AOI项目

贴片封装设备的技术研究

贴片封装设备的技术研究

摘要：本文提出的AOI是以光学系统为主的检测系统，是通过放大镜和人工目测来检测PCB上面的元件及焊点的好坏。AOI不但可对焊接质量进行检验，还可对光板、焊膏印刷质量、贴片质量等进行检查。对分布细密的元件进行可靠而一致的检测，并且保存精确的检测记录。

该设备主要由工作台、CCD摄像系统、机电控制、及系统软件组成，可利用摄像头、扫描仪等，通过操作平台的控制，对PCB 板进行扫描，将标准PCB 板和被测PCB 板的图像进行比较，可检查出PCB板上孔之间的位置、孔径、走线的宽度、线间宽度、电子元件等的缺陷。

关键词：光学系统，CCD摄像系统，图像扫描，检测系统

贴片封装设备的技术研究

一、项目概述

1.研究背景

1.1国内外发展现状

目前电子厂对电子线路板的检测是通过放大镜和人工目测来检测PCB上面的元件及焊点的好坏。需要大量的人力来解决检测问题，每个人都有视力疲劳的时间表，检测出来的PCBA质量极其不稳定，影响后续的生产，产品质量得不到保障。电子发大的国家用测试仪器AOI来对线路板进行测试。

市面上有国外的几种测试仪器(AOI)，每一款售价高达70万人民币以上，有日本的欧姆龙，台湾的奥宝，韩国的韩尔等，目前国内还没有厂家生产此机器，都处于研发状态。

为了适应目前电子产品的飞速发展，提高电子产品的质量，降低生产成本，提高中国电子产品的竞争力，线路板的检测必须实行自动化测试，开发自动光学测试仪器(AOI)来进行PCBA的测试是市场需要和国家科研项目的重点。

1.2立项依据

1台离线AOI可以代替4个工人进行工作,目前全国工人都比较紧张，工人工资待遇大幅度的提高，极大的加大了电子企业的生产成本，AOI设备的市场巨大，业内人事估计年产值将达到30亿左右。

2.项目研究的目的及意义

AOI是以光学系统为主的检测系统，优点是测试速度快、缺陷捕捉率高。AOI不但可对焊接质量进行检验，还可对光板、焊膏印刷质量、贴片质量等进行检查。因此，采用AOI 系统，不仅可以提高生产效率，也能提高产品质量。在电子组装业中，元件的微型化和密集化是一直以来的发展趋势。这促使制造商为其生产线安装AOI设备。因为依靠人工已经

不可能对分布细密的元件进行可靠而一致的检测，并且保存精确的检测记录。而AOI则可以进行反复而精确的检测，检测结果的存贮和发布还可以实现电子化。

AOI已成为有效的过程控制工具，它可以帮助制造商提高在线测试(ICT)或功能测试的通过率、降低目检和ICT的人工成本、避免ICT成为产能瓶颈、缩短新产品产能提升周期以及通过统计过程控制(SPC)改善成品率。作为对传统测试方法经济、可靠的补充。

能适应PCB组装密度进一步提高的要求。随着电子产品组装密度的大幅提高，传统的一些测试技术，如ICT等，已不能适应SMT（表面组装技术）技术的发展要求，0402片式组件的出现已经使ICT无法检测，而AOI则不会受这些因素的影响。

设备测试成本降低。AOI设备的测试程序可直接由CAD资料生成，与ICT相比，由于无需制作专门的夹具，其测试成本大幅降低。

能跟上SMT生产线的生产节拍。目前许多工厂在生产过程中对PCB组件进行检验主要依靠人工目检，但是随着PCB尺寸的加大和组件数的增多，这种检测方式已经不堪重负。而AOI测试目前能做到0.1秒/幅的速度，可以满足在线检测的要求。

检测的可靠性较高。检测的要素是精确性和可靠性，人工目检始终有其局限性，而AOI 测试则避免了这方面的不利因素，能保持较好的精确性和可靠性。

随着SMT不断向轻型化、薄型化、微小化发展，AOI大规模使用已成为必然趋势，伴着市场规模的不断扩大，生产厂商的不断增加，AOI技术也将不断发展，可以预见，在不久的将来，功能更强的AOI将成为SMT生产环节中不可或缺的设备。

3 项目研究的主要内容

1 项目应完成的工作

A、AOI测试设备的外观设计。

B、测试程序的编制

C、机械传动部分的设计

D、测试过程满足自动流水测试要求

E、测试精度，测试尺寸的要求

F、测试系统可靠性高，程序运行稳定。

G、光源系统的设计

2 项目研究应完成的任务指标

A、离线AOI的测试速度要达到每秒测试90到100个元器件，编程速度达到2个小时内完成1000个器件的PCBA的编辑工作.3个小时可以投入生产测试.

B、AOI的检测率：对电阻，电容，三级管，IC等贴片元气件的标识检测达到100%，、PCBA上面的错件漏件检出率要达到100%。

C、对PCBA上假焊，虚焊，漏焊检出率要达到95%以上，线路部分连锡，桥接、检出率达到100%。

D、机械制作成本控制在8万元以内,机器稳定性要达到连续一个月运行无故障<包括机械和软件二部分>。

E、检测尺寸：PCB厚度0.5—3.0毫米, PCB尺寸25*25毫米—430*320毫米, PCB 翘曲度小于2毫米.零件高度5-30毫米,最小零件01005毫米的元件.

F、操作界面WINDOWS2003 ,初中学历可以进行操作.

G、光源系统的稳定，可以长时间的工作，光线对人体没有伤害。

二、系统组成及原理

2.1、研究的方法及方案

2.1.1什么是AOI

AOI（Automatic Optic Inspection）中文名为自动光学检测仪。什么是AOI测试技术。AOI是近几年才兴起的一种新型PCBA测试技术。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。

2.1.2项目方案

随着电子产业的飞速发展，印刷电路板产业得到了迅猛发展。PCB 产品向着超薄型、小元件、高密度、细间距方向快速发展，其技术性和复杂性已经达到了一个相当高的水平。因此，PCB 的生产质量要求越来越严格，必须进行质量控制。目前 PCB 生产线上有各种各样的在线检测设备，有的采用光学方法，有的采用电子方法(即光学测试和电测试两大类)。

自动光学检测仪器通过工作台、CCD摄像系统、机电控制、及系统软件四大部分，再结合其他相关的结构部分，由 CCD 相机进行图像采集，它把 CCD 芯片、A/D 转换以及数据存储模块集成到一起,可以直接输出数字信号。就是利用摄像头、扫描仪等对PCB 板进行扫描，将标准 PCB 板和被测 PCB 板的图像进行比较，可检查出 PCB板上孔之间的位置、孔径、走线的宽度、线间宽度、电子元件等的缺陷。

2.2 主要研究部分：

A 图像采集的过程，图像采集处理程序。

B 机械运动结构合理化。

2.3 系统组成及工作原理