AOI(自動光學檢測)
檢測儀廣泛應用于各PCB 廠家中,主要用來檢測PCB 半成品的表面缺陷,進行過程控制,從而達到降低成本,保證質量的目的。由于各生產廠家的PCB 板面情況不同,在實際的檢測過程中遇到的問題也不同,因此在實際的檢測過程中需要對一些參數進行適當的調整,盡可能減少漏測和假點,保證檢測的可靠性,節約檢測時間。
PCB板面孔對AOI檢測的影響
由PCB板面孔引起假缺陷的原因及缺陷類型
通常情況下,鉆過孔的板比未鉆孔的板,在AOI 檢測時更復雜一些。因為經過鉆孔的板面,孔對AOI 檢測有較大影響。本文針對Orbotech 公司SK-75 型號AOI 檢測機進行分析,從理論和實驗兩方面研究了PCB板面孔對檢測結果的影響,并通過優化檢測參數,在保證檢測可靠性的同時,減少假缺陷數。
SK-75 采用直射光和散射光,照射到待測板面上,然后將板面反射光轉換成模擬電信號,再轉換成灰階數字信號,最后處理成二進制(0,1)的黑白圖案。再將所得的數字資料與母板資料在邏輯處理器中進行比較,根據所設置的參數報告不同之處并顯示缺陷。
對于板面上的孔及其相應的孔環,在進行掃描檢測時,其反射光被接收后,經處理所得到的二值(黑白)數字資料中,孔被處理成黑色,孔環則被處理成白色。
此數字資料包含了孔及孔環的特征類型、位置、形狀,孔的大小,孔環的寬度等相關信息,同樣地,母板資料也記錄了孔及孔環的這些相應信息。在邏輯處理器中進行比較時,就是針對這樣信息來進行處理的。
在掃描處理PCB板面孔及孔環的過程中,由于焦聚、灰階臨界值等參數的影響,掃描所得圖像的尺寸及位置會與板面實際情況有一定的差異;此外,孔邊緣處銅面(孔環)的反射光會對孔與孔環的分界位置的界定造成一定影響,從而也會導致所得到的孔及孔環的尺寸、位置與板面實際情況存在差異。若此差異值超出了所設定的允許容差值,則會報告尺寸不符等假缺陷。
另外,板面實際情況與母板對比資料也會存在一定的差異。工程CAM 資料并不能直接用作母板資料,來與板面掃描所得資料進行對比,還需對其先進行處理,其處理過程與檢測PCB 板時對掃描圖像的處理方式相類似。母板資料所用的孔層資料是鉆孔資料,其所記錄的孔尺寸是鉆孔時尺寸, 而在AOI 掃描時,PCB板面孔經過了沉銅、電鍍,其尺寸與資料所記錄尺寸存在一定差值,這就導致了PCB板面孔實際尺寸與母板對比資料所記錄的尺寸有所差異,從而也會出現報告假缺陷的情況。
在檢測時還常會有情況出現:
1. 孔環寬度小于最小線寬或偏孔時,孔環處會報線寬不夠。
2. 有破孔時,孔會報告開路、線寬不足、間距不足等缺陷。
3. 若檢測平臺有劃傷,常會在較大的孔處報告殘銅類缺陷。
參數優化方法
為減少上述假缺點,可采用將孔遮蓋的方法。根據板面的實際情況,所選擇的圖案尺寸大小范圍為0~100mil。
大多數廠家在進行AOI 檢測時,為降低漏測的可能性,會將此文件刪掉,那么在檢測板面時,這些設計值(線寬/間距)小于所設定的參數值(最小線寬/間距)的圖形處,仍會報告缺陷,這些缺陷就是真正的假缺陷。
不同廠家對于偏孔、破孔的接受標準不同,根據實際可接受標準,選擇合適的形狀及掩蓋圖形尺寸,可以大大地減少由孔所引起的假缺陷。但是,也有不完善的地方,在以下情況時,可能會導致一些其它的問題:
1. 假定孔尺寸為30mil ,選擇尺寸為40mil 的圓形對孔進行掩蓋。當未偏孔時,可將孔完全填充;若出現偏孔,掩蓋圖形將不能完全填充孔,這是因為在對孔進行填充時,所填充的位置是母板資料上所記錄的孔位置,而不是板面實際孔位置。此時,就會報告諸如“開路、線寬不足、間距不足、孔破或殘銅”等假缺陷。當檢測板與母板資料對位不夠精確時,也會出現類似情況。
2. 當板上孔尺寸相差較大時,較難找到合適的填充尺寸:若填充尺寸略大于最大孔尺寸,可以將所有孔都填充,但是會將較小孔周圍較大區域都填充了,這樣在較小孔周圍的缺陷就會漏測;若填充尺寸小于最大孔尺寸,則比填充尺寸大的孔就會出現, 這樣就會報告“間距不足”等其它假缺陷。
在處理生成母板資料時,會產生一個資料,此資料記錄了母板資料中不符合設計規則的一些圖形特征,絕大多數是線寬不足、間距不足類缺陷。當CAM工程 資料中的圖形,其設計線寬/間距小于所設定的最小線寬/間距時,在處理生成母板對比資料時,軟件就會認為其為缺陷,會將其位置、缺陷類型等信息記錄下來,產生一個掩蓋文件。
如果保留此掩蓋文件,則在檢測板面時,這些與掩蓋文件所記錄的相同位置處的相同缺陷就不會報告了。要盡可能地減少由于孔所引起的假缺陷,建議同時采用保留母板掩蓋文件和對孔進行填充的方法。
實驗驗證
選用線路與銅面混合的圖形,設計了開路、短路、殘銅、孔破、缺口、突起等各種形式不同大小的缺陷。然后采用不同方法,分析其對檢測結果的影響。
孔掩蓋方法對檢測結果的影響,對孔進行填充時比不對孔填充,所測得的假缺陷數量大大減少,且漏測情況相同, 漏測的缺陷是尺寸小于1.0mil 的微小缺陷(一個孔破、一個殘銅),都在可接收標準要求范圍內。
母板掩蓋資料對檢測結果的影響,與刪除母板掩蓋資料時的測試結果相比較,保留此母板掩蓋資料,并不會造成漏測,且會降低假缺陷數。所示結果與理論分析結果相符合,驗證了理論分析的正確性。
結論
經過鉆孔的板面,孔對AOI 檢測有較大影響,在AOI 檢測時比未鉆孔的板更復雜一些,常會報告很多假缺陷。要減少這類由孔所引起的假缺陷,可根據實際接收標準,選擇合適形狀及尺寸的掩蓋圖形,對孔進行填充,同時保留生成母板資料時,所會產生的掩蓋文件。采用這種方法,可大大地減少由于孔所引起的假缺陷,且不會造成漏測。
南京定盈電子科技有限公司