【正文】 AM模型是在訓練周期期間建立的，在這里存儲和分析一個所希望的元件類型的樣板，確認最重要的變化模式。使用者在目標物體周圍畫一個方塊，然后給AOI系統(tǒng)顯示一系列的樣板。SAM是怎樣工作的　　在顯示了一個特殊物體的一系列已知好的樣板之后，SAM軟件建立一個該物體的靈活的數(shù)學模型。這戲劇性地減少編程時間和實際上消除每天的調(diào)整。通過顯示一系列要確認物體的例子，該方法使用一個令人驚訝的直截了當?shù)臄?shù)學技術，叫做統(tǒng)計外形建模技術(SAM, statistical appearance modeling)，來自動計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AOI供應商已經(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。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域要有適當?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“錯誤拒絕”。然而，這個外部簡單的元件外形當在一個單一的生產(chǎn)運行中光學檢查時可以變化很大，如圖一所示。隨著時間的過去，新的變化出現(xiàn)，用戶必須調(diào)整或“扭轉(zhuǎn)”運算法則來接納所有可能的變化。例如，當一個供應商修改一個標準元件時，對該元件的運算法則處方可能需要調(diào)整，消耗珍貴的編程時間。運算法則(Algorithm)　　經(jīng)常，幾種流行的圖像分析技術結合在一個“處方”內(nèi)，形成一個運算法則，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”。為每個要檢查的物體產(chǎn)生這種模板，通過在適當?shù)奈恢檬褂眠m當?shù)哪０褰φ麄€板的檢查程序，來查找所有要求的元件。這是橫越板的圖像，在預計物體位置的附近，找出相同的東西。每個技術都有優(yōu)勢和局限。照明來自于一個范圍的光源，如白光、發(fā)光二極管(LED)和激光?？墒牵a點檢查無可爭辯地是基于運算法則(Algorithmbased)的AOI系統(tǒng)的最困難的任務，因為可接受外表的變量范圍廣。 當AOI用于在元件貼放之后、回流之前的元件貼裝檢查時，較早地發(fā)現(xiàn)丟失、歪斜、無放的元件或極性錯誤的元件，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 可以在整個過程的較早時候發(fā)現(xiàn)和糾正。AOI正成功地作為測量印刷機或元件貼裝機性能的過程監(jiān)測工具。由于這個簡單性，PCB裝配的自動檢查在25年前成為計算機化的圖象分析技術的首例工業(yè)應用。對于PCB裝配，AOI的優(yōu)點　　視覺檢查的特征和板上的電子元件是直接了當?shù)摹Ｈ肆z查的可重復性水平低，特別是一個操作員不同于另一個，視覺疲勞不可避免地導致疏忽缺陷。為了克服這個障礙，AOI證明是對ICT和功能測試的一個有力的補充。PCB制造商發(fā)現(xiàn)，使用針床(bedofnails)測試夾具很難獲得對密、細間距板的測試探針的物理空間。AOI技術的新突破By Bob Ries　　本文介紹，自動光學檢查(AOI)，作為對在線測試(ICT)的一個有用補充，精確地確認和識別在印刷電路板(PCB)上的元件可變性，因此改進整個系統(tǒng)的性能。這是否意味著檢查不必要呢？完全不是。一個更有效的方法是采取預防措施。還有，這是決定整個品質(zhì)的最關鍵的位置。多數(shù)人有有限的預算，必須決定在SMT線的哪里放置系統(tǒng)?！　〉谖鍌€選擇是結合使用預防和發(fā)現(xiàn)兩者思想，將AOI系統(tǒng)放在每一個工藝步驟之后 錫膏印刷、射片機、BGA和密腳貼裝、和回流焊接?！　∪绻慵性诎l(fā)現(xiàn)的方法，你有第四個選擇 將AOI系統(tǒng)放在回流焊接之后，查找品質(zhì)差的焊點。這是一個好位置，因為大多數(shù)缺陷與密腳元件有關。使用其視覺能力，它們通常對較大的包裝有更好的精度?！　〉诙€選擇是把AOI系統(tǒng)直接放在射片機之后。這個在某些應用中比其它應用更為關鍵。因為許多缺陷與錫膏量和印刷品質(zhì)有關，這是AOI系統(tǒng)的一個好位置?！　闹鲗枷肷险f，許多人不認同檢查的預防方法?！　∈褂冒l(fā)現(xiàn)哲學的人把檢查機器放在SMT線的很后方 在回流焊接爐之后。適當?shù)姆椒☉撌侨毕莸姆乐?，因為其重點是在過程控制和通過實施改正行動來消除缺陷。對這些缺陷的改進行動是不同的，需要人為的判斷和干預。可是，有不止一個原因的缺陷可能永遠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。缺陷分析可能要求人為干預和工程判斷。現(xiàn)在，具有閉環(huán)檢查特性的激光焊接系統(tǒng)可以買得到，來達到這一目標。用這樣一個集成系統(tǒng)，焊接點或者停止或者繼續(xù)，取決于單個焊接點熱量輸入要求。對于大多數(shù)系統(tǒng)，現(xiàn)在這可能是有希望的想法，因為許多需要防止問題的改變都要求人為的干預。　　不管使用哪一種設備類型，一般的AOI系統(tǒng)的要求應該包括精度、可重復性、速度、計算機輔助設計(CAD)兼容性、和誤失效與誤接收(當使用機器作錫點品質(zhì)檢查時的一個非常普遍的問題)?！　≡谶x擇所需的機器時，你需要決定你想要AOI系統(tǒng)作什么。市場上有許多系統(tǒng)，價格范圍很大。還有，如前面所討論的，甚至是在可行的時候，視覺檢查也是非常取決于操作員。對這個情況的一個普通反應是減少人為因素，轉(zhuǎn)向眾多的自動檢查系統(tǒng)中的一種?！　∫曈X檢查的主要問題是，決定于操作員，因此，是主管的。或以下的密間距元件要求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：貼裝機的精度等。還應用了統(tǒng)計工藝控制(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)絡聯(lián)系。這種設備采用了圖像分析軟件、測量元件、確認其值及極性和保證貼裝精度的邊緣視覺技術。 自動光學檢測設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)量的設備?！∽詣庸鈱W檢測(AOI)設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。 整塊印制板檢測設備利用激光束進行逐條生產(chǎn)線上的整塊印制板的掃描，收集每個焊盤的所有測量數(shù)據(jù)，并將實際測量值與須置的合格極限值進行比較。 高速整塊印制板檢測設備是這一領域的最高檔設備，其能評估每塊印制板上的每個檢測點。2．5自動在線整塊印制板檢測設備 其缺點是：由于樣品檢測設備不能檢測每塊印制板上的每個位置，缺陷漏檢的機會高。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花費太多的時間。設置后，經(jīng)培訓的人員就能監(jiān)測樣品檢測設備，不需具備工程技能。 與整塊印制板掃描設備比較，樣品檢測設備有幾個優(yōu)點。該圖像可建立檢測區(qū)域的高分辨率外觀圖。檢測設備可將實際的焊盤測量值與預置的參數(shù)進行比較，并通知操作人員焊膏印記何時偏離預先規(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備不能測量每塊印制板上的每個焊盤，為收集SPC數(shù)據(jù)，這種設備應用有效的統(tǒng)計技術可檢測出很多板子上的現(xiàn)場操作出現(xiàn)的關鍵問題。首先，由于這種設備是獨立的系統(tǒng)，所以可以不利用印刷機的硬件，不需要停機就可進行檢測。這種方法可重復性差，有時可監(jiān)測到可能會產(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，還可用這個攝相機檢查絲網(wǎng)，查看模板開口是否阻塞和焊膏過多。然而，內(nèi)置于印刷機中的檢測系統(tǒng)與絲網(wǎng)印刷機共享硬件，由于絲印機必須在暫停的狀態(tài)下才能進行檢測，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，脫機檢測設備還不能立即查出缺陷。 脫機檢測設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，進行標準測量，并記錄下檢測的結果數(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。 激光三維檢測設備使用激光束建立測量的參考點。這些測量工具使用了非接觸式激光技術來測量焊膏高度和記錄。從實際情況來看，隨著超細間距與 BGA器件的不斷普及，也就不再使用視覺檢測方法，因為它已不再是監(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果是不同的。使用發(fā)光的放大鏡或校準的顯微鏡，由經(jīng)培訓的操作人員檢查樣品印制板，并確定什么時候需進行校正操作。 印刷后的檢測設備主要有兩類：人工脫機檢測設備，包括視覺檢測和臺式測量工具；自動在線檢測設備，包括內(nèi)置于印刷機中的樣品檢測系統(tǒng)和整塊印制板掃描檢測設備。每個制造廠家都提供有不同速度、性能和價格的檢測設備，不過都報導了焊膏高度、體積和面積的測量結果(表1) 根據(jù)技術要求，而必須實施焊膏檢測時，那么下一步就是確定哪一種檢測設備最適合于特定的應用。 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，卻容易在運行時發(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：首先，檢測減少了返修量，此外；返修后的焊點易于損壞，并且比合格的焊點更易破裂。1．2提高可靠性不考慮美元比價，這種關系仍保持不變。 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現(xiàn)降低成本的目的。 應在充分了解和權衡比較二維檢測設備和三維檢測設備之間、脫機檢測設備和在線檢測設各之間、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備。為此，人們越來越重視印刷后的焊膏檢測。盡管工藝設備更加先進，仍強調(diào)要對PCB的質(zhì)量嚴格把關，因為在電子組裝過程中產(chǎn)生的缺陷中有70％的缺陷源自焊膏印刷工藝，在沉積較細間距的元件時更是如此。印刷后的三維檢測及檢測設備現(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，并將二維檢測技術與三維檢測技術進行了比較，通過比較重點介紹了三維檢測技術的優(yōu)點及各種檢測設備的技術性能。如果缺陷產(chǎn)生，它們在昂貴的返工或報廢要求之前就被發(fā)現(xiàn)。這些包括實時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，一個可以在印刷錫膏的時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)結合使用統(tǒng)計過程控制(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。最近的研究已經(jīng)顯示，對于CSP ，錫膏量(太多或太少)是長期錫點完整性的關鍵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，甚至當遭受到溫度極端或機械沖擊和振動時。當相同的問題在下個工藝步驟之前發(fā)生時，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第一次通過合格率(FPY, firstpass yield)。結果，在某些產(chǎn)品的情況中，將達到得失平衡的點，也許報廢缺陷板更合算，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有和沒有這個能力時的生產(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的每個孔的錫膏量越少。它們再次肯定焊接點的可靠性是關鍵的，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(CSP, chip scale package)?？墒?，隨著其不斷增長的應用，出現(xiàn)問題的機會繼續(xù)增加。　　元件尺寸。使用不夠穩(wěn)定性、可重復性和精度的工具進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，測量應該滿足精度與可重復性的要求，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 可更容易地進行。因此，當裝配工藝變化時，應該重新認證和檢定，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、可重復的測量，很容易地從一個自動系統(tǒng)獲得有價值的過程控制(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判斷，因為其它因素如元件引腳或貼裝可能出錯。在回流之后指出一個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?shù)臋z查機器可提供各種好處。焊點檢查的在線(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薄弱的焊點。焊點的正確形狀，即彎液面(meniscus)，一般保證強度和應力釋放的足夠的橫截面積。如果錫點機械上失效，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。想像的是一部機器，可以檢查焊點內(nèi)的缺陷、誤放或丟失的元件、元件值的錯誤、和其它各種可以在最終產(chǎn)品中了結的工藝問題