高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统和筛查方法技术方案

一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统和筛查方法，属于电路板焊点虚焊检测领域，具体方案如下：所述筛查系统包括红外热像仪和热源；红外热像仪设置在待测电路板的正上方且镜头正对待测电路板，热源位于红外热像仪的旁侧，使用热源加热待测电路板的整体或局部，停止加热的同时，红外热像仪对待测电路拍照得到热像图；待测电路板的热像图中，若某个元器件的整体或者局部的温度比标准合格样板的热像图中相对应的元器件的温度高于设定值，则该元器件存在焊点虚焊或者缺陷。本发明专利技术彻底突破了高密度封装电路板元器件焊点虚焊检测这一行业难题，可检测的元器件涵盖了各种现有芯片及阻容器件，同时其高效性有助于将本发明专利技术应用于生产线上。应用于生产线上。应用于生产线上。

【技术实现步骤摘要】
高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统和筛查方法


[0001]本专利技术属于电路板焊点虚焊检测领域，尤其涉及一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统和筛查方法。

技术介绍

[0002]现有研究表明：发生故障的电子产品的50％左右是由于其中印刷电路板上焊点质量引起的。焊点质量问题依靠材料和工艺的改进是无法做到根除的。现有自动光学检测(AOI)、自动X射线检测(AXI)技术皆无法检测出焊点虚焊。电路板焊点虚焊的检测一直是一个世界性难题。
[0003]本专利技术人开创性地通过多种红外无损检测方法解决了常规电路板的焊点虚焊检测难题，并达到了实际应用水准。例如专利技术专利ZL201110033883.2《检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法》，ZL201110033879.6《采用红外多点测温热阻法检测电路板焊点可靠性的检测系统》，ZL202010591848.1《扫描式电路板焊点虚焊自动检测系统及检测方法》，ZL202010591847.7《一种电路板焊点质量的阀值筛选法和红外检测法》。
[0004]随着技术不断更新进步，电子产品小型化进展越来越快，如手机类高密度封装电路板上安装的元器件越来越小，排列也越来越密。0201元件(即元件长宽高为0.6毫米x0.3毫米x0.23毫米，没有小米粒大)，普遍大量应用，目前最小的是008004元件长宽高为0.25毫米x0.125毫米x0.125毫米。同时这类电路板上还大量使用BGA等各类芯片，因此给电路板焊点质量检测带来了极大困难。现有技术中的红外检测方法都是针对常规电路板的，激光器可以把光斑聚焦到最小0.2毫米左右直径，以这个光斑照射元件焊点钎料处，来做焊点检测的(常规焊点尺寸一般在几个毫米左右)。
[0005]显然现有技术中的红外检测方法没法检测高密度封装电路板焊点，不仅光斑聚焦不行(聚焦的光斑能量大，照射到元件和电路板上是会烧坏表面的)，且逐个对准焊点也是一个大难题。另外，电路板上几乎看不到引线部分(直接做到中间层了)，同时逐点扫描编程控制方面也是一个令人头疼的问题，没有成为工程应用的可能性。目前，对高密度封装电路板焊点的虚焊问题并没有有效的检测方法。
[0006]众所周知，手机生产具有产量巨大的特点，动辄几千万上亿的。提高产品出厂良品率是高度竞争下各品牌不懈的追求。这个行业急需能做到对电路板焊点虚焊快速筛查的检测技术及仪器。

技术实现思路

[0007]针对高密度封装电路板焊点虚焊无法检测的问题，本专利技术提出了一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统和筛查方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0009]一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统，包括红外热像仪和热源；所述红外热像仪设置在待测电路板的正上方且镜头正对待测电路板，所述热源位于红外热像
仪的旁侧用于加热待测电路板的整体或局部。
[0010]进一步的，所述筛查系统还包括电路板运输机构，所述电路板运输机构设置在红外热像仪和热源的下方，若干个待测电路板均布放置在电路板运输机构上，依次经过热源和红外热像仪。
[0011]作为一个优选的示例，所述热源为两个红外激光器Ⅰ，两个红外激光器Ⅰ对称设置在红外热像仪的两侧，两者高度相同，且与水平面的夹角相同，两个红外激光器Ⅰ的镜头对称设置且两者的散焦光斑重合在位于红外热像仪正下方的待测电路板上；所述两个红外激光器Ⅰ的功率和脉冲时长保持一致。
[0012]作为一个优选的示例，所述热源为平板式红外射灯，其灯光垂直向下照射。
[0013]作为一个优选的示例，所述热源为DLP式红外激光加载源，所述DLP式红外激光加载源包括红外激光器Ⅱ、DLP控制电路板和聚焦镜头，所述DLP控制电路板包括DMD芯片，红外激光器Ⅱ照射在DMD芯片上，所反射的投影图像经过聚焦镜头照射到待测电路板上且与待测电路板中的各元器件对应重合，所述投影图像为依据待测电路板中不同元器件对红外光线的吸收率不同，所绘制的各元器件图形的灰度等级图，对于红外光线的吸收率从大到小的元器件，元器件图形的灰度等级由灰色逐步过渡为白色。
[0014]进一步的，将表面有金属镀膜的元器件所对应的投影图像设置为白色，将表面为黑色塑封的元器件对应的投影图像设置为灰色。
[0015]一种利用所述的红外快速筛查系统的筛查方法，包括以下步骤：
[0016]步骤一、使用热源加热待测电路板的整体或局部，停止加热的同时，红外热像仪对经加热的待测电路板整体或者局部进行拍照得到热像图；使用热源加热待测电路板，需要保证各元器件的温度在数秒内都升高10
‑
20℃，且不能有元器件的温度超过100℃；
[0017]步骤二、待测电路板的热像图中，若某个元器件的整体或者局部的温度比标准合格样板的热像图中相对应的元器件的温度高于设定值，则该元器件存在焊点虚焊或者缺陷。
[0018]作为一个优选的示例，所述热源为DLP式红外激光加载源，调节DLP式红外激光加载源与待测电路板的距离和焦距，使投影图像与待测电路板上各元器件对应重合，在全功率状态下启动DLP式红外激光加载源，照射待测电路板数秒，停止照射后，利用红外热像仪对待测电路板进行拍照得到热像图。
[0019]作为一个优选的示例，所述热源为平板式红外射灯，对位于正下方的待测电路板加热完毕后，利用红外热像仪对待测电路板进行拍照。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术彻底突破了高密度封装电路板元器件焊点虚焊检测这一行业难题，可检测的元器件涵盖了各种现有芯片及阻容器件，同时其高效性有助于将本专利技术应用于生产线上。例如一块手机电路板只需照射正反两面各一次，即可完成对其焊点虚焊的检测工作。
附图说明
[0022]图1是具体实施方式一所记载的红外快速筛查系统结构示意图；
[0023]图2是待测电路板结构示意图，a1、a2均为BGA芯片，b1、b2、b3、b4、d1、d2、d3、d4、d5均为阻容类元器件；c1为QFP/PFP类芯片；
[0024]图3是标准合格样板的热像图，a1、a2均为合格的BGA芯片，b1、b2、b3、b4、d1、d2、d3、d4、d5均为合格的阻容类元器件；c1为合格的QFP/PFP类芯片；右侧温标中，浅色代表低温，深色代表高温；
[0025]图4是有虚焊的电路板的热像图，a1为合格的BGA芯片，a2为有虚焊的BGA芯片，b1、b2、b4、d2、d3、d4、d5均为合格的阻容类元器件，b3、d1为有虚焊的阻容类元器件；c1为有虚焊的QFP/PFP类芯片；右侧温标中，浅色代表低温，深色代表高温；
[0026]图5是经PS图像处理后的有虚焊的电路板的热像图，a2为有虚焊的BGA芯片，b3、d1为有虚焊的阻容类元器件；c1为有虚焊的QFP/PFP类芯片；右侧温标中，浅色代表低温，深色代表高温；
[0027]图6是具体实施方式三所记载的红外快速筛查系统结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统，其特征在于：包括红外热像仪(1)和热源；所述红外热像仪(1)设置在待测电路板(2)的正上方且镜头正对待测电路板(2)，所述热源位于红外热像仪(1)的旁侧用于加热待测电路板(2)的整体或局部。2.根据权利要求1所述的一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统，其特征在于：所述筛查系统还包括电路板运输机构(3)，所述电路板运输机构(3)设置在红外热像仪(1)和热源的下方，若干个待测电路板(2)均布放置在电路板运输机构(3)上，依次经过热源和红外热像仪(1)。3.根据权利要求1或2所述的一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统，其特征在于：所述热源为两个红外激光器Ⅰ(4)，两个红外激光器Ⅰ(4)对称设置在红外热像仪(1)的两侧，两者高度相同，且与水平面的夹角相同，两个红外激光器Ⅰ(4)的镜头对称设置且两者的散焦光斑重合在位于红外热像仪(1)正下方的待测电路板(2)上。4.根据权利要求3所述的一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统，其特征在于：所述两个红外激光器Ⅰ(4)的功率和脉冲时长保持一致。5.根据权利要求1或2所述的一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统，其特征在于：所述热源为平板式红外射灯(5)，其灯光垂直向下照射。6.根据权利要求1或2所述的一种高密度封装电路板焊点虚焊红外快速筛查系统，其特征在于：所述热源为DLP式红外激光加载源(6)，所述DLP式红外激光加载源(6)包括红外激光器Ⅱ(61)、DLP控制电路板(62)和聚焦镜头(63)，所述DLP控制电路板(62)包括DMD芯片(64)，红外激光器Ⅱ(61)照射在DMD芯片(64)上，所反射的投影图像(7)经过聚焦镜头(63)照射到待测电路板(2)上且与待测电路板(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：田艳红，杨东升，孔令超，刘威，安荣，张威，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：