认识3D AOI–它是什么而不是什么

2D相机的局限性会对它们的未来产生影响吗?

作者:Axel Lindloff

3D检测已成为业界的热门术语,而且3D检测无论是含义还是定义已经标准化。在热门术语的背后有什么,目前提供给电子制造商的有哪些不同方法?

许多系统和供应商已成功应用3D测量许多年,但主要是应用于锡膏成型检测(SPI),更确切地说是锡膏测量。有必要了解测量和检测之间的区别,因为3D系统实际上是测量独立焊盘上沉积的焊膏量。GSP indium 01

采用不同的测量技术,如激光三角法或相移轮廓测定法,在进行3D测量方面已取得了非常好的效果,而且任务相对简单:简单测量暗灰色的锡膏砖块。

在过去十年中,电子制造系统的工艺改进已证明,3D锡膏测量是成功的,特别是对印刷工艺。在电子制造的所有SMT生产线中,3D SPI系统的应用覆盖率已经从十年前的大约15%增长到今天的近60%。

应用于锡膏测量的相同技术是否也可以应用于焊点测量,这取决于技术本身。进行焊点3D测量的一个成熟技术是相移轮廓测定法。测量弯曲、高反射的焊点是一项复杂的任务。焊点的光亮表面和多角度曲率,要让激光映射所有区域是很复杂的。打光是测量技术的一部分,无论LED闪光灯,白色或彩色,必须克服来自某些区域的镜面反射干扰,以获取信息。必须多方向打光以抵消镜面反射。太少的打光方向将不能抵消镜面反射。

在当前关于2D AOI技术的讨论中,这一已使用25年的技术是不可忽视的。AOI是取代人工检测组装好的印刷电路板的唯一技术。全世界有超过25家的AOI公司,说明AOI在电子制造的后道或焊点检测方面是需要的,也是很重要的。现在超过90%的SMT生产线应用AOI系统,远高于SPI系统。

GSP indium 02由于2D系统从多个角度对PCB、元件和焊点进行打光,所有的检查结果取决于对比度(例如,位置和极性测量)或反射点的位置(焊点检查)。图1给出了不同打光角度下片式电阻的不同焊料量的实例图。

图2给出了一个典型的案例,由于铝电容器的阴影,需要对IC上同类引线进行不同的打光设置。

3D测量的优势在于测量这一词。如果你能测量每一元件的每一个可见焊点的体积,那你为什么会仅满足于从一个角度的反射光源计算焊料曲率的明亮像素?图3给出了不同焊料量焊点的测量对比图。

图5给出了同一元件的3D图像,通过像素测量其高度。GSP indium 04

与一般的观点相反,元件的极性不只是一个画面,是一个几何特征。圆角、表面凹痕或拐角都可以很容易地通过3D来测量,而不是依赖于表面画面的不同颜色和强度。

你会用3D测量元件的某些特定方面,如元件的位置,而用传统的2D测量其他属性吗?焊点是一种3D结构。从测量的角度来看,我们认为将低水平的2D技术应用到PCB最关键的地方—焊点测量,没有意义。相反,将3D测量应用于PCB元件和焊点等关键地方是最好的方法,利用可量化的测量阈值—真正的测量技术,保证PCB组件的质量。例如,我们很容易理解,如果测量阈值为150 μm,引脚翘起170 μm以上就是不良(超出范围)。这一结果无需更多的解释,不需更图像处理知识,当然也就没有了错报和接受错报的机会。质量要求可以转化为AOI测量阈值。让这些测量阈值透明化,使涉及它的每一个人都易懂和理解,如AOI程序员、质量部和AOI检查工作站的操作员等。3D测量不只是一个时髦术语,而是AOI的未来技术。3D已成功应用于锡膏测量,我们希望在元件查看和焊点测量方面3D AOI也将大显身手。

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