AOI 是新興起的一種新型測試技術(shù)，發(fā)展迅速，很多廠家都推出了 AOI 測試設(shè)備。其運(yùn)用高速高精度視覺處理技術(shù)自動檢測 PCB 板上各種不同帖裝錯誤及焊接缺陷。PCB 板的范圍可從細(xì)間距高密度板到低密度大尺寸板，并可提供在線檢測方案，以提高生產(chǎn)效率及焊接質(zhì)量。

通過使用 AOI 作為減少缺陷的工具，在裝配工藝過程的早期查找和消除錯誤，以實(shí)現(xiàn)良好的過程控制。早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免將壞板送到隨后的裝配階段，AOI 將減少修理成本，避免報廢不可修理的電路板。

AOI 的工作方式與 SMT 當(dāng)中 SPI 和印刷機(jī)中使用的視覺系統(tǒng)相同，通常使用設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）和模式識別。DRC 方法根據(jù)一些給定的規(guī)則檢查電路圖形，該方法能從算法上保證待測電路的正確性，且具有制作簡單、算法邏輯簡單、處理速度快、程序編輯量小、數(shù)據(jù)占用空間小等特點(diǎn)。圖形識別方法是將存儲的數(shù)字圖像與實(shí)際圖像進(jìn)行比較，根據(jù)完整的印刷電路板或根據(jù)模型建立的檢驗(yàn)文件進(jìn)行檢驗(yàn)，或根據(jù)計算機(jī)軸輔助設(shè)計中編制的檢驗(yàn)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。其準(zhǔn)確性取決于所采用的發(fā)牌率和檢驗(yàn)程序，一般與電子測試系統(tǒng)相同，但采集的數(shù)據(jù)量大，對數(shù)據(jù)的實(shí)時處理要求較高。模式識別方法利用實(shí)際設(shè)計數(shù)據(jù)代替 DRC 中已建立的設(shè)計原則，具有明顯的優(yōu)勢。

AOI 系統(tǒng)組成是由相機(jī)、鏡頭、光源、計算機(jī)等通用器件集成的簡單光學(xué)成像與處理系統(tǒng)。光源照明下利用相機(jī)直接成像，然后由計算機(jī)處理實(shí)現(xiàn)檢測。這種簡單系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、集成容易、技術(shù)門檻相對不高，在制造過程中能夠代替人工檢測，滿足多數(shù)場合的要求。根據(jù)成像方法的不同，AOI 又可分為三維（3D）AOI 和二維（2D）AOI，三維 AOI 主要用于物體外形幾何參數(shù)的測量、零件分組、定位、識別、機(jī)器人引導(dǎo)等場合；二維 AOI 主要用于產(chǎn)品外觀（色彩、缺陷等）檢測、不同物體或外觀分類、良疵品檢測與分類等場合。但對于大幅面或復(fù)雜結(jié)構(gòu)物體的視覺檢測，由于受到視場和分辨率（或精度）的相互制約，或生產(chǎn)節(jié)拍對檢測速度有特殊的要求，單相機(jī)組成的 AOI 系統(tǒng)有時難以勝任，因此可能需要有多個基本單元集成在一起，協(xié)同工作，共同完成高難度檢測任務(wù)。即采取一種多傳感器成像、高速分布式處理的 AOI 系統(tǒng)集成架構(gòu)。

1.高速檢測系統(tǒng)與 PCB 板帖裝密度無關(guān)。

AOI 的高速檢測系統(tǒng)不受 PCB 板帖裝密度的影響，無論 PCB 板是細(xì)間距高密度還是低密度大尺寸，都能高效地進(jìn)行檢測。這一特點(diǎn)使得 AOI 在各種不同類型的 PCB 生產(chǎn)中都能發(fā)揮重要作用，提高了檢測的適應(yīng)性和靈活性。

2.快速便捷的編程系統(tǒng)，圖形界面下運(yùn)用帖裝數(shù)據(jù)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，運(yùn)用元件數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的快速編輯。

AOI 擁有快速便捷的編程系統(tǒng)，在圖形界面下，可以利用帖裝數(shù)據(jù)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，同時通過元件數(shù)據(jù)庫能夠快速編輯檢測數(shù)據(jù)。這大大提高了檢測的效率和準(zhǔn)確性，減少了人工干預(yù)和錯誤。

3.運(yùn)用豐富的專用多功能檢測算法和二元或灰度水平光學(xué)成像處理技術(shù)進(jìn)行檢測。

AOI 采用豐富的專用多功能檢測算法，結(jié)合二元或灰度水平光學(xué)成像處理技術(shù)，能夠?qū)?PCB 板上的各種不同貼裝錯誤及焊接缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)檢測。例如，算法統(tǒng)計原理、灰階處理算法和圖像色彩分析技術(shù)等多種算法的運(yùn)用，提高了檢測的可靠性和全面性。

4.根據(jù)被檢測元件位置的瞬間變化進(jìn)行檢測窗口的自動化校正，達(dá)到高精度檢測。

當(dāng)被檢測元件位置發(fā)生瞬間變化時，AOI 能夠自動進(jìn)行檢測窗口的校正，從而實(shí)現(xiàn)高精度檢測。這一特點(diǎn)確保了在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中，仍然能夠準(zhǔn)確地檢測出 PCB 板上的缺陷，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

5.通過用墨水直接標(biāo)記于 PCB 板上或在操作顯示器上用圖形錯誤表示來進(jìn)行檢測電的核對。

AOI 可以通過用墨水直接標(biāo)記在 PCB 板上，或者在操作顯示器上用圖形錯誤表示的方式，進(jìn)行檢測電的核對。這種直觀的顯示方式，方便維修人員快速定位和修復(fù)缺陷，提高了生產(chǎn)效率。

1.刷錫后貼片前：橋接、移位、無錫、錫不足。

在刷錫后貼片前這個階段，AOI 主要檢測的錯誤類型有橋接、移位、無錫和錫不足。橋接是指錫膏在不該連接的地方連接起來，可能會導(dǎo)致電路短路。移位是指元件在貼片過程中沒有準(zhǔn)確地放置在預(yù)定位置，可能會影響后續(xù)的焊接質(zhì)量。無錫則是指某些區(qū)域沒有涂上錫膏，這會導(dǎo)致焊接不牢固。錫不足是指錫膏的量不夠，同樣會影響焊接的質(zhì)量。

2.貼片后回流焊前：移位，漏料、極性、歪斜、腳彎、錯件。

貼片后回流焊前，AOI 檢測到的錯誤類型包括移位、漏料、極性錯誤、歪斜、腳彎和錯件。移位問題在這個階段依然可能存在，因?yàn)樵谫N片過程中可能會出現(xiàn)元件位置的不準(zhǔn)確。漏料是指元件在貼片過程中可能會有部分材料掉落，影響產(chǎn)品質(zhì)量。極性錯誤是指元件的正負(fù)極安裝錯誤，這會導(dǎo)致電路無法正常工作。歪斜是指元件沒有垂直放置，可能會影響后續(xù)的焊接和電路性能。腳彎是指元件的引腳彎曲，可能會導(dǎo)致焊接不良。錯件是指安裝了錯誤的元件，這會直接導(dǎo)致產(chǎn)品功能異常。

3.回流焊或波峰焊后：少錫 / 多錫、無錫短接、錫球、漏料、極性、移位腳彎錯件。

在回流焊或波峰焊后，AOI 主要檢測少錫 / 多錫、無錫短接、錫球、漏料、極性錯誤、移位、腳彎和錯件等問題。少錫或多錫會影響焊接的質(zhì)量和可靠性。無錫短接可能會導(dǎo)致電路短路。錫球是在焊接過程中形成的小錫珠，可能會引起電路短路或其他問題。漏料問題在這個階段也可能存在，需要及時檢測和處理。極性錯誤、移位、腳彎和錯件等問題在經(jīng)過焊接過程后可能會更加明顯，需要仔細(xì)檢測以確保產(chǎn)品質(zhì)量。

1. 錫膏印刷之后：AOI 放置在錫膏印刷之后，可減少 ICT 發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)量，最直接地支持過程跟蹤和特征化。這個位置能檢測典型的印刷缺陷，如焊盤上焊錫不足、焊錫過多、焊錫對焊盤的重合不良以及焊盤之間的焊錫橋等問題。同時，能提供印刷偏移和焊錫量信息等定量過程控制數(shù)據(jù)，還會產(chǎn)生有關(guān)印刷焊錫的定性信息。

   
   

2. 回流焊前檢查：在元件貼放在板上錫膏內(nèi)之后和 PCB 送入回流爐之前，放置 AOI 設(shè)備可發(fā)現(xiàn)來自錫膏印刷以及機(jī)器貼放的大多數(shù)缺陷。在此位置產(chǎn)生的定量過程控制信息，能為高速片機(jī)和密間距元件貼裝設(shè)備校準(zhǔn)提供信息，滿足過程跟蹤的目標(biāo)。

   
   

3. 回流焊后檢查：在 SMT 工藝過程的最后步驟進(jìn)行檢查，這是 AOI 更流行的選擇。因?yàn)檫@個位置可發(fā)現(xiàn)全部的裝配錯誤，提供高度的安全性，能夠識別由錫膏印刷、元件貼裝和回流過程引起的錯誤。

可通過減少編程時間、更大限度地減少誤報、改善失效檢查等方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，制定設(shè)計方針可簡化檢查并降低生產(chǎn)成本。具體而言，可以從以下幾個方面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計：

一、減少編程時間

AOI 的編程時間可以通過一些方法來減少。例如，采用快速便捷的編程系統(tǒng)，在圖形界面下利用帖裝數(shù)據(jù)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，同時通過元件數(shù)據(jù)庫能夠快速編輯檢測數(shù)據(jù)。此外，基于 IPC-7350 標(biāo)準(zhǔn)的 PCB 布局被推薦為針對特殊測試的基準(zhǔn)，在大量 PCB 布局上采用這種基準(zhǔn)，可以減少編程時間。先探究每一種布局的檢查效果，再有意地利用 PCB 錯誤布局，產(chǎn)生一些工藝中的缺陷，如立碑和引腳懸空等，從而更好地優(yōu)化編程過程。

二、更大限度地減少誤報

1. 為了更大限度地減少誤報，可以采取以下措施：

   
   

2. 對 AOI 的操作員進(jìn)行頻繁的培訓(xùn)，強(qiáng)化他們對于 AOI 檢測的判定能力，降低人為錯誤導(dǎo)致的誤報。

   
   

3. 設(shè)置顏色變化的標(biāo)準(zhǔn)，使用帶 3CCD 彩色相機(jī)和 3 色半球形 LED 陣列光源的 AOI 系統(tǒng)。采集的圖像中不同顏色反映不同的焊料表面信息，像素灰度值的變化對應(yīng)于傾斜焊料表面的變化趨勢，減少因顏色變化引起的誤報。

   
   

4. 引入 24 位彩色數(shù)據(jù)處理，并引入其他技術(shù)，如同軸照明，提高檢測的準(zhǔn)確性，減少誤報。

   
   

5. AOI 檢查窗口優(yōu)化。定義任何給定組件或攝像機(jī)的可接受公差窗口，測試多個 “良好” 板以定義可接受范圍，避免因公差設(shè)置不合理導(dǎo)致的誤報。

   
   

6. 實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用高誤報率自動檢測，及時發(fā)現(xiàn)和糾正誤報問題。

三、改善失效檢查

改善失效檢查可以從以下幾個方面入手：

1. 確定設(shè)計規(guī)劃。PCB 設(shè)計考慮對 AOI 測試的影響，兩個元件的安全距離 G≥1.2H。充分考慮拼板設(shè)計時板變形彎曲的影響，按單個 PCBA 產(chǎn)品進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)，有利于分析失效原因。

   
   

2. 在 AOI 測試程序或者測試步驟加入管控，以防止 AOI 漏測試步驟，確保全面的失效檢查。

   
   

3. 自動將產(chǎn)品數(shù)據(jù)直接從 AOI 系統(tǒng)傳輸?shù)叫畔⑾到y(tǒng)，方便對失效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提高失效檢查的效率。

通過以上方法，可以實(shí)現(xiàn) AOI 的優(yōu)化設(shè)計，簡化檢查過程，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

在 PCB 布局中，器件到 PCB 的邊緣應(yīng)該至少留有 3mm 的工藝邊。這一要求主要是出于以下幾個方面的考慮：

首先，工藝邊的設(shè)置有助于在生產(chǎn)過程中確保電路板的尺寸和形狀的準(zhǔn)確性。例如，在 SMT 貼片加工中，工藝邊可以為貼片機(jī)軌道提供夾持空間，避免太靠近軌道邊的元器件在吸嘴吸取元器件并貼裝到 PCB 板上時發(fā)生撞件現(xiàn)象，從而確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。同時，在波峰焊過程中，工藝邊也能防止安裝在邊緣部分的元器件與夾持爪碰撞，以及邊緣導(dǎo)線和夾持爪之間粘連。

其次，工藝邊的預(yù)留可以提高 PCB 板的可加工性和組裝精度。對于一些特殊形狀的 PCB 板，通過巧妙地設(shè)置工藝邊，可以簡化拼板方式，降低生產(chǎn)成本。而且，在去除工藝邊時，保證工藝邊平整至關(guān)重要，尤其是對于組裝要求極高的 PCB 板，任何不平整的毛邊都可能導(dǎo)致安裝孔位偏移，給后續(xù)組裝帶來極大的麻煩。

此外，不同的 PCB 規(guī)范和設(shè)計準(zhǔn)則對工藝邊的要求也有所不同。一般來說，工藝邊通常需要 3 - 10mm 的寬度，以 5mm 最為常見。在設(shè)計工藝邊時，需要注意工藝邊內(nèi)不能排布貼片或機(jī)插元器件，手插元器件的實(shí)體不能落在上、下工藝邊上方 3mm 高度內(nèi)的空間中，不能落在左、右工藝邊上方 2mm 高度內(nèi)的空間中。工藝邊內(nèi)的導(dǎo)電銅箔要求盡量寬，小于 0.4mm 的線條需要加強(qiáng)絕緣和耐磨損處理，最邊上的線條不小于 0.8mm。工藝邊與 PCB 可用郵票孔或者 V 形槽連接，一般選用 V 形槽。工藝邊上不應(yīng)有焊盤、通孔。面積大于 80mm2 的單板要求 PCB 自身有一對相互平行的工藝邊，并且工藝邊上下空間無元件實(shí)體進(jìn)入。

綜上所述，為了確保 PCB 板的生產(chǎn)質(zhì)量和組裝精度，器件到 PCB 的邊緣應(yīng)該至少留有 3mm 的工藝邊。這樣可以有效地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時保證產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

AOI（自動光學(xué)檢測）在檢測電路板時，具有不同程度的檢測能力，可以檢測出多種類型的缺點(diǎn)。

錯件：如果零件形狀明顯不同或者有表面印刷，AOI 可以通過圖像對比檢測出來。但對于外觀無明顯差異且無表面印刷的小尺寸元件，如 0402 尺寸以下的電阻及電容，則難以檢出。

極性反：當(dāng)零件本身有標(biāo)示極性的符號或者外觀形狀存在差異時，AOI 能夠判斷元件的極性是否安裝正確。否則，檢測難度較大。

腳翹和腳變形：嚴(yán)重的腳翹可以通過光線反射的明暗不同被 AOI 檢測到，嚴(yán)重的腳變形也可以被識別。但輕微的腳翹和腳變形較難判斷，其檢測效果通常取決于參數(shù)調(diào)整的嚴(yán)格程度以及工程師或操作員的經(jīng)驗(yàn)值。

錫橋：一般情況下，位于電路板表面的錫橋容易被 AOI 檢查出來。然而，如果錫橋藏在零件底下，如某些連接器本體底部的錫橋，AOI 則無法檢測到。

少錫：當(dāng)錫膏量嚴(yán)重不足時，AOI 可以輕易判斷。但當(dāng)錫膏印刷量存在誤差時，需要收集一定數(shù)量的產(chǎn)品進(jìn)行判斷和研究。

假焊：由于假焊的外表通常很難看出焊接情況，即使可以利用外觀形狀來判斷，其差異也非常小。把參數(shù)調(diào)得太嚴(yán)容易誤判，因此需要經(jīng)過一段時間的調(diào)校才能得出更佳參數(shù)，檢測難度較大。