真正的3D AOI提高生产质量

作者:Koh Young Technology公司:高级应用工程师Joseph Park,高级销售经理Denis Kang

2D与3D AOI系统
当我们着眼于光学检测市场的发展轨迹时,我们可以看到,未解决的困难有助于创新。焊膏检测(SPI)经历了从2D到3D的转变,因为用于采集焊膏沉积图像的2D技术不能解决阴影问题。因此,Koh Young开发了3D SPI来捕捉印刷焊膏的高度,从而精确测量印刷焊膏的总体积。几年后,我们看到,用AOI系统检查组件也遇到了同样的需求。随着当今电路板的复杂性越来越高,元器件越来越多,焊点越来越多,密度越来越高,新的封装技术也越来越多,如01005甚至008004微芯片,使用灰度图像分析或带角度相机视图的彩色图像分析的2D AOI技术已不再是一个可行的选择。大多数决策都是基于参考图像的“好-坏”比较做出的,这很容易受到组件表面光洁度、基板状况、元件近距离等变量的影响。
虽然2D AOI仍然是市场上的主要技术,但是越来越多的厂家开始采用3D AOI来提高电路板的质量。好处是显而易见的:对检查公差有坚定的信心,并减少了不断调试检查程序的工作。此外,从3D AOIs生成的测量数据提供了关于过程的有意义的见解,有助于消除缺陷的根源。3D SPI和3D AOI相结合,能够使制造商精确控制和监控焊膏印刷和元件贴放过程。3D AOIs从检测到测量,最终达到过程控制和优化的要求是什么? 简单地说,3D AOI测量数据必须满足三个“R”:可靠、可重复和可关联。Koh Young作为3D技术的先驱,将2D和3D技术智能地结合起来,提供最佳的检测,生成有意义的数据; 满足了三 “R”要求。
完全3D检测
目前的AOI供应商为元件和焊点提供有限水平的3D覆盖率。Koh Young定义完整的3D检查已超过15年,提供完全的3D覆盖率,识别有缺陷的电路板,并帮助制造商监控其性能。他们的3D AOI系统不仅可以检测常见的缺陷,如丢失或错误的元件,而且可以准确识别共面性和引线桥接问题,这些问题在小封装和BGA中普遍存在,如图1所示。Koh Young的3D AOI解决方案,采用了获专利的多频阴影莫尔技术,测量整个基板的z轴轮廓。通过测量元件和焊点,然后向检测算法提供临界高度信息,制造商可以识别诸如焊盘悬垂和焊料不足之类的错误。与使用亮度阈值的3D AOI系统不同,Koh Young的Zenith 3D AOI使用高度阈值来提取临界体和引线头信息。这些数据使Zenith 3D AOI能够提供具有CAD尺寸的可靠的元件体和焊点的测量,因为它可以在检测过程的第一阶段正确定位元件体。
阴影问题
准确的元件寻找能保证精确的3D测量数据吗?不一定。即使有高质量的3D检测,也存在若干检查挑战。一个最主要的问题就是阴影效应。在一块板上组装有各种元件时,电阻等一些短的元件,就可能会被连接器等高邻近元件遮挡,导致3D测量结果不准确。通过使用8路投影,Koh Young消除了盲点,可以利用多个投影构造出真实的3D图像,如图2所示。
相互反射问题
另一个关键问题是相互反射。组装板上焊接和镀锡的元件可能具有镜面,该镜面将一些光线反射回照相机,同时与其他光线反射产生强烈的相互反射,如图3所示。由于一些反射光没有到达相机,它们产生虚假信号,导致高度测量值损坏。随着电路板密度的增加和元件间距的减小,这种镜面反射问题变得越来越麻烦。Koh Young Zenith AOI以其优越的多视图传感器克服了这一问题,并利用先进的3D图像融合算法消除了测量误差。Zenith 3D AOI采用多投影和智能算法,对发光元件和反射焊点引起的多次反射进行了细致的识别和滤波。
焊点
当涉及到焊点测量时,它比元件体复杂得多,因为焊料的沉积取决于基板设计、印刷条件,而且它们具有镜面反射。这种差异会影响缺陷焊点的光学检测。为了解决这一问题,Koh Young开发了一种算法,该算法应用于数据,不管焊点的数量或形状如何,该算法都可以为电阻、电容和其他元件引线生成稳健的测量数据…………

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