淺談AOI技術(shù)在SMT測試中的應(yīng)用

陳海波

（威海職業(yè)學(xué)院 山東 威海 264202）

AOI(Automated Optical Inspection)為自動光學(xué)檢測系統(tǒng)，乃利用CCD相機(jī)擷取影像，而影像是由像素組成，系統(tǒng)將實(shí)際影像進(jìn)行顏色和灰度分析，與標(biāo)準(zhǔn)影像特征比對之后，即可判定是通過或錯誤，屬于一種外觀檢驗(yàn)的方式。

AOI具有檢測效率高、檢測穩(wěn)定而可靠、編程便捷等特點(diǎn)，并且它還能夠提供檢測數(shù)據(jù)分析和實(shí)時工藝信息反饋，可以用于SMT生產(chǎn)的在線檢測，運(yùn)用其高速高精度視覺處理技術(shù)，自動檢測PCB板上各種不同貼裝錯誤及焊接缺陷，從而提高SMT產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

1 在SMT生產(chǎn)中應(yīng)用AOI的意義

首先，應(yīng)用AOI設(shè)備的意義在于克服人工目檢的局限性。如果在SMT生產(chǎn)線上主要依靠人工目檢進(jìn)行檢測，由于人工檢驗(yàn)的主觀性，其檢驗(yàn)結(jié)果并不十分令人信服，而且對于高密度復(fù)雜的表面貼裝電路板，人工目檢即不可靠也不經(jīng)濟(jì)，而對微小的組件，如0603、0402等，人工目檢實(shí)際上已失去了意義。

其次，應(yīng)用AOI設(shè)備的可以克服ICT測試的盲點(diǎn)，是對ICT檢測的很好補(bǔ)充。

ICT(IN CIRCUIT TEST)在線測試是用電學(xué)的原理對PCB及PCBA的線路及電子組件的特性進(jìn)行檢查。檢查項(xiàng)目有：開路,短路,電子組件的特性不良,IC的保護(hù)二極管不良,組件空焊,浮高等；但I(xiàn)CT測試存在明顯的盲點(diǎn)是PCBA的外觀不良(但不影響功能)，如：組件的破損、組件的偏位、電器特性相通的短路、大電容串聯(lián)笑電容、大電阻并聯(lián)小電阻等。

而AOI是用光學(xué)的原理對PCB及PCBA上的電子組件進(jìn)行外觀檢查，與ICT測試的側(cè)重點(diǎn)與盲點(diǎn)是不同的，二者合并對PCBA進(jìn)行測試，可以形成互補(bǔ)，這樣將大大保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 AOI技術(shù)在SMT中使用的現(xiàn)況

現(xiàn)在應(yīng)用AOI的主要指導(dǎo)思想是進(jìn)行缺陷發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)幾乎都是產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)和品質(zhì)鑒定方面。這是因?yàn)槿藗儗τ诋a(chǎn)品制造質(zhì)量最感興趣的是在產(chǎn)品離線后的質(zhì)量狀況，即最終品質(zhì)，所以檢測產(chǎn)品質(zhì)量這個目的是很重要的，也是AOI現(xiàn)在普遍應(yīng)用的方面。

鑒于上述AOI的應(yīng)用指導(dǎo)思想、使用目的以及成本的原因，現(xiàn)在SMT產(chǎn)線上，AOI的應(yīng)用方案幾乎全是1臺AOI置于回流焊爐之后、ICT之前，特別是中小企業(yè)更是采用這種應(yīng)用方案。

AOI放在這個位置，主要用來檢測貼片機(jī)在貼完零件后,經(jīng)過回焊爐后出現(xiàn)的不良以及測試元件與焊盤的焊接效果。對于一些常見的不良，如：少件、偏位、立碑、錯件、反白、多件、反向、側(cè)立、短路、少錫、空焊等，都可以做到很好地檢測。采用這種方案最大的好處是所有工藝環(huán)節(jié)中的不良都能夠在這一階段檢出，因此不會有缺陷流到最終客戶手中。

3 AOI的應(yīng)用改進(jìn)和位置策略

筆者認(rèn)為應(yīng)該調(diào)整AOI應(yīng)用的指導(dǎo)思想和應(yīng)用方案，從主要用于缺陷發(fā)現(xiàn)，改變成主要用于缺陷防止，應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)也應(yīng)改為工藝跟蹤和過程控制方面。

基于這種指導(dǎo)思想，AOI的工作重點(diǎn)就從主要用來檢測產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)果，改為監(jiān)視產(chǎn)品的生產(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等等，通過AOI的監(jiān)視器可以觀察產(chǎn)品工藝，監(jiān)視工作細(xì)節(jié)，雖然工藝控制信息一般比產(chǎn)品質(zhì)量信息少，但它可以直接收集特殊工藝問題，比起其它應(yīng)用目的信息，工藝控制信息對提高質(zhì)量更重要。

在SMT產(chǎn)線上，AOI應(yīng)用于不同的位置可以產(chǎn)生相應(yīng)不同的工藝控制信息和質(zhì)量信息，于是就有了多種應(yīng)用策略。

3.1 1臺AOI設(shè)備，放置于錫膏印刷機(jī)之后貼片機(jī)之前

這種方案，AOI主要用來測試錫膏印刷的效果,可以發(fā)現(xiàn)印刷過程的不良，從而將因?yàn)殄a膏印刷不良產(chǎn)生的焊接缺陷降低到最低。在這個階段可生成一些定量程控信息資料，如印刷偏移和焊錫量信息，而有關(guān)印刷焊錫的定性信息也會產(chǎn)生，供生產(chǎn)工藝人員分析使用。測試項(xiàng)目主要有：無錫、少錫、多錫、短路、錫膏印刷偏位等錫膏印刷不良，這些主要是通過檢測錫膏的X-Y尺寸、錫膏體積(X-Y-Z)來計算的。

由于SMT絕大部分不良來自于印刷，所以控制改善印刷工藝環(huán)節(jié)的缺陷，有著很重要的意義，特別是對于那些批量大、設(shè)計相對簡單的產(chǎn)品加工，把AOI放置于印刷機(jī)之后，會起到事半功倍的效果。

3.2 1臺AOI設(shè)備放置于貼片機(jī)之后回焊爐之前

這種方案AOI主要用來測試貼片機(jī)的貼片效果,這是一個典型的檢查位置，因?yàn)檫@里可發(fā)現(xiàn)來自錫膏印刷以及機(jī)器貼放的大多數(shù)缺陷，主要有：少件、偏位、立碑、錯件、反白、多件、反向、側(cè)立等。特別是對應(yīng)窄間距、密腳、BGA或其它大元件來說，這是一個好檢測位置，因?yàn)榇蠖鄶?shù)缺陷與密腳元件有關(guān)。在這位置可以產(chǎn)生定量程控信息，提供貼裝設(shè)備校準(zhǔn)的信息，該信息可用來修改組件貼放或表明貼片機(jī)需要校準(zhǔn)。

這種方案的優(yōu)點(diǎn)是，在這個環(huán)節(jié)上發(fā)現(xiàn)不良時，修復(fù)成本費(fèi)用很低，如果能夠及時發(fā)現(xiàn)不良，就能及時改正修復(fù)。這種方案比較適合那種只有少數(shù)窄間距密腳元件的產(chǎn)品生產(chǎn)。

3.3 2臺AOI設(shè)備，1臺放置回焊爐后，另一臺放置于貼片機(jī)之后回焊爐之前

這種方案，既檢測了產(chǎn)品的最終焊接效果，不至于使不良流到用戶手中，又能兼顧檢測監(jiān)控印刷和貼片的工藝狀況，對于中型電子制造企業(yè)來說，不失為一種不錯的AOI配置策略，但顯然生產(chǎn)成本增加了。

3.4 3臺以上AOI設(shè)備，放置于每一個工藝步驟之后

理論上這是最理想的方案，AOI系統(tǒng)放在每一個工藝步驟之后：錫膏印刷、高速貼片、BGA和密腳貼裝和回流焊接，各個AOI把各自檢測監(jiān)控的有關(guān)數(shù)據(jù) （錫膏印刷缺陷數(shù)據(jù)、貼片缺陷數(shù)據(jù)、焊接缺陷數(shù)據(jù)），通過總線傳輸?shù)接嬎銠C(jī)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行智能分析，然后反過來去控制各個工藝環(huán)節(jié)，從而使產(chǎn)品的品質(zhì)得到有效保障，但這種方案將大大地提高生產(chǎn)成本。

4 AOI的應(yīng)用瓶頸和應(yīng)對技巧

任何事物都不可能是十全十美，AOI技術(shù)不管是在缺陷發(fā)現(xiàn)方面還是缺陷防止方面也都存在其不足之處，它也有難檢測和不可檢測的元器件，如：AOI系統(tǒng)不能檢測電路錯誤、對不可見焊點(diǎn)(BGA、CSP、FlipChip等不可見的焊點(diǎn))的檢測也無能為力等等。

由于AOI存在著這種應(yīng)用上的局限性，就要求我們AOI技術(shù)人員，一方面應(yīng)該針?biāo)a(chǎn)的每種產(chǎn)品，制作相應(yīng)的AOI盲點(diǎn)圖，這樣AOI檢查人員和爐后總檢就可以根據(jù)AOI盲點(diǎn)圖來重點(diǎn)查看AOI難檢測和不可檢測的元件。另一方面，利用ICT、X射線測試等其它技術(shù)作為補(bǔ)充，通過與其它技術(shù)一起使用來達(dá)到最佳的測試效果。

總之，AOI測試技術(shù)在我國的應(yīng)用仍屬于起步發(fā)展階段，雖然還存在著許多不完善的地方，但隨著SMT不斷向輕型化、薄型化、微小化發(fā)展，AOI大規(guī)模使用已成為必然趨勢，伴著市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)廠商的不斷增加，AOI技術(shù)也將不斷發(fā)展，功能更強(qiáng)的AOI將成為SMT生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不可或缺的設(shè)備，AOI的應(yīng)用策略也會更豐富、更科學(xué)、更有效。

［1］鮮飛.AOI技術(shù)的實(shí)施技巧[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2008（2）.

［2］富士康科技集團(tuán) SMT 技委員會.SMT 生產(chǎn)技術(shù)[Z].2009.