当前PCB产品向着超薄型、小元件、高密度、细间距方向发展。传统的人工目检，已不能完全适应当今制造技术的进步。AOI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, 现在AOI系统已成为PCB制造业的必然需求。

AOI工业正大踏步地向零缺陷制造目的前进，但目前还没达到。现在的图形反映了一系列静态的信息，告诉工艺工程师发生了什么，但是不能实时地为操作员报警。相似地，通过AOI系统产生的这种类型的制造控制图有助于研究缺陷产生的原因，但是AOI系统本身几乎不具有分析原因的功能。焊接前的检测设备循环进行元器件贴装、偏移检测，并能直接发出偏移的信号给贴装设备，修改贴装程序。

未来AOI用来为工艺质量控制服务，应包括优秀的软件系统，这个软件具有统计解码功能，能处理相关质量数据信息和来自其它制造设备相关的质量数据和变量，在缺陷发生之前有预告功能，并能判定飞针测试中工序错误的根本原因。随着系统性能的提高，未来的AOI还具有自动纠正错误的功能。

1.2  课题研究的意义

1）AOI能把生产过程中各工序的工作质量以及出现缺陷的类型等情况收集、反馈出来，供工艺控制人员分析和管理 。用于过程缺陷分析、改善产品质量 。

2）不同领域的缺陷检测有着不同的要求，但其基本原理是相通的。只要突破了PCB自动光学检测系统的关键技术，就可以在技术平台上开发创新，针对不同领域的用户及检测对象开发不同的AOI系统 。

3）国内SMT产品的生产、检测还处于一个相对较低的水平 ，同世界发达国家相比，还具相当的差距 。研发具有自主知识产权的自动光学检测系统 ，将使我国印刷电路板行业的检侧技术落后的状况得到改观，增加竞争的能力。

2  SMT及AOI概述

2.1  SMT

SMT就是表面组装技术（Surface　Mounted　Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。

2.2  AOI

AOI的全称是Automatic Optic Inspection（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。

2.3  使用AOI的原因

为了进行质量控制，在SMT生产线上要进行有效的检测。

由于电路板尺寸大小的改变提出更多的挑战,因为它使手工检查更加困难。为了对这些发展作出反应，越来越多的原设备制造商采用AOI。

通过使用AOI作为减少缺陷的工具，在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制.早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段，AOI将减少修理成本避免报废不可修理的电路板出现。

2.4  SMT生产线上通常用到的检测方法

1）人工目检

用人眼来检测电路板焊接完成前后其上各元件是否正确、是否连焊、焊锡是否合适。人工目检通常位于贴片机后或回流炉后的第一个工位。

2）在线测试（ICT）

通过对电性能的检测，判断元件是否到位，是否焊接良好。在线测试的位置通常位于回流炉后，人工目检之后。

3）功能测试（FUNCTIONAL TESTING）

在生产线的末端，利用专门的测试设备，对电路板的功能进行全面的测试，用以确认电路板的好坏。

2.5  SMT生产线上常用方法的缺点

人工目检是最方便、实用、适应性最强的一种。因为从原理上说，设计好的电路板，只要其上的元件类型、位置、极性全部正确，并且焊接良好的话，其性能就应该符合设计要求。但是由于SMT工艺的提高，及各种电路板结构尺寸的需要，使电路板的组装向着小元件、高密度、细间距方向发展。受自身生理因素的限制，人工目检对这种电路板已很难进行准确、可靠、重复性高的检测了。

由于ICT需要针对不同的电路板制作不同的模板，制作和调试的周期较长，故只适用于大批量生产。

功能测试需要专门的设备及专门设计的测试流程,故对绝大多数电路板生产线并不适用。

2.6  AOI的优点

1）编程简单

AOI通常是把贴片机编程完成后自动生成的TXT辅助文本文件转换成所需格式的文件，从中AOI获取位置号、元件系列号、X坐标、Y坐标、元件旋转方向这5个参数，然后系统会自动产生电路的布局图，确定各元件的位置参数及所需检测的参数。完成后，再根据工艺要求对各元件的检测参数进行微调。

2）操作容易

由于AOI基本上都采用了高度智能的软件，所以并不需要操作人员具有丰富的专业知识即可进行操作。

3）故障覆盖率高

由于采用了高精密的光学仪器和高智能的测试软件，通常的AOI设备可检测多种生产缺陷，故障覆盖率可达到80%。

4）减少生产成本

由于AOI可放置在回流炉前对PCB进行检测，可及时发现由各种原因引起的缺陷，而不必等到PCB过了回流炉后才进行检测，这就大大降低了生产成本。

2.7  AOI检查与人工检查的比较

在AOI出现以前，是由操作员人工完成板子的检测。这个工序包括许多名操作员在生产线的工位上用显微镜工作。一般检测板子表层，是否有元器件缺陨，错贴或焊膏缺陷。板子用象限定位法检测，每个工位检测板子的1/4。虽然对于小板子来说，这种检测方法是容易实现的，随着板子尺寸增加到18*20＂，并有成千上万的元器件，这种检测方式不堪重负了。检测要素是精确性和可靠性，而人工检测在做得最好的情况下也有其局限性。

对于电子制造服务商，更大的问题是人工检测的时间太长。每个检测工位的工作时间要附合线上板子的传送时间，以保持生产线的流畅，如果有一个工位检测时间延迟了，就会影响到整个生产线。对于较大的板子，检测点增加了，简单的肉眼评估法跟不上生产线的速度，另外因此而涉及到雇用辅助操作员和搬运员的问题，这会引起额外劳动力成本和人力资源问题。表2-1是AOI检查与人工检查的比较。

		人工目检	AOI检查
pcb<18*20及千个pad以下	人	重要	辅助检查
	时间	正常	正常
	持续性	因人而异	好
	可靠性	因人而异	较好
	准确性	因人而异	误点率高
pcb<18*20及千个pad以上	人	重要	辅助检查
	时间	长	短
	持续性	差	好
	可靠性	差	较好
	准确性	因人而异	误点率高
pcb四分区（每个工位负责检查板的四分之一）

表2-1  AOI检查与人工检查的比较

2.8  AOI的种类

由于设计思路及性能的不同，AOI系统可大致分为以下几种：

1）按图象拾取设备分类：

① 使用黑白CCD摄像头

② 使用彩色CCD摄像头

③ 使用高分辨率扫描仪

2）按测试项目分类：

① 主要检测焊点

② 主要检测元件

③ 元件和焊点都检测

3）按设备的结构分类

① 需要气源供气

② 不需气源供气

4）按测试时的相对运动方式分类

① 电路板固定，摄像头或扫描仪移动

② 摄像头和电路板各往一个方向运动

③ 摄像头固定，电路板进行两个方向的运动

2.9  AOI的三种机型

结合以上的各种配置，形成了主要的三种机器类型：

1）回流炉前无气源，电路板固定，元件检测为主，连焊检测为辅。

2）回流炉后使用，需要气源，电路板动，进行元件、焊点、连焊检测。

3）可兼容以上两项的检测，无气源，电路板固定不动。