BGA、CSP焊点缺陷分析与自动X射线检测(AXI)图像的评估和判断
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AXI(Advanced eXtensible Interface)是一种总线协议,该协议是ARM 公司提出的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)3.0协议中最重要的部分,是一种面向高性能、高带宽、低延迟的片内总线。
它的地址/控制和数据相位是分离的,支持不对齐的数据传输,同时在突发传输中,只需要首地址,同时分离的读写数据通道、并支持显著传输访问和乱序访问,并更加容易就行时序收敛。
AXI(Automated X-Ray Inspection),自动X射线检测,光学检测系统的一种。
AXI测试技术AXI是近几年才兴起的一种新型测试技术。
当组装好的线路板(PCBA)沿导轨进入机器内部后,位于线路板上方有一X-Ray发射管,其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器(一般为摄象机)接受,由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅,因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比,照射在焊点上的X射线被大量吸收,而呈黑点产生良好图像,使得对焊点的分析变得相当直观,故简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。
AXI技术已从以往的2D检验法发展到目前的3D检验法。
前者为透射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,效果就会很差,会使两面焊点的视像重叠而极难分辨。
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的接受面上,由于接受面高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰,而其它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。
3DX-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外,还可对那些不可见焊点如BGA等进行多层图象“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。
同时利用此方法还可测通孔(PTH)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。
BGA焊點的缺陷分析與工藝改進[摘要]:本文將結合實際工作中的一些體會和經驗,就BGA焊點的接收標準、缺陷表現及可靠性等問題展開論述,特別對有有爭議的一種缺陷洞進行較爲詳細透徹的分析,並提出一些改善BGA焊點質量的工藝改進的建議。
[A bstract] :The acceptable criterions, solder defects and reliability of BGA solder joint are discussed here. Es-pecially a disputed defect behave, void,will be analuzed detailed. Some suggestions of improving BGA soldetjoint quality will be also put forward.BGA器件的應用越來越廣泛,現在很多新産品設計時大量地應用這種器件,由於衆所周知的原因,BGA的焊接後焊點的質量和可靠性如何是令很多設計開發人員、組裝加工人員頗爲頭痛的問題。
由於無法用常規的目視檢查B GA焊點的質量,在調試電路板發現故障時,他們經常會懷疑是BGA的焊接質量問題或BGA本身晶片的原因,那麽究竟什麽樣的BGA焊點是合格的,什麽樣的缺陷會導致焊點失效或引起可靠性問題可靠性問題呢?本文將就BGA焊點的接收標準、缺陷表現及可靠性等問題展開論述,特別對有爭議的一種缺陷空洞進行較爲透徹的分析。
1.BGA簡介BGA是一種球柵陳封裝的器件,它出現於20世紀90年代初,當時由於有引線封裝的器件引腳數越來越多,引線間距越來越小,最小的器件間距已經達到0.3mm(12mil), 這對於組裝來講,無論從可製造性或器件焊接的可靠性都已經達到了極限,出錯的機會也越來越大。
這時一種新型的球柵陣列封裝器件出現了,相對於同樣尺寸的QFP器件,BGA能夠提供多至幾倍的引腳數(對於BGA來講其晶片下面的焊球就相當於引腳)而引腳的間距還比較大,這對於組裝來講是件好事,可以大幅度地提高焊接合格率和一次成功率。
X射线检测焊缝图像中缺陷的分割与识别的开题报告一、论文选题背景焊接作为一种常见的连接方法,广泛应用于航空、汽车、建筑、电力等领域,然而焊接过程中难免会产生一些缺陷,如气孔、裂纹、夹杂等,这些缺陷都会对焊接的质量和性能造成影响。
因此,对焊缝缺陷的检测和识别显得尤为重要。
近年来,随着计算机视觉技术的发展,图像处理在焊接领域得到了广泛应用。
其中,X射线检测技术可以对焊缝进行非破坏性检测,得到清晰的焊缝图像。
因此,基于X射线图像的焊缝缺陷检测和识别是一个热门研究方向。
二、研究目的和意义本文旨在利用图像处理方法对X射线检测焊缝图像进行分割和识别,准确地检测和定位焊缝缺陷,提高焊接的质量和性能。
具体目的包括:1. 对X射线检测焊缝图像进行预处理,消除噪声和增强图像。
2. 建立焊缝缺陷检测和识别的模型,利用深度学习方法对焊缝缺陷进行自动识别和分类。
3. 对焊缝图像进行目标检测和定位,基于像素级别的信息提取技术,实现对焊缝缺陷的准确定位和分割。
4. 构建评价方法和指标,对所设计的模型进行评估和优化。
通过本文的研究,将为焊接质量检测提供高效可靠的算法,为现代制造业的发展做出贡献。
三、研究内容和步骤本文的研究内容主要包括:1. 焊缝图像预处理。
利用均值滤波、中值滤波、高斯滤波等方法对X射线检测焊缝图像进行去噪和增强。
2. 焊缝缺陷识别模型的设计。
提出一种基于深度学习的模型,利用卷积神经网络(CNN)特点对焊缝缺陷进行分类和识别。
3. 焊缝缺陷目标检测和定位。
基于像素级别的信息提取技术,通过对焊缝图像进行分割,实现对焊缝缺陷的准确定位和分析。
4. 评价方法和指标。
设计评价指标,通过对所构建的模型进行评估和验证,优化算法效果。
研究步骤如下:1. 收集X射线检测焊缝图像数据,进行基本的图像处理和预处理,包括去除噪声、增强图像、调整图像大小等操作。
2. 建立焊缝缺陷分类和识别模型,选取合适的卷积神经网络结构,训练并测试模型。
V o l .30N o.22004204华 东 理 工 大 学 学 报 Journal of East Ch ina U niversity of Science and T echno logy 收稿日期:2003205211作者简介:张晓光(19632),男,江苏徐州人,博士,高级工程师,研究方向为仪器仪表、测试技术、图像处理及模式识别。
文章编号:100623080(2004)022*******X 射线检测焊缝的图像处理与缺陷识别张晓光1,23, 林家骏1(1.华东理工大学信息科学与工程学院,上海200237;2.中国矿业大学机电与材料工程学院,徐州221008) 摘要:根据射线检测焊缝图像的特点,设计了图像去噪、增强的算法;针对焊缝缺陷对比度差、光照不均、纹理较多等不利因素,在去除焊缝背景情况下,设计了动态划分焊缝区域算法,利用局域阈值法分割提取出对比度不均的缺陷;通过对焊缝缺陷特征分析,选取缺陷识别的特征参数;建立了用于焊缝缺陷识别的模糊神经网络模型。
试验结果表明,图像预处理和缺陷提取是成功的,提出的识别算法能够提高介于模糊边界模式分类时的识别率,对焊缝缺陷识别的效果优于分类识别法。
关键词:射线图像;焊缝检测;图像处理;缺陷识别中图分类号:T P 391.41;T G 115.28文献标识码:AResearch of I mage Processi ng and D efect Recogn ition for I ndustr i alRad iograph ic W eld I n spectionZH A N G X iao 2g uang1,23, L IN J ia 2jun 2(1.Colleg e of Inf or m a tion S cience and E ng ineering ECU S T ,S hang ha i 200237,Ch ina ;2.M echan ica l &E lectron ic Colleg e of Ch ina U n iversity of M in ing and T echnology ,X uz hou 221008,Ch ina )Abstract :T he algo rithm of i m age no ise reducti on and enhancem en t is designed acco rding to the char 2acteristics of w eld radi ograph ic i m age ,in the case of vari ou s unfavo rab le facto rs such as bad con trast rati o of w eld defects ,illum inati on asymm etry and m any tex tu res ;the algo rithm fo r ex tracting the w eld defect is designed ,based on edge in specti on under w eld background conditi on .T h rough analyzing w eld defect fea 2tu res ,defect featu re param eters are selected ,the fuzzy neu ral netw o rk m odel u sed to recogn ize w eld defects is develop ed ,and the m ethodo logy of con structing m em bersh i p are in troduced .F rom exp eri m en ts ,it w as successfu l fo r i m age p rep rocessing and defect ex tracti on .T he recogn iti on algo rithm cou ld raise the recogn iti on rati o based on fuzzy boundary pattern classificati on ,w h ich is better than classificati on recogn i 2ti on m ethod fo r w eld defect recogn iti on .Key words :radi ograph ic i m age ;w eld in sp ecti on ;i m age analysis ;defect recogn iti on X 射线照相法探伤检测是一种工业应用十分广泛的检查方法,具有直观、可靠、灵敏度和分辨率高等优点,利用检测结果可确定工件缺陷的类别、位置和大小,以此判断工件是否合格。
X光检测焊点判据X射线检测BGA、CSP焊点图像的评估和判断及其他应用理想的、合格的BGA的X光图像将清楚地显示BGA焊料球与PCB 焊盘一一对准。
如图(1)所示的焊球图像均匀一致,是理想的回流焊结果。
反之畸形焊球,大致有以下原因造成,回流温度低,PCB翘曲或PBGA的塑料基板变形,还有可能是由于SMT加工印刷缺陷造成的。
X射线检测对简单和明显的缺陷,如桥接、短路、缺球等的定义已经很清楚,但对于虚焊、冷焊等复杂和不明显缺陷没有更多深入的定义。
双面板上密集的组装元件常常导致阴影。
虽然X射线头和被测工件的工作台设计为旋转式,可以从不同角度进行检测,但有时效果不明显。
为了有效地判断复杂和不明显缺陷,有的设备制造商开发了“信号确认”软件。
例如,根据回流焊后X-光图形中焊球的尺寸改变及均匀一致性来评估和判断X-光图像的真正含义。
下面介绍如何根据BGA、CSP回流焊工艺过程中三个阶段焊球直径的变化和X-光图像的均匀性来判断某些焊接缺陷。
(1)63Sn-37Pb焊料回流焊工艺过程中,三个阶段焊球直径的变化A阶段(150℃例热阶段、焊球未熔化),BGA站立高度等于焊球高度。
B阶段(开始塌陷阶段或称一次下沉),当温度上升到183℃时,焊球开始熔化,进入塌陷阶段,此时焊球的站立高度降至初始焊球高度的80%C阶段(最后塌陷阶段或称二次下沉),当温度上升到230℃时,焊球充分熔化,并与焊膏熔在一起,在焊球上、下两个界面形成结合层,此时焊球的站立高度降至初始焊球高度的50%,X光图上球的直径增至17%,导致突出面积增加37%。
(2)X光图像的均匀一致如果所有球的X光图像均匀一致,圆形面积等于球面积或在10%~15%的范围内变化,则这种情况非常好,在回流焊中没有缺陷,称做“均匀一致”,在使用X光检查中,均匀性对于迅速判定BGA焊接质量提供了最首要的特性,从垂直的角度检测,BGA焊球是有规则的黑色圆点。
桥接、不充分焊接或者过度焊接、焊料溅散、没有对正和气泡都能够很快地检查出来。
浅谈X—ray检验设备评判BGA器件焊接质量作者:李柏东来源:《科技创新与应用》2014年第24期摘要:BGA器件焊接之后,由于其结构的特殊性无法采用常规检验手段对其焊接质量进行检验与评判,X-ray检验技术作为新技术、新手段越来越广泛的应用于电子产品组装检验中。
文章以工艺及质量检验要求为基础,介绍BGA器件焊接后形成不良焊点的原因,指出如何利用X-ray检验设备的检验影像评判BGA器件焊接质量。
关键词:BGA器件;X-ray;检验;质量随着电子产品便携化、小型化的发展要求,越来越多的小型器件应用于电子组装过程中,高密度、高集成的电子装联技术日趋成熟,随之而来的检验手段也日新月异。
作为小型器件典范的BGA器件近些年来在电子产品中应用非常广泛,与QFP封装器件或PLCC封装器件相比,BGA器件具有引脚数目更多、引脚间电感及电容更小、引脚共面性好、电性能及散热性能好等诸多优点。
虽然BGA器件有诸多方面的优点,但仍存在着无法改变的不足之处:即BGA器件在焊接完成之后,由于其焊点全部在器件本体腹底之下,因此既无法采用传统的目测方法观测检验全部焊点的焊接质量,也不能应用AOI(自动光学检验)设备对焊点外观做质量评判,只能采用X-ray检验设备对BGA器件焊点的物理结构进行检验。
X-ray检验设备是基于X射线的影像原理,由X射线发生装置发出X射线,对被检验印制板组及BGA器件进行照射,利用X射线不能穿透锡、铅等密度大且厚的物质,可形成深色影像,而会轻易穿透印制板及塑料封装等密度小且薄的物质,不会形成影像的现象,实现对BGA器件焊接焊点的质量检验,图1所示即是X-ray检验设备的检验原理。
下面就对此种检验的评判要求做些介绍与探讨。
图1 X-ray检验设备的检验原理图1 基本要求在X-ray检验设备的影像区内,BGA器件无明显位置偏移和翘起的现象,BGA焊料球的影像尺寸、形状、颜色和对比度应均匀一致,焊点影像应呈现形状规则的圆形,并且边界光滑,轮廓清晰,无回流焊接不良的迹象。
关于BGA封装器件焊点缺陷X-射线检测法的探讨摘要:制造者一般都是采用目视观察的方法,观察最外面一圈焊点的塌陷是否一致,再将芯片对着光线观察。
通过试验发现,使用X -射线检测仪检查BGA 封装器件的焊点,可以快速、准确地检测出BGA 封装器件中焊点的桥连、空洞、虚焊等缺陷,在BGA 封装器件焊点的质量检测方面得到广泛应用。
本文所用仪器和检测方法能够自动计算BGA 封装器件贴装焊点的空洞率,对空洞缺陷的快速检测和预防具有实际意义。
关键词:BGA;无损检测;缺陷引言:对于表面组装焊点,常用的无损检测方法有X -射线检测、三维光学摄像检验、激光/红外检测、超声波检测等多种方法。
要想不破坏BGA 封装器件本身的结构、性能等,就可以看出BGA 封装器件内在的缺陷或者是更加准确地检测出焊点的质量,就必须采用其它更为先进、可靠的无损检测方法。
通过对BGA 封装器件可视图像X -射线检测和分析,可以准确地检测出BGA 封装器件贴装焊点的各种缺陷。
一.试验材料与仪器(一)试验材料测试工件为采用再流焊焊接的BGA 封装器件,基板材料为FR -4,钎料为A lpha公司生产的Sn62 /Pb36 /Ag2合金焊膏,BGA 焊球的直径为0.7mm,I /O 端子间距为1.27 mm,通过贴片机或贴片装置完成BGA 贴装。
(二)X -射线检测仪实验所用X - 射线检测仪型号为HAWK -160X I型。
X -射线检测仪的工作原理是由在高电压下产生的电子束照射到金属钨表面,产生X 射线,产生的X 束射线倾斜向下照射并高速旋转,同时在下面有一个闪烁器平台也以同样的速度与X射线同步旋转,闪烁器平台实际上是一个对X -射线敏感的接收器。
一般来讲,X -射线不能透过锡、铅等重金属,从而形成深色影像;而一般的物质则被X -射线穿透,不会形成影像。
X -射线在光源与闪烁器平台之间的某一位置上聚焦,出现一个聚焦平面,聚焦平面上的物体或图像会在闪烁器平台上形成一个清晰的图像,不在聚焦平面上的物体或图像在闪烁器平台上则被”虚掉“,只有一个阴影。