什么是自动光学检测？

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当您在项目中使用印刷电路板 (PCB) 时，您需要确保它们表现良好并让您的客户满意。必须有一种可靠的方法来测试 PCB 的缺陷并确保它们按预期运行。

印刷电路板变得越来越小、越来越复杂——今天的 PCB 可能包含数千个焊接接头和大量微型元件。这种增加的复杂性可能会导致更大的错误可能性。当标准视觉检测不足以检测密集板中的微小缺陷时，自动光学检测 (AOI) 等技术有助于提供更深入的洞察力和准确性。

我们如何定义自动光学检测？

我们如何定义 AOI？自动光学检查是使用使用光成像的机器扫描仪对完整的电路板进行目视检查。它评估工艺质量，以确保 PCB 适合购买和使用。

AOI 系统通常包含许多光源和多个摄像机，有时还包括摄像机。光源从不同角度照亮PCB，摄像头拍摄照片或视频以创建综合图像进行评估。

AOI 测量通常使用机器扫描仪自动扫描设备，无需人工目视检查。扫描仪可以检查可能导致灾难性故障的缺陷——例如缺少关键组件——它们还可以测试会降低 PCB 质量和性能的较小缺陷。这些较小的缺陷可能包括诸如略微未对齐的组件或形成错误尺寸或形状的焊接等问题。

AOI 在许多不同的生产阶段都很有用。它适用于裸板检查、焊膏检查、回流前和回流后。这些阶段中的每一个都可能在 PCB 板的设计中引入缺陷，而 AOI 有助于在有缺陷的板上进一步生产之前发现它们。

但实际上，大多数 AOI 发生在后期制作中。原因是 AOI 可以使用单个系统同时检查多种缺陷。进行一次全面检查所需的时间少于在流程中的每个步骤之后进行检查所需的时间。使用 AOI 作为最终检查有助于加快生产进度，提高生产力并满足最后期限要求。如果 AOI 在后期制作阶段发现缺陷，有缺陷的板子可以返回返工，而其余的板子继续前进。

AOI 的作用

AOI 在 PCB 生产中起着至关重要的作用。它确保每块电路板都能满足复杂电气应用所需的高性能。

当 AOI 发现 PCB 中的缺陷时，它会标记电路板返回维修。这个过程可以以几种不同的方式发生。 AOI 的调查结果可能不符合特定的设施要求——例如，要求板上的所有线路都必须超过一定的尺寸。在这种情况下，人们可以检查结果并确定哪些板应该返回以进行进一步的工作。或者 AOI 可以将真实的 PCB 与完美 PCB 的计算机辅助设计 (CAD) 图像进行比较。 AOI 可以自动检测出实际电路板偏离理想设计的地方，并将其标记为返工。

AOI为PCB生产提供以下好处：

• 保证质量： AOI 可让您确保您的 PCB 产品按预期运行。确保产品质量有助于您提高客户满意度，提升您在业务中的声誉，并让您高枕无忧地为客户提供服务。
• 评估复杂的电路板： 在 Millenium Circuits，如果我们的一块电路板包含超过 100 个组件，它会自动进行 AOI。 AOI 可以以人眼无法比拟的准确度检查复杂的电路板设计。
• 改进流程： 如果缺陷是由错误的工艺引起的，通过 AOI 立即捕捉缺陷可以帮助您识别缺陷模式并调整您的工艺，然后再生产出数千块具有相同缺陷的电路板。最近发表在《国际工程与先进技术杂志》上的一项研究报告称，在最近组装的电路板中发现故障的成本仅比在裸板上发现缺陷的成本高 10 倍，但在已经投入使用的电路板中发现故障使用成本高出 1,000 倍。及早发现错误可以最大程度地减少未来返工的可能性，并使您的生产运营更加高效。
• 可定制性： AOI 是一个自动化过程，但操作员可以设置参数来告诉扫描仪要检查什么。如果您的设计规范发生变化，您可以轻松调整设置以检测您需要发现的缺陷。

什么是 AOI 评论

以下是 AOI 期间正在审查的一些因素：

焊接缺陷

焊接使用低熔点合金（通常是锡和铅或无铅合金）来连接 PCB 的金属部件。该过程类似于焊接，只是它不会熔化金属部件。当两个金属部件之间的连接未能按应有的方式形成时，就会出现焊接缺陷。

以下是 AOI 可以检查的几种常见焊接缺陷：

1。开路

PCB 中的开路是相对常见的缺陷，它们是有问题的，因为不完整的电路会阻止电流运行。当电路开路时，电路板将无法正常工作。

开路可能是由于过孔和走线形成不当或由于未达到其目标的焊接而发生的。视觉检查或 X 射线成像有时可以检测到明显的开路，但 AOI 可以识别甚至轻微的开路并标记以将电路板送回以正确关闭电路。

2。焊桥或焊接短路

当焊料连接 PCB 上不应电气连接的两个组件时，就会出现焊桥。当电路板生产使用过多的焊料或焊料渗入电路板原本应保持无焊料的区域时，就会形成这些桥接。

当焊料在凝固之前没有与其引线分离时，通常会发生焊桥。引线是设计用于连接板上两个位置的金属焊盘。焊料可能不会分离，因为引线太大，或者因为它们有太多的糊剂将它们粘在板上，或者因为板的间距非常浅。

焊桥是有问题的，因为它们会破坏通过电路板的预期电流。它们可能导致短路或烧毁电路板上的关键组件或走线。众所周知，它们很难用肉眼检测到——即使是微小的焊料渗漏也会导致焊桥的形成。幸运的是，AOI 扫描甚至可以检测到微小的焊桥，并将有缺陷的电路板送回维修。

3。焊料不足

当生产过程使用太少的焊料将不同的组件连接到电路板上时，就会出现焊点不足。有时焊料无法完全连接组件——这些情况被称为漏焊。

当未充分焊接的元件连接不稳定时，它们可能无法形成稳定的电气连接，因此板子的性能会很差。如果焊锡量太少，以至于无法将组件固定在板上，那么电路板最终会缺少零件，这很可能会导致灾难性的故障。 AOI 可以扫描并记录每个组件上的焊锡量，或将电路板与正确的图像进行比较，以确定电路板是否需要重新焊接。

4。多余的焊料

当相反的情况发生时，就会出现过量的焊料——生产过程将过多的焊料放在板上。有时是因为使用的烙铁头太宽，或者是过度使用造成的。

过多的焊料会导致许多困难，包括焊桥等畸形。当生产在电路板上的引脚上施加过多的焊料时，还会产生一个大的圆形焊球，这使得很难判断引脚是否充分润湿以粘在板上。

由于焊球的大小，焊球相对容易检测，但人工检查员在查看了几十个几乎相同的电路板后可能会漏掉一个。一个好的 AOI 扫描仪可以很容易地检测出多余的焊料，并将电路板送回以使用吸锡器或焊芯进行返工。

组件缺陷

组件缺陷是连接到电路板上的小功能部件的故障。以下是PCB上常见的几种元器件缺陷：

1。提升铅

当 PCB 上的一个微小金属焊盘未能正确粘附时，就会出现翘起的引线。有时，由于生产过程中过热或处理过热或电路板弯曲，会导致引线抬起。有时会导致引线过长并在与焊料接触时上升。

抬起的引线是有问题的，因为它们不稳定。板上的焊盘允许引脚连接到下面的铜板，但如果引线抬起，引脚将无法进行正确连接。丢失的连接可能会导致组件故障并影响电路板的性能。

2。缺少组件

由于几个不同的原因，PCB 可能缺少组件。焊接不充分会导致元件丢失，或者生产过程可能会跳过必要的部分。

缺少的组件是 PCB 上的一个严重缺陷——它可能会导致灾难性故障。人眼可能会注意到缺少的部件，但由于这是一个后果严重的故障，因此拥有可靠的 AOI 扫描仪对于在将缺少部件的 PCB 送到消费者手中之前对其进行检测至关重要。

3。未对齐或错位的组件

当生产过程不正确地放置组件或组件在放置后移位时，可能会发生错位或错位。回流焊过程中元件移位很常见，因为元件很容易在熔融焊料上移动——焊料的表面张力意味着元件很容易滑动。

对于未对齐或错位的组件，PCB 可能仍然可以工作，但它可能会运行缓慢。或者它可能根本无法执行。错位可能太轻微，肉眼无法看到，因此拥有可靠的 AOI 扫描仪对于捕捉这些缺陷至关重要。

AOI 与其他检测方法相比如何？

与其他工艺相比，AOI 在检测 PCB 故障方面具有多项优势。以下是 AOI 与其他检测方法的对比分析：

1。自动 X 射线检测 (AXI)

AXI 使用 X 射线而不是光成像来检查 PCB。公司经常使用 AXI 来评估特别复杂或结构密集的电路板。原因是 X 射线穿过材料对它们进行成像。因为用于 AOI 的光会从表面反射，所以一个组件可能会阻挡另一个组件。但是，X 射线穿过不同的材料层，可以准确地对所有材料进行成像。

AXI 是一种新的、复杂的技术，其主要缺点是成本高。由于 AXI 非常昂贵，因此通常不值得使用，除非用于特别复杂或高度集群的电路板。

2。自动激光测试 (ALT) 测量

ALT 测量使用激光而不是传统的光成像来扫描和测量 PCB。当激光发出的光从 PCB 组件上反射回来时，ALT 系统使用激光的位置来精确定位不同组件的位置和高度，并评估它们的反射率。与 AOI 一样，ALT 系统可以将经验测量值与示意图或一组规范进行比较，以检测任何缺陷。

ALT 测量在评估焊膏的位置和数量时特别有用，尽管干扰有时会导致测量不准确。

3。在线测试 (ICT)

在线测试使用电探头来评估组装好的 PCB 的功能。它使用电流来检查每个组件是否就位并正常工作。它可以测试短路和开路，并评估电容和电阻等基本电气质量。

因为它使用电流而不是成像，所以 ICT 往往提供比 AOI 更有限的焊接信息。它可以评估电气元件的质量并提供有关影响电路的焊接缺陷的信息，但不能提供有关焊料不足或过多的详细信息。

AOI 通常比在线测试更可靠，尤其是对于当今正在开发的较小 PCB。

4。人工目视检查 (MVI)

大多数 PCB 公司更喜欢 AOI 而非人工目视检查，因为 AOI 不需要触摸电路板。人工检查员必须处理电路板，而处理可能会给原本完美的电路板带来缺陷。 AOI 可以扫描 PCB，而不会干扰其精密组件并保持其结构完整性。

AOI 也比人工视觉检查更可靠。一个人很容易错过PCB中的一个小缺陷。但 AOI 甚至可以捕捉到最细微的错误。其严谨的敏锐度永不减弱，它可以比人眼更精细地扫描电路板，并且在生产过程的所有阶段都始终如一地可靠。

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