Автоматизированная оптическая инспекция (AOI): что это, как работает и почему это важно

Быстрая навигация: Как мы определяем Автоматизированную Оптическую Инспекцию? | Роль AOI | Что AOI проверяет | Как AOI сравнивается с другими методами инспекции | Свяжитесь с Millennium Circuits для тщательно инспектированных печатных плат

Когда вы используете печатные платы (ПП) в своих проектах, вы должны быть уверены, что они будут хорошо выполнять и сделают ваших клиентов счастливыми. Необходимо иметь надежный способ тестирования печатных плат на дефекты и обеспечение того, что они функционируют как задумано.

Печатные платы становятся меньше и более сложными — сегодняшние печатные платы могут содержать тысячи паяных соединений и множество крошечных компонентов. Та увеличенная сложность может дать рост большей вероятности ошибок. Когда стандартная визуальная инспекция не достаточно для обнаружения минимальных несовершенств в густо заполненной плате, техники вроде автоматизированной оптической инспекции (AOI) помогают предоставить больше понимания и точности.

Как мы определяем Автоматизированную Оптическую Инспекцию?

Как мы определяем AOI? Автоматизированная оптическая инспекция — это визуальная инспекция готовых печатных плат с машинным сканером, использующим световое изображение. Она оценивает качество работы, чтобы обеспечить, что печатные платы подходят для покупки и использования.

Система AOI типично содержит много источников света и множественные камеры, иногда включая видеокамеры. Источники света освещают печатную плату под разными углами, а камеры делают снимки или видео для создания комплексного изображения для оценки.

Измерение AOI обычно использует машинный сканер для сканирования устройства автономно, без необходимости человеческой визуальной инспекции. Сканер может проверять дефекты, которые могут вызвать катастрофический отказ — такие как отсутствие критического компонента — и они также могут тестировать на более мелкие недостатки, которые ухудшат качество и производительность печатной платы. Эти мелкие дефекты могут включать проблемы такие как слегка невыровненные компоненты или пайка, формирующая неправильный размер или форму.

AOI полезна на многих разных производственных стадиях. Она хорошо работает для инспекции голых плат, инспекции паяной пасты, до рефлоу и после рефлоу. Каждая из этих стадий может вводить дефекты в дизайн платы печатной платы, и AOI помогает уловить их перед тем, как производство пойдет дальше на дефектной плате.

Практическое говоря, однако, большинство AOI происходит в пост-производстве. Причина в том, что AOI может использовать одну систему для инспекции многих видов дефектов одновременно. Это занимает меньше времени, чтобы сделать одну комплексную инспекцию, чем инспектировать после каждого шага в процессе. Использование AOI как финальной проверки помогает производству двигаться быстрее и позволяет более высокую продуктивность и соблюдение дедлайнов. И если AOI обнаруживает недостатки на пост-производственной стадии, дефектные платы могут вернуться для переработки, пока остальные платы движутся вперед.

Роль AOI

AOI играет критическую роль в производстве печатных плат. Она обеспечивает, что каждая плата способна на высокую производительность, требуемую в сложных электрических применениях.

Когда AOI раскрывает недостаток в печатной плате, она флагует плату для возврата на ремонты. Этот процесс может случиться парой разных способов. Находки AOI могут не пройти специфические требования объекта — требование, что все линии на плате должны быть над определенным размером, например. В этом случае люди могут инспектировать находки и определить, какие платы должны вернуться для дальнейшей работы. Или AOI может сравнить реальную печатную плату с компьютерно-помогаемым дизайном (CAD) изображением идеальной печатной платы. AOI может автоматически обнаружить места, где реальная плата отклоняется от идеального дизайна и флаг ее для переработки.

AOI предоставляет следующие преимущества для производства печатных плат:

• Обеспечение качества: AOI позволяет вам быть уверенным, что ваши продукты печатных плат функционируют как задумано. Обеспечение качества ваших продуктов помогает вам увеличить удовлетворенность клиентов, улучшить вашу репутацию в бизнесе и обеспечить спокойствие о ценности сервиса, который вы даете своим клиентам.
• Оценка сложной платы: В Millenium Circuits, если одна из наших плат содержит более 100 компонентов, она автоматически проходит AOI. AOI может инспектировать изощренные дизайны платы с степенью точности, которой человеческий глаз не может соответствовать.
• Улучшение процессов: Если недостатки результатом ошибочных процессов, улавливание недостатков немедленно через AOI может помочь вам идентифицировать паттерны дефектов и скорректировать ваши процессы перед тем, как вы выпустите тысячи плат с теми же ошибками. Недавнее исследование, опубликованное в International Journal of Engineering and Advanced Technology, сообщает, что улавливание ошибки в недавно собранной плате стоит только в 10 раз дороже, чем улавливание дефекта в голой плате, но нахождение ошибки в плате, которая пошла на полевое использование, стоит в 1000 раз дороже. Улавливание ошибок рано минимизирует вероятность будущей переработки и делает ваши производственные операции более эффективными.
• Настраиваемость: AOI — автоматизированный процесс, но оператор может установить параметры, чтобы сказать сканеру, что инспектировать. Если ваши дизайнерские спецификации меняются, легко скорректировать ваши настройки для обнаружения недостатков, которые вам нужно найти.

Что AOI проверяет

Ниже некоторые факторы под ревью во время AOI:

Дефекты пайки

Пайка использует низкотемпературно плавящийся сплав, обычно олов и свинец или безоловянный сплав, для соединения металлических компонентов печатной платы. Процесс похож на сварку, за исключением того, что он не плавит металлические компоненты. Дефекты пайки происходят, когда соединения между двумя металлическими компонентами не формируются так, как они должны.

Ниже несколько распространенных дефектов пайки, которые AOI может проверить:

1. Разомкнутые цепи

Разомкнутые цепи в печатной плате — относительно распространенные недостатки, и они проблематичны, потому что неполная цепь предотвращает электрический ток от течения. Когда цепь разомкнута, плата не будет функционировать правильно.

Разомкнутые цепи могут произойти из-за неправильно сформированных отверстий и трасс или из-за пайки, которая не достигает своих целей. Визуальная инспекция или рентгеновское изображение иногда могут обнаружить очевидную разомкнутую цепь, но AOI может идентифицировать даже слегка разомкнутые цепи и флаг для отправки платы обратно для правильного закрытия цепи.

2. Паяные мостики или паяные короткие замыкания

Паяные мостики происходят, когда пая соединяет два компонента на печатной плате, которые не должны соединяться электрически. Эти мостики могут формироваться, когда производство платы использует слишком много пая или когда пая просачивается в область платы, предназначенную для оставаться без пая.

Паяные мостики часто происходят, когда пая не отделяется от своих выводов перед тем, как затвердеть. Выводы — это металлические площадки, спроектированные для соединения двух локаций на плате. Пая может не отделиться, потому что выводы так большие, или потому что у них слишком много пасты, клеящей их к плате, или потому что шаг платы экстремально мелкий.

Паяные мостики проблематичны, потому что они нарушают намеренный поток тока через плату. Они могут вызвать короткое замыкание или сжечь критические компоненты или трассы на плате. Они также ноториально трудно обнаружить невооруженным глазом — даже микроскопическое просачивание пая может привести к формированию паяного мостика. К счастью, сканирование AOI может обнаружить даже крошечные паяные мостики и отправить дефектные платы обратно на ремонты.

3. Недостаточный припой

Недостаточный паяной стык происходит, когда производственный процесс использует слишком мало пая для соединения разных компонентов с платой. Иногда пая не удается соединить компоненты вовсе — эти ситуации известны как паяные пропуски.

Когда неадекватно припаянные соединения компонентов нестабильны, они могут не формировать стабильные электрические соединения, так что производительность платы будет плохой. И если количество пая настолько минимально, что оно не может удерживать компоненты на плате, плата закончится с отсутствующими частями, что скорее всего приведет к катастрофическому отказу. AOI может сканировать и отметить количество пая на каждом компоненте или сравнить плату с правильным изображением для определения, требует ли плата повторной пайки.

4. Избыточный припой

Избыточный припой происходит, когда противоположность случается — производственный процесс кладет слишком много пая на плату. Это иногда случается, потому что паяные кончики используются слишком широкими, или может результатить из чрезмерного нанесения.

Избыточный припой может вызывать многие трудности, включая деформации вроде паяных мостиков. Когда производство наносит слишком много пая на контакт на плате, оно также может создать большой круглый паяной шар, делающий трудно сказать, достаточно ли контакт смазан для прилипания к плате.

Паяные шары относительно легко обнаружить из-за их размера, но человеческий инспектор может пропустить один после взгляда на десятки почти идентичных плат. Хороший AOI сканер может легко обнаружить избыточный припой и отправить плату обратно на переработку с паяным сосателем или паяной الفتкой.

Дефекты компонентов

Дефекты компонентов — это недостатки в мелких функциональных частях, прикрепленных к плате. Ниже несколько распространенных дефектов компонентов на печатных платах:

1. Поднятый вывод

Поднятый вывод происходит, когда одна из крошечных металлических площадок на печатной плате не прилипает правильно. Иногда поднятый вывод происходит из-за избыточного тепла или обращения во время производства или из-за флексии в плате. Другие времена это результатирует, когда выводы слишком длинные и поднимаются, когда они контактируют с пая.

Поднятые выводы проблематичны, потому что они нестабильны. Площадки на вашей плате позволяют контактам соединяться с медной пластиной под ними, но если вывод поднимается, контакты не смогут сделать правильные соединения. Пропущенные соединения могут вызвать отказ компонента и компромисс производительности платы.

2. Отсутствующие компоненты

Печатная плата может не иметь компонента по нескольким разным причинам. Неадекватная пайка может привести к отсутствующим компонентам, или производственный процесс может пропустить над необходимую часть.

Отсутствующий компонент — серьезный недостаток на печатной плате — он вероятно вызовет катастрофический отказ. Человеческий глаз может заметить отсутствующие части, но потому что это такой значимый недостаток, наличие надежного AOI сканера критично для улавливания печатных плат с отсутствующими компонентами перед тем, как они дойдут до потребителей.

3. Несогласованный или неправильно размещенный компонент

Несогласованность или неправильное размещение может произойти, когда производственный процесс размещает компоненты неправильно или когда компоненты смещаются после размещения. Смещение компонентов распространено во время рефлоу, потому что легко для деталей двигаться поверх расплавленного пая — поверхностное натяжение пая означает, что компоненты могут легко скользить.

С несогласованным или неправильно размещенным компонентом печатная плата может все еще работать, но она может выполняться медленно. Или она может не выполняться вовсе. Несогласования могут быть слишком незначительными для видеть невооруженным глазом, так что наличие надежного AOI сканера необходимо для улавливания этих дефектов.

Как AOI сравнивается с другими методами инспекции?

В сравнении с другими процессами, AOI предлагает несколько преимуществ для обнаружения недостатков в печатных платах. Ниже разбивка того, как AOI стоит против других методов инспекции:

1. Автоматизированная рентгеновская инспекция (AXI)

AXI использует рентгеновские лучи вместо светового изображения для инспекции печатных плат. Компании часто используют AXI для оценки особенно сложных или густо построенных плат. Причина в том, что рентгеновские лучи проходят через материалы для их изображения. Потому что свет, используемый для AOI, отражается от поверхностей, возможно для одного компонента блокировать другой. Рентгеновский луч проходит через разные слои материала, однако, точно изображая все их.

AXI — новая, изощренная технология, и ее главный недостаток — ее расходы. Потому что AXI так дорого, это часто не стоит использовать, кроме особенно сложных или высококластерных плат.

2. Автоматизированный лазерный тест (ALT) измерение

ALT измерение использует лазеры вместо традиционного светового изображения для сканирования и измерения печатных плат. Как свет от лазеров отражается от компонентов печатной платы, ALT система использует локации лазеров для указания позиционирования и высоты разных компонентов и оценки их отражательности. Как с AOI, ALT система может сравнить эмпирические измерения с схемой или набором спецификаций для обнаружения любых недостатков.

ALT измерение особенно полезно в оценке локации и количества паяной пасты, хотя интерференция иногда может делать измерения неточными.

3. Внутрицепное тестирование (ICT)

Внутрицепное тестирование использует электрический зонд для оценки того, как собранная печатная плата будет функционировать. Оно использует электрический ток для проверки того, что каждый компонент на месте и работает правильно. Оно тестирует на короткие замыкания и разомкнутые цепи и оценивает существенные электрические качества как емкость и сопротивление.

Потому что оно использует электрический ток вместо изображения, ICT склонно давать более ограниченную паяную информацию чем AOI. Оно может оценить качество электрических компонентов и предоставить информацию о дефектах пайки, влияющих на цепи, но оно не может предложить много деталей о недостаточном или избыточном пая.

AOI в целом более надежно, чем внутрицепное тестирование, особенно для более мелких печатных плат, разрабатываемых сегодня.

4. Ручная визуальная инспекция (MVI)

Большинство компаний печатных плат предпочитают AOI ручной визуальной инспекции, потому что AOI не требует касательства плат. Человеческий инспектор должен обращаться с платами, и обращение может вводить дефекты в иначе идеальную плату. AOI может сканировать печатные платы без нарушения их деликатных компонентов и сохранять их структурную целостность.

AOI также более надежно, чем человеческая визуальная инспекция. Человек может легко пропустить малый недостаток в печатной плате. Но AOI может уловить даже крошечные ошибки. Его строгая острота никогда не угасает, он может сканировать плату в более тонкой детали, чем человеческий глаз позволяет, и он последовательно надежен по всем стадиям производственного процесса.

Свяжитесь с Millennium Circuits для тщательно инспектированных печатных плат

Чтобы увидеть преимущества печатных плат, прошедших комплексное тестирование и инспекцию, партнерствуйте с Millennium Circuits. Мы поставляем разнообразие разных плат, от алюминиевых печатных плат до высокоточных и тяжелых медных печатных плат до специальных плат, так что вы будете уверены, что получите печатные платы, правильные для вашей отрасли и применений.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше.