什么是PCB制造的自动光学检查？

当您在项目中使用印刷电路板（PCB）时，您需要确保它们性能良好并使客户满意。必须有可靠的方法来测试PCB的缺陷并确保它们按预期运行。

印刷电路板正在变得越来越小，越来越复杂-当今的PCB可能包含成千上万的焊接点和许多微小的元件。这种增加的复杂性可能导致更大的错误可能性。当标准的目视检查不足以检测密集拥挤的板上的微小缺陷时，自动光学检查（AOI）等技术可帮助提供更深入的了解和准确性。

我们如何定义自动光学检查？

我们如何定义AOI？自动化光学检查是通过使用光成像的机器扫描仪对完成的电路板进行视觉检查。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，有时包括摄像机。光源从不同角度照亮PCB，而摄像机则拍摄照片或录像以创建用于评估的全面图像。

AOI测量通常使用机器扫描仪来自动扫描设备，而无需进行肉眼检查。扫描仪可以检查是否可能导致灾难性故障的缺陷（例如缺少关键组件），还可以测试较小的缺陷，这些缺陷会降低PCB的质量和性能。这些较小的缺陷可能包括一些问题，例如组件稍微错位或形成错误尺寸或形状的焊接。

AOI在许多不同的生产阶段都非常有用。它适用于裸板检查，焊膏检查，回流前和回流后。每个阶段都会在PCB板的设计中引入缺陷，而AOI则可以在缺陷板上进一步生产之前捕获缺陷。

但是，实际上，大多数AOI都是在后期制作中进行的。原因是AOI可以使用单个系统同时检查多种缺陷。进行全面检查所需的时间少于在过程的每一步之后进行检查的时间。使用AOI作为最终检查可以帮助提高生产速度，并提高生产率和按时完成任务。而且，如果AOI在后期生产阶段发现缺陷，则有缺陷的电路板可以退回进行返工，而其余的电路板则可以向前移动。

AOI的作用

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

当AOI发现PCB上的缺陷时，它会标记电路板以进行维修。此过程可以通过几种不同的方式发生。AOI的调查结果可能无法满足特定的设施要求，例如，要求板上的所有线路必须超过一定的尺寸。在这种情况下，人员可以检查调查结果，并确定哪些板应该退还以进行进一步工作。或者AOI可以将实际PCB与完美PCB的计算机辅助设计（CAD）图像进行比较。AOI可以自动检测实际电路板偏离理想设计的位置，并将其标记为可重新加工。

AOI为PCB生产带来以下好处：

l 确保质量： AOI使您可以确保PCB产品按预期运行。确保产品质量可以帮助您提高客户满意度，提高您在业务中的声誉，并使您对为客户提供的服务的价值放心。

l 评估复杂的电路板：在Millenium Circuits，如果我们的一块电路板包含100多个组件，它将自动进行AOI。AOI可以以人眼无法比拟的精确度检查复杂的电路板设计。

l 改进流程：如果缺陷是由错误的过程导致的，则通过AOI立即发现缺陷可以帮助您确定缺陷的模式并调整过程，然后再生产出数千个具有相同缺陷的电路板。《国际工程与先进技术杂志》上发表的一项最新研究报告指出，在一块新组装的电路板上发现一个故障的成本，比在一个裸露的板上捕获一个缺陷的成本仅高十倍，但是发现已经进入现场的电路板中的一个故障使用是昂贵的1000倍。尽早发现错误可以最大程度地减少将来返工的可能性，并使您的生产运营更有效率。

l 可定制性： AOI是自动化过程，但是操作员可以设置参数以告知扫描仪要检查的内容。如果您的设计规格发生变化，很容易调整设置以检测需要查找的缺陷。

AOI评论如何

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的金属组件。该过程类似于焊接，不同之处在于它不会熔化金属部件。当两个金属组件之间的连接未能按预期形成时，就会出现焊接缺陷。

以下是AOI可以检查的一些常见焊接缺陷：

1.开路

PCB中的开路是相对常见的缺陷，并且存在问题，因为不完整的电路会阻止电流流过。电路断开时，该板将无法正常工作。

由于通孔和走线的形成不正确，或者由于未达到目标而进行的焊接会导致开路。目视检查或X射线成像有时可以检测到明显的断路，但是AOI甚至可以识别出轻微的断路，并标记为将电路板送回以正确闭合电路。

2.焊桥或焊短裤

当焊料连接不应电连接的PCB上的两个组件时，就会出现焊桥。当电路板生产中使用过多的焊料或焊料渗入电路板中打算保持无焊料的区域时，就会形成这些桥。

当焊料在固化之前没有与引线分离时，经常会发生焊桥。引线是设计用来连接板上两个位置的金属焊盘。焊锡可能不会分开，这是因为引线太大，或者是因为有太多的糊将它们粘在板上，或者是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板上的关键组件或走线。众所周知，它们也很难用肉眼检测到-即使微小的焊料渗漏也会导致形成焊料桥。幸运的是，AOI扫描甚至可以检测到很小的焊料桥，并将有缺陷的电路板送回维修。

3.焊锡不足

当生产过程中使用的焊料太少而无法连接电路板上的不同组件时，就会出现焊点不足的情况。有时，焊料无法完全连接组件-这些情况称为焊料漏斗。

当焊接不充分的组件连接不稳定时，它们可能无法形成稳定的电气连接，因此电路板的性能将很差。而且，如果焊料的量如此之细，以至于无法将其固定在板上，那么板子最终将缺少零件，这很可能导致灾难性的故障。AOI可以扫描并记下每个组件上的焊料量，或者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，就会出现过多的焊料-生产过程会将过多的焊料放到板上。有时是由于使用的焊嘴太宽而发生的，或者是由于过度使用而导致的。

过多的焊料会引起许多困难，包括诸如焊桥的畸形。当生产过程中向板上的引脚施加过多的焊料时，它还会产生一个大的圆形焊球，这使得很难判断引脚是否被充分润湿而粘在板上。

焊球由于其尺寸而相对容易检测，但是检查员在看了几十个几乎相同的板后可能会漏掉一个。好的AOI扫描仪可以轻松地检测出多余的焊料，然后将电路板送回去，以便用焊料吸盘或焊料芯进行重新加工。

组件缺陷

组件缺陷是指连接到板上的小型功能部件中的故障。以下是PCB上的一些常见组件缺陷：

1.解除铅

当PCB上的微小金属焊盘之一无法正确粘附时，就会产生抬起的引线。有时，由于生产过程中过热或过高处理或板子弯曲而导致引线抬高。在其他情况下，它会导致引线太长而与焊料接触时上升。

抬起的导线不稳定，因此存在问题。板上的焊盘允许引脚连接到下面的铜板上，但是如果引线抬起，则引脚将无法进行正确的连接。丢失的连接会导致组件故障并损害电路板的性能。

2.缺少组件

PCB可能由于多种原因而缺少组件。焊接不充分会导致零件丢失，或者生产过程可能会跳过必要的零件。

缺少的组件是PCB上的严重缺陷-可能会导致灾难性故障。人眼可能会注意到缺少的零件，但是由于这是必然的故障，因此，拥有可靠的AOI扫描仪对于在将零件丢失给客户之前捕获具有零件丢失的PCB至关重要。

3.组件错位或错位

当生产过程中不正确地放置零件或放置后零件移位时，可能会发生未对准或放错位置的情况。在回流焊期间，元件移动很常见，因为零件很容易在熔融焊料上方移动-焊料的表面张力意味着元件很容易滑动。

如果组件未对准或放置不当，PCB可能仍然可以工作，但性能可能会变慢。否则它可能根本无法执行。对准误差可能太小而无法用肉眼看到，因此拥有可靠的AOI扫描仪对于捕获这些缺陷至关重要。

AOI与其他检查方法相比如何？

与其他工艺相比，AOI在检测PCB中的故障方面具有许多优势。以下是AOI如何与其他检查方法叠加的细分：

1.自动X射线检查（AXI）

AXI使用X射线而不是光成像来检查PCB。公司经常使用AXI来评估特别复杂或密集构造的板。原因是X射线穿过材料传播以对它们成像。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射线会穿过不同的材料层，从而准确地对所有材料进行成像。

AXI是一项新兴的复杂技术，其主要缺点是费用昂贵。由于AXI如此昂贵，因此除非特别复杂或高度集群的板卡，否则通常不值得使用。

2.自动激光测试（ALT）测量

ALT测量使用激光代替传统的光成像来扫描和测量PCB。当来自激光器的光从PCB组件反射时，ALT系统使用激光器的位置来精确定位不同组件的位置和高度并评估其反射率。与AOI一样，ALT系统可以将经验测量结果与示意图或一组规范进行比较，以检测任何缺陷。

ALT测量对于评估焊膏的位置和数量特别有用，尽管有时干扰可能会使测量不准确。

3.在线测试（ICT）

在线测试使用电探针来评估组装后的PCB将如何工作。它使用电流检查每个组件是否安装到位并正常工作。它测试短路和断路，并评估基本的电气质量，例如电容和电阻。

因为它使用电流而不是成像，所以与AOI相比，ICT往往会提供更多有限的焊接信息。它可以评估电气组件的质量，并提供有关影响电路的焊接缺陷的信息，但是无法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的PCB。

4.手动外观检查（MVI）

由于AOI不需要接触电路板，因此大多数PCB公司更喜欢AOI而不是手动外观检查。人工检查人员必须处理这些板，并且处理可能会给本来很完美的板带来缺陷。AOI可以扫描PCB，而不会干扰它们的精密组件并保持其结构完整性。

AOI还比人类视觉检查更可靠。一个人很容易错过PCB上的一个小缺陷。但是AOI甚至可以捕获最微小的错误。其严格的敏锐度永不降低，它可以以比人眼所允许的更为精细的细节扫描电路板，并且在生产过程的所有阶段都始终可靠。