条纹的数量可以数出,然后用下面的公式算出板子的高度:
W=P/(tan a + tan b)
其中 P 是光栅间距 ( 线与线之间的中心距 ) , a 是照射角度, b 是观察角度。
但是对条纹进行观察和测量并不能直观表示出实际的翘曲情况。三维数据要藉由一系列复杂算法计算出,用这种算法可将条纹图像转化为偏移数据。附图显示了用这种方法观察线路板、组件及未贴装组件的翘曲情况。
光栅影像技术还可测量线路板和组件在回流焊温度下的平面度,藉由仿真回流焊温度观察和测量温度变化时的翘曲情况,而其他方法则无法进行此类测量。
在许多场合,某一个焊盘区或某个组件在回流焊之前及之后的室温下都非常平整,但仍然会出现焊接问题。图 1 是在回流焊温度下一个 40mm BGA 器件及其焊盘区域的图像,这里 PCB( 只显示了相关部份 ) 和组件分别在规定的回流焊曲线 ( 峰值温度 225 ℃ ) 下单独观测,并将结果记录下来。
从图中可以看出,回流焊使 BGA 和焊盘向相反的方向弯曲,所以回流焊过程会在焊球上产生很大的应力。
图 2 所示的 BGA 在脚 1 处与邻近焊盘出现大量桥连 ( 焊盘图像左边绿色区域 ) 。由于组件和焊盘区域在回流焊前后都是很平整的,所以引起桥连的原因让人感到非常迷惑。但我们在仿真回流焊温度 ( 如图 1 的做法 ) 条件下对二者进行观察,就可以看见焊盘和 BGA 都出现了翘曲,最大垂直偏移从 0.431mm 到 0.457mm 。在多数焊接区域,焊球实际受到一个拉力,但是在脚 1 附近的焊球却受到挤压直到与旁边的其它焊点连到一起。回流焊完成之后的冷却过程中,温度降到 183 ℃时焊接突起开始凝固,桥连就成为永久性的缺陷。图 3 表示缺陷形成过程。
知道了组件在回流焊过程中的这种特性后,生产制程人员就可以对制程进行调整以改善线路板和零配件的机械特性,从而优化制程,大大减少缺陷的发生。
光栅影像技术应用范围非常广,既适用于实验室也可用于在线生产,它可以对整个线路板 ( 不论是否已经组装 ) 、单个焊盘以及 JEDEC 盘中的组件进行测量。随着线路板密度越来越高、尺寸越来越小以及无铅焊料和无溴材料的采用,装连精度成为影响利润的重要因素,因此快速地测量这些参数也变得更加重要。