什么是AOI自动光学检测机测试技术

前言
　　当印刷电路板的价格以每年六到八个百分点的速度持续滑落，产品的生产良率就成为维持产业竞争力的要素。要获得高的良品率需要有良好的制造控制能力，而要获得良好的制程控制，似乎就必须要在各个制程中执行良好的检测管制，如：钻孔、影像转移、最终金属处理等等。同时所有检测的结果都应该要回馈作为制程改善的依据，检测工作在制造工程中的重要性呈现与日俱增的态势。电路板制造业者目前比较注意的主要检验领域有：
  　　A0I内层及各种表面检查
  　　AOI孔/微孔的检查
  　　（最终）电气测试
  　　阻抗控制测试
  　　应力应变测试
 　　新的产业技术地图与规范逐年更新，虽然新的非接触式电气测试技术并没有完全成熟，但是它们并没有就此消失。而这些新兴的技术还在持续推向市场，只是采用的方式是潜在渐进的。
　　检查与电气测试在电子产业中逐步发展，人们意识到这些所谓的无附加价值程序，实际上对于制程控制与良率改善会有实质的帮助。换言之用在检查上的每一块钱，都有可能帮助业者在别的地方省下更多钱。至于影响效果的决定者，来自于如何安排投资的钱应该放在那一种正确的选择上，在成本效益方面的问题，则是比较后面应该要研究的课题。
　　过去产业那种不需要生产检查的日子已经相当遥远了，因为产品需求的增加（高频、埋入式组件、高密度结构、细线路），检测设备的规格必然会将它们纳入，以确认产品有良好表现同时提供更佳的产品服务与最终良品率。而产品的后段客户，也会依据良品率来判定进货可能存在的质量风险，潜在的问题时常出现在比较低良品率的产品上。这些是业者在不断制造技术的过程中，必然要注意到的课题。

1、什么是AOI测试技术 
　　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，并将采集到的图像数据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有以下两类主要的目标： 
1.1、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通常放置在生产线上的中端。在这个位置，设备可以产生范围广泛的过程控制信息。  
1.2、过程跟踪(Process tracking)
　　使用检查设备来监视生产过程。典型地是详细的缺陷分类。当产品可靠性很重要、低混合度的大批量制造时，制造商优先采用这个目标。通过检测，在线监控具体生产状况，并为生产工艺的调整提供必要的依据。

2、利用AOI检验电路板

2.1、一般性的观察
　　制程内的电路板检查，可以节省大量因为制造缺陷所产生的报废成本。AOI是唯一可以用来进行事前影像检查检知缺陷的工具，这样可以让电路板制作成本最小化并极大化其良品率。AOI可以侦测到其它方法所无法侦测的缺点模式。这样不仅只是可以节省人工成本，同时可以标示较高密度电路板的缺点，特别是一些人眼睛无法侦测到的缺点。
　　自动光学检测系统经过改善，提升了系统的速度并降低了误判率，在多数的应用中AOI比电气测试方法更常被应用在内层板的检验上，至于外层与最终产品方面则比较常使用电气测试来检验。对于内部有通孔设计与低密度结构的电格板应用，也会采用电气测试方法来验证其结构，但是使用AOI进行检测可以抓出更多的缺陷。
　　治具的高价格仍然是影响内层板采用电气测试的最大阻力，比较高层次的多层板则会用在细线路的测试验证上，尽管在高密度的内层产品方面可以预言有其微量的成长空间，治具的数量、密度，整体而言还是主要的治具成本障碍。
　　简单的多层板设计具有大的间距结构，比较容易有效进行电气测试，但是这样的设计相对比较少。视觉检查相对于电气测试更广泛的被接受，同时也可以避免额外的测试治具成本耗用。而高层数的多层板需要使用比较薄的内层核心板，其大面积的强度问题也是使用电气测试的障碍，这些都相对提升了AOI光学检查的重要性。

2.2、目视、AOI检验与电气测试
　　电路板的获利能力与产出良率有直接的关系，所有的制造商都尝试从各方面提升其良率，这在多层板的制作方面更是如此。制作多层电路板时，在制程中间进行检查有助于提升良率，如果在最终产品上发现内层板的缺点，这种产品是无法弥补必须要报废的。如果电路板无法修补，所有投注在这片电路板上的成本都会付诸流水，这当然就会造成获利能力的损伤。
　　传统目视检查曾经是最好的内层板检查法，利用有良好视力的人员在压合前进行内层板表面检查相当普遍。如果发现有缺陷出现，检查人时常会进行修补。但是当电路板的密度提升，这让目视检查的难度提高，此时增加放大影像的设计就有助于发现缺陷，但是会使得目视检查变得更慢也更不精确。有几种方法可以帮助人工检查的程序，这包括了电气测试与AOI检查两种方法都可以提升良率。
　　电气测试需要客制化的治具，同时必需要进行个别料号的的治具制作，而且每一片内层板都需要治具。各个治具的花费可能都需要花费数万元，依据需要测试的点数、人工成本、制作时间而有差异 。电气测试可以侦测短路断路，这方面的缺陷有可能是利用人工目视所无法侦测的。电气测试的缺点是，它无法判定适当的线路图形状况。这些线路图形的外观可能是线路或断路，是以蚀刻制程制作在基材上的，但是并没有办法符合实际的设计需求。特定的制程或材料会导致这样的问题发生，而未连接与突出、缩减的铜面也无法以电气测试侦测，因此电气测试时常视目视检查所取代。
　　AOI检查已经成为内层板制作的必备设备，因为人工的目视检查无法稳定完成这样的任务。经过多年的努力，不论在硬体与软体上都让电路板业者可以安心的选用这种AOI解决方案。检验的标准与方法，可以依据设计准则来进行比对与调整，使用者可以依据需要进行形状的定义与尺寸的调整。速度、精度、周边配备，会依据设备价位的不同而有差异，每年设备都会在价格功能比上有明显成长。但到目前为止AOI仍然无法进行电气特性推估（如：电阻值推测），也无法进行通孔的检查，当然更无法检查面次间的连接状况。AOI时常产生许多实际上表面并没有缺陷的误判讯号，例如：微量的导体变化、颜色、表面型态等。这些现象依据规则判定可能认定是缺陷，但是经过人的判定却不是真正的缺陷。这些现象限制，使得业者必需要增加确认的程序来完成检查。

2.3、AOI（Auto Optical Inspection）的规则概述
　　AOI目前仍然没有办法提供完整的缺点辨认能力，因此目前的做法是将缺点产品抓出，并经过再一次的人工辨认确认将可修补的部分完成修补，并将无法修补或不值得修补的产品报废。
　　AOI提供三个主要的功能各为：影像撷取、影像分析、缺点位置标示。这些作业可以是手动或自动的，一般的扫描作业都可以在短时间内利用光学机构与软件的架构完成。
　　AOI一般都具有统计辅助的系统，它会将主要的缺点项目记录在数据资料中，一方面可以作为确认工作站的基础资料，另一方面也可以经过整理作为制程改进的参考依据。因为到目前为止都没有完美无失误的AOI系统出现，因此所有出现缺点讯号的电路板都必须要再经过作业人员过滤确认。因此一般的最终缺点项目，还是会由作业人员目视判断。出现缺陷的电路板资料汇总就必须要靠作业者的经验。
一般AOI设备供货商的设备规划概念：
　　　　利用光学扫描将缺点的位置数据标定，并转换成确认的数据资料；
　　　　利用确认工作站（Verication Station）进行缺点区再确认，并进行必要的修补作业。