底片檢查機(jī)應(yīng)用價(jià)值分析

韋潔鑫

（北京凌云光視數(shù)字圖像技術(shù)有限公司，北京 100097）

1 底片質(zhì)量檢查工藝面臨的挑戰(zhàn)

印制電路板制造是電子工業(yè)的基礎(chǔ)，直接影響電子工業(yè)的發(fā)展水平，PCB菲林作為PCB制造的模板，是整個(gè)制造鏈條的前端，其質(zhì)量直接關(guān)系到PCB的制造質(zhì)量。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電路板上的線路、元件尺寸更為精細(xì)微小，對(duì)各種缺陷的控制要求更為嚴(yán)格，相應(yīng)地也對(duì)菲林的質(zhì)量控制提出了更高的要求，菲林質(zhì)量檢查工藝面臨著新的挑戰(zhàn)。

（1）更精密的電路尺寸結(jié)構(gòu)。業(yè)內(nèi)最高端的廠商已進(jìn)入25 mm（1 mil）以下的PCB生產(chǎn)，而國(guó)內(nèi)的主流PCB廠也已進(jìn)入以75 mm ～ 100 mm為主的階段，部分高端廠商已開(kāi)始實(shí)現(xiàn)2 mil以下產(chǎn)品量產(chǎn)；

（2）更小的缺陷尺寸。隨著線路尺寸更為精細(xì)，加以對(duì)品質(zhì)要求更高，要求檢出更小尺寸的缺陷；

（3）更高的檢測(cè)速度。傳統(tǒng)的菲林質(zhì)量檢查，是依靠人在放大鏡下對(duì)菲林片進(jìn)行逐點(diǎn)檢查，隨著工藝的發(fā)展，暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題，已經(jīng)完全不能滿足菲林質(zhì)量檢查的要求。

首先“人眼＋放大鏡”的檢測(cè)精度難于滿足要求，對(duì)于高密度線路板的微小缺陷容易發(fā)生漏測(cè)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，檢測(cè)水平不穩(wěn)定。從工程實(shí)踐來(lái)看，人眼檢查的疏漏是難以避免的，而且人眼檢查與人員的精神狀態(tài)密切相關(guān)，疲倦、情緒的波動(dòng)和環(huán)境的干擾都會(huì)導(dǎo)致檢查結(jié)果的波動(dòng)，很難完全避免漏測(cè)。一般的工廠每周會(huì)有兩次左右漏測(cè)，而漏測(cè)則意味著后工序物料的損失和浪費(fèi)。

其次的問(wèn)題是檢測(cè)速度慢。對(duì)于一張450 mm×600 mm，0.75 mm的菲林，采用人工在10倍放大鏡下檢測(cè)，需要超過(guò)30分鐘的時(shí)間，加上復(fù)查，耗時(shí)更長(zhǎng)。加以合格的QC人員培養(yǎng)不易，人力資源成本壓力巨大。

傳統(tǒng)人工檢測(cè)方式的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題是人眼疲勞和勞動(dòng)保護(hù)。QC人員長(zhǎng)期通過(guò)放大鏡緊盯菲林進(jìn)行檢查，眼睛極易疲勞甚至損傷，勞動(dòng)保護(hù)問(wèn)題不容小視。

基于自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）技術(shù)的底片檢查機(jī)，可以有效地解決上述問(wèn)題。

2 底片檢查機(jī)的基本原理和系統(tǒng)組成

底片檢查機(jī)按技術(shù)劃分為精密機(jī)械、光學(xué)成像（CCD成像）系統(tǒng)、電氣控制、軟件邏輯處理四大部分組成，是基于圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)菲林的自動(dòng)精密檢查，集現(xiàn)代精密光學(xué)、電子、機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的高精度質(zhì)量檢查設(shè)備。圖1為底片檢查機(jī)的系統(tǒng)組成。

系統(tǒng)通過(guò)光學(xué)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)完成整個(gè)菲林圖像的掃描（如圖2所示），通過(guò)處理軟件，完成對(duì)菲林的圖像分析，檢出缺陷。

目前AOI常用的檢測(cè)算法大約可分為三種：

2.1 有參照判決

將被檢測(cè)圖像與標(biāo)準(zhǔn)模型比對(duì)，包括圖像級(jí)的逐點(diǎn)比對(duì)，特征級(jí)的特征比對(duì)。從標(biāo)準(zhǔn)模板的獲取方式，又可細(xì)分為從基于設(shè)計(jì)文件的檢測(cè)和基于好品統(tǒng)計(jì)的檢測(cè)。

2.2 無(wú)參照校驗(yàn)，或稱為基于規(guī)則的校驗(yàn)(DRC)

根據(jù)事先定義的PCB設(shè)計(jì)規(guī)則，檢測(cè)圖像中是否存在違反規(guī)則的情況。

2.3 混合型判決

綜合運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)模板比對(duì)和基于規(guī)則的判決兩種方法。

有參照的檢測(cè)算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但是特征級(jí)比對(duì)不容易檢測(cè)線寬、線距違例等瑕疵。此外對(duì)于某些特殊的區(qū)域，逐點(diǎn)比對(duì)前的精確定位較為困難。DRC方法算法實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，但不需要標(biāo)準(zhǔn)模板，對(duì)微小缺陷敏感度高。DRC方法在早期的AOI設(shè)備中應(yīng)用較多，其最根本的也是無(wú)法解決的缺點(diǎn)是在整線或焊盤缺失、多余時(shí)可能存在漏檢，這在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法避免而又無(wú)法接受。而從設(shè)計(jì)文件獲得檢測(cè)模板（CAM Reference）則可以得到標(biāo)準(zhǔn)的Gold Model，理論上可以無(wú)遺漏的檢出所有缺陷。近年來(lái)，綜合運(yùn)用CAM Reference和DRC方法成為技術(shù)主流。

底片檢查機(jī)對(duì)菲林底片檢測(cè)流程為：CAM資料導(dǎo)入分析→菲林底片掃描檢測(cè)→缺陷復(fù)查確認(rèn)→缺陷標(biāo)記→缺陷修復(fù)。

3 底片檢查機(jī)的應(yīng)用價(jià)值

底片檢查機(jī)的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 提高生產(chǎn)品質(zhì)、生產(chǎn)的直通率

結(jié)合客戶的生產(chǎn)工藝，底片檢查機(jī)的檢測(cè)精度高，極大地提高了菲林的生產(chǎn)質(zhì)量，基本可做到菲林零缺陷流入下一道工序。大大減少由于菲林缺陷所導(dǎo)致的批量返修或者報(bào)廢，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的直通率和交貨周期。

3.1.1 人工目檢或者抽檢情況

由于人工容易受主觀性和環(huán)境條件等的影響，一般靠人工目檢很難實(shí)現(xiàn)完全的菲林缺陷控制。對(duì)于設(shè)備性能和工藝較好的廠，一般一周會(huì)有兩次左右的菲林缺陷流入下一道工序；若設(shè)備性能較差，工藝控制不好，甚至?xí)幸惶煲淮蔚娜毕莘屏至鞒?；抽檢則存在更大的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致更多的缺陷菲林流出，導(dǎo)致批量返修或者報(bào)廢，造成嚴(yán)重的損耗。

高端印制電路板廠對(duì)于產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來(lái)越高，顯然人工目檢或者抽檢已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在和未來(lái)發(fā)展的需要。

3.1.2 采用Film AOI情況

采用Film AOI后，基本可將菲林缺陷漏測(cè)降低至零，從而杜絕菲林缺陷而導(dǎo)致的后工序生產(chǎn)問(wèn)題，大大提升了生產(chǎn)的直通率，降低物料損耗。

3.2 提升檢測(cè)效率，提高菲林產(chǎn)能，大大減少人工成本

底片檢查機(jī)采用先進(jìn)的高速線掃描系統(tǒng)及軟件處理系統(tǒng)，可自動(dòng)快速完成對(duì)菲林的圖像采集、處理等工作，大大提升傳統(tǒng)靠人工檢查菲林的效率問(wèn)題，減少大部分的菲林QC人員，從而解決菲林生產(chǎn)的效率瓶頸。

采用人工對(duì)菲林檢查，在保證檢查質(zhì)量的情況下，效率極低。一般要求對(duì)于3 mil線路層等線路較多，較密集的地方，至少要檢測(cè)30 min ～ 40 min，方可進(jìn)入下一道工序。一般檢測(cè)300片/天菲林的話，要配置約15個(gè)專門的菲林檢查QC。

采用底片檢查機(jī)，在保證檢查質(zhì)量的同時(shí)，可將檢測(cè)時(shí)間縮短3 min ～ 5 min左右，將檢測(cè)效率提高了幾倍，約4個(gè)QC即可完成300片/天的菲林檢測(cè)。

3.3 工藝改善，提高信息反饋

在工藝工序流程中，若出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，則需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的不合理之處進(jìn)行分析定位。

較傳統(tǒng)人工目檢，采用底片檢查機(jī)，從工藝上有了很大的改善，通過(guò)檢測(cè)及統(tǒng)計(jì)菲林缺陷類型有助于分析環(huán)境潔凈度、光繪機(jī)、沖片機(jī)等對(duì)菲林質(zhì)量的影響。

底片檢查機(jī)可以保證菲林質(zhì)量，提高后工序如曝光后或者蝕刻后質(zhì)量問(wèn)題的定位，從而提升信息反饋效率。

3.4 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，品質(zhì)可控

對(duì)于現(xiàn)在PCB生產(chǎn)企業(yè)，一般都配有PCB AOI，隨著菲林AOI設(shè)備及AVI設(shè)備的進(jìn)入，可形成一套前、中、后工序完全視覺(jué)檢測(cè)的完整體系，從生產(chǎn)的源頭嚴(yán)格控制產(chǎn)品的質(zhì)量。菲林AOI的應(yīng)用，標(biāo)志著應(yīng)用廠家的質(zhì)量控制手段更加精細(xì)化、體系化、標(biāo)準(zhǔn)化。

傳統(tǒng)的人工目檢，受環(huán)境干擾和主觀因素的影響較大，對(duì)菲林質(zhì)量控制的穩(wěn)定性和持續(xù)性低。菲林AOI的運(yùn)用，可對(duì)生產(chǎn)中需要檢測(cè)出的菲林缺陷的種類、大小等作出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，保障品質(zhì)的可控性，能夠持續(xù)、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)出高質(zhì)量的菲林。

3.5 降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低培訓(xùn)費(fèi)用和周期

表1 人工目檢與凌云菲林AOI檢測(cè)對(duì)比表

采用底片檢查機(jī)后，工人僅需要完成上下片及修復(fù)操作即可，避免了長(zhǎng)時(shí)間用眼緊盯菲林產(chǎn)品的問(wèn)題，從而大大降低QC勞動(dòng)強(qiáng)度，從而降低QC工人流動(dòng)性。

若采用人工檢查，對(duì)于新員工的培訓(xùn)一般需要一個(gè)月熟悉現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和菲林基本檢測(cè)流程，一個(gè)月熟悉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)月左右積累實(shí)際缺陷判別經(jīng)驗(yàn)?？偣布s需要三個(gè)月左右，才能達(dá)到熟練檢測(cè)、修復(fù)菲林的狀態(tài)。底片檢查機(jī)使用操作方便，且工人無(wú)須學(xué)習(xí)復(fù)雜的菲林缺陷判別標(biāo)準(zhǔn)，各種缺陷表現(xiàn)方式等知識(shí)。一般只需一兩天即可熟練檢測(cè)菲林，從而大大縮短工人培訓(xùn)時(shí)間，降低培訓(xùn)費(fèi)用。

3.6 集成二維功能，可節(jié)省二維設(shè)備購(gòu)買成本

底片檢查機(jī)可集成二維功能，滿足企業(yè)對(duì)菲林漲縮測(cè)量的要求。市場(chǎng)上購(gòu)買一臺(tái)二次元設(shè)備正常要十幾萬(wàn)元甚至更高，使用底片檢查機(jī)可節(jié)省購(gòu)買一臺(tái)二維設(shè)備的成本，同時(shí)可避免底片來(lái)回運(yùn)轉(zhuǎn)引入新的缺陷。

3.7 提升企業(yè)形象，為企業(yè)贏得更多訂單

精細(xì)化、體系化、標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量檢測(cè)手段直接帶來(lái)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升，可大大提升企業(yè)在PCB行業(yè)客戶中的整體形象，可以讓企業(yè)獲得更多高端、優(yōu)質(zhì)的訂單。

4 結(jié)論

底片檢查機(jī)的導(dǎo)入，對(duì)提升菲林的品質(zhì)，更好地適應(yīng)中高端線路板制造要求，提升生產(chǎn)的直通率，節(jié)省成本，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)等有著重要價(jià)值，整體上提升了企業(yè)的形象和競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)贏得更多高端、優(yōu)質(zhì)訂單。