Czym jest inspekcja AOI? Optyczne testowanie PCB wyjaśnione
AOI (Automated Optical Inspection) to sprawdzenie oparte na kamerach, które skanuje każde połączenie lutowane po lutowaniu, aby oznaczyć brakujące części, błędną polaryzację, uniesione wyprowadzenia i defekty lutu. To koń roboczy bramki jakości na każdej nowoczesnej linii SMT - w tym na linii DDM Novastar w Energetika-VDS w Strumicy.
Ten artykuł omawia, co AOI robi, co pomija, różnicę próbkowania Class 2 vs Class 3 oraz kiedy dodać X-ray lub test in-circuit / funkcjonalny na wierzch.
Jak AOI rzeczywiście działa
Maszyna AOI siedzi in-line po piecu lutowniczym. Gdy każda płytka przechodzi, układ kamer wysokiej rozdzielczości (zwykle 18-25 Mpx) rejestruje górę każdego połączenia lutowanego z wielu kątów pod strukturalnym oświetleniem LED (czerwone, zielone, niebieskie, boczne, górne). Oprogramowanie porównuje obraz z wzorcem złotym i oznacza odchylenia.
Typowy cykl AOI na płytce 200 x 150 mm z 600 komponentami zajmuje 25-40 sekund. To pasuje do taktu linii 60 sekund bez tworzenia wąskiego gardła linii SMT.
Co AOI łapie (i jak dobrze)
| Typ defektu | Wskaźnik wykrycia AOI | Uwagi |
|---|---|---|
| Brakujący komponent | 99%+ | Trywialne - niezgodność sylwetki |
| Zły komponent | 95-98% | Czyta identyfikatory grawerowane laserowo i oznaczenia korpusu |
| Odwrócona polaryzacja | 98%+ | Wykrywa kropki polaryzacji, paski katody |
| Uniesione wyprowadzenie | 92-96% | Trudne na drobnorastrowym QFP < 0,5 mm |
| Mostek lutowy | 95-98% | Tylko widoczne mostki |
| Niewystarczający lut | 85-92% | Kąt kamery bocznej pomaga |
| Tombstoning | 99%+ | Oczywista zmiana sylwetki |
| Zimne połączenie (wzrokowo) | 70-80% | X-ray bardziej niezawodny tutaj |
| Kulki lutu BGA | 0% | Ukryte pod opakowaniem - potrzebny X-ray |
| Pustki w padzie termicznym QFN | 0% | Ukryte - potrzebny X-ray |
Uczciwy odczyt: AOI łapie ~95% defektów powierzchniowych, ale nie widzi niczego ukrytego pod korpusem. Dla BGA, QFN, LGA lub opakowań stosu trzeba albo zaakceptować ryzyko, dodać X-ray 2D/3D, albo cofnąć się do testu funkcjonalnego na końcu linii.
Class 2 vs Class 3 - różnica w próbkowaniu
IPC-A-610 definiuje trzy klasy montażu elektronicznego. Strategia AOI różni się ostro między nimi.
| Klasa | Typowy produkt | Pokrycie AOI | Przegląd operatora |
|---|---|---|---|
| Class 1 | Konsumenckie (zabawki, prototypy) | Próbkowanie 5-10% | Sprawdzenia wyrywkowe |
| Class 2 | Przemysłowe, komercyjne, IoT, motoryzacyjne wnętrze | Próbkowanie 10-25% lub 100% na krytycznych sieciach | Inżynier przegląda oznaczone płytki |
| Class 3 | Medyczne, lotnicze, bezpieczeństwa życia, wojskowe | 100% AOI na każdym panelu, podpis podwójnego operatora | Każde oznaczenie zweryfikowane ręcznie |
W Energetika-VDS domyślnie stosujemy 100% AOI na każdym panelu niezależnie od klasy - linia jest już opłacona, marginalny koszt na płytkę to mniej więcej 0,18 EUR i usuwa całą kategorię defektów ucieczkowych. Klienci Class 3 dodatkowo otrzymują przegląd podwójnego operatora i udokumentowaną traceability przez nasz program jakości i traceability.
AOI vs X-ray vs ICT vs FCT - gdzie każdy pasuje
Nie są wymienne. Realny plan jakości je nakłada.
| Test | Co znajduje | Gdzie w przepływie | Własne w Energetika-VDS? |
|---|---|---|---|
| SPI (inspekcja pasty lutowniczej) | Objętość pasty, powierzchnia, wysokość przed umieszczeniem | Po drukarce, przed pick-and-place | Tak |
| AOI | Lut powierzchniowy, obecność, polaryzacja | Po lutowaniu | Tak |
| X-ray (2D / 3D) | Ukryte połączenia pod BGA, QFN, pustki | Po lutowaniu, przed depanel | Pozyskiwane przez partnerskie laboratorium |
| ICT (test in-circuit) | Zwarcia, otwarcia, wartości komponentów | Oprzyrządowanie testowe gołej płytki | Pozyskiwane |
| FCT (test funkcjonalny) | Zachowanie end-to-end, firmware | Po montażu, oprzyrządowanie specyficzne dla klienta | Pozyskiwane - prowadzimy oprzyrządowanie dostarczone przez klienta |
Typowa płytka IoT Class 2 wysyła się z SPI + AOI + FCT. Płytka medyczna Class 3 dodaje X-ray i ICT. Warstwowanie kosztów dla partii 200 płytek jest mniej więcej takie: AOI 0,18 EUR/płytka, X-ray 3-8 EUR/płytka, setup ICT 800-2000 EUR + 0,4 EUR/płytka, FCT zależy całkowicie od czasu cyklu.
Kontekst: patrz nasz przewodnik kosztowy i przewodnik niskoseryjny dla tego, które testy rzeczywiście się zwracają poniżej 500 sztuk.
Próbkowanie vs 100% - kiedy spierać się z EMS
Jeśli Państwa EMS proponuje próbkowanie AOI (np. „co 5. płytka"), zapytajcie dlaczego. Uczciwe powody:
- Niedopasowanie prędkości linii (AOI jest wąskim gardłem - rzadkie na nowoczesnym sprzęcie)
- Klient wybrał próbkowanie, aby zaoszczędzić pieniądze (poprawne dla Class 1)
- Program AOI jest źle dostrojony, a wskaźnik fałszywych wezwań marnuje czas operatora
Zły powód: „Zawsze próbkujemy". To luka procesu. Na naszej linii SMT AOI biegnie 100% na każdej płytce, ponieważ alternatywa - znalezienie defektu w FCT lub, gorzej, w terenie - kosztuje 10-100x więcej.
Jak AOI pasuje do procesu Energetika-VDS
Nasz proces produkcyjny nakłada inspekcję w czterech punktach: SPI po paście lutowniczej, AOI po lutowaniu na stronie górnej, AOI po lutowaniu na stronie dolnej (dla montaży dwustronnych) i wzrokowa + elektryczna na końcu linii. Przy trójzmianowej wydajności 14,4 mln montaży rocznie i bazowej jednozmianowej 4,8 mln, przepustowość AOI jest dopasowana do przepustowości montaży, więc nie tworzy się zaległość inspekcji.
Dla zaopatrzenia w komponenty i BOM z częściami aktywnymi lub wysokiego ryzyka oferujemy próbkowanie X-ray na pierwszym artykule i 100% AOI dalej - praktyczny kompromis dla klientów medycznych i motoryzacyjnych.
Uzyskać orientacyjny koszt lub poprosić o formalną wycenę z Państwa BOM i Gerberami, aby zobaczyć pokrycie AOI na Państwa konkretnej płytce.
Często zadawane pytania
Czym jest AOI?
AOI to skrót od Automated Optical Inspection. To maszyna oparta na kamerach, która fotografuje każde połączenie lutowane na PCB po lutowaniu i porównuje te obrazy z wzorcem złotym, aby oznaczyć defekty takie jak brakujące części, odwrócona polaryzacja lub mostki lutowe.
AOI vs X-ray - jaka jest różnica?
AOI używa kamer światła widzialnego i może inspekcjonować tylko to, co kamera widzi z góry. X-ray przenika opakowania i inspekcjonuje ukryte połączenia pod BGA, QFN, LGA i innymi komponentami dolnozaciskanymi. Te dwa są komplementarne, nie alternatywne - płytki Class 3 używają obu.
Czy AOI łapie defekty BGA?
Nie. Kulki lutu BGA są ukryte pod korpusem opakowania, więc inspekcja optyczna nie może ich zobaczyć. Aby zweryfikować połączenia BGA, potrzebują Państwo inspekcji rentgenowskiej 2D lub 3D. AOI potwierdzi tylko, że samo opakowanie BGA jest obecne i poprawnie zorientowane.
Czy powinienem żądać 100% AOI, czy próbkowanie wystarczy?
Dla produktów konsumenckich Class 1 próbkowanie 10-25% jest standardem branżowym. Dla Class 2 i wyżej żądać 100% AOI - marginalny koszt jest poniżej 0,20 EUR na płytkę, a ryzyko ucieczki defektu spada o rząd wielkości. W Energetika-VDS 100% AOI jest domyślne na każdym panelu, niezależnie od klasy.
Jak dokładne jest nowoczesne AOI?
Nowoczesne maszyny AOI osiągają ~95% wskaźnik wykrycia defektów powierzchniowych z wskaźnikiem fałszywych wezwań 0,5-2%. Pozostałe 5% ucieczek to zwykle bardzo drobnorastrowe uniesione wyprowadzenia, problemy z częściowym zwilżeniem i wszelkie połączenie ukryte pod korpusem komponentu - to wymaga X-ray lub testu elektrycznego do znalezienia.