PCB自动光学检测数字图像处理：识别短路与断路

随着电子产品朝小型化、数字化发展，印刷电路板也朝着高密度、高精度发展，检测PCB缺陷已经成为制造过程中的一个重要环节，是保证印刷电路板质量、控制生产成本的主要手段。PCB板常见典型缺陷有短路、断路、凸起、凹陷。

短路和断路，分多种类型，主要有细线短路、污渍短路、刮擦短路；重复性断路、缺口断路。

细线短路的特点是两条导线之间有一条很细的铜线形成短路，线宽大约25.4～76.2 μm，成因主要是曝光时环境控制不理想，例如头发丝或者细小纤维落在板面上，造成曝光时候有狭小的干膜没有曝光，在电镀蚀刻完成后就形成了短路。污渍短路的特点是形成短路的区域有明显的不洁物存在，通常颜色和铜面有显著的差异，将污渍去掉，就可以看到短路现象，原因是在多层板压制之前有脏东西粘在铜面上，在曝光时候不能形成线路而导致短路。刮擦短路的特点是沿着一条铜线（不一定是直线）有较多的短路，短路也是因为这条铜线造成的，原因是在曝光之后，电镀之前干膜被机械或者人为原因刮破或擦伤。

重复性断路的特点是在几乎每一片板的同一个地方出现同样的断路，呈多次重复的现象，并且曝光底片的编号是相同的，其成因是曝光底片上与板子断路相同的位置有缺陷，这种情况曝光底片必须报废，并且要加强曝光时候第一和最后一片板子的AOI检测，确保第一片板无误后才可曝光。缺口断路的特点是在一条导线上有一个缺口，并且因为缺口导致剩下的线宽不足正常线宽的1/2，通常位置固定、呈多次重复现象，其成因是因为曝光底片上有缺陷，与板子相同的位置导线也有一个缺口，消除的办法是换新的曝光底片。(www.xing528.com)

针对PCB缺陷的设计规则可知短路会造成二值图像面积增加，欧拉连通数减少；断路导致二值图像面积的减少，欧拉连通数增加；凹陷导致二值图像面积的减少，欧拉连通数不变；凸起造成二值图像面积的增加，欧拉连通数不变。利用该特性，通过图像匹配、连通域数目搜寻和差影分析将短路和断路准确检测。

将采集到的图像与Gerber文件转换后的标准图像进行坐标匹配，得到尺寸大小一样的两幅图，分别对其进行连通域数目搜寻，若不变则将连通区域所有像素点至0，即删除，变化的区域与标准图像进行差影比较，得到的差影图像分别于扫描图和标准图做与运算和或运算，得到短路和断路的坐标和相关特征。短路、断路缺陷识别流程如图9.1所示。