三維SPI的原理與檢測方式

摘 要 SPI（SolderPaste Inspection）是指錫膏檢測系統(tǒng)，主要的功能就是以檢測錫膏印刷的品質(zhì)，包括體積，面積，高度，XY偏移，形狀，橋接等。如何快速準(zhǔn)確的檢測極微小的焊膏，一般采用PMP（中文譯為相位調(diào)制輪廓測量技術(shù)）和Laser（中文譯為激光三角測量技術(shù)）的檢測原理。

【關(guān)鍵詞】SPI Laser 錫膏檢測 相位調(diào)制 光柵

1 Laser激光三角測量技術(shù)

使用的檢測光源為激光，激光束在不同高度平面產(chǎn)生的畸變，檢測頭按一定方向連續(xù)運(yùn)動，照相機(jī)按設(shè)定時間間隔拍照，從而獲取一組激光畸變數(shù)據(jù)，再進(jìn)行計(jì)算，得到測試結(jié)果的方式，如圖1所示。

優(yōu)點(diǎn)：檢測速度較快。

缺點(diǎn)：

（1）激光分辨率低，一般只有10 - 20um級。

（2）單次采樣，重復(fù)性精度低。

（3）運(yùn)動中采樣，外界震動及傳動震動對檢測影響較大。

（4）激光的單色光對PCB板的顏色適應(yīng)力較弱。

2 PMP相位調(diào)制輪廓測量技術(shù)

2.1 使用白色光源，通過結(jié)構(gòu)光柵的相位變化對焊膏進(jìn)行測量

如圖2所示。

2.2 利用結(jié)構(gòu)光柵的灰度變化測量，得到高精度的高度值

如見圖3所示。

2.3 采用相位的變化，對每一個焊膏進(jìn)行8次采樣，保證了檢測的高重復(fù)性精度

如見圖4所示。

2.4 PMP技術(shù)中又分為FOV走停式和Scan掃描式兩種檢測方式

2.4.1 FOV走停式

檢測進(jìn)行時，運(yùn)動時不采樣，采樣時不運(yùn)動。最大程度減少了震動對檢測的影響。

優(yōu)點(diǎn)：

（1） PMP原理檢測分辨率高，為0.37um。

（2） 穩(wěn)定的多次采樣，檢測重復(fù)性精度極高。

（3） 對PCB顏色不挑剔。

缺點(diǎn)： 速度相對較慢。

2.4.2 Scan掃描式

利用檢測頭的連續(xù)運(yùn)動形成結(jié)構(gòu)光柵的相位變化。在運(yùn)動的同時進(jìn)行采樣。

優(yōu)點(diǎn)：

（1） PMP原理檢測分辨率高，為0.37um。

（2） 對PCB顏色不挑剔。

（3）多次采樣，檢測重復(fù)性高于激光型設(shè)備。

（4） 檢測速度較FOV走停式快。

缺點(diǎn)：外界的震動影響較大，檢測重復(fù)性較低。

3 可編程結(jié)構(gòu)光柵（PSLM）

可編程結(jié)構(gòu)光柵（PSLM）：實(shí)現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)光柵運(yùn)動的軟件控制，避免了傳統(tǒng)的壓電陶瓷馬達(dá)（PZT）驅(qū)動玻璃摩爾紋光柵所必須的機(jī)械裝置，減少了機(jī)械磨損和客戶維修成本。

運(yùn)用先進(jìn)的相位輪廓調(diào)制測量技術(shù)（PMP），8比特的灰階分辨率，達(dá)到0.37微米的檢測分辨率，相比激光測量精度提高了2個數(shù)量級，大大提高了設(shè)備的檢測能力和適用范圍。如表1所示。

參考文獻(xiàn)

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[2]徐曉艷.無鉛焊膏粘度檢測及其穩(wěn)定性研究[D].南京：東南大學(xué)，2015.

[3]Mallik S，Schmidt M，et al.Influence of solder paste components on rheological behavior [C].2nd Electronics Systemintegration Technology Conference （IEEE），1135-1140.

作者簡介

呂俊杰（1969-），男，湖北省應(yīng)城市人。研究生學(xué)歷?，F(xiàn)為武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院副教授。主要研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)。

作者單位

武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院 湖北省武漢市 430074