автоматический оптический контроль

Руководство по автоматическому оптическому контролю (AOI) при производстве печатных плат

каталог

Что такое автоматический оптический контроль?

Типичная установка AOI состоит из множества камер HD, HDR и увеличения, мощного источника света, центрального устройства обработки и памяти, а также оператора. Сборки печатных плат обычно проверяются на наличие дефектов с использованием автоматизированного метода визуального контроля, известного как AOI (Сборка печатной платы). Чтобы гарантировать, что товары, покидающие производственную линию, имеют высочайшее качество, правильную конструкцию и отсутствие производственных дефектов, AOI может быстро и точно проверять электронные сборки, особенно печатные платы.

Сборка печатной платы автоматически сканируется AOI с помощью камер для поиска двух различных видов сбоев:

  • Катастрофические неудачи, такие недостающие детали…
  • Отказы качества, в том числе кривые детали или деформированные скругления.

Крайне важно выполнять AOI на различных этапах процесса производства печатной платы, поскольку теперь компоненты обычно плотно распределяются по плате, что является результатом того факта, что печатные платы обычно начинаются с 4 слоев. Как голые печатные платы, так и печатные платы, заполненные электрическим компоненты может пройти АОИ.
AOI имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы печатная плата соответствовала стандартам качества и чтобы неисправности, сбои и любые нарушения могли быть обнаружены на ранней стадии, что позволяет приостановить процесс, устранить сбой, а затем возобновить процесс. В результате меньше случаев отказа слишком большого количества печатных плат по завершении процесса. Это гарантирует меньшее количество поддельных печатных плат, что снижает общие затраты на производство печатных плат. Уникально то, что AOI выполняется после пайки оплавлением для обнаружения дефектов паяных соединений на ранних стадиях производственного процесса. 

Важность автоматизированного оптического инспекционного теста.

Ваш продукт будет работать должным образом, если ваш дизайн печатной платы точен и вы собрали правильные детали в правильных местах. Он будет сосредоточен на выявлении и устранении любых производственных дефектов или анализе производственных дефектов во время производства. AOI имеет решающее значение для создания печатных плат. Каждая плата имеет отличную производительность, которая гарантируется этим, что делает ее пригодной для требовательных электрических приложений. Когда AOI обнаруживает неисправность печатной платы, она помечает плату для ремонта и возврата. Существует множество методов, в которых может происходить этот процесс. Уникальные потребности объекта, такие как необходимость, чтобы все дорожки на печатной плате были больше определенного размера, могут не удовлетворяться выводами AOI. В этой ситуации человек может изучить результаты и решить, какие доски нужно отправить обратно для дополнительной работы. С другой стороны, AOI может противопоставить реальную печатную плату CAD-рендерингу идеальной печатной платы. Когда плата отклоняется от идеального дизайна, AOI может автоматически обнаружить это и пометить для доработки.

Для производства печатных плат доступны следующие преимущества AOI: 

  • Обеспечьте качество: AOI позволяет вам гарантировать производительность вашей печатной платы. Обеспечение качества продукции может помочь вам повысить удовлетворенность клиентов, улучшить репутацию вашей компании и почувствовать уверенность в ценности услуг, которые вы предлагаете своим клиентам.
  • Анализ сложных досок: В Millennium Circuits AOI автоматически выполняется на любой из наших плат, содержащих более 100 компонентов. Сложные конструкции печатных плат могут быть исследованы AOI с уровнем точности, непревзойденным человеческим глазом.
  • Совершенствование процессов: Если дефект вызван дефектным процессом, быстрое обнаружение дефекта с помощью AOI может помочь вам определить шаблоны дефектов и изменить процесс до того, как вы произведете тысячи плат с одним и тем же сбоем. Согласно недавнему исследованию, опубликованному в International Journal of Engineering and Applied Technology, обнаружение дефекта на только что изготовленной печатной плате обходится в 10 раз дороже, чем на голой плате. Выявление дефектов печатных плат в 1000 раз дороже в эксплуатации. Раннее обнаружение ошибок снижает вероятность доработок в будущем и повышает эффективность ваших производственных процессов.
    Процесс AOI автоматизирован, однако операторы могут настроить параметры, чтобы указать сканеру, что искать. Обновить параметры, чтобы найти необходимые недостатки, несложно, если технические характеристики вашего проекта изменятся.
  • Уменьшенный урон: Чем раньше будет выявлен сбой производственного процесса, тем проще и экономичнее предотвратить повторение одной и той же проблемы в большем масштабе.

Ваша печатная плата является важным компонентом электрических устройств и играет важную роль во многих отношениях. Будучи мозгом вашего продукта, он должен быть разработан с предельной точностью и строгостью. Более того, печатные платы будут усложняться даже по мере их уменьшения. Даже очень простые платы могут иметь тысячи паяных соединений, что делает проверку человеком трудной или невозможной. В заключение, в индустрии производства печатных плат AOI является обязательным.

AOI test

Особенности автоматического оптического контроля.

Преимущества AOI для проверки печатных плат: 

К настоящему времени мы знаем о преимуществах тестирования AOI печатных плат благодаря вышеупомянутым подсказкам. Ниже приведены некоторые преимущества:

  • Обнаружение визуальных дефектов:Дефекты поверхности платы, такие как пятна, отсутствующие или неправильно расположенные компоненты, ошибки пайки и царапины, могут быть точно обнаружены с помощью AOI. Любой из этих очевидных недостатков может быть легко пропущен человеческим зрением, поскольку они очень малы.
  • Гибкость:Самое приятное в АОИ то, что его можно использовать в любой момент процесса и при необходимости повторить.
  • Обнаружение дефектов в сборках печатных плат:AOI могут точно идентифицировать неисправности в узлах печатных плат, а также в отдельных печатных платах. Проверка сборки печатных плат включает в себя, помимо прочего, поиск дефектов номиналов, полярности и пайки компонентов.
  • Экономическая эффективность: По сравнению с некоторыми другими методами контроля, такими как рентгеновский контроль, AOI более доступен. Кроме того, AOI экономит деньги производителя печатных плат с течением времени, уменьшая вероятность повторения ошибок и повышая качество изготовления.
  • Надежность: Без сомнения, AOI — очень надежная процедура, дающая точные результаты.

Недостатки AOI для проверки печатных плат:

  • Затраты на техническое обслуживание: В частности, для мелкосерийного или мелкосерийного производства автоматические системы оптического контроля могут быть дорогими при покупке, установке и обслуживании.
  • Ограниченные возможности обнаружения:Системы AOI иногда изо всех сил пытаются найти неисправности, такие как микротрещины или те, которые скрыты на плате.
  • Сложность: Для правильной работы систем AOI необходимы обученные операторы и техническая помощь.
  • Адаптивность:Системы AOI могут быть не в состоянии адаптировать меняющиеся требования к контролю или новые элементы без значительных модификаций, поскольку они оптимизированы для определенных типов контроля.

Как работает AOI?

Инспекция AOI — это инспекция, в ходе которой проверяются и тестируются печатные платы на наличие возможных дефектов. AOI test pcb использует автоматизированные машины для тестирования печатных плат. Этот метод проверки печатных плат проверяет наличие ошибок, таких как дефекты размещения компонентов.

Поверхность печатной платы сканируется во время исследования AOI. Цветные HD-камеры на машине AOI сканируют поверхность с большим увеличением, четко отображая на большом мониторе тонкости каждой детали печатной платы и каждого компонента внутри нее. Камера использует источник света, такой как флуоресцентные или светодиодные лампы, печатные платы, ультрафиолетовый или инфракрасный свет, для съемки поверхности печатной платы.
После этого изображение сравнивается с запрограммированной информацией и поступает в память системы обработки АОИ. Процесс мгновенно останавливается, если разница или нормализованная взаимная корреляция (NCC) превышает допустимый уровень. Разница между захваченными и предварительно запрограммированными (шаблонными) фотографиями уменьшается с увеличением NCC. Несколько алгоритмов, работающих на машине AOI, в зависимости от количества пикселей и значений NCC определяют окончательное решение признать плату дефектной и, таким образом, остановить процесс.

Оператор станка AOI может вручную остановить процесс по мере необходимости, визуально просматривая изображения, снятые станком AOI на экране. При отделении изображения объекта от фона «капли или пиксели» изображения на основе пикселей объединяются или группируются, а затем обнаруживаются ошибки.
Чтобы проверить размещение, расположение и состояние компонентов (т. е. дефекты, не связанные с пайкой), AOI можно выполнить до оплавления. AOI после оплавления находит дефекты, которые могли возникнуть из-за термодинамики печи оплавления в паяных соединениях, компонентах и самой печатной плате.
Самые маленькие компоненты, такие как пакеты 01005, 0201 и 0402, а также пакеты IC, такие как QFP, QFN, CSP, и BGA и PoP может сканироваться машиной AOI, но только для проверки поверхности, а не для проверки содержимого упаковки. Следует отметить, что AOI не может осматривать компоненты, расположенные под корпусом или упаковкой IC.
Для этого требуется AXI. Поскольку рентгеновские лучи могут видеть сквозь корпус, идентификация компонентов под корпусом IC может быть выполнена с использованием изображений в оттенках серого. 

Какой тип системы освещения используется для автоматизированного оптического контроля?

Важнейшим компонентом системы АОИ является освещение. Различные типы дефектов легче подчеркнуть, используя правильный источник света. Возможность использовать освещение для улучшения доступных фотографий стала возможной благодаря последним достижениям в технологии освещения. Это упрощает выявление недостатков, что снижает объем необходимой обработки при одновременном повышении скорости и точности. 

Большинство систем AOI имеют набор предустановленных источников освещения. Это будет зависеть от необходимой процедуры и видов продуктов, которые необходимо оценить. Часто они были скорректированы с учетом прогнозируемых обстоятельств. Тем не менее, иногда может потребоваться некоторая персонализация, и знание освещения обычно полезно.
Доступны различные типы освещения:

  • Люминесцентное освещение: Поскольку флуоресцентное освещение обеспечивает эффективный метод освещения для обнаружения неисправностей на печатных платах, оно часто используется для AOI, автоматизированных приложений оптического контроля. Для приложений AOI фундаментальная проблема с флуоресцентным освещением заключается в том, что свет со временем ухудшается. В результате автоматизированная система оптического контроля будет подвергаться воздействию освещения, интенсивность и качество которого постоянно меняются.
  • Светодиодное освещение: Автоматизированные системы оптического контроля (AOI) теперь могут использовать источник света, который стал намного более стабильным благодаря появлению светодиодного освещения. Хотя светоотдача светодиодов со временем уменьшается при светодиодном освещении, это можно преодолеть, увеличив ток. Количество освещения также можно регулировать с помощью светодиодного освещения. Таким образом, по сравнению с некогда популярными люминесцентными лампами или лампами накаливания, светодиоды обеспечивают гораздо более эффективное и экономичное освещение.
  • Инфракрасный или ультрафиолетовый: В некоторых случаях может потребоваться инфракрасное или ультрафиолетовое освещение, чтобы выделить конкретные дефекты или включить автоматизированный оптический контроль для обнаружения конкретных типов дефектов.

Для автономной системы оптического контроля, или AOI, расположение источников света так же важно, как и ее конструкция. Расположение источников света необходимо не только для обеспечения эффективного освещения всех областей, что крайне важно, поскольку некоторые компоненты могут отбрасывать тени, но и для привлечения внимания к недостаткам. Многие сборки могут потребовать тщательной настройки. Стоит отметить, что: Производство светодиодных печатных плат всегда была нашей сильной стороной, и JHD предоставила идеальные решения для многих заказчиков в области промышленного оборудования, образования, внутреннего и наружного освещения.

Какие типы сбоев обнаруживает AOI?

Обнаруживаемые неисправности платы: 

  • Поверхностные дефекты, такие как узелки и царапины,
  • Размерные дефекты, такие как отверстия и короткие замыкания, тонкий припой,
  • А также неправильные, отсутствующие и смещенные компоненты.

Для печатной платы с компонентами (проверка SMT):

  • Недостаточное количество паяных соединений,
    паяные мосты,
  • Излишняя пайка,
  • Рекламные щиты,
  • Надгробия,
  • Паяльные шарики,
  • Высота упаковки (3D AOI),
  • Копланарность (3D AOI),
  • Полярность компонентов,
  • Наличие или отсутствие компонента,
  • Компонентные флипы,
  • Неправильно расположенные или смещенные компоненты,
  • Дефекты площади, дефекты объема, дефекты высоты,
  • Нехватка,
  • Нарушения ширины линии,
  • Нарушения интервалов,
  • Излишние медные прокладки,
  • Порезы,
  • Поврежденные отверстия (независимо от того, выходит ли переходное отверстие за пределы площадки).
  • Неверные значения компонентов,
  • Поддельные части,
  • Упаковка BGA замыкается и открывается,
  • Плохое качество пайки. 

Процессинговая система для AOI.

Автоматический оптический контроль, или AOI, требует, чтобы спецификации утвержденной платы были записаны в системе, прежде чем она сможет оценить сборку печатной платы. Чтобы система AOI правильно обнаруживала любые неисправности на проходящих узлах печатных плат, эта задача программирования должна быть выполнена надлежащим образом.
Программирование системы AOI можно выполнить несколькими способами: 

  • Использование «Золотой доски»: Один из подходов состоит в том, чтобы дать AOI, автоматизированной системе оптического контроля, заведомо исправную плату, которая будет служить мишенью. Система получает это, чтобы она могла подобрать соответствующие атрибуты. В дополнение ко многим другим вещам, он исследует детали и профили припоя каждого соединения. Часто требуется много досок, чтобы предоставить системе достаточно данных о дисперсии.
  • Программирование по алгоритму: После получения данных платы система создает собственный профиль платы. Настоящая доска понадобится и для этого плана, хотя они будут нужны реже.
    Оба метода имеют плюсы и минусы. Время настройки, техническое обслуживание, точность и потребности конкретной AOI, автоматизированной системы оптического контроля, должны быть сбалансированы. Обычно на потребности сильно влияет используемая машина.

Любое предприятие, производящее печатные платы, должно иметь возможность проверять качество плат на выходе с производственной линии. Только таким образом они могут следить за качеством и, при обнаружении проблем, корректировать процедуру, чтобы подобные проблемы не влияли на последующие платы. Таким образом, два важнейших инструмента для производственного сектора включают в себя автоматический оптический контроль и, при необходимости, рентгеновский контроль.

Проверка других методов проверки печатных плат.

Производители должны убедиться, что все компоненты собраны должным образом, чтобы печатная плата работала должным образом. Это достигается различными способами, от простого осмотра человеком до автоматизированного тестирования с использованием передовых инструментов контроля печатных плат.
Лучше всего начать с визуального осмотра вручную. Для относительно простых печатных плат их может быть достаточно. 

ICT в основном используется для электрических испытаний сборки печатной платы (сборка печатной платы). По сути, его можно сравнить с усовершенствованным [измерителем LCR] или «мультиметром». Электронные компоненты не нужно удалять. После того, как печатная плата была удалена, точку контакта можно использовать для определения электрических характеристик каждого компонента на плате и определения наличия короткого замыкания или обрыва цепи. 

Совсем недавно появился новый класс тестовых технологий под названием AXI. Трубка рентгеновского излучения располагается над собранной печатной платой (PCBA), когда она входит в машину по направляющей. Рентгеновские лучи, которые он испускает, проходят через сборку печатной платы и принимаются ниже детектора, которым обычно является камера. Поскольку паяные соединения содержат свинец, который может поглощать большое количество рентгеновских лучей по сравнению с другими материалами, такими как стекловолокно, медь, кремний и т. д., рентгеновские лучи, излучаемые на сборке печатной платы, являются более концентрированными. Простые методы анализа изображений могут автоматически и надежно идентифицировать дефекты паяных соединений, поскольку точки создают высококачественные изображения, которые делают исследование паяных соединений довольно простым. 

В результате развития технологии поверхностного монтажа печатные платы становятся все более и более сложными. Платы становятся все более компактными и содержат более мелкие компоненты, а также пакеты микросхем, такие как BGA и пакеты для микросхем (CSP), которые скрывают скрытые паяные соединения. Для визуальных проверок, таких как MVI и AOI, эти возможности создают трудности. 

Equipment at a manufacturing plant and hardware equipment are frequently subjected to burn-in testing. Before a product is made available to the public or sent to consumers, they might find any problems.
Burn-in testing may be carried out on the overall system or on a modular level on each individual component. Burn-in testing is likely to reveal any problematic components, if any. Burn-in testing is typically used to establish the highest temperature that electronic equipment can endure.

Сравнение возможностей обнаружения основных дефектов AOI, AXI, ICT
Тип дефекта AOI AXI ICT
Открытые цепи да да да
Паяные мосты да да да
Припой короткий да да нет
Недостаточное количество припоя нет да нет
Пустота припоя да да нет
Избыток припоя нет да нет
Качество припоя нет да нет
Поднятый свинец да да да
Отсутствует компонент да да да
Смещенный или неуместный компонент да да да
Неверное значение компонента нет нет да
Неисправный компонент нет нет да
BGA короткий нет да да
Соединения разомкнутой цепи BGA нет да да

Получение и анализ изображений AOI.

Система получения изображений является одним из наиболее важных компонентов автоматизированной системы оптического контроля AOI. При этом записывается изображение сборки печатной платы или печатной платы, которое позже проверяется программным обеспечением обработки в системе AOI. В зависимости от индивидуального применения и сложности/цены системы AOI существует множество версий систем захвата изображения.
Одна камера может использоваться в системах обработки изображений, в то время как несколько камер могут использоваться для обеспечения улучшенных возможностей обработки изображений и 3D. Кроме того, камера должна иметь возможность перемещаться с помощью программного обеспечения. Это позволит переместить их в идеальное место для конкретной конструкции печатной платы.
Кроме того, на производительность также может влиять тип камеры. Выбор камеры зависит от баланса между скоростью и точностью:

Целый кадр потокового видео снимается с камеры автоматизированного оптического контроля или AOI. Затем можно выполнить обработку сигнала на неподвижном изображении, созданном из собранных кадров. Хотя эта технология является относительно быстрой, она не так точна, как другие методы неподвижного изображения.
Система для фотокамер: обычно расположена близко к целевой печатной плате, что требует эффективной системы освещения. Также может быть важно иметь программное обеспечение, которое может перемещать камеру.
Система AOI проверяет изображение платы по ряду различных характеристик, включая расположение компонентов, размер компонентов, реперные знаки платы, графику этикеток (например, штрих-коды), цвет фона, отражательную способность и многое другое. Система AOI дополнительно проверяет сварные соединения в качестве важного компонента своей цели, чтобы убедиться, что они демонстрируют удовлетворительное качество соединений.

Различия между платами должны учитываться системами AOI при изучении плат.
Компоненты значительно различаются между партиями не только по размеру, но и по цвету и отражательной способности. При шелкографии толщина чернил и цвет шрифта могут иногда незначительно отличаться. 

Инспекция AOI JHDPCB.

Интеллектуальные функции для автоматизации проверок. 
Недостатки пластин и интересные особенности можно найти с помощью анализатора ИИ, обученного на разреженных данных. После обучения анализатор можно интегрировать в производственные инструменты, и он начнет автоматически выявлять и классифицировать неисправности. Его автоматизация исключает возможность ошибки оператора, обеспечивая чрезвычайно воспроизводимые результаты проверки.
Программа, разработанная JHDpcb, сравнивает исправный штамп с другими штампами и дает координаты положения каждого дефектного штампа, независимо от того, являются ли они систематическими дефектами, вызванными группой фотошаблона и условий процесса экспонирования, или случайными дефектами, вызванными частицами. После этого автоматизированная система создает отчет о карте дефектов, в котором перечислены все дефекты, обнаруженные на пластине.

Решите свои проблемы обнаружения с помощью пользовательских инноваций.
Каждая проблема, с которой сталкивается один из наших клиентов, дает Nanotronics шанс для инноваций. С помощью специализированного программного и аппаратного обеспечения мы помогаем нашим клиентам преодолевать препятствия в различных отраслях, включая полупроводниковую, авиационную, автомобильную, медицинскую и передовые материалы.
Чтобы понять преимущества полностью протестированной и проверенной печатной платы, обратитесь к JHDPCB. Мы предлагаем широкий выбор различных досок, от алюминиевые печатные платы к сильному току и тяжелые медные печатные платы до специальных плат, так что вы обязательно получите правильную печатную плату для вашей отрасли и области применения. Пожалуйста, свяжитесь с нами для комплексного производства печатных плат и тщательной проверки.

Получите расчет стоимости печатной платы прямо сейчас

Откройте высококачественные услуги по производству печатных плат в JHDPCB

Leave a Comment