可追溯性和可重復性對于國防和醫(yī)療PCB 應用都至關(guān)重要。AOI 在故障排除時減少變量，作為設(shè)置孤立問題的可追溯性的一種方式。基于 AOI 一致且可重復的流程，OEM 客戶通常會收到高質(zhì)量的電路板。

但是，特定電路板可能存在與 OEM 的材料清單 （BOM） 或電路板區(qū)域中的特定組件相關(guān)的某些孤立問題。因此，可追溯性為 OEM 客戶提供了快速有效地解決這些有限和孤立問題的機會。再舉一個例子，這個是5000板交付的訂單。可追溯性讓 OEM 客戶知道這些電路板中的大多數(shù)是否存在問題，無論是一個或多個組件，還是在 PCB 設(shè)計級別。簡而言之，AOI 可追溯性為 OEM 提供了高度記錄的書面記錄。

貼裝后和回流前

回流前完成的 AOI 可以確認放置方向。AOI 可以在回流之前或之后進行。回流焊后進行的 AOI 可以檢查焊點以及放置方向。在 PCB 組裝訂單中，AOI 可以跟隨拾取和放置，并且可以在回流之前或之后執(zhí)行。AOI 機器具有自上而下的攝像頭和側(cè)面攝像頭。它還有四個投影儀，分別面向北、南、東、西四個方向。他們使用莫爾圖案投射多個已知頻率。由于它知道正在使用的頻率，它可以使用它來獲得精確到微米的測量值。例如，在 Naprotek，Mirtec AOI 機器的誤差范圍約為 10 微米，這意味著它非常準確。

圖 1顯示了電路板經(jīng)過取放和回流后的 AOI 示例。

圖 1：AOI 在組件的每個角落進行測量，以確認它是正確的組件。

它使用 2 維和 3 維（2D 和 3D）查看來查看組件的輪廓。這是為了確保在組件的每個角落進行測量，以確認它是正確的組件。AOI 使用已知良好組件的圖像和光學字符識別 （OCR） 來確認組件標記（以組件上使用的任何字體）已被識別。這確認它是正確的組件，并且它指向正確的方向。

AOI 使用相機和投影儀來確認焊接是否正確完成。它還對每個可見組件焊點執(zhí)行 2D 和 3D 分析。只要組件可見，就可以使用焊料量的數(shù)值。它還測量焊點的寬度，以確保沒有違反最小電氣間隙。然后 AOI 確保沒有橋接或焊料不足，但如果有，AOI 會顯示出來，圖 2。焊料不足或橋接可能是 PCB 設(shè)計缺陷、類似熱的焊盤、未鍍通孔或模板孔徑不足的結(jié)果。

圖 2：此處用紅線表示橋接或焊料不足

查看安置問題

AOI 確保所有放置都是正確的，沒有角度、歪斜、錯位和/或極性問題。它確認組件是按照 IPC 標準放置的。這些標準之一是確保對齊正確并且焊料正確潤濕到組件上。

此外，AOI 確保沒有像懸垂這樣的對齊問題。此外，它還會檢查損壞的組件以及共面性，以確定組件是否傾斜或抬起，或者組件引線是否被抬起。

圖 3顯示了 BGA 共面標志。每個角落有四個測量值，每個測量值旁邊都有一個小方塊。顯示 791 的標簽位于底部。它正在測量 BGA 的高度，并說存在高度問題，因為它正在測量作為身體一部分的磁帶。

圖 3：AOI 顯示 BGA 共面性失敗。

右上角的第一行列出了三個位置，等于 1670 到 3440 之間的允許范圍。它還列出了數(shù)字 3496。實際上，此 AOI 圖像告訴操作員第三個位置測量 3496，高于允許的，因此 BGA 共面性失敗。

AOI 還執(zhí)行各種其他關(guān)鍵檢查任務。其中包括驗證無源和有源設(shè)備上標記的編號，并將它們與數(shù)據(jù)庫進行匹配，以確保它們是 BOM 中指定的合法組件。此外，如果使用替代部件，AOI 機器將被訓練以驗證它們，無論制造商如何，只要設(shè)備具有相同的占地面積、值、容差、電壓、封裝類型等。

AOI 還可以檢測缺失或錯誤的組件和錯位。如果組件未對齊，例如 30o 或 45o，AOI 會捕捉到它。在這種情況下，AOI 機器設(shè)置為標記任何超過 7 度的未對齊組件。

它還捕獲打開、橋接和檢查傾斜部分和墓碑。

立碑定義為當組件的一端在另一端之前完成潤濕過程時發(fā)生。組件的特定末端拉動并傾斜組件，使其看起來像墓碑。

如圖 4所示，左側(cè)是墓碑電容的 2D 圖像。右側(cè)是同一圖像的 3D 渲染。墓碑可以出現(xiàn)在從完全平坦到 90o 的任何角度。驗證組件端與 PCB 的連接是否良好非常重要。

圖 4：此處顯示的墓碑會導致組件的一端被抬起或傾斜。

此外，AOI 可以檢測到任何東西，只要它寫在組件上。

例如，檢測活動組件上的日期代碼對于醫(yī)療和軍用/航空產(chǎn)品尤其重要。這些行業(yè)絕對不想使用已經(jīng)使用了四五年的組件。

保存缺陷圖像

此外，AOI 使 EMS 提供商能夠保存缺陷圖像以供進一步分析和收集質(zhì)量數(shù)據(jù)。這是返工可追溯性和識別過程改進趨勢的理想選擇。這是一個例子。特定組件可能會出現(xiàn)問題。

OEM 客戶可能在其 BOM 中提供了不可接受的組件。該組件的占位面積與電路板的占位面積不完全匹配。在這種情況下，如果組件對于占位面積來說太小，組件將過度移動，從而導致缺陷。

因此，AOI 提供了顯示此類電路板問題的視覺信息。甚至在 OEM 客戶收到電路板訂單之前，他們就可以將圖像提供給他們，并且實際上以圖形方式解釋了對該特定組件問題的期望。然后，OEM 客戶決定他們是否可以擁有這樣的組件，或者他們是否想要停止該過程并使用替代組件。 圖 5顯示了一個薄收縮小外形 （TSSOP） 封裝的示例，該封裝由于處理而具有翹起的引線

圖 5：薄收縮小外形 （TSSOP） 封裝示例，由于處理而導致引線翹起。

查看 X 射線和離子測試

X-ray 是 AOI 在維護 OEM 客戶質(zhì)量檢查方面的合作伙伴。雖然 AOI 在可視化 PCB 的可見缺陷方面做得非常出色，但 X 射線可以深入到組件下方以定位其他問題、缺陷和缺陷。借助 X 射線，操作員可以透視組件和 PCB，以查看組件下方的焊料。例如，在該深入搜索中，可以檢測到 BGA 空洞和橋接。

一個更好的例子是在雙面板上堆疊 BGA。由于堆疊 BGA 中存在如此多的復雜性，X 射線會穿透所有這些層，以確定是否存在與任何堆疊 BGA 或 QFN 相關(guān)的焊接或回流問題，或者就此而言，是否存在不可見底部連接的任何組件。 X 射線甚至可以查看通孔組件以檢查通孔中的焊料填充情況。

以這種高質(zhì)量水平執(zhí)行的 X 射線檢測由 Nordson DAGE Quadra 5 2-1/2 D 機器等系統(tǒng)提供。這樣的 X 射線系統(tǒng)允許以一定角度觀察。如果一塊電路板高度填充了極細間距的 BGA，則該 X 射線系統(tǒng)可以放大 45，000 倍的總放大率來確定是否存在故障或缺陷。

此外，諾信稱之為 X-Plane 的一項功能是一款出色的分析工具。它允許操作員拍攝 X 射線切片并將它們組合成焊接連接的 3D 模型。例如，這允許查看特定密度的部件，例如 BGA 球和元件引線以及它們的連接方式。它還檢查 BGA 和 QFN 內(nèi)的空洞。

此外，雖然 AOI 和 X 射線系統(tǒng)在檢測缺陷方面非常復雜，但訓練有素的技術(shù)人員作為顧問親自向 OEM 客戶解釋 PCB 設(shè)計可能存在的潛在問題。例如，這些可能包括測試、在用于高壓應用的接地焊盤上的特定部件上出現(xiàn)空洞問題，或由于熱傳遞而在特定位置降低 25% 的 IPC 標準。

然后，進行離子測試來測量板上的污染量。它利用了溶液中由鹽、焊料和助焊劑殘留物以及手動處理電路板產(chǎn)生的污染物引起的電阻率變化。干凈的電路板可以抵抗可能導致短路的樹枝狀結(jié)構(gòu) 助焊劑也可能是酸性的。客戶希望在將電路板發(fā)送到保形涂層之前確認某些助焊劑的去除

結(jié)論

AOI 是當今高度復雜的 PCB 高質(zhì)量檢測的領(lǐng)跑者，而 X 射線檢測則是 AOI 的第一道檢測線，可以更全面地檢查電路板以發(fā)現(xiàn)難以捉摸的缺陷和缺陷。如果沒有這種質(zhì)量檢查的組合，OEM 客戶正在危及更新、更先進的產(chǎn)品，尤其是那些前往醫(yī)療和國防市場的產(chǎn)品。

審核編輯：郭婷