隨著目前線路板密度不斷增高以及封裝不斷縮小，過去的檢測方法已不能滿足高速生產(chǎn)的要求，一種新的矢量檢測法應(yīng)運而生。在PCB裝配過程中采用矢量成像技術(shù)來識別和放置元件，可以提高檢測的精度、速度和可靠性。

PCB裝配生產(chǎn)線上的每臺設(shè)備其性能都因需求而異，生產(chǎn)廠商對產(chǎn)量的要求加上線路板上更高的密度、更復(fù)雜的排板技術(shù)及更小的元件等等，都給錫膏涂覆、元件貼放、回流焊以及對這些過程進(jìn)行檢測帶來了極大的困難。

產(chǎn)量提高和封裝減小增加了檢測難度，使得現(xiàn)在的檢測和分析方法已跟不上業(yè)界發(fā)展的需求。過去幾年里人們開發(fā)出多種不同類型的方法對印刷電路板裝配進(jìn)行檢測，如X射線檢測、激光掃描、自動光學(xué)檢測(AOI)及X射線/AOI混合檢測等，這些方法中只有AOI具有在線檢測能力，而其他方法只能在較小范圍內(nèi)使用，如激光掃描用于錫膏檢測，二維或三維X射線則用于檢測面陣列器件內(nèi)的錫球互聯(lián)情況。

自動光學(xué)檢測的基本原理是使用軟件工具使操作人員找到并確定元件的位置，可檢測出有引腳器件、芯片級封裝(CSP)及球柵陣列(BGA)封裝器件等。傳統(tǒng)AOI依靠對像素網(wǎng)格值進(jìn)行分析來確認(rèn)線路板上元件的位置，這種方法又稱為灰度相關(guān)法，它將元件灰度模型或參考圖與板上實際元件相比較，一旦選準(zhǔn)要搜索的模型，圖像處理系統(tǒng)就通過計算像素數(shù)目找尋一個與之精確匹配的元件，如果找到了，元件的位置也就知道了。由于系統(tǒng)不斷會檢測到一些新元件，因此為適應(yīng)這些新的元件形狀參考圖形可能經(jīng)常發(fā)生變化。

當(dāng)元件相對參考模型旋轉(zhuǎn)了一個角度或者大小不太一致時，像素網(wǎng)格分析方法就會出問題。同樣，產(chǎn)品的顏色、光照及背景情況也很重要，如果變化很大，可能很難或者根本就找不到相匹配的模型。

矢量成像技術(shù)

矢量成像技術(shù)采用合成圖像作為示教參考模型，以確保不產(chǎn)生錯誤。矢量成像不需要像素分析，它靠的是定義元件形狀的交點矢量，矢量由方向和傾斜度確定，在矢量成像技術(shù)里一個正方形相當(dāng)于四條線段，一個足球則相當(dāng)于兩個弧形。

矢量成像技術(shù)采用視窗操作系統(tǒng)，使用一種高分辨率數(shù)字相機(jī)，系統(tǒng)采用統(tǒng)計過程控制(SPC)軟件和一個根據(jù)線路板上所裝配并需要進(jìn)行檢查測量分析元件所作的綜合元件圖形庫，它能將Gerber、CAD或ASCII/Centrid數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼。

為得到最佳對比度和成像清晰度，需要用到幾種光源，檢查時由程序來選擇光源、顏色組合和光強(qiáng)，以達(dá)到最佳視覺效果。為了確保識別的正確性，元件的高度必須小于8mm(從PCB板表面到元件頂端)。

由于矢量成像技術(shù)用到的是幾何信息，所以元件是否旋轉(zhuǎn)、得到的圖形與參考模型大小是否一致都沒有影響，而且也和產(chǎn)品顏色、光照和背景等的變化無關(guān)。矢量成像檢查分三部進(jìn)行：

矢量成像系統(tǒng)在元件影像圖上找出主要特征并將其分離出來(圖1)，然后對這些顯著特征進(jìn)行測量，包括形狀、尺寸、角度、弧度和明暗度等；

檢查合成圖象和被測元件圖像主要特征的空間關(guān)系；

最后，不論元件旋轉(zhuǎn)角度、大小或相對其背景的總體外觀如何，它在線路板上的x、y和θ值都可通過計算確定下來。

和其他檢測方法不同，矢量成像技術(shù)只要創(chuàng)建了參考模型，就能適應(yīng)線路板上的每一個元件，而不管其形狀、大小和方向。當(dāng)把元件模型從一臺視像檢查設(shè)備轉(zhuǎn)移到另一臺光學(xué)系統(tǒng)不同的設(shè)備上時，所得到的圖像大小會發(fā)生改變，但此時系統(tǒng)能自動對變化進(jìn)行處理。

此外，矢量成像技術(shù)還能適應(yīng)元件外觀變化(圖2)、元件上附加的其它特性或由于重疊造成某個元件部分被隱藏遮擋，傳統(tǒng)的像素網(wǎng)格系統(tǒng)一般無法分析出被遮擋元件的位置。

矢量成像技術(shù)的優(yōu)點

除了能適應(yīng)板上元件輪廓和位置的變化外，矢量成像與像素網(wǎng)格技術(shù)相比還有其它一些優(yōu)點：

這種方式比傳統(tǒng)檢測方法準(zhǔn)確10倍以上，如角度測量值可達(dá)±0.02°精度范圍。

使用合成圖形庫，檢測系統(tǒng)完全可以直接從一個制造工廠移到另一個制造工廠。

由于它能適應(yīng)多種不同的角度、大小和外觀，所以光學(xué)設(shè)備的設(shè)置更加簡單，即使由于相機(jī)移動和光源變化導(dǎo)致焦點和照度改變也能保持同樣的精度。

在基板對位方面，傳統(tǒng)的AOI系統(tǒng)對同一元件通常需要多個圖像，而矢量成像技術(shù)一次測量就能完成。
當(dāng)把設(shè)備從一條生產(chǎn)線移到別的生產(chǎn)線的時候，矢量成像不需要重新進(jìn)行校準(zhǔn)或做其他設(shè)置測量。

本文結(jié)論

矢量成像技術(shù)是一種圖形位置搜索技術(shù)，它可以在PCB板裝配過程中提高元件識別定位的精度、速度和可靠性。矢量成像技術(shù)可以很方便地用于專用生產(chǎn)環(huán)境下。對OEM廠商和電子制造服務(wù)(EMS)供應(yīng)商來說，關(guān)鍵是要提高元件的檢測能力并降低整體制造費用。