近年來，隨著人們對電子產(chǎn)品（如手機(jī)、MP4、攝像機(jī)、筆記本等）輕、小、薄及多功能化的要求越來越高，印刷電路板（PCB）產(chǎn)品也向著超薄型、小元件、高密度、細(xì)間距方向快速發(fā)展。電子元件的封裝尺寸越來越小，主流封裝尺寸已從0402(1.0mm×0.5mm)過渡到0201(0.6mm×0.3mm)，更小的是01005(0.4mm×0.2mm)。IC的引腳間距也發(fā)展到了0.3 Pitch IC(mm)。在微電子組裝和制造業(yè)，元器件越來越趨向于微型化和密集化，表面貼裝技術(shù)SMT(Surface Mounting Technology)正是為了適應(yīng)這種趨勢而出現(xiàn)的一種新技術(shù)，由于其可以減少元器件體積、提高安裝密度和安裝可靠性，現(xiàn)在已經(jīng)基本取代了傳統(tǒng)的插孔元件安裝和導(dǎo)線連接。

目前大部分SMT設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入較成熟階段，貼片元件也微型化。然而，SMT在取得高速發(fā)展的同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，那就是SMT品質(zhì)控制的檢測技術(shù)問題，隨著SMT的產(chǎn)品組件之間的間隔變得越來越小，出現(xiàn)的缺陷也就越來越多，使用0201組件的實(shí)例中就清楚地證明了這一點(diǎn)，因此必須使用先進(jìn)的檢測設(shè)備，檢測SMT產(chǎn)品的質(zhì)量，才有可能最終消除缺陷。AOI系統(tǒng)可以對PCB元件的貼裝和焊點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)、一致的檢測，具有較低的誤判率和較快的檢查速度，這使得AOI設(shè)備已成為電子產(chǎn)品生產(chǎn)線上越來越重要的設(shè)備，因此，SMT生產(chǎn)線上使用的仍以AOI純光學(xué)檢測系統(tǒng)占多。

一、SMT生產(chǎn)線上常用的檢測方法

1、人工目檢

人工視覺目檢是一種傳統(tǒng)的檢測方法，即利用人的眼睛和簡單的光學(xué)放大器件對電路板、焊膏印刷、貼片、焊點(diǎn)等進(jìn)行人工檢查。由于人工目檢效率低、工藝水平主觀性強(qiáng)，速度慢而容易使生產(chǎn)線出現(xiàn)停頓，且人工目檢無法檢測0201器件、01005器件等和其它各種新型封裝的細(xì)密引腳，因此現(xiàn)在已經(jīng)被自動光學(xué)檢測(AOI)和自動X射線檢測(AXI)所取代，其中AXI設(shè)備在功能上優(yōu)于純光學(xué)系統(tǒng)，然而在售價(jià)上是AOI產(chǎn)品的3～4倍，因此一般應(yīng)用在產(chǎn)品開發(fā)研制階段。

2、在線測試（ICT）

通過對電性能的檢測，判斷元件是否到位，是否焊接良好。在線測試的位置通常位于回流爐后，人工目檢之后。由于ICT需要針對不同的電路板制作不同的模板，制作和調(diào)試的周期較長，故只適用于大批量生產(chǎn)。

3、功能測試（FUNCTIONAL TESTING）

在生產(chǎn)線的末端，利用專門的測試設(shè)備，對電路板的功能進(jìn)行全面的測試，用以確認(rèn)電路板的好壞。功能測試需要專門的設(shè)備及專門設(shè)計(jì)的測試流程，故對絕大多數(shù)電路板生產(chǎn)線并不適用。

二、先進(jìn)的自動光學(xué)檢測系統(tǒng)

什么是AOI檢測系統(tǒng)？

AOI系統(tǒng)是一個比較綜合的檢測系統(tǒng)。整個AOI檢測系統(tǒng)包括光源、PCB板和鏡頭精密移動機(jī)械、光學(xué)鏡頭、CCD光傳感器、數(shù)字圖像處理軟件模塊、模式識別軟件模塊等幾個主要部分組成，主要工作原理是用光學(xué)手段獲取被測物圖形，然后以某種方法進(jìn)行檢驗(yàn)、分析和判斷，其工作流程如圖1：

圖1 AOI系統(tǒng)工作流程

AOI作為一種有效的控制工具，它的主要作用是檢測線路板制作過程中的缺陷或者防止缺陷的產(chǎn)生，進(jìn)行過程控制，可以幫助制造商提高在線測試(ICT)或功能測試的通過率、降低目檢和ICT的人工成本、避免ICT成為產(chǎn)能瓶頸。AOI不但可對焊接質(zhì)量等進(jìn)行檢查，還可以對光板、焊膏印刷質(zhì)量、貼片質(zhì)量等進(jìn)行檢查。它可以幫助制造商提高在線測試或功能測試的通過率、降低成本、縮短新產(chǎn)品產(chǎn)能提升周期以及通過統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)改善成品率。一般AOl放置在SMT貼片安裝生產(chǎn)線上有三個重要位置，分別是：焊膏印刷后、再流焊前和再流焊后。具體的安放位置可以根據(jù)實(shí)施目標(biāo)、生產(chǎn)線上的特殊生產(chǎn)問題來確定，例如在生產(chǎn)線上應(yīng)用時(shí)可以結(jié)合自動光學(xué)檢測模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，利用生產(chǎn)中的時(shí)間差，在一條SMT生產(chǎn)線上用一臺自動光學(xué)檢測實(shí)現(xiàn)爐前檢測和爐后檢測的一機(jī)兩用，既節(jié)省資金又保證產(chǎn)品質(zhì)量。

AOI檢測設(shè)備通常采用CCD鏡頭作為主要的檢測手段。在使用CCD鏡頭攝取圖像進(jìn)行處理時(shí)，圖像比較直觀，采集到的圖像進(jìn)行數(shù)字二值化處理時(shí)技術(shù)較為簡單，可以很容易地檢測到各種常見的缺陷，屬于二維檢測，另外它可以結(jié)合激光的檢測手段，準(zhǔn)確地襝測出高度，如焊膏的高度，元件的高度等，屬于三維檢測，目前三維測量的難點(diǎn)在于凸起圓片表面反射太強(qiáng)，導(dǎo)致成像不好，很多亮區(qū)。

SMT貼片安裝生產(chǎn)線上的AOI設(shè)備分為焊膏檢測和貼片檢測兩大類。

焊膏檢測難度最大，主要有彩色3色光源和多視角兩種技術(shù)類型。焊膏檢測通常是在錫膏印刷之后進(jìn)行，通過它可以發(fā)現(xiàn)印刷過程中的缺陷，主要包括：焊盤上焊膏漏印、焊膏不足、焊膏過多、邊緣模糊、位置偏移、橋接等，由于60％～80％焊接缺陷源于焊膏印刷質(zhì)量差，所以完善焊膏檢測系統(tǒng)在努力提高生產(chǎn)率方面意義重大。

要進(jìn)行有效的焊膏檢測，檢測系統(tǒng)必須不僅能提供印刷焊膏的面積信息，還應(yīng)能提供其精確的體積和高度信息，如果僅考慮面積信息而不顧及高度信息，焊盤上焊膏量不足時(shí)也會導(dǎo)致不可靠的檢測通過。在印刷焊膏固化以后，采用多級攝像工藝技術(shù)、多照明角度和2D系統(tǒng)，就能快速、靈敏地捕捉到PCB、焊接掩膜和焊膏外觀的顏色變化，采用3D系統(tǒng)，則能提供有關(guān)焊膏面積、以及焊膏高度和體積的精確信息，還能根據(jù)金屬痕跡、印板或焊接掩膜的表面，確定焊膏厚度，作3D測量的廠家以美國的RVSI、比利時(shí)的ICOS和美國的ScannerTech為代表，其中I COS的BGA3D檢測用的是雙相機(jī)系統(tǒng)。

目前國外的AOI設(shè)備可以做到焊膏檢測，如美國的Agilent、YesTech、以色列的Orbotech和臺灣TRI等公司的AOI設(shè)備采用的是單一白色環(huán)繞LED冷光源、多個鏡頭多視角位置差異的辦法來檢測焊膏厚度，還有一些國外廠家的焊膏AOI設(shè)備采用的是用激光三角法來檢測焊膏的厚度。

如圖2左邊是歐姆龍的VT-RNS系列AOI的3色環(huán)繞光源示意圖，圖2右邊是3色光源對焊膏厚度變化梯度的不同顏色反映示意圖，通過改版R、G、B三色的環(huán)形照明的照射角度，照射在打印電路板上，經(jīng)鏡面反向，在其他攝錄圖象上收入焊錫的焊縫角。通過使用這種方法，可形成細(xì)微的自由曲面，焊接的3維形狀，可對應(yīng)部件的焊接強(qiáng)度進(jìn)行高密度的檢查。

圖2 通過3色環(huán)繞光源來獲取焊膏厚度的彩色圖象

圖3左邊是激光三角法測量焊膏厚度的原理示意圖，右邊是激光三角法3D測量實(shí)拍圖像。在測量時(shí)，AOI的激光器從測方向發(fā)射出幾束平行條紋光，這些條紋光不是垂直，而是以與垂直方向呈一定的家轎的（如30度或者45度）發(fā)射的。當(dāng)光束照射到PCB電路板和焊膏時(shí)，由于焊膏圖形有高度，CCD鏡頭從上方攝取到圖象上就可以看到照射在焊膏上的光束和照射在PCB板上的光束有了位移差，通過計(jì)算這個位移差就可以看到這束光束所在位置的高度。再通過算法將這些光束的高度組合起來就可以看到一幅三維高度圖，進(jìn)而可以算出面積和體積。高度則是將各光束側(cè)得的高度值排列取中間值，用這種方法得到的高度值更接近真值，再配合每條光束細(xì)分出來的焊膏面積，這樣計(jì)算出的體積値就更加接近實(shí)際值了。AOI的激光器和CCD鏡頭上的位置也可以互換，原理與上述相同。

圖3 激光三角法焊膏厚度檢測示意圖

針對器件的檢測，通常是SMT生產(chǎn)線的再流焊前和再流焊后安裝AOI檢測系統(tǒng)。通常采用的是基于合格樣例板的學(xué)習(xí)和基于SMT的CAD數(shù)據(jù)檢測。具體技術(shù)主要是基于預(yù)處理后的圖像的模式識別，前者主要采用統(tǒng)計(jì)模式識別，通過學(xué)習(xí)建立合格圖像模式，然后通過檢測對象的圖像和樣例圖像的對比處理和運(yùn)算來得到檢測識別結(jié)果，統(tǒng)計(jì)建模的概念最早是由CyberOptics提出的，現(xiàn)在國內(nèi)外采用這項(xiàng)技術(shù)的有美國的CyberOptics以及中國深圳Aleader，后者則對CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，總結(jié)出檢測規(guī)則，然后根據(jù)規(guī)則進(jìn)行句法模式，如韓國Phoenics公司生產(chǎn)的AOl沒備。

三、AOI的優(yōu)點(diǎn)

1、編程簡單

AOI通常是把貼片機(jī)編程完成后自動生成的TXT輔助文本文件轉(zhuǎn)換成所需格式的文件，從中AOI獲取位置號、元件系列號、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、元件旋轉(zhuǎn)方向這5個參數(shù)，然后系統(tǒng)會自動產(chǎn)生電路的布局圖，確定各元件的位置參數(shù)及所需檢測的參數(shù)。完成后，再根據(jù)工藝要求對各元件的檢測參數(shù)進(jìn)行微調(diào)。

2、操作容易

由于AOI基本上都采用了高度智能的軟件，所以并不需要操作人員具有豐富的專業(yè)知識即可進(jìn)行操作。

3、故障覆蓋率高

由于采用了高精密的光學(xué)儀器和高智能的測試軟件，通常的AOI設(shè)備可檢測多種生產(chǎn)缺陷，故障覆蓋率可達(dá)到80%。

4、減少生產(chǎn)成本

由于AOI可放置在回流爐前對PCB進(jìn)行檢測，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)由各種原因引起的缺陷，而不必等到PCB過了回流爐后才進(jìn)行檢測，這就大大降低了生產(chǎn)成本。

四、AOI檢測系統(tǒng)的重要性

現(xiàn)在，沒有必要再次證明AOI對SMT貼片加工生產(chǎn)線的好處。這些系統(tǒng)的投資回報(bào)率（ROI）目前已被多數(shù)PCB生產(chǎn)商的實(shí)踐充分證明。在人工檢驗(yàn)極其困難，而返修也是不太可能的情況下，AOI成為在01005組裝過程中非常必要的一環(huán)，能為最終產(chǎn)品帶來真正的附加值。AOI在標(biāo)準(zhǔn)SMT生產(chǎn)線最優(yōu)使用，就是將設(shè)備放在SMT貼片加工生產(chǎn)過程中盡可能早的階段。缺陷發(fā)現(xiàn)越早，那么返修費(fèi)用越少。

由于01005元件的返修是不太可能的，很多SMT貼片加工廠會在標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線上選擇AOI放置的位置需要適應(yīng)01005元件檢查的需要，重在預(yù)防，而不是發(fā)現(xiàn)，及早發(fā)現(xiàn)缺陷是非常重要的。印刷后的SPI和爐前AOI都放在生產(chǎn)流程的前期階段，以使工藝控制快速、精確，做到過程控制而不僅是過程檢查。然而，正如01005元件對于回流焊的設(shè)置更為敏感，回流焊后的檢查有助于生產(chǎn)線在質(zhì)量和成本方面獲得最好的表現(xiàn)。

前面強(qiáng)調(diào)過，橋接、偏移和立碑是最常見的01005元件的缺陷類型。此外，01005元件的缺陷，通常有49％是在印刷過程中產(chǎn)生，43％是在回流焊時(shí)產(chǎn)生。顯然，這表明將AOI（SPI）放到印刷后，有利于在生產(chǎn)過程中盡可能早地發(fā)現(xiàn)印刷缺陷。在這一階段，PCB可以清潔并重新印刷，且印刷參數(shù)可實(shí)時(shí)調(diào)整。

焊膏檢查設(shè)備提供兩種不同方法，二維或三維。二維檢查能夠很好地提供焊盤上焊膏覆蓋率和焊膏位置的信息。三維檢查則增加了高度、體積和形狀測量能力，為01005元件工藝提供更精確的數(shù)據(jù)。三維SPI是用于在批量生產(chǎn)中的過程監(jiān)控，例如，網(wǎng)板清洗頻率。在NPI（新產(chǎn)品導(dǎo)入）階段，它對優(yōu)化模板印刷參數(shù)有很大幫助。

1、爐前AOI

爐前AOI是非常重要的，因?yàn)榉敌奘遣豢赡艿?。一些研究表明，使用小顆粒焊粉的01005元件在回流焊時(shí)具有自對中效應(yīng)。一些被檢查到偏差小于0.050mm的片式元件或電阻，在組裝生產(chǎn)線末端發(fā)現(xiàn)被正確貼裝和焊接。即使觀察到這一自對中效應(yīng)，它不能被認(rèn)為是一個常態(tài)的工藝條件。對于一個受控的過程，貼片機(jī)必須準(zhǔn)確地貼裝01005元件在焊盤上。

因此，爐前AOI在精確定位上發(fā)揮了根本性作用，因?yàn)樗煞从迟N片機(jī)XY方向的相關(guān)數(shù)據(jù)和角度偏差。事實(shí)上，在SPI和AOI系統(tǒng)中集成了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)SPC，這是實(shí)行這個過程控制策略的核心。SPC必須記錄準(zhǔn)確的元件貼裝偏差，并進(jìn)行趨勢分析，以指出潛在的缺陷。

SPI和AOI有什么區(qū)別呢？請參見這篇文章：SMT制程中SPI和AOI的區(qū)別是什么？

理想狀況下，AOI會自動生成警報(bào)并反饋給貼片機(jī)以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，從而修改貼片機(jī)設(shè)置。因?yàn)闇?zhǔn)確貼裝這些元器件的工藝窗口非常小，所以這個由AOI與貼片機(jī)組成的閉環(huán)系統(tǒng)為貼裝如此小的元件提供了很大幫助。

2、爐后AOI

爐后AOI是必要的，它能保證01005生產(chǎn)線最終產(chǎn)品質(zhì)量，并確保充分識別在回流過程中造成的缺陷（通常是與焊點(diǎn)有關(guān)的缺陷）。爐后AOI確保這些目檢不可能發(fā)現(xiàn)的缺陷沒有被遺漏。AOI可以檢查到偏移或虛焊這樣的缺陷，因?yàn)樗鼈兊碾姎膺B續(xù)性可能仍然存在，而被ICT（在線測試）遺漏。

基于上述原因，01005生產(chǎn)線AOI最佳策略是使用多個AOI，即作為過程監(jiān)測工具的印刷后SPI和爐前AOI，以及確保最終產(chǎn)品質(zhì)量的爐后AOI。01005返修即使不是不可能也是非常困難的，所以節(jié)約生產(chǎn)成本的唯一途徑是，徹底分析整個生產(chǎn)過程改善SMT貼片加工工藝，從而防止缺陷產(chǎn)生。

3、上游SPI/AOI和爐后AOI獲取的數(shù)據(jù)整合

將上游SPI/AOI和爐后AOI獲取的數(shù)據(jù)整合到SPC里是非常有用的，這可以確定最后的缺陷和早期工藝參數(shù)之間的關(guān)系，并改善SMT貼片加工工藝。因此，每個有強(qiáng)大SPC工具的多種AOI，可以在制造過程中追溯到每個元器件的缺陷，這使得制造商知道在哪個工藝過程中造成的缺陷，并就此采取糾正行動。

例如，當(dāng)爐后AOI檢查到偏移元器件，根據(jù)來自多臺AOI的SPC實(shí)際數(shù)據(jù)，可以追溯到這一缺陷是由于焊膏印刷偏移，或貼裝偏移，甚至由于這些過程因素結(jié)合造成。通過確定問題，馬上采取糾正行動讓工藝受控。

當(dāng)建立缺陷產(chǎn)生過程模型，實(shí)時(shí)SPC與缺陷預(yù)警在持續(xù)自我改進(jìn)中使用更有效。同樣這可以適用于沒有01005元件的過程。事實(shí)上，當(dāng)返修不太可能和生產(chǎn)設(shè)置如此嚴(yán)格，這一策略非變得至關(guān)重要。

綜上，生產(chǎn)中使用01005元件的狀況將穩(wěn)步增長。這些小封裝元件組裝的所有步驟必須優(yōu)化：從電路板設(shè)計(jì)，到元件貼裝到回流工藝。使用01005元件對AOI也是挑戰(zhàn)，但技術(shù)上已準(zhǔn)備到位且可應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)精確定位和可靠的缺陷檢查。由于視覺檢查和返工不可能發(fā)現(xiàn)和返修這些非常小的組件，AOI不再是SMT貼片加工生產(chǎn)線的一個可選項(xiàng)，它已成為絕對必要的配置。

五、AOI的種類

由于設(shè)計(jì)思路及性能的不同，AOI系統(tǒng)可大致分為以下幾種：

按圖象拾取設(shè)備分類：

① 使用黑白CCD攝像頭

② 使用彩色CCD攝像頭

③ 使用高分辨率掃描儀

按測試項(xiàng)目分類：

① 主要檢測焊點(diǎn)

② 主要檢測元件

③ 元件和焊點(diǎn)都檢測

按測試時(shí)的相對運(yùn)動方式分類

① 電路板固定，攝像頭或掃描儀移動

② 攝像頭和電路板各往一個方向運(yùn)動

③ 攝像頭固定，電路板進(jìn)行兩個方向的運(yùn)動

六、AOI的三種機(jī)型

結(jié)合以上的各種配置，形成了主要的三種機(jī)器類型：

①、回流爐前無氣源，電路板固定，元件檢測為主，連焊檢測為輔。

②、回流爐后使用，需要?dú)庠?，電路板動，進(jìn)行元件、焊點(diǎn)、連焊檢測。

③、可兼容以上兩項(xiàng)的檢測，無氣源，電路板固定不動。

七、AOI系統(tǒng)在SMT生產(chǎn)線上的應(yīng)用策略

1、AOI系統(tǒng)的實(shí)施目標(biāo)

實(shí)施AOI的主要目標(biāo)在以下幾個方面：

最終品質(zhì)。把注意力主要集中在產(chǎn)品下生產(chǎn)線時(shí)的最終狀態(tài)。當(dāng)生產(chǎn)問題非常清楚、產(chǎn)品混合度高、數(shù)量和速度為關(guān)鍵因素的時(shí)候，優(yōu)先采用這個目標(biāo)。AOI通常將放置在生產(chǎn)線最末端附近。在這個位置，設(shè)備可以產(chǎn)生大范圍的過程控制信息。

過程跟蹤。使用檢查設(shè)備來監(jiān)視生產(chǎn)過程，典型的監(jiān)測內(nèi)容包括詳細(xì)的缺陷分類和元件貼放偏移信息。當(dāng)產(chǎn)品可靠性高、低混合度的大批量制造和元件供應(yīng)穩(wěn)定時(shí)，制造商優(yōu)先采用這個目標(biāo)。經(jīng)常要求把檢查設(shè)備放置到生產(chǎn)線上的幾個位置，在線監(jiān)控具體生產(chǎn)狀況，并為生產(chǎn)工藝的調(diào)整提供必要的依據(jù)。

AOI系統(tǒng)在SMT生產(chǎn)線上的應(yīng)用，其功能分兩個方向：

（1）預(yù)防缺陷

（2）檢測存在的缺陷

錫膏印刷之后、(片式)元件貼放之后和元件貼放之后的檢測可以歸為預(yù)防問題（1）類，其挽救成本與爐后相比，相對較低；回流焊接之后的檢測則可以歸于發(fā)現(xiàn)問題（2）類，因?yàn)樵谶@個步驟檢測并不能阻止缺陷的產(chǎn)生。

在生產(chǎn)中，有必要在印刷之后放置AOI系統(tǒng)，用于檢測錫膏的印刷質(zhì)量。此位置的AOI系統(tǒng)可檢測出多錫，少錫，偏移，濺錫、橋接等缺陷。

在元器件貼裝之后（即回流焊接前）放置AOI系統(tǒng)，可檢測出缺件、錯位、偏位、翻轉(zhuǎn)、極反、IC引腳變形等缺陷。在此位置發(fā)現(xiàn)的缺陷，清除也是比較容易和經(jīng)濟(jì)的。這個檢測系統(tǒng)同時(shí)還可以檢查用于連接密間距和球柵陣列（BGA）元件的焊盤上的錫膏。在回流焊接之后放置AOI是比較通用的布局。它位于生產(chǎn)線的末端，可比較全面地檢測出元器件焊接的缺陷，既可檢測出經(jīng)加熱后而生產(chǎn)的焊接缺陷，也可檢測出印刷錫膏時(shí)導(dǎo)致的缺陷和元器件貼放時(shí)產(chǎn)生的缺陷。但此環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的缺陷，相對而言，不易矯正，挽救成本比較高。

2、AOI系統(tǒng)應(yīng)該在生產(chǎn)線哪個位置？

1）、第一個選擇是將AOI系統(tǒng)放在錫膏印刷正后面。因?yàn)樵S多缺陷與錫膏量和印刷品質(zhì)有關(guān)。這樣一個系統(tǒng)應(yīng)該監(jiān)測什么呢？只有錫膏的X-Y尺寸，包括誤印或錫膏體積(X-Y-Z)，錫膏體積測量將比X-Y測量慢，但可提供更有用的數(shù)據(jù)。這個在某些應(yīng)用中比其它應(yīng)用更為關(guān)鍵。例如，對于陶瓷排列包裝，錫膏體積對達(dá)到所希望的焊點(diǎn)品質(zhì)非常關(guān)鍵。

2）、第二個選擇是把AOI系統(tǒng)直接放在射片機(jī)之后。這里，可檢查誤放或放錯的小元件，包括電阻和電容，以及BGA和密間距元件的錫膏品質(zhì)與體積，這些元件是用生產(chǎn)線內(nèi)射片機(jī)之后的不同貼片機(jī)貼裝的。使用其視覺能力，它們通常對較大的包裝有更好的精度。

3）、第三個選擇是將AOI系統(tǒng)放在密間距和BGA貼裝機(jī)器后面(回流之前)，來檢查誤放的密腳、BGA和其它大元件。這是一個好位置，因?yàn)榇蠖鄶?shù)缺陷與密腳元件有關(guān)。

4）、第四個選擇是將AOI系統(tǒng)放在回流焊接之后，查找品質(zhì)差的焊點(diǎn)。這樣可以保證在發(fā)貨給客戶之前，做好最后一道質(zhì)量關(guān)。

5）、第五個選擇是將AOI系統(tǒng)放在每一個工藝步驟之后：錫膏印刷、射片機(jī)、BGA和密腳貼裝和回流焊接。但這樣將提高生產(chǎn)成本。

從節(jié)省成本出發(fā)，許多廠家只購置一臺AOI系統(tǒng)，最好的位置是直接放在貼片機(jī)之后，這樣可以檢查兩個主要問題：較小元件的誤貼裝或錯誤和BGA與密腳元件的錫膏品質(zhì)與體積。這是決定產(chǎn)品品質(zhì)的最關(guān)鍵的位置。

八、無鉛化對AOI的影響

歐盟的兩個指令WEEE(Waste Electrical and Electric Equipment)與RoHS《Restriction of Hazardous Substances)的實(shí)施意味著從2006年7月1日開始，銷售到歐盟的所有電子產(chǎn)品都必須實(shí)現(xiàn)無鉛化組裝，因此現(xiàn)在各SMT加工廠家都逐步地開始采用去除了焊錫中鉛成分的無鉛焊錫。

焊錫中去除鉛以后，焊點(diǎn)的外觀發(fā)生變化不太大，和有鉛焊點(diǎn)比起來，無鉛焊點(diǎn)表面更粗糙、不平整，形成的圓角形狀也不盡相同，這些視覺上的差異要求對AOI設(shè)備和軟件進(jìn)行重新校準(zhǔn)。不過在檢測無鉛流程時(shí)，必須認(rèn)真考慮流程中涉及的所有部件，包括無鉛元件，而不只是無鉛錫膏，當(dāng)然，對于所有的AOI廠商和SMT制造商來說，肯定一直會有一個學(xué)習(xí)的過程，這是引入新產(chǎn)品和新流程時(shí)都要面對的問題。

2002年英園的國家物理研究室對8種AOI系統(tǒng)的無鉛焊檢測能力進(jìn)行了獨(dú)立評估。這一研究使用專門設(shè)計(jì)的、具有廣泛缺陷的測試電路板進(jìn)行。結(jié)果展示了AOI系統(tǒng)良好的缺陷覆蓋能力及通用的技術(shù)處理能力，當(dāng)對無鉛組件和常規(guī)有鉛組件的檢測使用相同的軟件算法時(shí)，雖然在不同設(shè)備上測試結(jié)果略有差別，但是兩者的錯誤檢測率十分相似，大多AOI系統(tǒng)可以用于無鉛表面安裝組件的檢測，有些使用彩色算法和依賴單色攝像機(jī)的系統(tǒng)在評估無鉛焊點(diǎn)時(shí)會遇到問題。

九、AOI系統(tǒng)設(shè)備品牌介紹

目前國內(nèi)AOI市場上品牌眾多，歐、美、日、韓、以色列等均在我國推出了不同類型的AOI。但根據(jù)市場上的使用情況來看，日本的歐姆龍（ormon）公司、美國HP公司、泰瑞達(dá)（Teradyne）等在AOI市場上的占有率較高。特別是歐姆龍公司，被眾多國內(nèi)著名企業(yè)選用，包括蘇州明基、深圳華為、建伍（惠州）、三洋（廣州）等。

VT－WIN是日本歐姆龍公司最高檔的光學(xué)自動檢查系統(tǒng)，可應(yīng)用于檢測印刷線路板上的貼片及焊接等缺陷。它采用了歐姆龍的專利技術(shù)“CHS”（Colour?Highlight?Technology）和獨(dú)特的判別邏輯，其技術(shù)歷經(jīng)10余年的不斷改進(jìn)和改善，已經(jīng)非常成熟和先進(jìn)。VT－WIN具有檢測速度快、誤判率低、編程簡便快捷、缺陷覆蓋率高、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋等特點(diǎn)，因而在SMT領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，在制程能力和生產(chǎn)效率的提高、品質(zhì)保障、降低成本等多方面發(fā)揮著積極的作用。VT－WIN核心結(jié)構(gòu)包括一個彩色CCD鏡頭、交流伺服控制?X－Y工作臺及影像處理裝置。在檢測進(jìn)行時(shí)，X－Y工作臺會將線路板送到鏡頭下面，鏡頭捕捉到彩色的線路板圖像后，32位元的RISC處理器將會在X－Y工作臺移至下一個位置時(shí)對捕捉到的影像分析處理，通過對圖像進(jìn)行連續(xù)處理，獲得較高的檢測速度。CHS及自動位置校準(zhǔn)是“ORMON”獨(dú)一無二的技術(shù)，它的優(yōu)越性在于檢測準(zhǔn)確，誤判率低。

適合檢測波峰焊及回流焊后的印刷線路板，可對元件貼裝（包括J型引線器件及旋轉(zhuǎn)型元件）和焊點(diǎn)缺陷進(jìn)行檢測。

歐姆龍的專利技術(shù)“Color?Highlight技術(shù)”可準(zhǔn)確檢測印刷線路板上的元件和焊點(diǎn)。此技術(shù)的基本原理是：環(huán)狀螢光光源由不同角度射出紅、綠及藍(lán)光于印刷線路板，鏡頭及時(shí)捕捉從焊點(diǎn)的不同部分反射出的三色光，形成一個由三種顏色組成的二維影像，由于紅、綠、藍(lán)三色分別代表了焊點(diǎn)的三個立體組成部分：平坦部分、傾斜部分和陡峭部分，所以此二維圖像包含了焊點(diǎn)的三維信息，因此可非常準(zhǔn)確地判斷焊點(diǎn)和元件缺陷。

VT－WIN的檢測速度約為每20毫秒檢測一元件或每300毫秒檢測一個影像。采用變焦功能后，每一個畫面可任意選擇兩個分辨率，以減少總的檢測時(shí)間并確保高準(zhǔn)確性。高分辨率可用于檢測微小腳距的元件，低分辨率通常用于檢測大多數(shù)體積較大的元件。VT－WIN的工作位置和方式：放置在波峰焊接后或回流焊接后，采用在線與離線方式。

十、AOI的未來

隨著SMT產(chǎn)品向高密度化、微型化、品種多樣化發(fā)展，相信AOI系統(tǒng)的測試范圍必然越來越廣，測試精度和速度也必然越來越高。但是AOI測試技術(shù)也存在不足，現(xiàn)在SMT生產(chǎn)線上的AOI系統(tǒng)只是能夠?qū)σ呀?jīng)發(fā)生的缺陷進(jìn)行檢測，系統(tǒng)本身幾乎不具有自動分析，診斷的功能，也沒有辦法發(fā)出信號給具體的設(shè)備，修改其程序。隨著電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，需要檢測的信息量大且復(fù)雜，無論是在檢測反饋實(shí)時(shí)性方面，還是在分析、診斷的正確性方面，依賴人工對AOI獲取的質(zhì)量信息進(jìn)行分析、診斷幾乎已經(jīng)不可能。為此，代替人工進(jìn)行自動分析、診斷的智能AOI技術(shù)成為發(fā)展的必然。

SMT生產(chǎn)線上的AOI技術(shù)的研究.pdf