自动光学检测的光源分为两类:可见光检测(用LED光源)和X光检测。

(此处介绍可见光检测)AOI检测分为两部分:光学部分和图像处理部分。通过光学部分获得需要检测的图像;通过图像处理部分来分析、处理和判断。图像处理部分需要很强的软件支持,因为各种缺陷需要不同的计算方法用电脑进行计算和判断。有的AOI软件有几十种计算方法,

例如黑/白、求黑占白的比例、彩色、合成、求平均、求和、求差、求平面、求边角等等。

1.灯光变化的智能控制

人认识物体是通过光线反射回来的量进行判断,反射量多为亮,反射量少为暗。AOI与人判断原理相同。

AOI通过人工光源LED灯光代替自然光,光学透镜和CCD代替人眼,把从光源反射回来的量与已经编好程的标准进行比较、分析和判断。

对AOI来说,灯光是认识影象的关键因素,但光源受环境温度、AOI设备内部温度上升等因素影响,不能维持不变的光源,因此需要通过“自动跟踪”灯光“透过率”对灯光变化进行智能控制。

2.焊点检测原理(举例)

AOI是X、Y平面(2D)检测,而焊点是立体的因此需要3D检测焊点高度(Z)。3D检测的方法有:

(1)激光——这种方法最有效、最经济,但是需要对每个焊点进行扫描,扫描花费时间比较长,无法实现在线检测。

(2)最流行的是采用顶部灯光和底部(水平)灯光两种灯光照射——用顶部灯光照射焊点和Chip元件时,元件部分灯光反射到camera,而焊点部分光线反射出去。即用顶部灯光可以得到元件部分的影象。与此相反,用底部(水平)灯光照射时,元件部分灯光反射出去,焊点部分光线反射到career。即用底部灯光可以得到焊点部分的影象。

同一个元件,照射灯光的角度不同,camera认识的影象就不同。如果垂直灯光和水平灯光得到的两种图像的函数关系是已知的就可以区分元件还是焊点。因为焊点比较暗,焊盘比较亮,用黑/白光计算方法、求黑占白的比例来求暗的面积占整个焊点的百分比,可检测焊锡量过多或过少。百分比越大越好。

3.编程

通过CAD转换很容易将PCB、元件的坐标、种类等信息输入软件。

编程时要对PCB上每一种元件的各种缺陷进行编程。要画出缺陷的检测窗口;输入缺陷的名称、灯光的类型、计算方法;设置合格通过)的范围;然后根据软件计算结果再调整检测窗口的大小,调整各项设置参数,使其达到对缺陷不能漏判,而且误判率最低时为止。

(1)在线编程:输入元件位置和元件的种类等信息。在线编程需要停止检验。

(2)离线编程:用棚匡框住,输入元件的种类、信息的门槛值、上限、下限等信息。

(3)可利用元件库,也可自定义。

(4)对已编好的程序可进行编辑和修改

由于元件批次不同,元件外观与示教好(元件库)的元件外观不同发生错误时,可作简单更改;

(5)文字识别(OCR)系统可检查元件的标称值和器件的型号。

(6)对PCB上每种元件的各种缺陷编辑完毕以后,保存在硬盘。作为该产品的检测程序。

三.检测方法

1.首先调出需要检测产品的检测程序。

2.将需要检测的印制板放在AOI中进行扫描。

3.AOI自动将扫描并计算,将计算结果与检测程序比较,并把计算结果显示出来。

4.连续检测时,机器自动与标准检测程序进行比较,并把不合格的部分记录下来,(做标记或打印出来)。

5.将有缺陷的板送返修站返修。

四.AOI的应用

AOI可放置在印刷后、焊前、焊后不同位置。

1.AOI放置在印刷后——可对焊膏的印刷质量作工序检测。可检测焊膏量过多、过少,焊膏图形的位置有无偏移、焊膏图形之间有无粘连。

2.AOl放置在贴装机后、焊接前——可对贴片质量作工序检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面)、元件侧立、元件丢失、极性错误、以及贴片压力过大造成焊膏图形之间粘连等。

3.AOl放置在再流焊炉后——可作焊接质量检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面)、元件丢失、极性错误、焊点润湿度、焊锡量过多、焊锡量过少、漏焊、虚焊、桥接、焊球(引脚之间的焊球)、元件翘起(竖碑)等焊接缺陷。

五、AOL有待改进的问题

1.只能作对外观检测,不能完全代替在线测(ICT)。

2.如无法对BGA、CSP、FlipChip等不可见的焊点进行检测。

3.对PLCC也要采用侧面的CCD才能较准确的检测。

4.有些分辨率较低的AOI不能作OCR字符识别检测。

六.X光检测

BGA、CSP、FlipChip的焊点在器件的底部,用肉眼和AOl都不能检测,因此,X光检测就成了BGA、CSP器件的主要检测设备。

目前x光检测设备大致有三种档次:

1.传输X射线测试系统——适用于单面贴装BGA的板以及SOJ、PLCC的检测。缺点是对垂直重叠的焊点不能区分。

2.断面x射线、或三维X射线测试系统——克服了传输x射线测试系统的缺点,该系统可以做分层断面检测,相当于工业CT。

3.目前又推出X光ICT结合的检测设备——用ICT可以补偿x光检测的不足。适用于高密度、双面贴装BGA的板