什么是PCB制造的自動(dòng)光學(xué)檢查？

當(dāng)您在項(xiàng)目中使用印刷電路板（PCB）時(shí)，您需要確保它們性能良好并使客戶滿意。必須有可靠的方法來測試PCB的缺陷并確保它們按預(yù)期運(yùn)行。

印刷電路板正在變得越來越小，越來越復(fù)雜-當(dāng)今的PCB可能包含成千上萬的焊接點(diǎn)和許多微小的元件。這種增加的復(fù)雜性可能導(dǎo)致更大的錯(cuò)誤可能性。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的目視檢查不足以檢測密集擁擠的板上的微小缺陷時(shí)，自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）等技術(shù)可幫助提供更深入的了解和準(zhǔn)確性。

我們?nèi)绾味x自動(dòng)光學(xué)檢查？

我們?nèi)绾味xAOI？自動(dòng)化光學(xué)檢查是通過使用光成像的機(jī)器掃描儀對完成的電路板進(jìn)行視覺檢查。它評估工藝質(zhì)量以確保PCB適合購買和使用。

AOI系統(tǒng)通常包含許多光源和多個(gè)攝像機(jī)，有時(shí)包括攝像機(jī)。光源從不同角度照亮PCB，而攝像機(jī)則拍攝照片或錄像以創(chuàng)建用于評估的全面圖像。

AOI測量通常使用機(jī)器掃描儀來自動(dòng)掃描設(shè)備，而無需進(jìn)行肉眼檢查。掃描儀可以檢查是否可能導(dǎo)致災(zāi)難性故障的缺陷（例如缺少關(guān)鍵組件），還可以測試較小的缺陷，這些缺陷會(huì)降低PCB的質(zhì)量和性能。這些較小的缺陷可能包括一些問題，例如組件稍微錯(cuò)位或形成錯(cuò)誤尺寸或形狀的焊接。

AOI在許多不同的生產(chǎn)階段都非常有用。它適用于裸板檢查，焊膏檢查，回流前和回流后。每個(gè)階段都會(huì)在PCB板的設(shè)計(jì)中引入缺陷，而AOI則可以在缺陷板上進(jìn)一步生產(chǎn)之前捕獲缺陷。

但是，實(shí)際上，大多數(shù)AOI都是在后期制作中進(jìn)行的。原因是AOI可以使用單個(gè)系統(tǒng)同時(shí)檢查多種缺陷。進(jìn)行全面檢查所需的時(shí)間少于在過程的每一步之后進(jìn)行檢查的時(shí)間。使用AOI作為最終檢查可以幫助提高生產(chǎn)速度，并提高生產(chǎn)率和按時(shí)完成任務(wù)。而且，如果AOI在后期生產(chǎn)階段發(fā)現(xiàn)缺陷，則有缺陷的電路板可以退回進(jìn)行返工，而其余的電路板則可以向前移動(dòng)。

AOI的作用

AOI在PCB生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用。它確保每塊板都能滿足復(fù)雜電氣應(yīng)用中所需的高性能。

當(dāng)AOI發(fā)現(xiàn)PCB上的缺陷時(shí)，它會(huì)標(biāo)記電路板以進(jìn)行維修。此過程可以通過幾種不同的方式發(fā)生。AOI的調(diào)查結(jié)果可能無法滿足特定的設(shè)施要求，例如，要求板上的所有線路必須超過一定的尺寸。在這種情況下，人員可以檢查調(diào)查結(jié)果，并確定哪些板應(yīng)該退還以進(jìn)行進(jìn)一步工作?；蛘?/span>AOI可以將實(shí)際PCB與完美PCB的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）圖像進(jìn)行比較。AOI可以自動(dòng)檢測實(shí)際電路板偏離理想設(shè)計(jì)的位置，并將其標(biāo)記為可重新加工。

AOI為PCB生產(chǎn)帶來以下好處：

l確保質(zhì)量： AOI使您可以確保PCB產(chǎn)品按預(yù)期運(yùn)行。確保產(chǎn)品質(zhì)量可以幫助您提高客戶滿意度，提高您在業(yè)務(wù)中的聲譽(yù)，并使您對為客戶提供的服務(wù)的價(jià)值放心。

l評估復(fù)雜的電路板：在Millenium Circuits，如果我們的一塊電路板包含100多個(gè)組件，它將自動(dòng)進(jìn)行AOI。AOI可以以人眼無法比擬的精確度檢查復(fù)雜的電路板設(shè)計(jì)。

l改進(jìn)流程：如果缺陷是由錯(cuò)誤的過程導(dǎo)致的，則通過AOI立即發(fā)現(xiàn)缺陷可以幫助您確定缺陷的模式并調(diào)整過程，然后再生產(chǎn)出數(shù)千個(gè)具有相同缺陷的電路板?！秶H工程與先進(jìn)技術(shù)雜志》上發(fā)表的一項(xiàng)最新研究報(bào)告指出，在一塊新組裝的電路板上發(fā)現(xiàn)一個(gè)故障的成本，比在一個(gè)裸露的板上捕獲一個(gè)缺陷的成本僅高十倍，但是發(fā)現(xiàn)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)場的電路板中的一個(gè)故障使用是昂貴的1000倍。盡早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可以最大程度地減少將來返工的可能性，并使您的生產(chǎn)運(yùn)營更有效率。

l可定制性： AOI是自動(dòng)化過程，但是操作員可以設(shè)置參數(shù)以告知掃描儀要檢查的內(nèi)容。如果您的設(shè)計(jì)規(guī)格發(fā)生變化，很容易調(diào)整設(shè)置以檢測需要查找的缺陷。

AOI評論如何

以下是AOI期間正在審查的一些因素：

焊接缺陷

焊接使用低熔點(diǎn)合金（通常是錫和鉛）或無鉛合金來連接PCB的金屬組件。該過程類似于焊接，不同之處在于它不會(huì)熔化金屬部件。當(dāng)兩個(gè)金屬組件之間的連接未能按預(yù)期形成時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)焊接缺陷。

以下是AOI可以檢查的一些常見焊接缺陷：

1.開路

PCB中的開路是相對常見的缺陷，并且存在問題，因?yàn)椴煌暾碾娐窌?huì)阻止電流流過。電路斷開時(shí)，該板將無法正常工作。

由于通孔和走線的形成不正確，或者由于未達(dá)到目標(biāo)而進(jìn)行的焊接會(huì)導(dǎo)致開路。目視檢查或X射線成像有時(shí)可以檢測到明顯的斷路，但是AOI甚至可以識(shí)別出輕微的斷路，并標(biāo)記為將電路板送回以正確閉合電路。

2.焊橋或焊短褲

當(dāng)焊料連接不應(yīng)電連接的PCB上的兩個(gè)組件時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)焊橋。當(dāng)電路板生產(chǎn)中使用過多的焊料或焊料滲入電路板中打算保持無焊料的區(qū)域時(shí)，就會(huì)形成這些橋。

當(dāng)焊料在固化之前沒有與引線分離時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生焊橋。引線是設(shè)計(jì)用來連接板上兩個(gè)位置的金屬焊盤。焊錫可能不會(huì)分開，這是因?yàn)橐€太大，或者是因?yàn)橛刑嗟暮龑⑺鼈冋吃诎迳希蛘呤且驗(yàn)榘宓拈g距非常淺。

焊橋是有問題的，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞通過電路板的預(yù)期電流。它們可能導(dǎo)致短路或燒毀板上的關(guān)鍵組件或走線。眾所周知，它們也很難用肉眼檢測到-即使微小的焊料滲漏也會(huì)導(dǎo)致形成焊料橋。幸運(yùn)的是，AOI掃描甚至可以檢測到很小的焊料橋，并將有缺陷的電路板送回維修。

3.焊錫不足

當(dāng)生產(chǎn)過程中使用的焊料太少而無法連接電路板上的不同組件時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn)不足的情況。有時(shí)，焊料無法完全連接組件-這些情況稱為焊料漏斗。

當(dāng)焊接不充分的組件連接不穩(wěn)定時(shí)，它們可能無法形成穩(wěn)定的電氣連接，因此電路板的性能將很差。而且，如果焊料的量如此之細(xì)，以至于無法將其固定在板上，那么板子最終將缺少零件，這很可能導(dǎo)致災(zāi)難性的故障。AOI可以掃描并記下每個(gè)組件上的焊料量，或者將電路板與正確的圖像進(jìn)行比較，以確定電路板是否需要重新焊接。

4.多余的焊料

當(dāng)相反的情況發(fā)生時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)過多的焊料-生產(chǎn)過程會(huì)將過多的焊料放到板上。有時(shí)是由于使用的焊嘴太寬而發(fā)生的，或者是由于過度使用而導(dǎo)致的。

過多的焊料會(huì)引起許多困難，包括諸如焊橋的畸形。當(dāng)生產(chǎn)過程中向板上的引腳施加過多的焊料時(shí)，它還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大的圓形焊球，這使得很難判斷引腳是否被充分潤濕而粘在板上。

焊球由于其尺寸而相對容易檢測，但是檢查員在看了幾十個(gè)幾乎相同的板后可能會(huì)漏掉一個(gè)。好的AOI掃描儀可以輕松地檢測出多余的焊料，然后將電路板送回去，以便用焊料吸盤或焊料芯進(jìn)行重新加工。

組件缺陷

組件缺陷是指連接到板上的小型功能部件中的故障。以下是PCB上的一些常見組件缺陷：

1.解除鉛

當(dāng)PCB上的微小金屬焊盤之一無法正確粘附時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生抬起的引線。有時(shí)，由于生產(chǎn)過程中過熱或過高處理或板子彎曲而導(dǎo)致引線抬高。在其他情況下，它會(huì)導(dǎo)致引線太長而與焊料接觸時(shí)上升。

抬起的導(dǎo)線不穩(wěn)定，因此存在問題。板上的焊盤允許引腳連接到下面的銅板上，但是如果引線抬起，則引腳將無法進(jìn)行正確的連接。丟失的連接會(huì)導(dǎo)致組件故障并損害電路板的性能。

2.缺少組件

PCB可能由于多種原因而缺少組件。焊接不充分會(huì)導(dǎo)致零件丟失，或者生產(chǎn)過程可能會(huì)跳過必要的零件。

缺少的組件是PCB上的嚴(yán)重缺陷-可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性故障。人眼可能會(huì)注意到缺少的零件，但是由于這是必然的故障，因此，擁有可靠的AOI掃描儀對于在將零件丟失給客戶之前捕獲具有零件丟失的PCB至關(guān)重要。

3.組件錯(cuò)位或錯(cuò)位

當(dāng)生產(chǎn)過程中不正確地放置零件或放置后零件移位時(shí)，可能會(huì)發(fā)生未對準(zhǔn)或放錯(cuò)位置的情況。在回流焊期間，元件移動(dòng)很常見，因?yàn)榱慵苋菀自谌廴诤噶仙戏揭苿?dòng)-焊料的表面張力意味著元件很容易滑動(dòng)。

如果組件未對準(zhǔn)或放置不當(dāng)，PCB可能仍然可以工作，但性能可能會(huì)變慢。否則它可能根本無法執(zhí)行。對準(zhǔn)誤差可能太小而無法用肉眼看到，因此擁有可靠的AOI掃描儀對于捕獲這些缺陷至關(guān)重要。

AOI與其他檢查方法相比如何？

與其他工藝相比，AOI在檢測PCB中的故障方面具有許多優(yōu)勢。以下是AOI如何與其他檢查方法疊加的細(xì)分：

1.自動(dòng)X射線檢查（AXI）

AXI使用X射線而不是光成像來檢查PCB。公司經(jīng)常使用AXI來評估特別復(fù)雜或密集構(gòu)造的板。原因是X射線穿過材料傳播以對它們成像。因?yàn)橛糜?/span>AOI的光會(huì)從表面反射，所以一個(gè)組件可能會(huì)阻擋另一個(gè)組件。但是，X射線會(huì)穿過不同的材料層，從而準(zhǔn)確地對所有材料進(jìn)行成像。

AXI是一項(xiàng)新興的復(fù)雜技術(shù)，其主要缺點(diǎn)是費(fèi)用昂貴。由于AXI如此昂貴，因此除非特別復(fù)雜或高度集群的板卡，否則通常不值得使用。

2.自動(dòng)激光測試（ALT）測量

ALT測量使用激光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光成像來掃描和測量PCB。當(dāng)來自激光器的光從PCB組件反射時(shí)，ALT系統(tǒng)使用激光器的位置來精確定位不同組件的位置和高度并評估其反射率。與AOI一樣，ALT系統(tǒng)可以將經(jīng)驗(yàn)測量結(jié)果與示意圖或一組規(guī)范進(jìn)行比較，以檢測任何缺陷。

ALT測量對于評估焊膏的位置和數(shù)量特別有用，盡管有時(shí)干擾可能會(huì)使測量不準(zhǔn)確。

3.在線測試（ICT）

在線測試使用電探針來評估組裝后的PCB將如何工作。它使用電流檢查每個(gè)組件是否安裝到位并正常工作。它測試短路和斷路，并評估基本的電氣質(zhì)量，例如電容和電阻。

因?yàn)樗褂秒娏鞫皇浅上瘢耘cAOI相比，ICT往往會(huì)提供更多有限的焊接信息。它可以評估電氣組件的質(zhì)量，并提供有關(guān)影響電路的焊接缺陷的信息，但是無法提供有關(guān)焊料不足或過多的詳細(xì)信息。

AOI通常比在線測試更可靠，尤其是對于當(dāng)今正在開發(fā)的較小的PCB。

4.手動(dòng)外觀檢查（MVI）

由于AOI不需要接觸電路板，因此大多數(shù)PCB公司更喜歡AOI而不是手動(dòng)外觀檢查。人工檢查人員必須處理這些板，并且處理可能會(huì)給本來很完美的板帶來缺陷。AOI可以掃描PCB，而不會(huì)干擾它們的精密組件并保持其結(jié)構(gòu)完整性。

AOI還比人類視覺檢查更可靠。一個(gè)人很容易錯(cuò)過PCB上的一個(gè)小缺陷。但是AOI甚至可以捕獲最微小的錯(cuò)誤。其嚴(yán)格的敏銳度永不降低，它可以以比人眼所允許的更為精細(xì)的細(xì)節(jié)掃描電路板，并且在生產(chǎn)過程的所有階段都始終可靠。