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行业资讯 | SMT产线检测技术，智能制造产业中的“安全卫士”

2024年01月09日 20:24 浏览：305 来源：小铭

随着SMT设备的精密度和稳定性的日趋成熟，行业发展关键逐渐聚焦于制造工艺与测试环节。与此同时，消费电子市场竞争的白热化，对电子元器件产品质量也提出了新的要求，在生产过程中就需要采用各类测试技术进行检测，以便及时发现缺陷和故障并进行修复。在SMT电子组装领域中使用的检测技术种类繁多，这些检测方式都有各自的优点和不足之处，一起来了解一下。

图片来源：往届慕尼黑华南电子生产设备展

人工目检

这是一种用肉眼检测方式，其检测范围有限，能检测元器件漏装、方极性、型号正误、桥连及部分虚焊等问题。由于人工目检易受人的主观因素影响，因此具有很高的不稳定性，在处理0603、0402和细间距芯片时人工目检更加图难，特别是当BGA元器件大量采用时，对其焊接质量的检查，人工目检几乎无能为力。

针床测试

这是一种广泛使用的测试技术，其优点是测试速度快，适合单一品种大批量的产品。但是，随着产品品种的丰富和组装密度的提高及新产品开发周期的缩短，其局限性也越发明显。其缺点主要表现是：须要专门設计测试点和测试模具，制作周期长，价格贵，编程时间长；元器件小型化带来的测试困难和测试不准确性；PCB进行设计更改后，原测试模具将无法使用。

飞针测试

它是一种机器检査方式，以两根探针对元器件加电的方法来实现检测，能够检测元器件失效、性能不良等缺陷。飞针式测试仪是对针床在线测试仪的一种改进，它用探针来代替针床，在X-Y机构上装有可分别高速移动的4个头共8根测试探针，最小测试间隙为0．2mm。工作时根据预先编排的坐标位置程序移动测试探针到测试点处，与之接触，各测试探针根据测试程序对装配的元器件进行开路／短路或元件测试。与针床式在线测试仪相比，在测试精度、最小测试间隙等方面均有较大幅度提高，并且无需制作专门的针床夹具，测试程序可直接由线路板的CAD软件得到。

但是，元器件的小型化和产品的高密度化使得这种检测方式的不足表现尤为明显。对于0402级的元器件，由于焊点的面积较小，探针已无法准确连接，特别是高密度的消费类电子产品，探针会无法接触到焊点。此外，对采用并联电容、电阻等电连接方式的PCB也不能准确测量。所以，随着产品的高密度化和元器件的小型化发展，飞针测试在实际检测工作中的使用量也越来越少。

自动光学检测AOI

这是近几年兴起的一种检测方法，它通过CCD照相的方式获得元器件或PCB的图像，然后经过计算机的处理和分析比较来判断缺陷和故障。现在的AOI系统采用高级的视觉系统、新型的给光方式、增加的放大倍数和复杂的算法，从而能够以高测试速度获得高缺陷捕捉率。其优点是：检测速度快，编程时间较短，可以放到生产线中的不同位置，便于及时发现故障和缺陷，使生产检测合二为一。因此，它是目前采用得比较多的一种检测手段。但AOl系统也存在不足，不能检测电路错误，对不可见焊点的检测也无能为力。

FCT功能测试

ICT能够有效地查找在SMT的组装过程中发生的各种缺陷和故障，但是它不能够评估整个PCB电路板所组成的系统在时钟速度上的性能。而FCT功能测试则可以测试整个系统是否能够实现设计目标，它将电路板上的被测单元作为一个功能体，对其提供输入信号，按照功体的设计要求检测输出信号。这种测试是为了确保电路板能按照设计要求正常工作。功能测试最简单的方法是：将组装好的某电子设备上的专用电路板连接到该设备适当的电路上，然后加电压，如果设备正常工作，就标明电路板合格。这种方法简单、投资少，但不能自动诊断故障。

图片来源：往届慕尼黑华南电子生产设备展

自动X射线检查AXI

AXI技术已从以往的2D检验法发展为目前的3D检验法。前者为透视X射线检验法，对于单面板上的元件焊点可产生清晰的视像，但对于目前广泛使用的双面贴装线路板，会使得两面焊点的视像重叠而难以分辨。而3D检验法采用分层技术，即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰，而其他层上的图像则被消除，故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。除此之外，3DX-Ray技术还可对那些不可见焊点如BGA等进行多层图像切片检测。即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。此方法还可以检测通孔焊点，检查通孔中焊料是否充实，从而极大地提高焊点连接质量。

首件检测系统

首件检测就是对每个班次刚开始时或过程发生改变后，生产线加工的第一或前几件产品进行的检验。首件检验的数量，可以根据不同企业或客户的要求制定。在设备或制造工序发生变化，以及每个工作班次开始加工前，都要严格进行首件检验，尽早发现问题，追根溯源，将看错图纸、配料错误、工装夹具破损、测量部件精度下降等高频问题可能造成的不必要损失尽量避免，从而确保产品的后续生产质量。首检系统是一套集成检测设备和数据平台的品质管理系统，只需要输入产品BOM表，系统中的检测单元便会对首件样板开展自动检测，与BOM中的数据核对。此类系统自动化的工作方式，能够减少人为的失误，提高效率，节约人力成本，但资产和技术的投入较大。

未来SMT

测试技术展望

从近几年的发展趋势来看，测试技术方法选择的主要依据应该着眼于SMT产线组件和工艺的类型、故障概率谱和对产品可靠性的要求。使用两种或以上测试技术手段并用、互为补充乃是有效途径，特别是AXI和ICT组合测试会很快成为这一领域的发展趋势。

将AXI检测技术和传统的ICT在线测试方法相结合，可以取长补短，使SMT检测技术达到完美的结合。X射线主要集中在焊点的质量，它可以确认元件是否存在，但不能确认其方向和数值是否正确。另一方面，ICT可决定元件的方向和数值，但不能决定焊接点是否可接受，特别是焊点在封装体底部的元件。

随着AXI技术的发展，AXI系统和ICT系统可以互相对话，这种被称为“AwareTest”的技术能消除两者之间的重复测试部分。通过减小ICT/AXI多余的测试覆盖面，可大大减小ICT的接点数量。这种简化的ICT测试只需要原来测试接点数的30%就可以保持目前的高测试覆盖范围，而减少ICT测试接点数可缩短其测试时间，加快编程并降低ICT夹具和编程费用。

转载自：PCB Connect CN、电子工程师笔记

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