[发明专利]一种电路板背钻孔尺寸自动化无损测量方法

说明书

本发明公开了一种电路板背钻孔尺寸自动化无损测量方法，其步骤包括：1)利用选取或生成的数据集训练U‑net网络，得到用于对PCB断层图像进行层分割的分割模型；2)根据待检测电路板的X射线计算机层析成像重建PCB断层图像，从重建的PCB断层图像中选取包含背钻孔部位的图像区域，并将其层间图像各层输入到所述分割模型中，得到各个层间图像对应的二值图像，进而根据各所述二值图像确定电路层的位置；3)从步骤2)重建的PCB断层图像中截取经过N个钻孔柱心的层间图像，根据对应二值图像确定钻孔末梢位置；4)根据电路层位置及钻孔末梢位置，得到待检测电路板对应钻孔的背钻孔尺寸。本发明能快速、自动化地得到微米级的测量值。

技术领域

本发明属于X射线计算机层析成像无损检测技术领域，具体涉及一种基于CL断层图像分割的电路板背钻孔尺寸自动化无损测量方法。

背景技术

随着工业发展对印刷式电路板(Printed circuit board,PCB)需求逐渐提高，板制作密度、层数以及复杂度越来越高，人们对PCB质量控制和工艺要求越来越高，PCB质量检测研究变得越来越重要并更有实际意义。PCB通常采用多层结构，与电路层垂直互连的孔也是PCB的一部分。PCB的过孔通常为通孔设计(从电路板的Top表层贯通到Bottom底层)，当电路信号的频率增加到一定高度后，PCB中的导通孔中多余的镀铜产生的信号辐射对周围的其他信号造成干扰，严重时将影响到线路系统的正常工作，背钻(Back drilling)的作用就是将多余的镀铜钻掉，从而消除此类问题，在降低成本的同时，满足高频、高速的性能。因此，背钻孔尺寸的测量对于高速PCB的过孔设计十分重要。

对于PCB的质量检测，破坏性方法更为常见。中国专利申请号“201910731409.3”涉及到一种利用千分表对PCB背钻孔尺寸精度的检测方法，但是此方法是需要对PCB板材表面进行打磨处理，会破坏待检测的PCB内部结构。这个过程大多是手动的，十分耗时、昂贵并且容易出错。因此，对PCB背钻孔尺寸测量采用无损检测的技术具有更大的实际意义。本发明考虑的是利用无损检测技术对PCB背钻孔尺寸进行测量。

基于X射线成像的无损检测技术是利用物质成分和密度不同，对射线的吸收率也不同，对物体进行成像，从而在不破坏物体的前提下得到物体内部结构。在工业无损检测中，传统计算机断层成像CT(Computed tomography,CT)的成像技术是一种十分高效的无损检测方式，但是CT扫描几何不适用于平板物体的检测，对大尺寸板状物体难以获取高分辨重建图像：射线在不同角度下穿透板状物体的长度差异大，进而导致投影数据差异大，难以得到高对比的断层图像，并且对于特定的扫描角度，扫描数据会出现很大的噪声，进而导致重建效果很差；此外，为了重建出高分辨率的图像，CT扫描过程中需要将板状物体贴近X射线源，可是这样可能会导致物体与X射线源碰撞，因此为了避免碰撞，扫描角度范围会受到限制。

X射线计算机层析成像(Computed laminography,CL)的特殊扫描几何可以对较大纵横比的板状物体进行高分辨检测。中科院高能物理研究所研制的X射线三维分层成像仪可用于平板状物体的检测，能实现三维高分辨扫描，对于大尺寸样品可进行任意区域扫描成像，适用于非切割、大尺寸、结构复杂的PCB质量检验。它采用如图1所示的CL扫描结构。

物体水平放置于可旋转运动平台，射线斜穿物体，平板探测器水平旋转运动接收扫描过程中的射线信号，并能沿着弧形机械臂滑动以调节角β的大小。这样的扫描几何可以让射线源紧靠物体，从而得到一个很高的放大比，提高重建分辨率。这为实现PCB背钻孔尺寸无损测量提供可行方法。本发明用于X射线三维分层成像仪，基于CL断层图像进行处理。