目前似乎到处都在转向无铅流程，与无铅流程有关的研讨会和各种文章也是铺天盖地，可能要远远超过过去十年里推出的任何其它新技术。在很多国家已经通过法规要求现在或不久的将来在电子制造中采用无铅流程，因此SMT行业中的绝大部分公司已开始准备转向无铅流程，或正在进行转换，与此同时，供应商、制造商和顾问咨询机构也在讨论和探索无铅流程的引入、挑战和风险等各方面问题。

毫无疑问，制造在这个潮流中占居着主导地位，但我们也不应该忽视测试。在相关研究及整个流程中测试技术也是至关重要的，因为引入无铅焊接将会影响焊接质量，进而影响产品能否取得成功。自动光学检测(AOI)把守着流程质量的大门，使用AOI将有助于检定转向无铅流程的最终效果。

自动光学检测及其兼容特性

AOI已经成为丝网印刷、元件组装和焊接完整性在线及离线检测工具，根据产品要求，可以在SMT线路的各个位置部署AOI系统。AOI一般使用可视光线和摄像机，采集组装PCB的图像，并通过一定的算法，检验产品的正确性。这种技术可实现多种不同的应用，如锡膏检测、回焊前元件检测、回焊后或波峰焊后的焊接和元件检测等。尽管各个制造商采用的合金不同，回流温度曲线不同，且回流焊和波峰焊之间存在着明显的差异，但AOI解决方案可以满足所有检验要求。实践证明，AOI是一种灵活的测试测量工具，自其问世以来已经增加了大量的功能，如文字阅读(OCR)和极性检测(外观或印刷)。鉴于AOI不断在演变及其已有的经过验证的功能，引入无铅合金将不会给AOI技术及焊接测试能力带来新的挑战。

人们很早就认识到，AOI必需符合引入无铅流程的要求，用户一般都会询问AOI厂商这方面的功能。英国国家物理实验室(NPL)曾邀请部分AOI厂商参加了对比研究，该研究使用专门设计的、具有各种缺陷的测试电路板进行，同时采用了免清洗的95.5Ag3.8Cu0.7焊接合金。

研究结果显示，AOI具有良好的缺陷覆盖能力及通用技术处理能力，NPL由此得出的结论是：“自动光学检测无铅表面装贴组件并不比SnPb组件更困难，事实上，通过部分改变接受/拒绝值，为SnPb工艺开发的程序可以经调整后用于无铅工艺。”这也从另一方面证实了AOI厂商传达的信息，对投资于这一技术的公司提供了重要的信心保证。

此后，大多数AOI厂商一直在实际制造环境中接触无铅组件，他们需要在实际环境下证明上述结论。由于某些SMT制造商已经转换了50%以上的产品，因此AOI具有重要意义，有助于实现最佳的流程环境。当然，对AOI厂商和SMT制造商来说，一直都会有一个学习过程，但这是引入新产品和新流程时都要面对的问题。

缺陷种类与范围

实践证明，AOI在识别焊接外观差异方面非常有效，但识别其它缺陷的能力如何呢？

在无铅元件中，某些布局设计已经变化，如片式元件的焊盘变得更小，向内移到元件中心更近的地方，以避免产生立碑缺陷。如果AOI安装在回流焊后，那么除焊点较小外，其它缺陷检测方面没有任何变化。这种体积不同带来了新的挑战，如分辨率和焊点可视能力。AOI还可以检验是否焊接过度，即锡膏过多，这可能是由于同一锡膏厚度下焊盘较小引起的，锡膏过多还可能会导致不能立即检测到的其它问题，如焊锡球。
Thorsten Niermeyer：现有AOI技术
具有兼容特性，可以很好地用于无铅工艺中。

如果AOI用于回流焊之前，那么它必须能够检测容差较小的元件偏移。对0402片式元件，这个距离可以小到70μm，系统必须以可靠的、可重复的方式处理这些微小的度量。AOI系统在测量SnPb焊接或无铅合金元件方面一般没有任何问题，锡膏的外观差异非常小，主要差异在于无铅环境中使用的设计和更紧密的容许误差。精确的回流焊前AOI可以准确测量贴放质量和工艺流程变异，提供与工艺能力有关的统计反馈(Cp值和Cpk值)，这些值为密切控制制造流程提供了最好的指标。

应该指出，对焊接缺陷，无铅焊接感觉比较暗，在很大程度上取决于使用的合金(铋成分)及在什么“时期”查看焊接。在回流干燥之后立即观看时，焊接仍显得明亮有光泽，几周后的电路板一般会比SnPb同等线路板更快地失去光泽。这在理论上要求改变AOI的测试参数，但不能在制造几周后才检测电路板。高端AOI系统使用更加完善的方法，它不是基于反射系数，而是通过3D检测进行几何形状分析。

今天，在检测无铅流程时，必须认真考虑流程中涉及的所有部件包括无铅元件，而不只是无铅锡膏，元件的锡铅表面对焊接的污染程度及对其外观有多大影响？无铅制造的质检方法是否科学？还是只解决了当前的部件，而没有考虑未来要求？

AOI在流程中的作用

SMT制造商在认证其工艺具备无铅制造能力时，一般只在研究中包括在线测试设备。这些研究主要集中在流程的制造部分，如丝网印刷机和回流焊炉。如果有在线AOI，根据生产的电路板批量可能也会编写一个测试程序，但在目前着手引入新流程和新技术时，应该利用一切有利的工具，跟踪变化，记录结果，这包括离线测试设备及X射线系统。这些设备是为更紧密地考察焊接而设计的，可以更全面地分析焊接的结构，包括隐藏焊点(BGA、CSP)，并能够报告焊接内部的焊点空洞。为检测所有偏差，确定发生新问题的可能性，在认证阶段最大限度地进行测试非常重要。

人们很少把重点放在使用在线AOI系统改善统计流程，记录缺陷。如果容许误差设置得非常紧，那么在线AOI为检测偏差提供了理想的方法。在批量较小的电路板上，用户可以承受系统拥有更高的缺陷报警水平，这些缺陷报警必需由流程人员进行检验和确认。更紧的容许误差还可以提前检测流程变化，帮助引导系统工程师在制造和AOI设备上实现最优设置。

任何流程变化都要求密切监测结果。统计流程控制(SPC)应有助于识别最优设置，避免流程漂移失控。尽管AOI不能监测回流焊炉的温度，但它可以记录影响的结果。对无铅流程，在线AOI系统最重要的贡献是它能够记录所有结果，允许工艺工程师把这些结果与所有其它工艺参数日志进行比较。在质检阶段仔细注意所有测试结果是一个很好的做法，这样可以在以后全面评估实验效果。

在引入无铅焊接时，最大的变化估计发生在焊点质量上，即PCB和元件之间的电气和机械连接，因此最好像投资生产设备一样，在测试设备上多花一些功夫。应该把更多的测试资源配置到认证阶段，而不是流程最后已经确定才应用，这样可以确定在后续阶段部署哪些资源。只有在认证阶段应用尽可能多的测试资源，才能帮助制订明智的决策，为新流程提供最优测试方法。