AOI與ICT測(cè)試技術(shù)-與非網(wǎng)-EEFOCUS

1、AOI與ICT測(cè)試技術(shù)【來(lái)源:SMT網(wǎng)】【作者:Admin】【時(shí)間:2006-9-6 8:53:46】【點(diǎn)擊:151】一、AOI測(cè)試技術(shù)AOI是近幾年才興起的一種新型測(cè)試技術(shù)，但開(kāi)展較為迅速，目前很多廠家都推出了AOI測(cè)試設(shè)備。當(dāng)自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，機(jī)器通過(guò)攝像頭自動(dòng)掃描PCB，采集圖像，測(cè)試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)圖像處理，檢查岀 PCB上缺陷，并通過(guò)顯示器或自動(dòng)標(biāo)志把缺陷顯示/標(biāo)示岀來(lái)，供維修人員修整。1、實(shí)施目標(biāo)：實(shí)施AOI有以下兩類(lèi)主要的目標(biāo)：(1) 最終品質(zhì)(End quality)。對(duì)產(chǎn)品走下生產(chǎn)線時(shí)的最終狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)生產(chǎn)問(wèn)題非常清楚、產(chǎn)品混合度高、數(shù)量和速度為關(guān)鍵因

2、素的時(shí)候，優(yōu)先采用這個(gè)目標(biāo)。AOI通常放置在生產(chǎn)線最末端。在這個(gè)位置，設(shè)備可以產(chǎn)生范圍廣泛的過(guò)程控制信息。(2) 過(guò)程跟蹤(Process tracking)。使用檢查設(shè)備來(lái)監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程。典型地包括詳細(xì)的缺陷分類(lèi)和元件 貼放偏移信息。當(dāng)產(chǎn)品可靠性很重要、低混合度的大批量制造、和元件供給穩(wěn)定時(shí)，制造商優(yōu)先采用這 個(gè)目標(biāo)。這經(jīng)常要求把檢查設(shè)備放置到生產(chǎn)線上的幾個(gè)位置，在線地監(jiān)控具體生產(chǎn)狀況，并為生產(chǎn)工藝 的調(diào)整提供必要的依據(jù)。2、放置位置雖然AOI可用于生產(chǎn)線上的多個(gè)位置，各個(gè)位置可檢測(cè)特殊缺陷，但AOI檢查設(shè)備應(yīng)放到一個(gè)可以盡早識(shí)別和改正最多缺陷的位置。有三個(gè)檢查位置是主要的：(1) 錫膏印刷之

3、后。如果錫膏印刷過(guò)程滿足要求，那么ICT發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)量可大幅度的減少。典型的 印刷缺陷包括以下幾點(diǎn)：A. 焊盤(pán)上焊錫缺乏。B. 焊盤(pán)上焊錫過(guò)多。C. 焊錫對(duì)焊盤(pán)的重合不良。D. 焊盤(pán)之間的焊錫橋。在ICT上，相對(duì)這些情況的缺陷概率直接與情況的嚴(yán)重性成比例。輕微的少錫很少導(dǎo)致缺陷，而嚴(yán)重 的情況，如根本無(wú)錫，幾乎總是在ICT造成缺陷。焊錫缺乏可能是元件喪失或焊點(diǎn)開(kāi)路的一個(gè)原因。盡管如此，決定哪里放置 AOI需要認(rèn)識(shí)到元件喪失可能是其它原因下發(fā)生的，這些原因必須放在檢查方案 內(nèi)。這個(gè)位置的檢查最直接地支持過(guò)程跟蹤和特征化。這個(gè)階段的定量過(guò)程控制數(shù)據(jù)包括，印刷偏移和 焊錫量信息，而有關(guān)印刷焊錫的定性

4、信息也會(huì)產(chǎn)生。(2) 回流焊前。檢查是在元件貼放在板上錫膏內(nèi)之后和PCB送入回流爐之前完成的。這是一個(gè)典型 地放置檢查機(jī)器的位置，因?yàn)檫@里可發(fā)現(xiàn)來(lái)自錫膏印刷以及機(jī)器貼放的大多數(shù)缺陷。在這個(gè)位置產(chǎn)生的 定量的過(guò)程控制信息，提供高速片機(jī)和密間距元件貼裝設(shè)備校準(zhǔn)的信息。這個(gè)信息可用來(lái)修改元件貼放或說(shuō)明貼片機(jī)需要校準(zhǔn)。這個(gè)位置的檢查滿足過(guò)程跟蹤的目標(biāo)。(3) 回流焊后。在 SMT工藝過(guò)程的最后步驟進(jìn)行檢查，這是目前AOI最流行的選擇，因?yàn)檫@個(gè)位置 可發(fā)現(xiàn)全部的裝配錯(cuò)誤?；亓骱负髾z查提供高度的平安性，因?yàn)樗R(shí)別由錫膏印刷、元件貼裝和回流過(guò)程引起的錯(cuò)誤。二、ICT測(cè)試技術(shù)電氣測(cè)試使用的最根本儀器是在線測(cè)試

5、儀(ICT)，傳統(tǒng)的在線測(cè)試儀測(cè)量時(shí)使用專(zhuān)門(mén)的針床與已焊接 好的線路板上的元器件接觸，并用數(shù)百毫伏電壓和10毫安以?xún)?nèi)電流進(jìn)行分立隔離測(cè)試，從而精確地測(cè)岀所裝電阻、電感、電容、二極管、三極管、可控硅、場(chǎng)效應(yīng)管、集成塊等通用和特殊元器件的漏裝、錯(cuò)裝、參數(shù)值偏差、焊點(diǎn)連焊、線路板開(kāi)短路等故障，并將故障是哪個(gè)元件或開(kāi)短路位于哪個(gè)點(diǎn)準(zhǔn)確告訴 用戶(hù)。針床式在線測(cè)試儀優(yōu)點(diǎn)是測(cè)試速度快，適合于單一品種民用型家電線路板極大規(guī)模生產(chǎn)的測(cè)試， 而且主機(jī)價(jià)格較廉價(jià)。但是隨著線路板組裝密度的提高，特別是細(xì)間距SMT組裝以及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)周期越來(lái)越短，線路板品種越來(lái)越多，針床式在線測(cè)試儀存在一些難以克服的問(wèn)題：測(cè)試用針床

6、夾具的制 作、調(diào)試周期長(zhǎng)、價(jià)格貴；對(duì)于一些高密度SMT線路板由于測(cè)試精度問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行測(cè)試。根本的ICT近年來(lái)隨著克服先進(jìn)技術(shù)局限的技術(shù)而改善。例如，當(dāng)集成電路變得太大以至于不可能為 相當(dāng)?shù)碾娐犯采w率提供探測(cè)目標(biāo)時(shí)，ASIC工程師開(kāi)發(fā)了邊界掃描技術(shù)。邊界掃描(boundary scan)提供一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)確認(rèn)在不允許探針的地方的元件連接。額外的電路設(shè)計(jì)到IC內(nèi)面，允許元件以簡(jiǎn)單的方式與周?chē)脑ㄐ?，以一個(gè)容易檢查的格式顯示測(cè)試結(jié)果。另一個(gè)非矢量技術(shù)(vectorlees technique)將交流(AC)信號(hào)通過(guò)針床施加到測(cè)試中的元件。一個(gè)傳感器板 靠住測(cè)試中的元件外表壓住，與元件引腳框形

7、成一個(gè)電容，將信號(hào)偶合到傳感器板。沒(méi)有偶合信號(hào)表示 焊點(diǎn)開(kāi)路。用于大型復(fù)雜板的測(cè)試程序人工生成很費(fèi)時(shí)費(fèi)力，但自動(dòng)測(cè)試程序產(chǎn)生(ATPG, automated test programgeneration)軟件的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題，該軟件基于PCBA的CAD數(shù)據(jù)和裝配于板上的元件規(guī)格庫(kù)，自動(dòng)地設(shè)計(jì)所要求的夾具和測(cè)試程序。雖然這些技術(shù)有助于縮短簡(jiǎn)單程序的生成時(shí)間，但高節(jié)點(diǎn)數(shù)測(cè)試程 序的論證還是費(fèi)時(shí)和和具有技術(shù)挑戰(zhàn)性。三、AXI測(cè)試技術(shù)AXI是近幾年才興起的一種新型測(cè)試技術(shù)。當(dāng)組裝好的線路板(PCBA )沿導(dǎo)軌進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部后，位于線路板上方有一 X-Ray發(fā)射管，其發(fā)射的X射線穿過(guò)線路板后被置于下方

8、的探測(cè)器(一般為攝象機(jī))接 受，由于焊點(diǎn)中含有可以大量吸收X射線的鉛，因此與穿過(guò)玻璃纖維、銅、硅等其它材料的X射線相比，照射在焊點(diǎn)上的 X射線被大量吸收，而呈黑點(diǎn)產(chǎn)生良好圖像，使得對(duì)焊點(diǎn)的分析變得相當(dāng)直觀，故 簡(jiǎn)單的圖像分析算法便可自動(dòng)且可靠地檢驗(yàn)焊點(diǎn)缺陷。AXI技術(shù)已從以往的2D檢驗(yàn)法開(kāi)展到目前的 3D檢驗(yàn)法。前者為透射 X射線檢驗(yàn)法，對(duì)于單面板上的元件焊點(diǎn)可產(chǎn)生清晰的視像，但對(duì)于目前廣泛使用 的雙面貼裝線路板，效果就會(huì)很差，會(huì)使兩面焊點(diǎn)的視像重疊而極難分辨。而3D檢驗(yàn)法采用分層技術(shù)，即將光束聚焦到任何一層并將相應(yīng)圖像投射到一高速旋轉(zhuǎn)的接受面上，由于接受面高速旋轉(zhuǎn)使位于 焦點(diǎn)處的圖像非常清晰

9、，而其它層上的圖像那么被消除，故3D檢驗(yàn)法可對(duì)線路板兩面的焊點(diǎn)獨(dú)立成像。3D X-Ray技術(shù)除了可以檢驗(yàn)雙面貼裝線路板外，還可對(duì)那些不可見(jiàn)焊點(diǎn)如BGA等進(jìn)行多層圖象“切片檢測(cè)，即對(duì)BGA焊接連接處的頂部、中部和底部進(jìn)行徹底檢驗(yàn)。同時(shí)利用此方法還可測(cè)通孔(PTH )焊點(diǎn)，檢查通孔中焊料是否充實(shí)，從而極大地提高焊點(diǎn)連接質(zhì)量。ICT測(cè)試是目前生產(chǎn)過(guò)程中最常用的測(cè)試方法，其具有較強(qiáng)的故障能力和較快的測(cè)試速度等優(yōu)點(diǎn)。該 技術(shù)對(duì)于批量大，產(chǎn)品定型的廠家而言，是非常方便、快捷的。但是，對(duì)于批量不大，產(chǎn)品多種多樣的 用戶(hù)而言，需要經(jīng)常更換針床，因此不太適合。同時(shí)由于目前線路板越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的電路接觸式測(cè) 試

10、受到了受到了極大限制，通過(guò) ICT測(cè)試和功能測(cè)試很難診斷岀缺陷。隨著大多數(shù)復(fù)雜線路板的密度不 斷增大，傳統(tǒng)的測(cè)試手段只能不斷增加在線測(cè)試儀的測(cè)試接點(diǎn)數(shù)。然而隨著接點(diǎn)數(shù)的增多，測(cè)試編程和 針床夾具的本錢(qián)也呈指數(shù)倍上升。開(kāi)發(fā)測(cè)試程序和夾具通常需要幾個(gè)星期的時(shí)間，更復(fù)雜的線路板可能 還要一個(gè)多月。另外，增加 ICT接點(diǎn)數(shù)量會(huì)導(dǎo)致ICT測(cè)試岀錯(cuò)和重測(cè)次數(shù)的增多。AOI技術(shù)那么不存在上述問(wèn)題，它不需要針床，在計(jì)算機(jī)程序驅(qū)動(dòng)下，攝像頭分區(qū)域自動(dòng)掃描PCB，采集圖像，測(cè)試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格的參數(shù)進(jìn)行比擬，經(jīng)過(guò)圖像處理，檢查岀PCB上缺陷。極短的測(cè)試程序開(kāi)發(fā)時(shí)間和靈活性是 AOI最大的優(yōu)點(diǎn)。AOI除了能檢

11、查出目檢無(wú)法查出的缺陷外， AOI還能把生 產(chǎn)過(guò)程中各工序的工作質(zhì)量以及岀現(xiàn)缺陷的類(lèi)型等情況收集，反應(yīng)回來(lái)，供工藝控制人員分析和管理。但AOI系統(tǒng)也存在缺乏，如不能檢測(cè)電路錯(cuò)誤，同時(shí)對(duì)不可見(jiàn)焊點(diǎn)的檢測(cè)也無(wú)能為力。并且經(jīng)過(guò)我們 的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn) AOI測(cè)試技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)會(huì)存在一些問(wèn)題：1) AOI對(duì)測(cè)試條件要求較高，例如當(dāng)PCB有翹曲，可能會(huì)由于聚焦發(fā)生變化導(dǎo)致測(cè)試故障，而如果將測(cè)試條件放寬，又達(dá)不到測(cè)試目 的。2)AOI靠識(shí)別元件外形或文字等來(lái)判斷元件是否貼錯(cuò)等，假設(shè)元件類(lèi)型經(jīng)常發(fā)生變化(如由不同公司 提供的元件)，這樣需要經(jīng)常更改元件庫(kù)參數(shù)，否那么將會(huì)導(dǎo)致誤判。AXI技術(shù)是目前一種相

12、比照擬成熟的測(cè)試技術(shù)，其對(duì)工藝缺陷的覆蓋率很高，通常達(dá)97%以上。而工藝缺陷一般要占總?cè)毕莸?80% 90%，并可對(duì)不可見(jiàn)焊點(diǎn)進(jìn)行檢查，但 AXI技術(shù)不能測(cè)試電路電氣性能方面的缺陷和故障。盡管如此，AXI技術(shù)在電子通訊行業(yè)中的應(yīng)用前景令人看好，例如上海貝爾、青島郎訊等都已采用了這一新技術(shù)。從目前應(yīng)用情況來(lái)看，采用兩種或以上技術(shù)相結(jié)合的測(cè)試策略正成為開(kāi)展趨勢(shì)如圖1略所示。因?yàn)槊恳环N技術(shù)都補(bǔ)償另一技術(shù)的缺點(diǎn)：從將AXI技術(shù)和ICT技術(shù)結(jié)合起來(lái)測(cè)試的情況來(lái)看，一方面，X射線主要集中在焊點(diǎn)的質(zhì)量。它可確認(rèn)元件是否存在，但不能確認(rèn)元件是否正確，方向和數(shù)值是否正 確。另一方面，ICT可決定元件的方向和數(shù)值但不能決定焊接點(diǎn)是否可接受，特別是焊點(diǎn)在封裝體底部 的元件，女口 BGA、CSP等。圖2為AXI和ICT測(cè)試方法檢查范圍互補(bǔ)圖。需要特別指出的是隨著 AXI技術(shù)的開(kāi)展，目前 AXI系統(tǒng)和ICT系統(tǒng)可以“互相對(duì)話，這種被稱(chēng)為“AwareTest"的技術(shù)能消除兩者之間的重復(fù)測(cè)試局部。通過(guò)減小ICT/AXI多余的