TWI579557B - Image detection method for printed substrate - Google Patents

Description

印刷基板的影像檢測方法

本發明係有關一種印刷基板的影像檢測方法，尤指一種每一元件圖層獨立對位後形成一校正影像再進行檢測的印刷基板的影像檢測方法。

印刷電路板目前被廣泛運用於各種電子產品的必要元件，其性能好壞決定該電子產品的品質良劣。印刷電路板的製造過程相當複雜且精密，需要應用大量的機械加工、化學蝕刻、表面處理等製程技術才得以完成。為了確保印刷電路板成品品質，在製造印刷電路板的後端製程會加入檢測的流程。除了電器特性的檢驗之外，利用人工目測或搭配光學放大檢測設備來進行印刷電路板的外觀檢驗。然而，因印刷電路板微型化趨勢造成目測檢驗難度增加，以及人工目測的主觀誤差，使用電腦影像檢測系統進行檢驗已經逐漸成為目前印刷電路板外觀檢驗的主流。電腦影像檢測系統常使用自動光學檢驗(Automatic Optical Inspection,AOI)或自動視覺檢驗(Automatic Visual Inspection,AVI)等技術，以提供高速精確的瑕疵檢驗結果，達到檢測一致性以及快速檢測的效果。一般來說，自動光學檢驗(AOI)技術會先儲存印刷電路板的範本影像(template image)，該範本影像將被視為能夠正確運作的印刷電路板。再利用一影像擷取手段獲得一樣品印刷電路板的樣品影像(sample image)。將該樣品影像與該範本影像利用一影像運算方法進行比對，以取得該樣品影像與該範本影像之間相異的部分，並認定為該樣品印刷電路板的瑕疵結構。

然而，各類印刷電路板在製造的過程中，尤其是軟性電路板，縱使是同一批製造的印刷電路板之間存在些微的差異。印刷電路板上各電路元件，有時會發生尺寸脹縮或是位移，因而影響其他正常電路元件的位置或結構，例如金屬層與阻焊層的交界處。當經過自動光學檢驗(Automatic Optical Inspection,AOI)或自動視覺檢驗(Automatic Visual Inspection,AVI)技術，這些結構上的差異將會明顯地被放大，而使正常的電路元件被電腦影像檢測系統定義為瑕疵。

本發明之主要目的，在於解決傳統利用光學影像檢測印刷電路板造成誤判的問題。

為達上述目的，本發明提供一種印刷基板的影像檢測方法，包含步驟有：a)取得一具有複數元件區域的標準基板影像以及對應每一該標準元件區域的複數標準元件圖層，該標準元件圖層包含有一位置資訊以及至少一標準影像參數；b)擷取一樣品基板的樣品基板初始影像，該樣品基板初始影像包含有複數各別對應該標準元件區域的樣品元件區域；c)分析該樣品基板初始影像，產生對應該些樣品元件區域的複數樣品元件圖層，並獲 得該樣品元件圖層的一位置資訊以及樣品影像參數；d)根據該標準元件圖層與該樣品元件圖層的位置資訊，使每一該樣品元件圖層獨立對位於對應的該標準元件圖層；e)合併該些樣品元件圖層，形成一樣品基板校正影像；以及f)疊合該樣品基板校正影像與該標準基板影像，比對該樣品基板校正影像上每個該樣品元件圖層的該樣品影像參數與該標準基板影像上每個對應的該標準元件圖層的該標準影像參數，以檢測該樣品基板的各樣品元件區域是否具有瑕疵。

於本發明一實施例中，步驟a)更包含步驟有：擷取一標準基板的該標準基板影像；以及分析該標準基板影像，產生對應該些標準元件區域的該標準元件圖層，並獲得該標準元件圖層的該位置資訊以及該標準影像參數。

於本發明一實施例中，擷取該標準基板的該標準基板影像或擷取該樣品基板的該樣品基板初始影像，係利用攝影或掃描。

於本發明一實施例中，該標準元件區域為金屬電路層區域、保護層區域、通孔區域或阻焊層區域。

於本發明一實施例中，該樣品元件區域為金屬電路層區域、保護層區域、通孔區域或阻焊層區域。

於本發明一實施例中，該標準影像參數為多原色元素數值，該多原色元素數值為RGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、XYZ、HSI或YIQ色彩空間。

於本發明一實施例中，該樣品影像參數為多原色元素數值，該多原色元素數值為RGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、XYZ、HSI或YIQ 色彩空間。

於本發明一實施例中，該印刷基板的影像檢測方法，更包含步驟有：設定該標準基板影像一定位點資訊；設定該樣品基板初始影像一定位點資訊；依據該定位點資訊，使該樣品基板初始影像對位疊合於該標準基板影像。

於本發明一實施例中，該印刷基板的影像檢測方法，更包含步驟有：設定該標準基板影像一定位點資訊；設定該樣品基板校正影像一定位點資訊；依據該定位點資訊，使該樣品基板校正影像對位疊合於該標準基板影像。

有別於傳統電腦影像檢測系統將整片樣品影像與範本影像直接對位後再進行影像檢測運算，本發明印刷基板的影像檢測方法，先將標準基板影像中的各電路元件區分出對應的標準元件圖層，當擷取樣品基板的樣品基板初始影像後，亦依照各電路元件區分出複數樣品元件圖層，待每個該樣品元件圖層與該標準元件圖層對位後合併形成一樣品基板校正影像後，再讓該樣品基板校正影像與該標準基板影像進行影像檢測運算。如此，有效減少因為單一電路元件的差異而影響其他正常電路元件被電腦影像檢測系統誤判的發生，以提升電腦影像檢測系統檢測準確度與信效度。

10‧‧‧標準基板影像

11‧‧‧金屬電路層區域

12‧‧‧阻焊層區域

21‧‧‧標準元件圖層

22‧‧‧標準元件圖層

30‧‧‧樣品基板初始影像

31‧‧‧金屬電路層區域

32‧‧‧阻焊層區域

33、33’‧‧‧瑕疵

41、41’‧‧‧樣品元件圖層

42、42’‧‧‧樣品元件圖層

50‧‧‧樣品基板校正影像

S10、S11、S12、S20、S30、S40、S50、S60、S71、S72、S73、S74、S75‧‧‧步驟

圖1，為本發明印刷基板的影像檢測方法一實施例之主要步驟流程示意圖。

圖2，係本發明印刷基板的影像檢測方法另一實施例之步驟 流程示意圖。

圖3-1至圖3-6，係本發明印刷基板的影像檢測方法一實施例之操作步驟示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：請參閱『圖1』，本發明印刷基板的影像檢測方法一實施例之主要步驟流程示意圖，如圖所示：本發明印刷基板的影像檢測方法，包含步驟有：a)取得一具有複數元件區域的標準基板影像以及對應每一該標準元件區域的複數標準元件圖層，該標準元件圖層包含有一位置資訊以及至少一標準影像參數(步驟S10)；其中，該標準元件區域為金屬電路層區域、保護層區域、通孔區域或阻焊層區域；該標準影像參數為多原色元素數值，該多原色元素數值為RGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、XYZ、HSI或YIQ色彩空間；b)擷取一樣品基板的樣品基板初始影像，該樣品基板初始影像包含有複數各別對應該標準元件區域的樣品元件區域(步驟S20)；其中，擷取該樣品基板的該樣品基板影像，係利用攝影或掃描；該樣品元件區域為金屬電路層區域、保護層區域、通孔區域或阻焊層區域；c)分析該樣品基板初始影像，產生對應該些樣品元件區域的複數樣品元件圖層，並獲得該樣品元件圖層的一位置資訊以及樣品影像參數(步驟S30)；其中，該樣品影像參數為多原色元素數值，該多原色元素數 值為RGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、XYZ、HSI或YIQ色彩空間；d)根據該標準元件圖層與該樣品元件圖層的位置資訊，使每一該樣品元件圖層獨立對位於對應的該標準元件圖層(步驟S40)；e)合併該些樣品元件圖層，形成一樣品基板校正影像(步驟S50)；以及f)疊合該樣品基板校正影像與該標準基板影像，比對該樣品基板校正影像上每個該樣品元件圖層的該樣品影像參數與該標準基板影像上每個對應的該標準元件圖層的該標準影像參數，以檢測該樣品基板的各樣品元件區域是否具有瑕疵(步驟S60)。

於一實施例中，請參閱『圖2』所示，步驟a)取得該標準基板影像以及複數標準元件圖層(步驟S10)，更包含步驟有：擷取一標準基板的該標準基板影像(步驟S11)；以及分析該標準基板影像，產生對應該些標準元件區域的該標準元件圖層，並獲得該標準元件圖層的該位置資訊以及該標準影像參數(步驟S12)。其中，擷取該標準基板的該標準基板影像，係利用攝影或掃描。

為了能讓該樣品基板初始影像在進行分析之前，或者讓該樣品基板校正影像在進行比對之前，先與該標準基板影像對位，如『圖2』所示，本發明印刷基板的影像檢測方法更包含步驟有：設定該標準基板影像一定位點資訊(步驟S71)；設定該樣品基板初始影像一定位點資訊(步驟S72)；依據該定位點資訊，使該樣品基板初始影像對位疊合於該標準基板影像(步驟S73)；設定該樣品基板校正影像一定位點資訊(步驟S74)；依據該定位點資訊，使該樣品基板校正影像對位疊合於該標準基板影像(步驟S75)。

請參閱『圖2』及『圖3-1』至『圖3-7』，係本發明印刷基板的影像檢測方法一實施例之操作步驟示意圖，如圖所示：在進行本發明檢測方法之前，須先選擇一無瑕疵且電路特性正常的印刷電路板，並將其定義為一標準基板。在進行樣品印刷電路板檢測之前，須要先設定每個電路元件圖層的標準位置資訊以及標準影像參數。首先，在步驟S11中，利用光學攝影或掃描等方式以擷取一標準基板的該標準基板影像10，如『圖3-1』所示，該標準基板影像10包含有具有複數元件區域；於本實施例中，該標準元件區域包含有金屬電路層區域11以及阻焊層區域12。擷取完該標準基板影像10後，設定該標準基板影像10的定位點資訊(步驟S71)。於步驟S12中，分析該標準基板影像10，產生對應該金屬電路層區域11以及該阻焊層區域12的標準元件圖層21、22，如『圖3-2』所示，並獲得該標準元件圖層21、22的位置資訊以及標準影像參數；於本實施例中，該標準影像參數為RGB色彩空間(RGB color space)，該金屬電路層區域11的標準元件圖層21內像素的RGB值為R：150~240，G：100~220；B：100~220，該阻焊層區域12的標準元件圖層22內像素的RGB值為R：20~40；G：80~150；B：20~50。

當定義該標準元件圖層21、22的位置資訊以及標準影像參數後，開始對一樣品基板進行影像處理。在步驟S20中，利用光學攝影或掃描等方式擷取一樣品基板的樣品基板初始影像30，如『圖3-3』所示，該樣品基板初始影像30包含有複數各別對應該標準元件區域的樣品元件區域；於本實施例中，該樣品元件區域亦包含有金屬電路層區域31以及阻焊層區域32。相較於該標準基板，該樣品基板的該阻焊層區域32與該金屬電路層區域31的交界處較高，也就是說該金屬電路層區域31露出區域較多。此外， 該金屬電路層區域31更具有至少一瑕疵33(以虛線圈起來部份)。擷取完該樣品基板初始影像30後，設定樣品基板初始影像30一定位點資訊(步驟S72)，並依據該定位點資訊，使該樣品基板初始影像30對位疊合於該標準基板影像10(步驟S73)。於步驟S30，分析該樣品基板初始影像30，產生對應金屬電路層區域31以及阻焊層區域32的樣品元件圖層41、42，如『圖3-4』所示，並獲得該樣品元件圖層41、42的一位置資訊以及樣品影像參數；於本實施例中，該樣品影像參數為RGB色彩空間(RGB color space)，該金屬電路層區域31的樣品元件圖層41內像素的RGB值為R：150~240，G：100~220；B：100~220，該阻焊層區域32的樣品元件圖層42內像素的RGB值為R：20~40；G：80~150；B：20~50。

如『圖3-5』所示，步驟S40說明根據該標準元件圖層21、22與該樣品元件圖層41、42的位置資訊，使每一該樣品元件圖層41、42獨立對位於對應的該標準元件圖層21、22。於本實施例中，該樣品基板的該阻焊層區域32的樣品元件圖層42沿著方向D位移，使其與該標準基板的該組焊層區域12的該標準元件圖層22完成對位。接著，請參考『圖3-6』所示，進行步驟S50，將獨立對位完成後的該樣品元件圖層41’、42’合併在一起，形成一樣品基板校正影像50。於該樣品基板校正影像50，該金屬電路層區域31的樣品元件圖層41’上方被該阻焊層區域32的樣品元件圖層42’遮蔽。形成該樣品基板校正影像50後，設定該樣品基板校正影像50的一定位點資訊(步驟S74)，並依據定位點資訊，使該樣品基板校正影像50(上層)對位疊合於該標準基板影像10(底層)(步驟S75)。最後，疊合該樣品基板校正影像50與該標準基板影像10，比對該樣品基板校正影像50上每個該樣品元件圖 層41’、42’的該樣品影像參數與該標準基板影像10上每個對應的該標準元件圖層21、22的該標準影像參數。該樣品基板校正影像50與該標準基板影像10上的差異，經校正後應排除無須比對的部份(如『圖3-6』中該金屬電路層區域31的樣品元件圖層41’上方被該阻焊層區域32的樣品元件圖層42’遮蔽的部份)，留下該金屬電路層區域31實際上的瑕疵33’。

本發明印刷基板的影像檢測方法，先將標準基板影像中的各電路元件區分出對應的標準元件圖層，當擷取樣品基板的樣品基板初始影像後，亦依照各電路元件區分出複數樣品元件圖層，待每個該樣品元件圖層與該標準元件圖層對位後合併形成一樣品基板校正影像後，再讓該樣品基板校正影像與該標準基板影像進行影像檢測運算。如此，有效減少因為單一電路元件的差異而影響其他正常電路元件被電腦影像檢測系統誤判的發生，以提升電腦影像檢測系統檢測準確度與信效度。

S10、S20、S30、S40、S50、S60‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種印刷基板的影像檢測方法，包含步驟有：a)取得一具有複數元件區域的標準基板影像以及對應每一該標準元件區域的複數標準元件圖層，該標準元件圖層包含有一位置資訊以及至少一標準影像參數；b)擷取一樣品基板的樣品基板初始影像，該樣品基板初始影像包含有複數各別對應該標準元件區域的樣品元件區域；c)分析該樣品基板初始影像，產生對應該些樣品元件區域的複數樣品元件圖層，並獲得該樣品元件圖層的一位置資訊以及樣品影像參數；d)根據該標準元件圖層與該樣品元件圖層的位置資訊，使每一該樣品元件圖層獨立對位於對應的該標準元件圖層；e)合併該些樣品元件圖層，形成一樣品基板校正影像；以及f)疊合該樣品基板校正影像與該標準基板影像，比對該樣品基板校正影像上每個該樣品元件圖層的該樣品影像參數與該標準基板影像上每個對應的該標準元件圖層的該標準影像參數，以檢測該樣品基板的各樣品元件區域是否具有瑕疵。
2. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，其中，步驟a)更包含步驟有：擷取一標準基板的該標準基板影像；以及分析該標準基板影像，產生對應該些標準元件區域的該標準元件圖層，並獲得該標準元件圖層的該位置資訊以及該標準影像參數。
3. 如請求項2所述印刷基板的影像檢測方法，其中，擷取該標準基板的該標準基板影像，係利用攝影或掃描。
4. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，其中，擷取該樣品基板的該樣品基板初始影像，係利用攝影或掃描。
5. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，其中，該標準元件區域為金屬電路層區域、保護層區域、通孔區域或阻焊層區域。
6. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，其中，該樣品元件區域為金屬電路層區域、保護層區域、通孔區域或阻焊層區域。
7. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，其中，該標準影像參數為多原色元素數值，該多原色元素數值為RGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、XYZ、HSI或YIQ色彩空間。
8. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，其中，該樣品影像參數為多原色元素數值，該多原色元素數值為RGB、CMYK、YUV、HSV、LAB、XYZ、HSI或YIQ色彩空間。
9. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，更包含步驟有：設定該標準基板影像一定位點資訊；設定該樣品基板初始影像一定位點資訊：依據該定位點資訊，使該樣品基板初始影像對位疊合於該標準基板影像。
10. 如請求項1所述印刷基板的影像檢測方法，更包含步驟有：設定該標準基板影像一定位點資訊；設定該樣品基板校正影像一定位點資訊；依據該定位點資訊，使該樣品基板校正影像對位疊合於該標準基板影像。