A.O.I

Mi az AOI?

Az AOI az Automatikus Optikai Ellenőrzést jelenti, egy kritikus minőségellenőrzési technológiát, amelyet széles körben használnak a PCB és PCBA gyártási folyamatokban. Magas felbontású kamerákat, optikai szenzorokat és gépi látás algoritmusokat használ érintkezés nélkül automatikusan észlelni a hibákat az áramkörökön.

Hogyan működik az AOI: Az ellenőrzési folyamat
Az automatizált optikai ellenőrzés (AOI) egy érintésmentes, képalkotáson alapuló minőségellenőrzési rendszer, amelyet a NYÁK/NYÁK-aljzat gyártás során használnak, és amely nagy felbontású képek, intelligens algoritmusok, valamint referencia-összehasonlítás segítségével azonosítja a felületi hibákat. Az ellenőrzési folyamat négy alapvető, egymást követő lépést tartalmaz, így biztosítva a pontosságot és az egységes minőséget a termelővonalak mentén.

Előellenőrzési beállítás és kalibrálás
A nyomtatott áramkörök pásztázása előtt az AOI rendszert konfigurálni kell a konkrét NYÁK/NYÁK-aljzat tervezéshez:
Referenciaadatok betöltése: Töltsön be CAD tervezési fájlt a célként megadott nyomtatott áramkörről, vagy használjon arany mintát – egy hitelesített, hibamentes áramkört – az ellenőrzés referenciaként. A rendszer rögzíti a kulcsfontosságú paramétereket: alkatrészek elhelyezkedését, padméreteket, forrasztási pontok alakját és az áramkörök elrendezését.
Optikai paraméterek kalibrálása: Állítsa be a megvilágítási körülményeket a különböző típusú hibák kiemeléséhez. Például az oldalirányú megvilágítás előhozza a forrasztott kapcsolatok magasságát, míg az átvilágítás észleli az áramkör megszakadását. Kalibrálja a kamera fókuszát és felbontását, hogy részletes képet kaphasson a sűrűn vagy kisméretben elhelyezett alkatrészekről.
Tűréshatárok beállítása: Határozza meg az elfogadható eltérési tartományokat az alkatrészek elhelyezésére, a forrasztási térfogatra és a polaritásra vonatkozóan. Ez csökkenti a hamis riasztások számát, miközben biztosítja, hogy a kritikus hibák észlelésre kerüljenek.

Képfelvevő
Az AOI gép végigvizsgálja a PCB/PCBA felületét, hogy nagy felbontású képi adatokat gyűjtsön:
A nyomtatott áramkört automatizált futószalag viszi a vizsgálati területre, így biztosítva a stabil pozícionálást.
Nagysebességű ipari kamerák rögzítik a nyomtatott áramkör képét több szögből (2D vagy 3D, az AOI modelltől függően). A 3D AOI lézeres pásztázást használ a magasság mérésére, amely pontosabb észlelést tesz lehetővé a forrasztási pontok térfogatánál és az alkatrészek koplanaritásánál.
A rendszer az egyes képeket egy teljes, nagyfelbontású térképpé állítja össze a lemez felületéről a teljes körű ellenőrzés érdekében.

Képelemzés és hibafelismerés

Ez a fő lépés, amely során a rendszer intelligens összehasonlításon keresztül azonosítja az eltéréseket:
· Képpontonkénti összehasonlítás: A rögzített lemez képét összehasonlítja az előre betöltött referencia képpel. Az algoritmus elemzi a képpontok sűrűségének, alakjának, helyzetének és színének különbségeit.
· Hibafelismerés: A beállított tűréshatárokon túlmutató eltérések potenciális hibaként vannak besorolva. Gyakori észlelt problémák:
· Alkatrészekkel kapcsolatos: Hiányzó alkatrészek, polaritás-fordítottság, rossz igazítás vagy helytelen alkatrész típusok.
· Forrasztással kapcsolatos: Forrasztási hidak, elégtelen forrasztóanyag, hideg forrasztás vagy tombstoning (kipattanás).
· NYÁK-lappal kapcsolatos: Sínsérülések, hiányzó padok vagy selyemnyomtatási hibák.
· 3D AOI fejlesztés: A 3D rendszerek magasságmérést biztosítanak, így megkülönböztethetők az elfogadható forrasztási filleték a hiányos vagy túlzott forrasztástól, amelyeket a 2D AOI esetleg nem észlel.

Hibajelentés és intézkedés

Az elemzés után a rendszer gyártási csapatok számára működtethető eredményeket állít elő:
· Hibaklasszifikálás és jelzés: Az AOI a hibákat súlyosságuk szerint osztályozza, és pontos helyüket jelöli a nyomtatott áramkör térképén. A kritikus hibák azonnali figyelmeztetést váltanak ki.
· Adatnaplózás és jelentéskészítés: Részletes ellenőrzési jelentések kerülnek rögzítésre, beleértve a hibatípusokat, helyeket és előfordulási gyakoriságokat. Ezek az adatok támogatják a nyomon követhetőséget, és segítik a mérnököket az ismétlődő problémák azonosításában, valamint az SMT szerelési folyamat optimalizálásában.
· Ellenőrzés utáni kezelés: A nyomtatott áramkörre kerülhet javítóállomásra hibajavítás céljából, vagy továbbhalad a következő gyártási szegmensbe, ha nem találtak hibát.

Kulcsfontosságú alkalmazási sztázisok a PCBA gyártásban

Az AOI több ellenőrzési ponton is alkalmazott a teljes folyamat minőségellenőrzésének biztosítására:
· Elő-reflow AOI: Ellenőrzi az alkatrészek elhelyezési pontosságát, polaritását és jelenlétét forrasztás előtt, megakadályozva, hogy hibás alkatrészek kerüljenek a reflow kemencébe.
· Utó-reflow AOI: A leggyakoribb alkalmazás, amely a forrasztási varratok minőségét és az alkatrészek épségét ellenőrzi a reflow forrasztás után.
· Utó-összeszerelési AOI: Végleges ellenőrzést végez a teljes PCBA-n annak biztosítására, hogy megfeleljen a tervezési és ipari szabványoknak a szállítás előtt.

Mit ellenőriz az AOI?
Az automatikus optikai ellenőrzés (AOI) egy érintésmentes minőségellenőrző eszköz a PCB/PCBA gyártáshoz, amely felületi hibák észlelésére szolgál, összehasonlítva a nyomtatott áramkör képét arany mintával vagy CAD-adatokkal. Az ellenőrzések három fő kategóriára terjednek ki a különböző gyártási szakaszokban:

PCB-alapanyag hibák

Alkatrészek szerelése előtt az AOI ellenőrzi a nyers PCB szerkezeti épségét:
· Sávhibák: Karcolások, szakadások (szakadó áramkörök), rövidzárlatok vagy helytelen sávszélességek.
· Padhibák: Hiányzó padok, eltolódott padok, padoxidáció vagy egyenetlen padfelületek.
· Felületi hibák: Szennyeződés, porrészecskék, forrasztómaszk lepattanás vagy helytelen selyemnyomás (pl. rossz alkatrészfeliratok).
· Furatok hibái: Eltolódott átmeneti furatok, hiányzó furatok vagy túl nagy/túl kicsi fúrt furatok.

Alkatrész elhelyezési hibák

Előforrasztási sztázisban (alkatrész szerelése után, forrasztás előtt) az AOI ellenőrzi az alkatrészek helyességét:
· Jelenlét/hiány: Hiányzó alkatrészek vagy extra (tervezetlen) alkatrészek a nyomtatott áramkörön.
· Elhelyezési hibák: Eltolódott alkatrészek, elcsúsztott elhelyezés vagy tűréshatáron kívüli elfordulás.
· Polaritási hibák: Fordított alkatrész polaritás.
· Helytelen alkatrészek: Rossz típus, rossz érték vagy nem megfelelő csomagolási méret.
· Lábhibák: Felemelt lábak, meghajlott lábak vagy nem megfelelően illeszkedő lábak a padokon.

Forrasztási hibák

Utóforrasztási sztázisban (forrasztás után) az AOI a forrasztási minőségre összpontosít – ez a leggyakoribb ellenőrzési cél:
· Elégtelen forrasz: Gyenge, hiányos kötéseket eredményez, amelyek rossz elektromos kontaktust okozhatnak.
· Túl sok forrasz: Tömör kötéseket eredményez, amelyek rövidzárt okozhatnak.
· Forraszhidak: Nem kívánt forraszkötések szomszédos padok/nyomok között.
· Hideg forrasz: Élettelen, szemcsés kötéseket eredményez gyenge tapadással, amit a nem megfelelő felmelegítés okoz forrasztás közben.
· Sírkőhatás (tombstoning): Alkatrész dőlése (egyik vég felemelkedik a padról) a forrasz egyenlőtlen olvadása miatt.
· Forraszgolyók: Apró, szabadon mozgó forraszrészecskék, amelyek sűrűn elhelyezett nyomkövetkeztetésben rövidzárt okozhatnak.

Összeszerelés utáni végső ellenőrzések

Teljesen összeszerelt PCBA esetén az AOI komplex végellenőrzést végez:
· Az egész összeszerelés teljessége és megfelelősége a tervezési előírásoknak.
· Alkatrészek sérülése forrasztás vagy kezelés során.
· Megfelelőség az ipari szabványoknak a forrasztási kötéseket és alkatrész-elhelyezést illetően.

Az AOI ellenőrzései gyorsak, konzisztensek és nyomon követhetők – részletes hibajelentések készítésével segítik a gyártókat a termelési folyamatok optimalizálásában és a termékhibák csökkentésében.

AOI típusok: 2D AOI vs. 3D AOI
A NYÁK/NYÁK-alapú minőségellenőrzés során az Automatizált Optikai Ellenőrzés (AOI) elsősorban képalkotási és mérési elvek alapján két típusra oszlik: 2D AOI és 3D AOI. Mindkét technológia a hibafelismerést szolgálja, de jelentősen különbözik pontosságukban, alkalmazási területeikben és alapvető képességeikben – különösen a modern, nagy sűrűségű, miniatűr áramkörök esetében.

2D AOI
Alapelv: A 2D síkbeli képalkotó technológiát használja, amely nagy felbontású ipari kamerákra és több szögű megvilágításra támaszkodik a NYÁK/NYÁK felületi 2D képeinek rögzítéséhez. Hibákat a komponensek, forrasztási pontok és vezetékek síkbeli alakjának, méretének és színének összehasonlításával azonosít, a referencia CAD-adatokkal vagy mintapéldányokkal összevetve.
Főbb jellemzők
· Előnyök:
Alacsony berendezési költség és könnyű karbantarthatóság, alkalmas alapvető ellenőrzési igényekkel rendelkező kis- és közepes méretű gyárak számára.
Gyors szkennelési sebesség, ideális nagy volumenű sorozatgyártáshoz egyszerű nyomtatott áramkörök esetén.
Hatékony a síkbeli hibák észlelésében.
· Korlátozások:
Csak a felületi síkbeli információkat rögzíti, nem képes magasság és térfogat mérésére. Gyakran tévesen ítéli meg vagy hagyja ki a 3D-hez kapcsolódó hibákat.
Érzékeny hamis riasztásokra a megvilágítás szögének változása vagy az alkatrészek színkülönbségei miatt.
Kevésbé hatékony finom rácstávolságú alkatrészekhez és nagy sűrűségű NYÁK-okhoz.
· Tipikus alkalmazási területek
Alacsony sűrűségű NYÁK-ok ellenőrzése forrasztás előtt (alkatrész jelenléte, polaritás és elhelyezkedési eltérés ellenőrzése).
Egyszerű forrasztási hibák vizsgálata fogyasztói elektronikai NYÁK-okon.
Költséghatékony gyártósorok alapvető minőségi követelményekkel.

3D AOI
Alapelv: Kombinálja a 2D síkbeli képalkotást a 3D magasságmérési technológiával (általában lézeres triangulációval vagy strukturált fényes pásztázással). Lézer- vagy strukturált fényt vetít a PCB/PCBA felületére, a visszaverődő fény szögének és eltolódásának elemzése alapján kiszámítja a felület minden pontjának 3D koordinátáit, és elkészíti a tábla teljes 3D modelljét. A hibafelismerés alapja a síkbeli helyzet mellett a magasság/mennyiség adatok is.
Főbb jellemzők
· Előnyök:
Pontos forraszmagasság-, mennyiségi- és alkatrész koplanaritási mérés – kiküszöbölve a 2D síkbeli korlátokból eredő hamis riasztásokat. Pontosan azonosítható hibák: hiányos forrasz, túlzott forrasz, tombstoning és felemelt lábak.
Nagy felismerési pontosság vékonyraszterű és összetett alkatrészek esetén, amelyek gyakoriak az autóipari elektronikában, orvosi eszközökben és repülőipari PCB-kben.
Támogatja a hibák mennyiségi elemzését, lehetővé téve az adatvezérelt folyamatoptimalizálást.
· Korlátozások:
Magasabb berendezési költség és hosszabb pásztázási idő a 2D AOI-hoz képest.
Összetettebb kalibrálás és karbantartás szükséges, amelyhez szakértő technikusokra van szükség.
· Tipikus alkalmazási területek
Nagy sűrűségű, nagy pontosságú NYÁK-ek utóforrasztási ellenőrzése.
Összetett forrasztási kötések (BGA, QFN) és miniatűr alkatrészek ellenőrzése.
Olyan gyártósorok, amelyek szigorú minőségi követelményekkel rendelkeznek.

AOI a NYÁK és SMT területén: Fő alkalmazási területek
Az automatikus optikai ellenőrzés (AOI) elengedhetetlen minőségellenőrzési eszköz a nyomtatott áramkörök gyártása és az SMT szerelés folyamatainak teljes időtartama alatt. A kritikus termelési pontokon telepítve korai hibaészlelést biztosít, csökkenti az újrafeldolgozási költségeket, és folyamatosan magas termékminőséget tart fenn. Az alábbiakban a legfontosabb alkalmazási területek láthatók, termelési szakaszok szerint kategorizálva.

AOI alkalmazások a NYÁK gyártásban (nyers lapka ellenőrzése)
Az AOI-t a nyers PCB-k szerkezeti épségének ellenőrzésére használják alkatrészek felhelyezése előtt, az etatás, fúrás és forrasztási maszk felvitel során keletkezett hibák célzására.

Etatás utáni ellenőrzés
· Cél: Nyomvonal-hibák ellenőrzése, amelyek befolyásolják az elektromos kapcsolatot.
· Észlelt hibák: Nyitott áramkörök (széttört nyomvonalak), rövidzárlatok (száraz nyomvonal-kapcsolatok), nyomvonal szélesség eltérések, alul- vagy túletatás, valamint hiányzó antipadok.
· Érték: Korán felfedezhető végzetes elektromos hibák, megelőzve a költséges javításokat az alkatrészek szerelése után.

Forrasztási maszk és selyemnyomás utáni ellenőrzés
· Cél: A forrasztási maszk fedettségének és a selyemnyomás pontosságának ellenőrzése.
· Észlelt hibák: Forrasztási maszk hámlás, eltolódott forrasztási maszk nyílások, forrasztási maszk buborékok, helytelen selyemnyomás címkék és kenődött selyemnyomás.
· Érték: Biztosítja, hogy a forrasztási maszk védi a nyomvonalakat az oxidációtól, és a selyemnyomás segíti a későbbi alkatrészek elhelyezését és hibakeresést.

Fúrás/vias ellenőrzése után
· Cél: Fúrt lyukak és átmenő lyukak mechanikai pontosságának ellenőrzése.
· Észlelt hibák: Eltolódott lyukak, túl nagy/túl kicsi átmenő lyukak, eldugult átmenő lyukak (szándéktalan elzáródás) és hiányzó átmenő lyukak.
· Érték: Megbízható rétegközi kapcsolatokat biztosít többrétegű NYÁK-ok esetén.

AOI alkalmazások SMT szerelési folyamatban
Az SMT a NYÁK gyártás központi eleme, és az AOI három kulcsfontosságú szakaszban kerül alkalmazásra az alkatrészek elhelyezésének és forrasztás minőségének lefedésére.

Pre-reflow AOI
· Időzítés: A pick-and-place gépek alkatrészeket helyeznek, mielőtt a nyomtatott áramkör belépne a reflow kemencébe.
· Cél: Alkatrész elhelyezési pontosság ellenőrzése forrasztás előtt – ez a legköltséghatékonyabb ellenőrzési pont a hibák javítására.

Észlelt hibák:
Alkatrész hibák: Hiányzó alkatrészek, plusz alkatrészek, helytelen alkatrész típus/érték, fordított polaritás.
Elhelyezési problémák: Alkatrész eltolódás, elfordulás a tűréshatáron túl, felemelt lábak, és alkatrészek nem megfelelően illeszkednek az elektródákra.
Érték: Elkerüli a hibás nyomtatott áramkörök bejutását a reflow kemencébe, csökkentve a forrasztóanyag-pazarlást és a javítási munkaerőt.

Post-Reflow AOI
Időzítés: Azonnal a nyomtatott áramkör kilépése után a reflow kemencéből (az SMT-ben leggyakrabban használt AOI alkalmazás).
Cél: Forrasztási kötés minőségének ellenőrzése és az alkatrészek épségének vizsgálata forrasztás után.

Észlelt hibák:
Forrasztási hibák: Forrasztási hidak (rövidzárlat az elektródák között), kevés forrasztóanyag, többlet forrasztóanyag, hideg forrasztás (rossz tapadás), tombstoning (alkatrész megdőlés), és forrasztógolyók.
Alkatrész sérülések: Repedt IC testek, hajlított lábak a magas hőmérsékletű reflow során, valamint elmozdult alkatrészek.
Érték: Biztosítja, hogy a forrasztási kötések megfeleljenek az IPC szabványoknak, és megelőzze a végtermékek megbízhatósági problémáit.

Post-Assembly AOI
Időzítés: Kézi behelyezés után a furatos alkatrészeknél (ha alkalmazandó), valamint funkcionális tesztelést követően.
Cél: A teljesen szerelt PCBA végső, átfogó ellenőrzése.
Észlelt hibák: Hiányzó furatba szerelt alkatrészek, helytelen kézi forrasztás, sérült csatlakozók, valamint maradék ólom vagy szennyeződés a nyomtatott áramkör felületén.
Érték: A szállítás előtti végső minőségellenőrzési pontként szolgál, biztosítva, hogy kizárólag megfelelő minőségű termékek jussanak el a vásárlókhoz.

Magas megbízhatóságú iparágak számára szpecializált alkalmazási forgatókönyvek

Olyan iparágaknál, amelyek szigorú minőségi követelményeket támasztanak, az AOI-t az adott igényekhez székesztik:

· Autóelektronika: 3D AOI-t használnak motorvezérlőegységek (ECU) és ADAS rendszerek PCBA-jainak vizsgálatára, különösen a forrasztott kapcsolatok koplanaritására és az alkatrészek megbízhatóságára magas hőmérsékleti körülmények között.
· Kórházi eszközök: AOI ellenőrzi a pacemaker, diagnosztikai berendezések stb. PCBA-ját, biztosítva a hibamentességet az FDA és az ISO 13485 szabványoknak való megfelelés érdekében.
· Repülőgépipar és védelmi ipar: Nagypontosságú 3D AOI vizsgálja az avionikában használt miniatűr, nagy sűrűségű PCBA-kat, észlelve az olyan mikrohibákat, amelyek rendszer meghibásodást okozhatnak extrém környezetben.