Wat is geautomatiseerde optische inspectie?

Spring naar: Hoe definiëren we geautomatiseerde optische inspectie? | De rol van AOI | Wat een AOI Beoordelingen | Hoe verhoudt AOI zich tot andere inspectiemethoden | Neem contact op met Millennium Circuits voor grondig geïnspecteerde PCB's

Wanneer u printplaten (PCB's) in uw projecten gebruikt, moet u er zeker van zijn dat ze goed presteren en uw klanten tevreden stellen. Het is essentieel om een ​​betrouwbare manier te hebben om PCB's te testen op gebreken en ervoor te zorgen dat ze werken zoals bedoeld.

Printplaten worden kleiner en complexer - de huidige PCB's kunnen duizenden soldeerverbindingen en een groot aantal kleine componenten bevatten. Die toegenomen complexiteit kan aanleiding geven tot een grotere kans op fouten. Wanneer een standaard visuele inspectie niet voldoende is om minuscule onvolkomenheden in een dichtbevolkt bord te detecteren, kunnen technieken zoals geautomatiseerde optische inspectie (AOI) helpen om meer inzicht en nauwkeurigheid te krijgen.

Hoe definiëren we geautomatiseerde optische inspectie?

Hoe definiëren we AOI? Geautomatiseerde optische inspectie is een visuele inspectie van voltooide printplaten met een machinescanner die gebruikmaakt van lichtbeeldvorming. Het evalueert de kwaliteit van het vakmanschap om ervoor te zorgen dat de PCB's geschikt zijn voor aankoop en gebruik.

Een AOI-systeem bevat doorgaans veel lichtbronnen en meerdere camera's, soms inclusief videocamera's. De lichtbronnen verlichten een printplaat vanuit verschillende hoeken en de camera's maken foto's of video's om een ​​uitgebreid beeld te creëren voor beoordeling.

AOI-meting gebruikt over het algemeen een machinescanner om het apparaat autonoom te scannen, zonder dat menselijke visuele inspectie nodig is. De scanner kan controleren op defecten die catastrofale storingen kunnen veroorzaken - zoals de afwezigheid van een kritiek onderdeel - en ze kunnen ook testen op kleinere gebreken die de kwaliteit en prestaties van de PCB zouden verminderen. Deze kleinere defecten kunnen problemen omvatten zoals enigszins verkeerd uitgelijnde componenten of solderen met de verkeerde maat of vorm.

AOI is nuttig in veel verschillende productiestadia. Het werkt goed voor inspectie van kale platen, inspectie van soldeerpasta, pre-reflow en post-reflow. Elk van deze fasen kan defecten in het ontwerp van een printplaat introduceren, en AOI helpt ze op te sporen voordat de productie verder gaat op een gebrekkig bord.

Praktisch gesproken vinden de meeste AOI's echter plaats in de postproductie. De reden is dat AOI één systeem kan gebruiken om tegelijkertijd op vele soorten defecten te inspecteren. Het kost minder tijd om één uitgebreide inspectie uit te voeren dan om na elke stap in het proces te inspecteren. Het gebruik van AOI als laatste controle helpt de productie sneller te gaan en zorgt voor een hogere productiviteit en het halen van deadlines. En als AOI fouten aan het licht brengt in de postproductiefase, kunnen de defecte boards teruggaan om te worden bewerkt, terwijl de rest van de boards vooruit gaat.

De rol van AOI

AOI speelt een cruciale rol bij de productie van PCB's. Het zorgt ervoor dat elk bord in staat is tot de hoge prestaties die vereist zijn in complexe elektrische toepassingen.

Wanneer AOI een fout in een PCB aan het licht brengt, markeert het de kaart om terug te gaan voor reparatie. Dit proces kan op verschillende manieren plaatsvinden. De bevindingen van AOI kunnen niet voldoen aan specifieke faciliteitsvereisten - een vereiste dat bijvoorbeeld alle lijnen op een bord een bepaalde grootte moeten hebben. In dit geval kunnen mensen de bevindingen inspecteren en bepalen welke borden moeten terugkeren voor verder werk. Of AOI kan de echte PCB vergelijken met een computerondersteund ontwerp (CAD) beeld van een perfecte PCB. AOI kan automatisch plaatsen detecteren waar het eigenlijke bord afwijkt van het ideale ontwerp en dit markeren voor herbewerking.

AOI biedt de volgende voordelen voor PCB-productie:

• Kwaliteit garanderen: Met AOI kunt u er zeker van zijn dat uw PCB-producten werken zoals bedoeld. Door de kwaliteit van uw producten te garanderen, kunt u de klanttevredenheid verhogen, uw reputatie in het bedrijf verbeteren en gemoedsrust bieden over de waarde van de service die u uw klanten biedt.
• Een complex bord evalueren: Als een van onze boards bij Millenium Circuits meer dan 100 componenten bevat, ondergaat het automatisch AOI. AOI kan ingewikkelde bordontwerpen inspecteren met een mate van nauwkeurigheid die het menselijk oog niet kan evenaren.
• Proces verbeteren: Als fouten het gevolg zijn van defecte processen, kan het onmiddellijk opsporen van fouten via AOI u helpen patronen van defecten te identificeren en uw processen aan te passen voordat u duizenden borden met dezelfde fouten oplevert. Een recente studie gepubliceerd in het International Journal of Engineering and Advanced Technology meldt dat het opsporen van een fout in een recent geassembleerd bord slechts 10 keer duurder is dan het opsporen van een defect in een kaal bord, maar het vinden van een fout in een bord dat naar het veld is gegaan gebruik is 1.000 keer duurder. Door fouten vroegtijdig op te sporen, wordt de kans op toekomstige herbewerking geminimaliseerd en worden uw productieactiviteiten efficiënter.
• Aanpasbaarheid: AOI is een geautomatiseerd proces, maar de operator kan de parameters instellen om de scanner te vertellen waarop hij moet inspecteren. Als uw ontwerpspecificaties veranderen, is het eenvoudig om uw instellingen aan te passen om de gebreken te detecteren die u moet vinden.

Wat een AOI-beoordelingen

Hieronder staan ​​enkele van de factoren die worden beoordeeld tijdens een AOI:

Soldeerfouten

Solderen maakt gebruik van een laagsmeltende legering, meestal tin en lood of een loodvrije legering, om de metalen componenten van een PCB te verbinden. Het proces is vergelijkbaar met lassen, behalve dat het de metalen componenten niet smelt. Soldeerfouten treden op wanneer de verbindingen tussen twee metalen componenten niet naar behoren worden gevormd.

Hieronder staan ​​een paar veelvoorkomende soldeerfouten waar AOI op kan controleren:

1. Open circuits

Open circuits in een PCB zijn relatief veel voorkomende fouten, en ze zijn problematisch omdat een onvolledig circuit ervoor zorgt dat de elektrische stroom niet loopt. Wanneer een circuit open is, zal het bord niet correct functioneren.

Open circuits kunnen optreden vanwege onjuist gevormde via's en sporen of vanwege solderen dat zijn doelen niet bereikt. Een visuele inspectie of röntgenfoto's kunnen soms een duidelijk open circuit detecteren, maar AOI kan zelfs licht open circuits identificeren en markeren om het bord terug te sturen voor een juiste sluiting van het circuit.

2. Soldeerbruggen of soldeershorts

Soldeerbruggen treden op wanneer soldeer twee componenten op een PCB verbindt die niet elektrisch zouden moeten verbinden. Deze bruggen kunnen worden gevormd wanneer bij de productie van printplaten te veel soldeer wordt gebruikt of wanneer soldeer in een deel van de printplaat sijpelt dat bedoeld is om soldeervrij te blijven.

Soldeerbruggen komen vaak voor wanneer het soldeer niet loskomt van de draden voordat het stolt. De leads zijn de metalen pads die zijn ontworpen om twee locaties op het bord met elkaar te verbinden. Het soldeersel kan niet scheiden omdat de draden zo groot zijn, of omdat er te veel lijm op het bord zit, of omdat de toonhoogte van het bord extreem ondiep is.

Soldeerbruggen zijn problematisch omdat ze de beoogde stroom van stroom door het bord verstoren. Ze kunnen kortsluiting veroorzaken of kritische componenten of sporen op het bord verbranden. Ze zijn ook notoir moeilijk te detecteren met het blote oog - zelfs microscopisch kleine soldeerinsijpeling kan leiden tot de vorming van een soldeerbrug. Gelukkig kan AOI-scanning zelfs kleine soldeerbruggen detecteren en de defecte kaarten terugsturen voor reparatie.

3. Onvoldoende soldeer

Een onvoldoende soldeerverbinding ontstaat wanneer in het productieproces te weinig soldeer wordt gebruikt om verschillende componenten op het bord aan te sluiten. Soms slaagt het soldeer er niet in om de componenten helemaal met elkaar te verbinden - deze situaties staan ​​bekend als soldeersprongen.

Wanneer de onvoldoende gesoldeerde componentverbindingen onstabiel zijn, vormen ze mogelijk geen stabiele elektrische verbindingen, waardoor de prestaties van het bord slecht zullen zijn. En als de hoeveelheid soldeer zo klein is dat het de componenten op het bord niet kan vasthouden, zal het bord eindigen met ontbrekende onderdelen, wat hoogstwaarschijnlijk zal resulteren in een catastrofale storing. Een AOI kan de hoeveelheid soldeer op elk onderdeel scannen en noteren of het bord vergelijken met een juiste afbeelding om te bepalen of het bord opnieuw moet worden gesoldeerd.

4. Overtollig soldeer

Overtollig soldeer treedt op wanneer het tegenovergestelde gebeurt - het productieproces brengt te veel soldeer op het bord. Het komt soms voor omdat de gebruikte soldeerpunten te breed zijn, of het kan het gevolg zijn van overmatige toepassing.

Overtollig soldeer kan veel problemen veroorzaken, waaronder misvormingen zoals soldeerbruggen. Wanneer de productie te veel soldeer aanbrengt op een pin op het bord, kan er ook een grote ronde soldeerbal ontstaan ​​die het moeilijk maakt om te zien of de pin voldoende nat is om aan het bord te plakken.

Soldeerballen zijn relatief eenvoudig te detecteren vanwege hun grootte, maar een menselijke inspecteur kan er een missen na tientallen bijna identieke borden te hebben bekeken. Een goede AOI-scanner kan gemakkelijk overtollig soldeer detecteren en het bord terugsturen voor herbewerking met een soldeerzuiger of soldeerlont.

Defecten aan onderdelen

Componentdefecten zijn fouten in de kleine functionele onderdelen die aan een bord zijn bevestigd. Hieronder staan ​​enkele veelvoorkomende defecten aan componenten op PCB's:

1. Opgenomen voorsprong

Een opgeheven lead treedt op wanneer een van de kleine metalen pads op een PCB niet goed hecht. Soms treedt een opgetilde lijn op vanwege overmatige hitte of behandeling tijdens de productie of vanwege flexie in het bord. Andere keren ontstaat het wanneer snoeren te lang zijn en omhoog komen wanneer ze in contact komen met soldeer.

Opgeheven leads zijn problematisch omdat ze onstabiel zijn. De pads op je board zorgen ervoor dat pinnen verbinding kunnen maken met de koperen plaat eronder, maar als de lead omhoog gaat, kunnen de pinnen niet de juiste verbindingen maken. Gemiste verbindingen kunnen defecten aan componenten veroorzaken en de prestaties van het bord in gevaar brengen.

2. Ontbrekende onderdelen

Een PCB kan om verschillende redenen een onderdeel missen. Onvoldoende solderen kan leiden tot ontbrekende componenten, of het productieproces kan een noodzakelijk onderdeel overslaan.

Een ontbrekend onderdeel is een ernstige fout op een PCB - het zal waarschijnlijk een catastrofale storing veroorzaken. Het menselijk oog kan ontbrekende onderdelen opmerken, maar omdat dit zo'n gevolgfout is, is het hebben van een betrouwbare AOI-scanner van cruciaal belang voor het opsporen van PCB's met ontbrekende componenten voordat ze de consument bereiken.

3. Verkeerd uitgelijnd of verkeerd geplaatst onderdeel

Verkeerde uitlijning of misplaatsing kan optreden wanneer het productieproces componenten verkeerd plaatst of wanneer componenten na plaatsing verschuiven. Het verschuiven van componenten is gebruikelijk tijdens reflow omdat het gemakkelijk is voor onderdelen om bovenop gesmolten soldeer te bewegen - de oppervlaktespanning van het soldeer betekent dat componenten gemakkelijk kunnen schuiven.

Met een verkeerd uitgelijnd of verkeerd geplaatst onderdeel kan de PCB nog steeds werken, maar deze kan traag werken. Of het kan helemaal niet presteren. Verkeerde uitlijningen kunnen te klein zijn om met het blote oog te zien, dus het hebben van een betrouwbare AOI-scanner is essentieel om deze defecten op te sporen.

Hoe verhoudt AOI zich tot andere inspectiemethoden?

In vergelijking met andere processen biedt AOI verschillende voordelen voor het opsporen van fouten in PCB's. Hieronder vindt u een overzicht van hoe AOI zich verhoudt tot andere inspectiemethoden:

1. Geautomatiseerde röntgeninspectie (AXI)

AXI gebruikt röntgenstralen in plaats van lichtbeeldvorming om de printplaten te inspecteren. Bedrijven gebruiken AXI vaak om bijzonder complexe of dicht geconstrueerde borden te evalueren. De reden is dat röntgenstralen door de materialen reizen om ze af te beelden. Omdat het licht dat voor AOI wordt gebruikt, weerkaatst op oppervlakken, is het mogelijk dat een onderdeel een ander blokkeert. Een röntgenfoto reist echter door verschillende materiaallagen en brengt ze allemaal nauwkeurig in beeld.

AXI is een nieuwe, geavanceerde technologie en het grootste nadeel zijn de kosten. Omdat AXI zo duur is, is het vaak niet de moeite waard om te gebruiken, behalve bij bijzonder gecompliceerde of sterk geclusterde boards.

2. Automatische lasertest (ALT) meting

ALT-meting gebruikt lasers in plaats van traditionele lichtbeeldvorming om PCB's te scannen en te meten. Omdat het licht van de lasers weerkaatst op de PCB-componenten, gebruikt het ALT-systeem de locaties van de lasers om de positionering en hoogte van verschillende componenten te bepalen en hun reflectiviteit te beoordelen. Net als bij AOI kan het ALT-systeem de empirische metingen vergelijken met een schema of een reeks specificaties om eventuele gebreken op te sporen.

ALT-meting is met name handig bij het evalueren van de locatie en hoeveelheid soldeerpasta, hoewel interferentie de metingen soms onnauwkeurig kan maken.

3. In-Circuit Testen (ICT)

In-circuit testen maakt gebruik van een elektrische sonde om te evalueren hoe een geassembleerde PCB zal functioneren. Het gebruikt een elektrische stroom om te controleren of elk onderdeel op zijn plaats zit en correct werkt. Het test op kortsluiting en open circuits en beoordeelt essentiële elektrische eigenschappen zoals capaciteit en weerstand.

Omdat het elektrische stroom gebruikt in plaats van beeldvorming, heeft ICT de neiging om meer beperkte soldeerinformatie te geven dan AOI. Het kan de kwaliteit van elektrische componenten evalueren en informatie geven over soldeerdefecten die van invloed zijn op circuits, maar het kan niet veel details bieden over onvoldoende of overmatig soldeer.

AOI is over het algemeen betrouwbaarder dan in-circuit testen, vooral voor de kleinere PCB's die tegenwoordig worden ontwikkeld.

4. Handmatige visuele inspectie (MVI)

De meeste PCB-bedrijven geven de voorkeur aan AOI boven handmatige visuele inspectie, omdat AOI de borden niet hoeft aan te raken. Een menselijke inspecteur moet de planken hanteren, en behandeling kan defecten veroorzaken aan een verder perfecte plank. AOI kan PCB's scannen zonder hun delicate componenten te verstoren en hun structurele integriteit te behouden.

AOI is ook betrouwbaarder dan menselijke visuele inspectie. Een persoon kan gemakkelijk een klein foutje in de print missen. Maar AOI kan zelfs de kleinste fouten opvangen. Zijn rigoureuze scherpte neemt nooit af, hij kan het bord tot in de kleinste details scannen dan het menselijk oog toelaat, en hij is consistent betrouwbaar in alle stadia van het productieproces.

Contact Millennium Circuits voor grondig geïnspecteerde PCB's

Om de voordelen te zien van PCB's die uitgebreide tests en inspecties hebben ondergaan, werkt u samen met Millennium Circuits. We leveren een verscheidenheid aan verschillende printplaten, van aluminium PCB's tot high-current en zware koperen PCB's tot speciale boards, dus u zult er zeker van zijn dat u de PCB's krijgt die geschikt zijn voor uw branche en toepassingen.

Neem vandaag nog contact met ons op voor meer informatie.