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PCB检测中的红外热成像检测仪的设计.

印刷电路板PCB(Printed Circuit Boards)制造的复杂程度在过去的60年内急剧增加，从基于1 00％通孔技术的简单烈而板到混合物通孔、表面贴装、芯片装酉己等复杂的多层电路板，集成技术的飞速发展带来了PCB板制作技术的飞速进步，同时也给批量生产PCB结构胶水板的制造商带来了检测上的困难，由于集成后的电了元器件密度更大，电路集成也越来越复杂，也使得PCB板更容易出现缺陷和失效。

PCB的检测最早采用人工检测的方式，即目测4电路板缺陷，用简单的仪表测量线路的通断，随着高密度电路布线和高产量的要求，面对重复、单调、严格的检测任务，人工检测方式已不能满足可靠件的要求，AOI(自动光学检测系统)无法辨认电子元件是否存在缺陷或隐件缺陷；ICT(电路检测)通常主要检查的单个元器件以及各电路络的开、短路情况，无法测试一个完整的电路板；BGA也无法检测到电路板的特殊部分(如隐件连接处)；传统的测试手段更是无法检测“短路”、“脱层”、“元件挤压”等问题。PCB红外热成像检测仪使用的是热成像技术，是一种可以用于设计过程中检测的技术，通过伺服系统与红外成像技术结合作为核心的红外成像检测仪可以适用于生产过程中任一环节，有效的降低PCB废品率。

1 红外热成像系统检测原理

PCB板种类繁多，通常情况下用铜或锡电镀形成过孔，过孔主要与绝缘材料及板内导线相连。正常过孔镀锡均匀，孔内空气直接与金属接触，而缺陷过孔镀锡不均匀，中间有断缝，即无孔化开路缺陷，孔内空气与金属和绝缘材料接触。当PCB板经稳恒热源主动加热一段时间后，撤去热源并立即放在冷却台上，由于金属锡与绝缘材料的导热系数不同，导致孔内空气的散热过程不同，而散热过程主要包括传导、对流和辐射。所以正常过孔和缺陷过孔的辐射功率不同，缺陷过孔内空气的散热速度小于正常过孔内空气的散热速度。红外热成像技术就是通过接受物体的红外辐射，并将这样的红外信号转换为电信号，在进一步转换为数假山石字智能复合材料的出现可能有助于下降制造复合材料的本钱图像信号，通过与正常合格PCB板的热成像图对比，经过相应软件的分析来判断PCB板合格与否。

2 红外热检测仪系统结构设计

根据红外热成像检测仪的检测原理，设计PCB检测仪自动检测系统，主要包含电气部分、红单丝滤布外热成像部分、系统软件部分和工作台倒服系统等几大部分，其结构如图l所示。红外成像检测系统主要由主控计算机、运动控制卡、图像卡、I／O接口扳等组成，通过PLC实现系统的自动化控制，也保证运动的准确性和快速响应性。

热成像部分主要包含加热系统、红外热成像记录仪和扩展功能。扩展功能主要用于将主控计算机的各项执行命令送到相应电气设备，当光电传感器检测到电路板被传送到位后，信号送到主控计算机中，计算机发出启动命令打开恒温加热系统；电路板由传送带送至加热系统处被加热而发出热辐射，加热温度恒定由系统设定，可更改，但应与合格品多次热成像加热温度相同；然后电路板会送至红外热成像系统处，由红外热成像记录仪采集记录PCB板材的热成像信息，这些信息会通过数据线送到计算机处，进行下一步处理。

倒服系统是用来控制被控制对象的某种状态，使其能自动地、连续地、精确地复现输入信号变化规律的一种自动控制系统。由于目前集成技术不断发展，PCB板上电路相对密集，并且对电路通路质量要求更高，为了能够取得电路更细节部位的成像信息，要求操作台X、Y、A3个轴方向的重复定位误差必须控制在一定的范围内，这里采用倒服电机与滚珠丝杠联接用于精准定位。滚珠丝杠具有丝杠与螺母间隙很小，螺距精度很高的特点，能保证丝杠的旋转与螺母移动的距离有线性关系，保证了数控机床的准确件，同时滚珠丝杠摩擦系数小，需要的倒服电机功率小。倒服系统硬件设计如图2所示。

3 红外热成像检测仪功能与应用领域

3．1红外热成像检测仪主要功能

主控计算机是整个控制系统的核心，通过热成像技术采集到的数据被送到这里，这些数据通过特定的软件进行处理可以再现被检0测PCB的影像，并通过分析可以判断出PCB是否出错，最后向检测系统的执行机构部分发出指令，完成指示、报警、记录、分捡等功能。

热成像系统用来产生和获取生产线上电路板的热成像信息，检0测PCB在制造过程中的缺陷或缺陷防止压力表，进行过程控制，通过改止工艺来消除或减少缺陷，!临控具体生产状况，并为生产工艺的调整提供必要的依据。如进行贴片质量检验、印刷质量检验、焊接质量检验及多层陶瓷基片封装质量检验等。这是一种无损检测技术，能够快速定位缺陷。

3．2红外热成像检测仪应用场合

红外热成像检测仪目前可以用在以下场合：

(1)!临测：通过检测系统监视出场厂电路扳的合格状况，如果发现不合格品，能够及时的分拣挑出，避免不合格品流入市场，影响厂商信誉。

(2)优化PCB设计：通过热成像检测系统能够检测到PCB正确试用纸箱抗拉力实验机进行产品测试的进程及基本方法板材在使用过程用的热状况，为设计师分析热源解决热问题、合理安排期间提供合理依据，公司也将继续保持研发创新从而改善PCB设计。

(3)检修返工：生产过程中部分PCB板存在这样或那样的问题而被退回，这样的板材大部分通过返工可以正常使用，但是一般情况下工人难以快速发现问题所在，如果用红外热成像仪则能够通过热成像发现短路、断蹄等各种问题。

4 结论

实验证明通过红外热成像检测仪可以看到零部件分类缺陷和元器件贴装位移信息，通过检测设备的监视器可以观察产品工艺，当被放置在生产线上时，能生成宽范围的工艺控制信息图来检O测PCB板材质量，因此红外热成像检测设备在大批量的PCB生产过程中将会得到广泛的应用。

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