光学自动检测技术在批量高密度板极电路中的应用

2014-05-21车开敏

新媒体研究 2014年7期

车开敏

摘要光学自动检测是对板极电路改进制造工艺和提高制造质量重要手段，利用先进的光学自动检测技术是对高密度板极数字板生产质量的有力促进，加强检测环节新技术应用也是提高生产效率重要组成部分。

关键词光学自动检测技术；高密度板极电路

中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0089-01

现阶段电子制造业电路板SMT发展日益成熟生产效率大幅提升，随着元件的小型化、集成化、多种类型元件混装化趋势下，对PCB焊膏丝印、贴装和回流焊全工序过程提出了极高的工艺要求。这种情况下电路板元件在贴装、焊接后极可能出现偏移侧立等缺陷，所以检查并发现这些缺陷对合格成品质量和改进工艺方法起着至关重要的作用。随着大批量高密度板极电路组件的投产应用，单纯的靠人工检测已满足不了生产形势，必须要利用先进的检测技术对环节把控，不但可以提高检测质量还可以提高检验效率缩短生产周期。

1 简介

光学检测技术在很大程度上解放了人工对照图纸单个元件检验的模式，通过电脑程序对电路板元件属性的设置，即可快速检测发现焊接缺陷。该技术有着检测精度高、速度快特点，目前检测设备主要有国内和国外的制造商，他们的最大不同点是处理图像算法不同。目前我们使用的是Orbotech公司Vantage s22型号光学自动检测仪，生产焊点检测速度：大于60CM2/S；最小检测器件：01005；最小引脚间距：0.15 mm；最大PCB尺寸：510 mm×470 mm；检查项目：元器件缺陷（缺失、极性、立碑、反转、错件、引脚损害、偏移）；焊点缺陷（桥连、开路、翘脚、润湿问题、焊锡过多或不足等问题）；其他（污染、弯角、碎片、另外提供OCV光学识别字符）。

2 结构和原理

1）结构组成。光学自动检测仪由主体设备、离线编程工作站和返修工作站组成。主体设备由主机、运动和气动系统、光学头部部分、系统控制单元和电源组成。运动和气动系统：XYZ轴的运动实现板卡在水平和竖直方向运动，汽缸实现对电路板的位置调整与固定，光学尺、增量式编码器和传感器用于测量；光学头部部分：5个相机（1个正面4个侧面）和16个LED闪光灯；系统控制单元：图像采集板卡、运动控制板卡；电源：上部接线盒、中央接线盒。

图1

2）原理。通过内部照明单元LED将焊锡元件分解成不同颜色在制作检查程序时取一块标准板对上面的各个元件的不同部分设定合适参数。利用三色光的反射原理，控制闪光灯定时接收PC中相机控制板发出开启和暂停信号，用相机拍摄获取电路板元件焊接情况图像，通过复杂算法比对设定门槛值（亮暗参考值）得出结果，进行判断好坏。

3 系统动作过程

进板、回原点（气缸完成停板和夹板动作）、找MARK点（两个）、两个基本点按照程序编写窗口顺利检测、出板、等待进板。这些动作包括：XYZ轴的运动来转换板卡的位置，汽缸的运动调整板卡的位置，相机拍照来获取信息，另外系统可完成自动宽度调整和高速手动放板。

图2

4 应用过程

1）编程。打开应用软件后主界面分为编程和生产页面，点击编程选项后进行电路板检测程序编程。编程可分为六个步骤：建立板号、选择焊料种类和设置尺寸、加载电路板和获取电路板背景图片、导入CAD数据、标记MARK点（2个）、设置封装、逻辑错误检查。其中最后两步较为关键也较为复杂。

建立元件封装包括：设置元件本体尺寸、元件引脚（尺寸、数量、类型）、焊盘位置、和极性标记；每个元件都要加载相应类型封装，如封装库已有相同类型的可自动连接导入；逻辑错误检查：检查前面设置是否合理是否存在逻辑错误，需要进行反复修改完善。

程序编辑主要分为：测试程序图像区、测试程序编辑区、元件属性编辑区、视图模式和测试结果组成。

图3

2）测试。打开生产测试程序，主测试设备对电路板进行检测后，将测试数据传送给离线工作站，工作站从数据库中调出相应板号程序，打开数据包按照报警定位图片信息根据工艺标准逐一进行排查，确定缺陷返工维修。

图4

5 结束语

在编程时程序设计过程越完整元件属性定义越准确误报率越低，大批量PCB板生产检测效率高，稳定产品质量加强过程控制尤为重要。