独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长野间口裕]（以下简称“AIST”）生产测量技术研究中心[研究中心主任 Mitsuru Sakamoto] 首席研究员兼光学测量解决方案团队研究组组长 Kazuhiro Nonaka、同一团队 Kazufumi Sakai 客座研究员、Toshihiro Kanbara AIST 特别研究员是住友电工印刷电路有限公司 [代表董事 Nishikawa] Junichiro]，我们开发了一种高度通用的紧凑型检测设备，可使用光学方法测量镀金表面，将光泽不均匀数字化，并实现自动区分。该设备是柔性印刷电路板（FPC）镀金外观检查
该设备测量镀金表面的粗糙度分布，导致光泽不均匀。极化通过分析创建图像，并使用结合了通用图像特征提取方法（HLAC）和统计方法（多变量分析）的通用图像识别方法（AIST技术）计算粗糙度分布的特征量，从而对光泽不均匀的状态进行量化。该器件有望有助于提高各种印刷电路板和电子元件（包括镀金FPC）的可靠性和生产率。
该装置将于2011年9月7日至9日在Makuhari Messe（千叶市美滨区）举办的分析展览会2011/科学仪器展览会2011上展出。
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图1 镀金光泽不均检测装置
通过使用光学方法测量电镀表面并量化光泽不均匀的程度，可以自动判断产品的好坏。 |
印刷电路板、连接器等电子部件中广泛使用镀金，但目前，镀金的凹凸、污点、变色等外观异常的检查是通过目视将镀金与极限样品进行比较来进行的。这导致检验人员的检验结果存在差异，以及制造商和用户之间的标准不一致，从而导致产品质量问题和缺陷产品数量过多。为了解决这些问题，提高产品的可靠性，有必要制定客观的测试标准。此外，为了减少不良品的发生并稳定产品质量，有必要对导致外观异常的表面特性（例如光泽不均匀）进行量化，并加强对电镀工艺的反馈功能。
AIST的目标是从生产现场的测量问题中提取具有较大连锁反应的根本问题，并提供及时的解决方案。大师系统的公司的合作研究，我们一直致力于开发新的检测技术、原型检测设备以及检测方法的标准化。该技术旨在自动化和量化视觉检查（这是在各种制造现场进行的最典型的感官检查类型），并制定检查标准。
目视检查很大程度上依赖于人的判断，并且担心由于技术水平、疲劳等差异而导致检查结果的变化。检测光泽不均匀性也是一项困难的目视检查，需要自动化。通常，采用直接处理镀金表面的图像来检测不均匀性的方法，但仅通过图像处理很难检测低对比度的不均匀性。这次，我们使用通用的图像特征提取方法，该方法使用光学系统（“眼睛部分”）提取不均匀的特征值，并根据测量结果计算特征值。高阶局部自相关 HLAC（“大脑”）用于对不均匀性进行分类和量化。
该技术确定导致被检物体外观异常的物理量，设计测量方法，并结合通用图像特征提取和统计处理方法将其数字化，以确定物体的好坏。
光泽不均匀可能是由有机物等沉积物造成的，但大多数情况下是由于表面粗糙度的差异镜面反射/漫反射我们发现光线差异是光泽不均匀的原因，即异常光泽区域比正常光泽区域具有更小的表面粗糙度和更小的漫射光分量。研究还表明，表面粗糙度会影响光的每个偏振分量的反射。图2表示线偏振光(Is/Ip=1/1)入射时金的表面粗糙度和扩散光的偏振成分比(Ψ=tan-1(Is/Ip))。由该结果可知，可以根据扩散光的偏振成分比来求出表面粗糙度。
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图2 镀金表面粗糙度与扩散光偏振成分比的关系 |
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图3镀金光泽不均检测装置结构概览 |
图3示出了原型镀金光泽不均匀检查装置的结构概要。由于它测量来自样品的漫射光（散射光）的偏振分量比（Is/Ip）的变化，因此不易受到光源输出和干扰光变化的影响。稳健性该器件结构极其简单，如图3所示，预计将以较低的价格实现商业化。此外，它体积小、重量轻，非常便携，适合在制造现场使用。
图4显示了FPC镀金焊盘光泽不均匀检查的概述和示例。对于FPC样品的镀金焊盘部分，根据各点的扩散光的偏振成分比，得到与表面粗糙度分布对应的图像，并根据该图像，使用AIST的种子技术——通用图像特征提取方法HLAC计算特征量，构建5维特征空间。从那个空间判别分析，我们量化了光泽不均匀的程度，并表明不仅可以确定合格/不合格，还可以识别三种不均匀类型（边界型、月牙型和斑点型）。
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图4 FPC镀金焊盘光泽不均检测概述及示例 |
未来，我们计划在验证其现场适用性后，进一步推进该设备的商业化，并致力于检验方法的规范化和标准化。