目前在电子组装测试领域中使用的测试技术种类繁多,常用的有手工视觉检查(Manual Visual Inspection ,简称MVI)、在线测试(In-Circuit Tester,简称ICT)、自动光学测试(Automatic Optical Inspection,简称AOI)、自动X射线测试(Automatic X-ray Inspection,简称AXI)、功能测试(Functional Tester,简称FT)等。由于电子组装行业的复杂性,很难界定哪些手段是组装业所必须的,而哪些是不需要的,每种测试技术的应用领域和测试手段都不尽相同。
AOI是近几年才兴起的一种新型测试技术,但发展较为迅速,目前很多厂家都推出了AOI测试设备。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的合格的参数进行比较,经过图像处理,检查出PCB上缺陷,并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来,供维修人员修整。 实施目标 实施AOI有以下两类主要目标: (1)最终品质(End quality)。对产品走下生产线时的最终状态进行监控。当生产问题非常清楚、产品混合度高、数量和速度为关键因素的时候,优先采用这个目标。AOI通常放置在生产线最末端。在这个位置,设备可以产生范围广泛的过程控制信息。 放置位置 虽然AOI可用于生产线上的多个位置,但有三个检查位置是主要的: ICT测试技术 电气测试使用的最基本仪器是在线测试仪(ICT),传统的在线测试仪测量时使用专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件接触,并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试,从而精确地测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障,并将故障是哪个元件或开短路位于哪个点准确告诉用户。针床式在线测试仪优点是测试速度快,适合于单一品种民用型家电线路板极大规模生产的测试,而且主机价格较便宜。但是随着线路板组装密度的提高,特别是细间距SMT组装以及新产品开发生产周期越来越短,线路板品种越来越多,针床式在线测试仪存在一些难以克服的问题:测试用针床夹具的制作、调试周期长、价格贵;对于一些高密度SMT线路板由于测试精度问题无法进行测试。 基本的ICT近年来随着克服先进技术局限的技术而改善。例如,当集成电路变得太大以至于不可能为相当的电路覆盖率提供探测目标时,ASIC工程师开发了边界扫描技术。边界扫描(boundary scan)提供一个工业标准方法来确认在不允许探针的地方的元件连接。额外的电路设计到IC内面,允许元件以简单的方式与周围的元件通信,以一个容易检查的格式显示测试结果。 另一个非矢量技术(vectorlees technique)将交流(AC)信号通过针床施加到测试中的元件。一个传感器板压在测试中的元件表面,与元件引脚框形成一个电容,将信号耦合到传感器板。没有耦合信号表示焊点开路。
3D X-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外,还可对那些不可见焊点如BGA等进行多层图像“切片”检测,即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。同时利用此方法还可测通孔(PTH)焊点,检查通孔中焊料是否充实,从而极大地提高焊点连接质量。
AOI技术则不存在上述问题,它不需要针床,在计算机程序驱动下,摄像头分区域自动扫描PCB,采集图像,测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较,经过图像处理,检查出PCB上缺陷。极短的测试程序开发时间和灵活性是AOI最大的优点。AOI除了能检查出目检无法查出的缺陷外,AOI还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,反馈回来,供工艺控制人员分析和管理。表1是两者之间的比较。 但AOI系统也存在不足,如不能检测电路错误,同时对不可见焊点的检测也无能为力。并且经过我们的调研,我们发现AOI测试技术在实际应用过程中会存在一些问题:1)AOI对测试条件要求较高,例如当PCB有翘曲,可能会由于聚焦发生变化导致测试故障。而如果将测试条件放宽,又达不到测试目的。2)AOI靠识别元件外形或文字等来判断元件是否贴错等,若元件类型经常发生变化(如由不同公司提供的元件),这样需要经常更改元件库参数,否则将会导致误判。 AXI技术是目前一种相对比较成熟的测试技术,其对工艺缺陷的覆盖率很高,通常达97%以上。而工艺缺陷一般要占总缺陷的80%-90%,并可对不可见焊点进行检查,但AXI技术不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。尽管如此,AXI技术在电子通信行业中的应用前景令人看好,例如上海贝尔、青岛朗讯等都已采用了这一新技术。
需要特别指出的是随着AXI技术的发展,目前AXI系统和ICT系统可以“互相对话”,这种被称为“AwareTest”的技术能消除两者之间的重复测试部分。通过减小ICT/AXI多余的测试覆盖面可大大减小ICT的接点数量。这种简化的ICT测试只需原来测试接点数的30%就可以保持目前的高测试覆盖范围,而减少ICT测试接点数可缩短ICT测试时间、加快ICT编程并降低ICT夹具和编程费用。 在过去的两三年里,采用组合测试技术,特别是AXI/ICT组合测试复杂线路板的情况出现了惊人的增长,而且增长速度还在加快,因为有更多的行业领先生产厂家意识到了这项技术的优点并将其投入使用。 |