CN1055997A - 印刷电路板焊点激光全息检测法及装置 - Google Patents

Abstract

一种应用激光全息干涉计量的原理。对印刷电 路板焊点进行无损检测。该检测方法是根据印刷电 路板的焊点在适当的热加载后。由于残余热应变引 起全息干涉条纹的特异性而得到判断的。印刷电路 板焊点质量激光全息检测方法及装置。具有灵敏度 高、可检缺陷的类型多、显示直观、精度高的特点。该 装置是由全息摄影系统和热加载系统构成。

Description

本发明是应用激光全息干涉计量，对印刷电路板焊点质量进行无损检测。

目前，对印刷电路板焊点质量检测的现有技术有超声检测、光学相关检测、微焦点X射线检测等。但上述检测其效果尚不理想。值得一提的是激光红外检测法。这是美国红外与计算机公司82年研制的激光红外检测法。这种方法所检测的电路板必须有严格的一致性。焊接和电装工艺要求比较严格，因为该法所采用的原理是相对比较检测原理，需要选取一定数量同类电路板做为样板。（一般需20～30块）所以该法不适用小批量或单件板检测。

本发明提供了一种与现有技术相比较更为可靠和实用的印刷电路板焊点质量激光全息检测方法及装置。

本发明激光全息检测法。其特征是根据焊点在适当的热加载后。由于残余热应变引起全息干涉条纹的特异性而得到判断的。

激光全息检测光路原理及装置见附图（1）。主要有两部分：全息摄影部分。（包括观察部分）和热加载部分。这是一个采用双物光照的全息光路。由激光器（1）发出的光束经电动快门（2）后被分束器（3）分成两束。透射的一束经全反镜（4）电动快门（5）被扩束镜（6）扩束。然后由全反镜（7）将扩束光投射到被检测的焊点（8）上。这是第一束物光。被分束器（3）反射的一束光，又被分束器（9），分为两束，反射的一束经电动快门（12），全反镜（13）后，被扩束镜（14）扩束，然后由全反镜（15），将扩束光也投射到被检测的焊点（8）上，形成另一束物光。而由分束器（9）透射的一束束光。经全反镜（10）反射后，经衰减片（16），被扩束镜（17）扩束，经针孔滤波（18），被全反镜（19），反射到全息干板（11）上，作为参考光束。此束物光也经过放大系统的物镜（22）。投射到全息干板（11）上。从而在干板（11）上形成全息图。透镜（20）是放大系统的目镜，用以观察干涉条纹。

焊点的热加载系统是由He-Ne激光器（24），YAC激光器（23）、单模光纤（25），聚焦透镜（21），及用以瞄准焊点X-Y支持架构成，这是固定被检测印刷电路板的工作台，由计算机控制的步进电机驱动，在X和Y方向可做快速移动。（图（1）X-Y支架未画出）其作用是能准确地将热量加到被检测的焊点上。光纤（25）的末端及透镜（21）都被固定于X-Y支持架上，He-Ne激光器（24）是与YAG激光器（23）同轴，其发出的激光，经激光器（23）进入光纤（25），而由聚焦透镜（21）会聚到焊点（8）上。通过全息图出现的实时再现象上的系统条纹发生扰动，稳定后可逐点观察各焊点有无局部特异条纹。当然应力略大于弹性极限，去除热加载后，焊点上保留一些残余形变，形成局部的特异条纹。据此可判断焊点内部存在的缺陷，参看图2-图5可在准备好的，已曝光一次未显影的全息干板上进行二次曝光。显影后留作检测分析资料。施于焊点的热加载量是和加载源的功率及加热时间有关，原则上加载量要大到可以将焊点内部缺陷反映到焊点表面。但又不应大到，足以改变好焊点表面的微观结构，以至不能可成干涉条纹。

记录和观察的光学装置可采用高倍望远镜系统，将它置于干板之后，用它来局部放大印刷电路板上某个区域甚至某个焊点上的条纹状况，对该系统主要的要求是，物镜孔尽量大些，有利拍全息图，放大倍数应达到2-5倍，最好为5倍。景深应尽量大，至关重要的是目镜与物镜不要有直接的机械连接，在观察时，目镜是随时可调整的，以便对全电路板的观察。

为了正确判断焊点缺陷，条纹控制镜将起到重要的作用，图1中（15）（7）是条纹控制镜，通过物光路取向的变化，改变了光束相交处的位相分布，达到条纹控制的目的，一是可以把干涉条纹尽可能地定位域到接近焊点表面，二是可以通过条线控制检测特异条纹的独立性，从而确认其缺陷的反映。

本发明印刷电路板焊点质量激光全息检测法，应用到检测中去，是全息术的一个重要应用方面，这不仅是由于激光全息方法具有灵敏度高，可检缺陷的类型多，显示直观，精度高，而且无污染，对物体的表面形状无特殊要求。通过实验表明，对于焊点的几类主要缺陷，本法均能以较高的检测成功率检测出来。检测成功率各类均80%以上。

实施例见表（1）

注φ为空洞的直径

附图说明：

图1为激光全息检测光路原理图。图中1为He-Ne激光器，2、5、12为电动快门，3、9为矩形可调分束器。4为全反介质膜片反射镜。6、4为扩束镜。7、10、13、15、19为平面镀铝反射镜，8为被测印刷电路板。11为全息干板。16为园形可调分束器，17为扩束镜。18为针孔滤波器，20为组合凸透镜，21为10mm，22为放大机镜头凸透镜，23为YAG激光器，24为He-Ne激光器。

图2（a）：系统条纹连续通过焊点，反映焊点量好的。

图2（b）：相应的金相解剖图。

图3（a）：托盘与焊锡间有缺陷的反映是，焊点上有取向和空频异于系统条纹的干涉条纹直线族，或点上条纹弯曲。

图3（b）：相应的金相解剖图。

图4（a）：引线和焊锡之间缺陷的反映是在引线端面有区别于焊点上条纹的特异条纹。

图4（b）：相应的金相解剖图。

图5（a）：焊点内有空洞的反映是在焊点上的条纹变弯曲。而且空洞距焊点表面的深度对点上条纹特异性的影响小于空洞的几何尺寸的影响。

图5（b）：相应的金相解剖图。

Claims (6)

1、用于印刷电路板无损检测的方法，其特征在于应用激光全息干涉条纹的特异性，对印刷电路板进行无损检测。

2、根据权利要求1所述的激光全息检测法，其特征在于根据印刷电路的焊点在适当的热加载后，由于残余热应变引起全息干涉条纹的特异性而得到判断的。

3、根据权利要求1和2所述，其特征在于该检测装置是由全息摄影系统和热加载系统构成。

4、根据权利要求3所述全息摄影系统，其特征在于该系统的记录与观察部分采用高倍望远镜系统。

5、根据权利要求4所述望远镜，其特征在于目镜与物镜的相对位置是可调的。

6、根据权利要求3所述热加载系统，其特征在于该系统是激光器、单模光纤、聚焦透镜及X-Y支持架构成。

Images