A.O.I

AOI Nedir?
AOI, PCB ve PCBA üretim süreçlerinde yaygın olarak kullanılan kritik bir kalite kontrol teknolojisi olan Otomatik Optik Muayene anlamına gelir. Yüksek çözünürlüklü kameralar, optik sensörler ve makine görüşü algoritmalarını kullanarak fiziksel temas olmadan devre kartları üzerindeki hataları otomatik olarak tespit eder.

AOI Nasıl Çalışır: Muayene Süreci
Otomatik Optik Kontrol (AOI), yüksek çözünürlüklü görüntüleme, akıllı algoritmalar ve referans karşılaştırmasına dayanarak yüzey kusurlarını tespit etmek için PCB/PCBA üretiminde temassız, görüntü odaklı bir kalite kontrol sistemi olarak çalışır. Muayene süreci dört temel, ardışık adımı takip eder ve üretim hatları boyunca hassasiyet ile tutarlılığı sağlar.

Ön Muayene Kurulumu ve Kalibrasyon
Panoları taramadan önce, AOI sisteminin özel PCB/PCBA tasarımına uyacak şekilde yapılandırılması gerekir:
Referans Verilerini Yükle: Hedef panonun CAD tasarım dosyasını içeri aktarın veya muayene kriteri olarak onaylanmış, kusursuz bir örnek (golden sample) kullanın. Sistem, bileşen konumları, lehim yastığı boyutları, lehim birleşimi şekilleri ve iz yerleşimleri gibi anahtar parametreleri haritalar.
Optik Parametre Kalibrasyonu: Farklı ışıklandırma koşullarını ayarlayarak farklı kusur türlerini belirgin hale getirin. Örneğin, yan aydınlatma lehim noktalarının yüksekliğini ortaya çıkarırken, arka aydınlatma hat kopmalarını tespit eder. Yoğun veya küçültülmüş bileşenlerin ince detaylarını yakalayacak şekilde kamera odak ve çözünürlüğüne kalibre edin.
Tolerans Eşiklerini Ayarlama: Bileşen yerleştirme, lehim hacmi ve kutupluluk için kabul edilebilir sapma aralıklarını tanımlayın. Bu, kritik kusurların işaretlenmesini sağlarken yanlış alarmı önler.

Görüntü edinimi
AOI makinesi PCB/PCBA yüzeyini tarayarak yüksek kaliteli görsel verileri yakalar:
Kart, otomatik bir taşıyıcı bant vasıtasıyla muayene alanına taşınır ve kararlı konumlanmasını sağlar.
Yüksek hızlı endüstriyel kameralar kartın görüntülerini birden fazla açıdan (AOI modeline göre 2D veya 3D) yakalar. 3D AOI, yüksekliği ölçmek için lazer tarama kullanır ve lehim birleşiminin hacmi ile bileşenlerin aynı düzlemde olmalarının daha doğru tespitini mümkün kılar.
Sistem, tüm yüzeyin tam kapsamlı muayenesi için tek tek görüntüleri birleştirerek yüksek çözünürlüklü bir tam yüzey haritası oluşturur.

Görüntü Analizi ve Kusur Tespiti

Bu, sistemin akıllı karşılaştırma ile anormallikleri tespit ettiği temel adımdır:
· Piksel Piksel Karşılaştırma: Yakalanan kart görüntüsü önceden yüklenmiş referansla karşılaştırılır. Algoritma, piksel yoğunluğu, şekil, konum ve renk farklılıklarını analiz eder.
· Kusur Tanımlama: Belirlenmiş tolerans eşiğini aşan sapmalar potansiyel kusurlar olarak sınıflandırılır. Yaygın tespit edilen sorunlar şunlardır:
· Bileşenle ilgili: Eksik parçalar, kutupluluk tersliği, hizalama hatası veya yanlış bileşen tipleri.
· Lehimle ilgili: Lehim köprüsü, yetersiz lehim, soğuk lehim veya mezar taşı etkisi (tombstoning).
· PCB ile ilgili: İletken çizgi çizikleri, eksik lehim alanları veya silkscreen hataları.
· 3D AOI Geliştirme: 3D sistemler, yükseklik ölçüm analizi ekleyerek kabul edilebilir lehim tırnakları ile yetersiz lehim veya fazla lehim gibi 2D AOI'nin kaçırabilecekleri kusurlar arasında ayrım yapar.

Kusur Raporlama ve Aksiyon

Analiz sonrası sistem, üretim ekipleri için uygulanabilir sonuçlar üretir:
· Kusur Sınıflandırma ve İşaretleme: AOI, kusurları ciddiyetlerine göre sınıflandırır ve tam konumlarını panoda işaretler. Kritik kusurlar anında uyarı tetikler.
· Veri Kaydı ve Raporlama: Detaylı muayene raporları, kusur tipleri, konumlar ve oluşum oranları dahil olmak üzere saklanır. Bu veriler izlenebilirliği destekler ve mühendislerin SMT montaj sürecini optimize etmek üzere tekrar eden sorunları belirlemesine yardımcı olur.
· Muayene Sonrası İşleme: Kart ya kusurların düzeltilmesi için bir onarım istasyonuna yönlendirilir ya da kusur tespit edilmezse bir sonraki üretim aşamasına geçer.

PCBA Üretiminde Ana Uygulama Aşamaları

AOI, tüm süreç kalite kontrolünü sağlamak amacıyla birden fazla kontrol noktasında kullanılır:
· Önceden lehimleme AOI: Bileşen yerleştirme doğruluğu, polarite ve varlığı gibi kriterleri lehimlemeden önce kontrol eder ve hatalı bileşenlerin reflow fırınına girmesini engeller.
· Sonradan lehimleme AOI: En yaygın uygulama olup, reflow lehimlemesinden sonra lehim birleşim kalitesini ve bileşen bütünlüğünü kontrol eder.
· Montaj sonrası AOI: Sevkiyat öncesinde tamamlanmış PCBA'nın tasarım ve endüstri standartlarını karşıladığını sağlamak için nihai incelemeyi gerçekleştirir.

AOI Ne Kontrol Eder?
Otomatik Optik Muayene (AOI), PCB/PCBA üretiminde yüzey kusurlarını tespit etmek amacıyla altın örneklerle veya CAD verileriyle kart görüntüleri karşılaştırarak çalışan temassız bir kalite kontrol aracıdır. Kontrolleri farklı üretim aşamalarında üç ana kategoriye yayılır:

PCB Altlık Kusurları

Bileşen montajından önce, AOI gövde PCB'nin yapısal bütünlüğünü inceler:
· Hat kusurları: Çizikler, kopukluklar (açık devre), kısa devreler veya hatalı hat genişlikleri.
· Pad sorunları: Kayıp pad'ler, hizalanmamış pad'ler, pad oksitlenmesi veya düzensiz pad yüzeyleri.
· Yüzey kusurları: Kirlenme, toz parçacıkları, lehim maskesinin kabarması veya hatalı silkscreen baskısı (örneğin, yanlış bileşen etiketleri).
· Delik kusurları: Hizalanmamış geçit delikleri, eksik delikler veya boyutu büyük/küçük olan delikler.

Bileşen Yerleştirme Kusurları

Ön erime aşamasında (bileşen montajından sonra, lehimlemeye kadar), AOI bileşen doğruluğunu kontrol eder:
· Varlık/yokluk: Kartta eksik bileşenler veya fazladan (öngörülmeyen) bileşenler.
· Konumlandırma hataları: Hizalanmamış bileşenler, kaymış yerleştirme veya tolerans dışındaki dönme miktarı.
· Kutuplama sorunları: Ters çevrilmiş bileşen kutupları.
· Hatalı bileşenler: Yanlış parça tipi, yanlış değer veya uyuşmayan paket boyutu.
· Bağlantı ayakları kusurları: Kaldırılmış ayaklar, bükülmüş ayaklar veya yastıklara düzgün oturtulmamış ayaklar.

Lehim Birleşimi Hataları

Son erime aşamasında (lehimlemeden sonra), AOI özellikle lehim kalitesine odaklanır—en yaygın muayene hedefi budur:
· Yetersiz lehim: Zayıf, eksik eklemeler ve kötü elektrik teması riski.
· Fazla lehim: Kısa devrelere neden olabilecek hacimli eklemeler.
· Lehim köprüleri: Bitişik yastıklar/izler arasında istenmeyen lehim bağlantıları.
· Soğuk lehim: Reflow sırasında yetersiz ısıtmadan kaynaklanan mat, taneli eklemeler ve zayıf yapışma.
· Mezar taşı etkisi: Eşit olmayan lehim erimesinden dolayı bileşenin eğilmesi (bir ucunun yastıktan kalkması).
· Lehim topları: Yoğun PCB'lerde kısa devrelere yol açabilecek küçük, dökülmüş lehim parçacıkları.

Montaj Sonrası Nihai Kontroller

Tamamen monte edilmiş PCBA için AOI, kapsamlı bir nihai muayene gerçekleştirir:
· Genel montaj bütünlüğü ve tasarım spesifikasyonlarına uygunluk.
· Lehimleme veya taşıma sırasında bileşenlere zarar verilip verilmediği.
· Lehim eklemi ve bileşen yerleştirme kalitesi için sektör standartlarına uyum.

AOI kontrolleri hızlı, tutarlı ve izlenebilir olup, üreticilerin üretim süreçlerini optimize etmesine ve ürün hata oranlarını azaltmasına yardımcı olan ayrıntılı kusur raporları oluşturur.

AOI Türleri: 2D AOI ile 3D AOI
PCB/PCBA kalite kontrolünde, Otomatik Optik Muayene (AOI), görüntüleme ve ölçüm prensiplerine göre temel olarak 2D AOI ve 3D AOI olmak üzere ikiye ayrılır. Her iki teknoloji de kusur tespiti amacıyla kullanılır ancak özellikle modern yüksek yoğunluklu, küçültülmüş devre kartları için doğruluk, kullanım senaryoları ve temel yetenekler açısından önemli farklılıklar gösterir.

2D AOI
Temel Prensip: 2D düzlemsel görüntüleme teknolojisini kullanır ve PCB/PCBA yüzeylerinin yüksek çözünürlüklü endüstriyel kameralar ve çok açılı aydınlatma ile 2D görüntülerini yakalamaya dayanır. Bileşenlerin, lehim birleşimlerinin ve hatların düzlemsel şekil, boyut ve rengini referans CAD verileriyle veya ideal numunelerle karşılaştırarak kusurları tespit eder.
Temel Özellikler
· Avantajlar:
Düşük ekipman maliyeti ve kolay bakım, temel muayene ihtiyaçlarına sahip küçük ve orta ölçekli fabrikalar için uygundur.
Hızlı tarama hızı, standart PCB'lerin yüksek hacimli üretim hatları için idealdir.
Düzlemsel kusurların tespiti için etkilidir.
· Sınırlamalar:
Yalnızca yüzey düzlemsel bilgisini yakalar, yükseklik ve hacim ölçümü yapamaz. Genellikle 3D ile ilgili kusurları yanlış algılar veya atlar.
Işık açısı değişikliklerinden veya bileşen rengi farklılıklarından dolayı yanlış alarm vermeye yatkındır.
İnce hatlı bileşenler ve yüksek yoğunluklu PCB'ler için daha az etkilidir.
· Tipik Uygulama Senaryoları
Düşük yoğunluklu PCB'lerin lehimleme öncesi incelemesi (bileşen varlığı, kutupluluk ve yerleştirme sapmasını kontrol etme).
Tüketici elektroniği PCB'lerinde basit lehim birleşimi kusurlarının incelenmesi.
Temel kalite gereksinimleri olan maliyet duyarlı üretim hatları.

3D AOI
Temel Prensip: 2D düzlemsel görüntüleme ile 3D yükseklik ölçüm teknolojisini (genellikle lazer üçgenleme veya yapılandırılmış ışık tarama) birleştirir. PCB/PCBA yüzeyine lazer veya yapılandırılmış ışık projeksiyonu yapar, yansıyan ışığın açısı ve yer değiştirmesi analiz edilerek her noktanın 3D koordinatları hesaplanır ve kartın eksiksiz bir 3D modeli oluşturulur. Hata tespiti hem düzlemsel konum hem de yükseklik/hacim verilerine dayanır.
Temel Özellikler
· Avantajlar:
Lehim birleşimi yüksekliği, hacmi ve bileşen düzlemselliklerinin doğru ölçülmesi—2D düzlemsel sınırlamalardan kaynaklanan yanlış alarmı ortadan kaldırır. Yetersiz lehim, fazla lehim, mezar taşı etkisi ve kalkmış uçlar gibi hataları kesin olarak belirleyebilir.
Otomotiv elektroniği, tıbbi cihazlar ve havacılık PCB'leri gibi alanlarda yaygın olan ince hatlı ve karmaşık bileşenler için yüksek tespit doğruluğu sağlar.
Süreç optimizasyonuna yönelik veri odaklı analizler için hataların nicel analizini destekler.
· Sınırlamalar:
2D AOI'ya kıyasla daha yüksek ekipman maliyeti ve daha uzun tarama süresi gerektirir.
Daha karmaşık kalibrasyon ve bakım gerektirir, profesyonel teknisyenlerin kullanılmasını gerekli kılar.
· Tipik Uygulama Senaryoları
Yüksek yoğunluklu, yüksek hassasiyetli PCB'lerin lehim sonrası incelemesi.
Karmaşık lehim birleşimlerinin (BGA, QFN) ve küçültülmüş bileşenlerin incelemesi.
Kesin kalite gereksinimleri olan üretim hatları.

PCB ve SMT'de AOI: Temel Uygulama Senaryoları
Otomatik Optik Muayene, PCB imalatı ve SMT montaj süreçleri boyunca vazgeçilmez bir kalite kontrol aracıdır. Kritik üretim noktalarında kullanılarak erken aşamada hata tespitini sağlar, yeniden işleme maliyetlerini azaltır ve ürün kalitesinin tutarlı olmasını sağlar. Aşağıda, üretim aşamasına göre kategorilendirilmiş temel uygulama senaryoları verilmiştir.

PCB İmalatında AOI Uygulamaları (Ham Kart Muayenesi)
AOI, bileşen montajından önce lehimsiz PCB'lerin yapısal bütünlüğünü doğrulamak için kullanılır ve aşındırma, delme ve lehim maskesi uygulama sırasında ortaya çıkan kusurları hedef alır.

Aşındırmadan Sonra Muayene
· Amaç: Elektriksel bağlantıyı etkileyen hat kusurlarını kontrol etmek.
· Tespit Edilen Kusurlar: Açık devreler (kırık hatlar), kısa devreler (istenmeyen hat bağlantıları), hat genişliği sapmaları, eksik/aşırı aşındırma ve anti-padlerin eksikliği.
· Değeri: Bileşen montajından sonra maliyetli yeniden işlenmeyi önlemek için ölümcül elektriksel kusurları erken aşamada tespit eder.

Lehim Maskesi ve Silkscreen Baskıdan Sonra Muayene
· Amaç: Lehim maskesinin kaplamasının doğruluğunu ve silkscreen baskısını doğrulamak.
· Tespit Edilen Kusurlar: Lehim maskesinin kabarması, hatalı hizalanmış lehim maskesi açıklıkları, lehim maskesi kabarcıkları, yanlış silkscreen etiketleri ve silkscreen sürülmeleri.
· Değeri: Lehim maskesinin hatları oksidasyondan korumasını ve silkscreen'in sonraki bileşen yerleştirilmesi ile sorun gidermeyi kolaylaştırmasını sağlar.

Delme/Via'dan Sonra Muayene
· Amaç: Delinmiş deliklerin ve geçitlerin mekanik doğruluğunu kontrol etmek.
· Tespit Edilen Kusurlar: Hizalanmamış delikler, boyutu büyük/küçük olan geçitler, tıkalı geçitler (istemsiz tıkanma) ve eksik geçitler.
· Değeri: Çok katmanlı PCB'lerde güvenilir katmanlar arası bağlantıları garanti eder.

SMT Montaj Sürecinde AOI Uygulamaları
SMT, PCBA üretim sürecinin merkezidir ve bileşen yerleştirme ile lehim kalitesini kapsayacak şekilde AOI üç ana aşamada kullanılır.

Lehim Ergime Öncesi AOI
· Zamanlama: Pick-and-place makineleri bileşenleri yerleştirdikten sonra, kartın reflow fırınına girmesinden önce.
· Amaç: Lehimlemeden önce bileşen yerleştirme doğruluğunu doğrulamak — bu, kusurları düzeltmek için en maliyet-etkin kontrol noktasıdır.

Tespit Edilen Kusurlar:
Bileşen sorunları: Eksik bileşenler, fazladan bileşenler, yanlış bileşen tipi/değeri, ters kutupluluk.
Yerleştirme sorunları: Bileşenin konum kayması, tolerans dışına dönmesi, kaldırılmış bacaklar ve bileşenlerin yastıklara oturmaması.
Değeri: Hatalı kartların reflow fırına girmesini önler, lehim atığını ve tekrar çalışma emek gereksinimini azaltır.

Post-Reflow AOI
Zamanlama: Kartın reflow fırından çıktığı anda (SMT'de en yaygın kullanılan AOI senaryosu).
Amaç: Lehim eklem kalitesini ve lehimleme sonrası bileşen bütünlüğünü incelemektir.

Tespit Edilen Kusurlar:
Lehim eklem hataları: Lehim köprüleri (yastıklar arasında kısa devre), yetersiz lehim, fazla lehim, soğuk lehim (kötü yapışma), mezar taşı etkisi (bileşenin eğilmesi) ve lehim topları.
Bileşen hasarı: Çatlamış entegre devre gövdesi, yüksek sıcaklık reflow nedeniyle bükülmüş bacaklar ve yerinden oynatılmış bileşenler.
Değeri: Lehim eklemelerinin IPC standartlarına uyduğunu sağlar ve son ürünlerde güvenilirlik sorunlarını önler.

Post-Assembly AOI
Zamanlama: Delikli bileşenlerin manuel yerleştirilmesinin ardından (uygulanabilirse) ve fonksiyonel testten sonra.
Amaç: Tam monte edilmiş PCBA'nın kapsamlı nihai kontrolünü yapmak.
Tespit Edilen Kusurlar: Eksik geçme deliği elemanları, yanlış el lehimlemesi, hasarlı konektörler ve kart yüzeyinde kalan lehim akıntısı veya kontaminasyon.
Değer: Yalnızca uygun ürünlerin müşterilere ulaşmasını sağlayarak sevkiyat öncesi son kalite kapısı olarak hizmet eder.

Yüksek Güvenilirlik Sektörleri için Özel Uygulama Senaryoları

Kesin kalite gereksinimleri olan sektörlerde, AOI özel ihtiyaçlara göre uyarlanır:

· Otomotiv elektroniği: 3B AOI, yüksek sıcaklık koşullarında lehim birleşimi düzlemselliği ve bileşen güvenilirliğine odaklanarak motor kontrol üniteleri (ECU) ve ADAS sistemleri için PCBA'ları incelemek üzere kullanılır.
· Tıbbi cihazlar: AOI, pilsiz kalp pilleri, tanı cihazları vb. için PCBA'ların sıfır kusur sağlamasını doğrular ve FDA ile ISO 13485 standartlarına uyumu garanti eder.
· Havacılık ve Savunma: Yüksek hassasiyetli 3B AOI, aviyonik sistemlerde kullanılan miniyatür, yüksek yoğunluklu PCBA'ları inceler ve ekstrem ortamlarda sistem arızasına yol açabilecek mikro kusurları tespit eder.