摘 要：印制電路板簡(jiǎn)稱PCB，作為電子元器件的支撐體和電子元器件電氣連接的載體，是重要的電子部件，由于它采用的是電子印刷術(shù)制作的，所以被稱為印制電路板。AOI全稱自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)，是基于光學(xué)原理來對(duì)焊接生產(chǎn)中遇到的常見缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備?；贏OI的PCB質(zhì)量檢測(cè)指的是AOI機(jī)器通過攝像頭自動(dòng)掃描PCB，采集圖像，測(cè)試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過圖像處理，檢查出PCB的缺陷，并通過顯示器或自動(dòng)標(biāo)志把缺陷標(biāo)示出來，供維修人員修整。實(shí)踐表明，這種方法操作性強(qiáng)、可行性強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：AOI；PCB；質(zhì)量檢測(cè)

引言

PCB作為連接電子元器件的載體，是電子器件重要的組成部分。中國(guó)的PCB產(chǎn)業(yè)一直保持在全球領(lǐng)先地位，到2015年，中國(guó)的PCB總產(chǎn)值已經(jīng)占全球PCB總產(chǎn)值的48%，躍居全球第一。

就此看來，印刷電路板產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)質(zhì)量對(duì)PCB的發(fā)展起著決定性作用。就PCB的生產(chǎn)技術(shù)來說，采用SMT表面貼裝技術(shù)，已滿足客戶對(duì)PCB的各項(xiàng)要求。然而對(duì)于生產(chǎn)質(zhì)量來說，由于印刷電路板采用大規(guī)模生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中必然會(huì)出現(xiàn)各種各樣的質(zhì)量問題。有資料顯示，在印刷電路板的制造工藝流程中，鉆孔花費(fèi)的時(shí)間精力最多，然而因鉆孔出現(xiàn)的問題也最多。隨著電子產(chǎn)品日趨微型化、精密化，PCB的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)也日趨小型化、精密化，向著小孔徑、窄線距、多層數(shù)方向發(fā)展，這使得PCB質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)變得必不可少。PCB質(zhì)量檢測(cè)中，孔的質(zhì)量檢測(cè)變?yōu)橹刂兄亍?/p>

就印制電路板傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測(cè)方法來說，主要包括人工目檢法、孔數(shù)檢測(cè)機(jī)和孔位檢測(cè)機(jī)等，由于檢測(cè)不準(zhǔn)確、工作量大、檢測(cè)效率低等缺點(diǎn)，漸漸的跟不上PCB發(fā)展的速度，甚至嚴(yán)重滯后了PCB的發(fā)展，漸漸被淘汰。目前大多數(shù)企業(yè)采用AOI檢測(cè)儀對(duì)PCB進(jìn)行檢測(cè)，該方法已經(jīng)被國(guó)際所認(rèn)可，可行性強(qiáng)。

1 PCB常見質(zhì)量問題

1.1 PCB孔缺陷

PCB生產(chǎn)加工過程中，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的孔缺陷，有些是不可避免的：加工零件的機(jī)械精度不夠、加工過程中出現(xiàn)累積誤差等導(dǎo)致的孔缺陷，而有些缺陷是可以避免的：加工粗糙、加工過程中工序不對(duì)、設(shè)計(jì)時(shí)沒考慮加工因素等導(dǎo)致的孔缺陷。其中主要的孔缺陷包括：孔位偏移、孔徑失真、孔壁粗糙、毛刺等。

（1）孔位偏移：孔位偏移一方面可能是人為因素，在小孔定位時(shí)，沒有準(zhǔn)確定位。另外一方面可能是鉆頭原因，鉆頭松動(dòng)、鉆孔程序不對(duì)以及操作人員對(duì)鉆頭使用不熟練等都會(huì)造成孔位偏移。（2）孔徑失真：孔徑失真的主要原因是鉆頭，鉆頭使用不規(guī)范、鉆頭選擇不恰當(dāng)以及鉆頭在鉆孔過程中的進(jìn)刀速率和轉(zhuǎn)速等都會(huì)影響孔徑的精度。（3）孔壁粗糙：孔壁粗糙的主要原因是鉆頭的磨損、印刷電路板材料選擇不合適以及鉆孔過程中的進(jìn)刀速率和轉(zhuǎn)速配合不恰當(dāng)?shù)葧?huì)導(dǎo)致孔壁粗糙。（4）毛刺：毛刺的主要原因是鉆孔過程中的進(jìn)刀速率和轉(zhuǎn)速配合不恰當(dāng)、鉆頭的磨損程度以及材料選擇不合適等會(huì)使印制板產(chǎn)生毛刺。

1.2 PCB板缺陷

PCB質(zhì)量檢測(cè)過程中可能印刷電路板的板會(huì)出現(xiàn)問題，主要是指板彎板翹，其原因主要包括：印刷板的板材選擇不當(dāng)、生產(chǎn)流程異常、重工控制不良、運(yùn)輸或存放過程不當(dāng)?shù)取?/p>

2 基于AOI的PCB質(zhì)量檢測(cè)原理介紹

基于AOI的PCB的質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備主要由AOI檢測(cè)儀和印制電路板兩部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括操作系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等系統(tǒng)，不同系統(tǒng)之間相互聯(lián)系，相互影響，構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)框架，如圖1所示。

其中CIS是接觸式圖像傳感器，它和圖像采集卡構(gòu)成系統(tǒng)框架中的圖像采集系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)和顯示及打印機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，PCB移動(dòng)平臺(tái)和傳送皮帶作為系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，以及受測(cè)物體共同組成PCB通過AOI質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框架。

圖1所示的系統(tǒng)框架和箭頭指向就能清楚明了的說明系統(tǒng)的工作原理：第一步將受測(cè)體即PCB印制電路板放置到PCB移動(dòng)平臺(tái)上，由移動(dòng)平臺(tái)通過傳送皮帶將其送到接觸式圖像傳感器的正下方。第二步是讓LED照明系統(tǒng)照射PCB，形成圖像，由接觸式圖像傳感器來獲取，并傳至圖像采集卡。最后一步是將圖像采集卡采集的圖像傳送到計(jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)把采集到的圖像進(jìn)行處理后，和利用計(jì)算機(jī)仿真建模后所采集的圖像進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷生產(chǎn)出的印制電路板是否合格。

AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀：AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀是基于光學(xué)衍射原理開發(fā)的光學(xué)檢測(cè)儀器。通常，光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔（小孔線度約等于光波長(zhǎng)時(shí)），光將偏離直線傳播的途徑而繞到障礙物后面的陰影區(qū)進(jìn)行傳播的現(xiàn)象。光波遇到障礙物后或多或少的都會(huì)偏離幾何光學(xué)中直線傳播定律，在光孔線度遠(yuǎn)大于光的波長(zhǎng)時(shí)，衍射現(xiàn)象很不明顯，近似于直線傳播。當(dāng)光孔線度逐漸變小，衍射現(xiàn)象明顯，在遠(yuǎn)處會(huì)出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋。到差不多光波長(zhǎng)時(shí)，衍射范圍會(huì)充滿整個(gè)障礙物后面，衍射現(xiàn)象會(huì)漸漸變?yōu)樯⑸洮F(xiàn)象。所以在用AOI檢測(cè)PCB質(zhì)量中，主要是通過LED照明系統(tǒng)產(chǎn)生與PCB孔徑差不多的光波波長(zhǎng)透過印制電路板表面，光通過小孔會(huì)產(chǎn)生明顯的光學(xué)衍射現(xiàn)象的衍射條紋，然后通過計(jì)算機(jī)對(duì)衍射圖像中衍射條紋的明暗、粗細(xì)、以及顏色變化進(jìn)行分析，和利用計(jì)算機(jī)仿真建模的PCB出的衍射圖像進(jìn)行比較，然后反過來判斷，PCB孔的合格率，是否存在孔壁不均勻，不優(yōu)化等缺陷。這種方法因?yàn)槭桥c計(jì)算機(jī)仿真建模后的標(biāo)準(zhǔn)衍射圖形進(jìn)行比較，可行性強(qiáng)。

3 結(jié)束語

文章主要基于AOI對(duì)PCB進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，由于PCB孔多且密，同時(shí)由于PCB越來越向微型化、精密化方向發(fā)展，所以PCB孔的質(zhì)量就必須要得到保障，然而PCB的質(zhì)量問題很大一部分難以解決的主要是關(guān)于PCB孔的質(zhì)量問題，所以文章主要是利用AOI檢測(cè)技術(shù)針對(duì)于PCB孔的檢測(cè)。通過對(duì)AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀的根本原理進(jìn)行解釋，同時(shí)對(duì)AOI對(duì)PCB板檢測(cè)過程的介紹，我們認(rèn)識(shí)到AOI質(zhì)量檢測(cè)的可行性強(qiáng)，可信度高，它可以利用光學(xué)的衍射原理，得到不同的孔缺陷會(huì)使得光波在光傳播過程中發(fā)生路徑的變化，使得衍射出來的圖像和由計(jì)算機(jī)建模仿真后得到的衍射圖像進(jìn)行比較分析，得出PCB孔是否會(huì)存在孔缺陷，以及孔缺陷的類型。給有關(guān)人員關(guān)于PCB的質(zhì)量檢測(cè)提出了真實(shí)有效的檢測(cè)方法，并論證了它的合理性。

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