淺談AOI技術在SMT測試中的應用

陳海波

（威海職業學院 山東 威海 264202）

AOI(Automated Optical Inspection)為自動光學檢測系統，乃利用CCD相機擷取影像，而影像是由像素組成，系統將實際影像進行顏色和灰度分析，與標準影像特征比對之后，即可判定是通過或錯誤，屬于一種外觀檢驗的方式。

AOI具有檢測效率高、檢測穩定而可靠、編程便捷等特點，并且它還能夠提供檢測數據分析和實時工藝信息反饋，可以用于SMT生產的在線檢測，運用其高速高精度視覺處理技術，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產線的產品質量和生產效率。

1 在SMT生產中應用AOI的意義

首先，應用AOI設備的意義在于克服人工目檢的局限性。如果在SMT生產線上主要依靠人工目檢進行檢測，由于人工檢驗的主觀性，其檢驗結果并不十分令人信服，而且對于高密度復雜的表面貼裝電路板，人工目檢即不可靠也不經濟，而對微小的組件，如0603、0402等，人工目檢實際上已失去了意義。

其次，應用AOI設備的可以克服ICT測試的盲點，是對ICT檢測的很好補充。

ICT(IN CIRCUIT TEST)在線測試是用電學的原理對PCB及PCBA的線路及電子組件的特性進行檢查。檢查項目有：開路,短路,電子組件的特性不良,IC的保護二極管不良,組件空焊,浮高等；但ICT測試存在明顯的盲點是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、大電容串聯笑電容、大電阻并聯小電阻等。

而AOI是用光學的原理對PCB及PCBA上的電子組件進行外觀檢查，與ICT測試的側重點與盲點是不同的，二者合并對PCBA進行測試，可以形成互補，這樣將大大保證產品的質量。

2 AOI技術在SMT中使用的現況

現在應用AOI的主要指導思想是進行缺陷發現，應用的側重點幾乎都是產品的質量檢驗和品質鑒定方面。這是因為人們對于產品制造質量最感興趣的是在產品離線后的質量狀況，即最終品質，所以檢測產品質量這個目的是很重要的，也是AOI現在普遍應用的方面。

鑒于上述AOI的應用指導思想、使用目的以及成本的原因，現在SMT產線上，AOI的應用方案幾乎全是1臺AOI置于回流焊爐之后、ICT之前，特別是中小企業更是采用這種應用方案。

AOI放在這個位置，主要用來檢測貼片機在貼完零件后,經過回焊爐后出現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節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的應用改進和位置策略

筆者認為應該調整AOI應用的指導思想和應用方案，從主要用于缺陷發現，改變成主要用于缺陷防止，應用的側重點也應改為工藝跟蹤和過程控制方面。

基于這種指導思想，AOI的工作重點就從主要用來檢測產品生產結果，改為監視產品的生產過程，典型的監測內容包括詳細的缺陷分類和元件貼放偏移信息等等，通過AOI的監視器可以觀察產品工藝，監視工作細節，雖然工藝控制信息一般比產品質量信息少，但它可以直接收集特殊工藝問題，比起其它應用目的信息，工藝控制信息對提高質量更重要。

在SMT產線上，AOI應用于不同的位置可以產生相應不同的工藝控制信息和質量信息，于是就有了多種應用策略。

3.1 1臺AOI設備，放置于錫膏印刷機之后貼片機之前

這種方案，AOI主要用來測試錫膏印刷的效果,可以發現印刷過程的不良，從而將因為錫膏印刷不良產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，而有關印刷焊錫的定性信息也會產生，供生產工藝人員分析使用。測試項目主要有：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節的缺陷，有著很重要的意義，特別是對于那些批量大、設計相對簡單的產品加工，把AOI放置于印刷機之后，會起到事半功倍的效果。

3.2 1臺AOI設備放置于貼片機之后回焊爐之前

這種方案AOI主要用來測試貼片機的貼片效果,這是一個典型的檢查位置，因為這里可發現來自錫膏印刷以及機器貼放的大多數缺陷，主要有：少件、偏位、立碑、錯件、反白、多件、反向、側立等。特別是對應窄間距、密腳、BGA或其它大元件來說，這是一個好檢測位置，因為大多數缺陷與密腳元件有關。在這位置可以產生定量程控信息，提供貼裝設備校準的信息，該信息可用來修改組件貼放或表明貼片機需要校準。

這種方案的優點是，在這個環節上發現不良時，修復成本費用很低，如果能夠及時發現不良，就能及時改正修復。這種方案比較適合那種只有少數窄間距密腳元件的產品生產。

3.3 2臺AOI設備，1臺放置回焊爐后，另一臺放置于貼片機之后回焊爐之前

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

3.4 3臺以上AOI設備，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把各自檢測監控的有關數據 （錫膏印刷缺陷數據、貼片缺陷數據、焊接缺陷數據），通過總線傳輸到計算機數據庫，進行智能分析，然后反過來去控制各個工藝環節，從而使產品的品質得到有效保障，但這種方案將大大地提高生產成本。

4 AOI的應用瓶頸和應對技巧

任何事物都不可能是十全十美，AOI技術不管是在缺陷發現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系統不能檢測電路錯誤、對不可見焊點(BGA、CSP、FlipChip等不可見的焊點)的檢測也無能為力等等。

由于AOI存在著這種應用上的局限性，就要求我們AOI技術人員，一方面應該針所生產的每種產品，制作相應的AOI盲點圖，這樣AOI檢查人員和爐后總檢就可以根據AOI盲點圖來重點查看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作為補充，通過與其它技術一起使用來達到最佳的測試效果。

總之，AOI測試技術在我國的應用仍屬于起步發展階段，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、微小化發展，AOI大規模使用已成為必然趨勢，伴著市場規模的不斷擴大，生產廠商的不斷增加，AOI技術也將不斷發展，功能更強的AOI將成為SMT生產環節中不可或缺的設備，AOI的應用策略也會更豐富、更科學、更有效。

［1］鮮飛.AOI技術的實施技巧[J].電子工業專用設備，2008（2）.

［2］富士康科技集團 SMT 技委員會.SMT 生產技術[Z].2009.