AOI(Automatic Optic Inspection)即自动光学检测﹐它是基于光学原理的检测设备﹐在SMT制程中AOI具备焊膏印刷质量 检测.元器件检验.焊后组件检测等功能.随著PCBA(印制电路组装)密度的增加和元器件的越来越小﹐如元器件脚距 0.4mm﹐PCB线距5mil.0402.0201的元件出现﹐人的目视和ICT都不能适应这一情况

怎樣才能更好的使用AOI-明锐AOI

AOI因此在高端电子产品中行到了广泛的应用.但是在不少企业﹐投资这个昂贵的设备并没有带来预期的产品制程质量的提升﹐反而受到了技朮和管理都很多抱怨﹐甚至于AOI成了一种摆设.因此﹐本文从以下几个方面谈谈怎样在SMT制 程中用好AOI﹐以期让AOI能真正发挥作用.另外在PCB制造厂AOI还具有PCB光板检测的作用﹐本文不讨论. 一. 了解AOI原理 要想用好AOI必须了解AOI原理﹐这样才能在处理实际缺陷检测中知其所以然.AOI是通过人工光源LED灯光代替自然 光﹐用光学透镜和CCD代替人眼﹐通过光学镜头照相的方式获得元器件或焊点的图像﹐然后经过计算机的处理和分析﹐ 来比较.判断焊接的缺陷和故障.处理和分析的方法多用图形识别法.即将AOI系统中存储的标准数字化图像与实际检测到 的图像进行比较﹐从而获得检测结果.例如﹐检测一个焊点时.按照一个完好的焊点建立起标准数字化图像﹐与实测图像 进行比较﹐检测结果是通过还是不通过﹐取决于标准图像.分辩力和所用检测程序.图形识别中会用到各种算法﹐如求黑 占白的比例.彩色.合成.求平均.求和.求差.求平面.求边角等.

AOI的光线照射有白光和彩色光两类设备﹐白光是用256层次的灰度﹐彩色是用红光﹐绿光﹐蓝光﹐光线照射至焊锡/ 元器件的表面﹐之后光线反射到镜头中﹐产生二维图像的三维显示﹐来反映焊点/元器件的高度和色差.人看到和认识物 体是通过光线反射回来的量进行判断﹐反射量为亮﹐反射量少为暗.AOI与人判断的原理相同. AOI从镜头数量来说有单镜头和多镜头﹐这只是技朮方案的一种选择﹐很难说那种方式就一定好﹐因为单镜头通过多 个光源的不同角度照射也能行到很好的检测图像.特别是针对无铅焊接的表面比较粗糙﹐会产生形状不同的焊点﹐容易形 成气泡﹐并且容易出现零件一端翘立的特点﹐新的AOI设备也都进行了适应性的硬件和算法的更新. AOI的编程比较简单﹐AOI通常是把贴片机编程完成后自动生成的TXT辅助文本文件转换成所需格式的文件﹐从中 AOI可以获取位置号.元件系列号.X坐标.Y坐标.元件旋转方向这5个参数﹐然后系统会自动产生电路板的布局图﹐确定各 元件的位置参数及所需检测的参数.完成后﹐再根据工艺要求对各元件的检测参数进行通过或不通过的调整.例如AOI检查 电阻的爬锡状况一般以百分比方式来判定。对彩色设备是可以针对其零件爬锡的颜色而判定﹐一般爬锡的蓝色部分其所呈现的颜色﹐约是电阻高度的1/2以上﹐若是爬锡为绿色部分﹐则爬锡高度为电阻高度的1/3﹐则由此得知焊接强度 的好坏﹐因为锡少跟没有锡是不同的制程问题点.顺便说一句﹐什么样的焊点是合格的﹐可以参考IPC610C标准﹐那上面 有详细的说明和图例。
AOI系统发觉不良现象﹐会自动向操作者发出信号﹐触发执行机构自动取下不良品﹐并向主计算机提供缺陷类型和发 生频数等信息。

了解了AOI原理﹐对处理实际缺陷检测是有很大指导意义的.如知道了AOI是基于光学照相原理﹐那么我们就知道﹐要想得到清晰的图象﹐背景和被照物一定要反差大才好.也就是说PCB的颜色要注意选择.还有如镜头相对被测到PCBA的高 度越低﹐可测面积就越小﹐放大倍率就越大﹐也就是说测试精度就越高﹐如此时可测元件为0201封装﹐但是测试速度也 最慢.(每次只能看板子的一小部分.)
一. 明确AOI的适用性 从产品的角度﹐AOI适用于高密度PCBA(如5mil线距).小间距(如0.4mm)芯片和小元件(如0402﹐0201)的产品.如手机.笔 记本电脑.汽车电子产品等﹐也适用于不属于上述产品但批量小的产品(每月几百台﹐累计只有几千台的产量)象电子测试 仪器.通讯产品.军用电子产品.因为这些产品的生产量小﹐从成本角度不适应做ICT测试。
从SMT制程角度﹐AOI可以检测出.多件.错件.偏移.极反.少锡.空焊.短路.侧立等制程缺陷,AOI只能做外观检测﹐不能测 隐含的焊点如无法对BGA.CSP.FlipChip等不可见的焊点进行检测﹐AOI也不具备电路逻辑判断能力﹐因此不能完全代替 ICT.对BGA这类隐含的焊点除了资深的SMT制程人员可以用经验目测外﹐用另一种光学仪器AXI做检测是比较好的方式. 那是另一个专题。
二. 发挥AOI的SPC优势 比较常见的是将AOI当做一台高精度.高放大倍数的放大镜来使用.实际上这仅仅是个初级应用.更重要的是AOI可以实现 差异测量﹐每块PCBA上的差异测量数据可以做SPC(statisticalprocess control统计制程控制)和SQC(Statistical Quality Control统计品质控制).
举例来说﹐对于少锡.空焊等焊接缺陷﹕在焊接良好的情况下﹐焊锡应分布在元件管脚和焊盘之间的位置。由于元件管脚 存在高度﹐焊锡的分布应为斜坡状。于是﹐垂直向下的光线﹐照到焊锡后便被侧向反射了。表现在镜头中的图象是黑 色。而焊盘及管脚元焊锡的部位则为发亮的白色。按事先设定焊锡的检测区域﹐并设定白色所占区域的百分比﹐从而判 别出是否存在焊接缺陷﹐开始设定的无焊锡百分比要低一些﹐通过开始实测的几片用目测来校正﹐琢步调整百分比﹐既 使焊点能符合IPC的要求﹐也合SMT的制程条件能批量的适应﹐如果要求太高﹐不能通过的PCBA过多﹐也无法正常生 产。
AOI可分别作业于锡膏印刷机(Screen printer)后﹐贴片机(Post-placement)后﹐回焊炉(Reflow)后。对于一个新产品﹐ 在开始问题比较多的情况下﹐如果AOI设备又是可移动的﹐则可以在每一个制程后都放一台AOI﹐待经过一段SPC的过 程改善﹐再确定长期的AOI摆放位置。每个位置都有特定的检测缺陷﹐从缺陷覆盖率最高的角度看AOI设备应放在回焊炉 (Reflow)后。从能尽早地修正错误的角度看﹐AOI设备应放在靠前的地方.具体从缺陷分布规律看﹕AOI在锡膏印刷机后最 易发现无锡﹑少锡和偏移的缺陷﹔AOI在贴片机后最易发现偏移﹑极反﹑缺件﹑多件和错件﹔AOI在回焊炉后易发现偏移 ﹑碑立﹑短路﹑空焊