光学影像测量系统在PCB中的应用

随着PCB产业的突飞猛进、特种元器件的不断推出，表面封装元器件趋向小型化和多功能化，这就促使印制电路板的设计和印制电路板制造技术更趋向高密度、高可靠和高精密度方向发展，以适应电子产品小型化和多功能化的发展和需要。而且PCB产品也向着超薄型、小组件、高密度、细间距方向快速发展。线路板上元器件组装密度提高，PCB的线宽、间距、焊盘越来越细小，已到微米级，复合层数越来越多。传统的人工目测（MVI）和针床在线测试（ICT）检测因“接触受限”（电气接触受限和视觉接触受限）所制，已不能完全适应当今制造技术发展的需要。在 PCB上通常需进行各种尺寸之圆孔的钻孔加工，而加工后圆孔的几何尺寸及位置将影响其与IC组件及其它电子装置的后续组装制程。另一方面由于在PCB板上之圆孔数量庞大，传统的MVI和ICT技术已经不能适应如此快速的进程，基于产能及品质的要求，极需要具快速且精密的检测方法。有鉴于此， PCB电路板行业发展全自动光学影像检测系统用于监视和保证生产过程的品质，已经成为PCB板制造业的必然需求。
1、光学影像测量系统介绍
　　美国Micro-Vu公司为45年以上专业量仪制造厂，每年产量1500套以上行销世界，拥有与 IBM Microsoft 合作研发之软件团队，尤以自动量测机种深为各行业之好评，不断地创新方便性及人性化，可于不同倍率/不同光源下精密量测，知名度享誉世界及同业，且为美国第一大视觉量测制造厂。
　　2、光学影像检测系统的作用
　　光学影像测量系统为现代制造机械的关键性设备，并广泛应用于机器视觉应用领域，如检测、逆向工程及其它自动化工业。随着高科技工业的发展，过去许多产品检测方式，现今已要求由自动化及非接触方式进行检测。以PCB行业为例，光学影像检测系统的作用是检测PCB在制造过程中的尺寸规范，进行过程控制，通过改正工艺来消除或减少缺陷。通常把光学影像检测系统置于关键位置，监控具体生产状况，并为生产工艺的调整提供必要的依据。
　　在PCB制造过程中，需检测的项目：菲林热胀冷缩的检测、产品外观检测、各元素位置检测、长宽高度检测、真直度检测、真圆度检测、孔毛边检测等。
　　3、光学影像检测系统框图
　　光学影像检测系统主要由工作台、驱动控制、CCD摄像系统及软件系统4大部分组成。
　　4、光学影像检测系统的工作原理
　　自动光学影像检测系统，核心结构是一套CCD摄像系统、交流伺服控制x、y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线路板置于光学测量系统的工作台面上，经过定位，调出需要检测产品的检测程序，x、y工作台将线路板送到镜头下面，镜头捕捉到线路板的图像后，处理器将会在x、y工作台移至下一个位置进行捕捉，然后进行相应的计算。通过对图像进行连续处理，获得较高的检测速度。光学影像检测系统通过程序自动对PCB进行尺寸规范，可输入需要测量的实际值与公差，经过分析、处理和判断，发现缺陷并进行位置提示，同时生成文件，等待操作者进一步确认或送有关部门进行改良。
　　5、光学影像检测系统的工作流程
　　光学影像检测系统工作流程框图。
　　6、光学影像测量系统如何测量高度
　　自从1995起出现各种微通孔技术以来，在批量生产线上业界开始逐渐采用CO2激光、UV/YAG激光以及光成像电介材料等技术，这些新技术导致电路板设计思想发生转变，从以前小心使用0.3mm通孔转为大量使用盲孔和微通孔，尤其在高密度应用场合(如移动电话、计算机、各种板卡和IC封装)。高宽比大于8:1且直径小于0.3mm的孔已越来越常见，特别是在服务器、基板和工作站的电路板上。如何对这类通孔品质进行控制?
    光学影像测量系统测量高度的原理是根据寻找不同高度两个最清晰面的焦距差，而从物理光学的角度来讲，所谓的“清晰”是在一倍焦距和两倍焦距之间的成像，也就是说，在某一个区段内，成像都是清晰的，再累积到两个面在自动对焦时焦距的差别，Z轴的精度就不能与X、Y轴相提并论。这就需要有一个良好控制和技术，而且软件也要有很高的技术含量，Micro-Vu测量仪采用与IBM Microsoft共同研发之软件，光源五圈八方向四十个区块任意调整，Z轴精度同样也能控制在5um左右，实在是其它软件不能及的。