新一代自動光學(xué)檢測技術(shù):內(nèi)嵌式檢測技術(shù)

一些評估顯示全世界只有20%-30%的SMT生產(chǎn)線裝配了AOI系統(tǒng)。盡管器件的尺寸近年來已經(jīng)縮小到人眼可以觀察的范圍之外，而且AOI也顯示出某些誘人的性能，但是市場對其價值仍持有疑慮。作為對市場情況的回應(yīng)，檢測技術(shù)現(xiàn)在向著更小、更快的驗證原則發(fā)展。EPV是一項新興技術(shù)，它將檢驗技術(shù)植入設(shè)備的運行程序中，能回答裝配者所關(guān)心的外圍成本，占地面積和投資回報率等問題。

　　AOI業(yè)已經(jīng)看到了每條生產(chǎn)線上配置多個線上檢測系統(tǒng)的前景：分別在版面印刷、器件貼裝和回流之后達(dá)到100%的檢測。圖1顯示的是在每一工藝后即時檢測出的焊膏錯誤、器件貼裝缺失或錯誤、壞焊節(jié)等。這樣就可以減少浪費，讓一些板子送回重做，使得報廢板的追加額外成本更少。這一策略對某些市場門類很有效，不過很多裝配者很勉強才能接受額外的資本投入、較大的生產(chǎn)線占地面積。此外，其生產(chǎn)周期、人員培訓(xùn)和設(shè)備編程的工作量也很大。不過有些公司要求很嚴(yán)格的檢測，堅信每一道工序都必須盡在掌握之中，以最大程度地減少錯誤，使得最后那些不可避免的少數(shù)報廢板所引起的花費都在可以接受的范圍內(nèi)。

　　但是裝配者還是希望限制焊膏印刷錯誤和不正確的器件貼裝——這是回流前引起電路板報廢的最主要的兩個原因。

嵌入生產(chǎn)過程中的驗證

　　CyberOptics 開發(fā)了嵌入生產(chǎn)過程中的驗證（EPVTM）解決方案。CyberOptics是光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的專家，為SMT電子裝配設(shè)備和半導(dǎo)體裝配市場提供提高產(chǎn)量產(chǎn)能的工具，在這一領(lǐng)域具有悠久良好的聲譽。CyberOptic的新型EPV傳感器技術(shù)顯示于圖2，它在貼裝機內(nèi)部加入視覺驗證能力，工作于設(shè)備正在進(jìn)行貼裝的時候。這樣，系統(tǒng)就可以達(dá)到較低的價格，增加很少或不增加額外循環(huán)時間，并且不增加生產(chǎn)線占地面積。但是這些都需要得到設(shè)備制造商的支持。
　　
　　環(huán)球儀器是第一個關(guān)注EPV潛能并且在此技術(shù)上投入研究精力的設(shè)備制造商。目前，環(huán)球儀器把這項技術(shù)作為Genesis和AdVantis平臺的可選項，與環(huán)球的閃電頭一并提供給客戶。環(huán)球儀器總裁Ian deSouza認(rèn)為在未來的十幾年中，這都將是業(yè)界最令人興奮的革新之一。

　　因為EPV直接置于設(shè)備內(nèi)部，所以它能夠在不增加循環(huán)時間和額外編程開銷的情況下持續(xù)提供即時的程序數(shù)據(jù)。當(dāng)它植入帶有閃電頭的Genesis或AdVantis機器后，它將在貼裝工序運作的同時——而不是之后——工作。這也正是市場長期以來所追求的技術(shù)。

　　CyberOptics的主席和創(chuàng)始人Steven Case更進(jìn)一步的闡明：EPV在設(shè)備運行中所提供的廣闊視野比過去任何裝配者所能達(dá)到的還要深入。重要的是，它能在諸如改變工藝流程等緊急情況發(fā)生后能減少回到正常生產(chǎn)所需的時間，降低不確定因素發(fā)生的可能。

原理

　　在拾取和貼裝設(shè)備內(nèi)，EPV傳感器運用特有的方式捕捉每一個部件的信息，并通過Firewire把數(shù)據(jù)傳送給主機。操作員和工藝工程師還可以用EPV軟件詳細(xì)回顧每條實時信息和存檔信息。主機上的信息可以輸出到公用目錄用于存檔或供其它網(wǎng)絡(luò)終端訪問。

　　CyberOptics為實現(xiàn)EPV克服了很多艱難的技術(shù)挑戰(zhàn)。系統(tǒng)具有高度小型化的機械和光學(xué)系統(tǒng)，以便能移入AdVantis或Genesisi的狹小空間內(nèi)。為在一個裝貼時間內(nèi)完成完整的驗證工作，數(shù)據(jù)獲取時間和快速圖像處理非常關(guān)鍵。CyberOptics發(fā)現(xiàn)，為獲得最可靠的信息，精確的圖形非常重要。在解決這些問題之后，開發(fā)團(tuán)隊根據(jù)性能指標(biāo)建立穩(wěn)定的方案，CyberOptics和環(huán)球儀器迎來了第一個突破。兩公司同工協(xié)作將EPV傳感器和Genesis和AdVantis的閃電頭整合起來。今年二月，他們的合作正式向外界公布。

性能

　　通過上述工作，我們得到了具有高清晰度的實時貼裝圖像和100%自動探測缺失器件能力的系統(tǒng)。除此之外，EPV方案還使產(chǎn)品工程師可以回顧貼裝圖像以檢驗焊膏質(zhì)量，識別偏離、錯誤和錯置的器件，并檢查新吸嘴——這一增強功能提供了從根本原因入手進(jìn)行錯誤分析的能力。在不久的將來，EPV還將在器件拾取流程中也加入相同的性能。

　　軟件將EPV傳感器系統(tǒng)，設(shè)備和貼裝頭的馬達(dá)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)程序綜合在一起，省去了EPV的編程和培訓(xùn)時間。EPV對設(shè)備在速度達(dá)到60,000 cph時仍無影響。這可以使EPV充分的與快速雙頭Genesis 閃電頭結(jié)合在一起而對工作循環(huán)時間不產(chǎn)生影響。

　　線上AOI在完全檢測能力上超過了EPV。不過EPV在快速判斷每塊板子的go/no-go信號、提供其他智能化功能等方面更具優(yōu)勢。而且，最重要的是，EPV的成本更低。

光學(xué)檢測的未來將會怎樣？

　　環(huán)球儀器和CyberOptics已經(jīng)證實了這樣的概念，有效的光學(xué)檢測可以植入某些貼裝平臺中，從而打破運用廣泛的自動檢測的技術(shù)瓶頸。EPV達(dá)到了絕大多數(shù)AOI購買者所需要的性能要求，其低廉的價格使檢測技術(shù)在更廣闊的市場中更能令人接受。請記住，EPV將會成為廣泛應(yīng)用的PCB裝配線中過程監(jiān)控技術(shù)的催化劑（如圖3所示）。
　　　




　　最后，由于EPV能在電路板仍在貼裝機中時就對探測到的缺陷進(jìn)行糾錯，我們可以預(yù)計未來SMT生產(chǎn)線上的一次通過率將會更大。