激光三角测量法3D锡膏印刷质量如何检测

锡膏印刷是表面贴装技术（SMT）生产工艺中的一道关键工序，锡膏的印刷质量会直接影响 SMT组装的质量和效率。贴片安装电子产品的缺陷80%以上都是由于锡膏印刷质量缺陷如（少锡、多锡、桥连、污染等）引起的，所以必须要对锡膏印刷质量进行检测。

关于锡膏检测？

锡膏检测系统（SPI）主要分为二维（2D）和三维（3D）检测两种。

（1）2D检测

2D锡膏质量检测一般只能检测出锡膏质量缺陷中的少锡、多锡、桥连和污染，而无法测出锡膏的三维厚度、体积以及形状缺陷。随着电子技术的迅速发展，电子产品的日趋复杂，贴片元器件向精细化发展。表面安装器件本身的体积越来越小，引脚和走线越来越密，组件尺寸越来越小，导致锡膏的三维厚度和体积的检测也越来越重要。

（2）3D检测

2D锡膏印刷质量检测并不能真实全面地评价锡膏的质量，锡膏3D检测技术应运而生，以解决2D平面检测无法处理的问题。锡膏3D测量技术采用激光扫描的方法获得锡膏每个点的3D数据，这样便可以通过成百上千条线而不是一条线来判断锡膏的印刷质量。

主流方法？

目前，三维锡膏检测系统主要采用两种主流方法 ：一种是激光三角测量法，这种这种方法是典型的线扫描方式；另一种是相位测量轮廓术，这种方法是面扫描方式。其中激光三角法分为直射式结构和斜射式结构。

（1）直射式结构

激光三角测量法原理如下所示

激光器发射的光束经过待测物体表面的反射，在相机上成像。当被测物体轮廓发生变化时，相机中的成像位置也发生变化。由相点发生的位移，根据相关的关系式得到待测面的位移量 x，两者之间的关系式如下 ：

其中：a是待测点到成像透镜中心的距离 ；b是待测点的像点到成像透镜中心的距离 ；θ是激光束光轴和成像透镜光轴的夹角。

（2)斜射式结构

斜射式激光三角测量中，激光器的发射光与待测物表面成一定角度入射到物体表面。

待测物体表面的位移与相点发生的位移的关系式如下式 ：

其中：a是待测点到成像透镜中心的距离 ；b是待测点的像点到成像透镜中心的距离 ；θ1是激光束光轴和待测面法线的夹角 ；θ2是成像透镜和待测面法线的夹角。

（3）特点：

激光三角法的优点在于信号处理简单可靠，无需复杂的条纹分析就能测得物体表面的轮廓 ；但其存在的不足是精度不高，也不能实现小尺寸测量，另外实时性也不是很好。相移测量法虽然在相位与高度的转换过程中也使用了三角法原理，但是在相位测量上与激光三法有本质的不同，精度要比激光三角法高很多，但是同样不能完成锡膏小尺寸测量。

市场状况？

（1）国际市场

目前市场上高精度锡膏3D测量产品有加拿大Aceris-3D公司的AI-835SP、美国LASCAN公司的L3000、韩国PARMI公司的SPI2500和韩国SynapseImaging公司的3D MASTER 300锡膏测试仪器等。

其中：（a）AI-835SP、（b）L3000、（c）SPI2500和（d）3D MASTER 3000。

（2)国内市场

目前，国内PCB制板厂使用的3D锡膏测试设备还主要依靠进口，价格昂贵。因此，拥有自主知识产权的3D锡膏测试设备，能帮助国内PCB制板业和IC行业节约大量成本。灿锐光学专门针对锡膏印刷质量检测，推出了一款3D锡膏印刷质量检测光学方案，方案主要包括LED光源、LCD图形发生器、投影镜头以及采集PCB图像的工业相机。

基本原理：利用LED光源发光，通过LCD图形发生器再通过投影镜头，将结构光投影到待测的PCB板，最后通过一个或者多个高级工业相机采集PCB图像，进行预处理后，采用相应的图像处理算法，对图像进行分析比较判断，最后给出识别结果，最终实现低成本、高精度锡膏质量检测。

光源选择：在锡膏印刷质量检测中，光源类型的选择与光源所处的位置，对检测结果有着极其重要的影响。常见的光源有白炽灯、钠灯、LED、激光等。这套方案中采用的是高亮度120°焦平面的LED光源，该光源单色性好，获得的图像的前景与背景有较好的区分度，进入实现较高的识别率，降低漏检率。

优势：投影镜头可以在0°~ 45°范围内旋转，实现PCB板的全方位检查，各个角度的检测，同时还能对PCB板小范围内锡膏的体积、面积、高度、偏移和形状进行检测，实现高精度检测质量。帮助用户降低成本，检测出小体积锡膏的质量问题，实现高精度、快速、全面的PCB检测。