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线路板行业质量检测解决方案

 

一、PCB行业质量检测现状及背景

印制线路板(PCB)是电子设备中必不可少的基础性部件,随着社会经济和生活水平的发展,对PCB的需求无论在产量上、性能指标上连续多年呈现快速增长,相应地,对于PCB的质量检测也提出了更高的要求,传统的检测方法已经不能满足PCB行业对质量控制的要求。PCB工艺制程复杂,质量管控环节多,一般要求关注内层板、外层板、菲林、钻孔质量、成品板的质量。

对于PCB内层和外层板,重点关注开路、短路、缺口、毛刺、针孔、残铜、元件缺失等缺陷(如下图所示)。传统一般采用电测法(飞针测试),只能检测短路、断路两种缺陷,无法检查缺口、针孔和残留铜等其它缺陷。电测法的夹具成本高,小批量生产时不合适。随着PCB板线路密度的不断增大,电测法需要不断增加测试接点数,导致测试程序和夹具成本上升,电测试出错和重测次数增多,不断减小的引脚距离对电测试也构成了巨大的挑战。此外,电测试是一种接触式检测方法,在探针接触PCB板的过程中,可能会对产品造成损害。

对于菲林,作为PCB制造的母版,其质量控制是整个PCB工艺流程质量控制的源头。关注的缺陷与内层板类似,传统一般采用 “人眼+放大镜”的检查手段。检查标准不稳定,效率低,难以适应高产能的需要,特别是随着PCB布线密度的不断提高,人工目检难度增大,误判率升高。据统计,当导线宽度和间距小于0.2mm以下时,人工通常会漏掉20%以上的缺陷。此外,这种方式对检测者的视力健康损害也非常大。人工目检的方式无论在检测质量、还是在检测速度上都不能满足实际检测需求。

对于PCB板的钻孔质量,一般关注多孔、少孔、孔大、孔小、偏孔、未透等缺陷。传统一般采用”人工目视+胶片+塞规”的检查方法:每种产品钻孔时先钻出一张红菲林胶片,检验时通过销钉与产品板固定,人工在灯箱下目视检查。通过塞规重点检查孔大、孔小,通过菲林重点检查多孔、少孔、偏孔、未透,其他的孔损、披锋、塞孔等通过人工目视来完成。人工检查的能力与孔数、最小孔径有直接的关系。生产实践表明,对最小孔径≥0.5mm的产品板,人工可在一定效率下检查。随着孔径尺寸的减小,人眼检测能力迅速下降,对于≤0.3mm、孔数1万以上的产品板,人工连抽检质量都难以保证。

针对传统检测手段的不足,基于视觉技术的自动光学检测设备(AOI)日益得到广泛应用。目前AOI已成为PCB行业的主流检测技术,是PCB厂提升产品工艺和产能的关键装备。AOI设备具有以下优点:

A、检测速度快,一片产品检查时间为几秒或十几秒,可以适应高产能需求;

B、检查精度高,可以适应当前及未来精细线路的检查;

C、检查结果客观、可靠、可信赖;

D、非接触检测,不损坏产品。

二、PCB行业质量检测解决方案

AOI设备的技术原理是“图像比对+模式分析“。参考下图,先根据CAM文件生成模板图像,检测时将实际产品图像与模板图像进行对比,如果两者相同则通过,如果两者有差异,进行模式分析判断是否为缺陷。

模板图像一般通过分析PCB板的设计文件得到,CAM文件中记录了线路板的各种元素信息(线路、焊盘、钻孔等),因此可以预知PCB板的理想形态。如下图所示,左面是CAM设计文件的局部图,右侧为对应的模板图像。AOI设备的目标就是:找出实际产品不同于CAM设计文件的缺陷,比人工比对GoldenSample样张的方法更值得信任。

AOI设备基于计算机视觉技术,是一种集现代精密光学、电子、机械和计算机技术为一体的高科技产品,一般由精密运动机构、成像系统、显示系统和计算机系统组成。

在PCB行业,凌云依靠强大的研发团队和多年的技术积累,以“精准“、”可靠“、”高效“为核心产品理念,陆续推出EAGLE F系列Film AOI、EAGLE C系列PCB AOI、EAGLE H系列验孔机,为PCB厂家提供从“菲林”→“内外层PCB板” →“钻孔”→“成品板”的全制程质量检测解决方案:

A、2007年推出能够检测3mil线宽/线距的NISUS系列菲林检查机;

B、2009年推出能够检测2mil线宽/线距的菲林检查机;

C、2011年推出能够同时检测黑片和棕片的EAGLE F系列菲林检查机;

D、2013年推出EAGLE H系列验孔机,和EAGLE C系列PCB AOI;

E、即将推出EAGLE V系列AVI外观检查机。

 

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