光學(xué)自動(dòng)檢測技術(shù)在批量高密度板極電路中的應(yīng)用

車開敏

摘 要 光學(xué)自動(dòng)檢測是對板極電路改進(jìn)制造工藝和提高制造質(zhì)量重要手段，利用先進(jìn)的光學(xué)自動(dòng)檢測技術(shù)是對高密度板極數(shù)字板生產(chǎn)質(zhì)量的有力促進(jìn)，加強(qiáng)檢測環(huán)節(jié)新技術(shù)應(yīng)用也是提高生產(chǎn)效率重要組成部分。

關(guān)鍵詞 光學(xué)自動(dòng)檢測技術(shù)；高密度板極電路

中圖分類號：TN41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0089-01

現(xiàn)階段電子制造業(yè)電路板SMT發(fā)展日益成熟生產(chǎn)效率大幅提升，隨著元件的小型化、集成化、多種類型元件混裝化趨勢下，對PCB焊膏絲印、貼裝和回流焊全工序過程提出了極高的工藝要求。這種情況下電路板元件在貼裝、焊接后極可能出現(xiàn)偏移側(cè)立等缺陷，所以檢查并發(fā)現(xiàn)這些缺陷對合格成品質(zhì)量和改進(jìn)工藝方法起著至關(guān)重要的作用。隨著大批量高密度板極電路組件的投產(chǎn)應(yīng)用，單純的靠人工檢測已滿足不了生產(chǎn)形勢，必須要利用先進(jìn)的檢測技術(shù)對環(huán)節(jié)把控，不但可以提高檢測質(zhì)量還可以提高檢驗(yàn)效率縮短生產(chǎn)周期。

1 簡介

光學(xué)檢測技術(shù)在很大程度上解放了人工對照圖紙單個(gè)元件檢驗(yàn)的模式，通過電腦程序?qū)﹄娐钒逶傩缘脑O(shè)置，即可快速檢測發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。該技術(shù)有著檢測精度高、速度快特點(diǎn)，目前檢測設(shè)備主要有國內(nèi)和國外的制造商，他們的最大不同點(diǎn)是處理圖像算法不同。目前我們使用的是Orbotech公司Vantage s22型號光學(xué)自動(dòng)檢測儀，生產(chǎn)焊點(diǎn)檢測速度：大于60CM2/S；最小檢測器件：01005；最小引腳間距：0.15 mm；最大PCB尺寸：510 mm×470 mm；檢查項(xiàng)目：元器件缺陷（缺失、極性、立碑、反轉(zhuǎn)、錯(cuò)件、引腳損害、偏移）；焊點(diǎn)缺陷（橋連、開路、翹腳、潤濕問題、焊錫過多或不足等問題）；其他（污染、彎角、碎片、另外提供OCV光學(xué)識別字符）。

2 結(jié)構(gòu)和原理

1）結(jié)構(gòu)組成。光學(xué)自動(dòng)檢測儀由主體設(shè)備、離線編程工作站和返修工作站組成。主體設(shè)備由主機(jī)、運(yùn)動(dòng)和氣動(dòng)系統(tǒng)、光學(xué)頭部部分、系統(tǒng)控制單元和電源組成。運(yùn)動(dòng)和氣動(dòng)系統(tǒng)：XYZ軸的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)板卡在水平和豎直方向運(yùn)動(dòng)，汽缸實(shí)現(xiàn)對電路板的位置調(diào)整與固定，光學(xué)尺、增量式編碼器和傳感器用于測量；光學(xué)頭部部分：5個(gè)相機(jī)（1個(gè)正面4個(gè)側(cè)面）和16個(gè)LED閃光燈；系統(tǒng)控制單元：圖像采集板卡、運(yùn)動(dòng)控制板卡；電源：上部接線盒、中央接線盒。

圖1

2）原理。通過內(nèi)部照明單元LED將焊錫元件分解成不同顏色在制作檢查程序時(shí)取一塊標(biāo)準(zhǔn)板對上面的各個(gè)元件的不同部分設(shè)定合適參數(shù)。利用三色光的反射原理，控制閃光燈定時(shí)接收PC中相機(jī)控制板發(fā)出開啟和暫停信號，用相機(jī)拍攝獲取電路板元件焊接情況圖像，通過復(fù)雜算法比對設(shè)定門檻值（亮暗參考值）得出結(jié)果，進(jìn)行判斷好壞。

3 系統(tǒng)動(dòng)作過程

進(jìn)板、回原點(diǎn)（氣缸完成停板和夾板動(dòng)作）、找MARK點(diǎn)（兩個(gè)）、兩個(gè)基本點(diǎn)按照程序編寫窗口順利檢測、出板、等待進(jìn)板。這些動(dòng)作包括：XYZ軸的運(yùn)動(dòng)來轉(zhuǎn)換板卡的位置，汽缸的運(yùn)動(dòng)調(diào)整板卡的位置，相機(jī)拍照來獲取信息，另外系統(tǒng)可完成自動(dòng)寬度調(diào)整和高速手動(dòng)放板。

圖2

4 應(yīng)用過程

1）編程。打開應(yīng)用軟件后主界面分為編程和生產(chǎn)頁面，點(diǎn)擊編程選項(xiàng)后進(jìn)行電路板檢測程序編程。編程可分為六個(gè)步驟：建立板號、選擇焊料種類和設(shè)置尺寸、加載電路板和獲取電路板背景圖片、導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)、標(biāo)記MARK點(diǎn)（2個(gè)）、設(shè)置封裝、邏輯錯(cuò)誤檢查。其中最后兩步較為關(guān)鍵也較為復(fù)雜。

建立元件封裝包括：設(shè)置元件本體尺寸、元件引腳（尺寸、數(shù)量、類型）、焊盤位置、和極性標(biāo)記；每個(gè)元件都要加載相應(yīng)類型封裝，如封裝庫已有相同類型的可自動(dòng)連接導(dǎo)入；邏輯錯(cuò)誤檢查：檢查前面設(shè)置是否合理是否存在邏輯錯(cuò)誤，需要進(jìn)行反復(fù)修改完善。

程序編輯主要分為：測試程序圖像區(qū)、測試程序編輯區(qū)、元件屬性編輯區(qū)、視圖模式和測試結(jié)果組成。

圖3

2）測試。打開生產(chǎn)測試程序，主測試設(shè)備對電路板進(jìn)行檢測后，將測試數(shù)據(jù)傳送給離線工作站，工作站從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出相應(yīng)板號程序，打開數(shù)據(jù)包按照報(bào)警定位圖片信息根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)逐一進(jìn)行排查，確定缺陷返工維修。

圖4

5 結(jié)束語

在編程時(shí)程序設(shè)計(jì)過程越完整元件屬性定義越準(zhǔn)確誤報(bào)率越低，大批量PCB板生產(chǎn)檢測效率高，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量加強(qiáng)過程控制尤為重要。

參考文獻(xiàn)

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