前言
當(dāng)印刷電路板的價(jià)格以每年六到八個(gè)百分點(diǎn)的速度持續(xù)滑落，產(chǎn)品的生產(chǎn)良率就成為維持產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的要素。要獲得高的良品率需要有良好的制造控制能力，而要獲得良好的制程控制，似乎就必須要在各個(gè)制程中執(zhí)行良好的檢測(cè)管制，如：鉆孔、影像轉(zhuǎn)移、最終金屬處理等等。同時(shí)所有檢測(cè)的結(jié)果都應(yīng)該要回饋?zhàn)鳛橹瞥谈纳频囊罁?jù)，檢測(cè)工作在制造工程中的重要性呈現(xiàn)與日俱增的態(tài)勢(shì)。電路板制造業(yè)者目前比較注意的主要檢驗(yàn)領(lǐng)域有：
l A0I內(nèi)層及各種表面檢查
l AOI孔/微孔的檢查
l （最終）電氣測(cè)試
l 阻抗控制測(cè)試
l 應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試
新的產(chǎn)業(yè)技術(shù)地圖與規(guī)范逐年更新，雖然新的非新觸式電氣測(cè)試技術(shù)并沒(méi)有完全成熟，但是它們并沒(méi)有就此消失。而這些新興的技術(shù)還在持續(xù)推向市場(chǎng)，只是采用的方式是潛在漸進(jìn)的。
檢查與電氣測(cè)試在電子產(chǎn)業(yè)中逐步發(fā)展，人們意識(shí)到這些所謂的無(wú)附加價(jià)值程序，實(shí)際上對(duì)于制程控制與良率改善會(huì)有實(shí)質(zhì)的幫助。換言之用在檢查上的每一塊錢(qián)，都有可能幫助業(yè)者在別的地方省下更多錢(qián)。至于影響效果的決定者，來(lái)自于如何安排投資的錢(qián)應(yīng)該放在那一種正確的選擇上，在成本效益方面的問(wèn)題，則是比較后面應(yīng)該要研究的課題。
過(guò)去產(chǎn)業(yè)那種不需要生產(chǎn)檢查的日子已經(jīng)相當(dāng)遙遠(yuǎn)了，因?yàn)楫a(chǎn)品需求的增加（高頻、埋入式組件、高密度結(jié)構(gòu)、細(xì)線(xiàn)路），檢測(cè)設(shè)備的規(guī)格必然會(huì)將它們納入，以確認(rèn)產(chǎn)品有良好表現(xiàn)同時(shí)提供更佳的產(chǎn)品服務(wù)與最終良品率。而產(chǎn)品的后段客戶(hù)，也會(huì)依據(jù)良品率來(lái)判定進(jìn)貨可能存在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，潛在的問(wèn)題時(shí)常出現(xiàn)在比較低良品率的產(chǎn)品上。這些是業(yè)者在不斷制造技術(shù)的過(guò)程中，必然要注意到的課題。
1、什么是AOI測(cè)試技術(shù)
AOI是近幾年才興起的一種新型測(cè)試技術(shù)，但發(fā)展較為迅速，目前很多廠家都推出了AOI測(cè)試設(shè)備。當(dāng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，機(jī)器通過(guò)攝像頭自動(dòng)掃描 PCB，采集圖像，并將采集到的圖像數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)圖像處理，檢查出 PCB上缺陷，并通過(guò)顯示器或自動(dòng)標(biāo)志把缺陷顯示/標(biāo)示出來(lái)，供維修人員修整。 實(shí)施目標(biāo)：實(shí)施AOI有以下兩類(lèi)主要的目標(biāo)： 1.1、最終品質(zhì)(End quality) 對(duì)產(chǎn)品走下 生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)的最終狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)生產(chǎn)問(wèn)題非常清楚、產(chǎn)品混合度高、數(shù)量和速度為關(guān)鍵因素的時(shí)候，優(yōu)先采用這個(gè)目標(biāo)。AOI通常放置在 生產(chǎn)線(xiàn)上的中端。在這個(gè)位置，設(shè)備可以產(chǎn)生范圍廣泛的過(guò)程控制信息。 1.2、過(guò)程跟蹤(Process tracking)。 使用檢查設(shè)備來(lái)監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程。典型地是詳細(xì)的缺陷分類(lèi)。當(dāng)產(chǎn)品可靠性很重要、低混合度的大批量制造時(shí)，制造商優(yōu)先采用這個(gè)目標(biāo)。通過(guò)檢測(cè)，在線(xiàn)監(jiān)控具體生產(chǎn)狀況，并為生產(chǎn)工藝的調(diào)整提供必要的依據(jù)。
2、利用AOI檢驗(yàn)電路板
2.1、一般性的觀察
制程內(nèi)的電路板檢查，可以節(jié)省大量因?yàn)橹圃烊毕菟a(chǎn)生的報(bào)廢成本。AOI是唯一可以用來(lái)進(jìn)行事前影像檢查檢知缺陷的工具，這樣可以讓電路板制作成本最小化并極大化其良品率。AOI可以偵測(cè)到其它方法所無(wú)法偵測(cè)的缺點(diǎn)模式。這樣不僅只是可以節(jié)省人工成本，同時(shí)可以標(biāo)示較高密度電路板的缺點(diǎn)，特別是一些人眼睛無(wú)法偵測(cè)到的缺點(diǎn)。
自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改善，提升了系統(tǒng)的速度并降低了誤判率，在多數(shù)的應(yīng)用中AOI比電氣測(cè)試方法更常被應(yīng)用在內(nèi)層板的檢驗(yàn)上，至于外層與最終產(chǎn)品方面則比較常使用電氣測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)。對(duì)于內(nèi)部有通孔設(shè)計(jì)與低密度結(jié)構(gòu)的電格板應(yīng)用，也會(huì)采用電氣測(cè)試方法來(lái)驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)，但是使用AOI進(jìn)行檢測(cè)可以抓出更多的缺陷。
治具的高價(jià)格仍然是影響內(nèi)層板采用電氣測(cè)試的最大阻力，比較高層次的多層板則會(huì)用在細(xì)線(xiàn)路的測(cè)試驗(yàn)證上，盡管在高密度的內(nèi)層產(chǎn)品方面可以預(yù)言有其微量的成長(zhǎng)空間，治具的數(shù)量、密度，整體而言還是主要的治具成本障礙。
簡(jiǎn)單的多層板設(shè)計(jì)具有大的間距結(jié)構(gòu)，比較容易有效進(jìn)行電氣測(cè)試，但是這樣的設(shè)計(jì)相對(duì)比較少。視覺(jué)檢查相對(duì)于電氣測(cè)試更廣泛的被接受，同時(shí)也可以避免額外的測(cè)試治具成本耗用。而高層數(shù)的多層板需要使用比較薄的內(nèi)層核心板，其大面積的強(qiáng)度問(wèn)題也是使用電氣測(cè)試的障礙，這些都相對(duì)提升了AOI光學(xué)檢查的重要性。
2.2、目視、AOI檢驗(yàn)與電氣測(cè)試
電路板的獲利能力與產(chǎn)出良率有直接的關(guān)系，所有的制造商都嘗試從各方面提升其良率，這在多層板的制作方面更是如此。制作多層電路板時(shí)，在制程中間進(jìn)行檢查有助于提升良率，如果在最終產(chǎn)品上發(fā)現(xiàn)內(nèi)層板的缺點(diǎn)，這種產(chǎn)品是無(wú)法彌補(bǔ)必須要報(bào)廢的。如果電路板無(wú)法修補(bǔ)，所有投注在這片電路板上的成本都會(huì)付諸流水，這當(dāng)然就會(huì)造成獲利能力的損傷。
傳統(tǒng)目視檢查曾經(jīng)是最好的內(nèi)層板檢查法，利用有良好視力的人員在壓合前進(jìn)行內(nèi)層板表面檢查相當(dāng)普遍。如果發(fā)現(xiàn)有缺陷出現(xiàn)，檢查人時(shí)常會(huì)進(jìn)行修補(bǔ)。但是當(dāng)電路板的密度提升，這讓目視檢查的難度提高，此時(shí)增加放大影像的設(shè)計(jì)就有助于發(fā)現(xiàn)缺陷，但是會(huì)使得目視檢查變得更慢也更不精確。有幾種方法可以幫助人工檢查的程序，這包括了電氣測(cè)試與AOI檢查兩種方法都可以提升良率。
電氣測(cè)試需要客制化的治具，同時(shí)必需要進(jìn)行個(gè)別料號(hào)的的治具制作，而且每一片內(nèi)層板都需要治具。各個(gè)治具的花費(fèi)可能都需要花費(fèi)數(shù)萬(wàn)元，依據(jù)需要測(cè)試的點(diǎn)數(shù)、人工成本、制作時(shí)間而有差異 。電氣測(cè)試可以偵測(cè)短路斷路，這方面的缺陷有可能是利用人工目視所無(wú)法偵測(cè)的。電氣測(cè)試的缺點(diǎn)是，它無(wú)法判定適當(dāng)?shù)木€(xiàn)路圖形狀況。這些線(xiàn)路圖形的外觀可能是線(xiàn)路或斷路，是以蝕刻制程制作在基材上的，但是并沒(méi)有辦法符合實(shí)際的設(shè)計(jì)需求。特定的制程或材料會(huì)導(dǎo)致這樣的問(wèn)題發(fā)生，而未連接與突出、縮減的銅面也無(wú)法以電氣測(cè)試偵測(cè)，因此電氣測(cè)試時(shí)常視目視檢查所取代。
AOI檢查已經(jīng)成為內(nèi)層板制作的必備設(shè)備，因?yàn)槿斯さ哪恳暀z查無(wú)法穩(wěn)定完成這樣的任務(wù)。經(jīng)過(guò)多年的努力，不論在硬體與軟體上都讓電路板業(yè)者可以安心的選用這種AOI解決方案。檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)與方法，可以依據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則來(lái)進(jìn)行比對(duì)與調(diào)整，使用者可以依據(jù)需要進(jìn)行形狀的定義與尺寸的調(diào)整。速度、精度、周邊配備，會(huì)依據(jù)設(shè)備價(jià)位的不同而有差異，每年設(shè)備都會(huì)在價(jià)格功能比上有明顯成長(zhǎng)。但到目前為止AOI仍然無(wú)法進(jìn)行電氣特性推估（如：電阻值推測(cè)），也無(wú)法進(jìn)行通孔的檢查，當(dāng)然更無(wú)法檢查面次間的連接狀況。AOI時(shí)常產(chǎn)生許多實(shí)際上表面并沒(méi)有缺陷的誤判訊號(hào)，例如：微量的導(dǎo)體變化、顏色、表面型態(tài)等。這些現(xiàn)象依據(jù)規(guī)則判定可能認(rèn)定是缺陷，但是經(jīng)過(guò)人的判定卻不是真正的缺陷。這些現(xiàn)象限制，使得業(yè)者必需要增加確認(rèn)的程序來(lái)完成檢查。
2.3、AOI（Auto Optical Inspection）的規(guī)則概述
AOI目前仍然沒(méi)有辦法提供完整的缺點(diǎn)辨認(rèn)能力，因此目前的做法是將缺點(diǎn)產(chǎn)品抓出，并經(jīng)過(guò)再一次的人工辨認(rèn)確認(rèn)將可修補(bǔ)的部分完成修補(bǔ)，并將無(wú)法修補(bǔ)或不值得修補(bǔ)的產(chǎn)品報(bào)廢。
AOI提供三個(gè)主要的功能各為：影像擷取、影像分析、缺點(diǎn)位置標(biāo)示。這些作業(yè)可以是手動(dòng)或自動(dòng)的，一般的掃描作業(yè)都可以在短時(shí)間內(nèi)利用光學(xué)機(jī)構(gòu)與軟件的架構(gòu)完成。
AOI一般都具有統(tǒng)計(jì)輔助的系統(tǒng)，它會(huì)將主要的缺點(diǎn)項(xiàng)目記錄在數(shù)據(jù)資料中，一方面可以作為確認(rèn)工作站的基礎(chǔ)資料，另一方面也可以經(jīng)過(guò)整理作為制程改進(jìn)的參考依據(jù)。因?yàn)榈侥壳盀橹苟紱](méi)有完美無(wú)失誤的AOI系統(tǒng)出現(xiàn)，因此所有出現(xiàn)缺點(diǎn)訊號(hào)的電路板都必須要再經(jīng)過(guò)作業(yè)人員過(guò)濾確認(rèn)。因此一般的最終缺點(diǎn)項(xiàng)目，還是會(huì)由作業(yè)人員目視判斷。出現(xiàn)缺陷的電路板資料匯總就必須要靠作業(yè)者的經(jīng)驗(yàn)。
l 利用光學(xué)掃描將缺點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)標(biāo)定，并轉(zhuǎn)換成確認(rèn)的數(shù)據(jù)資料；
l 利用確認(rèn)工作站（Verication Station）進(jìn)行缺點(diǎn)區(qū)再確認(rèn)，并進(jìn)行必要的修補(bǔ)作業(yè)。 |
