柔性印刷線路板缺陷檢測(cè)方法指南

柔性線路板產(chǎn)品分類方法很多，按照FPC貼合層數(shù)可分為：?jiǎn)蚊姘?、雙面板、多層板以及軟硬結(jié)合板。FPC作為一種常見(jiàn)線路板類型，其市場(chǎng)占有率隨著電子產(chǎn)品向微型化、輕便化發(fā)展不斷上升。但FPC在加工、上料、貼裝等生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)斷路、短路、線寬不符等瑕疵。鑒于此，本文主要分析柔性印刷線路板缺陷檢測(cè)方法。

不同的制作工藝使其具備許多得天獨(dú)厚特點(diǎn)：

(1)組裝密度高，減少了零部件之間的連線;

(2)質(zhì)量輕，厚度薄，可以有效降低產(chǎn)品重量，方便攜帶;

(3)可折疊，能夠任意折疊彎曲。

FPC具有可靠性好，散熱性強(qiáng)，安裝方便，綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，為電子產(chǎn)品高集成化與高性能化提供便利。

FPC產(chǎn)品分類方法很多，按照FPC貼合層數(shù)可分為：?jiǎn)蚊姘?、雙面板、多層板以及軟硬結(jié)合板。

柔性印刷線路板缺陷檢測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)有的FPC缺陷檢測(cè)算法多衍生于PCB檢測(cè)算法，但受本身獨(dú)特性限制，F(xiàn)PC板缺陷精度要求更高，檢測(cè)樣板尺寸更大，樣板成像易變形，使得針對(duì)PCB板的缺陷檢測(cè)算法不能直接套用FPC板的檢測(cè)算法，需要根據(jù)FPC板實(shí)際線路特征制定與之適宜的檢測(cè)算法。

中國(guó)計(jì)量學(xué)院針對(duì)傳統(tǒng)模板匹配算法的速度慢、準(zhǔn)確率低等問(wèn)題，提出將FPC板線路缺陷分為全局缺陷和局部缺陷兩類，采用八連通域面積法結(jié)合直方圖匹配方式捕獲圖像全局缺陷，在此基礎(chǔ)上利用投影匹配及相關(guān)系數(shù)法識(shí)別圖像中的局部缺陷。該方法較傳統(tǒng)檢測(cè)算法更快，更為準(zhǔn)確，但相關(guān)的缺陷類別的分類還不夠細(xì)致。

柔性印刷線路板缺陷檢測(cè)方法分析

針對(duì)全局范圍內(nèi)的模板匹配問(wèn)題，考慮局部范圍模板匹配方法實(shí)施FPC缺陷檢測(cè)。考慮基于輪廓的模板匹配方法中，模板應(yīng)具備顯著的輪廓特性，F(xiàn)PC上的常規(guī)線路雖走向規(guī)則，但無(wú)顯著形狀特征，而且，常規(guī)線路在整幅圖像均有分布，大幅面的模板匹配時(shí)間過(guò)慢，不利于線路檢測(cè)。

異形線路屬于FPC上的不規(guī)則形狀，一般包括LED燈、S型圓等;由于與外設(shè)形狀相關(guān)，其布線一般與待檢FPC的樣式結(jié)構(gòu)有關(guān)。針對(duì)這類線路，考慮模板匹配方式實(shí)施檢測(cè)：首先通過(guò)模板匹配法粗步定位出各個(gè)異形線路在整塊FPC上的位姿，獲取異形線路輪廓;再基于形態(tài)學(xué)理論進(jìn)行缺陷檢測(cè)。有關(guān)異形線路的檢測(cè)流程見(jiàn)下圖。

柔性印刷線路板缺陷檢測(cè)方法指南

(1)加載注冊(cè)模板相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括注冊(cè)模板區(qū)域范圍、注冊(cè)模板輪廓信息等。

(2)利用注冊(cè)模板攜帶的區(qū)域信息，定位模板搜索空間，基于歸一化互相關(guān)系數(shù)(NCC)度量原則，在搜索圖像中搜索模板實(shí)例。

(3)裁剪異形區(qū)域。異形區(qū)域的尺寸通過(guò)求取形狀模板實(shí)例的最小外接矩形獲得，因?yàn)樾螤钅０鍨榫匦螀^(qū)域，故通過(guò)最小外接矩形獲取的區(qū)域即為匹配上的異形區(qū)域。任意的模板匹配無(wú)法使兩幅圖像在空間上完全對(duì)齊，存在一個(gè)容許范圍內(nèi)的匹配。FPC板局部范圍內(nèi)的形變可以忽略，在限定空間上進(jìn)行形狀模板匹配由于空間范圍縮小，形狀模板匹配精度提高，整體匹配誤差約為1/5線寬(3個(gè)像素)范圍，其在缺陷判定可容許范圍。

(4)考慮形狀匹配的精度誤差，在標(biāo)準(zhǔn)模板圖像與異形區(qū)域圖像直接求差之前，先通過(guò)小尺寸結(jié)構(gòu)元素對(duì)異形區(qū)域進(jìn)行腐蝕操作，去除邊界差影影響。當(dāng)圖像存在缺陷時(shí)，此尺寸下的腐蝕操作無(wú)法完全腐蝕掉缺陷線路，故不影響最終判定結(jié)果。

(5)模板圖像與異形區(qū)域進(jìn)行區(qū)域差集運(yùn)算，獲取二者的差值區(qū)域。當(dāng)無(wú)缺陷時(shí)，差值為0;有缺陷時(shí)，區(qū)域差集返回不為0 的二值圖像;

(6)對(duì)差值圖像進(jìn)行連通域標(biāo)注，分割不同的缺陷塊;

(7)計(jì)算各個(gè)連通域區(qū)域面積，以最大缺陷塊的幾何尺寸中心作為異形區(qū)域中心，輸出缺陷信息。

從全局和局部范圍研究FPC缺陷檢測(cè)方法，得出實(shí)驗(yàn)性結(jié)論：

(1)由于FPC成像變形，基于全局范圍的模板匹配線路出現(xiàn)錯(cuò)位，無(wú)法正確定位圖像上的瑕疵信息。

(2)基于局部范圍的模板匹配，首先裁剪出FPC板上相對(duì)常規(guī)線路而言具有顯著形狀特征的線路區(qū)域，以其作為模板來(lái)源;在搜索圖像上對(duì)應(yīng)模板區(qū)域附近進(jìn)行實(shí)例檢測(cè)，壓縮搜索空間;再基于形態(tài)學(xué)理論檢測(cè)線路缺陷信息。

總之，線路板作為電子電路最基本的組成部分，極大的影響著整個(gè)電子產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，如何對(duì)線路板缺陷實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)是產(chǎn)品質(zhì)量保障的重要環(huán)節(jié)，而國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)普遍依賴人工目測(cè)進(jìn)行FPC缺陷檢測(cè)，成本高、效率低，且由于沒(méi)有相對(duì)規(guī)范的質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)，工作人員因主觀意識(shí)或視覺(jué)疲勞等原因易發(fā)生漏檢和誤檢;部分企業(yè)引進(jìn)的國(guó)外優(yōu)秀檢測(cè)設(shè)備，受設(shè)備價(jià)格、技術(shù)支持、售后服務(wù)等局限，很難適應(yīng)現(xiàn)代工藝的低成本、大批量生產(chǎn)需求。因此，研制出一套快速高效的FPC 缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求已迫在眉睫。