38.AOI技术在PCB制造领域的应用及发展

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1、AOI技术在PCB制造领域的应用及发展姚立新孙明睿（中国电子科技集团公司第45研究所，北京东燕郊101601）摘要：本文总结了用在各类PCB生产环节检测的AOI系统，分析了各类AOI的结构及相关技术要素，以及将来AOI的发展前景。关键词：AOI，光路系统，运动控制，图像处理TheapplicationanddevelopmentofAOItechniqueinPCBmanufacturingYAOLixin,SunMingrui（The45thInstituteofCETC,BeijingEastYanjiao,10160

2、1China）Abstract：InthisarticleAOIsystemsusedinmanylinksofPCBproductionchainareintroduced,manysortsofAOIconfigurationandtechnicalelementareanylyzed,andalsothedevelopmentprospectofAOIispresented.KeyWords:AOI,OpticalSystem,MotionControl,ImageProcessing随着当今电子技术的发展以及各类电

3、子产品等低能耗和小型化要求，PCB的生产工艺技术也在不断地发展，PCB线条的尺寸和元器件的尺寸也在不断地减小。以前，产品生产后都要经过人眼在显微镜及荧光灯下检查，随着线条尺寸减小和排布密集程度提高以及元器件尺寸减小和贴装密度的提高，人工检查不堪重负，而且检查效率和速度也大大低于要求，这在很大程度上制约了PCB的质量和产量提高，成为PCB生产的一个瓶颈。AOI即是光学自动检测设备，它以光学成像的方式获取PCB板的数字图像，以高速图像采集处理卡处理图像，检测出PCB板上的各种缺陷，满足了生产线的检测需求。AOI技术的核心主要包

4、括光学取像的光路系统，高精度的机械及运动控制系统和高速图像采集处理系统。根据系统架构和检测算法的不同，它可以应用在PCB生产流程的很多道工序上。PCB的主要生产工序是：电镀覆铜——>刷板——>贴膜（或网印）——>曝光显影（用光绘底片）——>修板——>蚀刻——>接头镀金镀镍——>清洗——>电气通断检测——>SMT生产线元器件贴片。AOI主要用于检测生产中线条的短路、断路、污染、缺失等各种错误，其中在底片光绘、PCB裸板及焊接元器件环节都有可能出现错误，需要用到AOI设备，根据针对的检测对象不同，AOI的架构也有很大的不同。在

5、PCB的大多数生产工序中都有出错的可能，都会在PCB板上有一定的反映，如果上一道工序的错误没有发现，带到了下一道工序，修正它所需的成本就会成倍增长，如果PCB板制成以后才发现错误，其修复成本将会是制成以前的几十倍，甚至报废。当今PCB厂商的市场争夺也是越来越激烈，在扩产的同时如何有效地降低出错概率和废品率是他们孜孜追求的目标，甚至是要求零缺陷率，这种要求在传统的人工检测的情况下根本不可能实现，对于如何有效地提高PCB板的检测效率问题，AOI就在相应的各工序中发挥了重要的作用，下面根据AOI设备的主要组成部分阐述其架构及功能

6、。一、AOI的光路系统AOI可以应用于PCB制造的不同环节，相应设备上最大的差别就是光路系统的不同，主要是针对不同的检测对象，照明光源及取像系统有很大的不同，使得相应的设备架构也发生了很大变化。1、底片检测中，线路的主要错误包括：断路，短路，缺口，尺寸错误，污染等问题。光绘底片一般是负片，将它覆盖在涂胶的覆铜板上曝光显影后，光绘底片上透明的部分透过光线，使该部分胶变硬，不溶于溶剂，清洗后其下面的覆铜就保留了下来，形成了PCB板上的线条。因此，光绘底片上如果有错误，就会反映在PCB板的线路中。光绘片一般采用上面架设镜头和CC

7、D，胶片放于高精度的玻璃承片台上，下面用均匀背光照明的方式实现，为了提高扫描速度，一般采用大尺寸线扫描CCD。背光可以采用均匀荧光照明，也可以采用LED的一定均匀排布达到均匀照明的效果，一般垂直往上的轴向照明效果最明显，有时候为了突出边缘效果，也加一定的侧光补光照明，其示意图如图1所示。图1PCB底片AOI示意图1、PCB板蚀刻清洗后检测时，主要缺陷包括：短路、断路、缺口、针孔、铜渣、线宽线距孔环错误、特征遗漏等。这个环节的检测不同于光绘底片，针对同一批PCB板的光绘底片一般只需要抽检，以发现类似的系统性错误，并进行修

8、正，而PCB板制作出来的中间环节较多，发生随机错误的机率大大增加，一般对品质要求高的厂商需要对产品全检。当今PCB生产线产量很高，线路密度也来越高，对AOI的要求，一方面需要提高成像的分辨率和精度，另一方面又要提高扫描和图像处理的速度，因此一般在该环节的AOI采用高速大尺寸线阵CCD或CCD阵列以及大视