CN116008306A - 一种电路板焊点缺陷红外热透视方法 - Google Patents

Abstract

一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，属于电路板焊点质量检测技术领域，具体方案包括以下步骤：步骤一、利用红外激光分别照射标准虚焊电路板和合格电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄红外热图；步骤二、利用红外激光照射待测电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄待测电路板红外热图；以标准虚焊电路板上某一元器件焊点部分最高温度值作为待测电路板红外热图中的温标上限H，以合格电路板上同一个元器件焊点的最低温度值作为待测电路板红外热图中的温标下限L，即得到待测电路板上该元器件的红外热透视图，判断待测电路板上该元器件的焊点是否存在缺陷。

Description

一种电路板焊点缺陷红外热透视方法

技术领域

本发明属于电路板焊点质量检测技术领域，具体涉及一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，主要用于电子产品生产及维修，进一步的，用于产品焊点缺陷快速筛查检测。

背景技术

电路板焊点焊接缺陷质量检测一直是电子产品生产及维修领域中令人头疼的难题，常规用放大镜和自动光学检测仪(AOI)只能筛查出外观上有明显缺陷的焊点，对于焊点内部缺陷则无能为力，而自动X射线检测仪(AXI)只能看到焊点内的大气孔，对虚焊、裂纹等缺陷也无法检测，因此生产和维修领域常常会遇到这样一种情况，一块失效的电路板往往需要专业人员耗费大量精力和时间来寻找判别故障点。尤其是当电路板故障现象是时好时坏的情况，专业人员可能要耗费几天甚至几周的时间才能确定故障点。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，以快速直观的检测电路板焊点缺陷问题，本发明提供电路板焊点缺陷红外热透视方法。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，包括以下步骤：

步骤一、利用红外激光分别照射标准完全虚焊电路板和合格电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄红外热图；

步骤二、利用红外激光照射待测电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄待测电路板红外热图；以标准完全虚焊电路板上某一元器件焊点部分最高温度值作为待测电路板红外热图中的温标上限H，以合格电路板上同一个元器件焊点的最低温度值作为待测电路板红外热图中的温标下限L，即得到待测电路板上该元器件的红外热透视图，判断待测电路板上该元器件的焊点是否存在缺陷。

进一步的，判断焊点是否存在缺陷的标准为：与合格电路板红外热图中相对应的元器件焊点对比，若待测电路板红外热图中焊点温度区域不是完整且均匀的，则焊点存在缺陷；若待测电路板红外热图中焊点局部区域出现圆形的高温点，则焊点中存在气孔；若待测电路板红外热图中焊点与元器件温度区域不连接，则焊点与电路板存在虚焊。

进一步的，所述标准完全虚焊电路板上的元器件与电路板之间的焊点均为完全虚焊；所述合格电路板上的元器件与电路板之间的焊点均为良好焊点。

进一步的，所述标准完全虚焊电路板的制备方法包括以下步骤：

步骤1、在电路板裸板上印刷钎料膏；

步骤2、利用再流焊炉将钎料膏焊接在电路板焊盘上；

步骤3、在电路板裸板上元器件的放置区域中部点上胶滴；

步骤4、将元器件贴装在胶滴上，然后固化胶滴得到标准完全虚焊电路板。

进一步的，所述合格电路板的制备方法包括以下步骤：

S1、在电路板裸板上印刷钎料膏；

S2、在电路板裸板上元器件的放置区域中部点上胶滴；

S3、将元器件贴装在胶滴上，然后固化胶滴；

S4、利用再流焊炉将元器件焊接在电路板焊盘上。

进一步的，所述红外激光的最大功率为7-50瓦，波长为808nm或405nm。

进一步的，步骤一和步骤二中，在照射红外激光之前，调整红外激光器的扩束镜与电路板之间的距离，使电路板上激光光斑的直径为10-100mm。

进一步的，所述步骤一和步骤二中，红外激光停止照射n秒后，使用红外热像仪拍摄电路板的红外热图，其中n≤1s。

进一步的，步骤一和步骤二中，红外激光照射电路板的时间≤10s。

进一步的，步骤一和步骤二中，照射红外激光后，电路板与元器件的表面温度控制在100℃以下，同时保证各元器件最低温度超过室温10℃以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的电路板焊点缺陷红外热透视方法快速直观，有助于电子成品生产和维修厂家快速筛查出有缺陷的焊点。相对现有技术中需逐点照射检测判别的方法更加高效直观简单，有助于本发明的大面积推广应用。

附图说明

图1是电路板上激光照射部位示意图；

图2是常规合格电路板的制备方法流程图，A为元器件，B为焊点，C为电路板裸板，D为胶滴，E为钎料膏；

图3是标准完全虚焊电路板的制备方法流程图，A为元器件，B为焊点，C为电路板裸板，D为胶滴，E为钎料膏；

图4是阻容及二极管类元器件焊后的光学示意图，其中A为元器件，B为焊点；

图5为具有良好焊点的图3所示的阻容及二极管类元器件红外检测示意图，其中A为元器件，B为焊点；

图6为图3中的阻容及二极管类元器件左侧焊点完全虚焊，右侧焊点部分缺陷的红外检测示意图，其中A为元器件，B为焊点；

图7为图3中的阻容及二极管类元器件左侧焊点部分缺陷，右侧焊点有大气孔类缺陷的红外检测示意图，其中A为元器件，B为焊点；

图8为图3中的阻容及二极管类元器件左侧焊点部分缺陷的红外检测示意图，其中A为元器件，B为焊点；

图9为三级管类元器件焊后的光学示意图；

图10为具有良好焊点的图8所示的三极管类元器件红外检测示意图；

图11为有虚焊焊点的图8所示的三极管类元器件红外检测示意图；其中箭头指示处为虚焊焊点；

图12为芯片类元器件焊后的光学示意图；

图13为具有良好焊点的图11所示的芯片类元器件红外检测示意图；

图14为有虚焊焊点的图11所示的芯片类元器件红外检测示意图；其中箭头指示处为虚焊焊点。

其中，1、为待测电路板；2为激光照射区；3为芯片类元器件；4为阻容及二极管类元器件；5为芯片类元器件焊点引脚；6为阻容及二极管类元器件焊点。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，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的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。

具体实施方式一

本发明是以一束均匀大功率红外激光光斑照射待测电路板的全部或局部m秒，照射的部位可以是单个元器件，也可以是包括多个元器件，如图1所示，促使该部位的元器件快速升温，红外热像仪同时对准该部位在红外激光停止照射后1s内拍摄红外热图。根据钎料焊点情况设置温宽范围，即可获得画面中各元器件焊点缺陷的“透视”图，将其与具有合格焊点的元器件的红外热图相对比，即可找出缺陷焊点。具体方案如下：

一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，包括以下步骤：

步骤一、利用红外激光分别照射标准完全虚焊电路板和合格电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄红外热图；

步骤二、利用红外激光照射待测电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄待测电路板红外热图；以标准完全虚焊电路板上某一元器件焊点部分最高温度值作为待测电路板红外热图中的温标上限H，以合格电路板上同一个元器件焊点的最低温度值作为待测电路板红外热图中的温标下限L，即得到待测电路板上该元器件的红外热透视图，判断待测电路板上该元器件的焊点是否存在缺陷。

进一步的，判断焊点是否存在缺陷的标准为：与合格电路板红外热图中相对应的元器件焊点对比，若待测电路板红外热图中焊点温度区域不是完整且均匀的，则焊点存在缺陷；若待测电路板红外热图中焊点局部区域出现近似圆形的高温点，则焊点中存在气孔；若待测电路板红外热图中焊点与元器件温度区域不连接，则焊点与电路板存在虚焊。

进一步的，所述标准完全虚焊电路板上的元器件与电路板之间的焊点均为完全虚焊；所述合格电路板上的元器件与电路板之间的焊点均为良好焊点。

进一步的，所述标准完全虚焊电路板的制备方法包括以下步骤：

步骤1、在电路板裸板上印刷钎料膏；所述钎料膏优选为锡膏；

步骤2、利用再流焊炉将钎料膏焊接在电路板焊盘上；

步骤3、在电路板裸板上元器件的放置区域中部经点胶机点上胶滴；

步骤4、采用贴片机将元器件贴装在胶滴上，然后120℃低温固化胶滴得到标准完全虚焊电路板。生产流程示意图如图3所示。

印刷后的钎料膏经过再流焊后润湿铺展焊接在焊盘上；经点胶及贴装固化后，元器件是靠胶滴粘接在电路板上的，元器件的引脚与焊盘钎料只是接触上但没有形成冶金连接(未焊接，固化温度达不到焊膏熔化温度)，以此来模拟成全虚焊的整块电路板(所有元件焊点皆为完全虚焊)。

标准完全虚焊电路板的主要作用是:1)确定选择大功率红外激光的功率、照射时间和照射面积等参数，其基本要求是：1.激光照射时间一般小于10秒；2.激光照射过程中各元器件本身表面温度最高一般不超过100℃，同时保证各元器件最低要超过室温10℃以上。2)确定待测电路板检测中红外热图温标上限值；3)作为待测电路板检测中热像图对比标准样板。

进一步的，所述合格电路板的制备方法包括以下步骤：

S1、在电路板裸板上印刷钎料膏；所述钎料膏优选为锡膏；

S2、在电路板裸板上元器件的放置区域中部经点胶机点上胶滴；

S3、采用贴片机将元器件贴装在胶滴上，然后120℃低温固化胶滴；

S4、利用再流焊炉依常规将元器件焊接在电路板焊盘上；生产流程示意图如图2所示。

进一步的，所述红外激光的最大功率可选为7-50瓦，波长为808nm或405nm。

进一步的，步骤一和步骤二中，在照射红外激光之前，调整红外激光器的扩束镜与电路板之间的距离，使电路板上激光光斑的直径为10-100mm。

进一步的，所述步骤一和步骤二中，红外激光停止照射n秒后，使用红外热像仪拍摄电路板的红外热图，其中n≤1s。

进一步的，步骤一和步骤二中，红外激光照射电路板的时间m≤10s。

红外热像仪自带的软件会根据整个画面的最高温度和最低温度来自动实时调整温标宽度，据此拍摄的红外热图像无法取得对焊点的红外透视效果。

本发明中温标上限H是以标准完全虚焊电路板上某元器件上焊点部分最高温度值来设定；温标下限L是以良好合格电路板上同一个元器件焊点的最低温度值来设定。由此可获得对焊点的透视效果，可直观的看出焊点内部缺陷的形貌。

判断焊点是否存在缺陷的标准为：

1)良好焊点可视为一整体金属，是热的良导体，因此其焊点热像图各部位温差小且完整均匀，如图5、图10和图13；

2)虚焊(相对应良好焊点有缺陷焊点的笼统叫法)焊点则因其缺陷形式不同呈现出不同的透视效果来，见图6、图7、图8、图11、图14。焊点整体热图上会出现分离残缺，不均温等现象。

2.1)阻容及二极管类元器件焊点

阻容及二极管类元器件焊点虚焊(是指焊点处只有少量的锡焊住，造成接触不良，时通时断的焊点)红外热像图形貌特点见图6，其左侧焊点完全分为了两部分，不是一个整体且颜色深浅相差大(即温差大)。

阻容及二极管类元器件焊点内部气孔红外热像图形貌特点见图7；其右侧焊点中间有一个近似圆形的深颜色(温度高)表明其内部存在一个较大的气孔。这样的焊点在服役期易早期失效。

阻容及二极管类元器件焊点部分缺陷见图8，与良好焊点相比存在局部缺陷，这样的焊点在服役期易早期失效。

2.2)三极管类元器件焊点

三极管类元器件焊点虚焊红外热像图形貌特点见图11两箭头所指焊点，其两引脚是深颜色与其顶端焊盘位置钎料的浅颜色对比明显(温差大)。

2.3)芯片类元器件焊点

芯片类元器件焊点虚焊红外热像图形貌特点见图14箭头所指焊点，其引脚是深颜色与其顶端焊盘位置钎料的浅颜色对比明显(温差大)。

实施例1

一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，包括以下步骤：

1)所选取一红外激光器，最大功率7瓦，波长为808nm；

2)调整红外激光器扩束镜与电路板的距离，获得直径为30毫米的均匀圆光斑；

3)将该光斑对准电路板上待测的几个元器件；

4)调整红外热像仪对准对焦该检测区域；

5)启动红外激光器以7瓦全功率照射10秒；

6)启动红外激光器与红外热像仪联动同步控制器控制红外热像仪在激光器照射停止时延时0.5秒后同步拍照；

7)首先以步骤1)-6)的步骤测试标准虚焊电路板的部分或全部，来获得据温标的上限值，取得上限值为67℃；

8)同样以步骤1)-6)的步骤测试良好合格电路，来获得温标的下限值，取得下限值为34℃；

9)重复步骤1)-6)的步骤检测待测电路板，并将温标手动设定为34-67℃，即可获得电路板上待测元器件焊点的红外透视效果图；

10)将本红外热像图与良好合格电路板的红外热像图人工对比，即可知道哪个焊点有缺陷。见图4-图14；

11)对于批量检测的电路板，可将检测获得的红外热像图与良好合格电路板红外热像图通过PS软件进行图像相减，可快速发现异常焊点。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、利用红外激光分别照射标准完全虚焊电路板和合格电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄红外热图；

步骤二、利用红外激光照射待测电路板的局部或全部，停止照射后，红外热像仪对准红外激光照射光斑的位置拍摄待测电路板红外热图；以标准完全虚焊电路板上某一元器件焊点部分最高温度值作为待测电路板红外热图中的温标上限H，以合格电路板上同一个元器件焊点的最低温度值作为待测电路板红外热图中的温标下限L，即得到待测电路板上该元器件的红外热透视图，判断待测电路板上该元器件的焊点是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：判断焊点是否存在缺陷的标准为：与合格电路板红外热图中相对应的元器件焊点对比，若待测电路板红外热图中焊点温度区域不是完整且均匀的，则焊点存在缺陷；若待测电路板红外热图中焊点局部区域出现圆形高温点，则焊点中存在气孔；若待测电路板红外热图中焊点与元器件温度区域不连接，则焊点与电路板存在虚焊。

3.根据权利要求1所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：所述标准完全虚焊电路板上的元器件与电路板之间的焊点均为完全虚焊；所述合格电路板上的元器件与电路板之间的焊点均为良好焊点。

4.根据权利要求1或3所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：所述标准完全虚焊电路板的制备方法包括以下步骤：

步骤1、在电路板裸板上印刷钎料膏；

步骤2、利用再流焊炉将钎料膏焊接在电路板焊盘上；

步骤3、在电路板裸板上元器件的放置区域中部点上胶滴；

步骤4、将元器件贴装在胶滴上，然后固化胶滴得到标准完全虚焊电路板。

5.根据权利要求1或3所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：所述合格电路板的制备方法包括以下步骤：

S1、在电路板裸板上印刷钎料膏；

S2、在电路板裸板上元器件的放置区域中部点上胶滴；

S3、将元器件贴装在胶滴上，然后固化胶滴；

S4、利用再流焊炉将元器件焊接在电路板焊盘上。

6.根据权利要求1所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：所述红外激光的最大功率为7-50瓦，波长为808nm或405nm。

7.根据权利要求1所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：步骤一和步骤二中，在照射红外激光之前，调整红外激光器的扩束镜与电路板之间的距离，使电路板上激光光斑的直径为10-100mm。

8.根据权利要求1所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：所述步骤一和步骤二中，红外激光停止照射n秒后，使用红外热像仪拍摄电路板的红外热图，其中n≤1s。

9.根据权利要求1所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：步骤一和步骤二中，红外激光照射电路板的时间≤10s。

10.根据权利要求1所述的一种电路板焊点缺陷红外热透视方法，其特征在于：步骤一和步骤二中，照射红外激光后，电路板与元器件的表面温度控制在100℃以下，同时保证各元器件最低温度超过室温10℃以上。

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