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1、SMT组装质量检测,AOI 技 术,AOI技术AOI定义,自动光学检测仪（AOI-Automated Optical Inspection）是应用于表面贴装（SMT-SurfaceMounteTechnology）生产流水线上的一种自动光学检查装置，可有效的检测印刷质量、贴装质量以及焊点质量。通过使用AOI 作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制。早期发现缺陷将避免将不良品送到后工序的装配阶段，AOI将减少修理成本，避免报废不可修理的电路板。 随着表面组装技术（SMT）中使用的印制电路板线路图形精细化、SMD元件微型化及SMT组件高密度组装、快速组装的发展
2、趋势，采用目检或人工光学检测的方式检测已不能适应，自动光学检测（AOI）技术作为质量检测的技术手段已是大势所趋。,AOI技术AOI原理,AOI 经过十几年的发展，技术水平仍处于高速发展阶段，如何实现 最佳的检测效果，一直是各AOI 厂商不断攻关的技术话题。目前国内市 场上可见的AOI 品牌众多，每种AOI 各有所长；每个品牌的AOI 优势主 要体现都取决于其不同的创新核心软件算法，尽管算法各异，AOI 的运 作原理基本相同。,AOI技术AOI原理,原理说明 塔状的照明系统给被检测 的元器件予以360 度全方位照 明，然后利用高清晰的CCD 摄 像机高速采集被检测元器件的 图像并传输到电脑，专用
3、的AOI 软件根据已经编制的检测程序进行比较、分析；判断被检测元器件是否符合预订的工艺要求。 简单来说AOI检测元器件的过程就是模拟人工目视检查SMT 元器件，是将人工目视检测自动化、智能化、程序化。,AOI技术AOI原理,采用环形塔状的三色LED 光源照明，由不同的角度射出（R）、绿（ G）、蓝（ B）以及三色光组合得到的白色（W）光分别投射到PCB 上，对被测元器件予以360 度全方位照明。通过光的反射、斜面反射、漫反射分别得到元件本体、焊点、焊盘的不同颜色信息。 焊盘的表面光滑，红色光在其表面产生镜面反射，而大部分蓝色光则反射出来，因此焊盘得到的颜色为红色。 蓝色与黄色光都在元件表面产生
4、漫反射，根据调色原理，蓝色与黄色调和得到白色光，相当于元件本体接受了白色光照，因此元件本体显示为本身的颜色。 焊点通常形成一个斜面，这样，大部分黄色的光通过斜面反射出去，而蓝色的光则通过反射进入镜头，所以得到的焊点颜色为蓝色。,AOI技术AOI原理,分析算法 不同AOI软、硬件设计各有特点，总体来看，其分析、判断 算法可分为2种，即设计规则检验（DRC）和图形识别检验。 1. DRC法 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。 DRC方法具有可以从算法上保证被检验的图形的正确性，相应的AOI系统制造容易，算法逻
5、辑容易实现高速处理，程序编辑量小，数据占用空间小等特点，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。,AOI技术AOI原理,2.图形识别法 图形识别法是将AOI系统中存储的数字化图形与实验检测图像比较，从而获得检测结果。如检测PCB电路时，首先按照一块完好的PCB或根据计算机辅助设计模型建立起检测文件（标准数字化图像）与检测文件（实际数字化图像）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。 图形识别法用设计数据代替DRC中的设计原则，具有明显的使用优越性。,AOI技术AOI技术的检测
6、功能,PCB光板检测 焊膏印刷检测 元件检测 焊后组件检测 PCB光板检测、焊后组件检测，一般采用相对独立的AOI检 测设备，进行非实时性检测；焊膏印刷检测、元件检测一般采 用与焊膏印刷机、贴片机配套的AOI系统，进行实时检测。,AOI技术PCB检测,早期的PCB生产中，检测主要由人工目检配合电检测来完成的，随着电子技术的发展，PCB布线密度不断提高，人工目检难度增大，误判率升高，且对检测者的健康损害更大，电检测程序编制更加烦琐，成本更高，并且无法检测某些类型的缺陷。 AOI越来越多地应用于PCB制造中。 PCB缺陷可大致分为短路、开路和其他一些可能导致PCB报废的缺陷 在PCB生产流程中，基
7、板的制作、覆铜有可能产生一些缺陷，但主要缺陷在蚀刻之后产生，AOI一般在蚀刻工序之后进行检测，主要用来发现其上缺少的部分和多余的部分。 在PCB检测中，图像对比算法应用较多，且以2D检测为主。 AOI一般可以发现大部分缺陷，存在少量的漏检问题，目前在使用AOI检测出缺陷后，必须进行人工验证。,AOI技术焊膏印刷检测,焊膏印刷是SMT的初始环节，也是大部分缺陷的根源所在，大约60%-70%的缺陷出现在印刷阶段，若能在生产线的初始环节排除缺陷，可以最大限度地减少损失，降低成本。 很多SMT生产线都为印刷环节配备了AOI检测。 印刷缺陷有很多种，大体上可以分为焊盘上焊膏不足、焊膏过多；大焊盘中间部分
8、焊膏刮擦、小焊盘边缘部分焊膏拉尖；印刷偏移、桥连及沾污等，形成这些缺陷的原因包括焊膏流变性不良、模板厚度和孔壁加工不当，印刷机参数设定不合理、精度不高、刮刀材质和精度选择不当、PCB加工不良等，通过AOI可以有效监控焊膏印刷质量，并对缺陷数量和种类进行分析，从而改善印刷制程。,AOI技术贴装检测,元件贴装环节对设备精度要求很高，常出现的缺陷有漏贴、 错贴片、偏移歪斜、极性相反等。AOI检测可以监察出上述 缺陷，同时还可以在此检查连接密间距和BGA元件的焊盘上 的焊膏。 AOI检出问题后将发出警报，由操作员对基板进行目测确认。 缺件意外的问题报告都可以通过维修镊子来纠正，在这一过 程中，当目测操
9、作员对相同问题点进行反复多次修复作业 时，就会提请各生产设备负责人重新确认机器设定是否合理。 该信息的反馈对生产质量提高非常有帮助，可在短时间内实 现生产品质的飞跃性提高。,AOI技术回流检测,AOI分为预防问题和发现问题2种，印刷、贴片之后的检测归类与预防问题，回流焊后的检测归类于发现问题。 在回流焊后端检测中，检测系统可以检查元件的缺失、偏移和歪斜情况，以及所有极性方面的缺陷，还一定要对焊点的正确性以及焊膏不足、焊接短路和翘脚等缺陷进行检测。 回流焊后端检测是目前AOI最流行的选择，此位置可发现全部的装配错误，提供高度的安全性。,AOI技术 AOI合理安排,AOI可以在SMT生产的各个环节
10、起到检测作用，但AOI 价格非常昂贵，对占大多数比例的中小型电子生产商来说， 为每个环节都配置AOI并不现实。 主导思想 两种检查主导思想：缺陷防止或缺陷发现，适当的方法应该是缺陷防止。 主导思想为缺陷防止时，AOI机器应当放在SMT生产线的焊膏印刷机之后，或者放在元件贴装之后。 主导思想为缺陷发现时，AOI机器应当放在回流炉之后，这是制造工艺中的最后步骤，以保证产品质量。,AOI技术AOI合理安排,AOI在SMT生产线中的放置位置 实施AOI的关键，就是将检查设备配置到一个可以尽早识别和改正最多 缺陷的位置，虽然AOI可用于生产线上的多个位置，但有3个检查位置是主 要的： 印刷之后，SMT中
11、60%-70%的焊点缺陷是印刷时造成的，如果焊膏印刷过程满足要求，就可以有效减少后期出现的缺陷数量。 回流焊前，这是一个典型的放置位置，因为可发现来自焊膏以及机器贴放的大多数缺陷，在这位置上可以产生程控信息，提供贴片机和密间距元件贴装设备核准的信息，用来修改元件贴放或表明贴片机需要校准，满足过程跟踪的目标。 回流焊后这是AOI最流行的选择，因为这个位置可以发现全部装配错误，避免有缺陷的产品流入客户手中，回流焊后检测能够提供高度的安全性，它可识别由焊膏印刷、元件贴装和回流过程引起的错误，支持最终品质目标。,高缺陷覆盖率电路组装生产线设备配置,AOI技术AOI现状与发展趋势,AOI存在问题 目前A
12、OI在使用中的主要问题有： （1）多焊、少锡、偏移、歪斜的工艺要求标准界定不同，容 易导致误判。 （2）电容容值不同而规格大小和颜色相同，容易引起漏判。 （3）字符处理方式不同，引起的极性判断准确性差异较大。 （4）大部分AOI对虚焊的理解发生歧义，造成漏判推诿。 （5）存在屏蔽圈、屏蔽罩屏蔽点的检测问题。 （6）BGA、FC等倒装元件的焊接质量难以检测。 （7）多数AOI编程复杂、烦琐且调整时间长，不适合科研单 位、小型OEM厂，多规格小批量产品的生产单位。 （8）多数AOI产品检测速度较慢，有少数采用扫描方法的 AOI速度较快，但误判、漏判率更高。,何谓OEM,一些著名的品牌商品制造商，常
13、常因为自己的厂房不能达到大批量生产的要求，又或者需要某些特定的零件，因此向其他厂商求助。 这些伸出援手的厂商就被称OEM(Original Equipment Manufacturer，原始设备生产商)。 就象耐克鞋一样,据说耐克鞋只有商标,把生产都发包给各个生产厂家制造,它监管各厂家的产品质量 然后把鞋组合生产出来,再贴上它自己的耐克商标销售. 生产鞋的成为OEM 说白了OEM就是贴牌加工,AOI技术AOI现状与发展趋势,AOI发展趋势 图形识别法成为应用主流 SMT中应用的AOI技术，图形识别法已成为主流，这是由于SMT中应用的AOI技术主要检测对象，如SMT元件、PCB电路、焊膏印刷图形
14、、完成组装后组件等的规格和种类发展变化很快，相应的设计规则、标准很难全面跟上，为此，基于设计规则的DRC法应用起来较困难，而计算机技术的快速发展解决了高速图形处理难题，使图形识别法更易实用化。 AOI技术向智能化方向发展 AOI技术向智能化方向发展是SMT发展带来的必然要求，在SMT的微型化、高密度化、快速组装化、品种多样化发展特征下，检测信息量大而复杂，无论是在检测反馈实时性方面，还是在分析、诊断的正确性方面，依赖人工对AOI获取的质量信息进行分析、诊断几乎已经不可能，代替人工进行自动分析、诊断的智能AOI技术成为发展的必然，,SRT-VT-100自动光学测试仪,1.外 观 图,SRT-VT
15、-100自动光学测试仪,2.功能,器件检测 采用自主开发的基于机器学习策略的数字图像特征分类与识别算法，充分利用数字图像的颜色、形状以及统计信息，检测准确度更高。可以检测器件缺漏、器件错位、器件翻转、器件侧立、器件破损、错误器件、错误极性等错误，以及灰度算法无法检测的彩色标识的器件。,焊盘检测 通过数字图像的特征分类与识别算法进行相应识别，对器件的位置精度要求较低。可以检测贴片精度较低的电路板，大大提高了对采用各种工艺和做工的电路板的适应能力。,SRT-VT-100自动光学测试仪,IC 焊脚检测 自主开发的焊脚识别算法可以全自动识别IC 焊脚，并通过 自动学习IC 焊脚的各种图像特征，使机器对连焊有非常灵敏 的检测精度，而对IC 器件的位置精度要求较低，并可以检测 手工放置的IC 器件。,SRT-VT-100自动光学测试仪,3.名词解释,FOV：摄像机对PCB 板进行多次扫描，每次拍摄一个区 域，这个区域就是FOV。相邻FOV 会有重叠。,窗口：一个检测区域，用本体、焊盘、IC 焊脚等工具绘 制的一块方形区域。,路径：测试时，FOV 所走的路径。,Mark 点：测试时，先检测两个Mark 点，作为标记点， 用于校正PCB 板位置。,SRT-VT-100自动光学测试仪,