[发明专利]基于红外热像测试数据确定虚焊焊点特征频带的方法

说明书

基于红外热像测试数据确定虚焊焊点特征频带的方法，包括步骤如下：1)获取虚焊焊点受热源激励的过余温度时间曲线；2)将温度下降段对应的过余温度时间时间曲线进行傅里叶变换，得到温度下降段对应的相位频率曲线；3)重复上述步骤获取多个同一类型、同一尺寸虚焊焊点的相位频率曲线；4)将获得虚焊焊点与标准焊点的相位差频率曲线；5)根据特征频带条件确定测试对象的特征频带，作为判断产品是否存在虚焊焊点的标准。本发明采用脉冲相位法进行分析，有效提取焊点热特性本征信息，通过平均相位差确定虚焊焊点的特征频带，具有抗干扰能力强、信号分析简单的优点，解决了现有虚焊焊点热像测试数据与正常焊点测试数据难以区分的难题。

技术领域

本发明涉及基于红外热像测试数据确定虚焊焊点特征频带的方法，属于虚焊焊点无损检测技术领域。

背景技术

焊点是电路板的一种典型组成单元，是航空、航天器电源结构中传递电信号，提供机械连接的结构单元。焊点的失效将导致器件乃至整个系统失效。随着焊点尺寸的越来越小，焊点成薄弱的连接环节，电子产品在机械震动冲击过程中，电路板与芯片之间的细小焊点连接是最容易发生破坏的部位，电子产品在运送和服役过程中不可避免的受到温度循环、振动、冲击等因素的作用而导致产品失效。

在航天器及军用装备电子产品生产以及贮存过程中，高密度PCB板由于贴装过程各种环境因素以及加工误差的影响，可能导致板载元器件焊盘表面锈蚀、氧化、污染等虚焊类贴装缺陷，如果在生产工序的最后环节进行检测发现电路板缺陷，将付出十分巨大的代价，甚至会导致整块贴装板甚至是整个电子产品的报废。目前国内外各种检测技术各有利弊，互为补充，但仍不能保证100％检测出焊点的缺陷。例如一些冷焊、局部润湿不良、油污氧化、孔洞、夹杂等焊点，其外观正常，又有电气连接，焊点虚焊问题一直是是现今电子产品检测的世界性难题。目前，国内外对于虚焊类的检测研究主要是基于红外热像检测技术。迄今，国内外的红外测试研究主要依靠过余温度进行虚焊类缺陷辨识。但虚焊类缺陷对应的过余温度信号与正常焊点差别较小，导致焊点虚焊缺陷本征热阻信号难以辨识；背景热辐射干扰较大，单纯放大或降倍的方法，可能会造成缺陷信息淹没或丢失，虚焊本征信号的提取难度大，提取效果及稳定性较差。哈尔滨工业大学ZL01140590.2号专利《检测电路板焊点可靠性的红外测温检测法》公开了一种对于外观正常的具有缺陷的焊点质量的检测方法。采用红外热像仪获取该待检测焊点的动态图像和该待检测焊点引线处的动态图像，得到待检测焊点和待检测焊点引线处的温度分布曲线；其次，将焊点的温度分布曲线和焊点引线处的温度分布曲线同比叠加在一起；最后，对叠加的结果进行判断：当两条温度分布曲线的分布趋势相同，且两条温度曲线上的最高温度点同步，判定该待检测焊点为合格焊点；否则为不合格焊点。但该方法主要存在以下问题：

1)虚焊类缺陷对应焊点和引线处的过余温度信号差别较小，导致焊点虚焊缺陷两个部位的过余温度信号的差别难以辨识；

2)背景热辐射干扰较大，可能会造成焊点和引线处缺陷信息淹没或丢失，虚焊本征信号的提取难度大，提取效果及稳定性较差；

3)该方法对由于金属连接截面积变小的焊点缺陷有着较好的检测效果，但对于基底间隙性的虚焊缺陷检测效果不良。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了虚焊焊点红外热像测试数据脉冲相位分析方法，通过相位差确定虚焊焊点的特征频带解决了现有虚焊焊点热像测试数据与正常焊点测试数据难以区分的问题。

本发明的技术方案是：

基于红外热像测试数据确定虚焊焊点特征频带的方法，包括步骤如下：

1)选取虚焊焊点作为测试对象，使用脉冲热源激励测试对象；所述脉冲热源为激光器或氙灯，脉冲热源激励角度取值范围为45～60°，脉冲热源激励的时间取值范围为0.3～0.9s，脉冲热源激励形成的光斑大小小于焊点面积的80％，脉冲热源激励测试对象的表面升温速率取值范围为15～50℃/s，脉冲热源激励角度与测试对象的表面切向垂直。