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什么是AOI?AOI可以测哪些电路板组装的缺点?

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什么是AOI?AOI可以测哪些电路板组装的缺点?

  • 作者:芯灵实业
  • 发布时间:2022-09-07
  • 点击:310
AOI (Auto Optical Inspection) 就是自动光学辨识系统,现在已经被普遍应用在电子业的电路板组装生产线的外观检查并取代以往的人工目检作业(Visual Inspection)。

图片1

AOI的基本原理是利用影像技术来比对待测物与标准影像是否有过大的差异来判断待测物是否符合标准,所以AOI的好坏基本上也取决于其对影像的解析度、成像能力与影像辨析技术。

 

早期的时候AOI大多被拿来检测IC(积体电路)封装后的表面印刷是否有缺陷,随著技术的演进,现在则被拿来用在SMT组装线上检测电路板上的零件焊锡组装(PCB Assembly)后的品质状况,或是检查锡膏印刷后是否符合标准。

 

AOI最大的优点就是可以取代以前SMT炉前、炉后的人工目检作业,而且可以比人眼更精确的判断出SMT的贴片缺点。就如同人眼一般,AOI基本上也仅能执行物件的表面检查,所以只要是物件表面上可以看得到的形状,它都可以正确无误的检查出来,但对于藏在零件底下或是零件边缘的焊点还是比较有难度的,当然现在有许多的AOI已经可以做到多角度的摄影来增加其对IC脚翘的检出能力,并增加某些被遮蔽元件的摄影角度,以提供更多的检出率,但效果总是不尽理想,难以达到100%的测试涵盖率。

 

其实,AOI还有个最大的缺点是有些灰阶或是阴影明暗不是很明显的地方,比较容易出现误判(false reject)的情况,这些或许可以使用不同颜色的灯光来加以判别,但最麻烦的还是那些被其他零件遮盖到的元件以及位于元件底下的焊点,因为传统的AOI只能检测直射光线所能到达的地方,像是屏蔽框肋条或是其边缘底下的元件,往往就会因为AOI检测不到而漏掉。

 

所以一般的电路板组装生产线,除了使用AOI来确保其组装品质,通常还得添加ICT(In-Circuit Test)以及功能测试(FVT)检测,有些产线还会再多加一台AXI (Automatic X-ray Inspection),利用X-Ray来检查元件底下焊点(如BGA)的品质,以保证电路板可以达到100%的测试涵盖率。


AOI可以检测出组装电路板的那些缺点?

就芯灵实业的了解目前的AOI应该可以完全检查出下列的打件缺点:

 

缺件 (Missing)  

2

偏斜(Skew)

3

墓碑 (tombstone)

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另外,由于光学检查受制于光线、角度、解析度..等因素条件,所以下列这些缺点只有在某些条件之下才可以检查出来,但比较难以达到百分百的检出率,也就是说:

 

错件 (wrong component) :

如果是形状不一样的错件,或是表面有不同印刷的零件,AOI应该也可以检查出来。但如果外观没有明显不同,也没有表面印刷,比如说0402尺寸以下的电阻及电容,这些就很难利用AOI来检出。

极性反 (Wrong polarity):

这点也必须取决于零件本身是否有标示零件极性的符号,或是外观形状的差异才可以执行。


脚翘 (lead lift) 、脚变形(lead defective):

严重的脚翘可以经由光线反射的明暗不同来判断出来,但轻微脚翘可能就有些困难。严重的脚变形也可以使用AOI来检测,轻微的脚翘则需要视情况而定,这通常取决于参数调整的严格与否,更取决于工程师或操作员的经验值。

锡桥 (solder bridge) :

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一般来说锡桥很容易检查得出来,但如果是藏在零件底下的锡桥就没办法了。像有些连接器(connector)的锡桥都发生在元件本体的底部,这时候使用AOI就没有办法检测出来。


少锡 (insufficient solder) :

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锡量严重不足时当然可以使用AOI轻易的判断,但是锡膏量印刷的多寡总会有些误差,这时候就需要收集一定数量的产品来判断和研究。


假焊:

这个是最讨厌的问题,因为外表通常很难检查出来焊接情况,就算可以利用其外观形状来判断,但其差异真的非常小,把参数调得太严的话又容易误判。像这类问题总需要经过一段时间的调校后才能得出最佳的参数。

总之,AOI虽然好用但确实也有些局限性,不过可以用在即时的SMT初步品质分析,并马上反馈SMT的品质状况,让SMT制程作业加以改善,的确可以有效提高SMT的产出良率。

 

一般使用ICT测试机台抓到问题再反馈给SMT做修正,通常会有24个小时以上的时间差,那时候的SMT的状况通常已经改变,甚至已经换线了。所以就品质管控的角度来看,AOI确实有其存在的必要。

 

另外,随著3D技术的发展以及MCU运算能力的精进,现在也有许多设备商开始发展立体AOI的技术,目前技术比较完善的主要以进口品牌为主目,立体AOI的影像技术确实比原来二维的影像更真实,也更容易比对出问题点。

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