A.O.I

Mis on AOI?
AOI tähendab automaatset optilist kontrolli, mis on oluline kvaliteedikontrolltehnoloogia, mida laialdaselt kasutatakse plaatide (PCB) ja monteeritud plaatide (PCBA) tootmisprotsessides. See kasutab kõrge eraldusvõimega kaamerateid, optilisi andureid ja masinvisioonialgoritme, et automaatselt tuvastada defekte trükkplaatidel ilma füüsilise kontaktita.

Kuidas AOI töötab: inspekteerimisprotsess
Automaatne optiline kontroll (AOI) toimib puutumatu, nägemisele tugineva kvaliteedikontrollisüsteemina PCB/PCBA tootmises, kasutades kõrge resolutsiooniga pildistamist, nutikaid algoritme ja võrdlusaluseid andmeid pinnakatete defektide tuvastamiseks. Selle kontrollprotsess hõlmab nelja põhietappi järjestikuses loogilises järjekorras, tagades täpsuse ja ühtlase kvaliteedi tootmisliinidel.

Eelkontrolli seadistamine ja kalibreerimine
Enne plaatide skannimist tuleb AOI süsteem seadistada vastavaks konkreetsele PCB/PCBA disainile:
Viiteandmete laadimine: impordi sihtplaadi CAD-disainifail või kasuta niinimetatud "kuldset proovi" – kinnitatud defektivaba plaati – kui kontrolli võrdlusalust. Süsteem kujundab olulised parameetrid: komponentide asukohad, padijate suurused, jooteservade kujund ja juhtmete paigutus.
Optiline parameetrite kalibreerimine: Reguleerige valgustingimusi, et esile tuua erinevad defektide tüübid. Näiteks paistab küljevalgustusel siluda jälgimise kõrgus, samas tagasvalgustus tuvastab juhtjoone katkemisi. Kalibreerige kaamera fookus ja eraldusvõime, et kinni püüda tihedate või miniatuurse suurusega komponentide peen struktuur.
Määramine lubatud kõrvaleklnete piirid: Määratlege lubatud kõrvaleklnete vahemik komponentide paigutusele, silumahule ja polaarsusele. See takitb vale alarme, samas tagades, et olulikud defektid tuvastatakse.

Pildi hankimine
AOI-masin skaneerib PCB/PCBA pinnat, et koguda kõrgekvaliteedilisi visuaalseid andmeid:
Laual liigub inspekteerimispiirkonda automaatsest konveerlinti, tagades stabiilse asendi.
Kiirete tööstuskaamerad pildistavad laua mitmest nurgast (2D või 3D, olenevalt AOI-mudelist). 3D AOI kasutab lazeriskaneerimist kõrguse mõõtmiseks, võimalust täpsema siludaühendi mahu ja komponendi koplanaarsuse tuvastamiseks.
Süsteem kleepib üksikpildid kokku täieliku, kõrge resolutsiooniga kaardiks terve plaadi pinnast täieliku katmise kontrolli jaoks.

Pildianalüüs ja defektide tuvastamine

See on tuumsetapis, kus süsteem tuvastab ebanormaalsused nutikate võrdluste kaudu:
· Pikslikaupa võrdlus: Püütud plaadi pilt võrreldakse eelnevalt laaditud referentspildiga. Algoritm analüüsib erinevusi pikslite tiheduses, kujus, asendis ja värvis.
· Defektide tuvastamine: Eraldised, mis ületavad etteantud lubatud piirväärtusi, klassifitseeritakse potentsiaalsete defektidena. Tavaliselt tuvastatud probleemid hõlmavad:
· Komponentidega seotud: Puuduvad osad, polaarsuse pööramine, nihkunud asend, või vale komponendi tüüp.
· Jootega seotud: Jootesillad, ebapiisav jootekogus, külm jootmine või tombstoning.
· PCB-ga seotud: Juhtmetee scratch'id, puuduvad pad'did või silkeprindivigade.
· 3D AOI täiustus: 3D süsteemid lisavad kõrguse mõõtmise analüüsi, eristades lubatavaid joodetilgakujutusi ja puudusi, nagu ebapiisav või liig jälg, mida 2D AOI võib vahele jätta.

Defektide teatamine ja toiming

Analüüsi järel genereerib süsteem tootemeeskonnale rakendatavaid tulemusi:
· Defektide klassifitseerimine ja märkimine: AOI sorteerib defektid nende tõsiduse järgi ning märgib nende täpse asukoha plaadikaardil. Kriitilised defektid käivitavad kohe hoiatused.
· Andmete logimine ja aruandlus: Üksikasjalikud kontrolliaruanded salvestatakse, sealhulgas defektide tüübid, asukohad ja esinemissagedused. Need andmed toetavad jälgitavust ja aitavad inseneridel tuvastada korduvaid probleeme SMT-ehendusprotsessi optimeerimiseks.
· Pärastkontrolli käsitsemine: Plaat suunatakse kas remondijaamale defektide kõrvaldamiseks või edasi järgmisele tootmisetapile, kui defekte ei tuvastata.

Peamised rakendusetaapid PCBA tootmises

AOI-d kasutatakse mitmes kontrollpunktis, et tagada kogu protsessi kvaliteedikontroll:
· Enne reflow't AVI: Kontrollib komponentide paigutuse täpsust, polaarsust ja olemasolu enne jootmist, takistades vigaste komponentide sattumist reflow-ahju.
· Pärast reflow't AVI: Kõige levinum rakendus, kontrollib jooteliideste kvaliteeti ja komponentide terviklikkust pärast reflow-jootmist.
· Pärast montaaži AVI: Teostab lõpliku kontrolli täielikult monteeritud PCBA suhtes, et tagada vastavus projekteerimis- ja tööstusstandarditele enne saatmist.

Mida AVI kontrollib?
Automaatne optiline kontroll on puutumata kvaliteedikontrollitööriist PCB/PCBA tootmiseks, mis on loodud tuvastama pinnakatetel esinevaid vigu, võrreldes plaadipilte musternäidiste või CAD-andmetega. Selle kontroll hõlmab kolme põhikategooriat erinevates tootmisfaasides:

PCB alusmaterjali defektid

Enne komponentide monteerimist kontrollib AVI tühja PCB-d struktuurilise terviklikkuse suhtes:
· Juhtmete defektid: Kriimustused, katked (läbimurrud), lühisülekanded või vale juhtmelaiused.
· Padide probleemid: Puuduvad padid, ebaõigesti joondatud padid, padide oksemine või ebakorrapärased padipinnad.
· Pindavigased: saastumine, tolupartiklid, joodikatte peenemine või vale šantsidrukk (nt vale komponendi sildid).
· Aukade defektid: valesti paigutatud viad, puuduvad augud või liiga suured/väikesed puuritud augud.

Komponendi paigutamise defektid

Enne reflow-etappi (pärast komponendi paigaldamist, enne jootmist), kontrollib AOI komponendi täpsust:
· Olemasolu/puudumine: puuduvad komponendid või lisakomponendid (planeerimata) plaadil.
· Positsioonivead: valesti paigutatud komponendid, nihkega paigutus või pöörded, mis ületavad lubatud tolerantsi.
· Polaarsusvead: komponendi polaarsuse pöördunud.
· Vale komponendid: vale tüüp, vale väärtus või sobimatu pakendi suurus.
· Jalgade defektid: tõstetud jalad, painutatud jalad või jalad, mis ei istu korralikult kontaktvärvide peale.

Jootiühenduse defektid

Pärast releepeamist (järel joodimist) AOI keskendub joodikvaltsele, mis on kõige tavalisem kontrolli sihtrühm:
· Ebapiisav joot: Nõrgad, ebakompletsed ühendused, mis ohustavad halva elektrilise kontakti tekkimist.
· Liiga palju jooti: Mahukad ühendused, mis võivad põhjustada lühiseid.
· Jootisildid: Soovimatud jootmisühendused kõrvuti asetseivate pad-ide/jälgede vahel.
· Külm joot: Toondu, teraviljane ühendus nõrga kleepumisega, mida põhjustab ebapiisav kuumutamine releepeamise ajal.
· Hauakiviefekt: Komponendi kallutus (üks ots tõusnud pad-ilt maha) ebasislasest joodimisest tingitud.
· Jootipildid: Väikesed, hõljuvad jootiosakesed, mis võivad põhjustada lühiseid tihedates PCB-des.

Lõpukontroll pärast komplekteerimist

Täielikult komplekteeritud PCBA puhul viib AOI läbi põhjaliku lõpukontrolli:
· Üldine komplekteerimise täielikkus ja vastavus disainispetsifikatsioonidele.
· Komponentide kahjustused paigaldamise või käsitsemise ajal.
· Järgimine tööstusstandarditele juhtme- ja komponentide asetuse kvaliteedi osas.

AOI kontrollid on kiired, järjepidevad ja jälgitavad – loovad üksikasjalikud vigade aruanded, mis aitavad tootjatel optimeerida tootmisprotsesse ja vähendada tootevikude esinemissagedust.

AOI tüübid: 2D AOI vs 3D AOI
Pliiatsi/PCBA kvaliteedikontrollis jaguneb Automaatne Optiline Inspektsioon (AOI) peamiselt kaheks – 2D AOI ja 3D AOI, lähtudes pildistamise ja mõõtmise printsiipidest. Mõlemad tehnoloogiad toetavad defektide tuvastamist, kuid erinevad oluliselt täpsuses, rakendusspetsiifikas ja põhivõimedes – eriti kaasaegsete tiheda tihendusega, miniatuursete ahelplaatide puhul.

2D AOI
Põhiprintsiip: Kasutab 2D tasapinnalist pilditehnoloogiat, tuginedes kõrge resolutsiooniga tööstuskameratele ja mitmekülgsele valgustusele, et kinnitada 2D pilte PCB/PCBA pindadest. See tuvastab vigu, võrreldes komponentide, juheliideste ja juhtmete tasapinnalisi kuju, suurust ja värvi viitenäidisega (CAD-andmed) või musternäidetega.
Peamised omadused
· Eelised:
Madal seadme hind ja kerge hooldus, sobib keskmise ja väikese suurusega tehastele, kellel on põhilised kontrollivajadused.
Kiire skaneerimiskiirus, ideaalne standardsete PCBde suuremahulise tootmirea jaoks.
Tõhus tasandiliste defektide tuvastamiseks.
· Piirangud:
Registreerib ainult pinna tasandilisi andmeid, ei suuda mõõta kõrgust ega mahtu. Sageli teeb valeid või jääb tuvastamata 3D-seotud vigu.
Võimalikud valealarmid valguse nurga muutumise või komponentide värvi erinevuste tõttu.
Vähem tõhus peeneliistude komponentide ja suure tihedusega PCBde puhul.
· Tüüpilised rakendussenarid
Eelpaigalduse kontroll enne reflow't (komponentide olemasolu, polaarsus ja paigutuse nihke kontrollimine) madala tihedusega PCBdel.
Lihtsate joodetud ühenduste vigade kontrollimine tarbija-elektroonikaseadmete PCBdel.
Kulusensitiivsed tootmiread koos põhikvalimistingimustega.

3D AOI
Põhimõte: Kombindab 2D tasapinnalist pilditehnoloogiat koos 3D kõrguse mõõtmise tehnoloogiaga (tavaliselt lasertriangulatsioon või struktureeritud valguse skaneerimine). See projitseerib laseri või struktureeritud valguse PCB/PCBA pinnale, arvutab iga punkti 3D-koordinaadid valguse peegelduse nurga ja nihke põhjal ning loob plaadist täieliku 3D-mudeli. Defekti tuvastamine põhineb nii tasapinnalisel asukohal kui ka kõrguse/mahuandmetel.
Peamised omadused
· Eelised:
Täpse mõõtmine jootekohtade kõrgusest, mahust ja komponendi tasasusest—vältides vale häireid, mis tekkivad 2D tasapinnaliste piirangutest. See võimaldab täpselt tuvastada vigu nagu ebapiisav joot, liialine joot, tombstoning ja tõstetud jalad.
Kõrge tuvastustäpsus peenest vahest ja keerukate komponentide puhul, mis on tavalised autotehnika, meditsiiniseadmete ja lennukomponentide PCBs.
Toetab vigade kvantitatiivset analüüsi, võimaldades andmetoetusel protsessioptimeerimist.
· Piirangud:
Kõrgemad varustuse kulud ja pikem skaneerimisaeg võrreldes 2D AOI-ga.
Raskem kalibreerimine ja hooldus, nõudes professionaalset tehnikuid.
· Tüüpilised rakendussenarid
Põhjaliku kontroll pärast reflow't kõrge tihedusega, kõrge täpsusega PCB-de puhul.
Keerukate jootokohtade (BGA, QFN) ja miniatuarkomponentide kontroll.
Tootmisedel, kus kehtivad range kvalitatinõuded.

AOI PCB ja SMT valdkonnas: Peamised rakendussenaarid
Automaatne optiline kontroll on vältimatu kvaliteedikontrolli tööriist PCB valmistus- ja SMT-paigaldusprotsesside vältel. Paigaldamisel olulistes tootmiskontrollpunktides tagab defektide varajase tuvastamise, vähendab parandustööde kulusid ning hoiab konsolise toote kvaliteeti. Allpool on toodud selle põhirakendusjuhtumid, kategoorias jaotatuna tootmisetappideks.

AOI rakendused PCB valmistuses (puhaste lauade kontroll)
AOI-d kasutatakse puhta PCB struktiirilise tervikluse kinnitamiseks enne komponentide paigaldamist, sihtides defekte, mis tekivad keemilise lagundamise, puurimise ja jootmassi rakendumise käigus.

Pärast keemilist lagundamist kontroll
· Eesmärk: Kontrollida jalgade defekte, mis mõjutavad elektrilist ühenduvust.
· Tuvastatud defektid: Avatud ahelad (pooleld läbi jägud), lühiahhelad (soovimatud jalgade ühendused), jala laiuse kõrvalekalded, ebapiisav või liialdamine lagundamine ning puuduvad anti-padi.
· Väärtus: Tuvastab surmavad elektrilised defektid varakult, takistades kallite parandustööde vajadust pärast komponentide paigaldamist.

Pärast jootmassi ja silkekrüüdikontrolli
· Eesmärk: Kontrollida salmikateki katte ja štšitsidruku täpsust.
· Tuvastatud defektid: Salmikatek peenemine, valesti paigutatud salmikateklõiked, salmikatek mullid, vale štšitsidruku sildid ja štšitsidruku smärgid.
· Väärtus: Tagab, et salmikatek kaitseb juhtmeid hõõgumise eest ning štšitsidruk aitab järgneval komponendipaigaldusel ja veaparandusel.

Puurimise/Via kontroll
· Eesmärk: Kontrollida puuritud augud ja viad mehaanilise täpsuse järgi.
· Tuvastatud defektid: Valesti paigutatud augud, liiga suured/väikesed viad, ummistunud viad (ebakavatsuslikum plokeering) ja puuduvad viad.
· Väärtus: Tagab usaldusväärse ühenduse mitmekihilise PCB kihlide vahel.

AOI rakendused SMT monteerimisprotsessis
SMT on PCBA tootmise tuum, millel AOI on kasutus kolmes peamistes etappides, et katma komponendipaigalduse ja joodetud kvaliteedi.

Enne reflow’i AOI
· Ajastus: Pärast seda, kui paigutusmasinad on komponendid paigaldanud, enne kui plaat siseneb läbi sulatustoruahi.
· Eesmärk: Kontrollida komponentide paigaldamise täpsust enne lõimimist – see on kõige kuluefektiivsem kontrollpunkt vigade parandamiseks.

Tuvastatud defektid:
Komponendivead: Puuduvad komponendid, lisakomponendid, vale komponendi tüüp/väärtus, vastupidine polaarsus.
Paigaldamisvead: Komponendi nihke, pöördenurk tolerantsist väljas, tõstetud juhtmed ja komponendid, mis ei asu padidel.
Väärtus: Vältib defekte sisaldavate plaatide sattumist läbi sulatustoruahi, vähendades lõimi jäätumist ja järeltöötluse töökulusid.

Põhjustatud AOI
Ajastus: Kohe pärast seda, kui plaat lahkub läbi sulatustoruahjust (kõige laiemalt kasutatav AOI stsenaarium SMT-s).
Eesmärk: Inspekteerida lõimühenduste kvaliteeti ja komponentide terviklikkust pärast lõimimist.

Tuvastatud defektid:
Lõimühenduse defektid: Lõimisildid (lühis ühenduste vahel), ebapiisav lõim, liigne lõim, külmlõim (halb haardumine), hauakiviefekt (komponendi kaldumine) ja lõimballed.
Komponendi kahjustus: praguline IC kehad, painutatud jalgad kõrgetemperatuurilisest reflow’st ja nihkenud komponendid.
Väärtus: Tagab, et joodetud ühendused vastavad IPC standarditele ning ennetab usaldusväärusprobleeme lõppproduudes.

Post-Assembly AOI
Ajastus: Pärast läbivooluava komponentide käsitsi paigaldamist (kui rakendatav) ja funktsionaalset testimist.
Eesmärk: Teostada täielik lõppkontroll täielikult monteeritud PCBA kohta.
Tuvastatud defektid: Puuduvad läbivooluava komponendid, vale käsisolderdamine, kahjustunud ühendajad ning jäänud jootimisjääk või saaste plaatade pinnal.
Väärtus: Toimib viimase kvaliteediväravaks enne saatmist, tagades, et ainult kvalifitseeritud tooted jõuavad kliientide kätte.

Spetsiaalsed rakendussenaarid kõrge usaldusväärsusega tööstustes

Tööstustes, kus kehtivad range kvaliteedinõuded, kohandatakse AOI konkreetsetele vajadustele:

· Autotööstuse elektroonika: 3D AOI kasutatakse PCBA inspekteerimiseks mootorijuhtimisüksustes (ECU) ja ADAS süsteemides, keskendudes jootsilmuse kopeerimisele ja komponendi usaldusväärsusele kõrgetemperatuurilistes tingimustes.
· Meditsiiniseadmed: AOI kontrollib südamestimulaatorite, diagnostikaseadmete jne jaoks mõeldud PCBAsid, tagades puuduste puudumise vastavalt FDA ja ISO 13485 standarditele.
· Aerospace & Defense: Kõrge täpsusega 3D AOI kontrollib miniatuurseid, suure tihedusega PCBAsid lennukite avionikasse, tuvastades mikrodefekte, mis võivad äärmuslikes keskkondades põhjustada süsteemi valemi töö.