机器视觉为基础之焊锡瑕疵侦测与分类.pdfVIP

第一章 緒論 1.1 研究動機與目的 近年來，電子業發展迅速，產業界對於電子零組件品質的要求日益提高，尤 其現在的電子產品是由許多零組件組合而成，若在前製程中有瑕疵而沒被檢測出 來，一旦經由後續的加工，不良品所浪費的品質成本將更多，工廠將需要花更多 的人力與時間才能檢測出原因所在，所以電子業許多產品為了確保品質，大多要 進行 100﹪檢測。由於生產線的自動化，使得產品數量很大，產品如果要 100﹪ 檢測，就需花費許多人力，而持續且重複性的工作容易使人疲憊，易造成人為檢 測錯誤，且許多電子產品因本身結構的關係，使得無法使用人工來做檢測，因此 電子產業大多利用機器視覺來做檢驗。機器視覺的優點是快速且能避免人為的錯 誤，因此可提高檢測時正確性〔19 、29 〕。 電子產品，大多是將許多的電子零件裝配在印刷電路板上，在裝配時所採用 的表面黏裝技術(SMT)使得印刷電路板再經波焊後，所產生的焊錫點上可能會有 許多包含短路、未焊、破洞、沾錫不良... ... 等的瑕疵〔9 〕，目前印刷電路板在 實際的生產線中，大多以人工的方式去檢測焊錫表面，並配合電性檢測焊錫內 部；人工作業方式大多是以放大鏡附圓形燈管，來檢視焊錫品質以及對位準確 度，通常會以 10 倍目鏡 ，做進一步確認，相當耗費人力。就目前高密度設計的 印刷電路板，並不適合用人工檢查，所以自動光學檢驗機(AOI)被大量的使用 〔19 、29 〕。所以目前業界的趨勢，已經偏向用機器視覺取代人工檢測。焊錫表 面可以提供許多品質資訊，假如能夠利用機器視覺，經過檢測分類後，藉由統計 分析方法，將所得到的資料回饋給生產線以調整機器參數，便可以達到製程參數 最佳化，降低不良率的目的。 本研究為以某廠商所提供製程中的印刷電路板進行研究，此電路板在經波焊 後，焊錫主要會出現三種瑕疵包含：短路、未焊、破洞。工廠目前仍然使用人工 做檢驗，主要因為基板背景複雜，傳統演算法無法有效地找出焊錫點，進行檢測， 所以仍停留在人工檢驗的階段。 有鑑於此，本研究將以機器視覺設備並配合所建構之演算法，應用在業者所 提供之印刷電路板上，做焊錫瑕疵檢測與分類。以空板做為參考影像，透過比對 的方式，找到待測焊錫點位置，然後再量化焊錫點，匯總成為待分類指標，之後 再透過所設計的分類法，分類所量化的焊錫指標，判斷此焊錫點是否正常，並同 1 時得到異常焊錫點的瑕疵類型。本研究所提方法與過去研究者較為不同處是檢測 時不先判斷是否正常，再針對瑕疵予以分類，而是先找到所有焊錫點再做分類。 進一步分類目的就是希望能夠在整個生產過程中，提供生產線更多品質資訊，使 其製程參數的調整，能夠有進一步改善，亦能降低生產成本。 1.2 印刷電路板製造簡述 本節將針對印刷電路板的製程做一概略性的介紹。根據〔 17 〕可將印刷電路 板製程區分成十七個階段，其流程架構如圖 1- 1。底下將對各階段流程做一說明： 階段一、製前工作 此階段主要的工作是在取得客戶所設計的產品圖檔之後，進行完稿底片 圖檔的設計、放大完稿底片繪製倍率、繪製完稿底片以及完稿底片品質 檢測。這部份為本研究之研究重點，其流程將在 1.3 節中作詳細的說明。 階段二、基板製作 基板（Laminate ）是由介電層及高純度的導體，二者所構成的複合材料 （Composite Material ）。 就 印 刷 電 路 板 而 言 ， 是 以 銅 箔 基 板 （Copper-claded Laminate ，簡稱CCL ）做為原料，此為所製造電器或電 子產品的重要機構元件。所以在這個階段中，必須了解基板對於產品的 適用性，如此才能選擇適當的基板。 階段三、內層製作與檢驗 三層板以上的產品即稱為多層板，傳統的雙面板為配合零件之密集裝 配，在有限的板面上無法安置很多的零組件以及其所衍生出來的大量線 路，因而有多層板之設計發展。這個階段中，先根據製前工作所製作的 完稿底片，經銅面處理、影像轉移、蝕刻、及剝膜程序四階段，生產所 有的內層板，並完成內層板的品質檢測及電性檢測。 階段四、壓合 壓合的目的，主要是要將階段三所生產的內