如今PCB板已經(jīng)發(fā)展到全新階段,，諸如高密度互連(HDI)PCB板，IC基板(ICS)等全新技術(shù)引入,，使得整個(gè)生產(chǎn)過程從手動(dòng)變成了全自動(dòng)化,。隨著制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,，工藝變得越來越復(fù)雜，缺陷檢查越來越重要也越來越難,，這些致命缺陷可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)PCB板的報(bào)廢,。對于PCB制造業(yè)來說，利用人工智能(AI)并優(yōu)化生產(chǎn)工藝以及最終優(yōu)化整個(gè)PCB制造流程的機(jī)會(huì)正在涌現(xiàn),。

　　PCB制造通常依賴多年積累知識(shí)的專家,，這些專家非常了解和理解制造過程的每個(gè)步驟，他們了解如何利用他們的知識(shí)來優(yōu)化生產(chǎn)和提高產(chǎn)量,。人為的限制(包括誤操作和疲勞)阻礙了效率增長,，操作員的錯(cuò)誤或?qū)CB缺陷的錯(cuò)誤識(shí)別(“錯(cuò)誤警報(bào)”)可能會(huì)由于過度處理而影響良率，甚至?xí)p害PCB本身,。通過將AI集成到制造過程中,，機(jī)器可以通過接管某些“學(xué)習(xí)的”任務(wù)來增加價(jià)值，而人類專家則繼續(xù)承擔(dān)更復(fù)雜的任務(wù),，這些任務(wù)需要在優(yōu)化和“培訓(xùn)”的同時(shí)進(jìn)行思考和互動(dòng)人工智能系統(tǒng),。人與人工智能的結(jié)合提高了整體效率和運(yùn)營，是AI系統(tǒng)的最大機(jī)會(huì),。

　　人工智能與工業(yè)4.0

　　PCB發(fā)展的最終趨勢是擁有完全集成Industry 4.0系統(tǒng)的工廠,，該系統(tǒng)在全球和制造系統(tǒng)級別采用AI技術(shù)?！叭帧奔墑e包括工廠中的所有系統(tǒng),，而不僅僅是單個(gè)制造系統(tǒng)。工業(yè)4.0提供了自動(dòng)化和數(shù)據(jù)交換基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)分析,，雙向通信和數(shù)據(jù)共享，可追溯性以及按需數(shù)據(jù)分析,。在任何特定的工廠內(nèi),，AI都可以使用從各種制造系統(tǒng)和機(jī)器獲取的數(shù)據(jù)來改進(jìn)流程，這些數(shù)據(jù)是通過工業(yè)4.0機(jī)制(例如可追溯性,，雙向通信)收集的,。工廠之所以受益,，是因?yàn)锳I分析了大量的系統(tǒng)范圍數(shù)據(jù)以優(yōu)化工廠設(shè)置參數(shù)并實(shí)現(xiàn)最高水平的生產(chǎn)率和良率。人工智能分析和自我學(xué)習(xí)正在進(jìn)行中,，并通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行,。幾年之內(nèi)，它將消除人工操作人員的干預(yù),，并導(dǎo)致建立全自動(dòng)工廠,。

　　這種新的PCB制造模型要求將所有工廠系統(tǒng)完全連接以及AI作為監(jiān)視和決策機(jī)制。當(dāng)前,，存在專有和技術(shù)挑戰(zhàn),，這些問題限制了PCB工廠的完全自動(dòng)化，但AI已盡可能地添加到單個(gè)系統(tǒng)中,，例如自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)解決方案,。將生產(chǎn)設(shè)施移向全球AI模型的優(yōu)勢包括，可以更可靠地通知PCB缺陷——“真實(shí)缺陷”,，并具有反饋機(jī)制,，該反饋環(huán)可以識(shí)別問題的根源，然后自動(dòng)修改工廠流程以消除相關(guān)問題缺陷,。

　　AI的子集,，包括機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)，將使PCB板工廠朝著完全自動(dòng)化的目標(biāo)邁進(jìn),。機(jī)器學(xué)習(xí)使用的算法使計(jì)算機(jī)能夠使用數(shù)據(jù)及其已經(jīng)經(jīng)歷并從中學(xué)習(xí)的示例來改進(jìn)任務(wù)的性能,，而無需對其進(jìn)行明確的編程。就PCB制造而言,，機(jī)器學(xué)習(xí)可提高產(chǎn)量，改善制造操作和工藝流程并減少人工操作,，同時(shí)有助于推動(dòng)對工廠資產(chǎn),，庫存和供應(yīng)鏈的更有效處理。

　　深度學(xué)習(xí)將AI提升到一個(gè)更加復(fù)雜的水平,，這在全球工廠系統(tǒng)水平上是有益的,。深度學(xué)習(xí)的靈感來自人腦神經(jīng)元，多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí),，理解和推斷的能力,。在PCB工廠中，軟件系統(tǒng)可以有效地收集的數(shù)據(jù),，并利用模式和上下文的復(fù)雜表示中學(xué)習(xí),，然后，學(xué)習(xí)將形成PCB制造中自動(dòng)過程改進(jìn)的基礎(chǔ),。

　　機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的實(shí)施為PCB制造商提供了超越人類理解的能力;人工智能系統(tǒng)通過在人們不愿探索的地方進(jìn)行更深入的挖掘來發(fā)現(xiàn)新的優(yōu)化機(jī)會(huì),。AI專家系統(tǒng)非常高效，通過使用更多更復(fù)雜的參數(shù)在全球范圍內(nèi)監(jiān)控工廠系統(tǒng)，減少了所需的人工專家數(shù)量,，并提高了效率和最佳實(shí)踐,。

　　利用工業(yè)4.0傳感器(可以從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的傳感器)和系統(tǒng)，在整個(gè)PCB制造過程中,，從簡單的讀寫功能到對工藝參數(shù)的高級跟蹤,，直至最小的PCB單元，都可以在全球范圍內(nèi)創(chuàng)建數(shù)據(jù),。工藝參數(shù)可以包括蝕刻,，抗蝕劑顯影甚至到制造過程中化學(xué)材料的濃縮。使用深度學(xué)習(xí)對這些類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,，以告知優(yōu)化制造方法和參數(shù),，識(shí)別模式并就流程中所需的更改做出明智的決定。所有這些都可以全天候,，每周7天,，每天24小時(shí)不間斷地進(jìn)行。

　　系統(tǒng)級AI

　　在系統(tǒng)級別,，例如在AOI流程中,，PCB板制造車間的AI實(shí)施對生產(chǎn)率和良率產(chǎn)生了可觀的影響。在這種情況下,，機(jī)器學(xué)習(xí)極大地減少了檢測PCB缺陷時(shí)的人為錯(cuò)誤,。PCB缺陷的例子包括短路和斷路，甚至過量的銅都可以,。自動(dòng)化檢查可以檢測出很小的缺陷,，這些缺陷可能是手工檢查無法發(fā)現(xiàn)的，也可能由于人為錯(cuò)誤而遺漏的,，這是重復(fù)工作的自然結(jié)果,。

　　在不使用AI的情況下，對100個(gè)面板進(jìn)行的經(jīng)典檢查通常會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)面板20至30個(gè)缺陷,，其中大約75%是錯(cuò)誤警報(bào),。由于政策規(guī)定必須手動(dòng)檢查所有缺陷，因此對虛假警報(bào)的審查浪費(fèi)了寶貴的生產(chǎn)時(shí)間,，增加了對PCB的處理,，這可能會(huì)導(dǎo)致新的損壞，并可能影響操作員在審查過程中的進(jìn)一步犯錯(cuò),。

　　通過在AOI系統(tǒng)上進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí),，可以大大減少此類錯(cuò)誤警報(bào)和維修。更少的誤報(bào)意味著對PCB板的處理更少,，也會(huì)提高效率,。此外,，AI提供了一致的(動(dòng)態(tài)改進(jìn))缺陷分類，而沒有操作人員固有的限制,，從而提供了更可靠的結(jié)果并減少了驗(yàn)證時(shí)間,。根據(jù)Orbotech內(nèi)部研究，已發(fā)現(xiàn)AOI系統(tǒng)中的AI最多可將誤報(bào)減少90%,。AOI的獨(dú)特之處在于,，該系統(tǒng)比任何其他制造解決方案都能收集更多的數(shù)據(jù)，這使其非常適合作為AI實(shí)施的第一步,。同時(shí),，AOI室是PCB工廠勞動(dòng)強(qiáng)度最大的區(qū)域，因此,，在其流程中采用AI會(huì)帶來最大的收益,。對于PCB制造商而言，這一切都意味著可以更準(zhǔn)確地識(shí)別和分類數(shù)百萬個(gè)缺陷,，從而有可能提高產(chǎn)量并降低成本,。

　　以下是系統(tǒng)和全局級AI協(xié)同工作的示例：

　　假設(shè)AOI系統(tǒng)檢查100個(gè)面板。在系統(tǒng)級別,，由機(jī)器學(xué)習(xí)支持的AI可以過濾出誤報(bào)缺陷,，這些誤報(bào)缺陷已被系統(tǒng)分類。AI系統(tǒng)通過評估多個(gè)AOI圖像,，同時(shí)利用其“面板理解”(AOI解決方案對面板上的元素及其外觀的理解),，來生成最智能的分類結(jié)果。該信息輸入到全球AI系統(tǒng)中,，該系統(tǒng)由深度學(xué)習(xí)提供動(dòng)力,，從系統(tǒng)級解決方案中收集這些數(shù)據(jù)，并確定識(shí)別出的真正缺陷是短路,，需要額外的蝕刻時(shí)間才能去除多余的銅,。AI系統(tǒng)使用來自系統(tǒng)級別的數(shù)據(jù)來做出全局決策，以調(diào)整蝕刻過程中的面板參數(shù),，從而使以后制造的所有面板具有更少(如果有的話)相同類型的缺陷。最終,，系統(tǒng)級解決方案之間的通信將進(jìn)一步增加和改善AI在全球范圍內(nèi)的決策能力,。

　　制造挑戰(zhàn)增加

　　盡管AI的發(fā)展正在全行業(yè)范圍內(nèi)迅速發(fā)展，但PCB制造方面的挑戰(zhàn)以同樣的速度增長,，甚至更快,。對于撓性材料和縮小走線的幾何形狀，是缺陷檢測兩個(gè)困難領(lǐng)域,。下一代復(fù)合材料,，例如液晶聚酰胺(LCP)和改性聚酰胺(MPI),，給制造商提出了新的挑戰(zhàn)，包括圖像采集,，處理,，變形和更細(xì)的線條。例如,，用于柔性PCB的材料越先進(jìn),，導(dǎo)致識(shí)別出的缺陷越多，從而導(dǎo)致更多的錯(cuò)誤警報(bào),。制造商使用這種復(fù)雜材料的目的是在確定錯(cuò)誤警報(bào)的過程中最大程度地減少對面板的處理,。因此，F(xiàn)lex PCB是一種將可能從AI實(shí)施中大大受益的產(chǎn)品類型,，因?yàn)橄到y(tǒng)將學(xué)會(huì)在更嚴(yán)格的參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行制造,。用于5G的PCB是另一種高要求，并且有可能從人工智能支持的專業(yè)知識(shí)中受益匪淺,。5G應(yīng)用所需的HDI PCB需要更細(xì)的線寬,，直的側(cè)壁幾何形狀和嚴(yán)格的參數(shù)。這使得缺陷檢測比以往更加困難,，對于人類專家而言,，要有效地完成缺陷檢測將極具挑戰(zhàn)。

　　考慮到這些以及其他未知的PCB制造挑戰(zhàn),，人工智能驅(qū)動(dòng)的工廠將成為未來生產(chǎn)的關(guān)鍵,。要在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)AI應(yīng)用的發(fā)展，需要更多的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)PCB制造,，但是很顯然,，系統(tǒng)級AI的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)到來，為全自動(dòng)PCB工廠的未來奠定了基礎(chǔ),。