3、自动光学检查AOI (Automatic Optical Inspection)
随着线路板上元器件组装密度的提高,给电气接触测试增加了困难,将AOI技术引入到SMT生产线的测试领域也是大势所趋。AOl不但可对焊接质量进行检验,还可对光板、焊膏印刷质量、贴片质量等进行检查。各工序AOI的出现几乎完全替代人工操作,对提高产品质量、生产效率都是大有作为的。当自动检测(A01)时,AOI通过摄像头自动扫描PCB,采集图像,测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较,经过图像处理,检查出PCB上缺陷,并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来,供维修人员修整。
现在的AOI系统采用了高级的视觉系统、新型的给光方式、增加的放大倍数和复杂的算法,从而能够以高测试速度获得高缺陷捕捉率。AOI系统能够检测下面错误;元器件漏贴、钽电容的极性错误、焊脚定位错误或者偏斜、引脚弯曲或者折起、焊料过量或者不足、焊点桥接或者虚焊等。AOI除了能检查出目检无法查出的缺陷外,AOI还能把生产过程中各工序的工作质量以及出现缺陷的类型等情况收集、反馈回来,供工艺控制人员分析和管理。但AOI系统也存在不足,如不能检测电路错误,同时对不可见焊点的检测也无能为力。
4、自动X射线检查AXI(AutomaticX-raylnspection)
AXI是近几年才兴起的一种新型测试技术。当组装好的线路板(PCBA)沿导轨进入机器内部后,位于线路板上方有一X-Ray发射管,其发射的X射线穿过线路板后被置于下方的探测器(一般为摄像机)接受,由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅,因此与穿过玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比,照射在焊点上的X射线被大量吸收,而呈黑点产生良好图像,使得对焊点的分析变得相当直观,故简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。AXI技术已从以往的2D检验法发展到目前的3D检验法。前者为透射X射线检验法,对于单面板上的元件焊点可产生清晰的视像,但对于目前广泛使用的双面贴装线路板,效果就会很差,会使两面焊点的视像重叠而极难分辨。而3D检验法采用分层技术,即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰,而其它层上的图像则被消除,故3D检验法上的图像则被消除,故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。
3DX-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外,还可对那些不可见焊点如BGA(BallGridArry,焊球陈列)等进行多层图像"切片"检测,即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。同进利用此方法还可测通孔(PTH)焊点,检查通孔中焊料是否充实,从而极大地提高焊点连接质量。
二、未来SMT测试技术展望
预测今后二十年里那一种测试技术会取得成功或者被淘汰不是一件简单的工作,因为这不仅需要总结过去,还需要清楚地了解未来的应用情况。从近几年的发展趋势来看,使用多种测试技术,特别是AXI与ICT组合测试会很快成为这一领域的测试首选。
由于目前线路板越来越复杂,传统的电路接触式测试受到了极大限制,通过ICT测试和功能测试很难诊断出缺陷。随着大多数复杂线路板的密度不断增大,传统的测试手段只能不断增加在线测试仪的测试接点数。然而随着接点数的增多,测试编程和针床夹具的成本也呈指数倍上升。开发测试程序和夹具通常需要几个星期的时间,更复杂的线路板可能还要一个多月。另外,增加ICT接点数量会导致ICT测试出错和重测次数的增多。AXI技术则不受上述因素的影响,其对工艺缺陷的覆盖率很高,通常达97%。而工艺缺陷一般要占总缺陷的80%-90%,并可对不可见焊点进行检查,但AXI技术不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。
将AXI检测技术和传统的ICT在线测试方法相结合,则可以取长补短,使SMT检测技术达到完美的结合,因为每一个技术都补偿另一技术的缺点。X射线主要集中在焊点的质量。它也可确认元件是否存在,但不能确认元件是否正确,方向和数值是否正确。另一方面,ICT可决定元件的方向和数值但不能决定焊接点是否可接受,特别是焊点在封装体底部的元件,如BGA、CSP等。图2为AXI和ICT测试方法检查范围互补图。需要特别指出的是随着AXI技术的发展,目前AXI系统和ICT系统可以"互相对话",这种被称为"AwareTest",的技术能消除两者之间的重复测试部分。通过减小ICT/AXI多余的测试覆盖面可大大减小ICT的接点数量。这种简化的ICT测试只需原来测试接点数的30%就可以保持目前的高测试覆盖范围,而减少ICT测试接点数可缩短ICT测试时间、加快ICT编程并降低ICT夹具和编程费用。
三、结束语
以上详细说明了在高度复杂线路板测试中采用组合式AXI/ICT测试方法的优点,而这项技术本身也在不断改进使它愈加引人注目,比如AwareTest。在过去的两三年里,应用AXI/ICT组合测试复杂线路板的情况出现了惊人的增长,而且增长速度还在加快,因为有更多的待业领先生产厂家意识到了这项技术的优点并将其投入使用。