球栅阵列焊点空洞缺陷的数学形态学分析

球栅阵列(BGA)焊点焊接过程中容易产生气泡,形成空洞缺陷,检测时如何自动分析一直是个难题。提出使用Otsu算法分割焊球,使用数学形态学中的开闭运算、顶帽变换提取空洞缺陷的技术方案,实现每个焊点空洞缺陷的准确提取和自动分析。实验结果表明,提出的技术方案鲁棒性强,可应用于BGA焊点的空洞缺陷检测。     

一种焊点缺陷检测方法的研究

利用基于X射线所采集的图像检测BGA器件焊点在PCB板上所存在的缺陷.介绍了采用基于X射线焊点图像的检测方法,讨论了缺陷检测算法的实现过程,提出了焊点粗糙度的概念和计算方法,最后给出了实验结果,结果表明提出的检测方法在BGA焊点的缺陷检测中是有效的.     

基于神经网络的PCB焊点检测方法

针对目前自动光学检测系统在进行焊点检测时容易出现缺陷误报和漏报,以及智能化程度不高的问题.提出了一种基于神经网络的检测方法.首先采用一种基于熵的多阈值自动图像分割方法来提取焊点;然后定义焊点图像的一系列特征,并通过实验对特征进行选择;最后建立用于焊点分类的BP神经网络.实验证明,基于神经网络的焊点图像检测方法具有较高的准确率.     

基于X射线的BGA空洞缺陷3D检测方法

目的对球栅阵列封装(Ball Grid Array,BGA)芯片中由于焊接过程中产生的气体未能及时逸出所致的空洞缺陷进行3D检测,以降低缺陷检测难度和提高准确率,为实现BGA产品的流水线检测奠定基础.方法利用X射线三维显微镜对BGA芯片进行扫描与重建得到3D模型,将模型等距切片后转为灰度图像,根据3D可视化结果和灰度直方图选择固定阈值进行全局阈值分割,将分割得到的二值图进行连通区域标记并计算各区域面积,最后采用积分法求取焊球和空洞体积并计算空洞率.结果与2D检测方法对比,该方法可以有效去除图像中的多元器件重叠的不利因素,可直接观察空洞缺陷的大小及位置;在BGA切片图像中标记分割阈值的等值面并测量焊球和空洞的直径,将测量结果与DR图像中的测量值对比,最大误差为3.726μm,表明该方法可以准确地分割焊球及空洞特征.结论该方法可以有效地检测出BGA中的空洞缺陷,并准确地计算出焊球和空洞体积及基于体积的空洞率.     

一种基于X射线成像的球栅网格阵列封装芯片焊接检测方法

球栅网格阵列(BGA)封装芯片由于其引脚封装在内部的工艺特点,需要采用X射线成像的方式进行质量检查.提出一种基于印制电路板(PCB)X射线图像的自动芯片焊接质量检测方法,采用投影变换的方法确定芯片区域,根据球形焊点特点,利用霍夫变换对引脚焊点进行自动识别.该方法能实现全自动的焊接质量检查,提高焊点识别的效率和准确度,进而提高工业生产的效率和可靠性.     

基于加权双向二维线性判别特征的焊点检测算法

为克服现有自动光学检测(AOI)算法的缺陷,针对AOI的特点,对传统的双向二维线性判别方法进行改进,提出一种基于加权双向二维线性判别方法的焊点检测算法.在计算协方差矩阵时,对不同的类别以及类内不同的样本进行加权,从而提取更有判别力的特征.将改进后的算法应用于焊点检测,可实现对不同批次用料的自动分类.文中提出的算法检测速度可以满足实际需要,且与现有AOI系统中常用的图像对比算法和图像分析法相比,可以显著降低误报率.     

基于神经网络的PCB焊点检测方法研究

随着印刷电路板（PCB）组装技术向高密度化和“零缺陷”方向发展,市场对自动光学检测系统（AOI）的要求也向高准确率、智能化发展。针对目前AOI在焊点检测时,容易出现缺陷误报和漏报,以及智能化程度不高的情况,作者提出了一种基于神经网络（ANN）的检测方法。首先,采用了一种基于熵的多阈值自动图像分割方法;然后,定义了焊点图像的一系列特征,并通过实验对特征进行选择;最后,建立了用于进行焊点分类的BP神经网络。实验证明,基于神经网络的焊点图像检测方法具有较高的准确率。     

BGA焊点共面度的特殊结构光投影测量技术

为了解决球栅阵列(BGA)焊点共面度在线检测问题,发展了一种特殊的结构光投影技术。用环形光发射二极管(LED)照明BGA芯片,通过环形灯的中心,布置二个电荷耦合器(CCD)摄像机从不同的角度记录小球上圆环的图像。提出了一个简化的算法,根据两幅图像的差异,可以完成整个BGA芯片的共面度测量。用钢珠和BGA芯片进行的实验验证了方法的精度和可行性。     

无铅BGA封装可靠性的跌落试验及焊接界面微区分析

通过进行BGA封装的可靠性力学试验(高加速度跌落试验),研究了机械冲击和应力对无铅BGA封装焊点的可靠性的影响,并通过对失效BGA封装焊点的微观结构和成分的SEM/EDX分析,寻找影响焊点可靠性的主要因素,研究结果表明,焊点的失效模式较为复杂,而在多数情况下,焊点的疲劳失效与焊接界面处的金属间化合物IMC层断裂有关,并对无铅焊料IMC的性质也作了研究.     

跌落碰撞下球栅阵列无铅焊点失效分析

为探究板级跌落碰撞下球栅阵列(BGA)无铅焊点的失效机制,分别进行了3种不同高度下BGA无铅焊点跌落试验和染色试验,分析无铅焊点在跌落碰撞下的失效机制,并与前人结果加以对比.结果表明,在跌落碰撞下,无铅焊点的失效机制为靠近封装一侧的金属间化合物(IMC)界面脆性断裂,BGA无铅焊点失效的根本原因是机械冲击和电路板(PCB)的往复弯曲.     

BGA封装中含Bi,Ni的无铅焊球剪切强度研究

对Sn/3.5Ag/0.7Cu,Sn/3Ag/3Bi/0.5Cu和Sn/3Ag/3Bi/0.5Cu/0.1Ni三种BGA无铅焊球(0.76 mm)经不同热循环后,在FR-4基板上的剪切强度进行了测量.采用SEM和EDX对样品截面进行观察和元素分析.数据表明,Bi的掺入提高了焊料的润湿性及焊接强度,并减缓了IMC的生长速度;焊料中加入微量Ni可有效减小焊点下金属上Ni镀层的耗穿速度,抑制了焊球经热循环后焊接强度的下降.     

基于机器视觉的BGA芯片缺陷检测及其MATLAB实现

文章应用机器视觉技术,采集回流之前的球栅阵列(BGA)芯片图像,对图像进行预处理后,运用点分析方法对图像中各个焊球区域进行标记,通过计算获得焊球数目以及各个焊球位置、大小等特征信息,建立判断标准并依次序对这些信息进行比对,从而判断芯片合格与否,并对不合格芯片判断其缺陷类型;研究采用MATLAB完成图像预处理以及具体的检测程序编写;实验结果证明,此方法可以正确识别缺陷类型,在检测速度以及可靠性方面有很好的保证.     

球栅阵列封装板级跌落试验与有限元分析

通过板级跌落试验研究球栅阵列(BGA)封装在冲击脉冲下的动态响应和失效模式,并运用有限元软件ABAQUS对跌落过程进行模拟。模拟计算结果与实验结果一致,应力最大值出现在最外围拐角焊点与印刷电路板PCB侧焊盘的连接处,剥离应力是导致焊点裂纹萌生、扩展最终完全断裂的主要原因。此外,研究了外围尺寸相同的3种不同焊点分布对PCB挠度和最外围拐角焊点剥离应力的影响,结果表明:焊点分布对PCB挠度影响较小;外围焊点分布密度显著影响最外围拐角焊点的剥离应力。     

预热温度对BGA钎焊球质量影响

钎焊球是BGA及BGA等高密封装技术中凸点制作关键材料。预热温度是影响钎焊球质量关键因素。本文采用切丝重熔法制作钎焊球,研究了预热温度对63Sn37Pb钎焊球真球度和外观质量的影响。结果表明：在实验条件下,随着预热温度升高,钎焊球真球度逐渐升高,表现质量逐渐变好。当预热温度500℃～600℃时,钎焊球真球度和外观质量变化不明显。从使用角度出发,预热温度稍大于500℃为宜。     

无铅焊点鲁棒定位的灰度积分投影算法

针对自动光学检测系统因焊点定位不准确而导致的误判问题,基于灰度积分投影技术提出了一种焊点定位的鲁棒算法。首先对焊点图像进行预处理,利用焊点的颜色特征对图像进行二值化,将焊点从PCB图像中分割出来,然后分别利用焊点特征的水平和垂直灰度积分投影曲线,以焊盘窗内焊点像素的面积最大化为目标,找到焊点的定位坐标,以实现准确的焊点定位。另外,在算法中,通过引入Blob评价函数区分焊点与噪声,从而有效地减少噪声的干扰,提高了定位算法的鲁棒性。实验结果表明,对变化多样的Chip元件焊点,该算法具有较高的定位精度。     

基于无损探伤的高精度电路板缺陷检测系统

为了实现电路板焊盘、焊点焊接情况的快速缺陷分析,采用无损探伤技术结合大比例成像结构设计了高精度电路板缺陷检测系统.系统由X射线机、MV-M1000型高分辨率图像采集卡以及MN39750PA型CCD探测器构成,在分析了无损探伤基本原理的基础上,设计了大比例电路板成像结构,并提出了累计采样降噪算法.针对存在焊接问题的电路板进行实验,实验结果显示:通过无损探伤系统可以清楚地观察电路板的焊接情况.经光学系统计算分析可知,对缺陷的检测精度可达30 μm,可以有效地满足工业应用等的设计要求.     

SnAg及SnAgCu无铅焊料接头中金属间化合物在时效中的演变

对SnAg共晶合金及SnAgCu共晶合金无铅焊料与Cu或Ni／Cu或Au／Ni／Cu衬底经钎焊方法焊接后,在焊接界面和焊料内部形成的金属间化合物(IMC)的类型、形貌和分布形式,以及焊接接头在随后时效过程中IMC的类型、成分和形貌的演变规律进行综述。分析结果表明,在钎焊过程中,IMC的类型与焊料成分有关,与衬底金属在焊料合金中的溶解度及扩散速度有关;IMC的形貌与加热温度、冷却速度及焊接界面的温度梯度有关;IMC的分布与焊料成分及接头中金属元素的扩散能力有关;焊料接头的断裂机理与接头合金成分、时效温度、时效时间、载荷方式有关;在时效过程中,焊料共晶组织粗化,焊料强度下降,断裂会在焊料内部发生;当IMC厚度增大到临界尺寸时,应力集中严重,多层IMC形成,空穴形成及长大,在IMC界面层断裂;若两者强度接近,则断裂部分发生在焊料,部分发生在界面IMC处。     

基于DSO算法的印刷电路板焊点测试路径优化

针对印刷电路板焊点测试中的测试时长、测试效率等路径优化问题,提出了一种用于电路板自动测试的基于DSO(don-key and smuggler optimization)算法的路径优化方法,通过电路板上焊点坐标信息,编写DSO的优化程序,与蚁群算法、遗传算法和模拟退火算法进行算法有效性的比较与分析,并将其对试际电路板焊点测试路径进行仿真验证.结果表明:该算法能够有效优化电路板上的焊点测试路径,缩短测试时间,为解决电路板自动测试中的路径优化问题,提供了有效理论依据和解决办法.     

BGA封装结构热黏弹塑性的双尺度分析

将倒装焊底充胶BGA封装结构简化为含有非完全(单层)周期性微结构的多层板,基于均匀化理论,焊料采用统一型Anand黏塑性本构模型,建立了一种非完全周期结构的热黏弹塑性双尺度分析方法.通过Rayleigh-Ritz法,采用高阶逐层离散模型,耦合解析求解了热循环载荷作用下的宏、细观问题,确定了焊球的热应力应变行为.通过与有限元方法的结果对照,验证了该分析方法是简洁、有效的.算例结果显示,温度载荷、胶层厚度等是影响焊球热黏弹塑性响应的主要因素.