高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別研究

高渝蓉，婁屹萍

（1.杭州信雅達科技有限公司，浙江 杭州 310013；2.方圓標志認證集團浙江有限公司，浙江 杭州 310013）

0 引 言

隨著電子電路技術的不斷發展，高密度電子電路的可測試性急劇下降，對其運行故障及多通道頻譜誤差的可識別性難度越來越高。多通道頻譜誤差是高密度電子電路運行過程中常見的一種故障，其會導致高密度電子電路運行質量，因此對于高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別的研究非常有必要。

目前，大部分電子電路企業在高密度電子電路多通道頻譜誤差識別過程中，已經從一些先進國家購買了相應的自動識別技術，但是由于成本比較高，能夠實現引進先進技術的企業僅僅占小部分，絕大多數中小型企業都難以承受昂貴的費用，因此導致目前高密度電子電路在運行過程中仍然采用傳統識別方法。傳統識別方法僅通過簡單的測試，導致部分高密度電子電路產品的質量和可靠性都難以得到有效保證[1]。現高密度電子電路多通道頻譜誤差識別主要集中于單一技術，如高密度電子電路多通道頻譜誤差在線測試方法的測量精度和自動光學識別系統的圖像清晰度等，無法全面識別所有誤差[2]。這些問題的存在導致高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別查全率較低，因此研究新的高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別方法成為當前急需解決的問題。

1 高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別方法

1.1 誤差數據獲取

利用X光線掃描儀上的光學鏡頭對高密度電子電路各個通道進行掃描，向通道發出X射線，然后傳感裝置接收到通道反射回來的X光射線信號，對信號進行放大處理，形成一張高密度電子電路多通道頻譜圖像[3,4]。根據高密度電子電路多通道頻譜圖像數據獲取需求，本次采用KSDA-2A5D型號X光線掃描儀。將高密度電子電路放在KSDA-2A5D型號X光線掃描儀的可測量范圍內，然后令高密度電子電路處于運行狀態，開啟X光線掃描儀開關使X光線掃描儀向高密度電子電路多通道發射X光射線，利用計算機讀取到X光線掃描儀圖像放大器最終形成的頻譜圖像，用于后續高密度電子電路多通道頻譜的曲線提取和異常分析。

1.2 多通道頻譜曲線提取

為了更準確地表示出高密度電子電路多通道頻譜曲線，此次通過對高密度電子電路多通道頻譜圖像中的不同顏色進行量化，量化對象包括圖像的色調、飽和度以及亮度[5]。將量化后的數據繪制出頻譜曲線，高密度電子電路多通道頻譜圖像中的顏色分布是根據頻譜圖的要素而定，此次將頻譜圖像色調量化級別確定為4[6]。X光線掃描儀采集到的高密度電子電路多通道頻譜圖像中各個要素區分比較明顯，此次將頻譜圖像中的飽和度量化級數確定為2[7]。考慮到頻譜圖像的亮度是用黑色與白色區分的，因此將頻譜圖像亮度要素的量化級數確定為3[8]。根據以上給頻譜圖像各個要素的量化級別，對高密度電子電路多通道頻譜圖像數據提取到頻譜曲線量化數據為：

式中，H為色調值；S為飽和度值；Q為亮度值[9]。將各個頻譜值連接繪制出高密度電子電路多通道頻譜曲線，用于后續通道頻譜曲線異常分析。

1.3 高密度電子電路多通道頻譜曲線異常分析

將提取到的高密度電子電路多通道頻譜曲線與標準版進行對比分析，計算出高密度電子電路多通道頻譜誤差，其分析過程如下。

第一步，按照上文步驟提取到標準版的高密度電子電路多通道頻譜曲線，將其作為高密度電子電路多通道頻譜誤差識別參照對象[10]。

第二步利用誤差函數計算出高密度電子電路多通道頻譜曲線異常值為：

式中，f(x)為誤差函數；D1為標準版頻譜曲線各個頻率點的頻譜數值；D2為待測高密度電子電路多通道各個頻率點的頻譜數值[11]。

第三步利用式（2）計算高密度電子電路多通道頻譜誤差，如果f(x)不為零表示存在誤差，其誤差值為f(x)的絕對值，如果f(x)為零，則不存在誤差[12]。按照誤差函數求值結果，識別到高密度電子電路多通道頻譜曲線的異常，以此完成了高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別。

2 實驗論證分析

2.1 實驗設計

實驗以某高精度電子電路為實驗對象，該電子電路基材為FR-4，阻焊顏色為黃色，制程線距為3 mil，制程孔徑為0.15 mm，擁有18條通道，利用本文設計方法與傳統方法對該高精度電子電路多通道頻譜誤差進行識別，設計對比實驗，驗證本文設計方法在高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別中的有效性、高效性以及準確性。

實驗中用于獲取高密度電子電路多通道頻譜曲線的電磁掃描儀型號為LOLP-3S6D，掃描頻率設置為5.36 Hz，掃描周期為15 s，掃描波長為162.56 nm，掃描時間為5 min，掃描次數為3次，使用的標準頻譜曲線為標準版SDL-0001，利用電子表格記錄兩種方法所有識別數據，從中隨機選取8個通道的識別數據作為實驗結果分析數據。

2.2 實驗結果分析

實驗以查全率作為對比指標，通常情況下高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別方法查全率需要達到95%的標準，兩種方法對比實驗結果如表1所示。

表1 兩種方法查全率對比

由表1可知，本文設計方法查全率平均值約為99.2%，最高可以達到99.9%，滿足高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別要求，傳統方法查全率平均值僅約為74.5%，最高查全率為84.2%，遠遠低于本文設計方法。

3 結 論

本文針對目前現有的高密度電子電路多通道頻譜誤差自動識別方法存在的問題，設計了利用頻譜曲線異常頻率點檢測的頻譜誤差自動識別方法。此次研究有助于高密度電子電路向智能化和高可靠性方向的有效發展，更好地滿足高密度電子電路快速研制和高速測試的需要。在后續的研究工作中，將重點研究高密度電子電路多通道頻譜異常區域的識別及多通道疑似誤差判定問題。