淺析AOI光學(xué)檢測(cè)在生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

張立娣

摘 要：AOI技術(shù)是一種新型的現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，這一技術(shù)的出現(xiàn)，推動(dòng)了表面裝貼技術(shù)的發(fā)展和變革，本文主要通過(guò)討論自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)AOI的技術(shù)原理以及在生產(chǎn)過(guò)程中的具體應(yīng)用，能夠更好的改善工作效率，從目前來(lái)看，AOI技術(shù)正被廣泛應(yīng)用在全世界各種離線和在線用途上，尤其適合發(fā)現(xiàn)和預(yù)防各種和焊接有關(guān)的缺陷。文章從不同的角度對(duì)各種類(lèi)型的AOI工作原理進(jìn)行研究，并通過(guò)分析SMT生產(chǎn)方式，提出了有效的生產(chǎn)模式及實(shí)施技巧等，另外還分析了AOI在SMT生產(chǎn)上應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題和工藝要點(diǎn)，最后還闡述自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展前景，具有很強(qiáng)的生命力。

關(guān)鍵詞：AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)；生產(chǎn)過(guò)程；應(yīng)用

引言：在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，電子產(chǎn)品制造及生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量檢測(cè)非常關(guān)鍵，并且隨著表面貼裝技術(shù)的普遍使用，集成電路板中元器件的數(shù)量的數(shù)量增多，并且體積變得越來(lái)越小了，那么對(duì)于傳統(tǒng)的人工目測(cè)的方法無(wú)論是在生產(chǎn)效率還是在質(zhì)量檢測(cè)的可靠性方面，都無(wú)法滿足于生產(chǎn)的要求。目前已有越來(lái)越多的廠商采用了 A O I 系統(tǒng)。在這段時(shí)間內(nèi)，AOI 供應(yīng)商的數(shù)量急劇增加，各種AOI 技術(shù)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。

一、AOI 的優(yōu)勢(shì)所在

在電子組裝業(yè)中，電子元器件的精密度和微型化是當(dāng)今電子行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，它即可以幫助制造商提高在線測(cè)試或功能測(cè)試的通過(guò)率，降低目檢和 ICT 的人工成本，又可以縮短新產(chǎn)品產(chǎn)能提升周期和效率，并且能夠改善成品率。作為對(duì)傳統(tǒng)測(cè)試方法經(jīng)濟(jì)，可靠的補(bǔ)充，AOI 被用做測(cè)量印刷機(jī)或組件貼裝機(jī)性能的過(guò)程監(jiān)測(cè)工具，AOI 系統(tǒng)的應(yīng)用將越發(fā)顯出其重要性。主要優(yōu)點(diǎn)如下：

1.能夠檢查和糾正PCB 缺陷。

在檢測(cè)期間所產(chǎn)生的成本要低于最后測(cè)試和檢查之后的成本，并且還能夠盡可能早的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，來(lái)提高準(zhǔn)確性和效率。

2.能夠適應(yīng)組裝密度更高一步的要求。

隨著電子產(chǎn)品組裝密度的大幅提高，一些傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)，如 ICT 等已經(jīng)不能適應(yīng) SMT 技術(shù)的發(fā)展要求，0402 片式組件的出現(xiàn)已經(jīng)使 ICT 無(wú)法檢測(cè)，然而而AOI 不會(huì)受到這些因素的影響。

3.有可靠的檢測(cè)性

檢測(cè)的主要因素就是精準(zhǔn)性和可靠性，人工目檢始終有其局限性，而 AOI 測(cè)試則避免了這方面的不利因素，能保持較好的精確性和可靠性。

3.能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供 SPC 資料。

AO I 技術(shù)的統(tǒng)計(jì)分析功能與 S P C 工藝管理技術(shù)的結(jié)合為SMT 生產(chǎn)工藝的適時(shí)完善提供了有力的武器，從而PCB 裝配的成品率得到明顯的提高。隨著現(xiàn)代制造業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)的受控越來(lái)越重要，對(duì) SPC 資料的需求也不斷增長(zhǎng)。AOI 系統(tǒng)的應(yīng)用將越發(fā)顯出其重要性。

4.緊跟 S M T 生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。

現(xiàn)今，有很多企業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)PCB組件進(jìn)行檢驗(yàn)主要依靠人工目檢，但是隨著 P C B 尺寸的加大和組件數(shù)的增多，這種檢測(cè)方式已經(jīng)不能夠滿足生產(chǎn)速度的需要，而AOI 測(cè)試目前能做到0.1秒/幅的速度，這個(gè)速度完全可以滿足在線檢測(cè)的要求。

5.能夠降低測(cè)試的成本

AOI設(shè)備的測(cè)試程序可直接由CAD資料生成，與ICT相比，由于無(wú)需制作專(zhuān)門(mén)的夾具，其測(cè)試成本大幅降低。

二、 AOI光學(xué)檢測(cè)在質(zhì)量分析中的應(yīng)用

SMT 中應(yīng)用的 AOI 技術(shù)的形式雖然很多，但其基本原理是相同的，它是用光學(xué)手段獲取被測(cè)物圖形，大多是通過(guò)傳感器獲得檢測(cè)物的照明圖像并數(shù)字化，然后以某種方法進(jìn)行比較、分析、檢驗(yàn)和判斷，相當(dāng)于將人工目視檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化。

1.焊盤(pán)上焊錫過(guò)多

在用AOI檢測(cè)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)有個(gè)連接器的焊膏厚度較厚，這會(huì)導(dǎo)致SMT傳送帶速度減慢，預(yù)熱溫度太高。然而在很多情況下，因?yàn)檫B接器周?chē)绣兘饏^(qū)域，為了防止金線被焊錫污染，我們習(xí)慣性的會(huì)貼上膠帶，由此導(dǎo)致連接器下面的錫膏厚度變厚，直接導(dǎo)致了該連接器短路。為了防止類(lèi)似問(wèn)題發(fā)生，我們決定減少錫膏的用量，但是在量的把握上，太少又容易導(dǎo)致焊接面焊接不完全或者器件因重力作用脫落。于是我們采用“倒酒瓶”的焊料形狀，一來(lái)可以保證焊接的可靠性，再者避免了焊錫過(guò)厚造成的缺陷。

2.分析計(jì)算的方法

不同 AOI 的軟件與硬件設(shè)計(jì)各有特點(diǎn)，總體來(lái)看，其分析和判斷算法可分為設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)和圖形識(shí)別檢驗(yàn)兩種。DRC 法是按照一些給定的規(guī)則檢測(cè)圖形。如所有連線應(yīng)以焊點(diǎn)為端點(diǎn)，所有引線寬度、間隔不小于某一規(guī)定值等規(guī)則檢測(cè) PCB 電路圖形。但該方法確定邊界能力較差，往往需要設(shè)計(jì)特定方法來(lái)確定邊界位置。圖形識(shí)別法是將 AOI 系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)字化圖像與實(shí)際檢測(cè)圖像比較，從而獲得檢測(cè)結(jié)果。如檢測(cè)PCB 電路時(shí)，首先按照一塊完整的 PCB 或割據(jù)計(jì)算

機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型建立起檢測(cè)文件與檢測(cè)文件進(jìn)行比較。這種方式的檢測(cè)精度取決于標(biāo)準(zhǔn)圖像、分辨力和所用檢測(cè)程序，可取得較高的檢測(cè)精度，但具有采集數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理要求高等特點(diǎn)。由于圖形識(shí)別法用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代替 DRC 中的設(shè)計(jì)原則，因此具有明顯的實(shí)用優(yōu)越性。

3.AOI技術(shù)原理

AOI是利用光學(xué)原理對(duì)集成電路焊接過(guò)程中遇到的缺陷和瑕疵進(jìn)行檢驗(yàn)的儀器設(shè)備。AOI的設(shè)備可以分為單攝像頭和多攝像頭2種，一般在單攝像頭的AOI設(shè)備中，通過(guò)CCD的照明光源的折射角度轉(zhuǎn)變?yōu)槿S圖像。而在多攝像頭的AOI設(shè)備中，儀器會(huì)從不同的角度采集電路板的圖像，由此可以得到非常豐富的三維性息。通過(guò)對(duì)集成電路上器件的光照射，AOI設(shè)備可以利用自身所帶的在改善之前，920片成品中有26片缺陷，改善之后有效的降低至2片。光學(xué)鏡頭將器件的發(fā)射光采集起來(lái)，然后通過(guò)軟件的篩選以及和標(biāo)準(zhǔn)圖像通過(guò)假設(shè)驗(yàn)證，我們可以判斷其改善是真實(shí)的。

4.應(yīng)用策略與技巧

檢測(cè)設(shè)備所放置的位置可以實(shí)現(xiàn)或阻礙檢查目標(biāo)，不同的位置可產(chǎn)生相應(yīng)不同的程控信息。一般說(shuō)來(lái)，實(shí)施 AOI 的目標(biāo)是要改進(jìn)全面的最終品質(zhì)，所以把設(shè)備放在過(guò)程的前面可能沒(méi)有放在后面的價(jià)值大。把設(shè)備放在前面是因?yàn)樵谶^(guò)程的早期維修缺陷的成本大大低于發(fā)貨前的維修成本?？墒?，許多缺陷是在生產(chǎn)的后期出現(xiàn)的，這就要求，無(wú)論之前發(fā)現(xiàn)多少缺陷，在發(fā)貨前還是需要進(jìn)行全面的目測(cè)檢查的。

5.采用AOI設(shè)備的意義

采用AOI 設(shè)備的意義首先是由于要克服人工目檢的局限性。目前在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)上主要依靠人工目檢，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(duì)于高密度復(fù)雜的表面貼裝電路板，人工目檢既不可靠也不經(jīng)濟(jì)，而對(duì)微小的組件，人工目檢實(shí)際上已失去了意 義 ，因此，采用 AOI 設(shè)備可以改變先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備與落后檢測(cè)方式的不協(xié)調(diào)。目前許多 PCB 組裝生產(chǎn)企業(yè)斥巨資引進(jìn)了先進(jìn)的 SMT 生產(chǎn)線，但是與之不相協(xié)調(diào)的是，在全自動(dòng)的生產(chǎn)線上仍有一排排的檢測(cè)工人的身影，并制約著工廠產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提升。采用 AOI 設(shè)備，勢(shì)必會(huì)在這方面有大幅改善，進(jìn)而提高工廠的企業(yè)形象。盡管AOI 技術(shù)目前還存在著諸多問(wèn)題，但其發(fā)展前景十分被看好，各種設(shè)備紛紛被推出，許多先進(jìn)的制造廠家都引進(jìn)了這一檢測(cè)技術(shù)，并在實(shí)際使用過(guò)程中獲得了許多有有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)。采用這一新技術(shù)，將會(huì)促進(jìn)工藝技術(shù)人員盡快接觸熟悉這一新技術(shù)，從而能有效利用這一新技術(shù)去改善目前生產(chǎn)品質(zhì)，推動(dòng)電子行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

綜上所述，由于 SMT 不斷向輕型化、精細(xì)化、微小化的趨勢(shì)發(fā)展， AOI 大規(guī)模使用已成為必然趨勢(shì)。 ；另外伴隨著市場(chǎng)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。由此可見(jiàn)，AOI 將成為 SMT 生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。

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