【正文】 AM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。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。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。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。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(dòng)計(jì)算出怎樣識別合理的圖像變化。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)。用戶需要經(jīng)常調(diào)整其AOI方法，以接納合理的變化。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。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”。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。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。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。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。如果模板太僵硬，可能產(chǎn)生對元件的“誤報(bào)”。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。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。每個(gè)技術(shù)都有優(yōu)勢和局限。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。可是，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。 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。 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。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。由于這個(gè)簡單性，PCB裝配的自動(dòng)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。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)?。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。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。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。AOI技術(shù)的新突破By Bob Ries　　本文介紹，自動(dòng)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。這是否意味著檢查不必要呢？完全不是。一個(gè)更有效的方法是采取預(yù)防措施。還有，這是決定整個(gè)品質(zhì)的最關(guān)鍵的位置。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)?！　〉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。　　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)。這是一個(gè)好位置，因?yàn)榇蠖鄶?shù)缺陷與密腳元件有關(guān)。使用其視覺能力，它們通常對較大的包裝有更好的精度?！　〉诙€(gè)選擇是把AOI系統(tǒng)直接放在射片機(jī)之后。這個(gè)在某些應(yīng)用中比其它應(yīng)用更為關(guān)鍵。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?！　闹鲗?dǎo)思想上說，許多人不認(rèn)同檢查的預(yù)防方法?！　∈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。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(dòng)來消除缺陷。對這些缺陷的改進(jìn)行動(dòng)是不同的，需要人為的判斷和干預(yù)?？墒?，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(dòng)檢查系統(tǒng)的需要。缺陷分析可能要求人為干預(yù)和工程判斷?，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)。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。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)?！　〔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)。　　在選擇所需的機(jī)器時(shí)，你需要決定你想要AOI系統(tǒng)作什么。市場上有許多系統(tǒng)，價(jià)格范圍很大。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。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(dòng)檢查系統(tǒng)中的一種。　　視覺檢查的主要問題是，決定于操作員，因此，是主管的?；蛞韵碌拿荛g距元件要求10倍的放大系數(shù)。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。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。X射線方法成本高、速度慢，能力有限。有各種檢查和測試方法使用在電子工業(yè)中。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。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。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)。 自動(dòng)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?！∽詣?dòng)光學(xué)檢測(AOI)設(shè)備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。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。 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)。2．5自動(dòng)在線整塊印制板檢測設(shè)備 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(huì)高。其次，可根據(jù)檢測速度與生產(chǎn)線速度的匹配情況調(diào)節(jié)檢測樣品的數(shù)量，這樣在檢測中就不會(huì)花費(fèi)太多的時(shí)間。設(shè)置后，經(jīng)培訓(xùn)的人員就能監(jiān)測樣品檢測設(shè)備，不需具備工程技能。 與整塊印制板掃描設(shè)備比較，樣品檢測設(shè)備有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。該圖像可建立檢測區(qū)域的高分辨率外觀圖。檢測設(shè)備可將實(shí)際的焊盤測量值與預(yù)置的參數(shù)進(jìn)行比較，并通知操作人員焊膏印記何時(shí)偏離預(yù)先規(guī)定的范圍。但仍然存在有偶然發(fā)生缺陷的可能性，實(shí)際上，缺陷率比末經(jīng)檢測的缺陷率低得多。 而印刷后的在線檢測設(shè)備不能測量每塊印制板上的每個(gè)焊盤，為收集SPC數(shù)據(jù)，這種設(shè)備應(yīng)用有效的統(tǒng)計(jì)技術(shù)可檢測出很多板子上的現(xiàn)場操作出現(xiàn)的關(guān)鍵問題。首先，由于這種設(shè)備是獨(dú)立的系統(tǒng)，所以可以不利用印刷機(jī)的硬件，不需要停機(jī)就可進(jìn)行檢測。這種方法可重復(fù)性差，有時(shí)可監(jiān)測到可能會(huì)產(chǎn)生在焊盤末端的焊盤缺陷，但不能識別磚形焊料的不規(guī)則性。除了檢測印記外，還可用這個(gè)攝相機(jī)檢查絲網(wǎng)，查看模板開口是否阻塞和焊膏過多。然而，內(nèi)置于印刷機(jī)中的檢測系統(tǒng)與絲網(wǎng)印刷機(jī)共享硬件，由于絲印機(jī)必須在暫停的狀態(tài)下才能進(jìn)行檢測，所以降低了印刷速度。然而，在印刷其他有缺陷的電路板之前，脫機(jī)檢測設(shè)備還不能立即查出缺陷。 脫機(jī)檢測設(shè)備使用的基本工藝控制是將樣品電路板從生產(chǎn)線中卸下來，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測量，并記錄下檢測的結(jié)果數(shù)據(jù)。這種類型的測試儀還可用焊盤的長度乘以焊盤的寬度得出面積測量值。 激光三維檢測設(shè)備使用激光束建立測量的參考點(diǎn)。這些測量工具使用了非接觸式激光技術(shù)來測量焊膏高度和記錄。從實(shí)際情況來看，隨著超細(xì)間距與 BGA器件的不斷普及，也就不再使用視覺檢測方法，因?yàn)樗巡辉偈潜O(jiān)測印刷工藝的行之有效方法。 但是，視覺檢測方法帶有人們的主觀意識：操作人員與操作人員之間的檢測結(jié)果是不同的。使用發(fā)光的放大鏡或校準(zhǔn)的顯微鏡，由經(jīng)培訓(xùn)的操作人員檢查樣品印制板，并確定什么時(shí)候需進(jìn)行校正操作。 印刷后的檢測設(shè)備主要有兩類：人工脫機(jī)檢測設(shè)備，包括視覺檢測和臺式測量工具；自動(dòng)在線檢測設(shè)備，包括內(nèi)置于印刷機(jī)中的樣品檢測系統(tǒng)和整塊印制板掃描檢測設(shè)備。每個(gè)制造廠家都提供有不同速度、性能和價(jià)格的檢測設(shè)備，不過都報(bào)導(dǎo)了焊膏高度、體積和面積的測量結(jié)果(表1) 根據(jù)技術(shù)要求，而必須實(shí)施焊膏檢測時(shí)，那么下一步就是確定哪一種檢測設(shè)備最適合于特定的應(yīng)用。 由于更密的引線間距、更小的球柵陣列焊球和更精確的印刷間隙的要求，使更多的PCB組裝廠家在組裝工藝中增加了焊膏檢測工序。1．3必要的檢測有這兩種問題的電路板雖都能通過最后的測試，卻容易在運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障。 在印刷工藝中附加檢測工序可提高組裝后電路板的可靠性，原因有兩個(gè)：首先，檢測減少了返修量，此外；返修后的焊點(diǎn)易于損壞，并且比合格的焊點(diǎn)更易破裂。1．2提高可靠性不考慮美元比價(jià)，這種關(guān)系仍保持不變。 清洗電路板以便再利用要比返修或重新測試的成本低得多。任何一種缺陷都會(huì)消耗資金，而印刷后檢測只能幫助減少缺陷數(shù)量，并不能徹底消除缺陷。因此，提高印刷質(zhì)量、或減少進(jìn)入下一步工序的有缺陷電路板的數(shù)量，將有助于提高最終的質(zhì)量，并通過降低返修量和減少廢品率可實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。 應(yīng)在充分了解和權(quán)衡比較二維檢測設(shè)備和三維檢測設(shè)備之間、脫機(jī)檢測設(shè)備和在線檢測設(shè)各之間、樣品檢測和整塊板子檢測之間的利弊后，為你自己的組裝生產(chǎn)線選擇適用的焊膏檢測設(shè)備。為此，人們越來越重視印刷后的焊膏檢測。盡管工藝設(shè)備更加先進(jìn)，仍強(qiáng)調(diào)要對PCB的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，因?yàn)樵陔娮咏M裝過程中產(chǎn)生的缺陷中有70％的缺陷源自焊膏印刷工藝，在沉積較細(xì)間距的元件時(shí)更是如此。印刷后的三維檢測及檢測設(shè)備現(xiàn)狀科研處 郝宇，第一研究室 李桂云本文簡要論述了焊膏沉積后使用的檢測方法，并將二維檢測技術(shù)與三維檢測技術(shù)進(jìn)行了比較，通過比較重點(diǎn)介紹了三維檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及各種檢測設(shè)備的技術(shù)性能。如果缺陷產(chǎn)生，它們在昂貴的返工或報(bào)廢要求之前就被發(fā)現(xiàn)。這些包括實(shí)時(shí)分析工藝和模板印刷工序性能的能力。在這種情況中，所產(chǎn)生缺陷板的數(shù)量可比那些確認(rèn)為問題發(fā)生的板數(shù)量大許多倍。除了較低的返工成本外，一個(gè)可以在印刷錫膏的時(shí)候檢查每塊板的系統(tǒng)優(yōu)勢變得重要。還有，現(xiàn)在的許多檢查系統(tǒng)結(jié)合使用統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC, statistical process control)工具，幫助工程師找到工藝趨勢，和在生產(chǎn)出不合規(guī)格的零件之前采取糾正行動(dòng)。最近的研究已經(jīng)顯示，對于CSP ，錫膏量(太多或太少)是長期錫點(diǎn)完整性的關(guān)鍵4。雖然CSP和0201最終將在各種產(chǎn)品中找到其位置，但它們最近的使用將是手提通信和便攜計(jì)算產(chǎn)品，其中更小的尺寸是迫切的。許多這類產(chǎn)品必須可靠地工作，甚至當(dāng)遭受到溫度極端或機(jī)械沖擊和振動(dòng)時(shí)。當(dāng)相同的問題在下個(gè)工藝步驟之前發(fā)生時(shí)，糾正的成本通常可以減少10倍或更多3。隨著返工變得更加困難和在某些情況不可行，剩下的唯一選擇可能是接受增加的成本或改進(jìn)第一次通過合格率(FPY, firstpass yield)。結(jié)果，在某些產(chǎn)品的情況中，將達(dá)到得失平衡的點(diǎn)，也許報(bào)廢缺陷板更合算，裝配另外的而不是企圖去返工。它也要求對涉及產(chǎn)生和修理缺陷產(chǎn)品的成本估算。返工成本　　證明任何的在線檢查工具的通過方法是估計(jì)有和沒有這個(gè)能力時(shí)的生產(chǎn)成本。這增加了在印刷期間錫膏黏附到模板而不干凈地釋放到板上的傾向。模板(stencil)上的更小開孔意味著用來將元件附著到PCB的每個(gè)孔的錫膏量越少。它們再次肯定焊接點(diǎn)的可靠性是關(guān)鍵的，如果產(chǎn)品要滿足與QFP(quad flat pack)和球柵陣列(BGA)封裝有關(guān)的可靠性。因此，焊盤尺寸更小，引腳間距更緊。因此，檢查錫膏應(yīng)用工藝步驟更為容易，以保證最終產(chǎn)品具有所要求的品質(zhì)特征?！　⌒酒?guī)模的封裝技術(shù)(CSP, chip scale package)?？墒牵S著其不斷增長的應(yīng)用，出現(xiàn)問題的機(jī)會(huì)繼續(xù)增加?！　≡叽?。使用不夠穩(wěn)定性、可重復(fù)性和精度的工具進(jìn)行任何檢查都將不是有效的，最可能將引起延誤和減少產(chǎn)量。反過來，測量應(yīng)該滿足精度與可重復(fù)性的要求，以使得該檢查系統(tǒng)可勝任測量工藝。為了精確測量錫膏的體積和高度，要求某種類型的3D 傳感器。有了來自監(jiān)測關(guān)鍵工藝步驟的在線檢查工具的可靠數(shù)據(jù)，這種工程工作 可更容易地進(jìn)行。因此，當(dāng)裝配工藝變化時(shí)，應(yīng)該重新認(rèn)證和檢定，以保證高效率。(圖三)第三，提供在線過程控制的檢查工具可以用于加速過程的調(diào)整和幫助減少產(chǎn)品介入周期。信息不僅包括從每塊在建(built)板上的缺陷，而且它“看到”正常工藝變量和識別缺陷的原因。通過提供對重要參數(shù)的精確、可重復(fù)的測量，很容易地從一個(gè)自動(dòng)系統(tǒng)獲得有價(jià)值的過程控制(processcontrol)數(shù)據(jù)。通過從過程中消除錫膏缺陷，問題的其余原因可以暴露和發(fā)現(xiàn)。雖然橋接經(jīng)常是由于過量錫膏，但在回流之后很難肯定這個(gè)判斷，因?yàn)槠渌蛩厝缭_或貼裝可能出錯(cuò)。在回流之后指出一個(gè)缺陷的真正原因是困難的。在回流之前，誤放或丟失元件也容易地糾正。例如，絲印(screen)差的錫膏可以從印刷電路板(PCB)上洗掉，板重新印刷。在這些位置的適當(dāng)?shù)臋z查機(jī)器可提供各種好處。焊點(diǎn)檢查的在線(inline)工藝控制是通過將檢查工具放在缺陷最經(jīng)常發(fā)生的地方來完成的。如果焊盤上太少錫膏，那么它最可能將造成一個(gè)薄弱的焊點(diǎn)。焊點(diǎn)的正確形狀，即彎液面(meniscus)，一般保證強(qiáng)度和應(yīng)力釋放的足夠的橫截面積。如果錫點(diǎn)機(jī)械上失效，那么產(chǎn)品最可能將在不久的未來完全失效。一個(gè)更有效的方法是防止這些缺陷首先發(fā)生。想像的是一部機(jī)器，可以檢查焊點(diǎn)內(nèi)的缺陷、誤放或丟失的元件、元件值的錯(cuò)誤、和其它各種可以在最終產(chǎn)品中了結(jié)的工藝問題