摘要：本文介绍了AOI的应用，指出检测最终效果取决于其被安装在生产线上的什么位置以及要生成什么样的工艺控制信息, 电子制造服务的供应商如何评价和实现AOI的功能。
Abstract: This paper describes that the end goal of implementing AOI will determine where it should be placed into the line and what process control information will be generated. And how one EMS provider evaluated and implemented AOI.
Key words: 自动光学检测（AOI） 一次合格率 (FPY，first-pass yield) 印制电路组件 (PCA) 在线测试(ICT) 印刷电路板制造商会不断地面对测试和检验的挑战。随着板子密度的增加，传统的针床电路测试和人工肉眼检测都已不适用于当今的制造技术了。板子尺寸和间距的改变以及微型板的出现使得人工检测难度越来越大。为了解决这些问题，制造商推出了一些新型的系统。
1．AOI策略 在大容量和元器件高混合度的制造环境中，要求检测技术能起到防止有缺陷遗漏和改善产品质量的功能。 因此，工厂用AOI作为帮助提高线上板子质量从而提高产品质量的工具。
工厂在组装工艺中，通过使用AOI做为检测缺陷的工具，以便尽早发现并避免错误的产生。一般希望AOI具有以下几个优点：◎ 尽早地发现缺陷，避免有缺陷的板子进入下一道工序。 ◎ AOI能减少返修成本。 ◎ 避免因刮擦而使不可返修的板子出现。
2．在生产线上使用AOI 图1描述了在组装线上AOI系统工作的情况。对于制造者来说，AOI系统和它的传送装置被集成在一起，使得在组线上板子通过检测后可持续下一道工序。因而，如果有坏板子被检测到，它会被放到第二条传送带上传送到返修工位。在工厂,当生产线上板子的传送速度是2~2.5分/板时，AOI提供全面的缺陷检测。这个系统的优势是在最后整装前利用压—适传感器对高密度板上的元器件贴装位置检测是否准确。 如果发现有错位点或挤压变形，弯曲等情况，就要进行返修。 在最后成形前的再一次检测才 是一次完整的组装过程。在这里AOI被作为缺陷检测和预防的工具。
在工厂制造事例中，AOI系统可能完成ICT和功能电子测试操作系统的任务。AOI在组装工序中，电子测试之前就可通过监视器发现板子的缺陷，提高了工序中或功能测试阶段的成品率。同样，AOI能检测到已通过电子测试的缺陷（例如，焊膏质量问题，未测试的元器件，组件位置错误），减少工厂损失。
压接 (connector pressing)是最后的组装步骤，如果连接的指脚在压合间弯曲变形，整个组装就会失败。采用AOI系统可以防止这类情况的发生死。
2.1 AOI与人工检测比较 在AOI出现以前，是由操作员人工完成板子的检测。这个工序包括许多名操作员在生产线的工位上用显微镜工作。一般检测板子表层，是否有元器件缺陨，错贴或焊膏缺陷。板子用象限定位法检测，每个工位检测板子的1/4。虽然对于小板子来说，这种检测方法是容易实现的，随着板子尺寸增加到18*20''，并有成千上万的元器件，这种检测方式不堪重负了。检测要素是精确性和可靠性，而人工检测在做得最好的情况下也有其局限性。
对于电子制造服务商，更大的问题是人工检测的时间太长。每个检测工位的工作时间要附合线上板子的传送时间，以保持生产线的流畅，如果有一个工位检测时间延迟了，就会影响到整个生产线。对于较大的板子，检测点增加了，简单的肉眼评估法跟不上生产线的速度，另外因此而涉及到雇用辅助操作员和搬运员的问题，这会引起额外劳动力成本和人力资源问题。
2.2 AOI与X—射线检测比较 X射线检测一般被用来检测BGA封装形式的元器件。作为ICT的补充，然而，考虑到自动检测问题，使用这种方法就不可行了。因为它不能根据板子尺寸、厚度、重量和传送带循环时间来自动调整。而自动检测设备需要具有在压合之前能检测到管线上元器件的引线有无缺陷的能力。
3．AOI在零缺陷制造工序中在线质量控制 由于PCA（印刷电路组装）的小型化，密度越来越高，AOI（光学自动检测）设备越来越多地被应用，用以提高板子质量。另外，为了不同的特殊目的，有效地使用AOI，可以产生不同类型和层次的工艺控制信息。
3.1应用AOI有四种类型的检测目的：(1) 产品质量 对于产品制造质量人们最感兴趣的是在它离线后的产品状况，按最优法排序产品质量这个目的是最重要的，也是众所周知的。当板子的混合度高时，有两点要素关系到产品质量：数量和速度。这时，AOI一般被放置在接近生产线尾部的地方。在这个位置，设备能生成宽泛围的工艺控制信息图。
(2)工艺跟踪
通过检测设备的监视器可以观察产品工艺。典型地如：可以看到零部件分类缺陷和元器件贴装位移信息。按最优化排序，在这里制造的焦点是产品的可靠性和板子混合度空间增大，稳定的零部件供给是重要的，这时经常会搬动检测设备到线上许多位置。监视工作细节。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。AOI支持特殊工艺步骤的工艺控制信息，比起其它应用目的信息，工艺控制信息对提高质量更重要。
(3)电路测试
FPY（一次合格率）影响工艺性能，它用ICT测试是困难的。AOI弥补了ICT测试的不足。一般、当在短期内有大量产品需要生产，并通过测试、整装时， AOI 可很好的解决这些问题。因为AOI放在产品线的末端，工艺控制信息主要是实质的质量信息。
(4)品质鉴定
对于要求高的产品组装，比如，医用仪器或军事设备，检测设备必须要调配得适于发现所有可能出现的偏差。这个结果几乎要求无任何疏漏，这就要求检测时间要延长。AOI典型应用是放在生产线末端以检测焊点；然而，它可以被移动来监视特殊工序，但要保证接收的信息准确性和足够的检测时间。质量信息和质量工艺控制信息可以依靠检测设备的定位和程序应用来生成。
在这些应用中，为了不同的使用目的，AOI设备的安装是不同的。根据不同的需要来应用这些设备。如检测设备的典型功能标注严重缺陷。而且如果表征缺陷是检测的目的，用户可以浏览异常结构数据表（或查看设备检测报告）。检测设备必须能支持为各种目的的检测，并能方便地移动。
相同地，用户使用的工艺控制信息也因目的不同而有区别 。例如，虽然元器件贴装信息在焊后检测来收集，但它与焊前位置收集的信息应用是不同的。在这个位置收集的贴装设备出错的缺陷信息可以更精细。
4．应用策略 为了不同的检测目的，放置检测设备的位置不同，响应的工艺控制信息也不同。AOI设备的放位取决以下几点：（1）特殊制造问题。如果线上存在特殊问题，检测设备可以移动，加入到那个位置，监视缺陷产生的过程，并尽早找出问题所在。（2）实现目的。生产线上不存在能检测所有缺陷的最佳位置。（表1）如果应用AOI的目的是为了改善最终产品质量，那么设备放在工序的后面，比放在设备的前边更有效。同样，尽早地在工序中发现缺陷，返修的成本远远低于装运前后发现缺陷返修的成本。但是，很多缺陷是在制造的后期工序发现的，这就要求可视监测整个工序过程。（3）放置位置 虽然AOI可以被放在组装工序的任何位置，但一般主要检测位置有三个： 印刷点胶后如果印刷、点胶工艺严格参照说明，用ICT检测出的大多数缺陷可以显著减少。印刷、点胶有问题可能会相关地引起以下现象： 1．焊盘焊接无效 2．焊盘焊接过度 3．焊接错位 4．桥接 用ICT检测出的缺陷概率是与生产条件好坏程度成比例的。焊膏量稍微不足不会引起缺陷，但假如根本没有焊膏，几乎用ICT每次都能检测出问题。焊膏不足可能是元器件丢失或开路的原因，然而用AOI检测就会发现元器件的丢失也可能存在其他原因。这个原因必须被AOI检测列表记录。在这个位置检测直接支持工序规程和目标特性。这部分有效的定量工艺术控制数据包括贴装位置偏移和焊膏量信息。这时也会生成与焊膏印刷相关的质量信息。
焊前： 检测设备被放在贴装后，再流焊前。这个位置是典型的检测位置，因为很多缺陷是由于焊膏印刷、点胶后或贴装时产生的。
在这个位置生成的定量工艺控制信息提供芯片安装和细间距元器件贴装校准数据。这些信息对修改元器件贴装数据或贴装设备校准数据是非常有用的。AOI支持这个位置的所有检测目的。
焊后： 在SMT工艺中检测具有重要意义，先是用ICT，最后有功能和系统测试。焊后这个位置是AOI最普遍的选择，在这个位置能发现所有组装错误。焊接后的检测提供了高度安全性，因为他能检测到焊膏印刷、点胶、贴片和再流焊工序引起的错误、缺陷。AOI支持这个位置的所有检测目的。
虽然在这里能生成定量控制信息，但是确定错误产生的原因是因难的。然而，这里生成的工艺控制信息提供了整个生产线精确指标，因为在这个位置SMT工艺是完全的。
每个位置可以适合检测特殊缺陷，AOI设备应放在缺陷产生最多的，能尽可能早地修正错误的地方。 （4）工艺控制信息 AOI设备生成两种类型的工艺控制信息。定量信息，比如元器件偏移尺寸，可以用来监视贴装设备的工作状态。直接通过缺陷信息报告检测设备生成的质量。信息能决定整个组装工序质量。这个信息能被用来决定系统制造工序系统缺陷。随后介绍分析信息的方法。
在标准监视图中选择一个控制图，这个图经常显示在检测仪器或返修工作站。操作者可以通过查看这个图表来决定工序是否超出误差范围。焊接前的检测位置监视元器件贴装。典型图表的是一反映元器件偏移情况的一条连接离散点的曲线。当一个标注的点超出预定极限，操作员可以修改这个错误，做可能的维护或校准贴装设备。对焊接后的应用，典型图表是缺陷Pareto图或FPY图。FPY质量控制图是AOI设备生成的PCA返修工作站一个多月的工作情况，因为FPY（一次通过率）能较好反映整个工艺线的性能，这个图是普遍的关键工艺监视图，在任何时间，操作员可以选一个点查验，而且可以生成详细缺陷分级图。
Pareto图（柏拉图）中汇总缺陷报告分层图。象这种典型的工艺控制图一般是在FPY图标注一些异常情况时绘制的。工艺工程师可以通过这个图知道哪种类型的缺陷存在。在这个例子中，最频繁出现的缺陷是桥接，占42%。曲线图是根据Pareto 图缺陷的百分比绘制出的。它指出制造中存在的75%的缺陷。如果这些缺陷能被避免，能获得显著的工艺改善。深入研究这些数据，可以决定焊接短路的位置。
什么地方存在焊接短路的缺陷可以通过机中的程序显示出来，通过定位测试缺陷存在的位置，工艺工程师可以更好地确定发生缺陷的点。在这个例子中，发生缺陷最多的是占15%的桥接。对于更深层次的探究还需要进一步调查。质量定量控制图为操作员和工艺工程师提供了探查缺陷根本原因和分系系统缺陷的有效工具。
5．AOI的未来 AOI工业正大踏步地向零缺陷制造目的前进，但目前还没达到。现在的图形反映了一系列静态信息，告诉工艺工程师发生了什么，但是不能实时地为操作员报警。相似地，通过AOI系统产生的这种类型的制造控制图有助于研究缺陷产生的原因，但是AOI系统本身几乎不具有分析原因的功能。焊接前的检测设备循环进行元器件贴装、偏移检测，并能直接发出偏移的信号给贴装设备，修改贴装程序。
未来AOI用来为工艺质量控制服务，应包括优秀的软件系统，这个软件具有统计解码功能，能处理相关质量数据信息和来自其它制造设备相关的质量数据和变量，在缺陷发生之前有预告功能，并能判定飞针测试中工序错误的根本原因。随着系统性能的提高，未来的AOI还具有自动纠正错误的功能。
6．结论： 贯穿所有制造类型一共有四种主要检测目的。目的不同，AOI在线上所放置的位置也不同。定位也影响检测设备生成的工艺控制质量数据，这也要被考虑到AOI的实现目标内。
随着工艺改变，检测目的要相应地改变。AOI设备必须柔性地适应这些改变。检测设备根据制造线的不同位置而能轻而易举地移动位置并能精确地检测是很重要的。同样，不同时间不同的工艺统计也是必要的。我们应该意识到，在零缺陷制造规程中，根据工序位置的改变生成统计描述系统是AOI的下一目标。
录入时间:2007-10-04 来源：网络
相关文章:
• SMT环境中的最新复杂技术