Что такое автоматизированный оптический контроль?

Перейти к: Как мы определяем автоматизированный оптический контроль? | Роль АОИ | Что обзоры AOI | Как AOI сравнивается с другими методами проверки | Свяжитесь с Millennium Circuits для тщательной проверки печатных плат

Когда вы используете печатные платы (PCB) в своих проектах, вы должны быть уверены, что они будут хорошо работать и порадуют ваших клиентов. Крайне важно иметь надежный способ проверки печатных плат на наличие дефектов и убедиться, что они функционируют должным образом.

Печатные платы становятся меньше и сложнее — сегодняшние печатные платы могут содержать тысячи спаянных соединений и множество крошечных компонентов. Эта повышенная сложность может привести к большей вероятности ошибок. Когда стандартного визуального осмотра недостаточно для обнаружения мельчайших дефектов в плотно заполненной доске, такие методы, как автоматический оптический осмотр (АОИ), помогают обеспечить более глубокое понимание и точность.

Как мы определяем автоматизированный оптический контроль?

Как мы определяем АОИ? Автоматизированная оптическая инспекция — это визуальная инспекция готовых печатных плат с помощью машинного сканера, использующего световую визуализацию. Он оценивает качество изготовления, чтобы убедиться, что печатные платы пригодны для покупки и использования.

Система AOI обычно содержит множество источников света и несколько камер, иногда включая видеокамеры. Источники света освещают печатную плату под разными углами, а камеры делают снимки или снимают видео, чтобы создать комплексное изображение для оценки.

Измерение AOI обычно использует машинный сканер для автономного сканирования устройства без необходимости визуального осмотра человеком. Сканер может выявлять дефекты, которые могут привести к катастрофическому отказу, например, отсутствие критического компонента, а также обнаруживать более мелкие дефекты, которые могут снизить качество и производительность печатной платы. Эти более мелкие дефекты могут включать в себя такие проблемы, как незначительное смещение компонентов или пайка, которая образует неправильный размер или форму.

AOI полезен на многих этапах производства. Он хорошо подходит для проверки непокрытой платы, проверки паяльной пасты, до и после оплавления. На каждом из этих этапов в конструкцию печатной платы могут быть внесены дефекты, и AOI помогает выявить их, прежде чем производство продолжится на плате с дефектами.

На практике, однако, большая часть AOI происходит на этапе постпродакшна. Причина в том, что AOI может использовать единую систему для одновременной проверки многих видов дефектов. Проведение одной комплексной проверки занимает меньше времени, чем проверка после каждого этапа процесса. Использование AOI в качестве окончательной проверки помогает ускорить производство и обеспечивает более высокую производительность и соблюдение сроков. И если AOI обнаружит недостатки на этапе постпроизводства, дефектные платы могут быть отправлены на доработку, а остальные платы будут отправлены дальше.

Роль АОИ

AOI играет решающую роль в производстве печатных плат. Это гарантирует, что каждая плата способна обеспечить высокую производительность, необходимую для сложных электрических приложений.

Когда AOI обнаруживает дефект в печатной плате, он помечает плату, чтобы она вернулась для ремонта. Этот процесс может происходить несколькими способами. Выводы AOI могут не соответствовать определенным требованиям к оборудованию — например, требованию, согласно которому все линии на доске должны быть больше определенного размера. В этом случае люди могут осмотреть находки и определить, какие платы следует вернуть для дальнейшей работы. Или AOI может сравнить реальную печатную плату с изображением идеальной печатной платы, созданным с помощью автоматизированного проектирования (САПР). AOI может автоматически обнаруживать места, где реальная плата отличается от идеального дизайна, и помечать ее для доработки.

AOI обеспечивает следующие преимущества для производства печатных плат:

• Обеспечение качества: AOI позволяет вам быть уверенным в том, что ваши печатные платы функционируют должным образом. Гарантия качества вашей продукции поможет вам повысить удовлетворенность клиентов, повысить репутацию в бизнесе и обеспечить уверенность в ценности услуг, которые вы предоставляете своим клиентам.
• Оценка сложной доски: В Millenium Circuits, если одна из наших плат содержит более 100 компонентов, она автоматически подвергается AOI. AOI может проверять сложные конструкции плат с точностью, недоступной человеческому глазу.
• Улучшение процессов: Если дефекты возникают из-за сбоев в процессах, немедленное выявление дефектов с помощью AOI может помочь вам определить закономерности дефектов и скорректировать процессы до того, как вы выпустите тысячи плат с одинаковыми дефектами. В недавнем исследовании, опубликованном в International Journal of Engineering and Advanced Technology, сообщается, что обнаружение неисправности в недавно собранной плате обходится всего в 10 раз дороже, чем обнаружение дефекта в плате без покрытия, но обнаружение неисправности в плате, которая была отправлена ​​в эксплуатацию использование в 1000 раз дороже. Раннее выявление ошибок сводит к минимуму вероятность доработок в будущем и повышает эффективность производственных операций.
• Настраиваемость: AOI — это автоматизированный процесс, но оператор может установить параметры, чтобы сообщить сканеру, что следует проверять. Если характеристики вашего дизайна изменились, вы можете легко изменить настройки, чтобы обнаружить недостатки, которые вам нужно найти.

Какие обзоры AOI

Ниже приведены некоторые из факторов, рассматриваемых во время AOI:

Дефекты пайки

При пайке для соединения металлических компонентов печатной платы используется сплав с низкой температурой плавления, обычно олово и свинец или бессвинцовый сплав. Процесс аналогичен сварке, за исключением того, что металлические детали не плавятся. Дефекты пайки возникают, когда соединения между двумя металлическими компонентами не формируются должным образом.

Ниже приведены несколько распространенных дефектов пайки, которые может проверить AOI:

1. Открытые цепи

Разомкнутые цепи в печатной плате являются относительно распространенными дефектами, и они создают проблемы, поскольку незавершенная цепь препятствует прохождению электрического тока. Когда цепь разомкнута, плата не будет работать правильно.

Разомкнутые цепи могут возникать из-за неправильно сформированных переходных отверстий и дорожек или из-за пайки, которая не достигает своих целей. Визуальный осмотр или рентгеновское изображение иногда могут обнаружить очевидный обрыв цепи, но AOI может идентифицировать даже слегка разомкнутые цепи и пометить, чтобы плата была отправлена ​​обратно для надлежащего замыкания цепи.

2. Припойные перемычки или припойные замыкания

Паяные перемычки возникают, когда припой соединяет два компонента на печатной плате, которые не должны соединяться электрически. Эти перемычки могут образовываться, когда при производстве платы используется слишком много припоя или когда припой просачивается в область платы, которая должна оставаться свободной от припоя.

Паяные перемычки часто возникают, когда припой не отделяется от выводов до затвердевания. Выводы представляют собой металлические контактные площадки, предназначенные для соединения двух мест на плате. Припой может не отделиться из-за того, что выводы очень большие, или из-за слишком большого количества пасты, приклеивающей их к плате, или из-за того, что шаг платы очень мелкий.

Паяные перемычки проблематичны, потому что они нарушают предполагаемый ток через плату. Они могут вызвать короткое замыкание или сжечь важные компоненты или дорожки на плате. Также известно, что их трудно обнаружить невооруженным глазом — даже микроскопическое просачивание припоя может привести к образованию паяного мостика. К счастью, сканирование AOI может обнаруживать даже крошечные перемычки припоя и отправлять неисправные платы на ремонт.

3. Недостаточно припоя

Недостаточная пайка возникает, когда в производственном процессе используется слишком мало припоя для соединения различных компонентов с платой. Иногда припой не может полностью соединить компоненты — такие ситуации известны как пропуски припоя.

Когда неправильно спаянные соединения компонентов нестабильны, они могут не образовывать стабильных электрических соединений, поэтому производительность платы будет низкой. И если количество припоя настолько мало, что он не может удерживать компоненты на плате, на плате останутся недостающие детали, что, скорее всего, приведет к катастрофическому отказу. AOI может отсканировать и отметить количество припоя на каждом компоненте или сравнить плату с правильным изображением, чтобы определить, требуется ли повторная пайка платы.

4. Избыток припоя

Избыток припоя возникает, когда происходит обратное — в процессе производства на плату наносится слишком много припоя. Иногда это происходит из-за того, что используемые паяльные жала слишком широкие, или это может быть результатом чрезмерного применения.

Избыток припоя может вызвать множество проблем, в том числе пороки развития, такие как паяные перемычки. Когда при производстве на контакт на плате наносится слишком много припоя, также может образоваться большой круглый шарик припоя, из-за чего трудно определить, достаточно ли смочен контакт, чтобы прилипнуть к плате.

Шарики припоя относительно легко обнаружить из-за их размера, но человек-инспектор может пропустить один из них, взглянув на десятки почти идентичных плат. Хороший сканер AOI может легко обнаружить излишки припоя и отправить плату обратно на доработку с помощью припоя или фитиля.

Дефекты компонента

Дефекты компонентов — это неисправности небольших функциональных частей, прикрепленных к плате. Ниже приведены несколько распространенных дефектов компонентов на печатных платах:

1. Поднятый лид

Приподнятый вывод возникает, когда одна из крошечных металлических площадок на печатной плате не прилегает должным образом. Иногда поводок поднимается из-за чрезмерного нагревания или обращения с ним во время производства или из-за изгиба доски. В других случаях это происходит, когда выводы слишком длинные и поднимаются при контакте с припоем.

Поднятые провода проблематичны, потому что они нестабильны. Контактные площадки на вашей плате позволяют штырям соединяться с медной пластиной под ней, но если вывод поднимется, штырьки не смогут правильно подключиться. Отсутствующие соединения могут привести к отказу компонентов и снижению производительности платы.

2. Отсутствующие компоненты

На печатной плате может отсутствовать компонент по нескольким причинам. Неправильная пайка может привести к отсутствию компонентов или пропуску необходимой детали в производственном процессе.

Отсутствующий компонент является серьезным недостатком на печатной плате и может привести к катастрофическому отказу. Человеческий глаз может заметить отсутствующие детали, но, поскольку это такая последовательная ошибка, наличие надежного сканера AOI имеет решающее значение для обнаружения печатных плат с отсутствующими компонентами до того, как они попадут к потребителю.

3. Смещенный или смещенный компонент

Несоосность или неправильное размещение могут возникать, когда в производственном процессе компоненты размещаются неправильно или когда компоненты смещаются после размещения. Смещение компонентов является обычным явлением во время оплавления, потому что детали легко перемещаются поверх расплавленного припоя — поверхностное натяжение припоя означает, что компоненты могут легко скользить.

С несоосным или неуместным компонентом печатная плата может по-прежнему работать, но может работать вяло. А может вообще не работать. Несоосность может быть слишком незначительной, чтобы увидеть ее невооруженным глазом, поэтому наличие надежного сканера AOI необходимо для обнаружения этих дефектов.

Чем AOI отличается от других методов проверки?

По сравнению с другими процессами AOI предлагает несколько преимуществ для обнаружения неисправностей в печатных платах. Ниже показано, чем AOI отличается от других методов проверки:

1. Автоматизированный рентгеновский контроль (AXI)

AXI использует рентгеновские лучи вместо световой визуализации для проверки печатных плат. Компании часто используют AXI для оценки особенно сложных или плотных плат. Причина в том, что рентгеновские лучи проходят через материалы, чтобы отобразить их. Поскольку свет, используемый для АОИ, отражается от поверхностей, один компонент может блокировать другой. Рентгеновские лучи проходят через разные слои материала, точно отображая их все.

AXI — новая, сложная технология, и ее главный недостаток — дороговизна. Поскольку формат AXI очень дорог, его часто нецелесообразно использовать, за исключением особо сложных или сильно кластеризованных плат.

2. Измерение автоматического лазерного теста (ALT)

Измерение ALT использует лазеры вместо традиционной световой визуализации для сканирования и измерения печатных плат. Поскольку свет от лазеров отражается от компонентов печатной платы, система ALT использует расположение лазеров для точного определения положения и высоты различных компонентов и оценки их отражательной способности. Как и в случае с AOI, система ALT может сравнивать эмпирические измерения со схемой или набором спецификаций, чтобы обнаруживать любые недостатки.

Измерение ALT особенно полезно при оценке местоположения и количества паяльной пасты, хотя помехи иногда могут сделать измерения неточными.

3. Внутрисхемное тестирование (ICT)

Внутрисхемное тестирование использует электрический пробник для оценки того, как будет функционировать собранная печатная плата. Он использует электрический ток для проверки того, что каждый компонент находится на месте и работает правильно. Он проверяет наличие коротких замыканий и разомкнутых цепей, а также оценивает основные электрические характеристики, такие как емкость и сопротивление.

Поскольку в нем используется электрический ток, а не изображение, ИКТ имеет тенденцию давать более ограниченную информацию о пайке, чем AOI. Он может оценить качество электрических компонентов и предоставить информацию о дефектах пайки, влияющих на схемы, но не может предоставить подробную информацию о недостаточном или чрезмерном количестве припоя.

AOI, как правило, более надежен, чем внутрисхемное тестирование, особенно для небольших печатных плат, разрабатываемых сегодня.

4. Визуальный осмотр вручную (MVI)

Большинство производителей печатных плат предпочитают AOI ручному визуальному осмотру, потому что AOI не требует прикосновения к плате. Инспектор-человек должен обращаться с досками, и это может привести к дефектам в идеальной доске. AOI может сканировать печатные платы, не нарушая их хрупких компонентов и сохраняя их структурную целостность.

AOI также более надежен, чем визуальный осмотр человека. Человек может легко пропустить небольшой дефект на печатной плате. Но AOI может улавливать даже мельчайшие ошибки. Его непревзойденная острота никогда не уменьшается, он может сканировать доску в мельчайших деталях, чем позволяет человеческий глаз, и он неизменно надежен на всех этапах производственного процесса.

Свяжитесь с Millennium Circuits для тщательной проверки печатных плат

Чтобы убедиться в преимуществах печатных плат, прошедших всестороннее тестирование и проверку, сотрудничайте с Millennium Circuits. Мы поставляем различные платы, от алюминиевых печатных плат до сильноточных и тяжелых медных печатных плат и специальных плат, поэтому вы обязательно получите печатные платы, которые подходят для вашей отрасли и приложений.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше.