自动贴片线_技术论文_选择自动检查方法

　　本文描述，AOI与AXI是使用在PCB装配中可行的、并且经常互补的检查技术。

　　自动检查已经成为印刷电路板装配工艺的一个关键元素，因为产品的密度增加、元件的小型化与密度、和市场产量与价格的压力。已经用于PCB装配自动检查的两种技术是自动光学检查(AOI, automated optical inspection)和自动X射线检查(AXI, automated X-ray inspection)。这些系统的特性要求一些标准来选择最好的技术或技术组合，以使得发挥检查的最大效率和产品的品质最好。

　　人们早就知道手工检查缺乏效率和可重复性。八十年代的研究表明，当两个人检查相同的板四次时，他们相互认同少于28%，认同自己只有大约44%。尽管有这些发现，人们还继续依赖手工视觉检查，因为没有有效的自动检查方法存在。

　　可是，在八十年代后期和九十年代，几个因素导致高效自动检查方法的发展：

　　对自动检查方法的需求继续在发展，因为电气测试方法的相对成本与困难已经大大地增加了。是AOI还是AXI最合适的决定要求理解这些技术的关键特性与能力，以及理解工艺缺陷的关键原因。

　　很明显，设计、装配工艺、设备、材料和涉及该工艺的人员的不同都会导致产生缺陷的不同结果。分析这些缺陷及其根源是决定最佳检查方法的重要的第一步。虽然对每一个工艺都存在适当的自动检查设备，但是必须权衡固定资产的投资。

对于表面贴片工艺的装配有关的缺陷，可以划分为焊接点有关的缺陷，来自于锡膏印刷工艺或者焊接工艺期间，和贴片有关的缺陷。在实际中，大多数缺陷通常是与焊接点有关的。

　　今天可买到许多AOI系统，对其能力的仔细审慎的研究是必要的。期待下列的特性：

　　虽然今天在PCB装配中使用的大多数X射线系统是离线的基于抽样的系统，但是在覆盖范围与检查效率中的一些重要收获可以通过使用AXI来达到。理想的特性包括：

　　可是，AXI系统可能需要两三天的编程时间，要求比AOI更高的固定资产投资

　　AOI和AXI两者在其能力上都有各自的和相互补充的优势。决定哪一个是最适合使用的也必须考虑一些关键的最终产品和情况特殊的环境。应该考虑下列问题：

　　什麽是关键的焦点：监察工艺、检查缺陷或两者？AOI和AXI两者都提供重要的工艺有关的数据。AOI系统可以为锡膏印刷和元件贴装提供工艺反馈的更多灵活性。

　　要检查的产品有多复杂？产品的复杂性是在决定过程中的一个关键标准。随着PCB尺寸、焊接点数量和元件密度的增加，提供高产品转换率的难度也增加。在许多情况中，电气与功能测试受到可用于测试点的PCB空间和问题故障分析所要求时间的限制。在这种情况下，AXI是有吸引力的，因为焊接点缺陷是形成大多数缺陷的原因。当最终产品的品质要求特别严格时，有强烈的要求将在锡膏印刷和元件贴装后的AOI与焊接后的AXI结合。

　　生产线速度/周期时间和在线检查设备的影响有多重要？对于大多数应用，使用者不想自动检查成为其生产线中的瓶颈。如果这种情况确实存在，那么检查系统的周期时间可以通过减少覆盖率来增加。

　　什麽缺陷最重要或者最常见：与贴装工艺有关的缺陷还是针对焊接点的缺陷？理解关键的工艺缺陷是必要的。表一描述了对各种缺陷的最佳检查方法。

表一、AOI与AXI缺陷覆盖的比较
AXI		AOI
	共同缺陷覆盖区
空洞隐藏的焊接点湿润差	开路短路焊锡过多焊锡不足极性不对准零件丢失元件竖立告示牌(billboard)	元件标识方向元件损坏丢失绝缘材料贴装精度

　　在面积排列封装上的焊接缺陷有多重要？对于面积排列封装的检查能力是X射线系统的一个重要优势。

　　产品有射频(RF, radio frequency)屏蔽吗，在焊接之前就使用，以致于影响焊接之后的视觉访问？许多产品，包括许多手提电话，要求对RF电路的金属屏蔽。许多RF屏蔽在回流焊接之前就应用了，这样就限制了回流焊接后的视觉检查。在这种情况下在回流之前的AOI检查可能是非常有效的。如果焊接点缺陷是问题的话，那么AXI是最佳选择。

　　考虑到两种技术提供很好的投资回报，那么可以利用的固定资产预算是多少？虽然与AOI比较时，AXI通常提供非常高的覆盖率水平，但是固定资产投资可能高得多。覆盖率的差异与每一种技术可能检查到的缺陷数量有关，也与三维(3-D)AXI系统可以在一次检查通过种检查PCB的两面这个事实有关。

　　在有潜在现场失效的情况下，最终产品的品质有多重要？最终产品的品质要求在检查技术的选择中是非常重要的。失效产品与保修数据的分析经常表明焦点集中的关键区域。在许多情况中，失效是焊接点缺陷所造成的，这些缺陷或者在最初的装配工艺中没有发现，或者发现了但从工艺中漏过去了。在这个情况中，需要AXI。

　　在大多数情况中，AOI和AXI技术不完全取代现有的电气测试技术，如在线测试和功能测试。但是，随着电气测试的可访问性变得越来越受局限，对互补的检查步骤的需求变得更加明显。这种互补的方法将继续发展，因为越来越没有单一的测试或检查方法提供保证可接受的品质水平所需要的覆盖范围。

　　当选择适当的测试与检查方法时，记住这个事实。还有，寻找供应商可以提供必要的硬件和开发一些方法来结合管理这些不同技术。在某些方面，这种能力还是在进行中的工作，但是它是一个关键的能力，如果用户要从其测试与检查的投资中实现最大的回报。

　　AOI和AXI两者都是可行的，在许多方面在现代PCB装配工艺中是相互补充的技术。选择哪一种来实施可能是复杂的，但是用户应该看透这些技术的能力，为一个特定的情况找到最佳的方法。对互补测试与检查方法的需求可能会增加，因此决定必须集中在最好的设备和支持与管理这些不同技术的能力上面。

还搞不清AXI技术吗？

　　虽然一般人们都很了解AOI系统，但是在AXI以及使其成为一个可行方法的技术周围还有一层淡淡的神秘面纱。在选择AXI时，要记住的关键变量是什麽呢？

　　自动X射线检查可以通过使用二维(2-D)基于发射的系统或者诸如X射线扫描分层法的基于三维(3-D)技术的系统来完成。基于发射的X射线系统提供装配的一个完整的横截面X射线图象，板的顶面和底面同时成像。二维的AXI系统比三维系统提供产量和成本上的一些优势。但是，因为没有能力分割板的顶面和底面之间的图象，在板的两边焊点之间形成大的重叠区域，因此减少有效的覆盖范围。虽然这些重叠可能在单面板上不是问题，但是它迅速减少在双面板上的有效覆盖范围。

　　三维AXI技术的优势是单独产生板的每一面的X射线图象，并消除图象种那些与自动缺陷决定无关的东西。用于产生这些图象的最常见技术有X射线扫描分层法(scanned beam laminography)和数字X射线合成法(digital tomosynthesis)。基于分层法的系统代表大多数的三维AXI系统，主要因为这种经过验证的技术提供速度、成本和这些系统中固有的分辨率折中的最佳平衡。数字X射线合成法提供类似的图象分割。通过结合几个二维的、经过计算机增强的图象，它产生以个三维的图象。

　　Tom Molamphy is a senior inspection applications engineer with Agilent Technologies, Loveland, CO; e-mail: tom_molamphy@agilent.com.