【文章內(nèi)容簡介】 其缺點(diǎn)是：由于樣品檢測設(shè)備不能檢測每塊印制板上的每個(gè)位置，缺陷漏檢的機(jī)會高。在規(guī)則的圖形中不會出現(xiàn)定義的偶然缺陷；當(dāng)使用樣品檢測技術(shù)時(shí)，仍然有可能存在漏檢的現(xiàn)象。2．5自動在線整塊印制板檢測設(shè)備 高速整塊印制板檢測設(shè)備是這一領(lǐng)域的最高檔設(shè)備，其能評估每塊印制板上的每個(gè)檢測點(diǎn)。這種設(shè)備成本高，不過速度非?？?、并且能夠檢測在生產(chǎn)線上運(yùn)行的整塊印制板。 整塊印制板檢測設(shè)備利用激光束進(jìn)行逐條生產(chǎn)線上的整塊印制板的掃描，收集每個(gè)焊盤的所有測量數(shù)據(jù)，并將實(shí)際測量值與須置的合格極限值進(jìn)行比較。這種設(shè)備可檢驗(yàn)各種不同類型的印記，包括偶然出現(xiàn)的缺陷，如；由模板開口堵塞引起的焊盤漏印。全掃描還可顯示出焊膏沉積圖形的印記，包括坍塌、凹陷和焊料隆起。 整塊印制板檢測設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)際上能夠指出每個(gè)印刷缺陷的位置，并能夠收集板上每個(gè)焊盤的實(shí)際高度、面積和體積數(shù)據(jù)。對于潛在成本較高的缺陷或是單元成本高的情況，整塊印制板檢測是比較適用的。應(yīng)用于汽車、軍事或航空領(lǐng)域的印制電路板必須滿足高可靠性技術(shù)要求，常常需要100％的檢測。　自動光學(xué)檢測(AOI)設(shè)備 自動光學(xué)檢測設(shè)備是目前唯一的一種能夠與組裝生產(chǎn)線保持同步速度并行操作檢測焊膏沉積質(zhì)量的設(shè)備。其每小時(shí)可檢測100000多個(gè)元件，也就是說在線AOI設(shè)備可對板上的沉積點(diǎn)進(jìn)行100％的檢測。這種設(shè)備采用了圖像分析軟件、測量元件、確認(rèn)其值及極性和保證貼裝精度的邊緣視覺技術(shù)。應(yīng)用了標(biāo)準(zhǔn)的CAD和Gerber　file編程。還應(yīng)用了統(tǒng)計(jì)工藝控制(SPC)軟件工具，并建立了數(shù)據(jù)庫，而且與返修工作站建立了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。其與自動在線整塊PCB檢測設(shè)備有很多相似的功能。它最顯著的特點(diǎn)是用途廣泛，不僅可以檢測印刷質(zhì)量，還可檢測其它工序的質(zhì)量，如：貼裝機(jī)的精度等。 　在SMT生產(chǎn)線中放置AOI系統(tǒng)By Ray P. Prasad　　本文介紹幾種檢查方法，分析了如何選擇在SMT生產(chǎn)線放置AOI系統(tǒng)的位置。有各種檢查和測試方法使用在電子工業(yè)中。視覺檢查方法是最普通和低成本的，但非常依靠操作員的。X射線方法成本高、速度慢，能力有限。自動光學(xué)檢查(AOI, automated optical inspection)速度較快但價(jià)格昂貴。在線測試(ICT, incircuit test)和功能測試有時(shí)也作檢查工具使用，但其能力也是有限的。本文，我將討論視覺和AOI方法。視覺檢查　　最普遍和廣泛使用的檢查方法是視覺檢查，使用2~10倍的放大鏡或顯微鏡。的所有元件使用2~4倍的檢查?；蛞韵碌拿荛g距元件要求10倍的放大系數(shù)。更高的放大系數(shù)應(yīng)該只用作參考。　　視覺檢查的主要問題是，決定于操作員，因此，是主管的。例如，如果相同的裝配給不同的檢察員，他們將報(bào)告不同的品質(zhì)水平。對這個(gè)情況的一個(gè)普通反應(yīng)是減少人為因素，轉(zhuǎn)向眾多的自動檢查系統(tǒng)中的一種。自動光學(xué)檢查(AOI)　　由于電子工業(yè)元件進(jìn)入到更密間距個(gè)球柵陣列(BGA)元件，錫點(diǎn)的視覺檢查已經(jīng)變得或者很困難或者不可能。還有，如前面所討論的，甚至是在可行的時(shí)候，視覺檢查也是非常取決于操作員。因此，工業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到自動檢查系統(tǒng)。市場上有許多系統(tǒng)，價(jià)格范圍很大。新的機(jī)器不斷介紹到市場?！　≡谶x擇所需的機(jī)器時(shí)，你需要決定你想要AOI系統(tǒng)作什么。例如，你想機(jī)器指出丟失的元件、元件的極性、貼裝精度、錫膏印刷或焊點(diǎn)的品質(zhì)嗎？重要的是記住，多數(shù)AOI機(jī)器當(dāng)用來確認(rèn)錯(cuò)誤極性或丟失的元件時(shí)工作正常，但用來精確地確認(rèn)焊錫點(diǎn)的品質(zhì)可能是具挑戰(zhàn)性的?！　〔还苁褂媚囊环N設(shè)備類型，一般的AOI系統(tǒng)的要求應(yīng)該包括精度、可重復(fù)性、速度、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)兼容性、和誤失效與誤接收(當(dāng)使用機(jī)器作錫點(diǎn)品質(zhì)檢查時(shí)的一個(gè)非常普遍的問題)?！　∮袝r(shí)，錯(cuò)誤認(rèn)為自動檢查系統(tǒng)可用來過程控制，通過改變適當(dāng)?shù)淖兞縼韺?shí)時(shí)地糾正缺陷。對于大多數(shù)系統(tǒng)，現(xiàn)在這可能是有希望的想法，因?yàn)樵S多需要防止問題的改變都要求人為的干預(yù)?！　?shí)時(shí)地控制焊接點(diǎn)品質(zhì)的唯一方法是，假如焊接與檢查系統(tǒng)集成在一起。用這樣一個(gè)集成系統(tǒng)，焊接點(diǎn)或者停止或者繼續(xù)，取決于單個(gè)焊接點(diǎn)熱量輸入要求。在在傳統(tǒng)的回流焊接工藝如對流中簡直不可能?，F(xiàn)在，具有閉環(huán)檢查特性的激光焊接系統(tǒng)可以買得到，來達(dá)到這一目標(biāo)?？墒?，沒有真正可以指出一個(gè)給定缺陷和確認(rèn)其原因的系統(tǒng)。缺陷分析可能要求人為干預(yù)和工程判斷。例如，自動檢查系統(tǒng)很大程度上依靠焊點(diǎn)的質(zhì)量和密度(少錫、多錫或無錫)。可是，有不止一個(gè)原因的缺陷可能永遠(yuǎn)不能只放入這三類中的一類，以滿足自動檢查系統(tǒng)的需要。少錫可能由空洞、焊接圓角不足或錫膏不足所引起。對這些缺陷的改進(jìn)行動是不同的，需要人為的判斷和干預(yù)。檢查主導(dǎo)思想　　有兩種檢查主導(dǎo)思想：缺陷防止或缺陷發(fā)現(xiàn)。適當(dāng)?shù)姆椒☉?yīng)該是缺陷的防止，因?yàn)槠渲攸c(diǎn)是在過程控制和通過實(shí)施改正行動來消除缺陷。在這樣一個(gè)方法中，AOI機(jī)器或者放在SMT生產(chǎn)線的錫膏印刷機(jī)之后，或者放在元件貼裝之后?！　∈褂冒l(fā)現(xiàn)哲學(xué)的人把檢查機(jī)器放在SMT線的很后方 在回流焊接爐之后。這是制造工藝中的最后步驟，以保證沒有壞品逃出工廠?！　闹鲗?dǎo)思想上說，許多人不認(rèn)同檢查的預(yù)防方法。如果你同意這個(gè)思想，那么你應(yīng)該在生產(chǎn)線哪里放置AOI系統(tǒng)呢？　　第一個(gè)選擇是將AOI系統(tǒng)放在錫膏印刷正后面。因?yàn)樵S多缺陷與錫膏量和印刷品質(zhì)有關(guān)，這是AOI系統(tǒng)的一個(gè)好位置。這樣一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該監(jiān)測什么呢？只有錫膏的XY尺寸，包括誤印或錫膏體積(XYZ)？錫膏體積測量將比XY測量慢，但提供更有用的數(shù)據(jù)。這個(gè)在某些應(yīng)用中比其它應(yīng)用更為關(guān)鍵。例如，對于陶瓷排列包裝，錫膏體積對達(dá)到所希望的焊點(diǎn)品質(zhì)非常關(guān)鍵?！　〉诙€(gè)選擇是把AOI系統(tǒng)直接放在射片機(jī)之后。這里，可檢查誤放或放錯(cuò)的小元件，包括電阻和電容，以及BGA和密間距元件的錫膏品質(zhì)與體積，這些元件是用生產(chǎn)線內(nèi)射片機(jī)之后的不同的貼片機(jī)貼裝的。使用其視覺能力，它們通常對較大的包裝有更好的精度?！　〉谌齻€(gè)選擇是將AOI系統(tǒng)放在密間距和BGA貼裝機(jī)器后面(回流之前)，來檢查誤放的密腳、BGA和其它大元件。這是一個(gè)好位置，因?yàn)榇蠖鄶?shù)缺陷與密腳元件有關(guān)。這些是對于預(yù)防哲學(xué)主張者的選擇。　　如果你集中在發(fā)現(xiàn)的方法，你有第四個(gè)選擇 將AOI系統(tǒng)放在回流焊接之后，查找品質(zhì)差的焊點(diǎn)。這對于那些想要保證不可接受的焊點(diǎn)在發(fā)貨給最終用戶之前發(fā)現(xiàn)到的公司是一個(gè)好方法?！　〉谖鍌€(gè)選擇是結(jié)合使用預(yù)防和發(fā)現(xiàn)兩者思想，將AOI系統(tǒng)放在每一個(gè)工藝步驟之后 錫膏印刷、射片機(jī)、BGA和密腳貼裝、和回流焊接。這個(gè)選擇可能是供不起的。多數(shù)人有有限的預(yù)算，必須決定在SMT線的哪里放置系統(tǒng)。如果只購買一臺AOI系統(tǒng)，你可能想要把它直接放在射片機(jī)之后，你可以檢查兩個(gè)主要問題 較小元件的誤貼裝或錯(cuò)誤和BGA與密腳元件的錫膏品質(zhì)與體積。還有，這是決定整個(gè)品質(zhì)的最關(guān)鍵的位置。結(jié)論　　錫點(diǎn)檢查是一個(gè)事后的步驟。一個(gè)更有效的方法是采取預(yù)防措施。即，實(shí)施過程控制來保證問題不發(fā)生。這是否意味著檢查不必要呢？完全不是。檢查將不得不繼續(xù)完成缺陷收集的反饋，以監(jiān)測工藝過程和實(shí)施改進(jìn)行動，因此問題不會發(fā)生。AOI技術(shù)的新突破By Bob Ries　　本文介紹，自動光學(xué)檢查(AOI)，作為對在線測試(ICT)的一個(gè)有用補(bǔ)充，精確地確認(rèn)和識別在印刷電路板(PCB)上的元件可變性，因此改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的性能?！　τ诮裉煸絹碓綇?fù)雜的PCB和固體元件，傳統(tǒng)的ICT與功能測試編程正變得費(fèi)力和費(fèi)時(shí)。PCB制造商發(fā)現(xiàn)，使用針床(bedofnails)測試夾具很難獲得對密、細(xì)間距板的測試探針的物理空間。為復(fù)雜的板編寫功能測試程序是一個(gè)令人敬畏的任務(wù)，這些板的測試夾具的制造也是昂貴和費(fèi)時(shí)的。為了克服這個(gè)障礙，AOI證明是對ICT和功能測試的一個(gè)有力的補(bǔ)充。人力檢察員還完成大部分的檢查，但是越來越小的電路板特性已經(jīng)使得手工檢查不可靠、主觀和容易產(chǎn)生與手工裝配有關(guān)的成本和質(zhì)量問題。人力檢查的可重復(fù)性水平低，特別是一個(gè)操作員不同于另一個(gè)，視覺疲勞不可避免地導(dǎo)致疏忽缺陷。由于這些原因，AOI逐漸地在裝配線上取代人為檢查。對于PCB裝配，AOI的優(yōu)點(diǎn)　　視覺檢查的特征和板上的電子元件是直接了當(dāng)?shù)?。元件與其下面PCB的形狀、尺寸、顏色和表面特征是輪廓分明的，元件可以在板的表面上可預(yù)見的位置找到。由于這個(gè)簡單性，PCB裝配的自動檢查在25年前成為計(jì)算機(jī)化的圖象分析技術(shù)的首例工業(yè)應(yīng)用?！　」δ軓?qiáng)度的AOI技術(shù)證明是對傳統(tǒng)測試方法的經(jīng)濟(jì)、可靠的補(bǔ)充。AOI正成功地作為測量印刷機(jī)或元件貼裝機(jī)性能的過程監(jiān)測工具。實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)包括：檢查和糾正PCB缺陷，在過程監(jiān)測期間進(jìn)行的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在最終測試和檢查之后進(jìn)行的成本，通常達(dá)到十幾倍。 過程表現(xiàn)的趨勢 貼裝位移或不正確的料盤安裝 可以在整個(gè)過程的較早時(shí)候發(fā)現(xiàn)和糾正。沒有早期檢查，重復(fù)的太多有相同缺陷的板將在功能測試和最后檢查期間被拒絕。 當(dāng)AOI用于在元件貼放之后、回流之前的元件貼裝檢查時(shí)，較早地發(fā)現(xiàn)丟失、歪斜、無放的元件或極性錯(cuò)誤的元件，減少成本高的回流后返修。 回流焊接后的AOI比用于焊點(diǎn)缺陷，如錫橋、破裂焊點(diǎn)、干焊點(diǎn)和其它缺陷，檢查的X射線檢查成本低?？墒?，錫點(diǎn)檢查無可爭辯地是基于運(yùn)算法則(Algorithmbased)的AOI系統(tǒng)的最困難的任務(wù)，因?yàn)榭山邮芡獗淼淖兞糠秶鷱V。 傳統(tǒng)AOI系統(tǒng)的局限　　基本上，所有AOI方法可描述為，通過一列攝像機(jī)或傳感器獲得一塊板的照明圖象并數(shù)字化，然后分析和與前面定義的“好”圖象進(jìn)行比較。照明來自于一個(gè)范圍的光源，如白光、發(fā)光二極管(LED)和激光。今天，有許多完善的圖象分析技術(shù)，包括：模板比較(templatematching)(或自動對比autocorrelation)、邊緣檢查(edgedetection)、特征提取(feature extraction)、灰度模型(gray modeling)、傅里葉分析(Fourier analysis)、形狀、光學(xué)特征識別(OCR, optical character recognition)、還有許多。每個(gè)技術(shù)都有優(yōu)勢和局限。模板比較(Templatematching)　　模板比較決定一個(gè)所希望的物體圖像平均地看上去象什么，如片狀電容或QFP，并用該信息來產(chǎn)生一個(gè)剛性的基于像素的模板。這是橫越板的圖像，在預(yù)計(jì)物體位置的附近，找出相同的東西。當(dāng)有關(guān)區(qū)域的所有點(diǎn)評估之后和找出模板與圖像之間有最小差別的位置之后，停止搜尋。為每個(gè)要檢查的物體產(chǎn)生這種模板，通過在適當(dāng)?shù)奈恢檬褂眠m當(dāng)?shù)哪０褰φ麄€(gè)板的檢查程序，來查找所有要求的元件。因?yàn)樵苌賱偤闷ヅ淠０澹０迨怯靡欢〝?shù)量的容許誤差來確認(rèn)匹配的，只要當(dāng)元件圖像相當(dāng)接近模板。如果模板太僵硬，可能產(chǎn)生對元件的“誤報(bào)”。如果模板松散到接受大范圍的可能變量，也會導(dǎo)致誤報(bào)。運(yùn)算法則(Algorithm)　　經(jīng)常，幾種流行的圖像分析技術(shù)結(jié)合在一個(gè)“處方”內(nèi)，形成一個(gè)運(yùn)算法則，特別適合于特殊的元件類型。在有許多元件的復(fù)雜板上，這可能造成眾多的不同運(yùn)算法則，要求工程師在需要改變或調(diào)整時(shí)作大量的重新編程。例如，當(dāng)一個(gè)供應(yīng)商修改一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)元件時(shí)，對該元件的運(yùn)算法則處方可能需要調(diào)整，消耗珍貴的編程時(shí)間。還有，相同元件類型的外形可能變化很大，一個(gè)不同一個(gè)。隨著時(shí)間的過去，新的變化出現(xiàn)，用戶必須調(diào)整或“扭轉(zhuǎn)”運(yùn)算法則來接納所有可能的變化?！　±?，一個(gè)0805片電容，可以分類為具有一定尺寸和矩形形狀，兩條亮邊中間包圍較黑色的區(qū)域。然而，這個(gè)外部簡單的元件外形當(dāng)在一個(gè)單一的生產(chǎn)運(yùn)行中光學(xué)檢查時(shí)可以變化很大，如圖一所示。圖一、0805片電容的外形變化　　傳統(tǒng)的、基于運(yùn)算法則的AOI方法經(jīng)常太過嚴(yán)格，以致于不能接納合理的變化，如對比度、尺寸、形狀和陰影。甚至不重要的元件也可能難以可靠地查找和檢查，因此造成有元件而系統(tǒng)不能發(fā)現(xiàn)的“錯(cuò)誤拒絕”。還有，因?yàn)榭山邮芘c不可接受圖像的差別相當(dāng)細(xì)小，運(yùn)算法則不能區(qū)分，引起“錯(cuò)誤接收”，真正缺陷不能發(fā)現(xiàn)。為了解決一些這種問題，用戶不得不在圖像分析領(lǐng)域要有適當(dāng)?shù)囊娮R。還有，傳統(tǒng)的AOI要求不斷的和廣泛的再編程。用戶需要經(jīng)常調(diào)整其AOI方法，以接納合理的變化。所有這些可花上一到兩天作細(xì)小的扭轉(zhuǎn)，甚至幾周，當(dāng)對一個(gè)新板設(shè)計(jì)與優(yōu)化一個(gè)檢查程序時(shí)。有自調(diào)性的、基于知識的AOI　　幾個(gè)AOI供應(yīng)商已經(jīng)打破圖像處理的傳統(tǒng)方法，而正使用有自調(diào)性的軟件技術(shù)。一個(gè)方法*是設(shè)計(jì)將用戶從運(yùn)算法則的復(fù)雜性分開。通過顯示一系列要確認(rèn)物體的例子，該方法使用一個(gè)令人驚訝的直截了當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)技術(shù)，叫做統(tǒng)計(jì)外形建模技術(shù)(SAM, statistical appearance modeling)，來自動計(jì)算出怎樣識別合理的圖像變化。不象基于運(yùn)算法則的方法，統(tǒng)計(jì)外形建模技術(shù)(SAM)使用自調(diào)性、基于知識的軟件來計(jì)算出變量。這戲劇性地減少編程時(shí)間和實(shí)際上消除每天的調(diào)整。事實(shí)上，這個(gè)方法通常返回誤報(bào)率比現(xiàn)有的AOI方法好10~20倍。SAM是怎樣工作的　　在顯示了一個(gè)特殊物體的一系列已知好的樣板之后，SAM軟件建立一個(gè)該物體的靈活的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)它檢查更多樣板的時(shí)候，軟件不斷地調(diào)整其估量，該物體應(yīng)該象什么？由于自然尺寸、形狀、顏色和表面圖案的變化，其外形可怎樣地合理變化？不象現(xiàn)有的處方方法，它需要基于用戶認(rèn)為他們了解元件變化的運(yùn)算法則，SAM是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)方法，不要求使用者的內(nèi)在理解或檢查系統(tǒng)的決定。使用者在目標(biāo)物體周圍畫一個(gè)方塊，然后給AOI系統(tǒng)顯示一系列的樣板。通過觀察，SAM軟件立即建立在一個(gè)可接受的物體中尋找什么的詳細(xì)模型?！　∫粋€(gè)SAM模型是在訓(xùn)練周期期間建立的，在這里存儲和分析一個(gè)所希望的元件類型的樣板，確認(rèn)最重要的變化模式。這允許該AOI系統(tǒng)找出元件變化和未來可能變化方式的特征。然后按照預(yù)計(jì)元件的圖像來評估該SAM模型。如果元件的外形在模型內(nèi)變化方式所定義的極限之內(nèi)，軟件肯定元件的存在，并且比較其位置的公差。隨著新的樣板和圖像加入到SAM模型，該模型觀察變化并調(diào)整結(jié)合所有的在好圖像中看到的視覺差別。這也增加系統(tǒng)區(qū)分可接受與不可接受圖像的能力，使得誤報(bào)率隨著系統(tǒng)的學(xué)習(xí)越多而改善。　　不象使用剛性模板的處