AOI检验技术

AOI检验技术目录CONTENTS基本介绍编程首检AOI测试常见问题典型不良案例分析预防及措施二三四一五六一、基本介绍AOI（AutomatedOpticalInspection）的全称是自动光学检测，是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上的缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修正。为亮带区正常爬锡面、TopLight目前我司使用AOI设备为德律科技（TRI），有TR7700SII与TR7500SIII两种，主要介绍TR7500SIII。测试尺寸50X50mm～510X460mm1.1设备相关原理TR7500SIIIAOI演算原理：2D:影像比对+灰阶运算（亮度计算）+色差处理+文字识别+逻辑运算塔式环状RGB＋W彩色LED光源多分区多角度光源设置内置硬体中无需人工手动调整UniformLight（均匀光）SolderLight（锡形光）ComponentLight（低角度光）MarkingLight（白光）1.2检测的灯光机台配有四种不同的光源供切换，其包含：均勻光、锡形光、低角度光与白光。均勻光一般使用于扫描全板大图，锡型光用于检测元件的爬锡处，低角度光用于检测元件本体上的文字印刷，而白光是用于对位标记、坏板标记或条码。在”检测框参数设定面板”中”硬体设定”的”灯光”进行切换检测光源的动作。均匀光锡形光低角度光白光均勻光下锡形光下低角度光下白光下多光源可以保证文字面更清楚，如在低角度光下文字效果是最好的。1.3相关灯光附图均勻光下錫型光下低角度光下白光下多光源可以保证破损更容易檢出，如在锡型光下破损处呈现红色。1.3相关灯光附图均勻光下錫型光下低角度光下白光下多光源可以保证粘锡更容易检出，如在低角度光下粘锡处呈现亮色。1.3相关灯光附图对于黑色元件或者黑色晶体的文字,在均勻光下清析可见,从而很好检出错件&极反黑色晶体元件文字1.3相关灯光附图黑色晶体元件文字黑色晶体元件文字对于黑色类元件或晶体破损,在锡形光下可以使破损呈现出彩色,从而很好的将破损检出圖一圖二圖三1.3相关灯光附图1.4相关不良附图1.5代料影像处理方式新增加到代料显示/编辑区的影像，可以由四种方式来进行图像处理动作：权重法(Weighting)与色彩空间法(ColorSpace)、RGB法与HeightMap法(需要有3D雷射装置才能使用)。由[检测框参数设定面板]中[基本参数与其相对应的合格标准]的[影像模式]进行切换代料影像处理的动作。权重法(Weighting)：此方法是利用红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的权重数值调整与门坎值设定来变更代料影像的灰阶值，其操作接口如下图所示。左方的直方图为此检测框内依据所设定权重下的亮度分布，而右方是设定三色权重的调整阀。一般而言，彩色图像转成灰阶图像作图像处理时，灰阶值的计算公式是红色阶值*红权重比例+绿色阶值*绿权重比例+蓝色阶值*蓝权重比例。其红权重比例默认值为0.3(30%)，绿权重比例默认值为0.59(59%)，而蓝权重比例默认值为0.11(11%)，当勾选[预设权重]时会自动切回此值。用户可以在组件原图画面的左下角看到鼠标所标示位置的三色色阶值与计算出来的总灰阶值。如下图所示，鼠标所点选的位置其灰阶值为60，经由0.60*0.30+0.53*0.59+0.35*0.11所计算出来。红绿蓝总灰阶值1.6代料影像处理方式色彩空间法(ColorSpace)：此方法是利用选取颜色与色彩强度来变更代料影像，其操作接口如下图所示，主要可以分为亮度分布图区与色彩空间图区。亮度分布图区(Intensity)：此区显示出影像摄取图的亮度分布，纵轴是像素总数，横轴是亮度(范围0~255)。可以调整控制条(用鼠标移动两端的控制键或者使用鼠标滚轮来放大、缩小所要摄取的区域)，如下图红圈所标示。调整过后，下方的蓝色柱形图的两端会显示出所设定出来的亮度范围，如下图红方块所标示。亮度分布区色彩空间分布区GBR色彩空间区(ColorSpace)：由RGB三个轴所组成的球面色彩分布图。每个轴由两个方框控制点来代表其上下限(每个轴上的两个方块仅能在所在的轴上移动)，而所围出来的交集区即为选取色色彩空间图区，另外，X符号是选色区域交集中心点，为区域代表色。可以拖曳中心点来移动交集区、双点击中心点来全选色彩空间或用滚动鼠标中键来放大/缩小交集区。勾选“反向”可反选色彩(选择交集区外的颜色)，而勾选“锁定”可以固定目前所选取的颜色区块。另外，右方的直条与数字显示出所滤出色彩的面积占摄取图的比例。1.7代料影像处理方式RGB法：以RGB三轴为坐标系，所构成的空间来当作色彩区间。另外提供不同颜色间的关系式来做有效的滤除颜色。例如：要设定R≤G20，则可设定为。1.8检测框的比对方式几何学特征比对、标准化相关性比对、明暗/色彩分布比对几何学特征比对：选择一个正常的组件影像作为比对样本，调整权重与门坎值后摄取其特征轮廓，然后将待测组件影像与其样本特征轮廓进行比对，检测是否达到设定值。利用这个原理进行检测的框例如PatMatch、OCV、OCR….等框标准化相关性比对：选择一个正常的组件影像作为比对样本，调整权重与门坎值后将待测组件影像与其样本进行逐步的画素(Pixel)灰阶值比对，检测是否达到设定值。利用这个原理进行检测的框例如CorMatch…等框明暗/色彩分布比对：计算检测框内明暗/色彩分布的比例是否达到设定值。利用这个原理进行检测的框例如Void、Bridge…等框。•机种测试总汇•机种不良明细------------比重------------数量------------种类•机种周期显示•机种测试ppm•机种测试cpk所有报表均可汇出Excel1.9统计分析报表2.1设备编程流程读取数据扫描整板元件对位MARK设定制程&测试LibraryPCB2二、编程2.2短路检测(Bridge)框用途：测试组件间是否有锡桥产生而导致短路，一般常用来检查集成电路组件导脚间的短路。检测原理：以检测框边界往内或往外计算是否有连续的亮点。参数设定画面与说明：2.3色环检测(ColorBar)框用途：用来检测色环电阻是否正确。检测原理：利用影像中电阻的本体颜色与各色环的颜色来检测。参数设定画面与说明：2.4逐点匹配(CorMatch)框用途：主要用来检查集成电路导脚之缺件、偏移、脚弯与0201尺寸以下芯片组件的缺件、损件、偏移、立碑、极性。检测原理：利用影像中一个个像素的灰阶值比对来计算其相似度。参数设定画面与说明：2.5字体检测(OCV)框用途：用来辨识元器件的文字。检测原理：利用影像中字体的轮廓特征比对来计算相似度。参数设定画面与说明：2.6特征匹配(PatMatch)框用途：主要用来检查0402以上芯片组件的缺件、损件、偏移、立碑、极性。检测原理：利用影像中组件的轮廓特征比对来计算相似度。参数设定画面与说明：2.7颜色检测(Void)框参数设定画面与说明：Void框可区分为三类，分别为RatioMode、BlobMode、SimmodeRatioMode：用途：利用比例来检查组件的锡点空焊、缺件或极反。检测原理：1.灰阶模式：计算亮或暗区占整个检测框的比例。2.色彩模式：计算所选取的色彩占全部检测框的比例。BlobMode：用途：利用区块数量来检查用来检测金手指表面刮伤、脏污与集成电路翘脚。检测原理：1.灰阶模式：计算亮或暗区占整个检测框的比例。2.色彩模式：计算所选取的色彩占全部检测框的比例。参数设定画面与说明：生产过的程序，无需重新扫描大图，也无需调整程序，直接设定对位MARK点测试，测试完毕后在维修站检查并确认是否错误：三、首检4.1AOI测试中常见的两类问题：（1）虚焊四、AOI测试常见问题①管脚偏移②管脚变形③焊盘上有异物④爬锡不良电容①连锡框参数设置不合理②检测框大小不合适③管脚上有异物（2）连焊5.1虚焊不良案例五、典型不良案例分析（1）管脚偏移造成虚焊分析：管脚偏移且管脚偏移量范围参数设置偏大，造成虚焊漏报改进：缩小元件管脚的偏移量范围。通过管脚及焊盘的大小来移动管脚检测框位置，调整合适的X、Y偏移量参数值。（详见QB/SF47.001-2003）。设定好的参数，可保存元件库。AOI参数设置详见下图：管脚偏移范围管脚偏移量（2）管脚变形造成虚焊分析：元件管脚变形，导致元件管脚长短不一，造成管脚误报较多，需添加不一致的代料，减少误报。因虚焊管脚与合格管脚区别不大，且焊盘爬锡度在合格参数范围内,易造成漏报。改进：1、LEAD（管脚框）必须加入标准代料影响且影像数量应不大于3个，管脚的权重标准值（红110%，绿59%），管脚的相似度标准值80%（注：如果管脚形状差异较大，可微调相似度70%~80%）2、对于维修站管脚误报较多的芯片，需进行二次目检确认，如果发现芯片管脚变形较多，应及时反馈并更换物料。AOI参数设置详见下图：（3）焊盘有异物造成虚焊分析：因焊盘检测框（Void）设定是由（ColorSpace）颜色拾取与（Weighting）亮、暗值计算，当焊盘上的异物呈现与焊盘爬锡后的颜色和亮、暗值相似时，会造成漏报。改进：1、调整焊盘检测框（Void）ColorSpace参数值，在现有参数值的基础上加严，方形电感、阻排（阻容）、二极管、胆电容、chip类元件面积比例下限由65%上升到70%~80%；2、IC芯片类元件增加Pad检测框。AOI参数设置详见下图：Pad检测框（4）爬锡不良造成虚焊分析：焊接时，锡走向不良，会造成虚焊。且如果焊盘较大，良品与不良品管脚趾跟部爬锡度差异不明显，更容易造成漏焊。改进：1、管脚较少的IC芯片添加侧面检测框，如：SOP8；2、管脚较密的IC芯片添加Pad检测框。（注：因每个元器件爬锡度不一致，因此Pad框的检测参数值设置也不同，具体详见：AOI标准）检测框设置详见下图：侧面检测框Pad检测框Pad检测框Pad检测框5.2连焊不良案例五、不良案例分析（1）连锡框（Bridge）参数设置不合理分析：连锡框（Bridge）X和Y方向上的连续像素点的测试搜寻范围参数值不合理（偏大），造成连焊漏报改进：根据元件管脚间的间隙调整连锡框（Bridge）X和Y方向上的连续像素点的搜寻范围参数值，根据对不良品板件的二次测试，已设置合理参数（测试间距X或Y搜寻范围值≤100），目前测试结果良。AOI参数设置详见下图：搜寻范围搜寻范围（2）检测框大小不合适分析：连锡框（Bridge）大小不一致，且连锡框的检测范围与元件实际检测连锡间距不匹配，造成漏报改进：连锡框（Bridge）的大小应根据元件管脚间距及大小合理设置，如果焊盘丝印设置不合理，造成连锡框误报较多，可针对单个连锡框，根据丝印位置设置特例（具体方法详见AOI标准）检测框设置详见下图：连锡框连锡框连锡框特例连锡框连锡框（3）管脚有异物分析：连锡框（Bridge）设定是由（Weighting）亮、暗值计算，当异物呈现与焊盘爬锡后的颜色和亮、暗值相似时，会造成漏报。改进：1、根据不良品板件进行二次测试，查找良品与异物导致不良的临界参数值，优化测试参数，减少误报，杜绝漏报；2、连锡框（Bridge）权重比例：绿色100%;蓝色150%;门槛值（100~120）~255，适当调整，值越小，越严格。上下两个连锡框如误报较多可分别采用特例去除上面和下面的检测（注：按照元器件大小适当调整连锡框的大小）AOI参数设置详见下图：六、预防及措施预防：1、散装芯片，各工序需加强过程防护，拿取芯片时，必须使用吸笔，防止因操作不当造成引脚变形虚焊；2、对于1-20650、1-3802等抛料率较高的阻容类元件，降低吸取速度、调整外形影像；防止抛料造成虚焊及短路；3、对于焊盘不合适的物料进行统计并反馈，对于无法更改的物料及单板，加严AOI相关参数设置并在生产过程中着重查看，在保证不漏报的前提下，降低误报率；4、