A.O.I

Que é o AOI?

AOI significa Inspección Automatizada por Imaxe, unha tecnoloxía clave de control de calidade utilizada amplamente nos procesos de fabricación de PCB e PCBA. Utiliza cámaras de alta resolución, sensores ópticos e algoritmos de visión artificial para detectar automaticamente defectos en placas de circuítos sen contacto físico.

Como funciona o AOI: O proceso de inspección
A inspección automática por óptica (AOI) funciona como un sistema de control de calidade sen contacto, baseado na visión, para a fabricación de PCB/PCBA, recorrendo a imaxe de alta resolución, algoritmos intelixentes e comparación con referencia para detectar defectos superficiais. O seu proceso de inspección segue catro etapas principais e secuenciais, asegurando precisión e consistencia ao longo das liñas de produción.

Configuración e calibración previa á inspección
Antes de escanear as placas, o sistema AOI require unha configuración para adaptarse ao deseño específico da PCB/PCBA:
Cargar datos de referencia: Importar o ficheiro de deseño CAD da placa obxivo ou empregar unha mostra de referencia—unha placa verificada sen defectos—como padrón de inspección. O sistema mapea parámetros clave: posicións dos componentes, tamaños das pastillas, formas das xuntas de solda e layouts das pistas.
Calibración do parámetro óptico: Axustar as condicións de iluminación para resaltar diferentes tipos de defectos. Por exemplo, a iluminación lateral expón a altura das soldas, mentres que a retroiluminación detecta roturas nas pistas. Calibrar o enfoque e resolución da cámara para capturar detalles finos de componentes densos ou miniaturizados.
Establecer limiares de tolerancia: Definir rangos aceptables de desviación para o posicionamento dos componentes, volume de solda e polaridade. Isto evita alarmas falsas mentres se garante que os defectos críticos sexan sinalados.

Adquisición de imaxes
A máquina AOI escanea a superficie do PCB/PCBA para capturar datos visuais de alta calidade:
O taboleiro é transportado á área de inspección mediante unha cinta transportadora automática, asegurando un posicionamento estable.
Cámaras industriais de alta velocidade capturan imaxes do taboleiro desde múltiples ángulos (2D ou 3D, segundo o modelo AOI). O AOI 3D utiliza escaneo láser para medir a altura, permitindo unha detección máis precisa do volume da solda e da coplanaridade dos componentes.
O sistema ensamara imaxes individuais nun mapa completo de alta resolución de toda a superficie do circuíto para unha inspección total.

Análise de Imaxe e Detección de Defectos

Este é o paso central no que o sistema identifica anomalías mediante comparación intelixente:
· Comparación píxel a píxel: A imaxe do circuíto capturada compárse coa referencia previamente cargada. O algoritmo analiza as diferenzas na densidade de píxeles, forma, posición e cor.
· Identificación de defectos: As desviacións que superan os umbrais de tolerancia preestablecidos clasifícanse como posibles defectos. Os problemas detectados máis frecuentes inclúen:
· Relacionados con componentes: pezas ausentes, inversión de polaridade, desalixe ou tipos incorrectos de componentes.
· Relacionados coa solda: pontes de solda, solda insuficiente, solda fría ou o efecto tombstone.
· Relacionados co PCB: arrañazos nas pistas, pads ausentes ou erros no serigrafado.
· Mellora do AOI 3D: os sistemas 3D engaden análise de medición de altura, distinguindo entre filetes de solda aceptables e defectos como solda insuficiente ou en exceso que o AOI 2D podería pasar por alto.

Informes de defectos e acción

Despois da análise, o sistema xera resultados aplicables para os equipos de produción:
· Clasificación e marcado de defectos: o AOI clasifica os defectos segundo a súa gravidade e marca as súas localizacións exactas no mapa do circuítro. Os defectos críticos activan alertas inmediatas.
· Rexistro e informes de datos: almacenanse informes detallados de inspección, incluídos os tipos de defectos, localizacións e taxas de aparición. Estes datos apoian a trazabilidade e axudan aos enxeñeiros a identificar problemas recorrentes para optimizar o proceso de montaxe SMT.
· Manexo posterior á inspección: o circuítro envíase a unha estación de reparación para corrixir os defectos ou pásase á seguinte etapa de produción se non se detectan defectos.

Etapas principais de aplicación na produción de PCBA

O AOI emprégase en múltiples puntos de control para garantir un control de calidade en todo o proceso:
· AOI pre-reflow: Inspecciona a precisión na colocación dos compoñentes, a polaridade e a súa presenza antes da soldadura, evitando que compoñentes defectuosos entren no forno de reflow.
· AOI post-reflow: A aplicación máis común, verifica a calidade das soldaduras e a integridade dos compoñentes despois da soldadura por reflow.
· AOI post-ensamblaxe: Realiza unha inspección final do PCBA completo para asegurar que cumpre cos estándares de deseño e do sector antes do envío.

Que comproba o AOI?
A inspección óptica automática é unha ferramenta de control de calidade sen contacto para a fabricación de PCB/PCBA, deseñada para detectar defectos superficiais mediante a comparación de imaxes do circuíto con mostras de referencia ou datos CAD. As súas comprobacións abranguen tres categorías principais en diferentes etapas de produción:

Defectos no substrato do PCB

Antes do ensamblaxe dos compoñentes, o AOI inspecciona o PCB sen compoñentes para verificar a súa integridade estrutural:
· Defectos nas pistas: Arranhóns, roturas (circuitos abertos), curtos circuitos ou anchuras incorrectas das pistas.
· Problemas nos pads: Pads ausentes, desalineados, oxidados ou con superficies irregulares.
· Defectos na superficie: Contaminación, partículas de po, desprendimento da máscara de solda ou impresión incorrecta da serigrafía (por exemplo, etiquetas incorrectas de componentes).
· Defectos nos furos: Vías desaliñadas, furos ausentes ou furos taladrados de tamaño excesivo/insuficiente.

Defectos de Colocación de Componentes

Na etapa previa ao refluño (despois do montado dos componentes, antes da solda), a AOI verifica a precisión dos componentes:
· Presenza/ausencia: Componentes ausentes ou componentes extra (non planificados) na placa.
· Erros de posicionamento: Componentes desaliñados, colocación desprazada ou rotación fóra da tolerancia.
· Problemas de polaridade: Polaridade invertida dos componentes.
· Componentes incorrectos: Tipo de peza equivocada, valor erróneo ou tamaño do paquete non coincidente.
· Defectos nas patillas: Patillas levantadas, patillas dobradas ou patillas que non están correctamente asentadas nas pistas.

Defectos nas Xuntas de Solda

Na etapa posterior ao refluño (despois da soldadura), a AOI centrase na calidade da soldadura, o obxectivo de inspección máis común:
· Soldadura insuficiente: Xuntas febles e incompletas que supoñen risco de mal contacto eléctrico.
· Soldadura en exceso: Xuntas voluminosas que poden causar curtos circuítos.
· Pontes de soldadura: Conexións de soldadura indeseadas entre pads ou pistas adxacentes.
· Soldadura fría: Xuntas opacas e granulosas con adhesión feble, causadas por unha calefacción insuficiente durante o refluño.
· Tombstoning: Inclinación do componente (un extremo levantado do pad) debida a unha fusión desigual da soldadura.
· Bolas de soldadura: Partículas pequenas e dispersas de soldadura que poden causar curtos circuítos en PCBs densos.

Comprobacións finais despois do ensamblado

Para PCBAs completamente ensamblados, a AOI realiza unha inspección final exhaustiva:
· Completude xeral do ensamblado e conformidade cos requisitos de deseño.
· Danos nos compoñentes durante a soldadura ou manipulación.
· Conformidade cos estándares do sector en canto á calidade das unións soldadas e colocación dos compoñentes.

As comprobacións de AOI son rápidas, consistentes e trazables, xerando informes detallados de defectos para axudar aos fabricantes a optimizar os procesos de produción e reducir as taxas de fallo dos produtos.

Tipos de AOI: AOI 2D fronte a AOI 3D
No control de calidade de PCB/PCBA, a Inspección Automática por Imaxe (AOI) divídese principalmente en AOI 2D e AOI 3D segundo os principios de imaxe e medición. Ambas as tecnoloxías sirven para a detección de defectos pero difiren significativamente na precisión, escenarios de aplicación e capacidades principais—especialmente para placas de circuítos modernas de alta densidade e miniaturizadas.

aOI 2D
Principio básico: Utiliza tecnoloxía de imaxe plana 2D, baseándose en cámaras industriais de alta resolución e iluminación multiangulo para capturar imaxes 2D das superficies de PCB/PCBA. Detecta defectos comparando a forma plana, tamaño e cor dos compoñentes, soldaduras e trazos con datos de referencia CAD ou mostras patrón.
Características principais
· Vantaxes:
Baixo custo de equipo e fácil mantemento, adecuado para fábricas pequenas e medias con necesidades básicas de inspección.
Velocidade de escaneo rápida, ideal para liñas de produción de alto volume de PCBs estándar.
Eficaz para detectar defectos planares.
· Limitacións:
Apenas captura información planar superficial, sen poder medir altura e volume. A miúdo xulga mal ou omite defectos relacionados con 3D.
Propenso a falsas alarmas debido a cambios no ángulo de iluminación ou variacións na cor dos componentes.
Menos eficaz para componentes de paso fino e PCBs de alta densidade.
· Escenarios típicos de aplicación
Inspección previa ao reflow de PCBs de baixa densidade (comprobación da presenza de componentes, polaridade e desvío de colocación).
Inspección de defectos de solda sinxelos en PCBs de electrónica de consumo.
Liñas de produción sensibles ao custo con requisitos básicos de calidade.

aOI 3D
Principio básico: Combina a imaxe plana 2D coa tecnoloxía de medición de altura 3D (normalmente triangulación láser ou escaneado de luz estruturada). Proxecta luz láser ou luz estruturada sobre a superficie do PCB/PCBA, calcula as coordenadas 3D de cada punto analizando o ángulo de reflexión e o desprazamento da luz, e constrúe un modelo 3D completo da placa. A detección de defectos baséase tanto na posición plana como nos datos de altura/volume.
Características principais
· Vantaxes:
Medición precisa da altura e volume das soldaduras e da coplanaridade dos compoñentes, eliminando falsas alarmas causadas polas limitacións planas do 2D. Pode identificar con precisión defectos como soldadura insuficiente, exceso de soldadura, tombstoning e terminais levantados.
Alta precisión na detección de compoñentes de paso fino e complexos, comúns nos PCBs para electrónica automotriz, dispositivos médicos e aeroespaciais.
Permite análise cuantitativa de defectos, posibilitando a optimización do proceso baseada en datos.
· Limitacións:
Maior custo do equipo e tempo de escaneo máis longo en comparación co AOI 2D.
Calibración e mantemento máis complexos, que requiren técnicos profesionais.
· Escenarios típicos de aplicación
Inspección despois do reflujo de PCBs de alta densidade e alta precisión.
Inspección de xuntas soldadas complexas (BGA, QFN) e compoñentes miniaturizados.
Liñas de produción con requisitos estritos de calidade.

AOI en PCB e SMT: Escenarios clave de aplicación
A inspección óptica automatizada é unha ferramenta imprescindible de control de calidade ao longo dos procesos de fabricación de PCB e montaxe SMT. Despregada en puntos críticos de produción, garante a detección temprana de defectos, reduce os custos de retraballo e mantén unha calidade de produto consistente. A continuación indícanse os seus escenarios principais de aplicación, clasificados por etapa de produción.

Aplicacións de AOI na fabricación de PCB (inspección de placas sinxelas)
AOI úsase para verificar a integridade estrutural das placas sinxelas antes da colocación dos compoñentes, dirixíndose aos defectos introducidos durante o grabado, furado e aplicación da máscara de soldadura.

Inspección post-grabado
· Obxectivo: Comprobar os defectos nas pistas que afectan á conectividade eléctrica.
· Defectos detectados: Circuitos abertos (pistas rotas), curto circuítos (conexións non desexadas entre pistas), desviacións no ancho das pistas, sub-grabado/sobre-grabado e ausencia de anti-pads.
· Valor: Detecta defectos eléctricos graves de forma temprá, previndo traballos costosos despois do ensamblado de componentes.

Inspección despois da máscara de solda e da serigrafía
· Obxeto: Verificar a precisión da cobertura da máscara de solda e da impresión serigráfica.
· Defectos detectados: Desprendimento da máscara de solda, aberturas mal aliñadas da máscara de solda, burbullas na máscara de solda, etiquetas serigráficas incorrectas e borrones na serigrafía.
· Valor: Garante que a máscara de solda protexa as pistas contra a oxidación e que a serigrafía axude no posterior ensamblado de componentes e na resolución de problemas.

Inspección despois do taladrado/vía
· Obxeto: Inspeccionar os buracos taladrados e as vías para verificar a súa precisión mecánica.
· Defectos detectados: Buracos mal aliñados, vías de tamaño excesivo/insuficiente, vías obturadas (obstrución non desexada) e vías ausentes.
· Valor: Garante conexións intercapa fiables en PCBs de múltiples capas.

Aplicacións de AOI no proceso de ensamblado SMT
SMT é o núcleo da produción de PCBA, e AOI desplégase en tres etapas clave para cubrir a colocación dos componentes e a calidade da solda.

AOI Pre-refluxo
· Momento: Despois de que as máquinas de colocación monten os componentes, antes de que a placa entre no forno de refluxo.
· Obxectivo: Verificar a precisión na colocación dos componentes antes da solda—este é o punto de control máis rentable para corrixir defectos.

Defectos detectados:
Problemas cos componentes: Componentes ausentes, componentes de máis, tipo/valor incorrecto, polaridade invertida.
Problemas de colocación: Desvío do componente, rotación fóra da tolerancia, terminais levantados e componentes non asentados nas almofadas.
Valor: Evita que placas defectuosas entren no forno de refluxo, reducindo o desperdicio de solda e o traballo de reprocesado.

AOI Post-refluxo
Momento: Inmediatamente despois de que a placa saia do forno de refluxo (o escenario AOI máis utilizado en SMT).
Propósito: Inspeccionar a calidade das soldas e a integridade dos componentes tras a soldadura.

Defectos detectados:
Defectos nas soldas: Pontes de solda (circuítos curtos entre pistas), solda insuficiente, exceso de solda, solda fría (adherencia deficiente), efecto tombstone (inclinación do componente) e bolas de solda.
Danos nos componentes: Corpos de ICs fisurados, terminais dobrados por reflu xo alto, e componentes desprazados.
Valor: Garanta que as soldas cumpran cos estándares IPC e evita problemas de fiabilidade nos produtos finais.

AOI tras ensamblaxe
Momento: Tras a inserción manual de componentes de orificio pasante (se corresponde) e as probas funcionais.
Propósito: Levar a cabo unha verificación final exhaustiva do PCBA completamente ensamblado.
Defectos detectados: Componentes de orificio pasante ausentes, soldadura manual incorrecta, conectores danados e fluxo residual ou contaminación na superficie do circuíti.
Valor: Actúa como a última porta de calidade antes do envío, garantindo que só os produtos cualificados cheguen aos clientes.

Escenarios de aplicación especializados para industrias de alta fiabilidade

Para industrias con requisitos estritos de calidade, o AOI está adaptado a necesidades específicas:

· Electrónica automotriz: o AOI 3D úsase para inspeccionar PCBA para unidades de control do motor (ECU) e sistemas ADAS, centrándose na coplanaridade das soldaduras e na fiabilidade dos compoñentes en condicións de alta temperatura.
· Dispositivos médicos: O AOI verifica o PCBA para marcapasos, equipos de diagnóstico, etc., asegurando cero defectos para cumprir cos estándares da FDA e ISO 13485.
· Aeroespacial e Defensa: O AOI 3D de alta precisión inspecciona PCBA miniaturizados e de alta densidade para aviónica, detectando microdefectos que poderían provocar fallas do sistema en entornos extremos.