1．1  品質(zhì)保證，省力化，缺陷規(guī)格

檢查的H的在于保證制造的產(chǎn)品品質(zhì)，在外觀上不會(huì)產(chǎn)牛缺陷的產(chǎn)品。利用自動(dòng)化檢奮，可以節(jié)省人力。工場(chǎng)中的檢查人員依然占有較大的比例，而檢出的缺陷局限于功能缺陷。然而與功能無(wú)關(guān)的變形、變色或者損傷等不良也有檢出的必要性，因此合理的設(shè)定檢查缺陷規(guī)格很有必要，以便實(shí)現(xiàn)檢查系統(tǒng)的有效利用、品質(zhì)保證和降低成本的統(tǒng)一。

1．2 PCB印制板檢查的嚴(yán)密性

檢查必須嚴(yán)密的進(jìn)行到一定程度。例如對(duì)于終端消費(fèi)者產(chǎn)品的情況下，對(duì)成本的要求相當(dāng)嚴(yán)格，這時(shí)主要著重于產(chǎn)品的最低限度功能的檢查。對(duì)于鐵道、金融系統(tǒng)和航空機(jī)器使用的產(chǎn)品，因?yàn)楫a(chǎn)品的不良會(huì)造成社會(huì)的重大影響，必須進(jìn)行嚴(yán)格檢查。這種情況下的產(chǎn)品成本相當(dāng)高，為了保證高可靠性，必須檢查出會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品不良的潛在缺陷。因此，不僅要在通常制品使用環(huán)境下進(jìn)行檢查，而且．還要在提高使用電壓的情況F檢查，需精密的槍查電阻。此外，嚴(yán)密的檢查中間產(chǎn)品的外觀是消除潛在缺陷的有力于段。

1．3  產(chǎn)品合格率的提高和工程水平管理

檢查不僅是保證產(chǎn)品的最終品質(zhì)而且也是提高產(chǎn)品合格率的重要手段。這時(shí)，如果在制造工程的中間階段導(dǎo)入檢查系統(tǒng)，則可避免不良產(chǎn)品流入后道工程。如果在制造的最終階段發(fā)現(xiàn)小良，則必須忍痛割愛，不得不報(bào)廢好不容易制成的產(chǎn)品。

此外，根據(jù)中間階段的檢查結(jié)果進(jìn)行制造工程的狀態(tài)分析，可以判定制造工程的優(yōu)劣，這時(shí)如果針對(duì)劣化的工程采取對(duì)策，則可保持工程的最適宜狀態(tài)。

2 PCB印制板線路圖形的檢查

2．1  PCB印制板線路圖形的檢查概述

下圖表示了線路圖形的檢查法和適用對(duì)象。

2．1．1  PCB印制板設(shè)計(jì)規(guī)則法(特征抽取法，特意圖形抽取法)

設(shè)計(jì)規(guī)則法是假設(shè)采用某種單純的規(guī)則描繪圖形，并且根據(jù)這種規(guī)則判定缺陷的部分(圖1右上圖)。由于這種方法的安裝也簡(jiǎn)單，使用于初期的裝置中。然而如果缺陷的形狀接近于正常圖形的形狀，則不能檢出它的缺陷，由于脫落的圖形也不能檢出，因此現(xiàn)在多用下述比較法的補(bǔ)全功能。

2．1．2  PCB印制板比較法

比較法是與某種基準(zhǔn)圖形比較的方法。比較的方法有(1)從圖形抽取形狀的特征(端點(diǎn)、分歧點(diǎn)等)，再比較這些特征的存在(圖1左上圖)；(2)采用像素狀態(tài)的比較法(圖1右處)。前者的處理信息量少時(shí)可以辦到，但有時(shí)會(huì)放過沒有抽取的缺陷，后者難以發(fā)現(xiàn)公差之類的缺陷。

基準(zhǔn)圖形有兩種：(1)根據(jù)繪圖儀用N C數(shù)據(jù)制作的蝕劑圖形；(2)根據(jù)實(shí)物圖形抽取的圖形。前者雖然正確，但是未必有用。圖形多值和多層的情況下很難根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)再現(xiàn)實(shí)物圖形外觀。

2．2  PCB印制板PCB圖形的檢查

PCB圖形的檢查足一個(gè)困難的課題，理由有：(1)必須檢出微細(xì)的短路缺陷，線路本身的變形(公差)大；(2)往往表面的變色和損傷等缺陷(虛法)搞錯(cuò)圖形，基材部同樣變黑色而被檢出(或者放過)短路缺陷，因此檢出困難。

關(guān)于PCB圖形檢查[光板(Bare Board)檢查1，已有許多市售的自動(dòng)檢查裝置，它們大多數(shù)采用比較法。日本國(guó)產(chǎn)的檢查裝置多采用比較法(2)，日本以外的檢查裝置也多采用比較法(1)。

圖形的照明方法通常采用從上方或從周圍照明的方式。在這種方法中，如果圖形表面沾污，變色或者凹凸，則會(huì)誤認(rèn)這些為缺陷。以后開發(fā)了采用紫光照明，檢出從基材產(chǎn)生的熒光的方法，如圖2所示。這時(shí)圖形的黑像(Silhouette)檢查可以鮮明的檢出圖形形狀，因此可以檢出微細(xì)的短路，減少虛報(bào)。但是不能檢出圖形面上的損傷。

市售的檢查裝置都沒有判定圖形面上的變色或者淺損傷的虛報(bào)問題。此外，利用裝置的圖形檢出上或者檢查計(jì)數(shù)上也有不能檢出的缺陷。檢查裝置導(dǎo)入要符合適用對(duì)象的要求。市售的圖形檢查裝置要設(shè)法解決照明、檢出、檢查計(jì)數(shù)法置偏移的影響等問題。

2．3  PCB印制板多層·多值圖形的檢查

2．3．1 PCB印制板成品PCB的檢查(PCB最終檢查)

表l示出成品PCB和焊盤部的缺陷。進(jìn)來(lái)適應(yīng)成品PCB的缺陷檢查裝置已有市售。成品PCB是多層圖形，而且各層圖形的形成精度不同，每層圖形上檢出的缺陷大小形形色色，因此很難進(jìn)行自動(dòng)檢查。

2．3．2 PCB印制板焊盤部的檢查

近來(lái)迫切要求檢查BGA、CSP等焊盤部的沾污、壓痕、損傷、變色、異物和色澤不均之類的微小缺陷。檢查裝置采用數(shù)種角度的照明和多結(jié)圖像處理，根據(jù)顯現(xiàn)的缺陷部分進(jìn)行檢查。然而為了檢查感覺和官能的缺陷，需要10彼特(Bit)以上的圖像灰度等級(jí)的色彩處理。關(guān)于這方面的技術(shù)現(xiàn)處于發(fā)展階段。

3 PCB印制板安裝元件的檢查

安裝元件的次品、位置偏移和品名等的缺陷檢查通常采用通用圖像處理裝置，根據(jù)圖形匹配進(jìn)行檢查，大致與下述焊接部的檢查裝置一體化。將來(lái)希望開發(fā)適應(yīng)三維安裝的檢查技術(shù)。

4 PCB印制板焊接部的檢查

4．1   PCB印制板三角測(cè)量法(光切斷法，光構(gòu)造化法)

檢查立體形狀的方法一般為三角測(cè)量法。已經(jīng)開發(fā)了利用三角測(cè)量法檢出焊料引線部的截面形狀的裝置。然而因?yàn)槿菧y(cè)量法是從光入射的不同方向進(jìn)行觀測(cè)，本質(zhì)上在對(duì)象物面為光擴(kuò)散性的情況下，這種方法最適宜。焊料面接近于鏡面條件的情況下，這種方法不適宜。

4．2  光反射分布測(cè)量法

光反射分布測(cè)量法是采用市售的焊接部檢查裝置的代表性檢查方法，從傾斜方向入射光，在上方設(shè)置TV攝像進(jìn)行檢出。這時(shí)為了知道焊料表面的角度，有必要知道照射的光的角度信息，如圖3(a)所示，點(diǎn)滅各種角度的燈，根據(jù)各燈的色彩來(lái)獲得角度信息。相反，如圖3(b)所示的裝置，從上方照射光束，測(cè)量由焊料面反射的光的角度分布，檢查焊料表面的傾斜。

這種裝置的光反射分布測(cè)量法可以容易的檢出焊料表面的角度，而且裝置構(gòu)成價(jià)廉。它的缺點(diǎn)是：(1)因?yàn)楸仨毑捎么蠼嵌日彰?，伴隨著高密度化而產(chǎn)生元件影子的影響，甚至有時(shí)檢出困難；(2)雖然知道焊料表面的角度，但是不能知道絕對(duì)高度如果積分，可以計(jì)算高度，但是可能不穩(wěn)定)；(3)不能檢出比45。更陡的表面。

4．3使用變換角度的多個(gè)攝像的檢查圖像的方法

檢查裝置具有變換角度的多個(gè)(5臺(tái))攝像和由多個(gè)LED構(gòu)成的照明。通常使用多個(gè)圖像，采用接近目測(cè)的條件進(jìn)行檢查，可以提高可靠性。

4．4焦點(diǎn)檢出利用法

第4．1節(jié)～第4．3節(jié)的方法都是需要寬立體角的檢出法。對(duì)于高密度化的安裝基板，不是所希望的條件。圖4所示的多段焦點(diǎn)法，由于可以直接的檢出焊料表面的高度，它是實(shí)現(xiàn)高精度的檢出法。如圖4所示，設(shè)置了1 0個(gè)焦點(diǎn)面檢出器，通過求出最大輸出所獲得的焦點(diǎn)面，檢知出焊料表面的位置。采用微細(xì)激光束照射對(duì)象物，在z方向上錯(cuò)開配置1 0個(gè)具有針孔的焦點(diǎn)位置檢出器，可以成功地檢查0．3mm節(jié)距引線的安裝。

4．5  PCB印制板利用X線的方法

外觀檢查中，由于不能檢查焊接部?jī)?nèi)部的孔，因此檢查內(nèi)部的孔時(shí)可以使用X線。通過使用顯微聚焦(Microfocus)X線源使焊接部放大投影，可以檢出內(nèi)部的孔，利用X線的方法還可以檢出焊料厚度的變化，但是未必能檢出焊料表面形狀變化或者結(jié)合性。

4．6 PCB印制板焊接部檢出的問題

某種產(chǎn)品進(jìn)行檢查時(shí)，要設(shè)定檢查條件，這種檢查條件不能適用于其它產(chǎn)品。如果元件形狀或者焊接部的形狀不同，則需再設(shè)定條件。此外，由于光反射對(duì)表面的形狀敏感，如果工藝條件發(fā)生變化，則需要變化檢查條件，這就是焊接部?jī)€查的困難之所在。如果產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量大，則難以實(shí)現(xiàn)檢查自動(dòng)化的效果。

5 PCB印制板利用X線的內(nèi)部檢查

隨著．BGA安裝的發(fā)展，必須檢查外觀上看不到的部分。代表性的觀察方法除了使用上述纖維聚焦X線的觀察方法外，還有利用X線CT 三維觀察內(nèi)部狀態(tài)的方法。根據(jù)裝置價(jià)格和檢查速度的現(xiàn)狀，已經(jīng)應(yīng)用于在線檢查分析用。

X線層狀(剖面)照片(Laminagraphy)足早已知道的技術(shù)，它是暈色(使顏色的界限漸濃漸淡)檢出某種特定深度以外圖像的方法。為了實(shí)現(xiàn)X線層狀照片，有必要同期的掃描X線源，對(duì)象物和X線攝像器中的任意兩種。

截面攝影裝置的情況如圖5所示的顯微聚焦X線源和攝像管，夾持對(duì)象物對(duì)向配置，圓弧狀的掃描這樣配置的X線源和攝像管。圖5中的兩個(gè)縱點(diǎn)成像于攝像器面上的同一點(diǎn)，可以鮮明的檢出，縱斷層以外的點(diǎn)在攝像面上模糊不清。x線層狀照片與CT不同，它的特征在于可以實(shí)時(shí)的觀察圖像。

(1)決定檢查的處理量時(shí)，要考慮檢查裝置的生產(chǎn)：量的同時(shí)，還要考慮缺陷確認(rèn)作業(yè)的處理時(shí)間。

(2)還要評(píng)價(jià)檢查用的數(shù)據(jù)輸入時(shí)間。

(3)由檢查裝置的故障產(chǎn)生的損失應(yīng)當(dāng)很小，要評(píng)價(jià)檢查裝置制造商的應(yīng)變性、原因調(diào)查時(shí)間、元件供應(yīng)時(shí)間和修理時(shí)間等。

(4)實(shí)現(xiàn)這些對(duì)策的裝置白檢的功能充實(shí)，人工控制的整合和有關(guān)運(yùn)用的咨詢等都要充分考慮。

7 PCB印制板今后的課題

7．1  微細(xì)化的適應(yīng)性

傳統(tǒng)的圖形寬度約為100gm左右，最近的安裝電路的圖形寬度只有傳統(tǒng)的1／3左右，今后的檢查裝置必須適應(yīng)圖形的微細(xì)化。為了要高精度的檢出缺陷，除了在研究像素的微細(xì)化和檢查計(jì)數(shù)法的改良的同時(shí)，還要研究采用透鏡來(lái)修正圖像傾斜或者自動(dòng)焦點(diǎn)法。

7．2  材料變化和圖形變化的適應(yīng)性

隨著檢查對(duì)象(基材、圖形和阻焊劑等)的薄型化，圖形檢查時(shí)必須設(shè)法改善檢出反差和檢查計(jì)數(shù)法。

7．3  降低虛報(bào)

如果檢查裝置振動(dòng)，則會(huì)引起煩惱的虛報(bào)。由于裝置引起的虛極發(fā)生的特性不同，裝置導(dǎo)入以前必須進(jìn)行充分評(píng)價(jià)。此外還必須致力于旨在減少虛報(bào)的工藝改善。

(1)減少圖形的微細(xì)損傷、沾污和生銹。
(2)通過環(huán)境氛圍的清潔化和工藝的改善來(lái)減少異物。
(3)改善由于基板的尺寸伸縮和蝕劑引起的圖形形狀的波動(dòng)等方面的制造工藝。

7．4缺陷確認(rèn)
檢查裝置檢出的缺陷往往要經(jīng)過操作者再確認(rèn)并進(jìn)行修正。但是有時(shí)會(huì)存在操作者漏看而放過缺陷的問題。為了使操作者容易確認(rèn)缺陷，嘗試了下面的缺陷確認(rèn)裝置的改良。

(1)變化照明角度，以便容易的發(fā)現(xiàn)缺陷。
(2)采用熒光檢查觀察，以便容易的發(fā)現(xiàn)微細(xì)缺陷。
(3)采用TV攝像的搖動(dòng)功能進(jìn)行三維觀察。

7．5焊料連接部的檢查

隨著安裝密度的提高，焊料連接部的檢查越來(lái)越困難，希望開發(fā)適應(yīng)高密度安裝時(shí)的焊料連接部的檢查技術(shù)。

7.6  內(nèi)部檢查

隨著安裝構(gòu)造的變化，必須檢查從外部難以看到的部分，為此，使用顯微聚焦X線源的檢查裝置的功能擴(kuò)大，以及x線層狀照片和三維CT檢查的需要都在進(jìn)一步提高。