經(jīng)過(guò)近10年的努力，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)（AOI）最終被成功地運(yùn)用在印刷線路板（PCB）生產(chǎn)線上。在這段時(shí)間內(nèi)，AOI供應(yīng)商的數(shù)量急劇增加，各種AOI技術(shù)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。目前，從簡(jiǎn)單的攝像系統(tǒng)到復(fù)雜的3-D X光檢測(cè)系統(tǒng)，眾多供應(yīng)商們已經(jīng)幾乎能夠提供可以適用于所有自動(dòng)生產(chǎn)線的AOI設(shè)備。
在過(guò)去的十年當(dāng)中，錫膏印刷機(jī)和SMT 貼片機(jī)的性能得到了改善，這使得產(chǎn)品組裝的速度、精確度和可靠性都得到了提高。大制造商的成品率也因此得以提高。元器件生產(chǎn)商提供的越來(lái)越多的SMT封裝的元件，也推動(dòng)了印刷線路板組裝線自動(dòng)化的發(fā)展。而SMT元件的自動(dòng)貼裝幾乎可以完全杜絕生產(chǎn)線上人工組裝可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤。
在PCB制造業(yè)，元件的微型化和密集化是一直以來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。這促使制造商為其生產(chǎn)線安裝AOI設(shè)備。因?yàn)橐揽咳斯ひ呀?jīng)不可能對(duì)分布細(xì)密的元件進(jìn)行可靠而一致的檢測(cè)，并且保存精確的檢測(cè)記錄。而AOI則可以進(jìn)行反復(fù)而精確的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果的存貯和發(fā)布還可以實(shí)現(xiàn)電子化。
在許多情況下，制程工程師對(duì)錫膏印刷機(jī)和組裝進(jìn)程的檢測(cè)和調(diào)節(jié)可以保證生產(chǎn)線的錫膏粘污率（濺錫率）只有百萬(wàn)分之幾(ppm)。對(duì)于一條高產(chǎn)量/低混合的生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，比較典型的錫膏粘污數(shù)是百萬(wàn)分之二十至百萬(wàn)分之一百五十。實(shí)踐證明，僅靠對(duì)印刷線路板樣本進(jìn)行抽樣檢測(cè)是難于發(fā)現(xiàn)每一個(gè)以及每一種錫膏粘污的。只有對(duì)所有的電路板進(jìn)行100％的檢測(cè)才能保證更大的檢測(cè)覆蓋率，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）。
很大程度上，特定種類(lèi)的錫膏粘污只有很少一部分真正存在，這些錫膏粘污的產(chǎn)生可以同某些特定的生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)系起來(lái)。在許多情況下，你還可以將一種錫膏粘污的產(chǎn)生歸結(jié)于某一臺(tái)特定的設(shè)備。但是，對(duì)于某些變數(shù)，例如元件偏移（由于回流過(guò)程當(dāng)中的自校正效應(yīng)），就無(wú)法回溯到某一具體生產(chǎn)步驟上。因此，為了能發(fā)現(xiàn)所有的錫膏粘污，就需要在生產(chǎn)線上對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)步驟進(jìn)行100%的檢測(cè)。
然而在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，PCB制造商不可能在每進(jìn)行完一道工序之后，對(duì)每一塊電路板都進(jìn)行一次測(cè)試。因此，制程工程師們和質(zhì)量控制經(jīng)理們必須仔細(xì)考慮如何在檢測(cè)投資和提高產(chǎn)量所帶來(lái)的收益間取得最佳平衡。
一般說(shuō)來(lái)，如圖1所示，你可以在一條生產(chǎn)線中四個(gè)生產(chǎn)步驟的任意一步之后有效地運(yùn)用AOI。以下幾個(gè)段落將分別介紹AOI在SMT PCB生產(chǎn)線上的四個(gè)不同生產(chǎn)步驟后的應(yīng)用。我們可以粗略地將AOI分為預(yù)防問(wèn)題與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題兩類(lèi)。在接下來(lái)的描述中，錫膏印刷之后、(片式)器件貼放之后和元件貼放之后的檢測(cè)可以歸為預(yù)防問(wèn)題一類(lèi)，而最后一個(gè)步驟??回流焊接之后的檢測(cè)??則可以歸于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一類(lèi)，因?yàn)樵谶@個(gè)步驟檢測(cè)并不能阻止缺陷的產(chǎn)生。
1． 錫膏印刷之后：在很大程度上有缺陷的焊接均來(lái)源于有缺陷的錫膏印刷。在這個(gè)階段，你可以很容易、很經(jīng)濟(jì)地清除掉PCB上的焊接缺陷。大多數(shù)2-D檢測(cè)系統(tǒng)便能監(jiān)控錫膏的偏移和歪斜、不足的錫膏區(qū)域以及濺錫和短路。3-D系統(tǒng)還可以測(cè)量焊錫的量。
2． (片式)器件貼放之后：這個(gè)階段的檢測(cè)可以檢查出(片式)器件缺件、移位、歪斜和(片式)器件的方向故障。這個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)同時(shí)還可以檢查用于連接密間距和球柵陣列（BGA）元件的焊盤(pán)上的錫膏。
3． 元件貼放之后：在設(shè)備向PCB上貼裝元件之后，檢測(cè)系統(tǒng)能夠檢查PCB上缺失、偏移以及歪斜的元件，還能查出元件極性的錯(cuò)誤。
4． 回流焊接之后：在生產(chǎn)線的末端，檢測(cè)系統(tǒng)可以檢查元件的缺失，偏移和歪斜的情況，以及所有極性方面的缺陷。該系統(tǒng)還一定要對(duì)焊點(diǎn)的正確性以及錫膏不足、焊接短路和翹腳等缺陷進(jìn)行檢測(cè)。
如果需要，你還可以在第2、3和4步驟加入光學(xué)字符識(shí)別（OCR）和光學(xué)字符校驗(yàn)（OCV）這兩種方法進(jìn)行檢測(cè)。
工程師和廠商對(duì)不同檢測(cè)方法利弊的討論總是無(wú)休無(wú)止，其實(shí)選擇的主要標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該著眼于元件和工藝的類(lèi)型、故障譜和對(duì)產(chǎn)品可靠性的要求。如果使用許多BGA、芯片級(jí)封裝（CSP）或者倒裝芯片元件，就需要將檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到第一和第二步驟，以發(fā)揮其最大的功效。另外，在第四階段后進(jìn)行檢測(cè)可以有效地發(fā)現(xiàn)低檔消費(fèi)品的缺陷。而對(duì)運(yùn)用在航空航天、醫(yī)學(xué)及安全產(chǎn)品（汽車(chē)氣囊）領(lǐng)域的PCB來(lái)說(shuō)，由于對(duì)質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，則可能會(huì)要求在生產(chǎn)線上的許多地方都進(jìn)行檢測(cè)，尤其是在第二和第四步驟后。對(duì)這一類(lèi)PCB則可以選用X射線來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
如果要對(duì)在生產(chǎn)線上運(yùn)用的AOI進(jìn)行評(píng)估，則需要區(qū)分只能進(jìn)行檢測(cè)的系統(tǒng)和可以進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)。
只能尋找諸如元件缺失、位置放錯(cuò)等缺陷的檢測(cè)系統(tǒng)不能提供工藝控制的工具，所以不能用它們來(lái)提高PCB的生產(chǎn)工藝。工程師還是必須手動(dòng)來(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝。但是，這些檢測(cè)系統(tǒng)既快捷又便宜。
另一方面，測(cè)量系統(tǒng)能夠提供每一個(gè)元件的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)量生產(chǎn)工藝參數(shù)十分重要。這些系統(tǒng)要比檢測(cè)系統(tǒng)昂貴，但是當(dāng)你將他們和SPC軟件整合到一起，測(cè)量系統(tǒng)則可以提供改善生產(chǎn)工藝所必需的信息。
總體說(shuō)來(lái)，人們僅僅依據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)的準(zhǔn)確率，即真實(shí)錯(cuò)誤（準(zhǔn)確報(bào)錯(cuò)）對(duì)誤報(bào)（虛假報(bào)錯(cuò)）的比例來(lái)評(píng)估其好壞是不全面的。如果要評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)，還必須要依據(jù)測(cè)量系統(tǒng)在較小的公差范圍內(nèi)精確性的評(píng)估結(jié)果。
統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制
最后，如果你想運(yùn)用來(lái)自AOI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有效地幫助你控制生產(chǎn)流程，從而使公司實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)量和更高的利潤(rùn)，你必須掌握如下信息：
準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)
可再現(xiàn)、可重復(fù)的測(cè)量
在時(shí)間和空間上接近事件的測(cè)量
以及實(shí)時(shí)的測(cè)量過(guò)程和所有的有關(guān)生產(chǎn)工藝的信息
通過(guò)在印刷或者貼裝過(guò)程中安裝AOI系統(tǒng)，可以幫助你清除生產(chǎn)過(guò)程中積累的其它過(guò)程變量。假定你在回流焊接之后測(cè)量元件是否發(fā)生了位置偏移，你收集的數(shù)據(jù)并不能夠反映貼裝過(guò)程的準(zhǔn)確性。你應(yīng)該對(duì)貼裝后和回流焊接后的結(jié)果都進(jìn)行測(cè)量。但該信息對(duì)于控制器件貼裝幾乎是沒(méi)有用的。鑒于監(jiān)測(cè)發(fā)展的趨勢(shì)，在你必須要監(jiān)測(cè)的流程附近安裝AOI系統(tǒng)能夠迅速糾正一個(gè)快進(jìn)入下一步的參數(shù)，同時(shí)近距離檢測(cè)還可以減少在檢測(cè)過(guò)程前不符規(guī)格的PCB的數(shù)量。
雖然大多數(shù)電子行業(yè)的AOI用戶仍然只重視焊接之后的檢測(cè)，但是今后元器件和PCB的小型化趨勢(shì)會(huì)要求更有效的閉環(huán)的流程控制。能夠提供有效的檢測(cè)和測(cè)量方案的AOI系統(tǒng)將會(huì)吸引越來(lái)越多的用戶，工程師們也會(huì)認(rèn)為在這樣系統(tǒng)上的投資更加物有所值。對(duì)于所有的客戶來(lái)說(shuō)，AOI將在改進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)線和提高成品率方面持續(xù)地扮演重要的角色。
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