印刷电路板缺陷检测系统分析

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第1页1绪论本章在分析PCB缺陷检测的重要性、常用检测方法和发展现状的过程中，重点研究了缺陷检测算法的发展和应用情况，在分析现彳f检测算法的基础上，提出了本文拟采用的基于彩色图像处理的PCB缺陷检测算法。1．1PCB缺陷检测的重要性通常把在绝缘材料上按预定设计，制成印制线路、印刷元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路，而把印制电路或印制线路的成品电路板称为印制电路板，简称PCB(PrintedCiFCUitBoard)⋯。几乎所有的电子设备都离不开PCB，小到电子手表、计算器、掌上电脑，大剑计算机、电子通讯设备、军用武器系统，只要有集成电路等电

2、子元器件，它们之间电气互连都要用到PCB。它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑，实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要求的电气特性，同时为自动锡焊提供阻焊图形、器件插装、榆查、维修提供识别字符和图形。我国PCB产业取得了飞速增长，据中国印制电路行、Ik协会预测，2007年我国PCB产值将达到120．5亿美元，从而成为世界最人的PCB生产中心，这一增长趋势还将持续到2010年或更长一段时间”1。然Inj，在PCB板的大批量生产过程中，难免会出现质量问题，如焊盘或过孔不通，走线因腐蚀过度而断路或腐蚀不到位而短路等。生产出来的印刷电路板足行合

3、格，出厂前必须进行合格性检测，目的是为了提高产品质量，减少进入F步工序的有缺陷的电路板的数量。目前，一般PCB的一次性成品率仍徘徊4：60％到90％之间n1，如果不经测试或返修，这无疑会造成巨大的浪费。而一H有超过5％的次品流入市场，其后果可能是灾难性的。由此可见，PCB缺陷检测在其生产线上的应用是非常重要的。1．2POB检测方法现状1．2．1PCB检测方法现有的PCB缺陷检测对象主要有两种：针对裸板即没有安装元器件的PCB板和已经安装了元器件的PCB检测。常用的检测方法1有人工测试、电测试西南科技大学硕士研究生学位论文第2页和光学测试三大类，其中电测试又包括在线测试和功能测

4、试。传统的视觉检查法即人工测试，由于投资小、方法简单曾广泛应用。但此种方法对新型PCB板是无能为力的，比如，当导线宽度和间距小于0．2mm以下时，人工目检大约漏掉20％的缺陷”1。在以往的PCB￡-产过程中，电测试曾经是一种比较有效的在线测试方法。但随着PCB生产技术的不断提高，它的局限性也越来越大。比如高密度PCB的市场份额不断扩大，使得多数PCB上都设计有极细的走线和超细间距的元器件，高引脚数垦使电气节点数不断上升。因此相应的测试设备及夹具也造价昂贵，而测试所需时间也不断上升。而且电测法是一种接触式检测法，可能对产品造成损害。所以，近年来光学测试法越来越受到重’视。Fl动

5、光学检查系统(AutomaticOpticalInspectionSystem，简称AOI)的核心是一套CCD摄像系统、交流伺服控制工作台及图像处理系统“，。在进行检测时，首先将需要检测的印刷电路板置于AOI系统的工作台上，经过定位，调出需要检测产品的检测程序，工作台将线路板送到镜头下面，镜头捕捉到线路扳的图像后，处理器将会在工作台移至下一个位置时对捕捉到的图像分析处理，通过对图像进行连续处理，获得较高的检测速度。1．2．2AOI的研究和国内应用现状当前国内的PCB生产厂家在生产线上仍大量采用功能测试和人工目视检查，这远远跟不上PCB制造技术的步伐。AOI能较好地承担PCB生

6、产中的质量控制任务。证1目前国内市场上常见的AOI系统仍是国外品牌的天下，如英国DiagnoSYS公．『J的VisionPoint型、美国Teradyne公司的5500型和Angilent公司的5DX(带x射线)型等。这些国外的AOI产品，由于采用了多摄像头技术，因此对于很多平常难以检测到的缺陷都可以发现，功能十分强大。但是，它们都有一个弱点：价格昂贵。由于进口设备价格昂贵，给国内印制电路板厂家带来了巨大的经济压力，而且这些设备往往不适合国内操作人员的习惯，在使用过程中不能充分利用其功能，造成了资源的极大浪费。目前虽然国内也研制和生产了一些自动化光学检测系统，但国内对印刷电路

7、板自动检测系统的研究仍处于起步阶段，从事这方断研究的科研院所也不多。而且因为受到各种因素的影响，对于印刷电路板缺陷自动视觉检测系统的研究仍然停留在一个相对初期的水平。正因为国外的印刷电路板自动检测系统价格太贵，而国内还没有研制出西南科技大学硕士研究生学位论文第3页真正意义上的印刷电路板自动光学检测设备，所以国内绝大部分电路板生产厂家还是采用人工检测或者电测试等方法进行检测。’枪测手段的落后，导致目前国内多层板的产品合格率仅为50—60％。为此，现在各印制电路板厂家都迫切需要采用先进技术的检测设备，以改变