УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ И ФОТОШАБЛОНОВ

UNIVERSAL METHOD OF OPTICAL QUALITY CONTROL OF PRINTED CIRCUIT BOARDS AND PHOTOMASKS

Kirill Novikov

master student, Department of KiPRA, Penza State University,

Russia, Penza

Nikita Koshelev

master student, Department of KiPRA, Penza State University,

Russia, Penza

Alexander Tsuprik

master student, Department of KiPRA, Penza State University,

Russia, Penza

Eduard Lapshin

Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Cyprus, Penza State University,

Russia, Penza

АННОТАЦИЯ

В работе рассматривается задача автоматизации допусков контроля ширины проводников и расстояний между ними независимо от их ориентации и конфигурации. Предложенный метод позволяет существенно повысить надёжность контроля за счет большей универсальности и реализовать на его базе дешевый спецпроцессор, работающий в реальном времени.

ABSTRACT

The paper deals with the problem of automating the tolerances for controlling the width of conductors and the distances between them, regardless of their orientation and configuration. The proposed method makes it possible to significantly increase the reliability of control due to greater versatility and implement a cheap special processor based on it, working in real time.

Ключевые слова: фотошаблон, проводник, печатная плата, автоматизация, спецпроцессор.

Keywords: photomask, conductor, printed circuit board, automation, special processor.

Описание предлагаемого метода

Предлагаемый метод позволяет преодолеть указанные недостатки. Сущность метода состоит в следующем. Изображение печатных плат и фотошаблонов рассматривается бинарным, а считывание осуществляется путём разложения изображения на матрицу элементов с отсчетами , которые могут принимать значения, равные 1, для тёмных участков и 0 – для светлых. В матрице отсчетов i – номер элемента в строке, j – текущий номер строки.

Выделение дефектных участков и областей токоведущих проводников, не удовлетворяющих требованию допустимого расстояния между смежными проводниками, осуществляется параллельно и их идентификация производится по одному и тому же принципу, но с той лишь разницей, что выделение дефектных участков токоведущих проводников осуществляется путём преобразования матрицы  отсчетов позитивного изображения, а выделение дефектных областей, не удовлетворяющих требованию допустимого расстояния между смежными проводниками, реализуется путём преобразования матрицы  отсчетов негативного изображения.

Выделение условно дефектных участков осуществляется в результате сравнение отсчетов  исходного изображения и матрицы отсчетов  отфильтрованного и восстановленного изображения. Матрица условно дефектных участков имеет вид:

Матрица  отфильтрованного и восстановленного изображения находится путём m – кратной операцией анизотропного сжатия и M – кратной операцией анизотропной расфокусировки.

Наличие отсчетов  не свидетельствует в полной мере о наличии дефекта, а только лишь указывает на его возможность. Поэтому необходимо установить связь между отсчетами  отфильтрованного и восстановленного изображения с отсчетами , используя свойства примыкания граничных элементов  и . В результате скорректированная матрица примыкания построена так, что её отсчеты пространственно находятся в области граничных элементов  отфильтрованного и восстановленного изображения и не принадлежат граничным отсчетам матрицы  условно дефектных участков. В этой связи матрица дефектной области может быть получена путём объединения матриц  и :

Так как отсчеты матрицы примыкания  принадлежат отсчетам дефектной области , то распознавание дефекта осуществляется на основании взаимной связи матрицы  дефектной области и матрицы  примыкания.

Возможны следующие связи структур  и :

1. Отсчеты матрицы  дефектной области не содержат отсчетов матрицы  примыкания, что соответствует наличию дефекта, размер которого меньше заданной величины и не связан с изображением. Этот случай соответствует одиночному дефекту.
2. Отсчеты матрицы  дефектной области содержат отсчеты матрицы  примыкания, но отсчеты матрицы  образуют при этом лишь одну связную область, что соответствует наличию на проводнике выступа. Такой дефект в большинстве случаев информативного интереса не представляет, если не предъявляются требования к ограничению его размеров.

Последняя ситуация является информативной, характеризует искомый дефект и подлежит распознаванию.

Результаты

Данный метод реализован в опытном приборе, разработанном на кафедре. Проведенные испытания устройства в составе системы оптического контроля печатных плат и фотошаблонов показали, что спецпроцессор обеспечивает разделение дефектов по классам, выделяет устойчиво двухсвязные дефекты в виде схождений печатных проводников и выделяет дефектные участки между проводниками, с расстоянием меньше заданного. При этом выделение дефектов осуществляется устойчиво независимо от конфигураций и ориентации проводников.

Список литературы:

1. Юрков, Н. К. Технология производства электронных средств : учебник / Н. К. Юрков. — 2-е изд., испр., доп. — Санкт-Петербург : Лань, 2014. — 480 с. — ISBN 978-5-8114-1552-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/41019 (дата обращения: 30.12.2020). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
2. Введение в нанотехнологию : учебник / В. И. Марголин, В. А. Жабрев, Г. Н. Лукьянов, В. А. Тупик. — Санкт-Петербург : Лань, 2012. — 464 с. — ISBN 978-5-8114-1318-8. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/4310 (дата обращения: 30.12.2020). — Режим доступа: для авториз. пользователей.