A.O.I

Hva er AOI?

AOI står for automatisert optisk inspeksjon, en kritisk kvalitetskontrollteknologi som brukes mye i produksjonsprosesser av PCB og PCBA. Den bruker høyoppløselige kameraer, optiske sensorer og maskinsynsalgoritmer til automatisk å oppdage feil på kretskort uten fysisk kontakt.

Slik fungerer AOI: Inspeksjonsprosessen
Automatisk optisk inspeksjon (AOI) fungerer som et berøringsfritt, visjonsstyrt kvalitetskontrollsystem for produksjon av PCB/PCBA, og baserer seg på høyoppløselige bilder, intelligente algoritmer og referansesammenligning for å oppdage overflatefeil. Inspeksjonsprosessen følger fire grunnleggende, sekvensielle trinn som sikrer presisjon og konsekvens i produksjonslinjene.

Forhåndskonfigurering og kalibrering
Før kretskortene skannes, må AOI-systemet konfigureres for å tilpasse seg det spesifikke PCB/PCBA-designet:
Last inn referansedata: Importer CAD-designfila for målkortet, eller bruk et gullprøvekort – et verifisert feilfritt kort – som inspeksjonsreferanse. Systemet kartlegger nøkkelparametrene: komponentposisjoner, padstørrelser, loddeforbindelsesformer og banemønstre.
Optisk parameterkalibrering: Juster lysforholdene for å fremheve ulike typer feil. For eksempel, sidelys avdekker loddeforbindelseshøyde, mens baklys oppdager brudd i ledetråder. Kalibrer kamerafokus og oppløsning for å fange fine detaljer i tette eller miniatyriserte komponenter.
Angi toleransetterskkelverdier: Definer akseptable avvikelsesområder for komponentplassering, loddevolum og polaritet. Dette forhindrer feilaktige alarmering mens kritiske feil likevel blir markert.

Bildeinnsamling
AOI-maskinen skanner PCB/PCBA-overflaten for å samle inn høykvalitets visuelle data:
Platen transporteres til inspeksjonsområdet via en automatisk transportbånd, som sikrer stabil plassering.
Høyhastighetsindustrikameraer tar bilder av platens fra flere vinkler (2D eller 3D, avhengig av AOI-modellen). 3D AOI bruker laser-scanning for å måle høyde, noe som muliggjør mer nøyaktig deteksjon av loddevolum og komponenters koplanaritet.
Systemet sammensyrer individuelle bilder til et komplett, høyoppløselig kart over hele brettets overflate for fullstendig dekningsinspeksjon.

Bildeanalyse og defektdeteksjon

Dette er kjernesteget der systemet identifiserer avvikelser gjennom intelligent sammenligning:
· Piksel-for-piksel-sammenligning: Bildet av brettet blir sammenlignet med forhåndsinntastet referanse. Algoritmen analyserer forskjeller i pikseltetthet, form, posisjon og farge.
· Defektidentifikasjon: Avvikelser som overstiger forhåndsatt toleransegrense blir klassifisert som potensielle defekter. Vanlige oppdagede problemer inkluderer:
· Komponentrelaterte: Manglende deler, polaritet omvendt, feiljustering eller feil komponenttyper.
· Lodderelasjerte: Lodderytter, utilstrekkelig lodding, kald lodding eller tombstoning.
· PCB-relaterte: Sporskrape, manglende pad-er eller silkscreendruckfeil.
· 3D AOI-forbedring: 3D-systemer legger til høydemålingsanalyse, som skiller mellom akseptable solderfuger og defekter som utilstrekkelig eller overflødig lod, som 2D AOI kan overse.

Feilrapportering og tiltak

Etter analyse genererer systemet handlingsegne resultater for produksjonsteamene:
· Feilklassifisering og merking: AOI sorterer feil etter alvorlighetsgrad og merker deres nøyaktige plassering på kretskortkarten. Alvorlige feil utløser umiddelbare varsler.
· Datalogging og rapportering: Detaljerte inspeksjonsrapporter lagres, inkludert feiltyper, plassering og forekomstfrekvens. Disse data støtter sporbarhet og hjelper ingeniører med å identifisere gjentakende problemer for å optimalisere SMT-monteringsprosessen.
· Behandling etter inspeksjon: Kretskortet enten sendes til en reparasjonsstasjon for feilretting eller sendes til neste produksjonsstadiet dersom ingen feil blir oppdaget.

Nøkkelapplikasjonsfaser i PCBA-produksjon

AOI er implementert ved flere sjekkpunkter for å sikre kvalitetskontroll gjennom hele prosessen:
· Forhåndss- AOI: Inspectsjekk av nøyaktigheten av komponentplassering, polaritet og tilstedeværelse før lodding, for å forhindre defekte komponenter fra å gå inn i reflowovnen.
· Etter-reflow AOI: Den mest vanlige anvendelse, kontrollerer loddeforbindelses kvalitet og komponentintegritet etter reflow-lodding.
· Etter-assembly AOI: Utfører en siste inspeksjon av den ferdige PCBA for å sikre at den oppfyller design- og bransjestandarder før forsendelse.

Hva kontrollerer AOI?
Automatisert Optisk Inspeksjon er et berøringsfritt kvalitetskontrollverktøy for PCB/PCBA-produksjon, utformet for å oppdage overfladefeil ved å sammenligne bilde av kretskortet med gullprøver eller CAD-data. Kontrollene dekker tre hovedområder i ulike produksjonsfaser:

PCB-Substratfeil

Før komponentmontering inspiserer AOI det nakne PCB for strukturell integritet:
· Sporfeil: Krasj, brudd (åpen krets), kortslutning, eller feil sporbredde.
· Pad-problemer: Manglende padder, feiljusterte padder, padoksidasjon, eller ujevne padoverflater.
· Overflatefeil: Forurensning, støvpartikler, lakkavskalling eller feil silkskrivertrykk (f.eks. feil komponentetiketter).
· Hulldefekter: Utsentrerte viaer, manglende hull eller for store/små borehull.

Komponentplasseringsdefekter

I pre-reflow-fasen (etter montering av komponenter, før lodding), verifiserer AOI nøyaktigheten av komponenter:
· Tilstedeværelse/fravær: Manglende komponenter eller ekstra (uplanlagte) komponenter på kretskortet.
· Posisjoneringsfeil: Utsentrerte komponenter, forskjøvet plassering eller rotasjon utenfor toleranse.
· Polaritetsproblemer: Omvendt polaritet på komponenter.
· Feil komponenter: Feil komponenttype, feil verdi eller ukompatibel pakkestørrelse.
· Ledningsfeil: Løftede ben, bøyde ben eller ben som ikke sitter riktig på loddepolene.

Lodddefekter

I post-reflow-fasen (etter lodding), fokuserer AOI på loddekvalitet—det mest vanlige inspeksjonsmålet:
· Utilstrekkelig lodding: Svake, ufullstendige forbindelser som risikerer dårlig elektrisk kontakt.
· For mye lodding: Ujevne forbindelser som kan forårsake kortslutning.
· Loddjumper: Uønskede loddforbindinger mellom nabopoler/ledere.
· Kaldt lodde: Matt, kornete overflate med svak vedheft, forårsaket av utilstrekkelig oppvarming under reflow.
· Tombstoning: Komponentens vipping (en ende løftet fra polen) på grunn av ujevn smelting av lodde.
· Loddperler: Små, løse loddpartikler som kan føre til kortslutning i tette kretskort.

Ettermonteringsfelle kontroller

For fullmonterte kretskort, utfører AOI en omfattende sluttkontroll:
· Total montasje fullstendighet og overholdelse av konstruksjonsspesifikasjoner.
· Skader på komponenter under lodding eller håndtering.
· Overensstemmelse med bransjestandarder for kvalitet på lodforbindelser og plassering av komponenter.

AOI-sjekker er rask, konsekvent og sporbar – genererer detaljerte feilrapporter for å hjelpe produsenter med å optimalisere produksjonsprosesser og redusere produktfeilfrekvenser.

Typer AOI: 2D AOI mot 3D AOI
I PCB/PCBA kvalitetskontroll deles Automatisk Optisk Inspeksjon (AOI) hovedsakelig inn i 2D AOI og 3D AOI basert på avbildnings- og måleprinsipper. Begge teknologiene brukes til feilopptekking, men skiller seg betydelig fra hverandre når det gjelder nøyaktighet, bruksområder og kjernefunksjoner – spesielt for moderne høy-tetthets, miniatyriserte kretskort.

2D AOI
Kjerneprinsipp: Bruker 2D planavbildningsteknologi, basert på høyoppløselige industrielle kameraer og lys fra flere vinkler for å ta 2D-bilder av PCB/PCBA-overflater. Detekterer feil ved å sammenligne den plane formen, størrelsen og fargen til komponenter, loddeforbindelser og baner med referanse-CAD-data eller gullprøver.
Nøkkelfunksjoner
· Fordeler:
Lav utstyrs-kostnad og enkel vedlikehold, egnet for mindre og mellomstore fabrikker med grunnleggende inspeksjonsbehov.
Høy hastighet for scanning, ideell for produksjonslinjer med høy volum av standard-PCB-er.
Effektiv for oppdagelse av planære feil.
· Begrensninger:
Registrerer kun planar informasjon på overflaten, kan ikke måle høyde og volum. Oftere feilvurdering eller overser 3D-relaterte feil.
Ofte utløser feil alarm på grunn av endringer i lysvinkel eller variasjoner i komponentfarge.
Mindre effektiv for fine-pitch-komponenter og høy-tetthets PCB-er.
· Typiske anvendelsesscenarier
Inspeksjon før reflow av lav-tetthets PCB-er (sjekk av tilstedeværelse av komponenter, polaritet og plasseringsavvik).
Inspeksjon av enkle loddefeil på PCB-er for konsumentelektronikk.
Kostsensitiv produksjonslinje med grunnleggende kvalitetskrav.

3D AOI
Kjerneprinsipp: Kombinerer 2D planar avbildning med 3D høydemålingsteknologi (vanligvis lasertriangulering eller strukturert lys scanning). Den prosjiserer laser- eller strukturert lys på PCB/PCBA-overflaten, beregner 3D-koordinatene for hvert punkt ved å analysere lysrefleksjonsvinkelen og forskyvningen, og bygger en komplett 3D-modell av kretsen. Feiloppdagelse baserer seg både på planar posisjon og høyde/volumdata.
Nøkkelfunksjoner
· Fordeler:
Nøyaktig måling av loddeforbindelses høyde, volum og komponenters planparallelitet—eliminerer feilaktige alarmer forårsaket av 2D planar begrensninger. Den kan nøyaktig identifisere feil som utilstrekkelig lodding, overflødig lodding, tombstoning og løftede ben.
Høy deteksjonsnøyaktighet for finnepp og komplekse komponenter, som er vanlige i bil elektronikk, medisinske enheter og luftfart PCB-er.
Støtter kvantitativ analyse av feil, noe som muliggjør datadrevne prosessoptimaliseringer.
· Begrensninger:
Høyere utstyrskostnad og lengre avlesningstid sammenlignet med 2D AOI.
Mer kompleks kalibrering og vedlikehold, som krever faglig kvalifiserte teknikere.
· Typiske anvendelsesscenarier
Inspeksjon etter reflow av høy-tetthets, høy-presisjons PCB-er.
Inspeksjon av komplekse lodforbindelser (BGA, QFN) og miniatyriserte komponenter.
Produksjonslinjer med strenge krav til kvalitet.

AOI i PCB og SMT: Nøkkelsituasjoner for bruk
Automatisk optisk inspeksjon er et uunnværlig verktøy for kvalitetskontroll gjennom hele prosessen for fremstilling av PCB og SMT-emontering. Plassert ved kritiske kontrollpunkter i produksjonen sikrer den tidlig oppdagelse av feil, reduserer kostnader forbundet med omkjøring og sikrer konsekvent produktkvalitet. Nedenfor vises de viktigste bruksområdene, kategorisert etter produksjonsstadium.

AOI-applikasjoner i PCB-fremstilling (inspeksjon av blanke paneler)
AOI brukes til å verifisere strukturell integritet i blanke PCB-er før montering av komponenter, med fokus på feil som oppstår under etsing, boring og påføring av loddemaske.

Inspeksjon etter etsing
· Formål: Sjekke for sporfeil som påvirker elektrisk tilkobling.
· Oppdagede feil: Åpne kretser (brutne spor), kortslutninger (uønskede forbindelser mellom spor), avvik i sporbredde, under-etsing/over-etsing og manglende anti-pads.
· Verdi: Avdekker alvorlige elektriske feil i et tidlig stadium, og unngår kostbar omkjøring etter montering av komponenter.

Inspeksjon etter loddemaske og serigrafisk merking
· Formål: Verifisere nøyaktigheten av dekning med loddemaske og serigrafisk trykk.
· Oppdagede feil: Loddemaskeløsning, feilplasserte åpninger i loddemaske, bobler i loddemaske, feil serigrafiske etiketter og utsmurt serigrafi.
· Verdi: Sikrer at loddemaske beskytter spor mot oksidasjon, og at serigrafien letter plassering av komponenter og feilsøking senere.

Inspeksjon etter boring/vias
· Formål: Inspektere borehull og viaer for mekanisk nøyaktighet.
· Oppdagede feil: Utsentrerte hull, for store/for små viaer, tette viaer (utilsikt blokkering) og manglende viaer.
· Verdi: Sikrer pålitelige forbindelser mellom lag i flerlags PCB.

AOI-applikasjoner i SMT-emonteringsprosessen
SMT er kjernen i PCBA-produksjon, og AOI er plassert i tre nøkkelstadier for å dekke kvaliteten på komponentplassering og lodding.

Pre-Reflow AOI
· Tidspunkt: Etter at plasseringsmaskiner har montert komponenter, før kretsen går inn i reflowovnen.
· Formål: Bekrefte nøyaktighet i komponentplassering før lodding—dette er det mest kosteffektive stedet for å rette feil.

Oppdagede feil:
Komponentfeil: Manglende komponenter, ekstra komponenter, feil komponenttype/verdi, omvend polaritet.
Plasseringsproblemer: Komponentforløp, rotasjon utover toleranse, løftede benner, og komponenter ikke sittende på kontaktflater.
Verdi: Unngår defekte kretskort som går inn i reflowovnen, reduserer lodtaps og arbeid med omarbeid.

Post-Reflow AOI
Tidspunkt: Umiddelbart etter at kretskortet forlater reflowovnen (den mest brukte AOI-scenario innen SMT).
Formål: Inspisere kvaliteten på lodforbindelser og integriteten til komponenter etter lodding.

Oppdagede feil:
Loddefekter: Lodbroer (kortslutninger mellom kontaktflater), utilstrekkelig lod, overflødig lod, kaldt lod (dårlig vedhefting), tombstoning (komponenter som tipper), og lodkuler.
Komponenteskader: Sprukne IC-kapsler, bøyde benner fra høytemperaturreflow, og forskyvde komponenter.
Verdi: Sikrer at lodforbindelser oppfyller IPC-krav og forhindrer pålitelighetsproblemer i ferdige produkter.

Post-Assembly AOI
Tidspunkt: Etter manuell plassering av gjennomhålskomponenter (hvis aktuelt) og funksjonstesting.
Formål: Gjennomføre en omfattende sluttkontroll av den fullmonterte PCBA.
Oppdagete feil: Manglende gjennomgående komponenter, feil håndsoldeer, skadde tilkoblinger og resterende flux eller forurensning på platens overflate.
Verdi: Virker som siste kvalitetskontroll før frakt, og sikrer at kun kvalifiserte produkter når kundene.

Spesialiserte bruksområder for høy-pålitelighetsindustrier

For industrier med strenge krav til kvalitet, tilpasses AOI etter spesifikke behov:

· Bil-elektronikk: 3D AOI brukes til å inspisere PCBA for motorstyringsenheter (ECU) og ADAS-systemer, med fokus på loddeforbindelsers planparallelitet og komponentpålitelighet under høye temperaturforhold.
· Medisinsk utstyr: AOI verifiserer PCBA for pacemakere, diagnostisk utstyr osv., og sikrer null feil for å oppfylle FDA- og ISO 13485-standarder.
· Luftfart og forsvar: Høypresisjons 3D AOI inspiser miniatyriserte, med høy tetthet PCBA for flyelektronikk, og avslører mikrofeil som kan føre til systemfeil i ekstreme miljøer.