A.O.I

Hvad er AOI?

AOI står for Automated Optical Inspection, en kritisk kvalitetskontrolteknologi, som bredt anvendes i PCB- og PCBA-produktionsprocesser. Den bruger højopløselige kameraer, optiske sensorer og maskinsektoralgoritmer til automatisk at opdage fejl på kredsløbskort uden fysisk kontakt.

Sådan fungerer AOI: Inspektionsprocessen
Automatiseret optisk inspektion (AOI) fungerer som et berøringsfrit, billedbaseret kvalitetskontrolsystem til PCB/PCBA-produktion, der benytter højopløselig imaging, intelligente algoritmer og referencebaserede sammenligninger til registrering af overfladefejl. Inspektionsprocessen følger fire kerne, sekventielle trin for at sikre præcision og konsistens på tværs af produktionslinjerne.

Forberedelse og kalibrering før inspektion
Før scanning af pladerne, kræver AOI-systemet en konfiguration, der svarer til den specifikke PCB/PCBA-design:
Indlæs reference data: Importér CAD-designfilen for det pågældende board, eller brug en gylden prøve – et verificeret fejlfrit board – som inspektionsreference. Systemet kortlægger nøgleparametre: komponentpositioner, padstørrelser, lodfugeformer og banemønstre.
Optisk parameterkalibrering: Justér lysforholdene for at fremhæve forskellige defekttyper. For eksempel afslører sidelys højdeforskelle i lodfuger, mens baglys bruges til at registrere brud i ledninger. Kalibrér kameraets fokus og opløsning for at fange fine detaljer i tætte eller miniatyrkomponenter.
Indstil tolerancetærskler: Definér acceptable afvigelsesintervaller for komponentplacering, lodmængde og polaritet. Dette forhindrer falske alarmmer, samtidig med at kritiske defekter registreres.

Billedoptagelse
AOI-maskinen scanner PCB/PCBA-overfladen for at optage visuelle data i høj kvalitet:
Pladen føres til inspektionsområdet via et automatisk transportbånd, hvilket sikrer stabil placering.
Højhastighedskameraer optager billeder af pladen fra flere vinkler (2D eller 3D, afhængigt af AOI-modellen). 3D AOI bruger laserscanning til at måle højde, hvilket gør det muligt at registrere volumen af lodfuger og komponenters fladhed mere præcist.
Systemet sammensætter individuelle billeder til et komplet, højopløst kort over hele pladens overflade til inspektion med fuld dækning.

Billedanalyse og defektsporing

Dette er den kernefase, hvor systemet identificerer afvigelser gennem intelligent sammenligning:
· Pixel-for-pixel-sammenligning: Det optagne billede af pladen sammenlignes med den forhåndsinlagte reference. Algoritmen analyserer forskelle i pixeltæthed, form, position og farve.
· Defektidentifikation: Afvigelser, der overstiger forudindstillede tolerancegrænser, klassificeres som potentielle defekter. Almindelige påviste fejl inkluderer:
· Komponentrelaterede: Manglende dele, polaritetsomvendelse, forkert alignment eller forkerte komponenttyper.
· Lodderelaterede: Lodbriks, utilstrækkeligt lod, koldt lod eller tombstoning.
· PCB-relaterede: Sporridser, manglende pads eller silkeskærmfejl.
· 3D AOI-forbedring: 3D-systemer tilføjer højdemåling og analyse, hvilket gør det muligt at skelne mellem acceptabelt loddefilet og defekter som utilstrækkeligt eller for meget lod, som 2D AOI måske ikke registrerer.

Fejlrapportering og handling

Efter analysen genererer systemet handlingsorienterede resultater til produktionshold:
· Fejlklassificering og markering: AOI sorterer fejl efter alvorlighed og markerer deres præcise placeringer på kortsøg. Kritiske fejl udløser øjeblikkelige alarmmeldinger.
· Dataoptagelse og rapportering: Detaljerede inspektionsrapporter bliver gemt, herunder fejltyper, placeringer og forekomstfrekvenser. Disse data understøtter sporbarhed og hjælper ingeniører med at identificere gentagne problemer for at optimere SMT-assemblyprocessen.
· Efter-inspektionshåndtering: Kortet enten dirigeres til en reparationstation for fejlrettelse eller videreføres til næste produktionsfase, hvis ingen fejl registreres.

Nøgle anvendelsesfaser i PCBA-produktion

AOI anvendes ved flere kontrolpunkter for at sikre kvalitetskontrol over hele processen:
· Forud for reflow AOI: Undersøger nøjagtighed af komponentplacering, polaritet og tilstedeværelse inden lodning, for at forhindre defekte komponenter i komme ind i reflowovnen.
· Efter reflow AOI: Den mest almindelige anvendelse, kontrollerer kvaliteten af lodforbindelser og komponentintegritet efter reflow-lodning.
· Efter samling AOI: Udfører en slutkontrol af hele PCBA for at sikre, at det opfylder design- og branchestandarder inden for forsendelse.

Hvad kontrollerer AOI?
Automatiseret Optisk Inspektion er et berøringsfrit kvalitetskontrolværktøj til PCB/PCBA-produktion, der er designet til at registrere overfladefejl ved at sammenligne billede af kortet med gyldne eksemplarer eller CAD-data. Kontrollerne dækker tre kernekategorier på tværs af forskellige produktionsfaser:

PCB-Substratfejl

Før komponentsamling inspicerer AOI det bare PCB for strukturel integritet:
· Ledningsfejl: ridser, brud (åbne kredsløb), kortslutninger eller forkerte ledningsbredder.
· Kontaktflade problemer: Manglende kontaktflader, forkert placerede kontaktflader, oxidation af kontaktflader eller ujævne overflader.
· Overfladefejl: Forurening, støvpartikler, løs lodmaske eller forkert silkskærmtryk (f.eks. forkerte komponentmærker).
· Hulsfejl: Urettede forbindelses huller (vias), manglende huller eller for store/for små borede huller.

Komponentplaceringssfejl

I præ-reflow-trinnet (efter komponentmontering, før lodning) kontrollerer AOI nøjagtigheden af komponenter:
· Tilstedeværelse/fravær: Manglende komponenter eller ekstra (uplanlagte) komponenter på pladen.
· Placeringsfejl: Urettede komponenter, forskudt placering eller rotation uden for tolerancen.
· Polaritetsproblemer: Omvendt komponentpolaritet.
· Forkerte komponenter: Forkert komponenttype, forkert værdi eller ukorrekt pakkestørrelse.
· Ledningsfejl: Løftede ben, bøjede ben eller ben, der ikke sidder korrekt på ledeplader.

Loddefekter

I post-reflow-trinnet (efter lodning) fokuserer AOI på lodningskvalitet – det mest almindelige inspektionsemne:
· Utilstrækkelig lod: Svage, ufuldstændige forbindelser, der risikerer dårlig elektrisk kontakt.
· Overmæssigt lod: Udvulkede forbindelser, der kan forårsage kortslutning.
· Lodbroer: Uønskede lodforbindelser mellem nabopads/traces.
· Kold lodning: Dovne, kornede forbindelser med svag vedhæftning, forårsaget af utilstrækkelig opvarmning under reflow.
· Tombstoning: Komponentens vipping (den ene ende løftet fra pad) på grund af ujævn smeltning af lod.
· Lodbolde: Små, løse loddpartikler, der kan føre til kortslutning i tætte PCB'er.

Eftermonteringsfærdige kontroller

For fuldt samlede PCBA'er udfører AOI en omfattende slutinspektion:
· Samlet montagefuldstændighed og overholdelse af konstruktionskrav.
· Skader på komponenter under lodning eller håndtering.
· Overensstemmelse med branchestandarder for kvalitet af lodninger og komponentplacering.

AOI's kontroller er hurtige, konsekvente og sporbare – genererer detaljerede fejlrapporter for at hjælpe producere med at optimere produktionsprocesser og reducere produktsvigtelsesrater.

Typer af AOI: 2D AOI mod 3D AOI
I PCB/PCBA kvalitetskontrol er Automatisk Optisk Inspektion (AOI) primært opdelt i 2D AOI og 3D AOI baseret på afbildnings- og måleprincipper. Begge teknologier bruges til defektregistrering, men adskiller sig markant i præcision, anvendelsesscenarier og kernefunktioner – især for moderne højdensitets, miniaturiserede kredsløbsplader.

2D AOI
Kerneprincip: Bruger 2D planar afbildningsteknologi, baseret på højopløselige industrielle kameraer og lys fra flere vinkler til optagelse af 2D-billeder af PCB/PCBA-overflader. Det registrerer defekter ved at sammenligne den planare form, størrelse og farve af komponenter, lodninger og baner med reference-CAD-data eller gyldne eksemplarer.
Nøglefunktioner
· Fordele:
Lav udstyrsomkostning og nem vedligeholdelse, egnet til mindre og mellemstore fabrikker med grundlæggende inspektionsbehov
Hurtig scanninghastighed, ideel til produktionslinjer med høj volumen af standard PCB'er.
Effektiv til registrering af planære defekter.
· Begrænsninger:
Kun registrerer planar overfladeoplysninger, kan ikke måle højde og volumen. Oftere vurderer den 3D-relaterede defekter forkert eller overser dem.
Ofte udsat for falske alarmer på grund af ændringer i belysningsvinkel eller variationer i komponentfarver.
Mindre effektiv til fine-pitch komponenter og højdensitet PCB'er.
· Typiske anvendelsesscenarier
Inspektion før reflow af lavdensitet PCB'er (kontrol af komponenters tilstedeværelse, polaritet og placeringsforskydning).
Inspektion af enkle loddefekter på PCB'er til forbrugerelektronik.
Produktionslinjer med lav omkostning og grundlæggelige kvalitetskrav.

3D AOI
Kerneprincip: Kombinerer 2D planbilleddannelse med 3D højdemålingsteknologi (typisk lasertrekantulering eller struktureret lys-scanning). Det projicerer laser- eller struktureret lys på PCB/PCBA-overfladen, beregner 3D-koordinaterne for hvert punkt ved at analysere lysets refleksionsvinkel og forskydning og opbygger en komplet 3D-model af kortet. Fejldetektering er baseret på både planposition samt højde/volumen-data.
Nøglefunktioner
· Fordele:
Nøjagtig måling af lodningshøjde, volumen og komponenters koplanaritet—eliminering af falske alarmer forårsaget af 2D plans begrænsninger. Den kan præcist identificere fejl som utilstrækkeligt lod, overskydende lod, tombstoning og løftede ben.
Høj detektionsnøjagtighed for fine-pitch- og komplekse komponenter, som ofte anvendes i bilindustriens elektronik, medicinske udstyr og luftfarts-PCB'er.
Understøtter kvantitativ analyse af fejl, hvilket muliggør datadrevet procesoptimering.
· Begrænsninger:
Højere udstyrsomkostninger og længere scannings tid sammenlignet med 2D AOI.
Mere kompleks kalibrering og vedligeholdelse, som kræver professionelle teknikere.
· Typiske anvendelsesscenarier
Efter-inspektion af højdensitets, højpræcisions PCB'er.
Inspektion af komplekse lodninger (BGA, QFN) og miniatyrkomponenter.
Produktionslinjer med strenge krav til kvalitet.

AOI i PCB og SMT: Nøgle anvendelsesscenarier
Automatiseret Optisk Inspektion er et uundværligt kvalitetskontrolværktøj gennem hele PCB-fremstillings- og SMT-monteringsprocesser. Når det er installeret ved kritiske produktionscheckpointe, sikrer det tidlig fejlregistrering, reducerer omkostninger til reparation og opretholder konsekvent produktkvalitet. Nedenfor er de centrale anvendelsesscenarier, kategoriseret efter produktionsfase.

AOI-anvendelser i PCB-fremstilling (rå PCB-inspektion)
AOI bruges til at verificere strukturel integritet af bare PCB'er inden montering af komponenter, med fokus på defekter introduceret under ætsning, boring og påførsel af lodmaske.

Inspektion efter ætsning
· Formål: Kontrollere for spordefekter, der påvirker elektrisk tilslutning.
· Påviste defekter: Åbne kredsløb (brudte spor), kortslutninger (uønskede forbindelser mellem spor), afvigelser i sporbredde, under-ætsning/over-ætsning og manglende anti-pads.
· Værdi: Opfanger alvorlige elektriske defekter i et tidligt stadium, hvilket forhindrer kostbar efterbearbejdning efter montering af komponenter.

Inspektion efter lodmaske og silkeskærm
· Formål: Bekræfte nøjagtigheden af lodmaske-dækning og tryk af silkeskærm.
· Påviste defekter: Løftende lodmaske, ukorrekt placerede lodmaskeåbninger, bobler i lodmaske, forkerte silkeskærm-etiketter og udsmudset silkeskærm.
· Værdi: Sikrer, at lodmaske beskytter spor mod oxidation, og at silkeskærm understøtter efterfølgende komponentplacering og fejlfinding.

Inspektion efter boring/vias
· Formål: Undersøge borede huller og vias for mekanisk nøjagtighed.
· Fundne defekter: Urettede huller, for store/for små vias, tilstoppede vias (uønsket blokering) og manglende vias.
· Værdi: Sikrer pålidelige forbindelser mellem lag i flerlags PCB'er.

AOI-anvendelser i SMT-assemblyprocessen
SMT er kernen i PCBA-produktion, og AOI anvendes i tre nøglefaser for at dække komponentplacering og lodningskvalitet.

AOI før reflow
· Tidspunkt: Efter at pick-and-place-maskiner har monteret komponenter, men inden kortet går ind i reflow-ovnen.
· Formål: Bekræfte nøjagtigheden af komponentplacering før lodning – dette er det mest omkostningseffektive sted at rette fejl.

Fundne defekter:
Komponentproblemer: Manglende komponenter, ekstra komponenter, forkert komponenttype/værdi, omvendt polaritet.
Placeringsproblemer: Komponentforskydning, rotation ud over tolerance, løftede ben, og komponenter, der ikke sidder korrekt på leddene.
Værdi: Undgår defekte kort, der kommer ind i reflowovnen, reducerer lodspild og omarbejdningstid.

Post-Reflow AOI
Tidspunkt: Umiddelbart efter, at koret forlader reflowovnen (den mest udbredte AOI-scenario i SMT).
Formål: Inspectere lodforbindelsers kvalitet og komponentintegritet efter lodning.

Fundne defekter:
Loddefekter: Lodbroer (kortslutning mellem ledder), utilstrækkeligt lod, for meget lod, kolde lodninger (dårlig vedhæftning), tombstoning (komponentens kantning) og lodbolder.
Komponentbeskadigelse: Revnede IC-gehoser, buede ben fra højtemperaturlodning og forskudte komponenter.
Værdi: Sikrer, at lodforbindelser opfylder IPC-standarder og forhindrer pålidelighedsproblemer i færdige produkter.

Post-Assembly AOI
Tidspunkt: Efter manuel indsættelse af gennemhuls-komponenter (hvis relevant) og funktionsprøvning.
Formål: Udføre en omfattende slutkontrol af den fuldt samlede PCBA.
Fundne fejl: Manglende gennemgående komponenter, forkert manuelt lodning, beskadigede stik og resterende flux eller forurening på pladens overflade.
Værdi: Fungerer som den endelige kvalitetskontrol før forsendelse og sikrer, at kun kvalificerede produkter når kunderne.

Specialiserede anvendelsesscenarier for industrier med høj pålidelighedskrav

For industrier med strenge kvalitetskrav tilpasses AOI efter specifikke behov:

· Autobiler og elektronik: 3D AOI anvendes til inspektion af PCBA til motorstyringer (ECU) og ADAS-systemer, med fokus på lodforbindelsers planparallelitet og komponentpålidelighed under høje temperaturforhold.
· Medicinsk udstyr: AOI verificerer PCBA til pacemakere, diagnostisk udstyr mv. for at sikre nul fejl og overholde FDA- og ISO 13485-standarder.
· Luftfart og forsvar: Højpræcis 3D AOI inspicere miniaturiserede, højt integrerede PCBA til avionik og opdager mikrofejl, som kunne forårsage systemfejl i ekstreme miljøer.