Čo je AOI inšpekcia? Optické testovanie PCB
AOI (Automated Optical Inspection) je kamerová kontrola, ktorá po pretavení skenuje každý spájkový spoj a označuje chýbajúce súčiastky, nesprávnu polaritu, zdvihnuté výstupy a chyby spájkovania. Je to hlavná kvalitná brána na každej modernej SMT linke – vrátane DDM Novastar linky v Energetika-VDS v Strumici.
Tento článok pokrýva, čo AOI robí, čo ignoruje, rozdiel vo vzorkovaní medzi Class 2 a Class 3 a kedy pridať röntgen alebo elektrický/funkčný test navyše.
Ako AOI skutočne funguje
Zariadenie AOI je zaradené inline za pretavovacou pecou. Keď každá doska prechádza, pole vysokorozlišovacích kamier (typicky 18–25 MP) zachytáva vrch každého spájkového spoja z viacerých uhlov pod štruktúrovaným LED osvetlením (červená, zelená, modrá, bočná, vrchná). Softvér porovnáva obraz s referenčným vzorom a označuje odchýlky.
Typický cyklus AOI na doske 200 × 150 mm s 600 komponentmi trvá 25–40 sekúnd. To sa zmestí do 60-sekundového taktu linky bez toho, aby tvorilo úzke hrdlo SMT linky.
Čo AOI zachytáva (a ako dobre)
| Typ chyby | Miera detekcie AOI | Poznámky |
|---|---|---|
| Chýbajúca súčiastka | 99%+ | Triviálne – nesúlad siluety |
| Nesprávna súčiastka | 95–98 % | Číta laserovo gravírované ID a označenia tela |
| Obrátená polarita | 98%+ | Deteguje body polarity, pásy katódy |
| Zdvihnutý výstup | 92–96 % | Náročné pri jemnom rozostupe QFP < 0,5 mm |
| Spájkový most | 95–98 % | Len viditeľné mosty |
| Nedostatočné spájkovanie | 85–92 % | Bočný kamerový uhol pomáha |
| Nadzdvihnutie | 99%+ | Zjavná zmena siluety |
| Studený spoj (vizuálny) | 70–80 % | Röntgen je tu spoľahlivejší |
| Spájkové guľôčky BGA | 0 % | Skryté pod puzdrom – potrebný röntgen |
| Prázdniny tepelnej podložky QFN | 0 % | Skryté – potrebný röntgen |
Čestné zhrnutie: AOI zachytáva ~95 % povrchových chýb, ale nedokáže vidieť nič skryté pod telom. Pre BGA, QFN, LGA alebo zásobníkové puzdra buď akceptujete riziko, pridáte 2D/3D röntgen alebo sa spoliehate na funkčný test na konci linky.
Class 2 vs. Class 3 – rozdiel vo vzorkovaní
IPC-A-610 definuje tri triedy elektronických zostáv. Stratégia AOI sa medzi nimi výrazne líši.
| Trieda | Typický produkt | Pokrytie AOI | Kontrola operátorom |
|---|---|---|---|
| Class 1 | Spotrebný (hračky, prototypy) | Vzorkovaných 5–10 % | Náhodné kontroly |
| Class 2 | Priemyselný, komerčný, IoT, interiér automotive | Vzorkovaných 10–25 % alebo 100 % na kritických sieťach | Inžinier kontroluje označené dosky |
| Class 3 | Medicínsky, letecký, bezpečnostne kritický, vojenský | 100 % AOI každý panel, dvojitý podpis operátora | Každé označenie manuálne overené |
V Energetika-VDS štandardne používame 100% AOI na každom paneli bez ohľadu na triedu – linka je už zaplatená, marginálne náklady na dosku sú cca 0,18 EUR a odstraňuje sa celá kategória únikových chýb. Zákazníci s Class 3 okrem toho dostávajú kontrolu dvoma operátormi a zdokumentovanú sledovateľnosť cez náš program kvality a sledovateľnosti.
AOI vs. röntgen vs. ICT vs. FCT – kde každý patrí
Tieto nie sú zameniteľné. Reálny plán kvality ich vrství.
| Test | Čo nachádza | Kde v toku | In-house v Energetika-VDS? |
|---|---|---|---|
| SPI (kontrola spájkovacej pasty) | Objem, plocha, výška pasty pred osadením | Po tlačiarni, pred pick-and-place | Áno |
| AOI | Povrchové spájkovanie, prítomnosť, polarita | Po pretavení | Áno |
| Röntgen (2D / 3D) | Skryté spoje pod BGA, QFN, prázdniny | Po pretavení, pred rozlomením | Obstarávané cez partnerské laboratórium |
| ICT (in-circuit test) | Skraty, prerušenia, hodnoty komponentov | Prípravok pre test holej dosky | Obstarávané |
| FCT (funkčný test) | Komplexné správanie, firmware | Po montáži, zákaznícky špecifický prípravok | Obstarávané – prevádzkujeme prípravky dodané zákazníkom |
Typická IoT doska Class 2 sa expeduje s SPI + AOI + FCT. Medicínska doska Class 3 pridáva röntgen a ICT. Vrstvenie nákladov pre dávku 200 dosiek je cca: AOI 0,18 EUR/doska, röntgen 3–8 EUR/doska, nastavenie ICT 800–2 000 EUR + 0,4 EUR/doska, FCT závisí úplne od doby cyklu.
Pre kontext pozri náš cenový sprievodca a príručka pre nízky objem o tom, ktoré testy sa skutočne oplatia pod 500 kusov.
Vzorkovanie vs. 100 % – kedy sa hádať s EMS
Ak váš EMS navrhuje vzorkovanie AOI (napr. "každá 5. doska"), pýtajte sa prečo. Čestné dôvody:
- Nesúlad rýchlosti linky (AOI je úzke hrdlo – zriedkavé na modernom zariadení)
- Zákazník si zvolil vzorkovanie na ušetrenie peňazí (platné pre Class 1)
- Program AOI je zle naladený a vysoká miera falošných hlásení plytvá časom operátora
Zlý dôvod: „Vždy vzorkujeme." To je procesná medzera. Na našej SMT linke AOI beží 100 % na každej doske, pretože alternatíva – nájsť chybu pri FCT alebo ešte horšie v teréne – stojí 10–100-násobok viac.
Ako AOI zapadá do procesu Energetika-VDS
Náš výrobný proces vrství kontrolu na štyroch miestach: SPI po spájkovacej paste, AOI po pretavení na vrchnej strane, AOI po pretavení na spodnej strane (pre obojstranné zostavy) a vizuálna + elektrická na konci linky. Pri kapacite troch zmien 14,4 mil. osadení ročne a základnom výkone jednej zmeny 4,8 mil. je priepustnosť AOI zhodná s priepustnosťou osadenia, takže nevzniká žiadny backlog inšpekcie.
Pre nákup komponentov a BOM s aktívnymi alebo rizikovými súčiastkami ponúkame röntgenové vzorkovanie na prvom kuse a AOI 100 % potom – praktický kompromis pre medicínskych a automobilových zákazníkov.
Zadajte odhadca ceny alebo požiadajte o formálnu cenovú ponuku s vašim BOM a Gerbers a uvidíte pokrytie AOI pre vašu konkrétnu dosku.
Často kladené otázky
Čo je AOI?
AOI je skratka pre Automated Optical Inspection. Je to kamerové zariadenie, ktoré po pretavovanom spájkovaní fotografuje každý spájkový spoj na PCB a porovnáva tieto snímky s referenčným vzorom, aby označilo chyby ako chýbajúce súčiastky, obrátená polarita alebo spájkové mosty.
AOI vs. röntgen – aký je rozdiel?
AOI používa kamery viditeľného svetla a dokáže kontrolovať iba to, čo kamera vidí z vrchnej strany. Röntgen preniká puzdrami a kontroluje skryté spoje pod BGA, QFN, LGA a inými súčiastkami s vývodmi na spodku. Obe sú komplementárne, nie alternatívne – dosky Class 3 používajú obe.
Zachytáva AOI chyby BGA?
Nie. Spájkové guľôčky BGA sú skryté pod telom puzdra, takže optická kontrola ich nedokáže vidieť. Na overenie BGA spojov potrebujete 2D alebo 3D röntgenovú kontrolu. AOI potvrdí len to, že samotné puzdro BGA je prítomné a správne orientované.
Mám požadovať 100 % AOI alebo postačuje vzorkovanie?
Pre spotrebné produkty Class 1 je priemyselným štandardom vzorkovanie 10–25 %. Pre Class 2 a vyššie požadujte 100 % AOI – marginálne náklady sú pod 0,20 EUR na dosku a riziko úniku chýb klesá o rád. V Energetika-VDS je 100 % AOI štandardom na každom paneli bez ohľadu na triedu.
Aká presná je moderná AOI?
Moderné zariadenia AOI dosahujú ~95 % mieru detekcie povrchových chýb s mierou falošných hlásení 0,5–2 %. Zvyšných 5 % únikov sú typicky zdvihnuté výstupy pri veľmi jemnom rozostupe, čiastočné zmáčacie problémy a všetky spoje skryté pod telom súčiastky – tieto vyžadujú röntgen alebo elektrický test na odhalenie.