三維SPI的原理與檢測方式

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

【關鍵詞】SPI Laser 錫膏檢測 相位調制 光柵

1 Laser激光三角測量技術

使用的檢測光源為激光，激光束在不同高度平面產生的畸變，檢測頭按一定方向連續運動，照相機按設定時間間隔拍照，從而獲取一組激光畸變數據，再進行計算，得到測試結果的方式，如圖1所示。

優點：檢測速度較快。

缺點：

（1）激光分辨率低，一般只有10 - 20um級。

（2）單次采樣，重復性精度低。

（3）運動中采樣，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板的顏色適應力較弱。

2 PMP相位調制輪廓測量技術

2.1 使用白色光源，通過結構光柵的相位變化對焊膏進行測量

如圖2所示。

2.2 利用結構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，對每一個焊膏進行8次采樣，保證了檢測的高重復性精度

如見圖4所示。

2.4 PMP技術中又分為FOV走停式和Scan掃描式兩種檢測方式

2.4.1 FOV走停式

檢測進行時，運動時不采樣，采樣時不運動。最大程度減少了震動對檢測的影響。

優點：

（1） PMP原理檢測分辨率高，為0.37um。

（2） 穩定的多次采樣，檢測重復性精度極高。

（3） 對PCB顏色不挑剔。

缺點： 速度相對較慢。

2.4.2 Scan掃描式

利用檢測頭的連續運動形成結構光柵的相位變化。在運動的同時進行采樣。

優點：

（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，檢測重復性高于激光型設備。

（4） 檢測速度較FOV走停式快。

缺點：外界的震動影響較大，檢測重復性較低。

3 可編程結構光柵（PSLM）

可編程結構光柵（PSLM）：實現了對結構光柵運動的軟件控制，避免了傳統的壓電陶瓷馬達（PZT）驅動玻璃摩爾紋光柵所必須的機械裝置，減少了機械磨損和客戶維修成本。

運用先進的相位輪廓調制測量技術（PMP），8比特的灰階分辨率，達到0.37微米的檢測分辨率，相比激光測量精度提高了2個數量級，大大提高了設備的檢測能力和適用范圍。如表1所示。

參考文獻

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[2]徐曉艷.無鉛焊膏粘度檢測及其穩定性研究[D].南京：東南大學，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，湖北省應城市人。研究生學歷。現為武漢職業技術學院電信學院副教授。主要研究方向為電子技術。

作者單位

武漢職業技術學院電信學院 湖北省武漢市 430074