隨著(zhù)SMD元件小型化的發(fā)展趨勢及昆山smt工藝越來(lái)越高的要求，電子制造業(yè)對檢測設備的要求也越來(lái)越高。未來(lái)昆山smt生產(chǎn)車(chē)間配置的檢測設備應該比smt生產(chǎn)設備多。終的解決方案應該是SPI+爐前AOI+爐后AOI+AXI的組合。

　　
　　1、SMD元件小型化的趨勢及對AOI設備的需求
　　
　　隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步，科技的發(fā)展，滿(mǎn)足人們各種愿望的便攜設備越來(lái)越多，制作越來(lái)越精細，如藍牙耳機，PDA，上網(wǎng)本，MP4，SD卡等等。這些產(chǎn)品的需求刺激了SMD元件小型化的發(fā)展，而元件的小型化也促進(jìn)便攜設備的發(fā)展。 SMD無(wú)源元件發(fā)展趨勢是這樣的，1983年出現了0603元件，1989年出現了0402的元件，1999年開(kāi)始有了0201的元件，在今天我們已經(jīng)開(kāi)始使用01005的元件了。
　　
　　01005的元件初用于起博器等尺寸敏感成本不敏感的醫療設備上，隨著(zhù)01005元件生產(chǎn)的規?；?，01005元件的價(jià)格已經(jīng)比剛推出時(shí)的價(jià)格下降了5倍，這樣01005元件的使用范圍隨著(zhù)成本的降低不斷地擴大到別的領(lǐng)域的產(chǎn)品上，從而刺激新的產(chǎn)品的不斷出現。
　　
　　SMD的元件從0402，發(fā)展到0201再到了01005，尺寸變化如下圖所示：
　　
　　01005芯片電阻的尺寸為0.4 mm×0.2 mm×0.2 mm，面積僅分別為前兩者的16%、44%，體積則僅為前兩者的6%、30%。對于尺寸敏感的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，01005的普及給產(chǎn)品帶來(lái)生機。當然，同時(shí)也給電子制造業(yè)帶來(lái)新的挑戰與機遇！ 01005元件和0201元件的生產(chǎn)，給smt生產(chǎn)設備從前端到后端都提出極高的精準度要求。
　　
　　對于0402的元件來(lái)說(shuō)，用肉眼檢查都已經(jīng)是很吃力，難以持久的事情，更別說(shuō)正在普及的0201的元件和正在發(fā)展中的01005的元件。所以smt生產(chǎn)線(xiàn)需要AOI設備來(lái)做檢查已經(jīng)是行業(yè)共識。對于0201這樣的元件來(lái)說(shuō)，如果發(fā)生缺陷，只能放在顯微境下，用專(zhuān)用的工具維修。所以維修成本變得比0402的高很多，對于01005這樣尺寸（0.4x0.2x0.13mm）的元件來(lái)說(shuō)，單用肉眼是很難看到的，使用任何工具來(lái)操作和維修就更困難了。因此01005元件如果在工藝上出現缺陷幾乎是不能返修。所以隨著(zhù)器件的小型化發(fā)展，我們更加需要AOI機器來(lái)對工藝進(jìn)行過(guò)程控制，而不僅是檢查出產(chǎn)生了缺陷的產(chǎn)品。這樣我們就能在工藝中盡早發(fā)現缺陷，改善工藝，減少錯誤的發(fā)生。
　　
　　2、smt外觀(guān)檢測設備的使用現狀
　　
　　雖然AOI設備起源于20年前，但是在很長(cháng)一段時(shí)間，因為價(jià)格昂貴，難以掌握，檢出效果不盡人意，AOI只是作為概念存在而已，并未得到市場(chǎng)的認可。但是，自從2005年以后，AOI發(fā)展迅猛，AOI設備供應商如雨后春筍，紛紛涌現，各種新概念，新產(chǎn)品層出不窮，特別是內的AOI設備廠(chǎng)商是我smt界的驕傲，產(chǎn)的AOI設備在使用效果上與外產(chǎn)品已經(jīng)不想上下，而因為產(chǎn)AOI的崛起，使AOI整體價(jià)格下降到以前的1/2～1/3，因此就AOI代替人工目視所節省的人力成本來(lái)說(shuō)，購買(mǎi)AOI也是值得，更不用說(shuō)用AOI還能提升產(chǎn)品的直通率，得到比人工更加穩定的檢測效果。所以對目前smt加工廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)AOI已經(jīng)是必備的設備了。
　　
　　通常情況下，可將AOI放置在smt生產(chǎn)過(guò)程中的3個(gè)位置，印刷焊膏后，回流焊前和回流焊后分別監控不同的工段的品質(zhì)。雖然AOI的使用已經(jīng)是潮流，但是目前大多數的廠(chǎng)家仍然只是在爐后安裝了AOI，將AOI作為產(chǎn)品流入下一個(gè)工段的后把關(guān)者，僅是代替人工目測而已。另外，很多的的使用廠(chǎng)家對于A(yíng)OI的認識還是存在誤區的。沒(méi)有AOI可以做到?jīng)]有誤測，也沒(méi)有AOI可以做到?jīng)]有漏測，大多數的AOI都是在誤測與漏測之間選擇合適的平衡點(diǎn)，因為不管哪種方式的AOI的算法都是在當前樣本與電腦樣本（既可以是圖像也可以是參數）之間做比較，根據相似度作出判斷。
　　
　　目前使用爐后AOI還有很多檢測死角，如單鏡頭的AOI只能檢測部分QFP,SOP翹腳，虛焊。但是多鏡頭的AOI對QFP和SOP的翹腳與少錫的檢測率僅比單鏡頭的AOI提升了30%，但是卻增加了AOI的成本及操作編程的復雜程度，這些利用可見(jiàn)光的影像制作的AOI對不可見(jiàn)焊點(diǎn)如BGA缺球，PLCC假焊的檢測無(wú)能為力。

　放置于錫膏印刷之后，檢測錫膏印刷質(zhì)量的AOI被行業(yè)人士稱(chēng)為SPI。目前僅少數上規模的企業(yè)或做軟板(FPCB)的企業(yè)配備了此種設備。速度，精準性，誤判率及價(jià)格是制約此種設備普及的原因。

　　
　　目前放置于爐前的AOI使用非常少，僅用于有些爐后不能檢測（如某些手機板帶屏蔽罩過(guò)爐，必須在裝屏蔽罩之前檢測）或檢測效果不好的產(chǎn)品（如軟板）。
　　
　　另外，有一種近年來(lái)興起的外觀(guān)檢測設備AXI，正在高速發(fā)展中。2009年NEPCON的展會(huì )已經(jīng)新出現了多家在線(xiàn)式的AXI設備，多家檢測設備供應商都看好AXI的未來(lái)的發(fā)展，是因為AXI能真正解決單鏡頭AOI的檢測盲點(diǎn)，在線(xiàn)式AXI的興起使多鏡頭的AOI變得沒(méi)有意義。AXI是利用不可見(jiàn)光Xray來(lái)檢測PCB裝配。它的優(yōu)點(diǎn)如下：可檢查的缺陷包括：虛焊、橋連、立碑、焊料不足、氣孔、器件漏裝，IC翹腳，IC少錫等等。尤其是X-RAY對BGA、PLCC,CSP等焊點(diǎn)隱藏器件也可檢查。因為圖像是二值化圖像，圖像識別相對來(lái)說(shuō)容易完成，誤測低。它的缺點(diǎn)是：速度慢，價(jià)格貴，真正在線(xiàn)使用非常少，大部分以離線(xiàn)使用為主。目前在線(xiàn)式的機器還不太成熟，還沒(méi)有被使用廠(chǎng)家認識與接受。
　　
　　3、各類(lèi)無(wú)錫smt外觀(guān)檢測設備功能分析
　　
　　a) 用于測量印刷機后的錫膏印刷質(zhì)量檢測機SPI: SPI檢查在錫膏印刷之后進(jìn)行，可發(fā)現印刷過(guò)程的缺陷，從而將因為錫膏印刷不良產(chǎn)生的焊接缺陷降低到低。典型的印刷缺陷包括以下幾點(diǎn)：焊盤(pán)上焊錫不足或過(guò)多；印刷偏移；焊盤(pán)之間存在錫橋；印刷錫膏的厚度、體積等。在這個(gè)階段必須有強大的制程監控資料(SPC)，如印刷偏移和焊錫量信息，而有關(guān)印刷焊錫的定性信息也會(huì )產(chǎn)生，供生產(chǎn)工藝人員分析使用。以此改善工藝，提高工藝，降低成本。此種設備目前分為2D和3D兩種類(lèi)型。2D不能測量錫膏的厚度，只能測量錫膏的形狀。3D既可以測量錫膏的厚度也能測量錫膏的面積，從而能算給出錫膏的體積。隨著(zhù)元件的細微化，如01005的元件所需的錫膏厚度僅為75um，而其它普通的大元件錫膏厚度130um左右?？梢?/span>印制不同錫膏厚度的自動(dòng)印刷機一進(jìn)分出現了。所以只有3D的SPI才能滿(mǎn)足未來(lái)錫膏制程控制的需要。那么我們未來(lái)要怎樣的SPI才能真正滿(mǎn)足制程需要呢？主要是這些方面的要求：
　　
　　i.一定是3D。
　　
　　ii.高速檢測，目前的激光SPI測厚度準確，但速度還不能完全滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。
　　
　　iii.正確的或可調的放大倍率(光學(xué)和數碼放大倍率是非常重要的參數，這些參數能夠決定設備終的檢測能力。要精確的檢測0201，01005的器件，光學(xué)和數碼的放大倍數是很重要的，必須保證能夠提供給AOI軟件的檢測算法足夠的解析度和圖像信息)。但是在相機像素固定的情況下，放大倍率與FOV是成反比的關(guān)系，FOV的大小又會(huì )影響到機器的速度。而同一片板上，大小元件同時(shí)存在，所以根據產(chǎn)品上元件的大小選擇合適的光學(xué)分辨率或可調的光學(xué)分辨率是重要的。
　　
　　iv.光源的可選性：可編程光源的使用將是確保大缺陷檢出率的重要手段
　　
　　v.更高的精確度和重復性：元器件的微型化，促使生產(chǎn)過(guò)程中所使用設備的精確性與重復性變得更加重要。
　　
　　vi.超低的誤判率：只有控制住基本的誤判率才能真正發(fā)揮機器給工藝帶來(lái)的信息的可用性和選擇性以及操作性
　　
　　vii.SPC制程分析及與其它位置AOI之間的缺陷信息共享：強大的SPC制程分析，外觀(guān)檢測的終目的是改善制程，使制程合理化，達到優(yōu)的狀態(tài)，從而控制制造成本
　　
　　b)爐前的AOI：由于元件的小型化，0201元件缺陷在焊接之后的維修已經(jīng)很困難，01005元件的缺陷基本是不能維修的。所以爐前AOI會(huì )變得越來(lái)越重要，爐前的AOI可以檢測貼片元件的偏位，錯件，缺件，多件，極性反等貼片工藝的缺陷。所以爐前的AOI一定是在線(xiàn)的，重要的指標就是高速，高精準度及重復性和低的誤判。同時(shí)還可以與上料系統聯(lián)網(wǎng)共享數據信息，只檢測換料時(shí)段的換料元件的錯件，減少系統誤報，另外還可將元件的偏位信息傳給smt編程系統，即時(shí)修正smt機器程序。

c)爐后的AOI：爐后的AOI按照上板方式分為在線(xiàn)的和離線(xiàn)的兩種形式，爐后的AOI是產(chǎn)品后的把關(guān)者，所以是目前應用廣泛的AOI,它需要檢測整條生產(chǎn)線(xiàn)PCB缺陷，元件缺陷與所有的制程缺陷。只有三色高亮度的穹頂LED光源能充分顯示出不同的焊接浸潤曲面，才能較好的檢出焊接缺陷，所以未來(lái)也只有這樣光源的AOI才有發(fā)展的空間，當然未來(lái)，為了應對不同的PCB顏色，三色RGB的順序也是可編程的。那就更加靈活了。那么未來(lái)什么樣的爐后AOI可以滿(mǎn)足我們smt生產(chǎn)發(fā)展的需要呢？那就是：

　　
　　i.高速。
　　
　　ii.高精度及高重復性。
　　
　　iii.高分辨率的相機或可變分辨率的相機：同時(shí)滿(mǎn)足速度與精密度的要求。
　　
　　iv.低的誤判與漏判：這需要在軟件上提升，檢測焊接特性容易帶來(lái)誤判與漏判。
　　
　　d)爐后的AXI: 可檢查的缺陷包括：虛焊、橋連、立碑、焊料不足、氣孔、器件漏裝，IC翹腳，IC少錫等等。尤其是X-RAY對BGA、PLCC,CSP等焊點(diǎn)隱藏器件也可檢查，它是可見(jiàn)光AOI的一個(gè)很好的補充。
　　
　　4、未來(lái)生產(chǎn)線(xiàn)上AOI設備的使用
　　
　　smt生產(chǎn)的大部分缺陷分別產(chǎn)生于錫膏印刷機和回流焊，這是行業(yè)共識，只是缺陷比例各家各有不同。
　　
　　起初AOI技術(shù)是為了取代效果不穩定的人工檢測而出現的，而如今先進(jìn)的AOI系統提供了對缺陷趨勢的早期檢測，形成了做出正確工藝選擇所需的關(guān)鍵數據。對AOI系統產(chǎn)生的數據加以充分利用，解決生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，可以幫助大批量smt生產(chǎn)線(xiàn)大大降低故障率、提升產(chǎn)品合格率并削減返修成本。
　　
　　通常情況下，可將AOI放置在smt生產(chǎn)過(guò)程中的3個(gè)位置，印刷焊膏后，回流焊前和回流焊后。
　　
　　將AOI放置在生產(chǎn)過(guò)程的前端可以更早的發(fā)現缺陷和進(jìn)行維修，越早發(fā)現缺陷就越能降低維修成本。修復焊膏缺陷只需要洗板及重新印刷，維修成本是低的。
　　
　　在爐前放置AOI也是非常必要的，雖然過(guò)回流焊時(shí)融化的錫膏的表面張力可以將貼片機貼裝元件時(shí)有輕微的坐標及角度偏移的元件拉回原位。在爐前放置AOI，可以準確定位此種錯誤，改善制程，在這位置可以將元件的偏移信息提供貼裝設備編程系統校準的貼片設備的生產(chǎn)程序；在此位置還可以及早地發(fā)現元件的錯漏反，即時(shí)糾正工藝錯誤；而且在此位置發(fā)現的錯誤的維修費用比在爐后發(fā)現的維修費用低很多。比如現在使用的精密組件，發(fā)生少錫，偏位，墓碑等外觀(guān)不良，實(shí)驗表明發(fā)生在回流焊后維修的成本將會(huì )非常的大甚至導致整片PCB報廢;如果在回流焊前發(fā)生該錯誤，只需要花去一分鐘的時(shí)間就可將不良品改變?yōu)榱计?。某生產(chǎn)現場(chǎng)的關(guān)于檢測設備投入與維修成本的統計如下表：
　　
　　某生產(chǎn)現場(chǎng)的檢測設備投入與缺陷維修成本的統計如下：
　　
　　基本投入成本(萬(wàn)元RMB) 修正缺陷付出的成本 投入產(chǎn)出比
　　
　　印刷后缺陷成本 >20 0.2RMB 中
　　
　　爐前檢測缺陷成本 >20 0.1RMB 低
　　
　　爐后檢測缺陷成本 >10 0.5RMB 高
　　
　　從上節各設備的分析可以看出，在爐后不僅要放置AOI，更要放置AXI,應該是AOI+AXI的組合，它可以不僅從速度上，也從檢測能力上滿(mǎn)足檢測幾乎所有外觀(guān)缺陷的要求。
　　
　　如果產(chǎn)線(xiàn)檢測設備僅僅是檢測產(chǎn)品缺陷，那么整個(gè)設備的效能只發(fā)揮了一部分，只有當把產(chǎn)線(xiàn)檢測設備的SPC分析結果與產(chǎn)線(xiàn)工藝檢查節點(diǎn)的相互作用，不斷改善工藝水平，從而使生產(chǎn)達到一個(gè)較穩定的狀態(tài)。
　　
　　當整條線(xiàn)都配置AOI之后，在SPI，AOI和AXI系統中集成了強大的實(shí)時(shí)SPC，這是實(shí)行這個(gè)過(guò)程控制策略的核心。SPC必須準確記錄的各元件在各工位的形態(tài)，定位缺陷，并對工藝進(jìn)行趨勢分析，以指出潛在的缺陷，及時(shí)改善。

　5、AOI設備的培訓與服務(wù)的重要性

　　
　　AOI設備的使用效果與編程技術(shù)人員的經(jīng)驗，技能關(guān)系還是比較大，不管是采用圖像比對學(xué)習型的AOI還是特征矢量參數調整型的AOI，AOI要用得很好，還是有很多參數需要調整的，對于很有經(jīng)驗的使用者來(lái)說(shuō)，可以使AOI發(fā)揮到極致，而對于沒(méi)有經(jīng)驗的使用者來(lái)說(shuō)，有些廠(chǎng)的AOI設備就不會(huì )發(fā)生應有的作用，有的廠(chǎng)的AOI設備甚至因此而束之高閣。但是，與此相對應的是很多公司人員流動(dòng)頻繁，AOI設備的使用經(jīng)常受到影響，AOI供應商接到的客戶(hù)服務(wù)請求大多數都是培訓，指導，幫助客戶(hù)制作程序。為了AOI事業(yè)的更好的發(fā)展，勁拓自動(dòng)化設備有限公司立志成為檢測設備的領(lǐng)頭羊，率先成立專(zhuān)門(mén)的AOI培訓服務(wù)中心，所有的客戶(hù)都可以派員到培訓中心來(lái)免費參加AOI的培訓，解決客戶(hù)使用AOI的后顧之憂(yōu) 。