浅谈AOI技术在SMT测试中的应用

陈海波

（威海职业学院 山东 威海 264202）

AOI(Automated Optical Inspection)为自动光学检测系统，乃利用CCD相机撷取影像，而影像是由像素组成，系统将实际影像进行颜色和灰度分析，与标准影像特征比对之后，即可判定是通过或错误，属于一种外观检验的方式。

AOI具有检测效率高、检测稳定而可靠、编程便捷等特点，并且它还能够提供检测数据分析和实时工艺信息反馈，可以用于SMT生产的在线检测，运用其高速高精度视觉处理技术，自动检测PCB板上各种不同贴装错误及焊接缺陷，从而提高SMT产线的产品质量和生产效率。

1 在SMT生产中应用AOI的意义

首先，应用AOI设备的意义在于克服人工目检的局限性。如果在SMT生产线上主要依靠人工目检进行检测，由于人工检验的主观性，其检验结果并不十分令人信服，而且对于高密度复杂的表面贴装电路板，人工目检即不可靠也不经济，而对微小的组件，如0603、0402等，人工目检实际上已失去了意义。

其次，应用AOI设备的可以克服ICT测试的盲点，是对ICT检测的很好补充。

ICT(IN CIRCUIT TEST)在线测试是用电学的原理对PCB及PCBA的线路及电子组件的特性进行检查。检查项目有：开路,短路,电子组件的特性不良,IC的保护二极管不良,组件空焊,浮高等；但ICT测试存在明显的盲点是PCBA的外观不良(但不影响功能)，如：组件的破损、组件的偏位、电器特性相通的短路、大电容串联笑电容、大电阻并联小电阻等。

而AOI是用光学的原理对PCB及PCBA上的电子组件进行外观检查，与ICT测试的侧重点与盲点是不同的，二者合并对PCBA进行测试，可以形成互补，这样将大大保证产品的质量。

2 AOI技术在SMT中使用的现况

现在应用AOI的主要指导思想是进行缺陷发现，应用的侧重点几乎都是产品的质量检验和品质鉴定方面。这是因为人们对于产品制造质量最感兴趣的是在产品离线后的质量状况，即最终品质，所以检测产品质量这个目的是很重要的，也是AOI现在普遍应用的方面。

鉴于上述AOI的应用指导思想、使用目的以及成本的原因，现在SMT产线上，AOI的应用方案几乎全是1台AOI置于回流焊炉之后、ICT之前，特别是中小企业更是采用这种应用方案。

AOI放在这个位置，主要用来检测贴片机在贴完零件后,经过回焊炉后出现的不良以及测试元件与焊盘的焊接效果。对于一些常见的不良，如：少件、偏位、立碑、错件、反白、多件、反向、侧立、短路、少锡、空焊等，都可以做到很好地检测。采用这种方案最大的好处是所有工艺环节中的不良都能够在这一阶段检出，因此不会有缺陷流到最终客户手中。

3 AOI的应用改进和位置策略

笔者认为应该调整AOI应用的指导思想和应用方案，从主要用于缺陷发现，改变成主要用于缺陷防止，应用的侧重点也应改为工艺跟踪和过程控制方面。

基于这种指导思想，AOI的工作重点就从主要用来检测产品生产结果，改为监视产品的生产过程，典型的监测内容包括详细的缺陷分类和元件贴放偏移信息等等，通过AOI的监视器可以观察产品工艺，监视工作细节，虽然工艺控制信息一般比产品质量信息少，但它可以直接收集特殊工艺问题，比起其它应用目的信息，工艺控制信息对提高质量更重要。

在SMT产线上，AOI应用于不同的位置可以产生相应不同的工艺控制信息和质量信息，于是就有了多种应用策略。

3.1 1台AOI设备，放置于锡膏印刷机之后贴片机之前

这种方案，AOI主要用来测试锡膏印刷的效果,可以发现印刷过程的不良，从而将因为锡膏印刷不良产生的焊接缺陷降低到最低。在这个阶段可生成一些定量程控信息资料，如印刷偏移和焊锡量信息，而有关印刷焊锡的定性信息也会产生，供生产工艺人员分析使用。测试项目主要有：无锡、少锡、多锡、短路、锡膏印刷偏位等锡膏印刷不良，这些主要是通过检测锡膏的X-Y尺寸、锡膏体积(X-Y-Z)来计算的。

由于SMT绝大部分不良来自于印刷，所以控制改善印刷工艺环节的缺陷，有着很重要的意义，特别是对于那些批量大、设计相对简单的产品加工，把AOI放置于印刷机之后，会起到事半功倍的效果。

3.2 1台AOI设备放置于贴片机之后回焊炉之前

这种方案AOI主要用来测试贴片机的贴片效果,这是一个典型的检查位置，因为这里可发现来自锡膏印刷以及机器贴放的大多数缺陷，主要有：少件、偏位、立碑、错件、反白、多件、反向、侧立等。特别是对应窄间距、密脚、BGA或其它大元件来说，这是一个好检测位置，因为大多数缺陷与密脚元件有关。在这位置可以产生定量程控信息，提供贴装设备校准的信息，该信息可用来修改组件贴放或表明贴片机需要校准。

这种方案的优点是，在这个环节上发现不良时，修复成本费用很低，如果能够及时发现不良，就能及时改正修复。这种方案比较适合那种只有少数窄间距密脚元件的产品生产。

3.3 2台AOI设备，1台放置回焊炉后，另一台放置于贴片机之后回焊炉之前

这种方案，既检测了产品的最终焊接效果，不至于使不良流到用户手中，又能兼顾检测监控印刷和贴片的工艺状况，对于中型电子制造企业来说，不失为一种不错的AOI配置策略，但显然生产成本增加了。

3.4 3台以上AOI设备，放置于每一个工艺步骤之后

理论上这是最理想的方案，AOI系统放在每一个工艺步骤之后：锡膏印刷、高速贴片、BGA和密脚贴装和回流焊接，各个AOI把各自检测监控的有关数据 （锡膏印刷缺陷数据、贴片缺陷数据、焊接缺陷数据），通过总线传输到计算机数据库，进行智能分析，然后反过来去控制各个工艺环节，从而使产品的品质得到有效保障，但这种方案将大大地提高生产成本。

4 AOI的应用瓶颈和应对技巧

任何事物都不可能是十全十美，AOI技术不管是在缺陷发现方面还是缺陷防止方面也都存在其不足之处，它也有难检测和不可检测的元器件，如：AOI系统不能检测电路错误、对不可见焊点(BGA、CSP、FlipChip等不可见的焊点)的检测也无能为力等等。

由于AOI存在着这种应用上的局限性，就要求我们AOI技术人员，一方面应该针所生产的每种产品，制作相应的AOI盲点图，这样AOI检查人员和炉后总检就可以根据AOI盲点图来重点查看AOI难检测和不可检测的元件。另一方面，利用ICT、X射线测试等其它技术作为补充，通过与其它技术一起使用来达到最佳的测试效果。

总之，AOI测试技术在我国的应用仍属于起步发展阶段，虽然还存在着许多不完善的地方，但随着SMT不断向轻型化、薄型化、微小化发展，AOI大规模使用已成为必然趋势，伴着市场规模的不断扩大，生产厂商的不断增加，AOI技术也将不断发展，功能更强的AOI将成为SMT生产环节中不可或缺的设备，AOI的应用策略也会更丰富、更科学、更有效。

［1］鲜飞.AOI技术的实施技巧[J].电子工业专用设备，2008（2）.

［2］富士康科技集团 SMT 技委员会.SMT 生产技术[Z].2009.