【优质文档】工作原理及常见问题解析.pdf
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1、AOI 检测原理及使用技巧 1、前言: 随着 PCB加工层次越来越高, 对导线的完整性要求也越来越高,由于层次 的增加,板件的材料及加工成本也越来越高,为了提升产品的品质和降低废品 损失,提高 AOI的检测技术和修理技术是势在必得。 2、AOI机检测原理 2.1 AOI原理简介(以 CAMTEK 604 、808为例) : AOI(Automatic Optical Inspection )自动光学检测设备在各个行业中 都得到了较为广泛的使用,在PCB加工过程中,作为重要的检测设备,其原理 是:利用各种光源通过光学镜片过滤后照射在待检PCB板上,然后反射光 (激 发光)通过各种过滤镜片, 反射
2、到接收器上, 接收器根据光信号强弱产生相应 电信号,经过一系列的信号转换后,设备区分出PCB板面图形状况,再与AOI 本身寄存的 PCB板面图形数据进行比对, 有差异的位置就报出缺陷, 最后通过 检验员进行确认处理,以完成整个检测过程。 2.2 AOI检测流程解析: 如图 1)示 AOI检测流程基本分五步完成:资料处理、母板资料学习、板 件扫描、影像处理、逻辑比对、缺陷处理,其各个步骤的目的如下: 1、资料处理2、母板学习 3、板件扫描4、影像处理 5、逻辑 比对 6、缺陷 处理 图 1)AOI 检测基本流程图 1) 、资料处理:在 AOI的检测过程中,为了保证加工出的板面图形与设计 图行的一
3、致性, 避免批量性问题漏检, 常采用 CAM/CAD 作参考对比图形进行检 测。在采用 CAM/CAD 作参考对比图形时,需对CAM/CAD 资料进行层次定义、检 测模式选定、解析度、线宽、板厚等相应参数设定,把工程设计的CAM/CAD 资 料转换为 AOI能够识别的图形资料。(注:我们公司现用GENSIS2000 进行 AOI 资料的传输) 2) 、母板学习:采用CAM/CAD 作参考对比图形时, AOI图形处理卡把处理 过的 CAM/CAD 资料转换为 AOI能够识别的图形数据, 并存储下来, 备 AOI检测 时进行图形比对。 之前存在镀金板,金板的资料可以用AOI机进行扫描,采用金板(先
4、目检 出合格板)作参考对比图形时(会存在批量性缺陷漏检之隐患),不需要资料 处理, 直接扫描撷取金板图像, 然后经 CCD 处理器将所得图像转换为CAM 图形, 并寄存下来, 备 AOI检测时进行图形比对。 由于现在的工艺及工程制作技术的 提高,现已不再使用此方法进行学习。 3) 、板件扫描:如图2)所示, AOI的 CCD (或能量采集设置)从板面扫 过,并采集反射光 (或激发光),并根据能量强弱形成相应的电子信号,待 AOI 的影像处理卡进行图像处理。 AOI机在扫描 PCB板时所用的光源结构及所起的作用: ?散射光 类 数位化 Binar y CCD 类 EIC 类比转数位 资料线路 数
5、位化 ( Gray level ) 影像处理 卡 数位转换二进位 资料线路 二进位影像 ( 0 或1 ) 图 2)AOI 扫描、检测示意图 散射光 PCB 直射光 对微短及小铜点具备较高的敏感度 对凹陷及刮伤等缺陷具备较低敏感度 ?直射光 对导体上的开短路,针孔,凹痕及刮痕具备较高的敏感度 对导体边及孔具备较低敏感度 4 ) 、影像处理: AOI通过自身的影像处理卡,把从PCB板面扫描得到的 电子(模拟)信号转换为数位信号,进而转换为二进制信号,便于图形比对。 如下图: 象素( Pixels ) ?象素的大小决定影像的质量 ?铜为白色,在二进制中用1 表示,基材为黑色,在二进制中用0 表示 5
6、 ) 、逻辑比对: AOI把经扫描及影像处理后的图形数据与存储的图形数 据进行比对,不符合的地方报出缺陷,待检验员判定。如图: 6 ) 、缺陷处理: AOI通过监视器按顺序把每个比对数据不同的位置显现 出来,供检验员判定缺陷是否符合检验标准,并对不合的缺陷进行相应处理。 3、AOI测试过程中的常见问题及处理方法 3.1 板面氧化造成缺点较多 板面氧化后,铜箔的反光能力就会降低,导致缺点数增多,影响检验时的 效率。通常可以通过降低氧化(Oxiation )的敏感度来减少此类缺陷的报出。 敏感度的强弱依次为Low 、Normal、High、Extra High 。在表面状况良好的情 况下,使用 N
7、ormal,在比较轻微的氧化时可以选择High,可以减少部分因氧 化而报出的缺陷点, 对其他缺陷的检测结果不会有什么影响;若板面的氧化程 度较严重,想要取得可以接受的缺陷范围,可以选用Extra High,但选用此 参数时存在凹陷漏失的风险,一般不建议使用此参数, 建议对板面氧化进行酸 洗来达到较好的板面状况。 除了以上的处理方法, 我们还可以通过改变灰白图像临界值来实现,由于 调节灰白值所带来的漏失风险不好评估,一般不建议采用此方法。 3.2 导体边缘处较小缺口或导体之间因腐蚀不净造成间距减少的漏失 由于 AOI在设计时,对于导体上的缺失或导体间距的减少方面的设定允许 范围为设计的 70%
8、,对于较小的凹陷或间距的减少存在一定的漏失风险,可以 通过降低解析度,或增大对应线宽、间距值来减少漏失。 在资料制作时, 所选用的解析度的大小会直接影响该料号的检测精度和产 量,解析度值越大,分辨率越低,侦测能力越弱。反之,解析度值越小,分辨 率越高,侦测能力越强。具体的解析度与分辨率的对应关系如下图: 解析度 (resolution) 高分辨率(解析度值小) Normal 低分辨率(解析度值大) 解析度越小侦测能力较高,但不是越小越好,解析度小扫描速度也越慢, 内部逻辑的时间会越长,假缺陷也会增多,影响设备的产能。通常我们所选用 的解析度采用以下原则:分辨率为最小/ 线宽线距的十分之一(取较
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