线路板板面孔对AOI检测的影响

    通常钻过孔的板比未钻孔的板,在AOI 检测时更复杂一些。因为经过钻孔的板上,孔对AOI 检测有较大影响。当出现偏孔、破孔,孔环宽度小于最小线宽,孔尺寸与资料尺寸有所差异,孔位置与资料所记录位置有微小偏差等情况时,在孔位置处将会报告大量缺陷。本文从理论原理上分析了出现上述情况的原因,并通过优化检测参数,在保证检测可靠性的同时,减少假缺陷数。
  
    AOI(自动光学检测)

  检测仪广泛应用于各PCB 厂家中,主要用来检测PCB 半成品的表面缺陷,进行过程控制,从而达到降低成本,保证质量的目的。由于各生产厂家的PCB 板面情况不同,在实际的检测过程中遇到的问题也不同,因此在实际的检测过程中需要对一些参数进行适当的调整,尽可能减少漏测和假点,保证检测的可靠性,节约检测时间。

     PCB板面孔对AOI检测的影响

  由PCB板面孔引起假缺陷的原因及缺陷类型

  通常情况下,钻过孔的板比未钻孔的板,在AOI 检测时更复杂一些。因为经过钻孔的板面,孔对AOI 检测有较大影响。本文针对Orbotech 公司SK-75 型号AOI 检测机进行分析,从理论和实验两方面研究了PCB板面孔对检测结果的影响,并通过优化检测参数,在保证检测可靠性的同时,减少假缺陷数。

  SK-75 采用直射光和散射光,照射到待测板面上,然后将板面反射光转换成模拟电信号,再转换成灰阶数字信号,最后处理成二进制(0,1)的黑白图案。再将所得的数字资料与母板资料在逻辑处理器中进行比较,根据所设置的参数报告不同之处并显示缺陷。

  对于板面上的孔及其相应的孔环,在进行扫描检测时,其反射光被接收后,经处理所得到的二值(黑白)数字资料中,孔被处理成黑色,孔环则被处理成白色。

  此数字资料包含了孔及孔环的特征类型、位置、形状,孔的大小,孔环的宽度等相关信息,同样地,母板资料也记录了孔及孔环的这些相应信息。在逻辑处理器中进行比较时,就是针对这样信息来进行处理的。

  在扫描处理PCB板面孔及孔环的过程中,由于焦聚、灰阶临界值等参数的影响,扫描所得图像的尺寸及位置会与板面实际情况有一定的差异;此外,孔边缘处铜面(孔环)的反射光会对孔与孔环的分界位置的界定造成一定影响,从而也会导致所得到的孔及孔环的尺寸、位置与板面实际情况存在差异。若此差异值超出了所设定的允许容差值,则会报告尺寸不符等假缺陷。

  另外,板面实际情况与母板对比资料也会存在一定的差异。工程CAM 资料并不能直接用作母板资料,来与板面扫描所得资料进行对比,还需对其先进行处理,其处理过程与检测PCB 板时对扫描图像的处理方式相类似。母板资料所用的孔层资料是钻孔资料,其所记录的孔尺寸是钻孔时尺寸, 而在AOI 扫描时,PCB板面孔经过了沉铜、电镀,其尺寸与资料所记录尺寸存在一定差值,这就导致了PCB板面孔实际尺寸与母板对比资料所记录的尺寸有所差异,从而也会出现报告假缺陷的情况。

  在检测时还常会有情况出现:

  1. 孔环宽度小于最小线宽或偏孔时,孔环处会报线宽不够。
  2. 有破孔时,孔会报告开路、线宽不足、间距不足等缺陷。
  3. 若检测平台有划伤,常会在较大的孔处报告残铜类缺陷。

   参数优化方法

  为减少上述假缺点,可采用将孔遮盖的方法。根据板面的实际情况,所选择的图案尺寸大小范围为0~100mil。

大多数厂家在进行AOI 检测时,为降低漏测的可能性,会将此文件删掉,那么在检测板面时,这些设计值(线宽/间距)小于所设定的参数值(最小线宽/间距)的图形处,仍会报告缺陷,这些缺陷就是真正的假缺陷。

  不同厂家对于偏孔、破孔的接受标准不同,根据实际可接受标准,选择合适的形状及掩盖图形尺寸,可以大大地减少由孔所引起的假缺陷。但是,也有不完善的地方,在以下情况时,可能会导致一些其它的问题:

  1. 假定孔尺寸为30mil ,选择尺寸为40mil 的圆形对孔进行掩盖。当未偏孔时,可将孔完全填充;若出现偏孔,掩盖图形将不能完全填充孔,这是因为在对孔进行填充时,所填充的位置是母板资料上所记录的孔位置,而不是板面实际孔位置。此时,就会报告诸如“开路、线宽不足、间距不足、孔破或残铜”等假缺陷。当检测板与母板资料对位不够精确时,也会出现类似情况。

  2. 当板上孔尺寸相差较大时,较难找到合适的填充尺寸:若填充尺寸略大于最大孔尺寸,可以将所有孔都填充,但是会将较小孔周围较大区域都填充了,这样在较小孔周围的缺陷就会漏测;若填充尺寸小于最大孔尺寸,则比填充尺寸大的孔就会出现, 这样就会报告“间距不足”等其它假缺陷。

  在处理生成母板资料时,会产生一个资料,此资料记录了母板资料中不符合设计规则的一些图形特征,绝大多数是线宽不足、间距不足类缺陷。当CAM工程 资料中的图形,其设计线宽/间距小于所设定的最小线宽/间距时,在处理生成母板对比资料时,软件就会认为其为缺陷,会将其位置、缺陷类型等信息记录下来,产生一个掩盖文件。

  如果保留此掩盖文件,则在检测板面时,这些与掩盖文件所记录的相同位置处的相同缺陷就不会报告了。要尽可能地减少由于孔所引起的假缺陷,建议同时采用保留母板掩盖文件和对孔进行填充的方法。

  实验验证

  选用线路与铜面混合的图形,设计了开路、短路、残铜、孔破、缺口、突起等各种形式不同大小的缺陷。然后采用不同方法,分析其对检测结果的影响。

  孔掩盖方法对检测结果的影响,对孔进行填充时比不对孔填充,所测得的假缺陷数量大大减少,且漏测情况相同, 漏测的缺陷是尺寸小于1.0mil 的微小缺陷(一个孔破、一个残铜),都在可接收标准要求范围内。

  母板掩盖资料对检测结果的影响,与删除母板掩盖资料时的测试结果相比较,保留此母板掩盖资料,并不会造成漏测,且会降低假缺陷数。所示结果与理论分析结果相符合,验证了理论分析的正确性。

  结论

  经过钻孔的板面,孔对AOI 检测有较大影响,在AOI 检测时比未钻孔的板更复杂一些,常会报告很多假缺陷。要减少这类由孔所引起的假缺陷,可根据实际接收标准,选择合适形状及尺寸的掩盖图形,对孔进行填充,同时保留生成母板资料时,所会产生的掩盖文件。采用这种方法,可大大地减少由于孔所引起的假缺陷,且不会造成漏测。

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