A.O.I

Ce este AOI?
AOI înseamnă Inspecție Optică Automată, o tehnologie critică de control al calității utilizată în mod frecvent în procesele de fabricație PCB și PCBA. Aceasta folosește camere înalte rezoluție, senzori optici și algoritmi de viziune artificială pentru a detecta automat defectele de pe plăcile de circuit fără contact fizic.

Cum funcționează AOI: Procesul de inspecție
Inspecția optică automată (AOI) funcționează ca un sistem de control al calității fără contact, bazat pe vizualizare, pentru fabricarea PCB/PCBA, utilizând imagistică înaltă rezoluție, algoritmi inteligenți și comparație cu referință pentru detectarea defectelor de suprafață. Procesul său de inspecție urmează patru pași principali, secvențiali, asigurând precizie și consistență pe întreaga linie de producție.

Configurare și calibrare pre-inspecție
Înainte de scanarea plăcilor, sistemul AOI necesită configurarea pentru a se potrivi cu designul specific al PCB/PCBA:
Încărcarea datelor de referință: Se importă fișierul CAD al plăcii țintă sau se utilizează o mostră golden—o placă verificată, fără defecte—ca standard de inspecție. Sistemul mapează parametrii cheie: pozițiile componentelor, dimensiunile pad-urilor, formele îmbinărilor de lipit și dispunerea urmelor.
Calibrare parametru optic: Ajustați condițiile de iluminare pentru a evidenția diferite tipuri de defecte. De exemplu, lumina laterală scoate în evidență înălțimea lipiturilor, în timp ce lumina de fundal detectează întreruperile traseelor. Calibrați focalizarea și rezoluția camerei pentru a surprinde detalii fine ale componentelor dense sau miniaturizate.
Setarea pragurilor de toleranță: Definiți limitele acceptabile ale abaterilor pentru poziționarea componentelor, volumul lipiturii și polaritate. Aceasta previne alarmele false, asigurând totodată identificarea defectelor critice.

Capturarea imaginilor
Mașina AOI scanează suprafața PCB/PCBA pentru a captura date vizuale de înaltă calitate:
Placa este transportată în zona de inspecție printr-o bandă rulantă automată, asigurând o poziționare stabilă.
Camere industriale de înaltă viteză captează imagini ale plăcii din mai multe unghiuri (2D sau 3D, în funcție de modelul AOI). AOI-ul 3D utilizează scanare laser pentru măsurarea înălțimii, permițând o detecție mai precisă a volumului lipiturii și a coplanarității componentelor.
Sistemul asamblează imagini individuale într-o hartă completă, cu rezoluție înaltă, a întregii suprafețe a plăcii pentru o inspecție completă.

Analiză imagine și detectare defecțiuni

Aceasta este etapa principală în care sistemul identifică anomalii prin comparație inteligentă:
· Comparație pixel cu pixel: Imaginea capturată a plăcii este comparată cu referința preîncărcată. Algoritmul analizează diferențele în densitatea pixelilor, formă, poziție și culoare.
· Identificarea defecțiunilor: Abaterile care depășesc pragurile de toleranță prestabilite sunt clasificate ca potențiale defecțiuni. Problemele frecvent detectate includ:
· Legate de componente: Piese lipsă, inversarea polarității, aliniere incorectă sau tipuri greșite de componente.
· Legate de lipire: Punți de lipit, lipit insuficient, lipit rece sau efectul de „tombstoning”.
· Legate de PCB: Scrânturi pe trasee, pad-uri lipsă sau erori la serigrafie.
· Îmbunătățirea AOI 3D: Sistemele 3D adaugă analiza măsurării înălțimii, distinguând între calitățile acceptabile ale lipiturilor și defectele precum lipitura insuficientă sau excesivă, pe care AOI 2D le-ar putea pierde.

Raportarea defectelor și acțiunea întreprinsă

După analiză, sistemul generează rezultate utilizabile pentru echipele de producție:
· Clasificarea și marcarea defectelor: AOI sortează defectele în funcție de gravitate și marchează locațiile exacte pe harta plăcii. Defectele critice declanșează avertizări imediate.
· Înregistrarea datelor și raportare: Rapoarte detaliliate de inspecție sunt stocate, inclusiv tipurile de defecte, locațiile și ratele de apariție. Aceste date sprijină trasabilitatea și ajută inginerii să identifice problemele recurente pentru a optimiza procesul de asamant SMT.
· Manipularea post-inspecție: Placa este direvată către o stație de reparații pentru corectarea defectelor sau transmisă la următoarea etapă de producție dacă nu sunt detectate defecte.

Stadiile cheie ale aplicației în producția PCBA

AOI este implementat în mai multe puncte de control pentru a asigura controlul calității în întregul proces:
· AOI pre-reflow: Verifică precizia poziționării componentelor, polaritatea și prezența acestora înainte de lipire, prevenind introducerea unor componente defecte în cuptorul de reflow.
· AOI post-reflow: Aplicația cea mai frecventă, care verifică calitatea sudurilor și integritatea componentelor după lipirea prin reflow.
· AOI post-ansamblare: Realizează o inspecție finală a întregii PCBA pentru a se asigura că respectă standardele de proiectare și industriale înainte de livrare.

Ce verifică AOI?
Inspecia optică automată (AOI) este un instrument de control al calității fără contact utilizat în fabricarea PCB/PCBA, conceput pentru a detecta defectele la nivel de suprafață prin compararea imaginilor plăcii cu eșantioane etalon sau date CAD. Verificările sale acoperă trei categorii principale, în diferite etape ale producției:

Defecte suport PCB

Înainte de montarea componentelor, AOI inspectează placa PCB goală pentru a verifica integritatea structurală:
· Defecte ale traseelor: zgârieturi, rupturi (circuite deschise), scurtcircuite sau lățimi incorecte ale traseelor.
· Probleme la pad-uri: Pad-uri lipsă, pad-uri decalate, oxidare a pad-urilor sau suprafețe neuniforme ale pad-urilor.
· Defecte de suprafață: Contaminare, particule de praf, strat de protecție pentru lipituri desprins sau imprimare necorespunzătoare a serigrafiei (de exemplu, etichete greșite ale componentelor).
· Defecte ale găurilor: Vias nealiniat, găuri lipsă sau găuri forate prea mari/prea mici.

Defecte ale poziționării componentelor

În etapa pre-reflux (după montarea componentelor, înainte de lipire), AOI verifică acuratețea componentelor:
· Prezență/lipsă: Componente lipsă sau componente suplimentare (neplanificate) pe placă.
· Erori de poziționare: Componente nealiniat, plasare deplasată sau rotație în afara toleranței.
· Probleme de polaritate: Polaritate inversată a componentelor.
· Componente incorecte: Tip greșit de componentă, valoare greșită sau dimensiune incompatibilă a pachetului.
· Defecte ale terminalelor: Terminale ridicate, terminale îndoite sau terminale care nu sunt corect așezate pe paduri.

Defecte ale Cusăturii de Lipire

În etapa post-reflux (după lipire), AOI se concentrează asupra calității lipiturilor — cel mai frecvent obiectiv de inspecție:
· Solder insuficient: Îmbinări slabe, incomplete, care prezintă risc de contact electric necorespunzător.
· Solder în exces: Îmbinări voluminoase care pot provoca scurtcircuit.
· Poduri de solder: Conexiuni nedorite de solder între pătratele/traseele adiacente.
· Solder rece: Îmbinări mate, granulare, cu adeziune slabă, cauzate de încălzire insuficientă în timpul reflow-ului.
· Tombstoning: Înclinarea componentei (un capăt ridicat de pe pad) datorită topirii neuniforme a solderului.
· Bile de solder: Particule mici și izolate de solder care pot provoca scurtcircuite în PCB-uri dense.

Verificări finale după asamblare

Pentru PCBA complet asamblate, AOI efectuează o inspecție finală cuprinzătoare:
· Completitudinea generală a asamblării și conformitatea cu specificațiile de proiectare.
· Deteriorarea componentelor în timpul lipirii sau manipulării.
· Conformitatea cu standardele industriale privind calitatea lipirii și poziționarea componentelor.

Verificările AOI sunt rapide, constante și urmăribile – generând rapoarte detaliate privind defectele pentru a ajuta producătorii să optimizeze procesele de producție și să reducă ratele de defectare a produselor.

Tipuri de AOI: AOI 2D vs. AOI 3D
În controlul calității PCB/PCBA, Inspecia Optică Automată (AOI) este împărțită în principal în AOI 2D și AOI 3D, în funcție de principiile de imagistică și măsurare. Ambele tehnologii sunt utilizate pentru detectarea defectelor, dar diferă semnificativ în ceea ce privește precizia, scenariile de aplicare și capacitățile de bază—mai ales pentru plăcile de circuit moderne, cu densitate mare și miniaturizate.

aOI 2D
Principiu de bază: Folosește tehnologia de imagistică planară 2D, bazându-se pe camere industriale cu rezoluție înaltă și iluminare multi-unghi pentru a capta imagini 2D ale suprafeței PCB/PCBA. Detectează defectele prin compararea formei plane, dimensiunii și culorii componentelor, lipiturilor și traseelor cu datele CAD de referință sau eșantioanele etalon.
Caracteristici Cheie
· Avantaje:
Cost redus al echipamentului și întreținere ușoară, potrivit pentru fabrici mici și mijlocii cu nevoi de inspecție de bază.
Viteză rapidă de scanare, ideală pentru linii de producție înaltă volum de PCB-uri standard.
Eficientă pentru detectarea defectelor planare.
· Limite:
Capturează doar informații planare de suprafață, fiind incapabilă să măsoare înălțimea și volumul. Adesea face judecăți eronate sau ratează defectele legate de 3D.
Predispusă la alarme false datorită schimbărilor unghiului de iluminare sau variațiilor de culoare ale componentelor.
Mai puțin eficientă pentru componentele cu pas fin și PCB-urile cu înaltă densitate.
· Scenarii tipice de aplicare
Inspecția înainte de reflow a PCB-urilor cu densitate redusă (verificarea prezenței componentelor, polaritatea și deplasarea poziției).
Inspecția defectelor simple de lipire pe PCB-urile de electronica de consum.
Linii de producție sensibile la cost cu cerințe de bază privind calitatea.

3D AOI
Principiu de bază: Combină imaginile 2D planare cu tehnologia de măsurare 3D a înălțimii (de obicei triangulație laser sau scanare cu lumină structurată). Proiectează un fascicul laser sau lumină structurată pe suprafața PCB/PCBA, calculează coordonatele 3D ale fiecărui punct prin analizarea unghiului și deplasării reflexiei luminii și construiește un model 3D complet al plăcii. Detectarea defectelor se bazează atât pe poziția planară, cât și pe datele de înălțime/volum.
Caracteristici Cheie
· Avantaje:
Măsurarea precisă a înălțimii, volumului sudurilor și a coplanarității componentelor — eliminând alarmele false cauzate de limitările 2D planare. Poate identifica cu precizie defecte precum lipire insuficientă, exces de lipitură, tombstoning și terminale ridicate.
Precizie ridicată în detectarea componentelor cu pas fin și complexe, frecvent întâlnite în electronica auto, dispozitive medicale și PCB-uri aerospace.
Susține analiza cantitativă a defectelor, permițând optimizarea procesului bazată pe date.
· Limite:
Cost mai mare al echipamentului și timp de scanare mai lung comparativ cu AOI 2D.
Calibrare și întreținere mai complexe, necesitând tehnicieni specializați.
· Scenarii tipice de aplicare
Inspecția după reflow a PCB-urilor cu densitate mare și înaltă precizie.
Inspecția sudurilor complexe (BGA, QFN) și a componentelor miniaturizate.
Linii de producție cu cerințe stricte privind calitatea.

AOI în PCB și SMT: Scenarii cheie de aplicare
Inspecția optică automată este un instrument esențial de control al calității de-a lungul proceselor de fabricație a PCB-urilor și asamblării SMT. Implementată în puncte critice de producție, asigură detectarea timpurie a defectelor, reduce costurile de refacere și menține o calitate constantă a produsului. Mai jos sunt scenariile sale principale de aplicare, categorisite pe etape de producție.

Aplicații AOI în fabricarea PCB-urilor (inspecția plăcii goale)
AOI este utilizat pentru a verifica integritatea structurală a PCB-urilor goale înainte de montarea componentelor, având ca scop defectele introduse în timpul etanșării, găuririi și aplicării măștii de lipit.

Inspecție după etanșare
· Scop: Verificarea defectelor de traseu care afectează conectivitatea electrică.
· Defecte detectate: Circuite deschise (trasee rupte), scurtcircuite (conexiuni nedorite între trasee), abateri ale lățimii traseelor, sub-etanșare/supra-etanșare și lipsa anti-padurilor.
· Valoare: Identifică defectele electrice critice la timp, prevenind refacerile costisitoare după asamblarea componentelor.

Inspeție după aplicarea măștii de lipit și a serigrafiei
· Scop: Verificarea acurateței acoperirii cu masca de lipit și a imprimării serigrafice.
· Defecte detectate: Dezlipirea măștii de lipit, deschideri necorespunzătoare ale măștii de lipit, bule în masca de lipit, etichete incorecte pe serigrafie și smudgeri pe serigrafie.
· Valoare: Asigură protecția traseelor împotriva oxidării prin masca de lipit, iar serigrafia facilitează amplasarea ulterioară a componentelor și depanarea.

Inspeție după găurire/vias
· Scop: Inspectarea găurilor și a viilor forate pentru verificarea preciziei mecanice.
· Defecte detectate: Găuri nealiniate, vii prea mari/prea mici, vii blocate (blocare neintenționată) și vii lipsă.
· Valoare: Asigură conexiuni interstrat fiabile în PCB-urile cu mai multe straturi.

Aplicații AOI în procesul de asamantare SMT
SMT este nucleul producției PCBA, iar AOI este implementat în trei etape cheie pentru a acoperi calitatea amplasării componentelor și a lipirii.

AOI înainte de reflow
· Moment: După ce mașinile de pick-and-place montează componentele, înainte ca placa să intre în cuptorul de reflow.
· Scop: A verificarea preciziei amplasării componentelor înainte de lipire — acesta este punctul de control cel mai eficient din punct de vedere al costurilor pentru corectarea defectelor.

Defecte detectate:
Probleme la componente: componente lipsă, componente suplimentare, tip sau valoare greșită a componentei, polaritate inversată.
Probleme de poziționare: Decalaj al componentelor, rotație în afara toleranței, terminale ridicate și componente neașezate corect pe pad-uri.
Valoare: Evită introducerea unor plăci defective în cuptorul de reflow, reducând risipa de lipitură și efortul de remediere.

AOI post-reflow
Moment: Immediat după ieșirea plăcii din cuptorul de reflow (cel mai răspândit scenariu AOI în SMT).
Scop: Verificarea calității lipiturilor și a integrității componentelor după lipire.

Defecte detectate:
Defecte ale lipiturilor: Punți de lipit (scurt-circuit între pad-uri), lipituri insuficiente, exces de lipit, lipituri reci (aderență slabă), tombstoning (înclinarea componentelor) și bile de lipit.
Deteriorarea componentelor: Corpuri crăpate la circuitele integrate, terminale îndoite ca urmare a temperaturii ridicate în timpul reflow-ului și componente deplasate.
Valoare: Asigură faptul că lipiturile respectă standardele IPC și previne probleme de fiabilitate în produsele finale.

AOI post-asamblare
Moment: După inserarea manuală a componentelor prin găuri (dacă este cazul) și testarea funcțională.
Scop: Efectuarea unei verificări finale complete a PCBA-ului complet asamblat.
Defecte detectate: Componente lipsă prin găuri, lipire manuală incorectă, conectori deteriorați și flux rezidual sau contaminare pe suprafața plăcii.
Valoare: Servește ca poartă finală de calitate înainte de livrare, asigurându-se că doar produsele corespunzătoare ajung la clienți.

Scenarii de aplicație specializate pentru industrii cu înaltă fiabilitate

Pentru industriile cu cerințe stricte de calitate, AOI este adaptat nevoilor specifice:

· Electronice auto: aOI 3D este utilizat pentru inspecția PCBA-urilor unităților de control al motorului (ECU) și sisteme ADAS, concentrându-se asupra coplanarității sudurilor și fiabilității componentelor în condiții de temperatură ridicată.
· Dispozitive medicale: AOI verifică PCBA-urile pentru stimulatoare cardiace, echipamente de diagnostic etc., asigurând absența defectelor pentru a respecta standardele FDA și ISO 13485.
· Aerospațial și apărare: AOI 3D de înaltă precizie inspectează PCBA-uri miniaturizate și cu densitate mare pentru avionică, detectând microdefecte care ar putea provoca defectarea sistemului în medii extreme.