AOI系统是PCB生产过程为了保证可靠的产品质量所必需的组成部分。系统提供了多种功能选项，用户可以根据自己对性能参数的不同要求，从中选出那些保证高质量生产的选项。为了获得最佳的与PCB布局无关的缺陷检测和装配参数，高端的倾斜视角（angled-view）检测是必不可少的。

在PLCC器件的焊点检测中，使用AOI系统是必须的，此外，如果希望获得对其他IC器件（例如，SO，QFP）各种类型引脚的更高检测质量，也需要AOI系统的帮助。至于不同的焊点类型，采用正交检测是可行的。然而，焊点布局对可靠检测有着至关重要的影响。

在这个问题上，EMS供应商面临的困难是不能很好地控制焊盘设计和元器件布置，因此，单纯地从布局规则上加以考虑是一个误区。为了把事情做好，从一个倾斜视角所提供的图像信息做进一步的分析很有必要。但是，不要将这种额外的检测当作是提高检测质量的补救办法，因为它的应用会附带一些边界条件，影响到AOI的整个过程。除了额外的图像采集增加时间外，较小的视野，PCB上元件布局都会给倾斜视角检测焊点检测带来影响（见图1）。

考虑到这些特殊性，GOPEL电子公司开发出了可旋转倾斜视角检测模块“变色龙”（“Chameleon”），再加上智能验证功能，能够进行与布局无关的可靠缺陷检测。

引脚翘起的检测
引脚翘起被认为是PCB组件生产中最严重的缺陷之一。它们一般由针脚翘起或润湿不良（即针脚氧化）造成。在电气测试（ICT、边界扫描和功能测试）中，它们可能会显示与PCB上的焊盘有完美的电气接触，然而在实际使用中会时断时续，使PCB组件发生故障。

由于引脚翘起的多样性，其检测是复杂的。几个参数对焊点/引脚翘起的检测质量有显著影响，这些参数包括焊料量、焊盘宽度、焊盘长度、针脚处的焊料流动、焊盘上焊料的流动，以及针脚的高度等。

实际生产中，所有这些因素都有可能存在，因而表现出各种可能性。通常可以用正交方法来检测引脚翘起，但是，在很大程度上取决于PCB布局和所用的焊料量。

实现创新成果
作为一个功能强大的倾斜视角检测模块开发者，GOPEL电子公司已开发出目录，其包含了引脚翘起及其组合的所有形式。在此目录的基础上，通过和用户紧密合作，各类引脚翘起形式都有实际案例的支持。结果汇聚了数千种不同引脚翘起形式。在此基础上，通过修正检测和照明的角度，识别图像采集方法，保证了对目录中所有引脚翘起缺陷的检测。

根据图像采集的要求，倾斜视角检测模块具有非常大的视野（42mm×42mm）,并具有卓越的图像质量和景深，以及高达10.5μm/像素的分辨率。在用这种方式采集图像的基础上，开发了一种算法，在任何情况下可自动检测引脚翘起。

应用倾斜视角检测方法，IC引脚焊点检测才可能满足IPC标准的要求。使用智能光学设计，这种方法对两排相反的IC引脚进行同步检测，从而大大减少了检测时间。例如，SOICs图像只需要从一个方向采集。即使对四边有引脚的器件，也仅需要进行两次检测，每次在视角方向上进行一个90o旋转采集图像。

算法最终验证中，涉及了各种实际的引脚翘起例子，生产应用结果为100％缺陷检测率，没有误判率上升。倾斜视角检测模块的开发也考虑到了各种特殊组装条件下的应用以及任何角度位置中的器件检测。基于上述考虑，整个360o范围内以1o为步进的旋转功能被集成到模块中。

对用户的好处包括以下几点：第一，对于不同角位置的器件（如20o），不需调整检测位置或参数，仅需要将视角方向调整到各自的角位置（如20o）上，并在0o位置使用标准数据库的样本进行检测。其次，如果视角方向被器件遮挡，可以将视角方向旋转几度，直到焊点完全可见。由此，完全的缺陷检测得以保证。

总结
为了确保PCB生产中最高的质量要求，功能强大的倾斜视角检测实现与布局无关的完全缺陷检测。采集图像的视野大小关系到AOI系统检测速度。在360o范围内，可任意旋转检测角度的模块使被遮挡的器件焊点检测变得十分容易。将该模块集成到在线和离线的AOI系统中，即使最小批量的生产都可以实现质量显著的提高。

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影响AOI性能的要素
虽然倾斜视角检测被认为是对大多数缺陷检测的补救方法，但是对AOI系统来说，一系列参数对其性能有着不同的影响：

• 视野。倾斜视角检测的视野（FOV）会影响到整个系统的检测速度。检测具有大量IC的复杂电路板时，综合利用倾斜视角检测是必要的，FOV对检测时间起着决定性的作用。
• 景深。倾斜视角检测的景深和图像质量也决定了PCB的整个FOV，当然也考虑到了器件高度的因素。因此，它影响着检查的质量和速度。
• 一致性测试。针脚焊点处前半月形只提供关于焊接质量有限的信息。IC引脚上倾斜视角检测能使光学检测更符合IPC一致性测试。
• 足够高的分辨率。特别是对小到0.3mm细间距IC，要实现完全的缺陷检测，必须有足够高的分辨率。
• 设计规范。如果在被测引脚前有更高的器件，在倾斜视角检测的视野中可能会有重叠。人们试图通过设计规范来解决这个问题，但是，这还是一个实际存在的问题。
• PCB偏斜。检测过程中PCB的偏斜会引起倾斜视角检测影像检测位置的偏移。为了抵消这种影响，可以使用适当的补偿算法。
• 编程时间。除了90o以外，倾斜视角检测的器件会需要更长的编程时间。因为数据库（测试单元、宏指令等）中所定义的测试模型不能使用，需要手动修改。
• 验证。为了在上述情形下实现最少误判率的完全缺陷检测，除了使用倾斜视角获取图像外，智能验证功能是必须的。

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关于作者：
Jens Kokott是GOEPEL电子公司的AOI/AXI系统经理。