AOI在生產(chǎn)中實(shí)施與運(yùn)用

AOI在生產(chǎn)中實(shí)施與運(yùn)用
經(jīng)過近10年的努力，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)（AOI）*終被成功地運(yùn)用在印刷電路板（PCB）的貼裝生產(chǎn)線上。在這段時(shí)間內(nèi)，AOI供應(yīng)商數(shù)量急劇增加，各種AOI技術(shù)也得到了長足發(fā)展。目前，從簡(jiǎn)單的攝像系統(tǒng)到復(fù)雜的3-D X光檢測(cè)系統(tǒng)，眾多供應(yīng)商們已幾乎能夠提供可以適用于所有自動(dòng)生產(chǎn)線的AOI設(shè)備。

　　過去十年當(dāng)中，錫膏印刷機(jī)和SMT 貼片機(jī)的性能得到了改善，這使得產(chǎn)品組裝的速度、**度和可靠性都得到了提高，大制造商的成品率也因此得以提高。元器件生產(chǎn)商提供的越來越多的SMT封裝元件，也推動(dòng)了印刷電路板組裝線自動(dòng)化的發(fā)展，而SMT元件的自動(dòng)貼裝幾乎可以完全杜絕生產(chǎn)線上人工組裝可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

　　在電子組裝業(yè)中，元件的微型化和密集化一直以來是發(fā)展趨勢(shì)，這促使制造商為其生產(chǎn)線安裝AOI設(shè)備，因?yàn)橐揽咳斯ひ呀?jīng)不可能對(duì)分布細(xì)密的元件進(jìn)行可靠而一致的檢測(cè)，并且保存**的檢測(cè)記錄。而AOI則可以進(jìn)行反復(fù)而**的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的存貯和發(fā)布還可以實(shí)現(xiàn)電子化。

　　AOI已成為有效的過程控制工具，它可以幫助制造商提高在線測(cè)試(ICT)或功能測(cè)試的通過率、降低目檢和ICT的人工成本、避免ICT成為產(chǎn)能瓶頸、縮短新產(chǎn)品產(chǎn)能提升周期以及通過統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)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)性能的過程監(jiān)測(cè)工具，其優(yōu)點(diǎn)如下。

　　檢查和糾正PCB缺陷，在過程監(jiān)測(cè)期間進(jìn)行的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在*終測(cè)試和檢查之后進(jìn)行的成本。

　　能盡早發(fā)現(xiàn)重復(fù)性錯(cuò)誤，如貼裝位移或不正確的料盤安裝等。

　　為工藝技術(shù)人員提供SPC資料。AOI技術(shù)的統(tǒng)計(jì)分齬δ苡隨PC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，PCB裝配的成品率進(jìn)而得到明顯的提高。隨著現(xiàn)代制造業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)的受控越來越重要，對(duì)SPC資料的需求也不斷增長，AOI系統(tǒng)的應(yīng)用將越發(fā)顯出其重要性。

　　能適應(yīng)PCB組裝密度進(jìn)一步提高的要求。隨著電子產(chǎn)品組裝密度的大幅提高，傳統(tǒng)的一些測(cè)試技術(shù)，如ICT等，已不能適應(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無法檢測(cè)，而AOI則不會(huì)受這些因素的影響。

　　測(cè)試程序生成迅速。AOI設(shè)備的測(cè)試程序可直接由CAD資料生成，十分快捷。與ICT相比，由于無需制作專門的夾具，其測(cè)試成本也大幅降低。

　　能跟上SMT生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍。目前許多工廠在生產(chǎn)過程中主要依靠人工目檢對(duì)PCB組件進(jìn)行檢驗(yàn)，隨著PCB尺寸的加大和組件數(shù)的增多，這種檢測(cè)方式已經(jīng)不堪重負(fù)。而AOI測(cè)試目前能做到0.1秒/幅的速度，可以滿足在線檢測(cè)的要求。

　　檢測(cè)的可靠性較高。檢測(cè)的要素是**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**性和可靠性。

　　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)的不同程控信息。一般說來，實(shí)施AOI的目標(biāo)是改進(jìn)**的*終品質(zhì)，所以把設(shè)備放在過程的后面可能比放在前面更有價(jià)值。把設(shè)備放在前面的原因是，在過程的早期維修缺陷的成本大大低于發(fā)貨前的維修成本。可是，許多缺陷是在生產(chǎn)的后期出現(xiàn)的，這意味著不管前面發(fā)現(xiàn)多少缺陷，發(fā)貨前還是需要**的視覺檢查。

　　一般情況下，可以在一條生產(chǎn)線的四個(gè)生產(chǎn)步驟中的任意一步之后有效地運(yùn)用AOI。以下幾個(gè)段落將分別介紹AOI在SMT PCB生產(chǎn)線上的四個(gè)不同生產(chǎn)步驟后的應(yīng)用。我們可以粗略地將AOI分為預(yù)防問題與發(fā)現(xiàn)問題兩類，錫膏印刷之后、(片式)元件貼放之后和元件貼放之后的檢測(cè)可以歸為預(yù)防問題一類，而*后一個(gè)步驟-回流焊接之后的檢測(cè)-則可以歸于發(fā)現(xiàn)問題一類，因?yàn)樵谶@個(gè)步驟檢測(cè)并不能阻止缺陷的產(chǎn)生。

　　1． 錫膏印刷之后：有缺陷的焊接在很大程度上均來源于有缺陷的錫膏印刷。在這個(gè)階段，可以很容易、很經(jīng)濟(jì)地**掉PCB上的焊接缺陷。大多數(shù)2D檢測(cè)系統(tǒng)便能監(jiān)控錫膏的偏移和歪斜、不足的錫膏區(qū)域以及濺錫和短路，3D系統(tǒng)還可以測(cè)量焊錫的量。

　　2． 片式元件貼放之后：這個(gè)階段的檢測(cè)可以檢查出片式元件缺件、移位、歪斜和片式元件的方向故障。這個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)同時(shí)還可以檢查用于連接密間距和球柵陣列（BGA）元件的焊盤上的錫膏。

　　3． 芯片貼放之后：在設(shè)備向PCB上貼裝芯片之后，檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢查出PCB上缺失、偏移以及歪斜的芯片，還能查出芯片極性的錯(cuò)誤。

　　4． 回流焊接之后：在生產(chǎn)線的末端，檢測(cè)系統(tǒng)可以檢查元件的缺失、偏移和歪斜，以及所有極性方面的缺陷。該系統(tǒng)還必需對(duì)焊點(diǎn)的正確性以及錫膏不足、焊接短路和翹腳等缺陷進(jìn)行檢測(cè)。如果需要，還可以在第2、3和4步驟加入光學(xué)字符識(shí)別（OCR）和光學(xué)字符校驗(yàn)（OCV）這兩種方法進(jìn)行檢測(cè)。

　　工程師和廠商對(duì)不同檢測(cè)方法利弊的討論總是無休止的，其實(shí)選擇的主要標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該著眼于元件和工藝的類型、故障譜以及對(duì)產(chǎn)品可靠性的要求。如果使用許多BGA、芯片級(jí)封裝（CSP）或者倒裝芯片元件，就需要將檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到**和**步驟，以發(fā)揮其*大的功效。另外，在第四階段后進(jìn)行檢測(cè)，可以有效地發(fā)現(xiàn)低檔消費(fèi)品的缺陷。而對(duì)運(yùn)用在航空航天、醫(yī)學(xué)及**產(chǎn)品（汽車氣囊）領(lǐng)域的PCB來說，由于對(duì)質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，則可能會(huì)要求在生產(chǎn)線上的許多地方都進(jìn)行檢測(cè)，尤其是在**和第四步驟后，對(duì)這一類PCB可以選用X射線來進(jìn)行檢測(cè)。

　　引進(jìn)AOI設(shè)備的意義

　　引進(jìn)AOI設(shè)備的意義首先在于，克服了人工目檢的局限性。目前，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程檢測(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，人工目檢即不可靠也不經(jīng)濟(jì)，而對(duì)微小的組件，如0603及0402等，人工目檢實(shí)際上已失去了意義。

　　另外，引進(jìn)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。引進(jìn)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題，但其發(fā)展前景十分看好，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)際使用過程中獲得了許多有益的經(jīng)驗(yàn)。引進(jìn)這一新技術(shù)，將會(huì)促使工藝技術(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)。

　　避免AOI測(cè)試的局限性

　　由于AOI技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，還有一些不完善的地方，因此在引進(jìn)上不能盲目。對(duì)于正在考慮引進(jìn)這一新技術(shù)的企業(yè)，建議在對(duì)各種型號(hào)AOI設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上，先引進(jìn)一臺(tái)適合的AOI設(shè)備離線使用，主要用于工廠所有SMT生產(chǎn)線產(chǎn)品的抽檢工作。若生產(chǎn)線出現(xiàn)特別的問題，可根據(jù)情況對(duì)某條線特別的位置(如回流焊后等)進(jìn)行全檢，這樣既兼顧了設(shè)備的利用率，同時(shí)又考慮了對(duì)工廠所有SMT生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控的要求，并節(jié)約了生產(chǎn)投資。若使用情況良好，可考慮再引進(jìn)幾臺(tái)AOI設(shè)備在線使用，以改變目前主要依靠人工目測(cè)的現(xiàn)狀，提高工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)水平。

　　任何事物都不可能是十全十美，AOI技術(shù)也存在其不足之處，如AOI系統(tǒng)不能檢測(cè)電路錯(cuò)誤，對(duì)不可見焊點(diǎn)(如BGA)的檢測(cè)無能為力，AOI檢測(cè)設(shè)備的可靠性、準(zhǔn)確性不能令人完全信任及SPC應(yīng)用不夠成熟等。需要指出的是，由于上述局限性的存在，AOI還不能完全取代ICT和X射線測(cè)試等其它技術(shù)，應(yīng)通過與其它技術(shù)一起使用來達(dá)到*佳的測(cè)試效果

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