CN114813356A - 封装芯片焊脚焊接质量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封装芯片焊脚焊接质量检测方法，本发明通过控制器控制移动工作台以预设的速度向靠近推刀的方向匀速移动，使包覆了封装芯片的焊锡与推刀接触，且当推刀接触到焊锡时，压力传感器和水平方向位移传感器以预设的采样频率分别记录压力值、位移值，控制器根据压力值和位移值，对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定，能够快速、准确的判断封装芯片焊脚的焊接质量是否合格，能够实现封装芯片焊脚焊接质量的批量检测。

Description

封装芯片焊脚焊接质量检测方法

技术领域

本发明涉及芯片检测技术领域，特别是涉及一种封装芯片焊脚焊接质量检测方法。

背景技术

封装芯片是汽车重要的零部件之一，主机厂在封装芯片来料时，需要对封装芯片进行各项检测，其中，封装芯片焊脚焊接质量检测是各项检测中重要的一项。

现有技术中，主要采用蘸锡法、润湿天平法、模拟回流焊法等方法进行封装芯片焊脚焊接质量的检测，但这些方法普通存在检测效率慢的问题，无法快速确认封装芯片的可焊性。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种封装芯片焊脚焊接质量检测方法，以解决现有技术检测效率慢的问题。

一种封装芯片焊脚焊接质量检测方法，应用于封装芯片焊脚焊接质量检测装置；

所述封装芯片焊脚焊接质量检测装置包括机身和控制器，所述机身的底部设有工作台；所述工作台上设有可沿水平方向移动的移动工作台，所述移动工作台内置水平方向位移传感器；所述移动工作台上设有安装底座，所述安装底座上安装有工件安装组件，所述工件安装组件用于固定PCB板，所述PCB板上焊有待检测的封装芯片，且所述封装芯片的外围包覆有焊锡；所述机身上设有可沿竖直方向移动的升降器，所述升降器与推刀安装板固定连接，所述推刀安装板上安装有推刀，所述推刀的末端设有压力传感器，所述推刀与所述工件安装组件上固定的PCB板对应设置；所述控制器分别与所述移动工作台、所述升降器、所述压力传感器、所述水平方向位移传感器电性连接；

所述方法包括：

步骤1，将焊有待检测的封装芯片的PCB板固定在工件安装组件上；

步骤2：通过控制器控制升降器朝靠近封装芯片的方向移动，直至推刀接触到PCB板上焊锡以外的区域，然后控制器控制升降器朝远离封装芯片的方向移动预设距离，再停止移动升降器；

步骤3，通过控制器控制移动工作台以预设的速度向靠近推刀的方向匀速移动，使包覆了封装芯片的焊锡与推刀接触，且当推刀接触到焊锡时，压力传感器和水平方向位移传感器以预设的采样频率分别记录压力值、位移值，当移动工作台移动了预设水平距离后，停止移动移动工作台，且压力传感器和水平方向位移传感器停止采样，控制器根据记录的压力值和位移值，对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定。

上述封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其中，步骤3中，采用以下步骤对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定：

根据预设的采样频率计算采样次数；

获取每次采样对应的压力值和位移值；

以位移值为x轴、以压力值为y轴绘制直角坐标系，并将每次采样对应的压力值和位移值绘制在直角坐标系中，以形成测试曲线；

计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积；

获取相邻两次采样对应的压力值之间的压力差值，并获取压力差值的绝对值的最大值；

判断封闭图形区域的面积是否在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值是否小于等于预设值；

若封闭图形区域的面积在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值小于等于预设值，则判定封装芯片焊脚的焊接质量合格。

上述封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其中，根据预设的采样频率计算采样次数的步骤中，采用下式计算采样次数：

n=h*t；

其中，n表示采样次数，t表示采样总时间，h表示采样频率。

上述封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其中，计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积的步骤中，采用下式计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积：

E=P₁*(S₁-0)+P₂*(S₂-S₁)+P₃*(S₃-S₂)+.....+P_n*(S_n-S_n-1)；

其中，E表示测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积，P₁表示第一次采样对应的压力值，S₁表示第一次采样对应的位移值，P₂表示第二次采样对应的压力值，S₂表示第二次采样对应的位移值，P₃表示第三次采样对应的压力值，S₃表示第三次采样对应的位移值，S_n-1表示第n-1次采样对应的位移值，P_n表示第n次采样对应的压力值，S_n表示第n次采样对应的位移值。

上述封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其中，获取相邻两次采样对应的压力值之间的压力差值，并获取压力差值的绝对值的最大值的步骤中，压力差值的绝对值的最大值采用下式表示：

｛｜P₁-0｜,｜P₂-P₁｜,｜P₃-P₂｜,.....,｜P_n-P_n-1｜｝_max

其中，P_n-1表示第n-1次采样对应的压力值。

上述封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其中，判断封闭图形区域的面积是否在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值是否小于等于预设值的步骤之后，所述方法还包括：

若封闭图形区域的面积不在预设面积范围内，或，压力差值的绝对值的最大值大于预设值，则判定封装芯片焊脚的焊接质量不合格。

根据本发明提供的封装芯片焊脚焊接质量检测方法，通过控制器控制移动工作台以预设的速度向靠近推刀的方向匀速移动，使包覆了封装芯片的焊锡与推刀接触，且当推刀接触到焊锡时，压力传感器和水平方向位移传感器以预设的采样频率分别记录压力值、位移值，控制器根据压力值和位移值，对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定，能够快速、准确的判断封装芯片焊脚的焊接质量是否合格，能够实现封装芯片焊脚焊接质量的批量检测，且本发明结构简单、检测成本低，易于推广应用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

附图说明

本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例提供的封装芯片焊脚焊接质量检测装置的结构示意图；

图2是工件安装组件的结构示意图；

图3是升降器、推刀安装板和推刀的结构示意图；

图4是封装芯片和推刀的结构示意图；

图5是一示例性的测试曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明一实施例提供的封装芯片焊脚焊接质量检测装置，包括机身11和控制器（图未示），所述机身11的底部设有工作台12。

所述工作台12上设有可沿水平方向移动的移动工作台13，所述移动工作台13内置水平方向位移传感器，用于检测水平方向上的位移值。

所述移动工作台13上设有安装底座（图未示），所述安装底座上安装有工件安装组件15，所述工件安装组件15用于固定PCB板16，所述PCB板16上焊有待检测的封装芯片17，且所述封装芯片17的外围包覆有焊锡18，具体的，焊锡18将封装芯片17的焊脚171包覆住。

所述机身11上设有可沿竖直方向移动的升降器19，所述升降器19与推刀安装板20固定连接，所述推刀安装板20上安装有推刀21，所述推刀21的末端设有压力传感器（图未示），所述推刀21与所述工件安装组件15上固定的PCB板16对应设置。

所述控制器分别与所述移动工作台13、所述升降器19、所述压力传感器、所述水平方向位移传感器电性连接。通过控制器控制移动工作台13进行水平移动，进而带动焊有待检测的封装芯片17的PCB板16移动，通过控制器控制升降器19进行上下移动。压力传感器和水平方向位移传感器检测到的传感数据传输给控制器，由控制器进行处理计算，进而分析封装芯片焊脚焊接质量是否合格。

本实施例中，所述工件安装组件15包括工件安装架151和工件安装夹块152，所述工件安装夹块152安装在所述工件安装架151上，所述工件安装架151侧边设有摇杆153，所述工件安装架151的底部设有紧固螺杆（图未示），所述工件安装夹块152用于固定所述PCB板16。具体实施时，先松开紧固螺杆，将工件安装架151调整适于操作的位置，然后拧紧紧固螺杆，再将工件安装架151固定好；接着调整摇杆153，将工件安装夹块152固定到合适位置，再将PCB板16放置到工件安装夹块152中，最后拧紧摇杆153，将PCB板16固定好。

本实施例中，所述封装芯片焊脚焊接质量检测装置还包括显微镜22和显示器23，所述显微镜22和所述显示器23安装在所述机身11上，所述显示器23与所述控制器电性连接，显示器23用于提供交互控制和显示界面，显微镜22用于观察封装芯片17。

本发明的实施例还提供一种封装芯片焊脚焊接质量检测方法，采用上述的封装芯片焊脚焊接质量检测装置，所述方法包括：

步骤1，将焊有待检测的封装芯片17的PCB板16固定在工件安装组件15上；

步骤2：通过控制器控制升降器19朝靠近封装芯片17的方向移动，直至推刀21接触到PCB板16上焊锡18以外的区域（即PCB板16上焊锡18以外的PCB板表面），然后控制器控制升降器19朝远离封装芯片17的方向移动预设距离（移动预设距离可以根据待检测的封装芯片17的型号进行确定，目的是使推刀21能够接触到焊锡18），再停止移动升降器19；

步骤3，通过控制器控制移动工作台13以预设的速度（也可以根据待检测的封装芯片17的型号进行确定）向靠近推刀21的方向匀速移动（即图4中剪头方向，移动工作台13带动PCB板16向左移动），使包覆了封装芯片17的焊锡18与推刀21接触，且当推刀21接触到焊锡18时，压力传感器和水平方向位移传感器以预设的采样频率分别记录压力值、位移值，当移动工作台13移动了预设水平距离后，停止移动移动工作台13，且压力传感器和水平方向位移传感器停止采样，控制器根据记录的压力值和位移值，对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定。需要指出的是，具体实施时，预设水平距离可以根据封装芯片17的尺寸进行确定，确保推刀21相对封装芯片17移动了整个封装芯片17的长度，或者，也可以根据压力传感器进行确定，当压力传感器检测到的压力值出现某个特定的拐点时，移动工作台13移动的距离即为预设水平距离，此时停止移动移动工作台13。

具体的，步骤3中，采用以下步骤对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定：

步骤3.1，根据预设的采样频率计算采样次数；

其中，采用下式计算采样次数：

n=h*t；

其中，n表示采样次数，t表示采样总时间，h表示采样频率。

步骤3.2，获取每次采样对应的压力值和位移值；

步骤3.3，以位移值为x轴、以压力值为y轴绘制直角坐标系，并将每次采样对应的压力值和位移值绘制在直角坐标系中，以形成测试曲线；

步骤3.4，计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积；

其中，采用下式计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积：

E=P₁*(S₁-0)+P₂*(S₂-S₁)+P₃*(S₃-S₂)+.....+P_n*(S_n-S_n-1)；

其中，E表示测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积，P₁表示第一次采样对应的压力值，S₁表示第一次采样对应的位移值，P₂表示第二次采样对应的压力值，S₂表示第二次采样对应的位移值，P₃表示第三次采样对应的压力值，S₃表示第三次采样对应的位移值，S_n-1表示第n-1次采样对应的位移值，P_n表示第n次采样对应的压力值，S_n表示第n次采样对应的位移值。

上次计算公式能够实现高密度连续检测。

步骤3.5，获取相邻两次采样对应的压力值之间的压力差值，并获取压力差值的绝对值的最大值；

其中，压力差值的绝对值的最大值采用下式表示：

｛｜P₁-0｜,｜P₂-P₁｜,｜P₃-P₂｜,.....,｜P_n-P_n-1｜｝_max

其中，P_n-1表示第n-1次采样对应的压力值。

步骤3.6，判断封闭图形区域的面积是否在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值是否小于等于预设值；

步骤3.7，若封闭图形区域的面积在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值小于等于预设值，则判定封装芯片焊脚的焊接质量合格。

此外，可以理解的，若封闭图形区域的面积不在预设面积范围内，或，压力差值的绝对值的最大值大于预设值，则判定封装芯片焊脚的焊接质量不合格。

此次焊接质量评定完成后，将已经评定完的封装芯片取下，再将焊有新的待检测的封装芯片的PCB板固定在工件安装组件上，重复步骤1~3，由此，能够快速、准确的判断封装芯片焊脚的焊接质量是否合格，且实现封装芯片焊脚焊接质量的批量检测。

一示例性的测试曲线如图5所示，图5中，曲线a表示焊接质量上限对应的测试曲线，曲线c表示焊接质量下限对应的测试曲线，曲线b则表示实际检测时，得到的测试曲线，曲线b与x轴围成的封闭图形区域的面积为E即为图5中阴影部分的面积，图5中，P₁表示第一次采样对应的压力值，S₁表示第一次采样对应的位移值，以此类推。

需要指出的是，为了便于后续计算，这里的面积可以只计算数值，不带单位（只要保证在得到曲线a、b、c时，压力传感器使用相同的测量单位，位移传感器也使用相同的测量单位），即，通过计算横坐标对应的数值与纵坐标对应的数值的乘积，来计算阴影部分的面积的数值。

曲线a和曲线c是通过对多个极限样本进行检测得到的，这些极限样本都是焊接质量合格的，曲线a与x轴围成的封闭图形区域的面积为E_max，曲线c与x轴围成的封闭图形区域的面积为E_min，则预设面积范围为[E_min，E_max]，也即，在进行焊接质量评定时，判断E_min≤E≤E_max是否成立，若成立，则说明封闭图形区域的面积在预设面积范围内。

若封装芯片因某些不良因素（如虚焊、毛刺）造成异常，检测曲线在某个瞬间识别为断连、波折等非光滑现象，因此，本实施例中，还需要判断压力差值的绝对值的最大值是否小于等于预设值，具体采用下式进行：

｛｜P₁-0｜,｜P₂-P₁｜,｜P₃-P₂｜,.....,｜P_n-P_n-1｜｝_max≤ξ；

其中，ξ表示预设值，ξ也是通过多个极限样本测试得到的，其单位可以与压力的单位一致，例如牛顿，或者，在实际计算时，压力差值的绝对值的最大值和光滑系数可以均取消单位，只看具体的数值。如果条件式｛｜P₁-0｜,｜P₂-P₁｜,｜P₃-P₂｜,.....,｜P_n-P_n-1｜｝_max≤ξ满足，则说明测试曲线足够光滑，焊接出现虚焊、毛刺等不良的情况可能性很小。反之，如果｛｜P₁-0｜,｜P₂-P₁｜,｜P₃-P₂｜,.....,｜P_n-P_n-1｜｝_max＞ξ满足，则说明测试曲线不够光滑，焊接出现虚焊、毛刺等不良的情况可能性很大。

因此，本实施例中，只有当封闭图形区域的面积在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值小于等于预设值时，才判定封装芯片焊脚的焊接质量合格，确保检测结果的准确性。

综上，根据上述的封装芯片焊脚焊接质量检测方法，通过控制器控制移动工作台以预设的速度向靠近推刀的方向匀速移动，使包覆了封装芯片的焊锡与推刀接触，且当推刀接触到焊锡时，压力传感器和水平方向位移传感器以预设的采样频率分别记录压力值、位移值，控制器根据压力值和位移值，对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定，能够快速、准确的判断封装芯片焊脚的焊接质量是否合格，能够实现封装芯片焊脚焊接质量的批量检测，且本发明结构简单、检测成本低，易于推广应用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其特征在于，应用于封装芯片焊脚焊接质量检测装置；

所述封装芯片焊脚焊接质量检测装置包括机身和控制器，所述机身的底部设有工作台；所述工作台上设有可沿水平方向移动的移动工作台，所述移动工作台内置水平方向位移传感器；所述移动工作台上设有安装底座，所述安装底座上安装有工件安装组件，所述工件安装组件用于固定PCB板，所述PCB板上焊有待检测的封装芯片，且所述封装芯片的外围包覆有焊锡；所述机身上设有可沿竖直方向移动的升降器，所述升降器与推刀安装板固定连接，所述推刀安装板上安装有推刀，所述推刀的末端设有压力传感器，所述推刀与所述工件安装组件上固定的PCB板对应设置；所述控制器分别与所述移动工作台、所述升降器、所述压力传感器、所述水平方向位移传感器电性连接；

所述方法包括：

步骤1，将焊有待检测的封装芯片的PCB板固定在工件安装组件上；

步骤2：通过控制器控制升降器朝靠近封装芯片的方向移动，直至推刀接触到PCB板上焊锡以外的区域，然后控制器控制升降器朝远离封装芯片的方向移动预设距离，再停止移动升降器；

步骤3，通过控制器控制移动工作台以预设的速度向靠近推刀的方向匀速移动，使包覆了封装芯片的焊锡与推刀接触，且当推刀接触到焊锡时，压力传感器和水平方向位移传感器以预设的采样频率分别记录压力值、位移值，当移动工作台移动了预设水平距离后，停止移动移动工作台，且压力传感器和水平方向位移传感器停止采样，控制器根据记录的压力值和位移值，对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定。

2.根据权利要求1所述的封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其特征在于，步骤3中，采用以下步骤对封装芯片焊脚的焊接质量进行评定：

根据预设的采样频率计算采样次数；

获取每次采样对应的压力值和位移值；

以位移值为x轴、以压力值为y轴绘制直角坐标系，并将每次采样对应的压力值和位移值绘制在直角坐标系中，以形成测试曲线；

计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积；

获取相邻两次采样对应的压力值之间的压力差值，并获取压力差值的绝对值的最大值；

判断封闭图形区域的面积是否在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值是否小于等于预设值；

若封闭图形区域的面积在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值小于等于预设值，则判定封装芯片焊脚的焊接质量合格。

3.根据权利要求2所述的封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其特征在于，根据预设的采样频率计算采样次数的步骤中，采用下式计算采样次数：

n=h*t；

其中，n表示采样次数，t表示采样总时间，h表示采样频率。

4.根据权利要求3所述的封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其特征在于，计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积的步骤中，采用下式计算测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积：

E=P₁*(S₁-0)+P₂*(S₂-S₁)+P₃*(S₃-S₂)+.....+P_n*(S_n-S_n-1)；

其中，E表示测试曲线与x轴围成的封闭图形区域的面积，P₁表示第一次采样对应的压力值，S₁表示第一次采样对应的位移值，P₂表示第二次采样对应的压力值，S₂表示第二次采样对应的位移值，P₃表示第三次采样对应的压力值，S₃表示第三次采样对应的位移值，S_n-1表示第n-1次采样对应的位移值，P_n表示第n次采样对应的压力值，S_n表示第n次采样对应的位移值。

5.根据权利要求4所述的封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其特征在于，获取相邻两次采样对应的压力值之间的压力差值，并获取压力差值的绝对值的最大值的步骤中，压力差值的绝对值的最大值采用下式表示：

｛｜P₁-0｜,｜P₂-P₁｜,｜P₃-P₂｜,.....,｜P_n-P_n-1｜｝_max

其中，P_n-1表示第n-1次采样对应的压力值。

6.根据权利要求2所述的封装芯片焊脚焊接质量检测方法，其特征在于，判断封闭图形区域的面积是否在预设面积范围内，且压力差值的绝对值的最大值是否小于等于预设值的步骤之后，所述方法还包括：

若封闭图形区域的面积不在预设面积范围内，或，压力差值的绝对值的最大值大于预设值，则判定封装芯片焊脚的焊接质量不合格。

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