AOI系統的性能——不僅僅是各部分之和

目前,有很多廠商都在提供用於檢測PCB組件的 自動光學檢測系統(AOI),因此,如何選擇 一個“適當”的供應商就成爲一項極具挑戰性 並且可能帶來深遠影響的任務。其中,最大的困難在於面 對令人目不暇接的衆多AOI供應商時保持敏銳的觀察力;因 爲不同的供應商在描述產品時使用不同的技術名詞並且在 廣告裏標榜各自所謂的特殊功能,造成了極大的混亂,給 潛在的用戶製造了很多麻煩,尤其是那些打算購買AOI系統承擔重要檢測任務的客戶。

對用戶來說,最重要的問題是:哪個系統最適合目前 的生產狀態?關於這個問題可以簡單地考慮幾個基本的因 素:AOI系統將被整合到生產線中(在線使用)還是用作所 謂的“AOI 解決方案”(單獨使用),或者檢測過程是否包 含在生產過程中?這些問題無需測試任何產品就能回答。

更重要的問題則是關注系統對測試程序編制的靈活 性、缺陷識別或誤判率。這些問題的答案只能來源於設備 測試的第一手資料。當試運行一臺AOI系統時,如下程序必 須確切執行:

·選擇典型PCB來編制測試程序 ·檢查調試過程 ·檢測用戶自己生產的無缺陷和有缺陷PCB

當然,就算完成了基礎的排查,還有太多的工作要 做,所以用戶必須進一步縮小範圍。因此,有必要確定進 一步的預選標準,比如分析一下系統配置。對於系統中的 攝像機模塊必須給予極大的重視,因爲這是決定任何AOI系 統性能的關鍵模塊。

選擇魚眼視野還是高精度圖片
衆所周知,近幾年來對於高性能IC和焊點的檢測工 作,基於攝像機的系統已經超越基於掃描儀的系統而成爲 可接受的標準配置,因爲遠心鏡頭可以在更加靈活的光照 和配置條件下獲得更高的圖片分辨率和更少的失真。

爲了滿足現代化的生產對檢測速度的要求,在不損 失圖像質量的前提下需要更大的視野範圍(FOV)。工業 用的四百萬象素相機可以在一張高分辨率的照片中涵蓋近20cm2的範圍。

當系統通過遠心鏡頭記錄一張圖像時,其極高的分 辨率和極低的失真將真實地反映被檢測區域的每一部分, 這不僅能顯著減少調試檢測程序的工作量,還能減少錯報 率,尤其是對於較高的元器件、多引腳而且引腳間距很小 的IC。檢測系統的這一特性能帶來決定性的益處(圖1)。

必須強調的是,遠心鏡頭是一項了不起的創新,特別 是對四百萬象素相機來說。對於GÖPEL electronic 公司的 OptiCon 4M 系列檢測系統(圖2和圖3),排成一行的遠心 光學模塊能拍攝42mm×42mm被檢測區域的高質量圖像。 一方面,這是提供更精細的元件位置信息的基礎——與其 高度無關;另一方面,它對於實際的檢測性能也是至關重 要的。

越亮越好
和光學模塊的質量同樣重要的是光源控制,選擇合適 的光源就意味着更高的PCB缺陷發現率。此外,靈活的光照也是檢測大量不同型號的電子元器件並發現其各種缺陷所 必需的。由於其與生俱來的高穩定性和亮度,各種形狀和 顏色的LED近年來得到了廣泛應用併成爲標準配置。

光源有多種多樣的配置方法,例如:

配置在上方的環狀垂直光源,大多圍繞在鏡頭周圍: ·用於檢查元件的存在與否和識別月牙形焊點形狀 時很有效 ·缺點是用於檢測IC引腳間的缺陷時經常因爲助焊 劑和焊點標記的存在而產生誤判。

呈角度配置的光源,多方向多入射角配置: ·適於檢測焊接短路,降低誤判率 ·能以高對比度顯示激光標誌,這是有效使用真正 的OCR(光學字符識別)功能和極性檢測的前提

多種顏色的光源: · 能以高對比度顯示彩色極性標記,從PCB背景中 區分出元件 ·提高缺陷發現率,降低誤判率。

另外,對於不同的PCB材質和不同顏色的元件,具體 檢測任務中的亮度控制也是必需的。因爲光源的排列組合 方式是多種多樣的,爲了更快更容易地管理檢測任務就需 要提供大量的參數,而AOI的軟件必須使這個過程儘可能地 簡單。

在OptiCon系統中,一套特別的光源使得即使在最小的 引腳間距中焊接短路也可以被正確地檢出,並不受助焊劑 和焊點標記可能導致的污染的影響(圖4)。用戶可以選擇 不同顏色的光源,以便安全地檢測出錯誤的極性(例如彩 色標記)。

“靈活性”不應僅僅是個流行語
一套靈活的系統配置不僅是指軟件及其參數管理,而 且包括其整合其他模塊的可能性。由於生產環境中會遇到 各種各樣的裝配方式,附加的檢測模塊非常有助於提高缺 陷覆蓋率。例如,具有 呈角度視點的攝像機系 統使得檢測一些關鍵元 件(如PLCC和SOJ元 件的焊點和短路)成爲可能。(圖5)

總結
以上指出的要點概 括了AOI系統的性能, 但是其它的因素比如售 後服務和技術支持也應 同樣重視,因爲這些因素對操作者來說十分有益,而且最 終決定了用戶的滿意程度。AOI系統的用戶應該從未來的發 展中受益從而得到最佳的投資回報。

AOI系統的選擇需要做一系列的工作,因爲用戶必須考 察很多指標。除了對特定的生產環境和產品範圍做出詳細 的要求,系統安裝和使用的元器件也將突現出對系統性能 和特色的額外需求。用戶應該特別注意圖像採集模塊和光 源模塊,因爲它們是保證系統在面對多種PCB類型時具備 高度靈活性的關鍵。一套有效而用戶界面友好的數據庫管 理軟件在編制新的PCB程序時可以大大節省時間,這對於 多樣化的檢測對象是十分必要的。

當然,用戶在最終決定之前要分別測試各套備選系 統。當完成如前所述的預選後,用戶應當在備選系統上用 自己的同一種PCB產品考覈它們的程序編制和檢測運行的 具體情況。

沒人會認爲選擇一套合適的AOI系統是件容易的事—— 但是當確定了那些真正重要的指標後,你會發現條條大路 通向的不是羅馬,而是一家合適的檢測系統供應商。

 
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