AOI自动光学检测设备选型与SMT检测技术

随着电子制造业中印刷电路板元器件安装普遍采用表面贴片安装技术，产品集成度更高、元器件体积更小、安装密度更大，传统的检测技术在检测能力和检测速度上都不能适应新的电子制造技术。基于机器视觉的检测技术可以快速、准确地实现对贴片安装产品缺陷的自动检测，是提高电子制造业自动化水平和产品质量的重要技术.

目前电子产品的微小型化，必然使元器件也不断地朝着微小型化方向发展，引脚间距现朝着0.3mm甚至更小的尺寸发展，布线也越来越密，BGA／CSP／FC的使用也越来越多，SMA组件也越来越复杂。这一切对用SMT生产的产品质量检测技术提出了非常高的要求。
在现代电子组装技术中采用SMT工艺，使用的检测技术主要包括人工目检(MVl)，自动视觉检测(AVl)，自动光学检测(A01)，在线电路检测(ICT)，自动X射线检测(AXl)，功能检测(FT)，飞针测试(FP)等方法 .

本章对几种主要的SMT生产的产品的AOI检测选型方法及相关AOI检测设备的工作原理、检测技术，及无铅化后相应的改进方法予以介绍。

图像获取与处理是AOI自动光学检测设备的重要组成部分.

表面贴装技术（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，简称ＳＩＶｌＴ），它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称ＳＭＣ／ＳＭＤ，常称片状元器件）安放在印刷电路板（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ，ＰＣＢ）的表面或其它基板的表面上，通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电子组装技术。ＳＭＴ技术作为新一代的电子组装技术，使电子产品更具有轻、薄、短、小、多功能、高可靠性、低成本等一系列优点。经过多年的发展。该技术广泛应用于计算机、通信、消费电子、工业自动化等电子制造行业中，使电子产品进一步向微型化、小型化、高可靠性方向发展。ＳＭＴ技术在许多领域中已经部分或完全取代了传统的版插孔式安装技术，发展已经相当成熟。据调查，国外发达国家电子产品ＳＭＴ化率大约在８０％一９０％之间，我国目前已经达到了６０％左右［ＩＸ２］。另外，随着全球大型ＥＭＳ（ＥｌｅｃｔｒｏｒｔｉｃｓＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｅｒｖｉｃｅｓ，电子制造服务商）向中国转移或扩产，以及片式元器件使用量的高速增长，中国的ＳＭＴ产业将得到进一步发展。高性能、高复杂性、高质量印刷电路板的生产，除了应保证优良的原材料、具备先进的生产工艺、设备和先进的管理模式之外，还必须具备完备的技术质量保证体系和先进检测设备。其中，检测环节ＳＭＴ流程中非常重要的一个环节，是ＳＭＴ中质量控制的关键。

随着ＰＣＢ贴片工艺向着更小和密度更高的方向发展，贴片产品的质量检测和质量控制遇到新的问题。传统的人工视觉目测由于效率低、工艺水平主观性强，对于微小器件和集成芯片ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）弓Ｉ脚无法进行可靠检测【３１。ＩＣ芯片的最小引脚间距只有０．３ｍｍ，即使借助光学放大设备帮助，传统的人工视觉目测由于效率低、工艺水平主观性强，对于微小器件和集成芯片ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）弓Ｉ脚无法进行可靠检测【３１。ＩＣ芯片的最小引脚间距只有０．３ｍｍ，即使借助光学放大设备帮助，人工目测效率非常低、易疲劳、主观性强，根本无法适应高效、自动化的贴片安装生产。

AOI自动光学检测仪是基于对贴片产品的可见光图像进行光电传感器变换、数字图像采集处理，然后进行模式识别，是结合人的视觉经验和计算智能的机器视觉的一种应用。它具有非接触、无损、快速、准确、可靠的特点，目前在国外ＳＭＴ生产线上已经得到了广泛应用，成为电子制造自动化中的重要一环.

目前国外ＳＭＴ贴片安装产品质量的机器视觉检测技术和设备已趋于成熟形成比较大的产业。其中占市场份额最大的是美国Ａｇｉｌｅｎｔ公司，其它著名的企业有以色列Ｏｒｂｏｔｅｃｈ公司、Ｃａｍｔｅｋ公司、日本欧姆龙OMRON的AOI外观检测机公司、美国Ｃｙｂｅｒｏｐｔｉｅ、Ｔｅｒａｄｙｎｅ公司、德国Ｖｉｓｃｏｍ公司等。台湾十年前与国内现状比较类似，ＳＭＴ生产设备和检测设备都完全依赖进口，应用受到昂贵的进口设备限制。随着台湾电子制造业的发展，２０００年逐步发展了两个比较大的ＳＭＴ检测设备上市公司：德律科技口Ⅺ）和良瑞科技（Ｌａｎｄｒｅｘ）。通过对ＡＯＩ技术的研究、发展，提升了整个台湾的电子制造业的技术水平、产品质量和生产效率。

国内外ＡＯＩ设备图像获取与处理系统结构上大致上是相同的，硬件上都可分为照明模块、图像模块和运动控制模块等。这些设备照明方面都采用了ＬＥＤ冷光源，并且为了提高检测精度，在光源上又都作了各种改进。

ＯＩＴｔｒｏｎ采用的是３色彩色光源，光源的位置和角度进行了特殊设计，各颜色对检测板的照射角度不同，通过颜色可以反映对象的角度起伏变化。而Ａｇｉｌｅｎｔ采用的是彩色、多角度。多ＬＥＤ光源。图像模块包括高精度光学放大镜头，高分辨率彩色ＣＣＤ、图像采集卡等元件。光学放大倍率一般从Ｏ．１．２倍，放大倍数的选择也并不是越高越好，太高的放大倍数限制了视野（ＦＯｒ）的范围，导致检测效率下降，影响检测速度，所以需要选择合适的放大倍数。ＣＣＤ的尺寸规格一般选择的是１／２”或１／３”大小，百万像素.

自動光學檢測(AOI)設備是近年來相當具有市場潛力的檢測設備，AOI系統發展源自於早期人們雖知道人工檢驗缺乏效率和可重現性，目前AOI技术正被广泛应用在全世界各种离线和在线用途上, 尤其适合发现和预防各种和焊接有关的缺陷.

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