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自动光学检测仪(AOI)在印制板的其他应用  

2013-05-25 14:14:02|  分类: SMT技术文章 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在印制板制造工艺中,最典型的是利用自动光学检测系统在印制板上的应用,其中多数应用在多层板的内外层或高密度双面板表面质量的检查。但是在其它方面的应用也比较多,特别是对高密度互连结构(HDI)微通孔和表面的检查。而且还应用在IC封装和装配中的印制板的检查。AOI很有效地应用诸多方面,为提高印制板的表面质量,发挥了重要的作用。

一.底片的检查
    自动光学系统的设计是根据底片检查工艺特性,采用透射的模式即将需要检查的底片放置在玻璃桌台上,而不采用抽真空台面,而是通过玻璃桌面的下的光束透过玻璃进行对底片的扫描来检查底片相应位置上的缺陷。使用这种方法对底片进行表面质量的检查,为更加清晰的将印制板表面缺陷呈现出来,对该系统的放大装置作了很大的改进,达到了既是印制板表面的很小的缺陷都能检查出来。当在印制板生产过程中使用该系统时,就能将印制板面的5?0?8m和5?0?8m以下的缺陷检查出来,并且能够适当的区别错误的真假,就是采用高级的识别系统大大的减少故障缺陷的发生。
  在反射模式将白色的纸放置在光具(底片)之下,介于光具透明和不透明范围之间,以提高其对比度。经过交替的变换达到或接近所使用的标准的AOI系统。这种方法不是通用的的,更多的倾向是由于微小的划伤,才会出现假的缺陷报告。另外,容易产生错误的是由于光具表面银粒子无光泽,再通过AOI的反射模式,特别是焦点不是在光具银乳胶膜上,就很容易出现假的读出。而表面无光泽的粒子致使真空度下降。这些粒子是甲基丙烯酸树脂,直径大约7微米,它能够使光发出散光。

  如果AOI是开始并记录应该发现的缺陷,唯一的其缺陷的尺寸应比10微米要大,这样用它来检查就能解决所存在的质量问题,而且还有可能解决对精细导线(S/L=30/50微米)的检查。对于有阻抗要求的导线宽度公差控制不会比±5-10微米变化更大是可能的。而AOI的灵敏度不会记录这样的线宽变化。检查光具(即底片)通常应该在清洁的、黄光室内进行,不建议到AOI作业区进行检查,应此区域清洁度不够。因此,实际上AOI机不是检查内层或外层的光具膜的机器。.
AOI实际上也可以检验玻璃底版的图像质量,即玻璃上镀铬膜。这些底版通常制作和检验是通过转包公司再送交PWB制造厂的。典型的要求就是底版上的缺陷的尺寸在5微米或更大些。许多使用玻璃底版的用户也使用检查玻璃的工具进行检查,以延长使用的寿命。但使用玻璃底版也很贵。
  玻璃底版至少要曝光百次以上,最典型的次数为200-500次,就必须使用AOI对玻璃底版图像进行质量检查,还可以通过曝光试验,如底版的图像好就可以接着使用,或者进行修整。

 二.覆盖有光敏抗蚀剂的板在进行显影前的潜像质量的检查
   这一步最基本的想法就是在湿处理前,对板的图像与孔对准度进行检查,及早发现如有质量缺陷就很容易得到解决。但是,检查的这种类型膜层的潜像不是广泛地,这是因为板膜层的颜色均匀而且差别很大,特别在对已曝光和非曝光范围的膜层,即使用特殊过滤器也是较难发现质量问题,其察觉率是较低的。

  三.在铜的表面检查显影后的图像质量
  在印制板的铜的表面检查显影后的图形使用的更为普遍。对显影后的图形检查,主要侧重点检查的是图形的对准程度和质量缺陷,同时也可以通过对显影图形的检查,也可以及时发现光具(底片)图像是否有缺陷或其它如灰尘、划伤或沾污,或曝光机存在的其它问题。使用AOI对表面图形的检查,就是利用图形介于光敏抗蚀膜的颜色反射能力低和铜颜色反射能力高的差别进行检查。因为抗蚀剂层的颜色发暗,因此两者比较容易好对比。在多数的情况下,所使用的抗蚀剂的颜色是兰色的或带兰色-绿色颜色关型,那一种类型的颜色差别更大,需经过曝光后的图像所形成的那种颜色更为强烈,其检查的效果就比较理想。通过AOI的滤色系统就可以将兰色转换成黑色,提高与铜表面颜色的对比程度。通常在AOI系统内装有“旋转式滤色器”的颜色转换装置,进行适当的选择对图形进行优化处理,以提高对比度。近来利用先进的计算机系统,使AOI系统的改进,从而获得比较高的图像对比程度。特别是该系统过滤器的选择,将更清晰的标定轮廓保存在文件中,并更大的改善了检查底片到检测错误以避免发生错误的能力。


四.检查导体电路图形(蚀刻后)的质量
  将抗蚀膜层退除后,检查导体铜电路图形最广泛的是使用AOI。在这方面的应用是非常普遍的,要获得图像的清晰度的提高,完全决定于过滤器的适当选择,使铜导体表面呈现出不同的变换。最多的情况,AOI系统检查蚀刻后的导线宽度,这就很容易涉及到多层板内层的导体表面形态和导线边壁的形态的类似的显现,这种形态决定于蚀刻的工艺或微蚀刻的工艺特性。特别是经过电镀的导体线路的经过蚀刻后形态。同样对多层板的外层的导体线路蚀刻时,更需要进行选择和调整,以确保导线蚀刻后的形态达到平衡。特别经过混合加工的表面,即涂OSP和镀金,用自动检查系统就显得困难。虽然如此,但该系统装备有人工智能,通过适当的应用调节规则,它能自动地检测电路和板面范围的缺陷。这就大大的减少检查时错误,改善了系统检测判断错误的能力。

  五.钻孔(机械方法)后的质量检查
   机械钻孔后的是能够进行检查,要实行检查的步骤,就必须确定需要检查的部位,同时还要考虑成本。要使用该系统检查,需要在低成本的情况下,化很少的费用完善“检查孔”的工具。印制板就有可能运用它作为检查孔质量的工具。
  然而, 在某些情况下,它可能从经济的角度考虑,就有可能适用标准的AOI机作为检查孔质量的任务。虽然如此,这种应用法并不很普遍,因为所使用的钻孔机具有高可靠性,当钻孔过程中发生质量问题时会自动发出警报,如果出现钻头损坏或断裂,会自动进行更换。孔的检查是可能的,但必须熟练掌握检查规定程序,或应该作为例行工作对全部板进行检查。当然对全部板的钻孔质量的检查是有充分的理由,但是很复杂,有的板很贵,板很厚(16层)和孔小及通孔的高纵横比率,而且用户没有修理费用,即没有焊接规则。该任务就检验钻孔过程有无错误,并认可通孔是清洁的,但也不是过分要求,只要AOI系统输送的光能通过(即光是能够在通孔中传输的)。镀层增宽和孔内有碎片对于低纵横比率的孔的缺陷是很容易检查出来。然而,适当的识别在高纵横比率孔内剩余的碎片、堵孔或部分堵孔或电镀结瘤等缺陷不是不重要,对于高纵横比率的孔检查时需要从两面进行,如检查时发现反常,需要检查两次以上。

  六.检查微孔质量
  孔金属化前激光钻孔后,或金属化孔后微孔是可以检查的。孔金属化后经过AOI检查,所获取的信息证实孔内镀层覆盖的完整性,而不是金属与焊盘的结合状态。如果首道工序要求进行蚀刻,激光钻孔前进行铜导体进行敷形掩膜,于是在钻孔前需要对敷形掩膜附加检查步骤。检查钻孔后的环氧钻污,就是根据图形暗(非反射)环形的工艺特性采用反射的模式进行检查。反射的中心目标是带有铜的焊盘,即微孔的底部。而墨暗的凹处是介质材料本身的边壁而不是金属化镀层,俯视到是外层发光的范围内表面是铜。这个例子假定钻孔前所制作的的内层面是覆盖的是铜,但是不总是这种情况的。唯一能观察到的就是当激光钻孔的直径要比敷形膜制作的孔直径要小的时。因此,高密度互连结构的印制板的敷形孔的直径很小时,是无法观察到的。在这种情况下,AOI荧光机是能够对微孔底部盘的薄的透明缺陷检查出来。
   孔金属化前主要检查铜焊盘的清洁程度和孔的位置、焊盘的位置。微孔的检查最理想的是适合AOI系统检测,因为激光(不是白色光)钻的孔,能够独立的检查铜和介质材料,这因为利用铜的反射和介质的荧光图形获得通道。
    微孔金属化后检查是通过另外信息达到检测孔壁金属化表面覆盖状态,则且设定孔壁的角度进行检查。

  七.非传统微孔加工表面质量检查
  这些加工程序的制作工艺是不连续的,而且是“并行的”加工过程,即在并行模式形成单层,最后工序就是通过压制合在一起。这样加工的做出势,就是加工的用的时间短,减少加工步骤,但要知道层的质量好坏,就必须在层压前进行检查。经过加工的金属表面经过微蚀所看到的是不同的,有原有的铜或电镀铜.在Z轴互连结构应该是铜或银膏(在ALIVH 或 B?0?5it等积层工艺用的方法即导电膏),或铜表面经过腐蚀液的冲击和金属层经过处理的双面(ALIVH)目的以改善粘结强度,但用反射模式的AOI机检查更为困难。

  八.集成电路(IC)的封装和装配质量的检查
  AOI机用于检查晶片(全晶片)的质量水平。IC-水平的检查因为很小,其工艺特性要求需用专用设备。经过比较它有可能比采用AOI机检查在价格上需10倍费用,可以在印制线路板上通常是能够发现的。
为适应IC封装的需要,通常所采用底层的结构是小的多层,制作每一层都是很精细的导线电路。如标准的多层,在制造过程中会发生变化,要进行有效的控制,就必须对重点工序的产品质进行检查。这就要求所使用的AOI系统要具有很高的分辩率。另外, 这些IC的底层材料有多层的或单层的的最后检验,实际是采用自动可视检验(AVI)机进行的,主要是检测连接导线的焊盘和倒装芯片用的盘。
    装配操作期间的板的检查,是实行标准程序进行的。并且要求AOI系统有能力检验数组焊膏的(模版印刷后)在板面的状态、焊接和组成分

  九.其它
    AOI系统具有专门检验挠性板和经过辊压的形成的薄膜以及检验高密度的陶瓷和薄膜(TF)封装的产品。在应用上,只要被检测的材料少许具有对比性表面特性的介质或具有随着时间的延长变化特性,如褐色或黑色氧化膜、锡铅合金以及被沾污的表面,采用具有荧光模式的AOI就能提供检测的技术。

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