AOI自动光学检测

成白色；而另一种情况是印 有极性标志的有倾斜角的钽电容器件；这样能使标识和背 景形 成鲜明的对比，使得检查的图像更加清晰。
基准点 设备可以检查所有 类型的基准点，而且任 何构件都可以被定义成 一个基准点。
图4 虽然三个基 准点可以补偿一块单板的 变形，但通常情况下只需 要确定两个基准点就 可以 了。每个基准点至少离单 板边缘 5mm（0.2”）。 十字形、菱形、星形等比较适用， 并建议使用统一的黑背 景。此外，十字形的基准点特别有优势，他们在检测光下的图像十 分稳定且可以被快速和容易地判定。。
AOI 放置位置 编辑 虽然 AOI 可用于生产线上的多个位置，各个位置可检测特殊缺陷，但 AOI 检查设备应 放到一个可以尽早识别和改正最多缺陷的位置。有三个检查位置是主要的： AOI 锡膏印刷之后 如果锡膏印刷过程满足要求，那么 ICT 发现的缺陷数量可大幅度的减少。典型的印刷 缺陷包括以下几点： A.焊盘上焊锡不足。 B.焊盘上焊锡过多。 C.焊锡对焊盘的重合不良。 D.焊盘之间的焊锡桥。 在 ICT 上，相对这些情况的缺陷概率直接与情况的严重性成比例。轻微的少锡很少导 致缺陷，而严重的情况，如根本无锡，几乎总是在 ICT 造成缺陷。焊锡不足可能是元件丢 失或焊点开路的一个原因。尽管如此，决定哪里放置 AOI 需要认识到元件丢失可能是其它 原因下发生的，这些原因必须放在检查计划内。这个位置的检查最直接地支持过程跟踪和特 征化。这个阶段的定量过程控制数据包括，印刷偏移和焊锡量信息，而有关印刷焊锡的定性 信息也会产生。 AOI 回流焊前 检查是在元件贴放在板上锡膏内之后和 PCB 送入回流炉之前完成的。这是一个典型地 放置检查机器的位置，因为这里可发现来自锡膏印刷以及机器贴放的大多数缺陷。在这个位 置产生的定量的过程控制信息，提供高速片机和密间距元件贴装设备校准的信息。这个信息 可用来修改元件贴放或表明贴片机需要校准。这个位置的检查满足过程跟踪的目标。 AOI 回流焊后 在 SMT 工艺过程的最后步骤进行检查，这是 AOI 最流行的选择，因为这个位置可发现 全部的装配错误。回流焊后检查提供高度的安全性，因为它识别由锡膏印刷、元件贴装和回 流过程引起的错误。 AOI 优化设计 编辑 AOI 基本优化 每块 PCB 可以采用光学或者 X-ray 技术并运用适当 的运算法则来进行检查。基于图像 检查的基本 原理是：每个具有明显对比度的图像都是可以 被检查的。在 AOI 中存在的主 要问题是，当一些检查对象是 不可见的，或是在 PCB 上存在一些干扰使得图像变得模糊 或 隐藏起来了。然而，实际经验和系统化测试都表明，这 些影响是可以通过 PCB 的设计来 预防甚至减少的。为了推 动这种优化设计，可以运用一些看上去很古老的附加手段（这些 方法仍在很多领域被推崇），它的优点包括： 减少编程时间 最大限度地减少误报? 改善失效检查。 制定设计方针，可以有效地简化检查和显著地降低生 产成本。Viscom AG 和 KIRRON GmbH &Co KG 合作开发 出一项特殊测试方案，目的是为了从根本上研究和证明这 些设 计在检查中产生的效果。基于 IPC-7350 标准的 PCB 布 局被推荐为针对这些测试的基准。 首先，为了探究每一种 布局的检查效果，建议在大量 PCB 布局上采用这种基准； 之后， 再有意地利用 PCB 错误布局，使得它产生一些工艺 中的缺陷，如立碑和引脚悬空等。 AOI 布局建议 针对 AOI 检查的 PCB 整体布局
确认坏板 设备有能力检查所有已知类型的坏板标识。板上的任 何构件都可以被定义为坏板标识。 这里建议采用与上述基 准点的判定相类组装的单板上的单个坏板标识来进行确 认。板上每个单独的坏板标识只有在整板 的坏板标识检查失败后才会被逐一检查；整板的坏板标识应该定位于 PCB 的边上。 避免焊点反射 焊点的形状和接触角是焊点反射的根源。焊点的形成 依赖于焊盘的尺寸、器件的高度、 焊锡的数量和回流工艺 参数。为了防止焊接反射，应当避免器件对称排列。 波峰焊 经过波峰焊后，焊点所有的参数会有很大的变化，这 主要是由于焊炉内锡的老化导致 焊盘反射特性从光亮到灰 暗，因此，在检查时算法上必须要包含这些变化。在波峰焊 中， 典型的缺
在片式元件和 MELF 器件上，弯月状的焊点必须被正 确地识别出来；而在器件本体两 侧下方的焊点由于焊锡无 爬升，很难检查。另外，焊盘边缘到焊端的间距 Xc 也需要 注意。 Xc （焊盘的外侧间距）对 Xi（焊盘的内侧间 距）的比率应选择>1。同样的规则也适用于 C-leads 器件的 弯月型和器件本体两侧的焊盘设计。这里，我们建议 Xc 对 Xi 的比率稍微 大于 1.5。值得注意的是：任何元器件的长度 变化也必须计算在内。
图2 略了。始终采用同样的材料和产品能够显著地 减少检查时间和误报，而这些问题主要 是通过元器件以及 PCB 的突然变化而出现的。 元器件尺寸 IPC-7350 标准描述了器件的尺寸，并对某些焊盘的尺 寸提出了建议。根据 IPC 标准， 器件的长度和引脚的宽度可 以有一个较大变化范围，相反，焊盘的尺寸却是相对固定 的。 此外，PCB 制造公差的影响相对于这些器件的变化来说 也是是很小的。 PCB 的颜色和阻焊 通常，设备能够检查 出所有不同单板的颜色， 尽管检查中的某些细节处 理是不倚赖 于颜色的。例 如， 一块白色和一块绿 色的 PCB 有着不同的对比 度，因此设备需要一些 特 定的补偿。在一种极端情 况下，桥接在亮背景下呈 现黑色，而在另一种极端情况下， 桥接在黑背景下却是呈现出亮色。这里我们建议 使用无光泽的阻焊层。在我们的实践中， 焊盘间（甚至是 细间距引脚）的区域也应该覆盖着阻焊层，这个建议也已 经被焊料供应商 所响应。 印刷图案 所有印有图案的 PCB 也是能够被检查的，例如，当元 器件的边框或元器
图6 ? 斜角检测：PLCCs 型器件 PLCCs 器件的引脚的焊盘有着不同设计。如果是一个 长焊盘设计，在 PLCC 引脚上 焊锡的爬升效果是可以检查 的。如果焊盘保持明亮，那么焊锡已经爬升到了引脚端， 所以 认为器件是焊上了。假如遵循这个设计原则，可以通过垂直检测来检查出缺陷。 对于 PLCC 焊点，有时会出现少锡的情况。由于引脚少 锡的爬升情况和没有焊锡时是 一样的，所以对 PLCC 焊点不 能通过垂直检测，而要通过斜角检测的方式来检查少锡缺陷。 AOI 布局建议 PCB 的整体布局 对于普通的 AXI 测试 PCB 布局，所有的焊盘都必须进行 阻焊处理。 这是因为阻焊层和实际的焊盘并没有真正地接 触到，在阻焊层和焊盘之间存在着一定的间 隙。这样做的 好处是：焊锡受热后就可以聚集在焊盘内，这也使得在 XRAY 影像中很容易 再现焊料的爬升情况。 2D x-ray 当应用 2D x-ray 技术时，所有的器件都需要被布置在 PCB 的正面。而用 2Dx-ray 去 检测这些器件时，还必须再定 义出一块没有器件的地方为“禁区”。对于有些 BGAs，会 推 荐使
图3 件本体上的字母单独出现在组件的某个 区域从而干扰对其他部分的检查时，可以手工 调整检查程 序。尽管如此，在生产允许的范围内，图案的印刷范围仍 然有一个较大的选择， 因此，减少非反射性标识印刷（黑 或暗黄）值得加以考虑。另外一个可能出现的情况是需 要 有选择地印刷标识：例如，当某些特定的器件（如霍尔传 感器）正面向下时就必须印刷
器件到 PCB 的边缘应该至少留有 3mm（0.12”）的工 艺边。片式器件必须优先于圆柱 形器件。布局上建议考虑 传感器技术，因为有时检查只能通过垂直（正交）角度，而其他 时候又需要一个辅助的角度来进行。
元器件 对一个稳定的工艺过程来说，一个重要的因素是元器 件，这不仅与 PCB 上直接的器 件布局有关，而且或多或少 也与“工艺流程设计”有关。元器件的采购趋势是尽 可能地便宜， 而不管它在颜色、尺寸等参数上的不同。不 幸的是，这些选择在日后对 AOI 或 AXI 检查过 程中造成的影 响往往被忽
▪ 国内 ▪ 国外 AOI 错误类型 编辑 刷锡后贴片前：桥接-移位-无锡-锡不足 贴片后回流焊前：移位，漏料、极性、歪斜、脚弯、错件 回流焊或波峰焊后：少锡/多锡、无锡短接 锡球 漏料-极性-移位脚弯错件 PCB 行业裸板检测 AOI 主要特点 编辑 1）高速检测系统 与 PCB 板帖装密度无关 2）快速便捷的编程系统 图形界面下进行 运用帖装数据自动进行数据检测 运用元件数据库进行检测数据的快速编辑 3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元或灰度水平光学成像处理技术进行检测 4）根据被检测元件位置的瞬间变化进行检测窗口的自动化校正，达到高精度检测 5）通过用墨水直接标记于 PCB 板上或在操作显示器上用图形错误表示来进行检测电 的核对 AOI 相关比较 编辑 人工检查 AOI 检查 pcb<18*20 几千个 pad 以下 人 重要 辅助检查 时间 正常 正常 持续性 因人而异 （差） 好 可靠性 因人而异 （差） 较好 准确性 因人而异 误点率高 时间 长 短 与或非（AND OR INVERT） 一种常用逻辑运算 AOI 实施目标 编辑 实施 AOI 有以下两类主要的目标： AOI 最终品质 对产品走下生产线时的最终状态进行监控。当生产问题非常清楚、产品混合度高、数量 和速度为关键因素的时候，优先采用这个目标。AOI 通常放置在生产线最末端。在这个位置， 设备可以产生范围广泛的过程控制信息。 AOI 过程跟踪 使用检查设备来监视生产过程。典型地包括详细的缺陷分类和元件贴放偏移信息。当产 品可靠性很重要、低混合度的大批量制造、和元件供应稳定时，制造商优先采用这个目标。 这经常要求把检查设备放置到生产线上的几个位置，在线地监控具体生产状况，并为生产工 艺的调整提供必要的依据。
图7 “鸥翼”型引脚器件 通常，这类器件的判定标准可以通过对毛细效应在垂 直方向的作用的分析中找到。由 于毛细力，焊锡从焊盘末端 爬到引脚上形成焊点。由于工艺波动和器件边缘的阻挡作 用， 导致不能完全形成一个完整的上半月型焊点。尽管没有 形成一个上半月型的焊点，但也可 以被认为焊接得很好。 “鸥翼”型引脚焊锡的侧面爬升情况由于器件变化或 焊盘设计的原 因，并不是经常能够被检查出来，这是由于 焊锡的爬升方向必须用同引脚方向垂直的角度 去检查。假 如爬升很小，必须从其他角度来检查，而只有通过这样的辅助检查，才能提供 丰富的图像信息去评估焊点的好坏。