Automatisierte optische Inspektion (AOI)

Qualitätskontrolle

Bei UnityPCB ist die automatische optische Inspektion (AOI) ein entscheidender Schritt in unserem Qualitätskontrollprozess. Wir verwenden die hochmoderne AOI-Technologie, die mit modernsten Bildgebungssystemen und Algorithmen ausgestattet ist, um fehlerhafte Leiterplatten zu erkennen, die ein menschliches Auge möglicherweise nicht erkennt.

Was ist automatisierte optische Inspektion (AOI)?

Die automatische optische Inspektion ist eine visuelle Inspektionsmethode zur Erkennung von Defekten, die bei der Herstellung und Montage der Leiterplatten auftreten können. Bei dieser Technologie richten die Kameras ihre Linsen auf die Leiterplatte, um die Oberflächenmerkmale auf Flecken, Kratzer, unterbrochene Schaltkreise und Kurzschlüsse zu untersuchen. Außerdem können fehlende Komponenten und falsche Positionen von Komponenten erkannt werden.
Leiterplatten werden durch die AOI-Maschine geführt, nachdem alle Komponenten auf der Leiterplatte platziert wurden und noch einmal zum Schluss, nachdem der Lötvorgang abgeschlossen ist. Dabei werden mehrere Aufnahmebilder erstellt und als Goldstandard verwendet. Bei weiteren Produktionsläufen erfasst AOI neue Bilder und vergleicht sie mit dem vorherigen Goldstandardbild. Wenn dabei Bereiche gefunden werden, die nicht dem Standard entsprechen, weist es auf wahrscheinliche Defekte in diesem Bereich hin. Anschließend identifizieren Techniker diese Fehler und entwickeln Lösungen, um sie zu beheben.

Wie funktioniert die automatisierte optische Inspektion?

Systeme zur automatischen optischen Inspektion (AOI) basieren auf drei Schlüsselkomponenten: Beleuchtung, Bildverarbeitungskameras und Software zur Verarbeitung der erfassten Daten.
1. Die Beleuchtung ist bei AOI von äußerster Wichtigkeit. In den heutigen AOI-Systemen werden LED-Module mit rotem, weißem, grünem und blauem Licht verwendet, um im Gegensatz zu Glühlampen und Leuchtstofflampen eine angemessene und effiziente Beleuchtung zu gewährleisten. Darüber hinaus berücksichtigt der Beleuchtungswinkel Probleme unterschiedlicher Bauteilhöhen, um eine angemessene Sicht auf alle Teile zu gewährleisten.
2.Hochauflösende Bildverarbeitungskameras sind die Augen von AOI-Systemen. Diese Kameras können bis zu Millionen von Pixeln in einem Schnappschuss aufzeichnen und erreichen bis zu 100 Bilder pro Sekunde. Die Auflösung des optischen Systems bezieht sich auf die Fähigkeit, die Details in einem Bild zu definieren, und das FOV (Sichtfeld) gibt die Geschwindigkeit an, mit der AOI scannt, und die Präzision des Scanvorgangs.
3. Die verwendete Verarbeitungssoftware ist eigentlich die Hauptsteuerung des AOI-Systems. Sie versucht auch, das Erfasste mit einem „Goldenen Standard“ abzugleichen – einer Vorstellung davon, wie eine perfekte Leiterplatte aussehen sollte. Dieser Standard kann entweder durch Scannen einer nachweislich einwandfreien Leiterplatte oder durch Programmieren gemäß den Spezifikationen des Produkts erstellt werden. Die Software kann Größe, Form, Position und Qualität jeder Komponente erkennen und prüfen, ob es Probleme wie Fehlausrichtungen, Lötprobleme oder fehlende Teile gibt.
Alle diese Komponenten arbeiten zusammen, um die Inspektion der Leiterplatten und die Identifizierung von Defekten zu ermöglichen und so die hohen Qualitätsstandards während des gesamten Produktionsprozesses sicherzustellen.

Vor- und Nachteile von AOI

Die AOI-Inspektion bietet viele Vorteile, wie unten aufgeführt:

Positionsgenauigkeit: Die AOI-Inspektion ist eine Funktion mit Subpixelgenauigkeit, die es ermöglicht, selbst sehr kleine Abweichungen zu erkennen. Wir können damit winzige Komponenten wie 01005 prüfen.
Kostengünstig: Die automatische optische Inspektion erhöht die Ausbeute an PCB-Durchläufen, was wiederum die Gesamtkosten senkt.
Vielseitigkeit: Es kann zum Untersuchen von unbestückten und bestückten Leiterplatten verwendet werden und auf verschiedene Defekte wie Kurzschlüsse, Öffnungen, schlechte Lötstellen, falsche Polarität und Werte geprüft werden.
Programmierbare Beleuchtung: Die dynamische und anpassbare LED-Beleuchtung in AOI-Systemen kann unterschiedliche Probleme unabhängig von den Komponenten oder PCB-Typen erkennen.
Flexibilität: Die automatische optische Inspektion von Leiterplatten kann bei jedem Herstellungsprozess angewendet werden. Sie wird insbesondere nach dem Reflow-Lötprozess eingesetzt, da sie die Korrektur von Parametern nachfolgender Produkte in der Produktionslinie ermöglicht.

Obwohl die AOI-Inspektion viele Vorteile mit sich bringt, dürfen wir ihre Einschränkungen nicht außer Acht lassen:

Unfähigkeit, interne Defekte zu erkennen: AOI betrachtet nur die Oberfläche und kann einige Probleme innerhalb der Schichtstruktur, wie z. B. eine falsche Ausrichtung der Schichten oder das Vorhandensein von Hohlräumen, nicht erkennen, für die andere Inspektionsmethoden, wie z. B. Röntgen, erforderlich sind.
Schwierigkeiten bei komplexen Geometrien: Komplexe oder dreidimensionale Geometrien auf der Leiterplatte können für AOI-Systeme schwierig effizient zu erkennen sein.
Farb- und Kontrastbeschränkungen: Bei der Überprüfung von Defekten mit geringem Kontrast oder bestimmten Farbkombinationen funktioniert AOI möglicherweise nicht gut.
Hohe anfängliche Einrichtungskosten: Einer der Nachteile der AOI-Inspektion sind die hohen anfänglichen Einrichtungskosten aufgrund der teuren Ausrüstung und Wartung, was für kleine Fertigungsunternehmen ein Hindernis darstellen kann.
Eingeschränkte Beurteilung der elektrischen Leistung: AOI beurteilt nicht die elektrische Funktionalität, daher sind zur optimalen Gewährleistung der Produktqualität zusätzliche Tests wie ICT erforderlich.

Welche Defekte können durch AOI-Tests erkannt werden?

Durch die AOI-Inspektion lassen sich zahlreiche Defekte identifizieren. Dazu zählen:

Komponentenfehler

Falsch ausgerichtete Komponenten

Fehlende Komponenten

Falsche Komponenten

Grabstein

Gebogene oder beschädigte Leitungen

Probleme mit Lötstellen

Unzureichendes Lot

Lötbrücken

Überschüssiges Lötmittel

Kalte Lötstellen

Lötkugeln

Erhöhte Lötpads

PCB-Defekte

Kurzschlüsse

Offene Kreisläufe

Kupferspurdefekte

Kratzer und Oberflächendefekte

Probleme beim Ätzen oder Beschichten

Markierungsfehler

Falsch ausgerichtete Markierungen

Verschwommene oder unvollständige Markierungen

Barcode- oder QR-Code-Fehler

Falsche oder fehlende Markierungen

FAQs zur Automatischen Optischen Inspektion (AOI)

1. Worin unterscheidet sich AOI von einer manuellen Inspektion?

Die automatische optische Inspektion liefert mithilfe hochauflösender Kameras und fortschrittlicher Algorithmen eine konsistente und objektive Bewertung des Status gedruckter Schaltungen. Bei der manuellen Inspektion hingegen besteht die Möglichkeit menschlicher Fehler und die Effizienz ist relativ gering.

2. Kann AOI für alle Arten von Leiterplatten verwendet werden?

Ja, AOI kann auf einseitigen und doppelseitigen Leiterplatten sowie auf Mehrschichtleiterplatten unterschiedlicher Größe und Komplexität verwendet werden.

3. Kann AOI zur BGA-Inspektion verwendet werden?

Ja, AOI kann auch zur BGA-Inspektion verwendet werden, es gibt jedoch Einschränkungen, wie z. B. schwer zu prüfende versteckte Verbindungen und falsch-negative und falsch-positive Ergebnisse.

4. Worin besteht der Unterschied zwischen AOI und der Röntgeninspektion?

AOI zielt auf die äußeren Aspekte von Leiterplatten ab; Defekte wie Löthohlräume und versteckte Verbindungen können dagegen nur durch Röntgenstrahlen erkannt werden. Röntgenstrahlen werden normalerweise verwendet, um komplizierte Mehrschichtplatten mit internen Problemen zu prüfen, während AOI ideal für Oberflächenprüfungen ist.

5.Wann sollte AOI im PCB-Herstellungsprozess implementiert werden?

AOI wird normalerweise nach dem Auftragen der Lötpaste auf die PCB-Pads, der Platzierung der Komponenten und dem Reflow-Lötprozess durchgeführt.

6.Kann AOI sowohl für SMT- als auch für Durchsteckmontagen verwendet werden?

Absolut, AOI kann auch bei SMT- und bedrahteten Baugruppen verwendet werden. Es prüft bei SMT-Teilen die Ausrichtung, Platzierung und Lötqualität. Bei bedrahteten Baugruppen prüft es die Lötung und die Ausrichtung der Komponenten.

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