一種高效的PCB翹曲度測量方法侯志松;龍慶文;周江秀;劉歡;敖薈蘭【摘要】文章在介紹大理石測量臺測量PCB板彎、板翹傳統(tǒng)的方法基礎(chǔ)上，提出了一種基于激光CCD位移傳感器的印制板(PCB施曲度檢測方法，并將其應(yīng)用到在線的覆銅板和PCB板翹曲度檢測裝置上，文章簡述了本測試方法的工作原理，并以實(shí)驗數(shù)據(jù)驗證了本檢測方法可行，檢測精度高，效率也高.【期刊名稱】《印制電路信息》【年(卷)，期】2015(023)006【總頁數(shù)】4頁(P57-60)【關(guān)鍵詞】印制電路板;翹曲度;激光CCD位移傳感器【作者】侯志松;龍慶文;周江秀;劉歡;敖薈蘭【作者單位】廣東正業(yè)科技股份有限公司，廣東東莞523808;廣東正業(yè)科技股份有限公司，廣東東莞523808;廣東正業(yè)科技股份有限公司，廣東東莞523808;廣東正業(yè)科技股份有限公司，廣東東莞523808;廣東正業(yè)科技股份有限公司，廣東東莞523808【正文語種】中文【中圖分類】TN41一種高效的PCB翹曲度測量方法侯志松龍慶文周江秀劉歡敖薈蘭（廣東正業(yè)科技股份有限公司，廣東東莞523808）摘要文章在介紹大理石測量臺測量PCB板彎、板翹傳統(tǒng)的方法基礎(chǔ)上，提出了一種基于激光CCD位移傳感器的印制板（PCB）翹曲度檢測方法，并將其應(yīng)用到在線的覆銅板和PCB板翹曲度檢測裝置上，文章簡述了本測試方法的工作原理，并以實(shí)驗數(shù)據(jù)驗證了本檢測方法可行，檢測精度高，效率也高。關(guān)鍵詞印制電路板；翹曲度；激光CCD位移傳感器中圖分類號：TN41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-0096（2015）06-0057-04AnefficientmeasuringequipmentofPCBwarpageHOUZhi-songLONGQing-wenZHOUJiang-xiuLIUHuanAOHui-lanAbstractThisarticleproposedanewmethodwhichisbasedonthetraditionalwayofmarbletabletestPCBtwistingbutdifferentfromit.ItusedLaserCCDsensortotesttwisting.AnditisalsopossibletoexpandintowiretypeCCLtesting.Testingdatahasshowedthatitisavailablewithhightestingaccuracyandefficiency.KeywordsPCB;Warpage;TheCCDLaserSensor電子行業(yè)的飛速發(fā)展及SMT自動化插件設(shè)備和貼片設(shè)備的廣泛使用，對印制板質(zhì)量要求越來越高。如今隨著HDI板、IC載板出現(xiàn)，以及大量貼片元器件和IC芯片的應(yīng)用，這對印制板的翹曲有著更嚴(yán)格要求。如果板平整達(dá)不到要求，將嚴(yán)重影響電路板的成品合格率，造成后續(xù)大量的虛焊、漏焊及無法焊接情況的發(fā)生，最終將嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的使用性能[3]。1傳統(tǒng)的翹曲度測量方法目前，線路板生產(chǎn)廠家大多采用大理石測量臺測量板翹曲度，將測量的印制板平放在大理石測量臺上，人工用手輕輕敲打板的四角，來判斷線路板是否有翹曲，再通過〃塞規(guī)”測出板翹的具體數(shù)據(jù)。此種采用人工判斷板翹曲的測量方法，漏檢機(jī)率較大，不同人員測量出數(shù)據(jù)有差異，且測量的效率不高[4][]。PCB板廠家主要根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)對基板翹曲定義為弓曲和扭曲。分別定義如下圖：（1）弓曲最大百分率=弓曲最大垂直位移（D）/最大垂直位移所在邊長度（L）x100%圖1弓曲量測（2）扭曲最大百分率=扭曲最大垂直位移（D）/被測試樣對角線長度（L）x100%圖2扭曲量測根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)，通常板翹曲度小于0.%時，即為合格。有一些對覆銅板和線路板的翹曲度要求更高的，板翹曲度要求小于等于0.3%。當(dāng)PCB板的翹曲度不能滿足要求時，將嚴(yán)重影響SMT組裝時的焊接質(zhì)量，造成大量的不合格產(chǎn)品[][]。2翹曲度測量新方法2.1新方法檢測原理為克服人工目測的缺陷，現(xiàn)提供一種板材翹曲度檢測新方法，其基本檢測原理：利用非接觸式影像測量技術(shù)，通過一對位移傳感器，包括一個接收裝置和一個發(fā)射裝置，當(dāng)覆銅板或PCB經(jīng)過這對位移傳感器時，因為有板的地方將會阻擋發(fā)射裝置發(fā)射的信號，從而在接收裝置上無法響應(yīng)相應(yīng)位置的信號。通過位置的信息可以得到PCB的板厚曲線圖，通過特定軟件算法和翹曲度定義，計算出板翹曲度，并與設(shè)定判斷條件得出OK和NG板，并通過收料臺實(shí)現(xiàn)自動分類。由于此種方案采用了高精度的位移傳感器和送料平臺，從而實(shí)現(xiàn)了對PCB板的翹曲度的高效、準(zhǔn)確的測量和判斷。檢測原理如圖3。圖3翹曲度檢測原理圖2.2新方法應(yīng)用2.2.1檢測裝置根據(jù)上述新方法的檢測原理，設(shè)計出一種新型的在線式的覆銅板和PCB板翹曲度檢測裝置(ASIDA-QQ1000)，夕卜觀見圖4所示。該裝置主要包括輸送平臺、對射式圖像位移傳感器、計算機(jī)、軟件系統(tǒng)、以及收料臺等。其簡要的工作原理包含以下4點(diǎn)：輸送平臺采用六條較寬的平皮帶，平皮帶通過兩個平行的輥軸帶動，從而保證整板運(yùn)動過程的一致性。對射式圖像位移傳感器，主要采用高精度的激光移位傳感器，由于激光線性較好，因此通過激光的線性關(guān)系，當(dāng)板出現(xiàn)彎曲時，會擋住激光的傳輸路徑，這樣只要測量出被擋住的高度，就可以測量出此點(diǎn)的高度值。通過移位傳感器的高靈敏性，在測量時可能避免平皮帶來的抖動，降低對送料平臺的要求。而且通過位移傳感器，可以直接獲取PCB的各點(diǎn)厚度數(shù)據(jù)。計算機(jī)與軟件系統(tǒng)主要對傳感器獲取的圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)需求輸出相應(yīng)的圖表，在數(shù)據(jù)顯示區(qū)，將獲得板的翹曲度，OK/NG區(qū)分圖，以及同類板翹曲的變化曲線圖。收料平臺用于自動判斷和分類檢測，減少人力成本并實(shí)現(xiàn)快速收集和分板。圖4夕卜觀圖1.機(jī)架2.顯示支架3.測量模塊4.輸送裝置.收料裝置.分揀支架.傳送裝置板材翹曲度檢查機(jī)包括以下操作步驟：作業(yè)員先開啟機(jī)器，然后將待檢測PCB或覆銅板放到第一送料裝置上；第一送料裝置會自動將PCB板或覆銅板往前輸送，經(jīng)過檢測裝置的時候，檢測裝置能夠?qū)CB板或覆銅板進(jìn)行掃描，并且將掃描到的板厚信息傳遞到控制裝置；控制裝置獲取該板厚信息后通過計算可以得到PCB板或覆銅板的板厚曲線圖，再通過特定軟件算法和翹曲度定義，計算出板翹曲度;再與預(yù)設(shè)的判斷條件（設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值）對比，得出0火板和NG板，并且將該信息傳遞到分揀裝置；控制分揀裝置根據(jù)接收到的是OK板還是NG板而將相應(yīng)的PCB或覆銅板導(dǎo)入到第二送料裝置的相應(yīng)位置，第二送料裝置將OK板或NG板往前輸送，將其送入收料裝置的對應(yīng)位置，從而完成對PCB或覆銅板的翹曲度檢測和分類。2.2.2翹曲度計算方法由于對基板翹曲的名詞定義不同及測量方法不同，所得的基板翹曲值相差甚大。QQ1000可設(shè)置多點(diǎn)檢測和單點(diǎn)檢測，增加檢測過程的可靠性和準(zhǔn)確性，并通過標(biāo)準(zhǔn)庫補(bǔ)償方式減少不同標(biāo)準(zhǔn)之間的偏差。圖5多點(diǎn)數(shù)據(jù)示意圖多點(diǎn)數(shù)據(jù)如圖所示，檢測模塊以最大的檢測速度將當(dāng)前被檢測板的各個面的高度計算并保存起來，假設(shè)當(dāng)前被檢測板檢測到的高度值為H1至H這些數(shù)據(jù)。（1）單點(diǎn)模式下的檢測方法。在該檢測模式下，判斷模塊會在這些數(shù)據(jù)之中查找到最大的那個數(shù)據(jù)，并將其作為當(dāng)前被檢測板的最大彎曲（翹曲）高度。（2）多點(diǎn)模式下的檢測方法。在該檢測模式下，判斷模塊會先判斷當(dāng)前被檢測板的板彎或板翹狀態(tài)，如果當(dāng)前被檢測板屬于板彎狀態(tài)，則將該些數(shù)據(jù)中最大的值作為當(dāng)前板的最大彎曲高度，如果當(dāng)前被檢測板屬于板翹狀態(tài)，則綜合考慮整塊板的檢測數(shù)據(jù)，以圖為例，板翹狀態(tài)時，當(dāng)前被檢測到的所有數(shù)據(jù)中，與當(dāng)前板厚相比較，如果比板厚大的數(shù)據(jù)個數(shù)不超過當(dāng)前被檢測到的數(shù)據(jù)總量的％，則設(shè)定當(dāng)前被檢測板的最大翹曲高度為所有數(shù)據(jù)中最大的那個數(shù)據(jù)，否則當(dāng)前被檢測板的最大翹曲高度為（H1+H）-板厚。2.3相關(guān)實(shí)驗及分析進(jìn)入QQ1000軟件界面，啟動電機(jī)后，設(shè)置好平臺速度.m/min或12.m/min，板料進(jìn)行檢測。在單點(diǎn)檢測與多點(diǎn)檢測時的操作界面及結(jié)果顯示于操作視屏。在實(shí)驗過程中，通過選擇大小不同，不同翹曲度，不同的過板速度，平臺有不同位置，在單點(diǎn)檢測與多點(diǎn)檢測兩種模式下進(jìn)行多次實(shí)驗，截取部分實(shí)驗數(shù)據(jù)見表1中所示。表1翹曲度精度實(shí)驗數(shù)據(jù)從測試表格中數(shù)據(jù)，各組數(shù)據(jù)的重復(fù)度精度全部小于等于0.1mm，已經(jīng)達(dá)到同行業(yè)板翹曲度檢測設(shè)備的檢測能力，符合PCB行業(yè)各項檢測標(biāo)準(zhǔn)，最大檢測速度達(dá)到12.m/min，在保證檢測精度的同時，將檢測效率比人工檢測的提升了倍以上。另外，多點(diǎn)模式下檢測比單點(diǎn)模式下檢測更準(zhǔn)確，更接近板彎翹的真實(shí)值。3結(jié)論現(xiàn)提出了一種新型的在線式的覆銅板和PCB翹曲度方法，并根據(jù)相關(guān)檢測原理設(shè)計檢測板材翹曲度檢查機(jī)。該裝置能夠?qū)Ω层~板和線路板的翹曲度進(jìn)行檢測，并且自動將翹曲度小于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值的合格品與翹曲度大于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值的不合格品分開。該檢測方法工藝簡單，操作容易，檢測精度高，準(zhǔn)確率高，不存在漏檢現(xiàn)象，測量效率高，降低了人力成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)金鴻,王鈞銘.印制電路技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社[M].200,(3).陶仁君，孫忠新,董麗玲.印制板翹曲度分析及其測試方法[J].印制電路信息，2012,01.宋劭.基于影子云紋法的封裝基板翹曲測量系統(tǒng)研究[J].武漢:華中科技大學(xué),2012,1.陳培良