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专利名称：检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法，属于印刷电路板的焊点虚焊检测技术领域。
背景技术：
焊点虚焊是印刷电路板PCB生产过程中的常见问题，由于产生焊点虚焊的因素十分复杂，无法做到在生产工艺上将其完全去除，因此，对虚焊焊点的检测至关重要。目前主要采用的虚焊焊点的检测方式有自动光学检测(AOI)法和自动X射线检测(AXI)法。自动光学检测(AOI)法通过CXD照相机抓取电路板元件表面的贴装图像，然后经过软件进行图像处理，将待测焊点的参数与数据库中已知合格的参数进行比较，从而判断该焊点有无缺陷。这种方法的程序设计繁琐，编程调试时间长，误判、漏判率高。自动X射线检测(AXI)法使用的自动X射线检测仪有两种一种是直射式X射线检测仪，另一种是断层剖面X射线检测仪，直射式X射线检测仪的价格低廉，但无法进行焊料不足、气孔及虚焊等缺陷的检测；断层剖面X射线检测仪通过在同一焊点的不同处取“水平切片”，然后对这些“切片”进行处理，最后得到该焊点的三维检测结果。这种检测仪适合检测开路、焊料不足、气孔、移位等缺陷，但是它的价格昂贵，操作复杂，效率低，并且对裂纹及冷焊缺陷无法检测。对于一些局部润湿不良及油污氧化等焊点，其外观正常，又有电气连接，现有焊接方法依然无法对其进行检测。

发明内容
本发明的目的是解决现有方法对于外观正常的具有缺陷的焊点无法进行检测的问题，提供一种检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法。本发明包括以下步骤步骤一采用红外激光器发出一束红外激光聚集至电路板上的待检测焊点上，持续时间t为1s > t > 0. Is,同时采用红外热像仪获取该待检测焊点的动态图像和该待检测焊点引线处的动态图像，得到待检测焊点的温度分布曲线和待检测焊点引线处的温度分布曲线；步骤二 将待检测焊点的温度分布曲线和待检测焊点引线处的温度分布曲线同比叠加在一起；步骤三对步骤二的叠加结果进行判断当两条温度分布曲线的分布趋势相同，且两条温度分布曲线上的最高温度点同步，判定该待检测焊点为合格焊点；否则为不合格焊点。本发明的优点是本发明方法采用红外激光器照射电路板上的待检测焊点，瞬间加热该焊点钎料，然后通过红外热像仪获取的图像，对该待检测焊点与该待检测焊点引线的连接情况进行判断。根据热传导及热阻定律，连接良好的焊点，其焊点与引线处的温升曲线的上升段和下降段的趋势极为吻合，而虚焊焊点，由于焊点与引线之间的连接面积变小， 导致其热阻较大，使两条温度分布曲线的差异较大，由此即可诊断出该焊点的可靠性。本发明方法简单易行，诊断直观，其判定结果不受焊点的外观影响，适用于对所有焊点缺陷的检测，其可靠性远高于现有的自动光学检测法和自动X射线检测法。本发明方法对于虚焊缺陷大于50%的焊点可100%检出，为现有其它检测方法所无法比拟。本发明方法中采用的通过红外热像仪进行检测的方法是一种高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术及图像处理技术于一身，通过接收被检测焊点及其引线发出的红外线(红外辐射)，并将其热像显示出来，从而准确判断该焊点及其引线表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。


图1为本发明方法的实施过程中，各组件的位置关系示意图，图中A所示为选定的待检测焊点的测温区，B所示为选定的该待检测焊点引线处的测温区；图2为合格焊点的两条温度分布曲线的同比叠加图；图3为完全虚焊开路焊点的两条温度分布曲线的同比叠加图；图4为部分虚焊焊点的两条温度分布曲线的同比叠加图。图2至图4中，曲线E为待检测焊点的温度分布曲线，曲线F为待检测焊点引线处的温度分布曲线。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式包括以下步骤步骤一采用红外激光器1发出一束红外激光聚集至电路板2上的待检测焊点上， 持续时间t为1s > t > 0. ls，同时采用红外热像仪3获取该待检测焊点的动态图像和该待检测焊点引线处的动态图像，得到待检测焊点的温度分布曲线和待检测焊点引线处的温度分布曲线；步骤二 将待检测焊点的温度分布曲线和待检测焊点引线处的温度分布曲线同比叠加在一起；步骤三对步骤二的叠加结果进行判断当两条温度分布曲线的分布趋势相同，且两条温度分布曲线上的最高温度点同步，判定该待检测焊点为合格焊点；否则为不合格焊点。本实施方式中主要利用了红外热像仪3的测温技术及采用红外激光的热激励方法，来进行焊点可靠性的判断。工作过程当红外激光器1产生的一束红外激光聚焦到待检测焊点的钎料上，该焊点由于受到热激励温度会急剧升高，当红外激光器1关闭，该焊点的温度开始缓慢回落；在上述过程中，采用红外热像仪3同步获取了该焊点及该焊点引线处的动态图像；红外热像仪3的视窗中，可设置两个测温区，分别用于检测待检测焊点的测温区A 和待检测焊点引线处的测温区B的升温散热全过程；
然后采用电脑，通过人工或利用操作软件将红外热像仪3获得的两条温度分布曲线进行叠加对比；最后根据叠加对比结果对该待检测焊点的可靠性进行判定判断依据主要为两条温度分布曲线的相位和同时刻温差、两条温度分布曲线上最高温度时的相位差、升温过程和降温过程的升降速率差。良好焊点的两条温度分布曲线相当于一小段导线，由于热传导性好，热能的传导顺畅，热阻小，温度梯度小，所以待检测焊点和待检测焊点引线处的温差小，所以两条温度分布曲线的分布趋势相对吻合，同步性好，无相位差，如图2所示。而有缺陷的焊点由于其与引线连接不良，焊点与引线间的连接横截面狭小，热传导不畅，热阻大，温度梯度大，且有相位差，结果两条温度分布曲线的差距较大，如图3和图4所示。本实施方式采用的照一点(待检测焊点)测两点(待检测焊点及其引线处)的方法，排除了由于焊点外观、激光对准误差、元器件导热差异及环境等因素影响造成的干扰， 判断简洁直观，可靠性高。
具体实施方式
二 下面结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述步骤三中的不合格焊点的具体判定方法为当两条温度分布曲线的分布趋势相同，待检测焊点引线处的温度分布曲线趋近于直线，判定该待检测焊点为完全虚焊开路；当两条温度分布曲线的趋势不同，两条温度分布曲线上的最高温度点存在相位差，且待检测焊点引线处的温度分布曲线上的最高温度点滞后于待检测焊点的温度分布曲线上的最高温度点，判定该待检测焊点为部分虚焊。部分虚焊的缺陷焊点与其引线相当于一小段导线的中间被剪开，只有一小部分连接，这种情形由于热传导截面积变小，使得引线处的升温过程变缓，在红外激光器1停止加热时焊点处为温度最高，随后温度下降，而引线处仍有热量从焊点传递，将会继续升温，因此两曲线的最高温度点存在相位差，同样降温过程也不同步。该方法直观明了，对严重缺陷可直接判断出。根据两条温度分布曲线同时刻的温差可判断出焊点与引线的连接情况，由于影响因素较多，需要在实数数据库的支持下，可判断出部分虚焊的焊点连接面积范围。
具体实施方式
三本实施方式为对实施方式一或二的进一步说明，所述红外激光器1的功率为2W至10W。其它与实施方式一或二相同。本实施方式所述的红外激光器1进行功率选择时，若功率选择过小则使待检测焊点的温升缓慢，因此难以在焊点缺陷处产生热阻，使该焊点与其引线处的温差小，不易区分；若功率选择过大则会对焊点和焊件及电路板2产生损伤。本实施方式中红外激光器1的功率可以选择为2w，采用定时器控制红外激光器1 的开关，定时器范围为小于等于ls，在实施中主要根据焊点大小分为0.3s和0.6s两个脉冲宽度，还可以根据激光功率及焊点大小等因素另行设定，只要能够保证焊点的加热速率和合适的温度范围即可。在上述参数下，待检测焊点处的最高温度在50°C至90°C范围内。在实验中，将电路板上特制不同缺陷程度的焊点，所述所有焊点电气连接正常，且具有一定机械强度，这种缺陷是采用自动光学检测法和自动X射线检测法无法检测出的。 采用本发明方法进行检测，将获得的温升曲线与良好焊点的温度分布曲线所呈现的规律相比，差异明显，具有规律性，判断方法简单，准确。
具体实施方式
四本实施方式为对实施方式一或二的进一步说明，所述红外热像仪3的测温范围为-20°C至120°C，频率为50Hz至60Hz。其它与实施方式一或二相同。本实施方式中红外热像仪3的像素可选择为320X M0，温度分辨率在待检测焊点的温度在30°C左右时，可达到0. 05°C。本发明所述的红外热像仪3为在线式，它经过网口与电脑相连。本发明不局限于上述实施方式，还可以是上述各实施方式中所述技术特征的合理组合。
权利要求
1.一种检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法，其特征在于它包括以下步骤 步骤一采用红外激光器(1)发出一束红外激光聚集至电路板( 上的待检测焊点上，持续时间t为Is彡t彡0. ls，同时采用红外热像仪(3)获取该待检测焊点的动态图像和该待检测焊点引线处的动态图像，得到待检测焊点的温度分布曲线和待检测焊点引线处的温度分布曲线；步骤二 将待检测焊点的温度分布曲线和待检测焊点引线处的温度分布曲线同比叠加在一起；步骤三对步骤二的叠加结果进行判断当两条温度分布曲线的分布趋势相同，且两条温度分布曲线上的最高温度点同步，判定该待检测焊点为合格焊点；否则为不合格焊点。
2.根据权利要求1所述的检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法，其特征在于所述步骤三中的不合格焊点的具体判定方法为当两条温度分布曲线的分布趋势相同，待检测焊点引线处的温度分布曲线趋近于直线，判定该待检测焊点为完全虚焊开路；当两条温度分布曲线的趋势不同，两条温度分布曲线上的最高温度点存在相位差，且待检测焊点引线处的温度分布曲线上的最高温度点滞后于待检测焊点的温度分布曲线上的最高温度点，判定该待检测焊点为部分虚焊。
3.根据权利要求1或2所述的检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法，其特征在于 所述红外激光器(1)的功率为2W至10W。
4.根据权利要求1或2所述的检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法，其特征在于 所述红外热像仪(3)的测温范围为-20°C至120°C，频率为50Hz至60Hz。
全文摘要
检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法，属于印刷电路板的焊点虚焊检测技术领域。它解决了现有方法对于外观正常的具有缺陷的焊点无法进行检测的问题。它包括以下步骤一采用红外激光器发出一束红外激光聚集至电路板上的待检测焊点上，采用红外热像仪获取该待检测焊点的动态图像和该待检测焊点引线处的动态图像，得到待检测焊点和待检测焊点引线处的温度分布曲线；二将待检测焊点的温度分布曲线和待检测焊点引线处的温度分布曲线同比叠加在一起；三对叠加结果进行判断当两条温度分布曲线的分布趋势相同，且两条温度分布曲线上的最高温度点同步，判定该待检测焊点为合格焊点；否则为不合格焊点。本发明适用于电路板焊点可靠性的检测。
文档编号G01N25/72GK102183545SQ20111003388
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月31日 优先权日2011年1月31日
发明者刘威, 孔令超, 杭春进, 王春青, 田艳红 申请人:哈尔滨工业大学