基于89C51的电解铜箔针孔在线检测装置设计

范程华， 强晓明， 蒋先伟， 鲁世斌

（合肥师范学院 物理与电子工程系，安徽 合肥 230601）

基于89C51的电解铜箔针孔在线检测装置设计

范程华， 强晓明， 蒋先伟， 鲁世斌

（合肥师范学院 物理与电子工程系，安徽 合肥 230601）

含有针孔的电解铜箔用来制作电路板会导致短路或断路而不能使用。而在线检测装置就是以89C51为核心设计电路应用在电解铜箔生产线上实现实时检测，能及时发现针孔并做出相应处理。通过仿真及实际测量数据可以看出基于89C51的电解铜箔针孔在线检测装置能实现在线检测功能，可应用于实际生产线。

电解铜箔；针孔；在线检测

1 引言

电解铜箔是覆铜板（CCL）及印制电路板（PCB）制造的重要材料［1］。铜箔上的针孔一般是看不到的，只有在用户使用后铜箔透胶了才会发现，而用这样的覆铜板制作成的线路板，若针孔在导电线路上，极易造成断路。如果覆铜板表面透出的胶膜没有处理干净或没有处理，胶膜覆盖下的铜在氯化铁溶液里蚀刻时，因接触不到溶液，该被腐蚀掉的铜因有胶膜保护而不能被腐蚀掉，使线路相互连接，造成线路板的短路［2］。如果能设计一仪器在线检测针孔，并在发现针孔时能及时报警，这样工作人员就可以立即停机检测针孔产生的原因并及时对有孔铜箔作出相应处理，避免后续生产铜箔继续因相同原因产生针孔的可能性。

2 在线检测装置设计

2．1 针孔检测与电信号处理原理

针孔检测的原理是通过激光器照射经过表面处理后即将分切或卷起的铜箔，若铜箔有针孔则在激光器正下方的硅光电池就会产生与孔径大小成正比的电压输出，示意图如图1。硅光电池的输出信号经过放大后输入到与非门上，其后的信号加载到编码器，单片机可通过编码器输入的信号给出有孔的声光报警并实时显示铜箔出现针孔的相应位置。本装置以铜箔实际宽1500mm，厚0．01－0．02mm，移动速度4m／min为设计对象。

图1 针孔检测示意图

2．2 系统设计

2．2．1 系统硬件设计

考虑到生产线铜箔的宽度，激光器和与之对应的硅光电池采用150对。硅光电池的每一路输出信号经过放大后输入到每一路与非门上，然后把输出的信号加载到16－4编码器，编码器的每一个引脚对应一路输入信号，而编码器的四个地址引脚接到下位机A的P2．0－P2．3上，其中yes为编码器的另一路输出引脚，接至8－3编码器上，8－3编码器的三路地址线接到P3．5－P3．7上，另一路输出（即图中的ex）接到下位机A的外部中断0（即为P3．2）和上位机外部中断0上（即为P3．2）。下位机A和下位机B的发送（接收）与上位机的接收（发送）端向连。硬件结构见图2。

其中上位机的作用是接收下位机A和B通过串行方式发来的数据，并把接收到的数据显示出来。当有孔时显示所检测到铜孔的位置，同时控制LED和扬声器报警。下位机A或B的工作原理是当外部中断引脚有低电平信号即有孔时，单片机开始处理数据，并把数据发送至上位机，此数据为要显示的铜孔的位置。其位置计算方法为8－3编码器的地址（即P3．5－P3．7口）确定是第几个16－4编码器，而16－4编码器的地址值是确定铜孔位置。我们规定接在8－3编码器第零路引脚的16－4编码器为编码器一，所对应的信号共十六路（从1－16）。而后依次为编码器二，所对应的十六路信号为（从17－32）。在检测到有孔显示并报警后由人工合上control开关，装置复位［3］。

图2 检测装置硬件电路图

2．2．2 系统软件设计

软件设计采用keil C编译器，程序流程图如图3，图4。

图3 上位机程序流程图

图4 下位机A、B程序流程图

3 Proteus与Keil C联调仿真及实验结果

电路设计完毕采用proteus软件搭建硬件电路，调入在keil C中编写的程序［4］［5］。通过仿真可以看出，在150路信号中只要通过按键对任一路给出低电平信号，检测装置就能快速报警并显示出铜孔所在位置。

通过实际装置测得数据如下：最小检测孔直径为0．03mm，在硅光电池中产生的电压为50m V。基本能满足实际宽1500mm，厚0．01－0．02mm，移动速度为4m／min的铜箔在线生产铜孔检测的需要，可以提高企业铜箔生产质量，能投入实际应用中。

［1］ 冷大光．我国电子铜箔行业发展现状及建议［J］．覆铜板资讯，2010（01）：10-16．

［2］ Loganathan，G．V；Edwards，M．A；Bosch，D；Lee，J；Scardina，P．Copper pinhole failures：Plumbing susceptibility and man-agement［J］．Journal of Water Resources Planning and Management，v135，n4，2009：227-236．

［3］ 张晓乡．89C51单片机实用教程［M］．北京：电子工业出版社．2010：115-320．

［4］ Wang Jing．Proteus Simulates in Application of the Course Simulating the Electron Technology．Computer Knowledge and Technology［J］．Vol．5，No．19，July2009：5333-5334．

［5］ 王瑞萍．基于Proteus的单片机虚拟开发环境［J］．现代电子技术，2009．32（8）：155-157．

The Design of Online Detection Device for Electrodeposited Copper Foil Pinhole Based on 89C51

FAN Cheng-hua， QIANG Xiao-ming， JANG Xian-wei， LU Shi-bin（Department of Physics ＆Electronic Engineering，Hefei Normal University，Hefei 230601，China）

The circuit board manufactured by electrodeposited copper foil with pinhole will be short circuit or open circuit．Online detection device based on 89C51 can detect pinholes in time if it is applied to the production line for real-time detection．The results of experimentation and simulation show that the device based on 89C51 has the ability of online detection and it can be used in real production．

electrodeposited copper foil；pinhole；online detection

TP216＋．2

A

1674-2273（2011）06-0026-03

2011－05－15

安徽省教育厅省级自然科学研究一般项目（KJ2010B167）；安徽省教育厅省级自然科学研究产学研项目（KJ2010B168）；安徽高校省级优秀青年人才基金一般项目（2011SQRL130）

范程华（1979－），男，安徽太湖人，合肥师范学院物理与电子工程系讲师 硕士 研究方向：电路与系统。