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- 男
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在PCB组装和制造业，元器件的微型化和密集化是长期以来的发展趋势，这使得自动光学检测系统(AOI)成为生产线上越来越重要的一环。在目前的电子制造环境下，依靠人工已经不可能对分布细密的元件进行可靠而一致的检测，更不用说保存精确的检测记录。而AOI设备则可以进行反复而精确的检测，并通过检测结果的存贮和发布帮助实现生产过程自动化。
经过近十年的努力，自动光学检测系统最终被成功地运用在各类印刷电路板的生产线上。而在这段时间内，AOI供应商的数量也急剧增加，各种AOI技术得到了长足发展。目前，从简单的摄像系统到复杂的3-D X光检测系统，众多的供应商们已经能够提供几乎可以适用于所有自动生产线的AOI设备。
平衡AOI设备投资与带来的收益
在许多情况下，制程工程师对锡膏印刷机和组装进程的检测和调节可以保证生产线的锡膏粘污率(溅锡率)只有几个ppm，而对于一条高产量/低混合的生产线来说，比较典型的锡膏粘污数是百万分之二十至百万分之一百五十。实践证明，仅靠对印刷电路板样本进行抽样检测是难于发现每一个以及每一种锡膏粘污的。只有对所有的电路板进行100%的检测才能保证更大的检测覆盖率，从而实现统计过程控制(SPC)。
在许多情况下，可以将一种锡膏粘污的产生归结于某一台特定的设备。但是对于某些变数，例如元件偏移(由于回流过程当中的自校正效应)，就无法回溯到某一具体生产步骤上。因此，为了能发现所有的锡膏粘污，就需要在生产线上对每一个生产步骤进行100%的检测。然而在现实当中，出于经济上的考虑，PCB制造商不可能在每进行完一道工序之后，就对所有电路板都进行一次测试。因此，制程工程师和质量控制经理们必须仔细考虑如何在检测投资和提高产量所带来的收益间取得最佳平衡。
综合考虑预防问题与发现问题
我们可以粗略地将AOI分为预防问题与发现问题这两类。锡膏印刷之后、片式元器件贴放之后和其它元件贴放之后的检测可以归类为预防问题，而回流焊接之后的检测则可以归类于发现问题，因为在这个步骤的检测并不能阻止缺陷的产生。
很大程度上有缺陷的焊接均来源于有缺陷的锡膏印刷，而在锡膏印刷之后这个阶段，生产人员可以很容易、很经济地清除掉PCB上的焊接缺陷。大多数2-D AOI检测系统都可以监控锡膏的偏移和歪斜，找出锡膏不足的区域以及溅锡和短路问题，而3-D的系统还可以测量焊锡的量。
在SMT器件被贴放之后的这一阶段，AOI检测可以检查出器件缺件、移位、歪斜和方向故障，同时还可以在此检查连接密间距和BGA元件的焊盘上的锡膏。而当其它元件被贴放之后，AOI检测系统能够检查PCB上缺失、偏移以及歪斜的元件，还能查出元件极性的错误。
回流焊接之后，AOI检测系统可以在生产线的末端检查元件的缺失，偏移和歪斜的情况，以及所有极性方面的缺陷。此时，系统还要对焊点的正确性以及锡膏不足、焊接短路和翘脚等缺陷进行检测。
评估AOI应用效果要区分系统类型和相关工艺
工程师和检测设备供应商对不同检测方法利弊的讨论总是无休无止，其实选择的主要标准应该取决于元件/工艺的类型、故障谱和对产品可靠性的要求。如果生产线上使用了许多BGA、芯片级封装或者倒装芯片元件，就需要将AOI检测系统应用到锡膏印刷之后和片式元器件贴放之后这两个阶段，以发挥其最大的功效。
回流焊接之后进行检测可以有效地发现低档消费品的缺陷。而对运用在航空航天、医学及安全产品(如，汽车气囊)领域的PCB来说，由于对质量要求十分严格，则可能会要求在生产线上的许多地方都进行检测，尤其是在片式元器件贴放之后和回流焊接之后这两个阶段。对这一类PCB生产线，可以多选用X射线来进行检测。
如果要对在生产线上运用的AOI进行评估，则需要区分只能进行检测的系统和可以进行测量的系统。那些只能寻找诸如元件缺失、位置放错等缺陷的检测系统不能提供工艺控制的工具，所以不能用它们来提高PCB的生产工艺，工程师还是必须手动来调整生产工艺。但是，这些检测系统既快捷又便宜。
相比之下，带有测量系统的AOI能够提供每一个元件的准确数据，对测量生产工艺参数十分重要。这些系统要比检测系统昂贵，但是当你将他们和SPC软件整合到一起时，测量系统可以提供改善生产工艺所必需的信息。
总体说来，人们仅仅依据检测系统报错的准确率，即真实错误(准确报错)对误报(虚假报错)的比例来评估其好坏是不全面的。如果要评估测量系统，还必须要依据测量系统在较小公差范围内精确性的评估结果。
AOI系统帮助实现生产过程控制
如果想运用来自AOI系统的数据有效地帮助控制生产流程，从而使公司实现更高的产量和更高的利润，则必须掌握如下信息：准确的测量数据、可再现和重复的测量、在时间和空间上接近事件的测量、以及实时的测量过程和所有有关生产工艺的信息。
通过在印刷或者贴装过程中安装AOI系统，生产和测试经理可以清除生产过程中积累的其它过程变量。假定你在回流焊接之后测量元件是否发生了位置偏移，你收集的数据并不能够反映贴装过程的准确性。你应该对贴装后和回流焊接后的结果都进行测量。但该信息对于控制器件贴装几乎是没有用的。鉴于实时监测技术发展的趋势，在你必须要监测的流程附近安装AOI系统能够迅速纠正一个快进入下一步的参数，同时近距离检测还可以减少在检测过程前不符规格的PCB的数量。虽然大多数电子行业的AOI用户仍然只重视焊接之后的检测，但是今后元器件和PCB的小型化趋势会要求更有效的闭环的流程控制。能够提供有效的检测和测量方案的AOI系统将会吸引越来越多的用户，而生产经理们也会认为在这样系统上的投资更加物有所值。对于所有的制造商来说，AOI将在改进产品生产线和提高成品率方面持续地扮演重要的角色。
作者：Thorsten Niermeyer（安捷伦科技(爱尔兰)有限公司高级产品经理） |
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