CN109581201B - 基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法 - Google Patents

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Abstract

基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，包括步骤：1)选取虚焊焊点作为测试对象，使用脉冲热源激励测试对象；2)采集测试对象表面在脉冲热源激励影响产生的温度变化，获得测试对象的过余温度时间曲线；3)根据步骤2)测试对象的过余温度时间曲线，确定测试对象的正则化视在吸热系数‑时间曲线；4)对步骤3)确定的正则化视在吸热系数‑时间曲线的横纵坐标同时求对数，获得双对数坐标曲线；5)根据步骤4)获得的双对数坐标曲线，判定测试对象是否为虚焊焊点。本发明方法有效提取焊点热特性本征信息，解决了现有虚焊焊点热像测试数据与正常焊点测试数据难以区分的难题。

Description

基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法
技术领域
本发明涉及基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，属于虚焊焊点无损检测技术领域。
背景技术
焊点是电路板的一种典型组成单元，是航空、航天器电源结构中传递电信号，提供机械连接的结构单元。焊点的失效将导致器件乃至整个系统失效。随着焊点尺寸的越来越小，焊点成薄弱的连接环节，电子产品在机械震动冲击过程中，电路板与芯片之间的细小焊点连接是最容易发生破坏的部位，电子产品在运送和服役过程中不可避免的受到温度循环、振动、冲击等因素的作用而导致产品失效。
在航天器及军用装备电子产品生产以及贮存过程中，高密度PCB板由于贴装过程各种环境因素以及加工误差的影响，可能导致板载元器件焊盘表面锈蚀、氧化、污染等虚焊类贴装缺陷，如果在生产工序的最后环节进行检测发现电路板缺陷，将付出十分巨大的代价，甚至会导致整块贴装板甚至是整个电子产品的报废。目前国内外各种检测技术各有利弊，互为补充，但仍不能保证100％检测出焊点的缺陷。例如一些冷焊、局部润湿不良、油污氧化、孔洞、夹杂等焊点，其外观正常，又有电气连接，这种类型缺陷统称为虚焊类缺陷。焊点虚焊类缺陷的检测问题一直是是现今电子产品检测的世界性难题。脉冲红外热像检测中，常用的信息参数是过余温度、最大温差及其发生时间、最大对比度及其发生时间、温度对时间导数等，但是在虚焊检测时这些参数可能无法表征焊盘过厚、内部虚焊和加热不均的状态，因为这几种情况下对应的过余温度信号曲线很相似，用普通的方法难以区分，使用常规的方法经常会造成误判或漏检。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，解决了现有虚焊焊点热像测试数据与正常焊点测试数据难以区分的难题问题。
本发明的技术方案是：
基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，包括步骤如下：
1)选取虚焊焊点作为测试对象，使用脉冲热源激励测试对象；
2)采集测试对象表面在脉冲热源激励影响产生的温度变化，获得测试对象的过余温度时间曲线；
3)获得温度下降段的过余温度时间曲线，根据温度下降段的过余温度时间曲线，确定测试对象的正则化视在吸热系数-时间曲线；
4)对步骤3)确定的正则化视在吸热系数-时间曲线的横纵坐标同时求对数，获得双对数坐标曲线；
5)根据步骤4)获得的双对数坐标曲线，判定测试对象是否为虚焊焊点。
步骤3)测试对象的正则化视在吸热系数的确定方法，具体为：
Figure BDA0001888088480000021
其中，T(t)是t时刻测试对象的过余温度，Q是激励的能量密度，t是脉冲热源激励测试对象的时间。
所述步骤5)判定测试对象是否为虚焊焊点的方法，具体为：
满足下列条件之一，则判定测试对象为虚焊焊点，其余情况则判定测试对象不为虚焊焊点；
条件1)双对数坐标曲线中的极值点和标准焊点的极值点差值大于0.1；
条件2)双对数坐标曲线中的极值点对应的时间和标准焊点的极值点对应时间的对数差值大于0.1。
所述脉冲热源为激光器或氙灯。
所述脉冲热源激励的时间取值范围为0.3～0.9秒，脉冲热源激励形成的光斑大小小于焊点面积的80％，脉冲热源激励测试对象的表面升温速率取值范围为15-50℃/s。
所述脉冲热源激励角度取值范围为45～60°。
所述脉冲热源激励角度与测试对象的表面切向垂直。
所述步骤1)的脉冲热源采用激光器实现，所述激光器的功率为1W至10W。
所述步骤2)采集测试对象表面在脉冲热源激励影响产生的温度变化使用红外热像仪实现，所述红外热像仪的测温范围包含0℃至100℃，采样频率不低于50Hz。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1)本发明方法通过正则化方法能够消除能量密度对实验的影响，大幅降低热源能量或热吸收不一致引起的加热能量大小的影响，降低了加热不均和外界热流造成的背景噪声。
2)本发明方法的数学运算简单可以快速、准确获取缺陷特征参量；大幅降低帧间时域噪声减小加热不均效应，增强缺陷对比度。
3)本发明方法通过对正则化视在曲线上的极小值特征点参数识别虚焊缺陷更加直观可靠，对比度高。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为实施例过余温度时间曲线；
图3为实施例双对数坐标曲线。
具体实施方式
本发明采用对数正则化视在视在吸热系数对数时间曲线的极差及极差出现的时间作为特征参量替代过余温度进行虚焊缺陷辨识.首先通过红外热像采集温度时间序列，将时间序列的SEQ格式转化为DAT格式之后，利用正则化吸热系数公式求出相应的正则化后的视在吸热系数eapp，在对数坐标系中作eapp随时间的变化曲线，在虚焊层存在时典型的eapp(t)曲线具有一个特征点——极小值点(tmin,emin)。而在焊接良好时对应的曲线极小值点会发生漂移，因此正则化视在吸热系数极小值大小以及极小值出现的时间可以作为区分是否有虚焊的标志。电路板焊点结构内部质量性能测试数据处理技术，适用于焊点内部质量性能测试数据的分析。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，包括步骤如下：
1)选取虚焊焊点作为测试对象，使用脉冲热源激励测试对象；所述脉冲热源为激光器或氙灯，或其它聚光热源。激光器的功率为1W至10W。脉冲热源激励的时间取值范围为0.3～0.9秒，脉冲热源激励形成的光斑大小小于焊点面积的80％，脉冲热源激励测试对象的表面升温速率取值范围为15-50℃/s。脉冲热源激励角度取值范围为45～60°，优选的脉冲热源激励角度与测试对象的表面切向垂直。
2)使用红外热像仪采集测试对象表面在脉冲热源激励影响产生的温度变化，获得测试对象的过余温度时间曲线；红外热像仪的测温范围包含0℃至100℃，采样频率不低于50Hz。
3)根据步骤2)测试对象的过余温度时间曲线，确定测试对象的正则化视在吸热系数-时间曲线；其中，测试对象的正则化视在吸热系数的确定方法，具体为：
Figure BDA0001888088480000041
其中，T(t)是t时刻测试对象的过余温度，Q是激励的能量密度，t是脉冲热源激励测试对象的时间。
4)对步骤3)确定的正则化视在吸热系数-时间曲线的横纵坐标同时求对数，获得双对数坐标曲线；
5)标准焊点和虚焊焊点的双对数坐标曲线必然存在一个极值点，因此，可以根据步骤4)获得的双对数坐标曲线，判定测试对象是否为虚焊焊点。满足下列条件之一，则判定测试对象为虚焊焊点，其余情况则判定测试对象不为虚焊焊点；
条件1)双对数坐标曲线中的极值点和标准焊点的极值点差值大于0.1；
条件2)双对数坐标曲线中的极值点对应的时间和标准焊点的极值点对应时间的对数差值大于0.1。
实施例
本发明的试验测试载体为一种内置标准虚焊焊点缺陷的电路板焊点，每张电路板上焊点数量为48，焊点形式为1210，焊点大小为2mm×0.8mm。
步骤1：采用红外热像设备采集热激励下被测焊点表面温度时间序列热图像，激励源采用808nm聚焦激光，激光光斑大小为1.5mm×0.5mm，激光功率为3W，热象仪的采样频率为60Hz。
步骤2：采用格式转化软件将温度时间图像序列的SEQ格式转化为DAT格式。
步骤3：选取焊点上一点，提取此点的过余温度时间曲线，如图2所示。
步骤4：根据下降段过余温度时间曲线，求解温度的正则化视在吸热系数：
Figure BDA0001888088480000051
其中，T(t)是t时刻实测的过余温度，Q是能量密度，eapp(t)是视在吸热系数，t是传热时间。
步骤5：作eapp-时间的双对数坐标曲线；
步骤6：根据双对数坐标曲线判定测试对象是否为虚焊焊点。
如表1所示，本实施例测试结果中测试对象的双对数坐标曲线中的极值点对应的时间和标准焊点的极值点对应时间的对数差值大于0.1，判断测试对象为虚焊焊点。
表1测试数据
Figure BDA0001888088480000052
Figure BDA0001888088480000061
本发明方法采用虚焊焊点热像数据正则化视在吸热系数数据处理方法，有效提取焊点热特性本征信息，通过对比虚焊缺陷与正常焊点之间的正则化视在吸热系数特征参量变化进行虚焊缺陷辨识，解决了虚焊本征热阻信号甄别及背景信号干扰强的难题。使用该数据处理方法能够精准的反映焊点虚焊缺陷特征。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)选取虚焊焊点作为测试对象，使用脉冲热源激励测试对象；
2)采集测试对象表面在脉冲热源激励影响产生的温度变化，获得测试对象的过余温度时间曲线；
3)获得温度下降段的过余温度时间曲线，根据温度下降段的过余温度时间曲线，确定测试对象的正则化视在吸热系数-时间曲线；
4)对步骤3)确定的正则化视在吸热系数-时间曲线的横纵坐标同时求对数，获得双对数坐标曲线；
5)根据步骤4)获得的双对数坐标曲线，判定测试对象是否为虚焊焊点；
步骤3)所述测试对象的正则化视在吸热系数eapp(t)的确定方法，具体为：
Figure FDA0002647451850000011
其中，T(t)是t时刻测试对象的过余温度，Q是激励的能量密度，t是脉冲热源激励测试对象的时间。
2.根据权利要求1所述的基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，所述步骤5)判定测试对象是否为虚焊焊点的方法，具体为：
满足下列条件之一，则判定测试对象为虚焊焊点，其余情况则判定测试对象不为虚焊焊点；
条件1)双对数坐标曲线中的极值点和标准焊点的极值点差值大于0.1；
条件2)双对数坐标曲线中的极值点对应的时间和标准焊点的极值点对应时间的对数差值大于0.1。
3.根据权利要求2所述的基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，所述脉冲热源为激光器或氙灯。
4.根据权利要求3所述的基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，所述脉冲热源激励的时间取值范围为0.3～0.9秒，脉冲热源激励形成的光斑大小小于焊点面积的80％，脉冲热源激励测试对象的表面升温速率取值范围为15-50℃/s。
5.根据权利要求4所述的基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，所述脉冲热源激励角度取值范围为45～60°。
6.根据权利要求1-5任意之一所述的基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，所述脉冲热源激励角度与测试对象的表面切向垂直。
7.根据权利要求6所述的基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，所述步骤1)的脉冲热源采用激光器实现，所述激光器的功率为1W至10W。
8.根据权利要求7所述的基于正则化视在吸热系数判定虚焊焊点的方法，其特征在于，所述步骤2)采集测试对象表面在脉冲热源激励影响产生的温度变化使用红外热像仪实现，所述红外热像仪的测温范围包含0℃至100℃，采样频率不低于50Hz。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111832186B (zh) * 2020-07-23 2024-03-05 浙江晶科能源有限公司 焊接件的性能预测方法
CN113780900B (zh) * 2021-11-09 2022-04-12 深圳市裕展精密科技有限公司 基于边缘计算的焊接检测系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02119167A (ja) * 1988-10-27 1990-05-07 Nec Corp 樹脂封止型半導体装置
CN101614688A (zh) * 2009-07-24 2009-12-30 北京卫星制造厂 一种印制电路板虚焊点的红外检测方法
CN101722371A (zh) * 2009-12-10 2010-06-09 江苏大学 激光焊接的焊缝/热影响区形状及其晶粒尺寸预测方法
CN101947693A (zh) * 2010-09-07 2011-01-19 江苏大学 一种基于性能预测的激光拼焊板工艺优化系统和方法
CN207366701U (zh) * 2017-06-06 2018-05-15 上海传英信息技术有限公司 电路板焊接检测装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02119167A (ja) * 1988-10-27 1990-05-07 Nec Corp 樹脂封止型半導体装置
CN101614688A (zh) * 2009-07-24 2009-12-30 北京卫星制造厂 一种印制电路板虚焊点的红外检测方法
CN101722371A (zh) * 2009-12-10 2010-06-09 江苏大学 激光焊接的焊缝/热影响区形状及其晶粒尺寸预测方法
CN101947693A (zh) * 2010-09-07 2011-01-19 江苏大学 一种基于性能预测的激光拼焊板工艺优化系统和方法
CN207366701U (zh) * 2017-06-06 2018-05-15 上海传英信息技术有限公司 电路板焊接检测装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
红外回流焊环境温度的设置及影响焊接质量的几个因素;彭传谦;《舰船电子工程》;20011231;第62-64页 *

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