A.O.I

O que é AOI?

AOI significa Inspeção Óptica Automatizada, uma tecnologia crítica de controle de qualidade amplamente utilizada nos processos de fabricação de PCB e PCBA. Utiliza câmeras de alta resolução, sensores ópticos e algoritmos de visão computacional para detectar automaticamente defeitos em placas de circuito sem contato físico.

Como o AOI Funciona: O Processo de Inspeção
A Inspeção Óptica Automatizada (AOI) opera como um sistema de controle de qualidade não contato, baseado em visão, para a fabricação de PCB/PCBA, utilizando imagens de alta resolução, algoritmos inteligentes e comparação com referência para detectar defeitos superficiais. Seu processo de inspeção segue quatro etapas principais e sequenciais, garantindo precisão e consistência ao longo das linhas de produção.

Configuração e Calibração Pré-Inspeção
Antes de escanear as placas, o sistema AOI requer configuração para corresponder ao projeto específico da PCB/PCBA:
Carregar Dados de Referência: Importar o arquivo de projeto CAD da placa-alvo ou usar uma amostra padrão—uma placa verificada como isenta de defeitos—como referencial de inspeção. O sistema mapeia parâmetros-chave: posições dos componentes, tamanhos dos pads, formas das juntas de solda e layouts das trilhas.
Calibração de Parâmetros Ópticos: Ajuste as condições de iluminação para destacar diferentes tipos de defeitos. Por exemplo, a iluminação lateral evidencia a altura das juntas de solda, enquanto a iluminação traseira detecta interrupções nas trilhas. Calibre o foco e a resolução da câmera para capturar detalhes finos de componentes densos ou miniaturizados.
Definir Limites de Tolerância: Defina faixas aceitáveis de desvio para posicionamento de componentes, volume de solda e polaridade. Isso evita alarmes falsos, ao mesmo tempo que garante que defeitos críticos sejam identificados.

Aquisição de imagem
A máquina de AOI varre a superfície da PCB/PCBA para capturar dados visuais de alta qualidade:
A placa é transportada para a área de inspeção por meio de uma esteira transportadora automatizada, garantindo posicionamento estável.
Câmeras industriais de alta velocidade capturam imagens da placa a partir de múltiplos ângulos (2D ou 3D, dependendo do modelo de AOI). O AOI 3D utiliza varredura a laser para medir altura, permitindo detecção mais precisa do volume da junta de solda e coplanaridade dos componentes.
O sistema costura imagens individuais em um mapa completo e de alta resolução de toda a superfície da placa para inspeção com cobertura total.

Análise de Imagem e Detecção de Defeitos

Esta é a etapa principal na qual o sistema identifica anomalias por meio de comparação inteligente:
· Comparação Pixel a Pixel: A imagem capturada da placa é comparada com a referência pré-carregada. O algoritmo analisa diferenças na densidade de pixels, forma, posição e cor.
· Identificação de Defeitos: Desvios além dos limites de tolerância predefinidos são classificados como defeitos potenciais. Problemas comumente detectados incluem:
· Relacionados a componentes: Peças ausentes, inversão de polaridade, desalinhamento ou tipos errados de componentes.
· Relacionados à solda: Pontes de solda, solda insuficiente, solda fria ou tombstoning.
· Relacionados à PCB: Arranhões em trilhas, pads ausentes ou erros na serigrafia.
· Aprimoramento de AOI 3D: os sistemas 3D adicionam análise de medição de altura, distinguindo entre filetes de solda aceitáveis e defeitos como solda insuficiente ou excesso de solda que o AOI 2D pode não detectar.

Relato de Defeitos e Ações

Após a análise, o sistema gera resultados acionáveis para as equipes de produção:
· Classificação e Sinalização de Defeitos: o AOI classifica os defeitos por gravidade e marca suas localizações exatas no mapa da placa. Defeitos críticos geram alertas imediatos.
· Registro de Dados e Relatórios: relatórios detalhados de inspeção são armazenados, incluindo tipos de defeitos, localizações e taxas de ocorrência. Esses dados apoiam a rastreabilidade e ajudam os engenheiros a identificar problemas recorrentes para otimizar o processo de montagem SMT.
· Tratamento Pós-Inspeção: a placa é encaminhada para uma estação de reparo para correção de defeitos ou liberada para a próxima etapa de produção caso nenhum defeito seja detectado.

Principais Estágios de Aplicação na Produção de PCBA

O AOI é implementado em múltiplos pontos de verificação para garantir controle de qualidade em todo o processo:
· AOI pré-reflow: Verifica a precisão do posicionamento dos componentes, polaridade e presença antes da soldagem, evitando que componentes defeituosos entrem no forno de refluxo.
· AOI pós-reflow: A aplicação mais comum, verifica a qualidade das juntas de solda e a integridade dos componentes após a soldagem por refluxo.
· AOI pós-montagem: Realiza uma inspeção final da PCBA completa para garantir que atenda aos padrões de projeto e industriais antes do envio.

O que o AOI verifica?
A Inspeção Óptica Automatizada é uma ferramenta de controle de qualidade sem contato para a fabricação de PCB/PCBA, projetada para detectar defeitos superficiais comparando imagens da placa com amostras padrão ou dados CAD. Suas verificações abrangem três categorias principais em diferentes estágios de produção:

Defeitos no Substrato da PCB

Antes da montagem dos componentes, o AOI inspeciona a PCB nua quanto à integridade estrutural:
· Defeitos em trilhas: Arranhões, rupturas (circuitos abertos), curtos-circuitos ou larguras incorretas de trilhas.
· Problemas em pads: Pads faltando, desalinhados, oxidados ou com superfícies irregulares.
· Imperfeições na superfície: Contaminação, partículas de poeira, descascamento da máscara de solda ou impressão serigráfica incorreta (por exemplo, rótulos errados dos componentes).
· Defeitos em furos: Vias desalinhadas, furos ausentes ou furos perfurados com diâmetro maior/menor que o especificado.

Defeitos na Colocação de Componentes

Na etapa pré-reflow (após montagem dos componentes, antes da soldagem), a AOI verifica a precisão dos componentes:
· Presença/ausência: Componentes faltando ou componentes extras (não planejados) na placa.
· Erros de posicionamento: Componentes desalinhados, colocação descentralizada ou rotação além da tolerância permitida.
· Problemas de polaridade: Polaridade invertida dos componentes.
· Componentes incorretos: Tipo errado de componente, valor errado ou tamanho do invólucro incompatível.
· Defeitos nos terminais: Terminais levantados, terminais dobrados ou terminais não assentados corretamente sobre os pads.

Defeitos nas Soldas

Na etapa pós-reflow (após a soldagem), a AOI foca na qualidade da solda — o alvo de inspeção mais comum:
· Solda insuficiente: Juntas fracas e incompletas que arriscam mau contato elétrico.
· Excesso de solda: Juntas volumosas que podem causar curtos-circuitos.
· Pontes de solda: Conexões de solda indesejadas entre trilhas ou pontos adjacentes.
· Solda fria: Juntas opacas e granuladas com fraca aderência, causadas por aquecimento insuficiente durante a refusão.
· Tombstoning: Inclinação do componente (uma extremidade levantada do ponto) devido à fusão desigual da solda.
· Bolinhas de solda: Pequenas partículas soltas de solda que podem causar curtos-circuitos em PCBs densas.

Verificações Finais Pós-Montagem

Para PCBA totalmente montado, a AOI realiza uma inspeção final abrangente:
· Completude geral da montagem e conformidade com as especificações de projeto.
· Danos aos componentes durante a soldagem ou manipulação.
· Conformidade com os padrões da indústria quanto à qualidade das juntas de solda e posicionamento de componentes.

As verificações do AOI são rápidas, consistentes e rastreáveis — gerando relatórios detalhados de defeitos para ajudar os fabricantes a otimizar os processos de produção e reduzir as taxas de falha de produtos.

Tipos de AOI: AOI 2D vs. AOI 3D
No controle de qualidade de PCB/PCBA, a Inspeção Óptica Automatizada (AOI) é dividida principalmente em AOI 2D e AOI 3D com base nos princípios de imagem e medição. Ambas as tecnologias servem à detecção de defeitos, mas diferem significativamente em precisão, cenários de aplicação e capacidades principais—especialmente para placas de circuito modernas, de alta densidade e miniaturizadas.

aOI 2D
Princípio Principal: Utiliza tecnologia de imagem planar 2D, baseando-se em câmeras industriais de alta resolução e iluminação multiângulo para capturar imagens 2D das superfícies de PCB/PCBA. Detecta defeitos comparando a forma planar, tamanho e cor de componentes, juntas de solda e trilhas com dados de referência CAD ou amostras padrão.
Principais Características
· Vantagens:
Custo de equipamento baixo e fácil manutenção, adequado para fábricas pequenas e médias com necessidades básicas de inspeção.
Velocidade de varredura rápida, ideal para linhas de produção de alto volume de PCBs padrão.
Eficaz para detectar defeitos planares.
· Limitações:
Captura apenas informações planares da superfície, sem capacidade de medir altura e volume. Frequentemente julga incorretamente ou perde defeitos relacionados a 3D.
Propenso a falsos alarmes devido a mudanças no ângulo de iluminação ou variações na cor dos componentes.
Menos eficaz para componentes de passo fino e PCBs de alta densidade.
· Cenários Típicos de Aplicação
Inspeção pré-reflow de PCBs de baixa densidade (verificação da presença, polaridade e deslocamento de colocação dos componentes).
Inspeção de defeitos simples em soldas em PCBs de eletrônicos de consumo.
Linhas de produção sensíveis ao custo com requisitos básicos de qualidade.

3D AOI
Princípio básico: Combina imagens planares 2D com tecnologia de medição de altura 3D (normalmente triangulação a laser ou varredura de luz estruturada). Projetar um laser ou luz estruturada sobre a superfície do PCB/PCBA, calcula as coordenadas 3D de cada ponto ao analisar o ângulo de reflexão e o deslocamento da luz, e constrói um modelo 3D completo do circuito impresso. A detecção de defeitos baseia-se tanto na posição planar quanto nos dados de altura/volume.
Principais Características
· Vantagens:
Medição precisa da altura, volume da solda e coplanaridade dos componentes — eliminando alarmes falsos causados pelas limitações planares 2D. Pode identificar com precisão defeitos como solda insuficiente, solda em excesso, tombstoning e pinos levantados.
Alta precisão de detecção para componentes de passo fino e complexos, comuns em eletrônicos automotivos, dispositivos médicos e PCBs aeroespaciais.
Suporta análise quantitativa de defeitos, permitindo a otimização do processo baseada em dados.
· Limitações:
Custo mais elevado do equipamento e tempo de varredura mais longo em comparação com o AOI 2D.
Calibração e manutenção mais complexas, exigindo técnicos especializados.
· Cenários Típicos de Aplicação
Inspeção pós-reflow de PCBs de alta densidade e alta precisão.
Inspeção de juntas de solda complexas (BGA, QFN) e componentes miniaturizados.
Linhas de produção com requisitos rigorosos de qualidade.

AOI em PCB e SMT: Principais cenários de aplicação
A Inspeção Automática por Visão é uma ferramenta indispensável de controle de qualidade em todo o processo de fabricação de PCBs e montagem SMT. Implementada em pontos críticos de produção, garante detecção precoce de defeitos, reduz custos com retrabalho e mantém a qualidade do produto consistente. Abaixo estão os principais cenários de aplicação, categorizados por estágio de produção.

Aplicações de AOI na Fabricação de PCBs (Inspeção de Placas Montadas)
A AOI é usada para verificar a integridade estrutural de PCBs nuas antes da montagem de componentes, visando defeitos introduzidos durante a gravação, furação e aplicação da máscara de solda.

Inspeção Pós-Gravação
· Finalidade: Verificar defeitos nas trilhas que afetam a conectividade elétrica.
· Defeitos Detectados: Circuitos abertos (trilhas interrompidas), curtos-circuitos (conexões indesejadas entre trilhas), desvios na largura das trilhas, sub-gravação/sobre-gravação e ausência de anti-pads.
· Valor: Identifica defeitos elétricos críticos precocemente, evitando retrabalhos custosos após a montagem dos componentes.

Inspeção Pós-Máscara de Solda e Serigrafia
· Finalidade: Verificar a precisão da cobertura da máscara de solda e da impressão serigráfica.
· Defeitos Detectados: Descascamento da máscara de solda, aberturas mal alinhadas na máscara de solda, bolhas na máscara de solda, rótulos serigráficos incorretos e manchas na serigrafia.
· Valor: Garante que a máscara de solda proteja as trilhas contra oxidação e que a serigrafia auxilie no posicionamento posterior dos componentes e na resolução de problemas.

Inspeção Pós-Furação/Vias
· Finalidade: Inspecionar furos e vias perfurados quanto à precisão mecânica.
· Defeitos Detectados: Furos desalinhados, vias superdimensionadas/subdimensionadas, vias entupidas (obstrução não intencional) e vias ausentes.
· Valor: Garante conexões confiáveis entre camadas em PCBs de múltiplas camadas.

Aplicações de AOI no Processo de Montagem SMT
SMT é o núcleo da produção de PCBA, e AOI é implementado em três estágios-chave para cobrir a qualidade de colocação e soldagem de componentes.

AOI Pré-Refluxo
· Momento: Após as máquinas de pick-and-place montarem os componentes, antes da placa entrar no forno de refluxo.
· Finalidade: Verificar a precisão na colocação dos componentes antes da soldagem — este é o ponto de controle mais econômico para corrigir defeitos.

Defeitos Detectados:
Questões de componentes: Componentes ausentes, componentes extras, tipo/valor incorreto de componente, polaridade invertida.
Problemas de posicionamento: Deslocamento do componente, rotação além da tolerância, terminais levantados e componentes não assentados corretamente nos pads.
Valor: Evita que placas defeituosas entrem no forno de refluxo, reduzindo o desperdício de solda e a mão de obra para retrabalho.

AOI pós-refluxo
Temporização: Imediatamente após a placa sair do forno de refluxo (o cenário AOI mais amplamente utilizado na montagem SMT).
Objetivo: Verificar a qualidade das juntas de solda e a integridade dos componentes após a soldagem.

Defeitos Detectados:
Defeitos nas juntas de solda: Pontes de solda (curtos entre pads), solda insuficiente, excesso de solda, solda fria (aderência inadequada), tombstoning (componente inclinado) e esferas de solda.
Danos aos componentes: Corpo rachado em circuitos integrados, terminais dobrados devido ao alto calor do processo de refluxo e componentes deslocados.
Valor: Garante que as juntas de solda atendam aos padrões IPC e evita problemas de confiabilidade nos produtos finais.

AOI pós-montagem
Temporização: Após a inserção manual de componentes through-hole (se aplicável) e testes funcionais.
Propósito: Realizar uma verificação abrangente final da PCBA totalmente montada.
Defeitos Detectados: Componentes de furo passante ausentes, soldagem manual incorreta, conectores danificados e resíduos de fluxo ou contaminação na superfície da placa.
Valor: Atua como a última porta de qualidade antes do envio, garantindo que apenas produtos qualificados alcancem os clientes.

Cenários de Aplicação Especializados para Indústrias de Alta Confiabilidade

Para indústrias com requisitos rigorosos de qualidade, a AOI é adaptada a necessidades específicas:

· Eletrônicos automotivos: a AOI 3D é usada para inspecionar PCBA de unidades de controle de motor (ECUs) e sistemas ADAS, focando na coplanaridade das soldas e na confiabilidade dos componentes em condições de alta temperatura.
· Dispositivos médicos: A AOI verifica PCBA para marcapassos, equipamentos de diagnóstico, etc., garantindo zero defeitos para cumprir os padrões FDA e ISO 13485.
· Aeroespacial e Defesa: A AOI 3D de alta precisão inspeciona PCBA miniaturizadas e de alta densidade para aviônica, detectando microdefeitos que poderiam causar falha do sistema em ambientes extremos.