Ett system för att upptäcka lödfel på SMT-stift baserat på förbättrad connectivity domain-algoritm

Varför små lödfogar spelar roll

Modern elektronik, från telefoner till bilar, byggs på kretskort fyllda med små metallstift och blanka lödfogar. Om även några få av dessa fogar av misstag smälter ihop kan de kortsluta en krets, skada komponenter eller orsaka mystiska fel i färdiga produkter. Denna studie visar hur en smartare kamerabaserad inspektionsmetod kan upptäcka dessa dolda misstag mer tillförlitligt, vilket hjälper fabriker att hålla hög kvalitet utan att sakta ner produktionen.

Söker problem med digitala ögon

För att automatiskt kontrollera lödfogar förlitar sig fabriker ofta på maskinsynssystem: kameror tar närbilder av korten och mjukvara granskar varje pixel för att avgöra vilka områden som hör till metallstift, vilka som är lödning och vilka som är bakgrund. Ett vanligt tillvägagångssätt behandlar varje kontinuerlig fläck av ljusa pixlar som en separat region och räknar hur många pixlar den innehåller. En normal lödfog har ett typiskt storleksintervall, medan en brygga som förbinder två stift tenderar att vara mycket större. I enkla layouter med gott om utrymme mellan stiften fungerar denna räkning bra och flaggar snabbt alltför stora regioner som troliga fel.

När komponenterna sitter för tätt

När tillverkare krymper enheter och packar fler komponenter på varje kort blir avstånden mellan stiften extremt små. I dessa täta områden kan standardmetoden med regionräkning luras: två närliggande stift som är korrekt lödda kan i bilden se ut att smälta samman till en region, vilket får mjukvaran att felaktigt märka dem som en brygga. Brus i bilden och svaga kanter runt lödningen kan förvärra problemet, vilket leder till falska larm som fördröjer inspektionen och kanske till och med döljer verkliga fel bakom ett flöde av felaktiga varningar.

En tvåstegsmetod för att separera vad som verkar sitta ihop

Forskarna tar sig an detta problem genom att behålla hastigheten hos den traditionella metoden men lägga till en riktad andra titt där det första steget kan ha gått fel. Systemet kör först den vanliga regionmärkningen och pixelräkningen för att hitta misstänkta områden som ser för stora ut. Istället för att omedelbart acceptera dessa som fel klipper det ut dem som små patchar och förbättrar kontrasten inuti dem så att subtila gränser blir tydligare. Nästa steg använder ett avståndsbaserat knep som mäter hur långt varje punkt är från regionens kant och skapar ett jämnt landskap där centrum av lödknappar ser ut som kullar och utrymmena mellan dem som dalar.

Låter virtuellt vatten hitta dolda gränser

På detta artificiella landskap tillämpar teamet en process kallad watershed, som föreställer sig vatten fylla dalarna och mötas vid osynliga kamlinjer. Dessa kamlinjer markerar sannolika gränser mellan separata lödfogar som först såg ihopsmälta ut. Genom att applicera detta endast inuti de misstänkta patcharna håller metoden beräkningskostnaderna låga samtidigt som den noggrant delar på stift som misstogs för att vara förenade. De nyseparerade regionerna läggs sedan tillbaka i den ursprungliga bilden, och regionräkningssteget körs igen, denna gång på en renare och mer exakt bild av fogarna.

Bevis från riktiga kretskort

För att testa systemet byggde författarna en praktisk inspektionsuppsättning med en industrikamera och ett LabVIEW-baserat program, och tillämpade den på en blandning av offentliga testbilder och kort från deras eget labb. De mätte hur ofta systemet korrekt fångade verkliga lödbryggor och hur ofta det larmade i onödan. På 300 testbilder höll den förbättrade metoden hög noggrannhet samtidigt som falska positiva minskade kraftigt på tätt packade stift. Den kunde skilja riktiga lödbryggor från ofarligt nära grannar och förblev stabil under olika layouter och ljusförhållanden.

Vad detta betyder för vardagselektronik

För icke-specialister är slutsatsen att denna metod ger kretskortsproducenter ett mer pålitligt par digitala ögon. Genom att kombinera ett snabbt första genomlopp med en riktad andra analys kan systemet bättre separera verkligt farliga lödbryggor från ofarliga fogar som bara ser misstänkta ut. Detta gör inspektionen mer trovärdig och mindre känslig för röriga layouter, vilket bidrar till att säkerställa att de små metallförbindelserna i vardagliga enheter fungerar som avsett under hela deras livslängd.

Citering: Xiong, W., Xiao, N. & Wang, R. A SMT pin soldering defect detection system based on improved connectivity domain algorithm. Sci Rep 16, 14789 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44847-0

Nyckelord: detektering av lödbrygga, maskinsyn, SMT-inspektion, bildsegmentering, kretskortskvalitet