海伯森光譜共焦傳感器，解決PCB外觀超精密測量難題，助力工業(yè)高端制造

導(dǎo)讀：我國已成為印制電路板（PCB板）全球生產(chǎn)制造中心，行業(yè)產(chǎn)值年復(fù)合增長率為5.4%，高于全球平均增長水平，預(yù)計在2022年我國PCB行業(yè)可達到381.5億美元，同比增長4.92%（數(shù)據(jù)來源：中商情報網(wǎng)）。

電子信息產(chǎn)業(yè)是研制與生產(chǎn)電子設(shè)備的工業(yè)，屬于軍民結(jié)合型產(chǎn)業(yè)，對于我國經(jīng)濟的發(fā)展以及國防安全有著重要的意義。而PCB被稱為“電子產(chǎn)品之母”，是全球電子元件產(chǎn)品中市場份額占有率最高的產(chǎn)品。

現(xiàn)如今，電子產(chǎn)品趨于多功能化、智能化和小型化，從消費電子到工業(yè)設(shè)備、軍用武器系統(tǒng)等，只要有集成電路等電子元器件，它們之間電氣互連都要用到PCB。

隨著信息技術(shù)進步和工業(yè)的快速發(fā)展，芯片技術(shù)工藝得以改進，高密度的BGA、芯片級封裝以及有機層壓板材料為基板的多芯片模塊封裝印制板成為市場熱點，主要是由于其小型化、輕薄化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，兼顧其耐熱散熱性，以及能適應(yīng)通訊高頻高速化的需求。

PCB為什么需要做外觀檢測？

市場多元化的需求在不斷升級迭代，對產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。

PCB板是電子產(chǎn)品無可替代的精密部件，它的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的性能。因此，在PCB生產(chǎn)過程中，質(zhì)檢工作至關(guān)重要，而外觀檢測是質(zhì)檢環(huán)節(jié)中非常重要的一部分，對檢測的精度、效率、速度等方面都有很高的要求。

PCB的內(nèi)部工藝復(fù)雜，除了芯板結(jié)構(gòu)層壓、鉆孔、布線外，還需要考慮埋置元件、表面涂飾、清潔和蝕刻等。由于對生產(chǎn)設(shè)備的精度和材料性能依賴程度高，一般在設(shè)計制作過程中，很容易出現(xiàn)以下各類問題：

1 、PCB工藝邊設(shè)計不合理，導(dǎo)致設(shè)備無法貼裝。

2 、PCB定位孔問題，導(dǎo)致設(shè)備不能準確、牢固地定位。

3 、螺絲孔金屬化，導(dǎo)致過波峰焊后堵孔。

4 、PCB焊盤問題，焊接時出現(xiàn)虛焊、移位、立碑，或焊點少錫。

6 、Mark點設(shè)計問題，造成機器識別困難。

7 、位號或極性標志缺失，位號顛倒，字符過大或過小等。

8 、測試點、元件之間的距離放置不規(guī)范，可維修性差。

通過外觀的精密檢測可以及時辨別不良品，將檢測的結(jié)果反饋到企業(yè)產(chǎn)線，可以改進生產(chǎn)工藝，優(yōu)化工序和管理結(jié)構(gòu)，提升批量化的生產(chǎn)效率。

常見的PCB外觀視覺檢測的方式

△ 人工檢測：通過肉眼或者借助一些比較簡單的光學(xué)放大儀器，對PCB焊膏印刷和焊點進行人工目檢，這是一種投入少且行之有效的方法，但只適用于工藝要求較低、設(shè)備和檢測設(shè)備不完善的環(huán)境下。

△ X光檢查：利用不同物質(zhì)對X光的吸收率的不同，透視需要檢測的部位發(fā)現(xiàn)缺陷。主要用于檢測超細間距和超高密度電路板等。能夠檢測BGA等產(chǎn)品內(nèi)部情況，但環(huán)境要求苛刻，應(yīng)用成本高。

△ 激光檢測：利用激光束掃描印制板，收集所有測量數(shù)據(jù)，并將實際測量值與預(yù)置的合格極限值進行比較?？梢钥焖佥敵?、不要求夾具和視覺非遮蓋訪問；但初始成本高、維護和使用問題多是其主要缺點。

△ 自動光學(xué)檢測：基于光學(xué)原理，綜合采用圖像分析、計算機和自動控制等多種技術(shù)，對生產(chǎn)中遇到的缺陷進行檢測和處理，是較新的確認制造缺陷的方法。具備編程簡單、操作容易、易于集成、智能自動和成本效益高等優(yōu)勢，在PCB行業(yè)應(yīng)用廣泛。

傳統(tǒng)的PCB檢測方式采用人工肉眼，容易漏檢且檢出速度慢、時間長，對環(huán)境條件要求嚴格，不適應(yīng)危險工作環(huán)境。另外，在人口紅利優(yōu)勢弱化大背景下，人員培訓(xùn)和用工成本上升，人工檢測已逐漸不能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)需要。

機器視覺檢測技術(shù)是建立在圖像處理算法的基礎(chǔ)上，采用機器視覺產(chǎn)品（CCD或CMOS）攝取檢測圖像并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號來獲取各種目標圖像特征值，并由此實現(xiàn)零件識別、特征定位、缺陷檢測和運動跟蹤等多種功能。與傳統(tǒng)的人工檢測技術(shù)相比，具備精度高、速度快、穩(wěn)定性好，長時間運行，以及實時數(shù)據(jù)記錄等優(yōu)勢。

為解決PCB外觀檢測的市場痛點，實現(xiàn)降本增效的目標，大量企業(yè)已經(jīng)開展自動化轉(zhuǎn)型，并借助機器視覺來完成產(chǎn)線的高節(jié)拍檢測。

光譜共焦傳感器應(yīng)用于PCB檢測的市場前景

PCB板平面度、厚度以及三維輪廓的精確測量成為業(yè)界的技術(shù)難題，尤其是PCB表面涂膠、焊錫、元件貼放等工藝流程中，材料既精細又復(fù)雜多樣。在此背景下，高精密、適應(yīng)光反射且可以解決多種復(fù)雜場景應(yīng)用的光譜共焦傳感器應(yīng)運而生，賦予PCB外觀檢測更敏銳的“視覺”感知和更智能的數(shù)據(jù)處理“大腦”。

質(zhì)檢驗過程中，除了要求外觀尺寸無偏差、包裝緊密、板邊版面清潔之外，還需要確保導(dǎo)線通孔位置正常、絲印標記清晰、焊錫均勻等。就以PCB導(dǎo)線制作而言，現(xiàn)如今的細線路工藝，行業(yè)內(nèi)基本能做到40-60μm的線寬，當導(dǎo)線出現(xiàn)更為細微的外觀缺陷時，比如短路、開路、導(dǎo)線露銅、銅箔浮離、補線等，如何準確識別出這些精密的特征？這時候就需要借助光學(xué)檢測設(shè)備。

光譜共焦傳感器采用非接觸式測量檢測技術(shù)，相比較傳統(tǒng)接觸式檢測方法更能避免產(chǎn)品外觀的磨損、變型或出現(xiàn)異物等。光譜共焦技術(shù)涉及2D、3D視覺檢測領(lǐng)域，可精確識別出PCB外形尺寸、輪廓和厚度，檢測焊盤位置缺陷，BGA、管腳、焊點和元件是否缺失等，在PCB行業(yè)中具有廣闊的市場應(yīng)用前景。

海伯森光譜共焦傳感器在PCB外觀檢測中的優(yōu)勢

在光學(xué)精密測量領(lǐng)域，海伯森獨樹一幟。

公司專注于工業(yè)級智能傳感器的研發(fā)和創(chuàng)新，從2020年至今先后推出了點光譜共焦位移傳感器、3D線光譜共焦傳感器系列產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用在PCB等精密電子元件檢測場景中，產(chǎn)品具有如下優(yōu)勢：

1、采用光譜色散的共聚焦原理，通過計算反射光波長可獲取被測物焦點到透鏡的精確距離。相比傳統(tǒng)的激光三角反射式傳感器，光譜共焦傳感器讓檢測突破了原有的瓶頸，不受光強影響，提升信噪比，使測量結(jié)果更加穩(wěn)定，且分辨率和線性度更好，可有效解決PCB表面透明涂膠厚度、強吸光涂層等檢測的難題。

2、點光譜共焦位移傳感器HPS-CF系列采用同軸位移測量法，探頭最高可達到±60.5°的測量角度，亦可實現(xiàn)漫反射表面±88°的超大角度測量，可以最大限度地滿足檢測設(shè)備集成，適應(yīng)更復(fù)雜的安裝環(huán)境。此外，產(chǎn)品測量光斑更小，測量頻率更高，可達72K/秒，不僅可以保證非常高的測量精度，測量出PCB清晰的外形輪廓，還可以快速捕捉微小結(jié)構(gòu)的位置變化，縮短缺陷識別的時間，提高檢測的效率。

3、3D線光譜共焦傳感器HPS-LCF系列集成了高性能CCD感光元件，確保成像的質(zhì)量，配合自研AI圖像處理算法，產(chǎn)品可同時進行2D、3D復(fù)合的實時在線檢測。通過采集全面信息滿足實際應(yīng)用需求，只需一次掃描即可獲取詳細的3D成像分析數(shù)據(jù)。產(chǎn)品采用線掃成像方式，單線測量點2048個，橫向分辨率2.9μm，縱向重復(fù)精度可達0.1μm，通過精準成像擴展視覺范圍和分辨能力，將外觀識別做到了細致入微；另外，35000線每秒的掃描速率，可以滿足PCB產(chǎn)線上高節(jié)拍的檢測需求。

以技術(shù)創(chuàng)新，助力PCB高端制造

中國制造業(yè)增加值連續(xù)12年世界第一，國內(nèi)擁有全世界最多的電子元件生產(chǎn)企業(yè)數(shù)。近年來，我們PCB行業(yè)發(fā)展迅速，但在高端市場領(lǐng)域，國產(chǎn)品牌只占據(jù)很小的市場。

歸根結(jié)底在于國內(nèi)工業(yè)技術(shù)發(fā)展起步晚，國產(chǎn)制造“低廉”的標簽仍舊存在，PCB高端制造還是依賴于國外先進技術(shù)與設(shè)備的輸入。超精密測量技術(shù)的創(chuàng)新是實現(xiàn)工業(yè)高端裝備制造的基石，因此，在PCB制造行業(yè)，亟需在超高精度鉆孔、精細線路曝光、精密檢測等技術(shù)上不斷積累和突破。

傳感器市場亦是如此，國內(nèi)高端智能傳感器的市場需求80%依賴于進口，傳感器技術(shù)的發(fā)展成為大國必爭的戰(zhàn)略制高點。

未來，海伯森將繼續(xù)深耕機器視覺檢測領(lǐng)域，以多維的視野洞察市場走勢，研發(fā)出更具競爭力的核心產(chǎn)品，提升國內(nèi)工業(yè)制造的精密測量能力，助力高端智能傳感器國產(chǎn)化替代目標實現(xiàn)！