AOI系統是PCB生產過程為了保證可靠的產品質量所必需的組成部分.系統提供了多種功能選項,用戶可以根據自己對性能參數的不同要求,從中選出那些保證高質量生產的選項.為了獲得最佳的與PCB布局無關的缺陷檢測和裝配參數,高端的傾斜視角（angled-view）檢測是必不可少的.
在PLCC器件的焊點檢測中,使用AOI系統是必須的,此外,如果希望獲得對其他IC器件（例如,SO,QFP）各種類型引腳的更高檢測質量,也需要AOI系統的幫助.至于不同的焊點類型,采用正交檢測是可行的.然而,焊點布局對可靠檢測有著至關重要的影響.
在這個問題上,EMS供應商面臨的困難是不能很好地控制焊盤設計和元器件布置,因此,單純地從布局規則上加以考慮是一個誤區.為了把事情做好,從一個傾斜視角所提供的圖像信息做進一步的分析很有必要.但是,不要將這種額外的檢測當作是提高檢測質量的補救辦法,因為它的應用會附帶一些邊界條件,影響到AOI的整個過程.除了額外的圖像采集增加時間外,較小的視野,PCB上元件布局都會給傾斜視角檢測焊點檢測帶來影響（見圖1）.
考慮到這些特殊性,GOPEL電子公司開發出了可旋轉傾斜視角檢測模塊“變色龍”（“Chameleon”）,再加上智能驗證功能,能夠進行與布局無關的可靠缺陷檢測.
引腳翹起的檢測
引腳翹起被認為是PCB組件生產中最嚴重的缺陷之一.它們一般由針腳翹起或潤濕不良（即針腳氧化）造成.在電氣測試（ICT、邊界掃描和功能測試）中,它們可能會顯示與PCB上的焊盤有完美的電氣接觸,然而在實際使用中會時斷時續,使PCB組件發生故障.
由于引腳翹起的多樣性,其檢測是復雜的.幾個參數對焊點/引腳翹起的檢測質量有顯著影響,這些參數包括焊料量、焊盤寬度、焊盤長度、針腳處的焊料流動、焊盤上焊料的流動,以及針腳的高度等.
實際生產中,所有這些因素都有可能存在,因而表現出各種可能性.通?？梢杂谜环椒▉頇z測引腳翹起,但是,在很大程度上取決于PCB布局和所用的焊料量.
實現創新成果
作為一個功能強大的傾斜視角檢測模塊開發者,GOPEL電子公司已開發出目錄,其包含了引腳翹起及其組合的所有形式.在此目錄的基礎上,通過和用戶緊密合作,各類引腳翹起形式都有實際案例的支持.結果匯聚了數千種不同引腳翹起形式.在此基礎上,通過修正檢測和照明的角度,識別圖像采集方法,保證了對目錄中所有引腳翹起缺陷的檢測.
根據圖像采集的要求,傾斜視角檢測模塊具有非常大的視野（42mm×42mm）,并具有卓越的圖像質量和景深,以及高達10.5μm/像素的分辨率.在用這種方式采集圖像的基礎上,開發了一種算法,在任何情況下可自動檢測引腳翹起.
應用傾斜視角檢測方法,IC引腳焊點檢測才可能滿足IPC標準的要求.使用智能光學設計,這種方法對兩排相反的IC引腳進行同步檢測,從而大大減少了檢測時間.例如,SOICs圖像只需要從一個方向采集.即使對四邊有引腳的器件,也僅需要進行兩次檢測,每次在視角方向上進行一個90o旋轉采集圖像.
算法最終驗證中,涉及了各種實際的引腳翹起例子,生產應用結果為100％缺陷檢測率,沒有誤判率上升.傾斜視角檢測模塊的開發也考慮到了各種特殊組裝條件下的應用以及任何角度位置中的器件檢測.基于上述考慮,整個360o范圍內以1o為步進的旋轉功能被集成到模塊中.
對用戶的好處包括以下幾點：第一,對于不同角位置的器件（如20o）,不需調整檢測位置或參數,僅需要將視角方向調整到各自的角位置（如20o）上,并在0o位置使用標準數據庫的樣本進行檢測.其次,如果視角方向被器件遮擋,可以將視角方向旋轉幾度,直到焊點完全可見.由此,完全的缺陷檢測得以保證.
總結
為了確保PCB生產中最高的質量要求,功能強大的傾斜視角檢測實現與布局無關的完全缺陷檢測.采集圖像的視野大小關系到AOI系統檢測速度.在360o范圍內,可任意旋轉檢測角度的模塊使被遮擋的器件焊點檢測變得十分容易.將該模塊集成到在線和離線的AOI系統中,即使最小批量的生產都可以實現質量顯著的提高.
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影響AOI性能的要素
雖然傾斜視角檢測被認為是對大多數缺陷檢測的補救方法,但是對AOI系統來說,一系列參數對其性能有著不同的影響：
? 視野.傾斜視角檢測的視野（FOV）會影響到整個系統的檢測速度.檢測具有大量IC的復雜電路板時,綜合利用傾斜視角檢測是必要的,FOV對檢測時間起著決定性的作用.
? 景深.傾斜視角檢測的景深和圖像質量也決定了PCB的整個FOV,當然也考慮到了器件高度的因素.因此,它影響著檢查的質量和速度.
? 一致性測試.針腳焊點處前半月形只提供關于焊接質量有限的信息.IC引腳上傾斜視角檢測能使光學檢測更符合IPC一致性測試.
? 足夠高的分辨率.特別是對小到0.3mm細間距IC,要實現完全的缺陷檢測,必須有足夠高的分辨率.
? 設計規范.如果在被測引腳前有更高的器件,在傾斜視角檢測的視野中可能會有重疊.人們試圖通過設計規范來解決這個問題,但是,這還是一個實際存在的問題.
? PCB偏斜.檢測過程中PCB的偏斜會引起傾斜視角檢測影像檢測位置的偏移.為了抵消這種影響,可以使用適當的補償算法.
? 編程時間.除了90o以外,傾斜視角檢測的器件會需要更長的編程時間.因為數據庫（測試單元、宏指令等）中所定義的測試模型不能使用,需要手動修改.
? 驗證.為了在上述情形下實現最少誤判率的完全缺陷檢測,除了使用傾斜視角獲取圖像外,智能驗證功能是必須的.
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關于作者：Jens Kokott是GOEPEL電子公司的AOI/AXI系統經理.
