海伯森光譜共焦傳感器，解決PCB外觀超精密測量難題，助力工業高端制造

導讀：我國已成為印制電路板（PCB板）全球生產制造中心，行業產值年復合增長率為5.4%，高于全球平均增長水平，預計在2022年我國PCB行業可達到381.5億美元，同比增長4.92%（數據來源：中商情報網）。

電子信息產業是研制與生產電子設備的工業，屬于軍民結合型產業，對于我國經濟的發展以及國防安全有著重要的意義。而PCB被稱為“電子產品之母”，是全球電子元件產品中市場份額占有率最高的產品。

現如今，電子產品趨于多功能化、智能化和小型化，從消費電子到工業設備、軍用武器系統等，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。

隨著信息技術進步和工業的快速發展，芯片技術工藝得以改進，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、輕薄化的結構設計，兼顧其耐熱散熱性，以及能適應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，對產品質量提出了更高的要求。

PCB板是電子產品無可替代的精密部件，它的質量直接影響產品的性能。因此，在PCB生產過程中，質檢工作至關重要，而外觀檢測是質檢環節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的內部工藝復雜，除了芯板結構層壓、鉆孔、布線外，還需要考慮埋置元件、表面涂飾、清潔和蝕刻等。由于對生產設備的精度和材料性能依賴程度高，一般在設計制作過程中，很容易出現以下各類問題：

1 、PCB工藝邊設計不合理，導致設備無法貼裝。

2 、PCB定位孔問題，導致設備不能準確、牢固地定位。

3 、螺絲孔金屬化，導致過波峰焊后堵孔。

4 、PCB焊盤問題，焊接時出現虛焊、移位、立碑，或焊點少錫。

6 、Mark點設計問題，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，將檢測的結果反饋到企業產線，可以改進生產工藝，優化工序和管理結構，提升批量化的生產效率。

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、設備和檢測設備不完善的環境下。

△ X光檢查：利用不同物質對X光的吸收率的不同，透視需要檢測的部位發現缺陷。主要用于檢測超細間距和超高密度電路板等。能夠檢測BGA等產品內部情況，但環境要求苛刻，應用成本高。

△ 激光檢測：利用激光束掃描印制板，收集所有測量數據，并將實際測量值與預置的合格極限值進行比較。可以快速輸出、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。

△ 自動光學檢測：基于光學原理，綜合采用圖像分析、計算機和自動控制等多種技術，對生產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勢，在PCB行業應用廣泛。

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

機器視覺檢測技術是建立在圖像處理算法的基礎上，采用機器視覺產品（CCD或CMOS）攝取檢測圖像并轉化為數字信號來獲取各種目標圖像特征值，并由此實現零件識別、特征定位、缺陷檢測和運動跟蹤等多種功能。與傳統的人工檢測技術相比，具備精度高、速度快、穩定性好，長時間運行，以及實時數據記錄等優勢。

為解決PCB外觀檢測的市場痛點，實現降本增效的目標，大量企業已經開展自動化轉型，并借助機器視覺來完成產線的高節拍檢測。

光譜共焦傳感器應用于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界的技術難題，尤其是PCB表面涂膠、焊錫、元件貼放等工藝流程中，材料既精細又復雜多樣。在此背景下，高精密、適應光反射且可以解決多種復雜場景應用的光譜共焦傳感器應運而生，賦予PCB外觀檢測更敏銳的“視覺”感知和更智能的數據處理“大腦”。

質檢驗過程中，除了要求外觀尺寸無偏差、包裝緊密、板邊版面清潔之外，還需要確保導線通孔位置正常、絲印標記清晰、焊錫均勻等。就以PCB導線制作而言，現如今的細線路工藝，行業內基本能做到40-60μm的線寬，當導線出現更為細微的外觀缺陷時，比如短路、開路、導線露銅、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檢測設備。

光譜共焦傳感器采用非接觸式測量檢測技術，相比較傳統接觸式檢測方法更能避免產品外觀的磨損、變型或出現異物等。光譜共焦技術涉及2D、3D視覺檢測領域，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行業中具有廣闊的市場應用前景。

海伯森光譜共焦傳感器在PCB外觀檢測中的優勢

在光學精密測量領域，海伯森獨樹一幟。

公司專注于工業級智能傳感器的研發和創新，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品，并廣泛應用在PCB等精密電子元件檢測場景中，產品具有如下優勢：

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，使測量結果更加穩定，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備集成，適應更復雜的安裝環境。此外，產品測量光斑更小，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構的位置變化，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，確保成像的質量，配合自研AI圖像處理算法，產品可同時進行2D、3D復合的實時在線檢測。通過采集全面信息滿足實際應用需求，只需一次掃描即可獲取詳細的3D成像分析數據。產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產線上高節拍的檢測需求。

以技術創新，助力PCB高端制造

中國制造業增加值連續12年世界第一，國內擁有全世界最多的電子元件生產企業數。近年來，我們PCB行業發展迅速，但在高端市場領域，國產品牌只占據很小的市場。

歸根結底在于國內工業技術發展起步晚，國產制造“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與設備的輸入。超精密測量技術的創新是實現工業高端裝備制造的基石，因此，在PCB制造行業，亟需在超高精度鉆孔、精細線路曝光、精密檢測等技術上不斷積累和突破。

傳感器市場亦是如此，國內高端智能傳感器的市場需求80%依賴于進口，傳感器技術的發展成為大國必爭的戰略制高點。

未來，海伯森將繼續深耕機器視覺檢測領域，以多維的視野洞察市場走勢，研發出更具競爭力的核心產品，提升國內工業制造的精密測量能力，助力高端智能傳感器國產化替代目標實現！