AOI工作原理及常見問題解析22

1、AOI檢測原理及使用技巧1、前言：隨著PCB加工層次越來越高，對導線的完整性要求也越來越高，由于層次的增加，板件的材料及加工成本也越來越高，為了提升產(chǎn)品的品質(zhì)和降低廢品損失，提高AOI的檢測技術和修理技術是勢在必得。2、AOI機檢測原理2.1 AOI原理簡介（以CAMTEK 604、808為例）：AOI（Automatic Optical Inspection ）自動光學檢測設備在各個行業(yè)中都得到了較為廣泛的使用，在PCB加工過程中，作為重要的檢測設備，其原理是：利用各種光源通過光學鏡片過濾后照射在待檢PCB板上，然后反射光（激發(fā)光）通過各種過濾鏡片，反射到接收器上，接收器根據(jù)光信號強弱產(chǎn)生相

2、應電信號，經(jīng)過一系列的信號轉(zhuǎn)換后，設備區(qū)分出PCB板面圖形狀況，再與AOI本身寄存的PCB板面圖形數(shù)據(jù)進行比對，有差異的位置就報出缺陷，最后通過檢驗員進行確認處理，以完成整個檢測過程。2.2 AOI檢測流程解析：如圖1）示AOI檢測流程基本分五步完成：資料處理、母板資料學習、板件掃描、影像處理、邏輯比對、缺陷處理，其各個步驟的目的如下：1、資料處理2、母板學習3、板件掃描4、影像處理5、邏輯比對6、缺陷處理圖1） AOI檢測基本流程圖1）、資料處理：在AOI的檢測過程中，為了保證加工出的板面圖形與設計圖行的一致性，避免批量性問題漏檢，常采用CAM/CAD作參考對比圖形進行檢測。在采用CAM/C

3、AD作參考對比圖形時，需對CAM/CAD資料進行層次定義、檢測模式選定、解析度、線寬、板厚等相應參數(shù)設定，把工程設計的CAM/CAD資料轉(zhuǎn)換為AOI能夠識別的圖形資料。（注：我們公司現(xiàn)用GENSIS2000進行AOI資料的傳輸）2）、母板學習：采用CAM/CAD作參考對比圖形時，AOI圖形處理卡把處理過的CAM/CAD資料轉(zhuǎn)換為AOI能夠識別的圖形數(shù)據(jù)，并存儲下來，備AOI檢測時進行圖形比對。之前存在鍍金板，金板的資料可以用AOI機進行掃描，采用金板（先目檢出合格板）作參考對比圖形時（會存在批量性缺陷漏檢之隱患），不需要資料處理，直接掃描擷取金板圖像，然后經(jīng)CCD處理器將所得圖像轉(zhuǎn)換為CAM圖

4、形，并寄存下來，備AOI檢測時進行圖形比對。由于現(xiàn)在的工藝及工程制作技術的提高，現(xiàn)已不再使用此方法進行學習。3）、板件掃描：如圖2）所示，AOI的CCD（或能量采集設置）從板面掃過，并采集反射光（或激發(fā)光），并根據(jù)能量強弱形成相應的電子信號，待AOI的影像處理卡進行圖像處理。類比數(shù)位化BinaryCCD類比EIC類比轉(zhuǎn)數(shù)位資料線路數(shù)位化( Gray level )影像處理卡數(shù)位轉(zhuǎn)換二進位資料線路二進位影像( 0 或 1 )圖2） AOI掃描、檢測示意圖AOI機在掃描PCB板時所用的光源結構及所起的作用：散射光對微短及小銅點具備較 高的敏感度對凹陷及刮傷等缺陷具備較低敏感度直射光對導體上的開短路

5、，針孔，凹痕及刮痕具備較高的敏感度對導體邊及孔具備較低敏感度 4）、影像處理：AOI通過自身的影像處理卡，把從PCB板面掃描得到的電子（模擬）信號轉(zhuǎn)換為數(shù)位信號，進而轉(zhuǎn)換為二進制信號，便于圖形比對。如下圖：象素（Pixels）象素的大小決定影像的質(zhì)量銅為白色，在二進制中用1表示，基材為黑色，在二進制中用0表示 5）、邏輯比對：AOI把經(jīng)掃描及影像處理后的圖形數(shù)據(jù)與存儲的圖形數(shù)據(jù)進行比對，不符合的地方報出缺陷，待檢驗員判定。如圖： 6）、缺陷處理：AOI通過監(jiān)視器按順序把每個比對數(shù)據(jù)不同的位置顯現(xiàn)出來，供檢驗員判定缺陷是否符合檢驗標準，并對不合的缺陷進行相應處理。3、AOI測試過程中的常見問題及

6、處理方法3.1板面氧化造成缺點較多板面氧化后，銅箔的反光能力就會降低，導致缺點數(shù)增多，影響檢驗時的效率。通?？梢酝ㄟ^降低氧化（Oxiation）的敏感度來減少此類缺陷的報出。敏感度的強弱依次為Low、Normal、High、Extra High。在表面狀況良好的情況下，使用Normal，在比較輕微的氧化時可以選擇High，可以減少部分因氧化而報出的缺陷點，對其他缺陷的檢測結果不會有什么影響；若板面的氧化程度較嚴重，想要取得可以接受的缺陷范圍，可以選用Extra High，但選用此參數(shù)時存在凹陷漏失的風險，一般不建議使用此參數(shù)，建議對板面氧化進行酸洗來達到較好的板面狀況。除了以上的處理方法，我們

7、還可以通過改變灰白圖像臨界值來實現(xiàn)，由于調(diào)節(jié)灰白值所帶來的漏失風險不好評估，一般不建議采用此方法。3.2導體邊緣處較小缺口或?qū)w之間因腐蝕不凈造成間距減少的漏失由于AOI在設計時，對于導體上的缺失或?qū)w間距的減少方面的設定允許范圍為設計的70%，對于較小的凹陷或間距的減少存在一定的漏失風險，可以通過降低解析度，或增大對應線寬、間距值來減少漏失。在資料制作時，所選用的解析度的大小會直接影響該料號的檢測精度和產(chǎn)量，解析度值越大，分辨率越低，偵測能力越弱。反之，解析度值越小，分辨率越高，偵測能力越強。具體的解析度與分辨率的對應關系如下圖：解析度(resolution)高分辨率 （解析度值?。?Nor

8、mal 低分辨率（解析度值大） 解析度越小偵測能力較高，但不是越小越好，解析度小掃描速度也越慢，內(nèi)部邏輯的時間會越長，假缺陷也會增多，影響設備的產(chǎn)能。通常我們所選用的解析度采用以下原則：分辨率為最小/線寬線距的十分之一（取較小值）在選好解析度后，在AOI機上調(diào)試時，還需設定合適的線寬/間距。最小線寬值與最小線距值的設定：Mini Line （最小線寬值）：影響線上缺口的偵測，數(shù)值越大對缺口的偵測能力越強。最小線寬值的設置（隨機默認值為Nomal Line 的70%），一般如無報線寬假點，最小線寬值應盡量打大，加強對缺口的偵測。Mini Space（最小線距值）：影響線上突銅的偵測，數(shù)值越大對突

9、銅的偵測能力越強。最小線距值的設置（隨機默認值為Nomal Space 的70%）一般如無報線距假點，最小線寬值應盡量打大，加強對突銅的偵測。任何缺陷的偵測，首要前提要有該缺陷的掃描圖像，以掃描圖象為標準。如下圖：標準圖象 掃描圖形如掃描圖象有失真情況（如線與線之間粘在一起），只能通過調(diào)整DRC Thresholds，從而調(diào)整掃描圖象。DRC ThresholdsMax (最大臨界值):數(shù)值越大，對缺口的偵測能力越強，降低數(shù)值可減少報線寬假點，數(shù)值過低減弱對缺口的偵測能力，內(nèi)層可設數(shù)值為45-70;外層可設數(shù)值為3565.Min (最小臨界值):數(shù)值越小，對突銅.短路的偵測能力越強，升高數(shù)值可

10、減少報線距假點，數(shù)值過高減弱對突銅.短路的偵測能力，內(nèi)層可設數(shù)值為15-45;外層可設數(shù)值為2545.通常通過增加最小線寬/間距的值來提高對線邊緣缺陷的偵測能力，一般不建議采用調(diào)節(jié)灰度值的方法。3.3 AOI機在掃描過程中出現(xiàn)頻繁錯位1）、錯位的情況分為兩種，一種是物理錯位，一種是光錯位物理錯位指板件在檢測時相對對位時物理位置有偏移，且偏移位置大于AOI系統(tǒng)自動糾正范圍光學錯位指板件因反光度相對對位時灰度臨界有較大差異，從而使AOI對位時默認的臨界灰度值無法清晰識別銅和基材2）、針對物理錯位，針對偏移位置較大，可以采用重新對位來解決；針對重新對位后，還存在頻繁且較小距離的錯位，我們可以通過降低

11、MIC參數(shù)敏感度來減少錯位所造成的假缺陷，MIC的敏感度由高到低分別High、Normal、Low，對應的MIC值為0-9，數(shù)值越大敏感度越低。為增大設備的自我糾錯范圍；同時也可以點擊掃描界面工具欄里一自動對位按鈕進行設備自動糾錯掃描；針對臺面的穩(wěn)定性造成錯位，則需設備維修人員對臺面進行校準等。3）、光學錯位，簡單的分析是板面反光度不一致，每一檔案號進行掃描前都需要對位，對位不僅僅是使CAM圖像與實際掃描影像進行吻合，同時CCD鏡頭通過掃描各采光點進行灰度攝取，將結果通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以數(shù)據(jù)段的形式把銅面和基材進行灰度臨界區(qū)分，所以不同的采光點及不同的銅面反光度都直接影響灰度臨界值的變化，因此在掃描

12、過程中若出現(xiàn)板面反光強度不一致時，原有的灰度臨界值無法識別區(qū)分銅面與基材從而出現(xiàn)光學錯位，針對此類錯位我們可以通過改變采光點，一般選擇銅面與基材分布比例較均勻的區(qū)域進行采光，或者對反光有差異的板件進行區(qū)分篩選，分開檢驗。3.4 定位性真缺陷的漏失針對AOI機的穩(wěn)定性，對于定位性的缺陷，在檢驗過程中會出現(xiàn)漏失，針對此類漏失缺陷，根據(jù)掃描分機及當機確認由不同的解決方法。若掃描分機，可以在檢測過程中把此定位缺陷點利用此圖標 ？ 設定為每件必檢區(qū)域來預防定位缺陷漏失，如下圖：若當機確認，可以在掃描確認時的界面上把其缺陷定義為必檢缺陷，在自掃檢的過程中均會增加對此缺陷的確認（如下圖），一旦分機檢測，此功

13、能將無效，必須采用檢修機進行設定。3.5 網(wǎng)格類假缺陷的處理前期針對網(wǎng)格板的檢測時，通常采用的方法是對網(wǎng)格不檢區(qū)進行逐個刪除?，F(xiàn)由于AOI的版本升級后，可以通過網(wǎng)格濾除來解決此問題，但在濾除過程中，網(wǎng)格濾除時也有一定的注意事項，如下圖：可根據(jù)所報網(wǎng)格假缺陷的位置，進行某一類網(wǎng)格或全部網(wǎng)格的濾除。若只需要不檢較小的網(wǎng)格，而檢測較大的網(wǎng)格，可以在MIN 的值中填上0或此類網(wǎng)格的最小值，在MAX中填寫此網(wǎng)格的最大值，在？值中填寫所要擴充的大小值，然后點 RUN ，可以得到濾除后的圖像，白色代表你所選的MIN-MAX之間的網(wǎng)格填充，藍色代表你所需要網(wǎng)格外所擴充的大小，通常要求藍色要覆蓋住白色區(qū)域，且整

14、片網(wǎng)格都被相對應的藍色、白色覆蓋，才起到整個網(wǎng)格濾除的作用。同時也需注意不可以覆蓋到網(wǎng)格周邊的有效圖形。若相臨網(wǎng)格間未被藍色所完全覆蓋，在檢測過程中可能會報假缺陷。另外，網(wǎng)格重復濾除的次數(shù)一般不多于兩次，重復濾除會造成網(wǎng)格大片的假缺陷。3.6 出現(xiàn)報孔的假缺陷較多隨著工藝的不同，孔所報的缺陷也不同，如圖電板由于電鍍過程中的某種原因，造成孔口發(fā)亮，導致檢測過程中反光不均勻，假缺陷增多；而掩孔板會因圖形前塞孔導致蝕刻后看到的塞過孔的孔，孔內(nèi)反光較暗，檢測時識別為缺陷，針對此兩種問題都可以根據(jù)降低孔的敏感度或濾孔來解決。1） 降低孔的敏感度“Drilled Board”.Drilled Contro

15、l(鉆孔敏感度控制):Normal: 敏感度正常.Low: 敏感度較低.Extra lo敏感度很低.Drilled Area(鉆孔區(qū)域大小敏感度控制):Extra high: 鉆孔區(qū)域Mask范圍較大,對孔敏感度很低.High:對孔敏感度較低.Normal:敏感度正常.2）、濾孔濾孔的方法，同樣的是使用濾網(wǎng)格的界面。不同的是在濾網(wǎng)格時需把圖標關閉，而在濾孔的時候需打開，所濾孔的大小，可根據(jù)實際的需要對某一類或某幾類或所有的孔進行濾除。方法類似于網(wǎng)格的濾除，濾除網(wǎng)格時白色代表所需要濾網(wǎng)格的部分，而濾孔時白色代表所濾的孔徑，藍色代表所覆蓋孔環(huán)的大小。若只針對孔周圍的具體情況設定合適的藍色覆蓋區(qū)。但濾孔時還需要注意，所有濾