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現今的電路板非常複雜。印刷電路板 (PCB) 的電路線越來越細。電子零件變得相當小。工人將表面貼裝元件 (SMD) 的位置靠得更近。這表示電路板上有許多零件。品質檢驗需要非常精確。.
生產車間需要新的方法。.
以前，人們用眼睛來檢查木板。目視檢查就是這樣的術語。然而，人眼是看不到微小線條的。他們很慢才能注意到微小的瑕疵。這種過時的品質評估方法已不再有效。它無法滿足當代 SMT 組裝的高品質要求。出錯的可能性太大。動作太慢。.
業界需要一種新方法。這種新方法必須快速且極其精確。為此，自動光學檢測 (AOI) 技術出現了。AOI 使用光線和攝影機評估焊點的功能性，並檢查整個組裝流程。如今，AOI 已被許多公司廣泛使用。此外，AOI 系統也越來越智慧化。AOI 已經成為評估 SMT 生產線品質的關鍵方法，有助於確保每個產品的功能正常。.
AOI 系統如何運作：步驟與方法
每個 AOI 系統都遵循一套簡單直接的程序。系統必須先拍攝目標物。為此，會使用光學元件。它會拍下需要檢測區域的照片。然後，電腦會擷取影像。電腦會處理影像的資料。然後，電腦會檢查這些資訊。它會評估品質。.
AOI 電腦使用兩種主要技術分析圖片。這些技術是 電腦輔助設計 (CAD) 資料比較方法 和設計規則檢查 (DRC) 方法。這兩種方法對系統的運作都至關重要。.
A.設計規則檢查 (DRC) 方法
此 DRC 方法使用基本數學。它採用獨特的演算法。這些演算法可確保圖案的有效性。DRC 具有很多優點。首先，建立規則相當簡單。第二，它處理影像的速度非常快。第三，它是一個小型的電腦程式。它不需要大量的資料儲存。如今，DRC 方法已廣泛應用於大多數的 AOI 系統。對於一般檢查而言，它既簡單又快速。.
然而，DRC 方法有一個很大的缺點。它很難確定精確的邊界。必須精確定位線或墊的邊緣。為了正確定位這些地方，DRC 需要額外的步驟。對於一般的符合性而言，它比精確測量更為可取。.
B.CAD 資料比較法
影像比對是 CAD 資料方法的運作方式。完美的影像會儲存在 AOI 機器的記憶體中。PCB 的設計檔案 (CAD 資料) 就是這個數位影像的來源。機器在檢查電路板時會拍一張照片。它會將最近拍攝的照片與記憶體中儲存的理想影像進行對比。比較結果會顯示出電路板之間的任何差異。.
這種方法可以提供極為精確的結果。攝影機的品質決定了結果。檢查程式的具體細節也會發揮作用。如果使用正確，此技術在識別微小瑕疵方面非常出色。.
但這種方法有一個問題。相機會捕捉大量影像。它會收集大量資訊。所有這些資料都必須由電腦快速處理。若要進行即時檢查，就必須使用功能強大的電腦。正因如此，該系統比 DRC 更為複雜。然而，在許多情況下，CAD 資料法產生的結果比 DRC 更好。很多人認為 CAD 數據比較法在一般情況下有更多優點。.
SMT 組裝中的完整檢驗範圍
在整條組裝線上，AOI 技術會多次檢查印刷電路板。它會檢查裸露的 PCB。檢查錫膏的印刷。檢查元件。檢查最終的焊點。.
A.檢查裸 PCB
檢查裸板是最初的用途。在放置任何零件之前，都要進行這項檢查。此階段可確保電路板在使用前處於良好狀態。 組裝 所花費的時間。通常會使用獨立的 AOI 機器進行裸 PCB 檢查。在組裝線上，這項檢查不會立即進行。.
在裸 PCB 檢查中會發現許多缺陷。它會尋找開路，這 換行. .它會尋找刮痕和線條瑕疵。尋找銅片上稱為針孔的小孔。檢查線的間距。確定線的邊緣是否呈鋸齒狀。尋找廣泛的瑕疵。這是確保品質的基本步驟。.
B.檢查焊膏和元件
元件檢查和焊膏是至關重要的。與其他設備互動的 AOI 機器通常用於這些檢查。它們通常是即時檢查。它們會立即提供回饋。.
印表機將錫膏塗佈到電路板上之後，會執行錫膏印刷檢查。焊膏印表機與 AOI 機器相容。它測量焊膏印刷的厚度。焊膏邊緣看起來很準確。最後 焊點 如果漿料過高或過低，效果都會很差。系統使用環形燈。錫膏以一定角度暴露在此燈下。影像由攝影機從中央上方擷取。此配置有助於測量錫膏的厚度和邊緣。透過觀察錫膏形狀如何改變光線，系統便可作出決定。.
在貼片機將元件放置在電路板上之後，會執行元件放置檢查。貼片機與 AOI 機配合使用。它確定是否有任何零件缺失。確定元件是否定位正確。確定元件的方向。為了確定，它還會計算部件的數量。如果發現故障部件，系統會立即通知操作員。操作員便可更換故障部件。這可以防止錯誤日後變得更嚴重。避免了日後的重大問題。.
C.最終焊點的檢查
的 成品 進行檢查。此檢查是在電路板從焊接爐中取出後進行。焊點 AOI 系統使用攝影機擷取焊點的三維影像。影像會顯示焊點的高度和形狀。電腦會處理這些資料。無瑕疵焊點的插圖會用來對比這些資料。這種對比可清楚顯示出是何種瑕疵以及瑕疵的位置。.
焊點檢查涵蓋許多主題。他們尋找彎曲的針腳。尋找遺失的元件。檢查元件位置是否不正確。檢查焊點的最終品質。最後一次檢查是找出並處理任何殘留缺陷的最後機會。.
AOI 面臨的問題與未來技術
AOI 是一項很棒的技術。但是，它在工廠現場仍有一些問題。為了提高品質，這些問題必須加以解決。.
A.高誤報率
主要的問題是 AOI 經常在不存在缺陷的情況下報告缺陷。這稱為假呼叫或假陽性。這種情況經常發生。光線是問題所在。焊錫表面會以不同的方式反射光線。機器可能會因為元件顏色或光線角度的微小變化而混淆。根據 AOI 系統，這塊板是有瑕疵的。員工必須停止工作。他們必須目視檢查每個錯誤警報。這是非常浪費時間的。這會減慢生產速度。新型 AOI 系統的主要目標之一就是減少這些錯誤警報。.
B.盲點與 2D 限制
另一個問題是 AOI 無法看見所有地方。AOI 使用光線。光線無法穿透零件。有些現代元件的焊點隱藏在本體之下。這些都是 Ball Grid Arrays (BGA)或四扁平無引線 (QFN)。AOI 無法檢查這些隱藏接點。對於這些零件，工廠必須使用 X 光機。此 X 光機可檢查板的內部。它可與 AOI 搭配使用。2D AOI 系統的限制很大。它們無法正確檢查焊點的高度或體積。這導致 3D AOI 的出現。3D AOI 使用特殊的光線來量測每個零件的高度。它提供真實的體積資料。此 3D 數據有助於檢查 2D 無法看到的缺陷，例如薄弱的焊料體積或翹起的引腳。.
C.程式設計的挑戰
為新產品設定 AOI 需要花費大量的工作。每天都有新的 PCB 設計推出。每塊新板都需要為 AOI 系統編寫新程式。編寫這些程式需要花費很多時間。它很複雜。新產品推出的速度因此而減慢。系統需要快速變更。它需要快速掌握新的基板佈局。如果程式編寫太慢，工廠就會損失時間和金錢。.
D.AI 在 AOI 的應用
人工智慧 (AI) 是 AOI 的未來。AI 是電腦系統的學習能力。AI 現已應用於新型 AOI 機器。大量的瑕疵影像被用來訓練 AI 演算法。AI 會了解什麼是好的零件。它也學習到壞零件的外觀。目的是教導 AI 忽略無害的變化。此 AI 應用將大幅減少誤報問題。它將增加檢查的可靠性。系統將更快速地檢查新零件。.
結論
高品質檢查將變得越來越必要。電路板的尺寸將減小。它們會變得越來越複雜。維持高品質的一個重要工具就是 AOI 技術。從基本的攝影機工作到智慧型 AI 系統，它不斷進化。它能解決人眼無法解決的問題。為了確保每個電子產品都能正常運作，AOI 是不可或缺的。節省時間。節省金錢。它改善了整個組裝流程。AOI 是未來智慧型製造的關鍵元件。.
