超声检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种适于对印刷电路板或设置在印刷电路板上的部件进行无损检测的超声检测装置。


背景技术：

2.无损检测ndt(non destructive testing)又称无损探伤，是检验部件的表面和内部质量的测试手段，其采用射线、超声、红外、电磁等原理技术并结合仪器，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)。
3.基于超声波的扫描声学显微镜sam(scanning acoustic microscope)是很重要的一种无损检测方法，被广泛应用于检测电子元器件或印刷电路板pcb(printed circuit board)内部的裂纹、断层等缺陷。超声波可以比其他非破坏性方法更好地定位材料层之间的空隙和脱粘，因为超声波可以观察材料层内部，并检测低至百分之一微米的极薄气隙和断层。


技术实现要素：

4.由于超声波仅能够在液体和固体中传播，需要将被检测部件浸入液体(通常是水)中才能实现检测探头与被检测部件的有效耦合。因此，现有的sam不适用于对水敏感的电子元器件。另外，现有的sam在检测工作完成之后还需要对被检测部件进行烘干，从而延长了整个检测工序的时间。
5.鉴于以上技术问题，本实用新型旨在提供一种在无需使印刷电路板或设于其上的部件浸入水中的情况下进行无损检测的超声检测装置。
6.具体而言，本实用新型提供了一种适于对印刷电路板或设置在印刷电路板上的部件进行无损检测的超声检测装置，所述超声检测装置包括超声换能器和用于容纳超声耦合剂的容器，所述容器包括刚性的侧壁和由柔性膜构成的底部。
7.在本实用新型的一个实施方式中，所述柔性膜由有机聚合物材料制成。
8.在本实用新型的一个实施方式中，所述有机聚合物材料是塑料或橡胶。
9.在本实用新型的一个实施方式中，所述柔性膜的厚度根据所述超声换能器的工作频率而设定。
10.在本实用新型的一个实施方式中，所述柔性膜的厚度为0.01mm至0.1mm。
11.在本实用新型的一个实施方式中，所述容器的所述侧壁由透明的玻璃或树脂材料制成。
12.在本实用新型的一个实施方式中，所述超声换能器是压电式、电容式、电磁式、磁致伸缩式或电致伸缩式超声换能器。
13.在本实用新型的一个实施方式中，所述超声换能器的下端配设有声学聚焦透镜。
14.在本实用新型的一个实施方式中，所述超声换能器通过导线连接到超声分析仪。
15.在本实用新型的一个实施方式中，所述超声耦合剂是水或乙醇。
16.根据本实用新型的超声检测装置在使用时，将超声换能器置入容纳在容器中的超声耦合剂、例如水中，构成容器底部的柔性膜在超声耦合剂的重力作用下能够紧密贴合在被检测部件的表面上。由于不需要将被检测部件放入水中，根据本实用新型的超声检测装置可适用于对水敏感的电路元器件。而且，在检测工作完成后不需要进行烘干操作，从而缩短了检测工序的时间，提高了检测效率。此外，对于器件底部填充(underfill)的在线检测提供了可能。
附图说明
17.本实用新型的各种实施例的上述和其它方面、特征和益处通过以下参考附图的详细描述而变得更加显而易见。在附图中相同的附图标记或标号指代相同或等同的元素。附图不一定按比例绘制，其中：
18.图1是根据本实用新型一实施例的超声检测装置的示意图；
19.图2是图1所示的超声检测装置用于检测印刷电路板组件pcba(printed circuit board assembly)的示意图。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的实施例的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也都属于本实用新型保护的范围。
21.图1是根据本实用新型一实施例的超声检测装置的示意图。如图1所示，本实施例中的超声检测装置包括超声换能器1和容器2。所述容器2用于容纳超声耦合剂，并且包括刚性的侧壁和由柔性膜3构成的底部。
22.超声换能器1可以是压电式、电容式、电磁式、磁致伸缩式和电致伸缩式超声换能器等中的任何一种。优选地，采用压电式超声换能器，其利用材料的压电效应实现电能和声能之间的相互转换，即将电信号转化为超声波信号或者将超声波信号转换为电信号。超声换能器1的工作频率优选在1mhz至500mhz。超声换能器1的下端优选配设有声学聚焦透镜，以将所产生的超声波会聚于待检测部件上。
23.柔性膜3优选地由已知的有机聚合物材料制成。所述有机聚合物材料可以是塑料或橡胶。本领域技术人员能够理解，柔性膜3的材料能够允许由超声换能器1产生的超声波通过，并且其强度足以确保在承载超声耦合剂的情况下该柔性膜3不会发生破坏。
24.柔性膜3的厚度可根据超声换能器1的工作频率而设定。优选地，柔性膜3的厚度可以设定成超声换能器1所产生的超声波的1/4波长。作为示例，柔性膜3的厚度可以为0.01mm至0.1mm。柔性膜3的厚度越薄，其与被检测部件表面的贴合度越高。
25.容器2的刚性的侧壁可以由任何已知材料制成。优选地，该侧壁可以由透明的玻璃或树脂材料制成，以便于观察容器内部状态。该侧壁也可以由不锈钢等材料制成。对于侧壁的形状没有特别的限制，其总体上可以呈圆筒形或方形，并且可以如图所示具有一定的倾
角。
26.图2是图1所示的超声检测装置用于检测印刷电路板组件pcba的示意图。
27.如图2所示，本实施例中的超声检测装置在应用时，超声换能器1通过导线4连接到超声分析仪5，在容器2中注入一定量的超声耦合剂6。超声分析仪5可以是集成了控制、分析、显示功能的机器。超声耦合剂6优选地是水，也可以采用乙醇等其他液体。
28.印刷电路板组件pcba包括pcb 7和设置在pcb上的部件8。该部件8可以通过表面贴装技术smt(surface mounted technology)等工艺焊接在pcb 7上。在图2中，部件8及其与pcb 7之间的连接部位(焊缝)以放大的比例示出。
29.在检测作业开始前的准备阶段，将注入了超声耦合剂6的容器2移动到pcb 7上的被检测部件8的上方，并使容器2的柔性膜3覆盖部件8的上表面。尽管图中并未示出，然而本领域技术人员能够理解，容器2的侧壁通过合适的支撑结构支撑。在超声耦合剂6的重力作用下，柔性膜3紧密贴合在部件8的上表面上。即使部件8的上表面为不规则形状，也能够确保在柔性膜3与部件8的上表面之间不存在气隙。
30.超声分析仪5可以基于传感器检测到的信号控制超声换能器1的移动，并在检测到超声换能器1移动到位后启动超声换能器1的工作。超声换能器1将电信号转换成超声波信号，所产生的超声波经过超声耦合剂6和柔性膜3后传递到部件8并可进一步如果穿过部件8到达pcb 7。如果pcb7存在裂纹或断层等缺陷，或者部件8与pcb 7之间存在焊接不良(虚焊或假焊)，则反射回的超声波波形会发生变化。超声换能器1接收该反射的超声波并将其转换为电信号，该电信号经由导线4输送到超声分析仪5被进行分析。分析结果可以由超声分析仪5的显示装置显示，由此可以获知缺陷的大小、位置、性质和数量等信息。
31.根据本实用新型的超声检测装置在使用时不需要将被检测部件放入水中，因而可适用于对水敏感的电路元器件。而且，在检测工作完成后不需要进行烘干操作，从而缩短了检测工序的时间，提高了检测效率。此外，对于器件底部填充的在线检测提供了可能。
32.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也落入本实用新型的保护范围。