pcb成型闆aoi檢測_PCBA檢測技術與工藝标準

名詞/術語

1、SPI：Solder Pasting Inspection的簡稱，即焊膏塗敷檢測。

2、AOI：Automated Optical Inspection的簡稱，即自動光學檢查。

3、AXI：Automatic X-ray Inspection的簡稱，俗稱X-ray，即自動X射線檢查。

4、ICT：In—Circuit—Tester的簡稱，即自動線上檢測儀。

5、FP：Flying Probe的簡稱，即飛針檢測。

6、FT：Functional　Tester的簡稱，即功能檢測。

7、比對卡：一種檢查PCB插件或焊接結束後缺件、錯件、極性相反等組裝缺陷的簡易工裝，在薄片狀防靜電材料上對應于PCB通孔插裝器件的位置打上相應形狀的孔，将其放在插裝完成的PCB闆上便可以簡易地目測插裝器件的正确與否。

一、PCBA檢測工藝流程

PCBA檢測工藝總流程如圖所示：

PCBA檢測工藝總流程

注：各種檢測方法對應的檢測裝置及安裝布局一般分為線上(串聯在流水線中)和離線(獨立于流水線外)兩種。在以下條件前提下應優先采用線上檢測工藝布局以提高檢測效率和流水線作業效率：

二、檢測技術∕工藝概述

适用于PCBA産品的檢測技術主要可以分為：焊膏塗敷檢測SPI、自動光學檢查AOI、自動X光檢測AXI、線上檢測ICT、飛針檢測FP，以及功能檢測FT等。

1、自動光學檢查(AOI)

檢測原理：AOI檢測儀自動檢測時，機器通過攝像頭自動掃描PCB，采集圖像，檢測的焊點與資料庫中的合格的參數進行比較，經過圖像處理，檢查出PCB上缺陷，并通過顯示器或自動标志把缺陷顯示/标示出來，供維修人員修整；

檢測的功能與特點：

1)自動光學檢查(AOI) 運用高速高精度視覺處理技術自動檢測PCB闆上各種不同貼裝錯誤及焊接缺陷。PCB闆的範圍可從細間距高密度闆到低密度大尺寸闆，并可提供線上檢測方案，以提高生産效率及焊接品質；

2)通過使用AOI作為減少缺陷的工具，在裝配工藝過程的早期查找和消除錯誤，以實作良好的過程控制。早期發現缺陷将避免将不合格産品送到随後的裝配階段，AOI将減少修理成本，避免報廢不可修理的PCB。

2、AOI 檢查内容：

1)檢查頂面回流焊接元件；

2)檢查波峰焊接前通孔元件；

3)檢查波峰焊接之後的通孔及SMD/SMC；

4)檢查壓入配合之前的連接配接器引腳；

5)檢查壓入配合之後的連接配接器引腳。

3、檢測監控點的設定。

AOI可應用于生産線上的多個檢測點，但有三個檢測點是主要的，即焊膏印刷之後、回流焊前、回流焊後：

1)焊膏印刷之後。如果焊膏印刷過程滿足要求，由印刷缺陷引起的焊接缺陷将大幅度減少。典型的印刷缺陷包括以下幾點：

焊盤上焊膏不足；焊盤上焊膏過多；焊膏對焊盤的重合不良；焊盤之間的焊錫橋。

此檢測點的檢查最直接地支援過程跟蹤。這個階段的定量過程控制資料包括印刷偏移和焊錫量資訊及有關印刷焊膏的定性資訊；

2)回流焊前。此檢測點的檢查是在元件貼裝完成後和PCB送入回流爐之前完成的。這是一個典型的檢測點，可發現來自焊膏印刷以及機器貼放的大多數缺陷。在這個位置産生的定量的過程控制資訊，提供高速片機和細間距元件貼裝裝置校準的資訊。

這個資訊可用來修改元件貼放資料或表明貼片機需要校準。這個檢測點的檢查滿足過程跟蹤的目标。

3)回流焊後。此檢測點在SMT工藝過程的最後步驟進行檢查，是AOI最主要的檢測點，可發現全部的裝配錯誤。回流焊後檢查可提供高度的安全性，可識别由焊膏印刷、元件貼裝和回流過程引起的錯誤。

雖然各個檢測點可檢測不同特點的缺陷，但AOI檢查裝置應放到一個可以盡早識别和改正最多缺陷的檢測位置。

三、線上檢測 (ICT)

1、檢測原理。

ICT 檢測主要是檢測探針接觸PCB編排出來的檢測點來檢測PCBA的線路開路、短路、所有元器件的焊接情況。并能準确辨別PCBA的故障位置(對元件的焊接檢測有較高的識别能力)。

2、檢測的功能與特點：

1)能夠在短短的數秒鐘内，全檢出組裝電路闆上的元器件：電阻、電容、電感、電晶體、FET(場效應管)、LED(發光二極管)、普通二極管、穩壓二極管、光藕、IC等，是否符合設計要求；

2)能夠先期找出制程不良所在，如線路短路、斷路、元件漏件、反向、錯件、空焊等問題，回饋到制程的改善；

3)能夠通過列印機将上述檢測到的故障或錯誤資訊列印輸出，這些資訊主要包括故障位置、零件标準值、檢測值，以供維修人員參考。可以有效降低人員對産品技術依賴度，不需對産品線路了解，同樣有維修能力；

4)能夠檢測缺陷資訊并統計輸出，生産管理人員加以分析，便可以找出各種不良的産生原因，包括人為的因素在内，使之逐個解決、完善、指正，進而提升PCBA制造能力。

三、飛針檢測(FP)

1、檢測原理：

1)飛針檢測的開路檢測原理和ICT的檢測原理是相同的，通過兩根探針同時接觸網絡的端點進行通電，所獲得的電阻與設定的開路電阻比較，進而判斷開路與否。但短路檢測原理與ICT的檢測原理是不同的；

2)由于檢測探針有限(通常為40032根探針)，同時接觸闆面的點數非常小(相應40032點)，若采用電阻測量法，測量所有網絡間的電阻值，那麼對具有N個網絡的PCB而言，就要進行N2/2次檢測，加上探針移動速度有限，一般為10點/秒～50點/秒，故飛針檢測的效率相對比較低。

2、檢測的功能與特點：

1)檢測密度高，最小間距可達0.05mm甚至更小；

2)無夾具成本；

3)檢測針容易損壞；

4)檢測速度慢；

5)耐壓無法檢測,高層次高密度闆檢測有較大風險。

3、飛針檢測可以通過消除傳統檢測夾具方法的需要，減少生産裝配到達市場的時間。

通過取消夾具，飛針檢測儀消除了夾具硬體與軟體開發的高成本。飛針檢測對于原型裝配的檢測和減少從小批量到大批量的時間，是一個非常好的方法。

四、自動X射線檢查(AXI )

1、檢測原理：

當PCBA沿導軌進入機器内部後，位于線路闆上方有一X射線發射管，其發射的X射線穿過線路闆後被置于下方的探測器(一般為錄影機)接受，由于焊點中含有可以大量吸收X射線的鉛，是以與穿過玻璃纖維、銅、矽等其它材料的X射線相比，照射在焊點上的X射線被大量吸收，而呈黑點産生良好圖像，使得對焊點的分析變得相當直覺，故簡單的圖像分析算法便可自動且可靠地檢驗焊點缺陷；

2、檢測的功能與特點：

1)AXI技術的3D檢驗法可對線路闆兩面的焊點獨立成像；

2)3D X射線技術除了可以檢驗雙面貼裝線路闆外，還可對那些不可見焊點如BGA等進行多層圖像“切片”檢測，即對BGA焊接連接配接處的頂部、中部和底部進行徹底檢驗；同時利用此方法還可測通孔焊點，檢查通孔中焊料是否充實，進而極大地保證了焊點連接配接品質；

3)AXI技術是相對比較成熟的檢測技術，其對工藝缺陷的覆寫率很高，通常達97%以上；而工藝缺陷一般要占總缺陷的80%～90%，并可對不可見焊點進行檢查；

4)AXI技術不能檢測電路電氣性能方面的缺陷和故障。

五、功能檢測 (FT)

1、功能檢測可以檢測整個系統是否能夠實作設計目标，它将線路闆上的被測單元作為一個功能體，對其提供輸人信号，按照功能體的設計要求檢測輸出信号。這種檢測是為了確定線路闆能否按照設計要求正常工作。是以功能檢測最簡單的方法，是将組裝好的專用線路闆連接配接到該裝置的适當電路上，然後加電壓，如果裝置正常工作，就表明線路闆合格。這種方法簡單、投資少，但不能自動診斷故障。

六、焊膏塗敷檢測(SPI)

1、焊膏塗敷檢測(SPI)，用于檢測焊膏印刷品質，通常的檢測裝置為2D/3D焊膏塗敷檢測儀(因3D焊膏塗敷檢測儀在實際運用中比2D焊膏檢測儀擷取的檢測資訊更全面、控制更有效，故在條件許可的前提下，通常優先選用3D焊膏塗敷檢測儀)。

七、其它檢測方法

1、在檢測工藝過程中，對産品制程和産品品質不産生負面影響的前提下，允許使用其它非正常檢測方法；

八、組合檢測工藝方案

1、每種檢測技術都有各自的長處和短處。

選擇合适的組合檢測方案是對時間－市場，時間－産量以及時間－利潤等諸多因素的綜合考慮，在産品的不同生産周期要求有不同的檢測工藝方案；

2、PCBA生産可大緻分為三個周期：新産品原型制造、試生産、批量生産，這三個周期的檢測工藝方案應分别制定；

新産品原型制造

新産品原型的檢測一般結合工藝參數調整、時間性、經濟性、可靠性進行規劃

1)焊膏塗覆檢查(SPI)：利用2D/3D焊膏檢測儀(優先采用3D焊膏檢測儀)對全部或關鍵焊膏塗覆點(如細間距、超細間距器件)進行檢測，并提取、記錄焊膏參數值。原型制造階段，在時間短促的情況下允許使用目檢代替SPI檢測裝置檢測。

2)飛針檢測(FP)：原型産品生産數量有限，時間要求緊，而飛針式線上檢測儀不用制作針床、夾具，省去了這個環節的工作和時間，可直接從CAD系統接受PCB設計資料自動生成相應的檢測程式，最适宜進行組裝焊接後檢查工作。

3)功能檢測(FT)：功能檢測主要是驗證産品設計名額并加以調試，可以發現元器件失效、電原理設計合理性等問題。

對于有BGA、flip－chip(倒裝晶片)封裝器件産品的原型生産，應在能力允許條件下在飛針檢測前再利用X光檢測儀對該類型器件的焊點或關鍵焊點進行檢測，以保證焊點内在品質。

3、試生産

試生産的主要目的是驗證工藝參數穩定性，原型産品生産的檢測完全适用于試生産階段。

4、批量生産

批量生産可分為大、中、小三類，在數量概念上沒有确切的規定。

大批量生産

1)大批量的生産是最經濟的生産模式，在完成組裝生産所有準備條件後，應當用較進階的自動檢測裝置代替人工檢測工作，保證産品組裝品質受到嚴格監測，提高生産線和檢測效率，增加投資回報率。若沒有類似BGA、flip－chip(倒裝晶片)封裝器件組裝的産品生産，AOI可以取代X光檢測降低生産及檢測成本；

2)對于組裝産品工藝要求焊膏印刷品質嚴格控制情況下，還應在X光自動檢測前面設定3D焊膏塗敷檢測儀，對每塊PCB焊膏印刷情況進行檢查，以保證絲印機印刷效果的一緻性，保障印刷工藝參數随時根據情況進行調整。

中、小批量生産：

中、小批量生産的産品生産周期縮短，檢測方案從可靠性、可信度、品質、經濟性角度出發，針對一般元器件組裝産品和特殊封裝器件組裝産品兩大類分别進行考慮，通常含有特殊封裝器件的産品應優先采用較進階别的檢測方法，如AXI等。此兩類器件的分類如下；

1)一般元器件組裝産品：最複雜器件為細間距、超細間距QFP(四側引腳扁平封裝器件)等；

2)特殊封裝器件組裝産品：包括BGA、flip－chip(倒裝晶片)等表面看不到焊點或平均焊點密度很高，無檢測電路存在。