢測設(shè)備使用激光束建立測量的參考點(diǎn)。這種設(shè)備可報(bào)告在激光束所照射到的焊盤上的某個點(diǎn)時測量的單一焊膏高度，通常為焊盤的中心。這種類型的測試儀還可用焊盤的長度乘以焊盤的寬度得出面積測量值。然后，將面積測量值乘以高度測量值，即可計(jì)算出體積測量值。脫機(jī)檢測設(shè)備使用的基本工藝控制是將樣品電路板從生產(chǎn)線中卸下來，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測量，并記錄下檢測的結(jié)果數(shù)據(jù)。新的PC式的檢測設(shè)備可將數(shù)據(jù)存儲起來，提供給 SPC(統(tǒng)計(jì)工藝控制)進(jìn)行分析。然而，在印刷其它有缺陷的電路板之前，脫機(jī)檢測設(shè)備還不能立即查出缺陷。

2.3　內(nèi)置于印刷機(jī)中的自動檢測系統(tǒng)幾家印刷機(jī)制造廠推出了內(nèi)置式二維和三維焊膏檢測系統(tǒng)或故障查找系統(tǒng)。然而，內(nèi)置于印刷機(jī)中的檢測系統(tǒng)與絲網(wǎng)印刷機(jī)共享硬件，由于絲印機(jī)必須在暫停的狀態(tài)下才能進(jìn)行檢測，所以降低了印刷速度。大多數(shù)內(nèi)置式檢測系統(tǒng)都使用攝相視覺技術(shù)來評價焊膏面積、覆蓋率和校準(zhǔn)。除了檢測印記外，還可用這個攝相機(jī)檢查絲網(wǎng)，查看模板開口是否阻塞和焊膏過多。

一些印刷機(jī)制造廠家給印刷機(jī)增設(shè)了體積測量功能，其方法是將激光束高度測量與視覺系統(tǒng)相結(jié)合，這樣，將面積乘以一個中等焊盤高度測量值，即可計(jì)算出體積。這種方法可重復(fù)性差，有時可監(jiān)測到可能會產(chǎn)生在焊盤末端的焊盤缺陷，但不能識別磚形焊料的不規(guī)則性。

2．4自動三維在線樣品檢測設(shè)備 與內(nèi)置在印刷機(jī)中的檢測系統(tǒng)相比，自動在線樣品檢測設(shè)備有兩個主要優(yōu)點(diǎn)。首先，由于這種設(shè)備是獨(dú)立的系統(tǒng)，所以可以不利用印刷機(jī)的硬件，不需要停機(jī)就可進(jìn)行檢測。其次，樣品檢測設(shè)備的測量性能使你能夠獲得精確的、可重復(fù)的測量結(jié)果。

而印刷后的在線檢測設(shè)備不能測量每塊印制板上的每個焊盤，為收集SPC數(shù)據(jù)，這種設(shè)備應(yīng)用有效的統(tǒng)計(jì)技術(shù)可檢測出很多板子上的現(xiàn)場操作出現(xiàn)的關(guān)鍵問題。由IBM公司的一名工藝開發(fā)工程師進(jìn)行的一項(xiàng)研究證明將樣品檢測設(shè)備用于BGA焊盤是綽綽有余的。但仍然存在有偶然發(fā)生缺陷的可能性，實(shí)際上，缺陷率比末經(jīng)檢測的缺陷率低得多。印刷后常用的樣品檢測設(shè)備是在線上設(shè)計(jì)，安裝在傳送帶上，緊接在絲網(wǎng)印刷機(jī)后面，連續(xù)檢測印刷工藝中用戶要求檢測的樣品(通常為細(xì)間隙或BGA)。檢測設(shè)備可將實(shí)際的焊盤測量值與預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，并通知操作人員焊膏印記何時偏離預(yù)先規(guī)定的范圍。

樣品檢測設(shè)備不同于激光臺式和整塊印制板掃描設(shè)備，其使用了配置有探測器的光敏器件，能連續(xù)拍攝目標(biāo)焊膏印記的快印圖片。該圖像可建立檢測區(qū)域的高分辨率外觀圖。先求出所有高度數(shù)據(jù)的總和，并乘以己知的圖像面積即可計(jì)算出焊膏體積。

與整塊印制板掃描設(shè)備比較，樣品檢測設(shè)備有幾個優(yōu)點(diǎn)。首先，能夠在幾分鐘之內(nèi)對其進(jìn)行預(yù)置并編程，而整塊印制板掃描設(shè)備可能需要幾個小時進(jìn)行預(yù)置。設(shè)置后，經(jīng)培訓(xùn)的人員就能監(jiān)測樣品檢測設(shè)備，不需具備工程技能。收集的數(shù)據(jù)自動顯示在監(jiān)視器上供操作人員觀看，并以標(biāo)準(zhǔn)格式存儲起來以便進(jìn)一步的分析。其次，可根據(jù)檢測速度與生產(chǎn)線速度的匹配情況調(diào)節(jié)檢測樣品的數(shù)量，這樣在檢測中就不會花費(fèi)太多的時間。最后，配置的燈技術(shù)可對有缺陷傾向的位置進(jìn)行精確的測量。

其缺點(diǎn)是：由于樣品檢測設(shè)備不能檢測每塊印制板上的每個位置，缺陷漏檢的機(jī)會高。在規(guī)則的圖形中不會出現(xiàn)定義的偶然缺陷；當(dāng)使用樣品檢測技術(shù)時，仍然有可能存在漏檢的現(xiàn)象。

2．5自動在線整塊印制板檢測設(shè)備 高速整塊印制板檢測設(shè)備是這一領(lǐng)域的最高檔設(shè)備，其能評估每塊印制板上的每個檢測點(diǎn)。這種設(shè)備成本高，不過速度非常快、并且能夠檢測在生產(chǎn)線上運(yùn)行的整塊印制板。

整塊印制板檢測設(shè)備利用激光束進(jìn)行逐條生產(chǎn)線上的整塊印制板的掃描，收集每個焊盤的所有測量數(shù)據(jù)，并將實(shí)際測量值與須置的合格極限值進(jìn)行比較。這種設(shè)備可檢驗(yàn)各種不同類型的印記，包括偶然出現(xiàn)的缺陷，如；由模板開口堵塞引起的焊盤漏印。全掃描還可顯示出焊膏沉積圖形的印記，包括坍塌、凹陷和焊料隆起。

整塊印制板檢測設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)際上能夠指出每個印刷缺陷的位置，并能夠收集板上每個焊盤的實(shí)際高度、面積和體積數(shù)據(jù)。對于潛在成本較高的缺陷或是單元成本高的情況，整塊印制板檢測是比較適用的。應(yīng)用于汽車、軍事或航空領(lǐng)域的印制電路板必須滿足高可靠性技術(shù)要求，常常需要100％的檢測。

2.6　自動光學(xué)檢測(AOI)設(shè)備自動光學(xué)檢測設(shè)備是目前唯一的一種能夠與組裝生產(chǎn)線保持同步速度并行操作檢測焊膏沉積質(zhì)量的設(shè)備。其每小時可檢測100000多個組件，也就是說在線 AOI設(shè)備可對板上的沉積點(diǎn)進(jìn)行100％的檢測。這種設(shè)備采用了圖像分析軟件、測量組件、確認(rèn)其值及極性和保證貼裝精度的邊緣視覺技術(shù)。應(yīng)用了標(biāo)準(zhǔn)的 CAD和Gerber　file編程。還應(yīng)用了統(tǒng)計(jì)工藝控制(SPC)軟件工具，并建立了數(shù)據(jù)庫，而且與返修工作站建立了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。其與自動在線整塊 PCB檢測設(shè)備有很多相似的功能。它最顯著的特點(diǎn)是用途廣泛，不僅可以檢測印刷質(zhì)量，還可檢測其它工序的質(zhì)量，如：貼裝機(jī)的精度等。