印制电路板焊点虚焊的红外热像特征提取

发布时间：2020-09-03 21:19

　　焊点是印制电路板上的重要组成单元,除了作为电气连接的通道外,还为电子元器件与基板之间提供机械连接。虚焊是电路板焊接时的一种常见缺陷,虚焊的存在会造成电路工作不正常,出现时好时坏的不稳定现象给电路的调试、使用和维护带来重大隐患,因此电路板各焊点是否存虚焊在及虚焊程度的判断就显得尤为重要。目前,常用的无损检测方法,如X射线、光学检测方法、飞针检测方法等,对这类焊接缺陷无法实现有效检测。红外无损检测具有适用范围广、非接触测量、检测速度快、检测精度高、便于定性定量分析以及便于观察等优点,被认为是焊点虚焊缺陷检测一种新方法。本课题围绕利用红外无损检测技术对印刷电路板焊点虚焊及虚焊程度检测及判定进行研究。本文从焊点红外无损检测原理分析、焊点红外无损检测系统搭建、检测、工艺参数的选择、红外图像序列算法处理、缺陷特征识别与判定等技术开展论述。分析了焊点虚焊结构在激光激励下的焊点内部的热流传递过程,建立了焊点温度场分布的一维解析模型,确定了焊点表面温度与物性参数以及时间的关系。在此基础上提出了三种红外图像序列处理算法。并在理论上对三种算法模型的进行介绍。搭建了激光器激励的焊点虚焊的红外无损检测系统,通过试验研究确定了最优激光器光斑大小、入射角度、激励功率与激励时间等参数。介绍了红外热像仪的各项参数与软件。并使用MATLAB自主编写程序实现三种红外图像序列算法的处理。研究了脉冲相位法、红外信号趋势分析、视在吸热系数法对红外图像序列进行处理和特征提取,建立了虚焊程度与特征参数之间对应关系,以此作为判断虚焊程度的依据。
【学位单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;TN41
【部分图文】：

电子电路板,航天电子,轻量化,组件

第 1 章绪论究背景与意义焊点除了作为电气连接的通道外，还为电子元器件与基板之间提的破坏往往会造成整个器件甚至整个系统的失效[1]。为了保障电子，提高焊点的可靠性是相当关键的。备的制备和装接过程中，焊接缺陷是由于工艺参数的改变或者环境它从生产工艺上根除难以实现，而焊点的虚焊缺陷就是一种典型的焊业总公司航天工业行业标准 QJ2828-96 中，虚焊的定义是：焊料与它污物或氧化层所隔离，没有熔化形成金属合金、只是简单地依附焊接缺陷。虚焊缺陷是由空气间隙组成的面积型缺陷，这类缺陷的气连接，但在工作时，会因结构缺陷而产生较大的工作电流，使焊焊锡附着力小，使焊点的可靠性严重降低。

红外热成像,检测方法,虚焊

印制电路板焊点虚焊的红外热像特征提取的红外无损检测过程中，红外热像仪不需要接触试件表面便可获得焊点使之升温）后的温度分布及走势，且响应较快。当焊点内部存在缺陷时塞”而发生不连续变化，而这反映在热像图上体现为温升曲线的斜率发热特征参数变化能够反映虚焊类缺陷的存在及虚焊程度。无损检测技术分为：主动红外热像无损检测、被动红外无损检测[9]。主是利用外部热源作为激励源向被测材料注入热量，利用红外热像仪拍摄信息，根据图像的时间序列分析技术来判断缺陷的存在与否[10]。主动励方式如下图 1.2 所示。

波谱,电磁辐射,波谱,热对流

建立焊点虚焊的一维导热模型的基础。（2）热对流热对流是指在存在温差时，热量从高温流体向低温流体流动的现象。其公式如下=(-)∞qhTTconvS(convq ——固体表面在温度下的热损失，2W /m；h ——对流换热的表面换热系数， /(m )2W K；ST ——物体表面的绝对温度，K；∞T ——周围环境的绝对温度，K；热对流过程表明，焊点在受热激励加载时，热流在空气介质传递时会有部分能量损的热量与焊点物体的表面温度以及环境温度两者的温度差有关。因此需要在试验检意，尽量保证焊点表面与周围环境温差较小，减小因热对流产生的能量损失。（3）热辐射高于绝对零度的物体都会向外辐射电磁波，对于波长范围在 nm~mm 的红外辐射如下图 2.1 所示

【参考文献】