3D SPI锡膏检测仪概论

1.3D SPI锡膏检测仪的应用

从***初的锡膏测厚仪到目前全自动的3D SPI锡膏检测机，焊膏检测系统已经发展了超过十年的时间，目前越来越多的***T用户开始关注焊膏检测系统的应用了。如何看待SPI锡膏测试仪的应用？下面简单的谈谈感想；

*元器件小型化

*引脚间距密集化

*无铅锡膏的广泛使用

*人力成本的上升

*一次性通过率的管控

越早发现问题就能越早解决问题，元器件成本，加工成本，返修成本，一次性通过率，客户满意度等等无时无刻不在困扰着***T管理者。有太多的原因造成目前的***T用户将检测的手段不断的前移，从ICT往前到炉后3D AOI，再往前到炉前的AOI，再往前到贴片前的SPI锡膏检测仪。

SPI有两个基本的功能；

1）及时发现印刷品质的缺限

SPI锡膏检测仪可以直观的告诉使用者，哪些焊膏的印刷是好的，哪些是不良的，并且提供缺限种类提示。

2） 通过对一系列的焊点检测，发现品质变化的趋势。

所有的趋势变化是由一种或一种以上的潜在因素所造成的。我们看不到潜在因素，但可以看到趋势变化。从而通过趋势变化去分析潜在因素。

SPI锡膏测试仪就是通过对一系列的焊膏检测，发现品质趋势，在品质未超出范围之前就找出造成这种趋势的潜在因素，例如印刷机的调控参数，人为因素，焊膏变化因素等。然后及时的调整，控制趋势的继续蔓延。

SPI锡膏测试仪针对具体的检测项目，完全可以做到对体积，面积，高度，XY偏移，形状，桥接的全自动检测。主流的PMP（相位调制轮廓测量技术）已经达到微米级的检测精度，而激光扫描的检测方式也达到了微米极的测试精度。

3D SPI作为一台硬件设备，它可以及时发现印刷品质的缺限。但要去发现趋势变化，就需要有强大的SPC（过程控制软件）加以辅助。SPC可以通过对一系列焊膏的检测结果进行统计分析及对比，图形化的提供趋势分布。焊膏的检测结果进行统计分析及对比，图形化的提供趋势分布。一般的XBar-S，XBar-R，Histogram，Single View, Multi View, CP, CPK, G&GR等报表都是不可缺少的工具。

1.3D SPI锡膏检测仪的原理及检测方式

SPI（Solder Paste Inspection）中文译为锡膏检测系统。主要的功能就是以检测锡膏印刷的品质，包括体积，面积，高度，XY偏移，形状，桥接等。如何快速准确的检测极微小的焊膏，一般采用PMP（中文译为相位调制轮廓测量技术）和Laser（中文译为激光三角测量技术）的检测原理。

2.1. Laser激光三角测量技术

使用的检测光源为激光，激光束在不同高度平面产生的畸变，检测头按一定方向连续运动，照相机按设定时间间隔拍照，从而获取一组激光畸变数据，再进行计算，得到测试结果的方式。（如下图）

优点: 检测速度较快,测试高度精度高

缺点：1）激光分辨率稍低，一般只有5 – 20um级。

2.2 PMP相位调制轮廓测量技术

使用白色光源，通过结构光栅的相位变化对焊膏进行测量,,利用结构光栅的灰度变化测量，得到高精度的高度值（见下图）采用相位的变化，对每一个焊膏进行8次采样，保证了检测的高重复性.

2.21 PMP技术中又分为FOV走停式和Scan扫描式两种检测方式；

 1.FOV走停式

检测进行时，运动时不采样，采样时不运动。***大程度减少了震动对检测的影响。

优点：    PMP原理检测分辨率高，为0.37um。

              稳定的多次采样，检测重复性精度极高。

              对PCB颜色不挑剔。

缺点：    速度相对较慢。

 2.Scan扫描式

利用检测头的连续运动形成结构光栅的相位变化。在运动的同时进行采样。

优点：    PMP原理检测分辨率高，为0.37um。

              对PCB颜色不挑剔。

              多次采样，检测重复性高

              检测速度较FOV走停式快。

缺点：    外界的震动影响较大，检测重复性较低。

大家知道，白光SPI所运用的检测原理是相位调制轮廓测量技术（PMP），其具有检测精度高，速度慢，重复性产生精度低等特性。在PMP的关键技术中，结构光栅是至关重要的。

 如何形成检测所必须的结构光栅？传统的方法是使用摩尔纹玻璃，即在玻璃的正反两面以一定角度差蚀刻相同周期的线条，通过摩尔效应产生黑白相间的结构光栅。此种方法形成的光栅周期是固定的，需通过设置不同的投影头来产生不同周期的结构光栅投影。而且摩尔纹玻璃需通过陶瓷压电马达及拨杆来驱动形成相位变化。复杂的结构对长时间的使用都有精度及寿命的影响。

 *同步结构光栅（D-Lighting）

 PMP技术是采用三角测高法的基本原理来对焊膏进行高度测量的。这就不可避免的要使用一定角度的侧面结构光栅投影。而一侧的投影会在另一侧产生阴影，影响检测结果。常规的解决方案是在两侧或多侧设置多个投影头，交替拍照。

 而我们真正来分析单侧投影所形成的阴影部分的图像，不是看不到，而是亮度比较低而已。被测物体周围的背景光及空气分子对投影光栅的漫反射效应都可以影响阴影部分的亮度。