浅析AOI光学检测在生产过程中的应用

张立娣

摘 要：AOI技术是一种新型的现代检测技术，这一技术的出现，推动了表面装贴技术的发展和变革，本文主要通过讨论自动光学检测系统AOI的技术原理以及在生产过程中的具体应用，能够更好的改善工作效率，从目前来看，AOI技术正被广泛应用在全世界各种离线和在线用途上，尤其适合发现和预防各种和焊接有关的缺陷。文章从不同的角度对各种类型的AOI工作原理进行研究，并通过分析SMT生产方式，提出了有效的生产模式及实施技巧等，另外还分析了AOI在SMT生产上应用时应注意的几个问题和工艺要点，最后还阐述自动光学检测系统的发展前景，具有很强的生命力。

关键词：AOI自动光学检测系统；生产过程；应用

引言：在竞争激烈的市场经济的时代，电子产品制造及生产过程的各个环节的质量检测非常关键，并且随着表面贴装技术的普遍使用，集成电路板中元器件的数量的数量增多，并且体积变得越来越小了，那么对于传统的人工目测的方法无论是在生产效率还是在质量检测的可靠性方面，都无法满足于生产的要求。目前已有越来越多的厂商采用了 A O I 系统。在这段时间内，AOI 供应商的数量急剧增加，各种AOI 技术也得到了长足发展。

一、AOI 的优势所在

在电子组装业中，电子元器件的精密度和微型化是当今电子行业的发展趋势，它即可以帮助制造商提高在线测试或功能测试的通过率，降低目检和 ICT 的人工成本，又可以缩短新产品产能提升周期和效率，并且能够改善成品率。作为对传统测试方法经济，可靠的补充，AOI 被用做测量印刷机或组件贴装机性能的过程监测工具，AOI 系统的应用将越发显出其重要性。主要优点如下：

1.能够检查和纠正PCB 缺陷。

在检测期间所产生的成本要低于最后测试和检查之后的成本，并且还能够尽可能早的发现错误，来提高准确性和效率。

2.能够适应组装密度更高一步的要求。

随着电子产品组装密度的大幅提高，一些传统的测试技术，如 ICT 等已经不能适应 SMT 技术的发展要求，0402 片式组件的出现已经使 ICT 无法检测，然而而AOI 不会受到这些因素的影响。

3.有可靠的检测性

检测的主要因素就是精准性和可靠性，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。

3.能够为技术人员提供 SPC 资料。

AO I 技术的统计分析功能与 S P C 工艺管理技术的结合为SMT 生产工艺的适时完善提供了有力的武器，从而PCB 装配的成品率得到明显的提高。随着现代制造业规模的扩大，生产的受控越来越重要，对 SPC 资料的需求也不断增长。AOI 系统的应用将越发显出其重要性。

4.紧跟 S M T 生产线的生产节拍。

现今，有很多企业在生产的过程中对PCB组件进行检验主要依靠人工目检，但是随着 P C B 尺寸的加大和组件数的增多，这种检测方式已经不能够满足生产速度的需要，而AOI 测试目前能做到0.1秒/幅的速度，这个速度完全可以满足在线检测的要求。

5.能够降低测试的成本

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。

二、 AOI光学检测在质量分析中的应用

SMT 中应用的 AOI 技术的形式虽然很多，但其基本原理是相同的，它是用光学手段获取被测物图形，大多是通过传感器获得检测物的照明图像并数字化，然后以某种方法进行比较、分析、检验和判断，相当于将人工目视检测系统的自动化和智能化。

1.焊盘上焊锡过多

在用AOI检测的时候，发现有个连接器的焊膏厚度较厚，这会导致SMT传送带速度减慢，预热温度太高。然而在很多情况下，因为连接器周围有镀金区域，为了防止金线被焊锡污染，我们习惯性的会贴上胶带，由此导致连接器下面的锡膏厚度变厚，直接导致了该连接器短路。为了防止类似问题发生，我们决定减少锡膏的用量，但是在量的把握上，太少又容易导致焊接面焊接不完全或者器件因重力作用脱落。于是我们采用“倒酒瓶”的焊料形状，一来可以保证焊接的可靠性，再者避免了焊锡过厚造成的缺陷。

2.分析计算的方法

不同 AOI 的软件与硬件设计各有特点，总体来看，其分析和判断算法可分为设计规则检验和图形识别检验两种。DRC 法是按照一些给定的规则检测图形。如所有连线应以焊点为端点，所有引线宽度、间隔不小于某一规定值等规则检测 PCB 电路图形。但该方法确定边界能力较差，往往需要设计特定方法来确定边界位置。图形识别法是将 AOI 系统中存储的数字化图像与实际检测图像比较，从而获得检测结果。如检测PCB 电路时，首先按照一块完整的 PCB 或割据计算

机辅助设计模型建立起检测文件与检测文件进行比较。这种方式的检测精度取决于标准图像、分辨力和所用检测程序，可取得较高的检测精度，但具有采集数据量大，数据实时处理要求高等特点。由于图形识别法用设计数据代替 DRC 中的设计原则，因此具有明显的实用优越性。

3.AOI技術原理

AOI是利用光学原理对集成电路焊接过程中遇到的缺陷和瑕疵进行检验的仪器设备。AOI的设备可以分为单摄像头和多摄像头2种，一般在单摄像头的AOI设备中，通过CCD的照明光源的折射角度转变为三维图像。而在多摄像头的AOI设备中，仪器会从不同的角度采集电路板的图像，由此可以得到非常丰富的三维性息。通过对集成电路上器件的光照射，AOI设备可以利用自身所带的在改善之前，920片成品中有26片缺陷，改善之后有效的降低至2片。光学镜头将器件的发射光采集起来，然后通过软件的筛选以及和标准图像通过假设验证，我们可以判断其改善是真实的。

4.应用策略与技巧

检测设备所放置的位置可以实现或阻碍检查目标，不同的位置可产生相应不同的程控信息。一般说来，实施 AOI 的目标是要改进全面的最终品质，所以把设备放在过程的前面可能没有放在后面的价值大。把设备放在前面是因为在过程的早期维修缺陷的成本大大低于发货前的维修成本。可是，许多缺陷是在生产的后期出现的，这就要求，无论之前发现多少缺陷，在发货前还是需要进行全面的目测检查的。

5.采用AOI设备的意义

采用AOI 设备的意义首先是由于要克服人工目检的局限性。目前在产品生产过程检测上主要依靠人工目检，由于人工检验的主观性，其检验结果并不十分令人信服，而且对于高密度复杂的表面贴装电路板，人工目检既不可靠也不经济，而对微小的组件，人工目检实际上已失去了意 义 ，因此，采用 AOI 设备可以改变先进生产设备与落后检测方式的不协调。目前许多 PCB 组装生产企业斥巨资引进了先进的 SMT 生产线，但是与之不相协调的是，在全自动的生产线上仍有一排排的检测工人的身影，并制约着工厂产品质量的进一步提升。采用 AOI 设备，势必会在这方面有大幅改善，进而提高工厂的企业形象。尽管AOI 技术目前还存在着诸多问题，但其发展前景十分被看好，各种设备纷纷被推出，许多先进的制造厂家都引进了这一检测技术，并在实际使用过程中获得了许多有有价值的经验。采用这一新技术，将会促进工艺技术人员尽快接触熟悉这一新技术，从而能有效利用这一新技术去改善目前生产品质，推动电子行业的进一步发展。

综上所述，由于 SMT 不断向轻型化、精细化、微小化的趋势发展， AOI 大规模使用已成为必然趋势。 ；另外伴随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。由此可见，AOI 将成为 SMT 生产环节中不可或缺的一项技术。

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