Inspection optique automatisée (AOI)

Contrôle Qualité

Chez UnityPCB, l'inspection optique automatisée (AOI) est une étape essentielle de notre processus de contrôle qualité. Nous utilisons la technologie AOI de pointe, qui s'accompagne de systèmes d'imagerie et d'algorithmes de pointe pour détecter les circuits imprimés défectueux qu'un œil humain pourrait ne pas détecter.

Qu'est-ce que l'inspection optique automatisée (AOI) ?

L'inspection optique automatisée est une méthode d'inspection visuelle permettant d'identifier les défauts susceptibles de se produire lors de la fabrication et de l'assemblage des PCB. Dans cette technologie, les caméras focalisent leurs objectifs sur le circuit imprimé pour inspecter les caractéristiques de surface à la recherche de taches, de rayures, de circuits ouverts et de courts-circuits. Elle peut également identifier les composants manquants et les mauvaises positions des composants.
Les PCB passent par la machine AOI une fois que tous les composants ont été placés sur le PCB et une fois le processus de soudure terminé. Au cours du processus, plusieurs images capturées sont produites et utilisées comme norme de référence. Lors des cycles de production ultérieurs, AOI acquiert une nouvelle image et la compare à l'image de référence précédente. Si elle détecte une zone non conforme à la norme, elle indique les défauts probables dans cette zone. Les techniciens identifient ensuite ces erreurs et proposent des solutions pour les corriger.

Comment fonctionne l’inspection optique automatisée ?

Les systèmes d'inspection optique automatisée (AOI) reposent sur 3 composants clés : l'éclairage, les caméras de vision industrielle et le logiciel de traitement des données acquises.
1. L'éclairage est d'une importance capitale dans l'AOI. Les modules LED contenant des lumières rouges, blanches, vertes et bleues sont utilisés dans les systèmes AOI actuels pour un éclairage approprié et efficace, contrairement aux lampes à incandescence et fluorescentes. De plus, son angle d'éclairage résout les problèmes de hauteur des différents composants pour obtenir une vue correcte de toutes les pièces.
2. Les caméras de vision artificielle haute résolution sont les yeux des systèmes AOI. Avec la capacité d'enregistrer jusqu'à des millions de pixels en un seul cliché, ces caméras peuvent atteindre 100 images par seconde. La résolution du système optique fait référence à la capacité à définir les détails d'une image, et le champ de vision (FOV) spécifie la vitesse à laquelle AOI scanne et la précision de la procédure de numérisation.
3. Le logiciel de traitement utilisé est en fait le contrôle de commande du système AOI. Il essaie également de faire correspondre ce qui est capturé à une « norme d’or » – une idée de ce que devrait être un PCB parfait. Cette norme peut être créée soit en scannant une carte connue comme étant en bon état, soit en programmant selon les spécifications du produit. Le logiciel peut reconnaître la taille, la forme, la position et la qualité de chaque composant, en vérifiant s’il existe des problèmes tels que des désalignements, des problèmes de soudure ou des pièces manquantes.
Tous ces composants fonctionnent ensemble pour réaliser l'inspection des circuits imprimés et l'identification des défauts, garantissant des normes de qualité élevées tout au long du processus de production.

Avantages et inconvénients de l'AOI

L'inspection AOI présente de nombreux avantages, comme indiqué ci-dessous :

Précision de positionnement : l'inspection AOI est dotée d'une précision inférieure au pixel, ce qui lui permet de détecter même de très petits écarts. Nous pouvons l'utiliser pour vérifier de minuscules composants comme 01005.
Rentable : l'inspection optique automatique augmente le rendement des passes PCB, ce qui réduit à son tour le coût général.
Polyvalence : Il peut être utilisé pour examiner à la fois les PCB nus et les cartes assemblées, en vérifiant différents défauts tels que les courts-circuits, les ouvertures, les mauvaises soudures, les mauvaises polarités et valeurs.
Éclairage programmable : l'éclairage LED dynamique et personnalisable des systèmes AOI peut détecter différents problèmes quels que soient les composants ou les types de PCB.
Flexibilité : l'inspection optique automatisée des circuits imprimés peut être appliquée à n'importe quel processus de fabrication. Elle est particulièrement utilisée après le processus de soudure par refusion car elle permet de corriger les paramètres des produits suivants sur la ligne de production.

Bien qu'elle apporte de nombreux avantages, nous ne pouvons ignorer les limites de l'inspection AOI :

Incapacité à détecter les défauts internes : l'AOI ne regarde que la surface, il ne peut pas détecter certains problèmes à l'intérieur de la structure des couches tels que des alignements incorrects de couches ou la présence de vides qui nécessitent l'utilisation d'une autre méthode d'inspection telle que les rayons X.
Difficulté avec les géométries complexes : les géométries complexes ou 3D sur le PCB peuvent être difficiles à détecter efficacement pour les systèmes AOI.
Limitations de couleur et de contraste : l'AOI peut ne pas fonctionner correctement lors de la vérification des défauts de faible contraste ou de certaines combinaisons de couleurs.
Coûts de configuration initiaux élevés : l’un des inconvénients de l’inspection AOI est ses coûts de configuration initiaux élevés en raison de l’équipement et de la maintenance coûteux, ce qui peut constituer un obstacle pour les petites entreprises de fabrication.
Évaluation des performances électriques limitées : l'AOI n'évalue pas la fonctionnalité électrique, par conséquent des tests supplémentaires tels que l'ICT sont nécessaires pour une assurance optimale de la qualité du produit.

Quels défauts peuvent être détectés grâce aux tests AOI ?

L'inspection AOI peut identifier une large gamme de défauts, à savoir :

Défauts des composants

Composants mal alignés

Composants manquants

Composants incorrects

Pierre tombale

Câbles pliés ou endommagés

Problèmes de soudure

Soudure insuffisante

Ponts de soudure

Soudure excessive

Joints de soudure à froid

Billes de soudure

Pastilles de soudure soulevées

Défauts de PCB

Des courts-circuits

Circuits ouverts

Traces de défauts dans le cuivre

Rayures et défauts de surface

Problèmes de gravure ou de placage

Défauts de marquage

Marquages mal alignés

Marquages flous ou incomplets

Erreurs de code-barres ou de code QR

Marquages incorrects ou manquants

FAQ sur l'inspection optique automatisée (AOI)

1. En quoi l’AOI diffère-t-elle de l’inspection manuelle ?

L'inspection optique automatisée permet une évaluation cohérente et objective de l'état des circuits imprimés à l'aide de caméras haute résolution et d'algorithmes avancés. En revanche, l'inspection manuelle comporte un risque d'erreur humaine et l'efficacité est relativement faible.

2. L'AOI peut-il être utilisé pour tous les types de PCB ?

Oui, AOI peut être utilisé sur des PCB simple et double face ainsi que sur des PCB multicouches de différentes tailles et niveaux de complexité.

3. L'AOI peut-il être utilisé pour l'inspection BGA ?

Oui, l'AOI peut également être utilisé pour l'inspection BGA, mais il existe des limitations telles que des joints cachés difficiles à inspecter et des faux négatifs et positifs.

4. En quoi l’AOI est-elle différente de l’inspection aux rayons X ?

L'AOI cible les aspects externes des PCB ; en revanche, les défauts tels que les vides de soudure et les joints cachés ne peuvent être vus qu'à travers les rayons X. Les rayons X sont normalement utilisés pour vérifier les cartes multicouches complexes qui présentent un problème interne, tandis que l'AOI est idéal pour les inspections au niveau de la surface.

5. Quand l’AOI doit-il être mis en œuvre dans le processus de fabrication de PCB ?

L'AOI est généralement réalisée après les étapes de dépôt de la pâte à braser sur les plots PCB, de placement des composants et du processus de brasage par refusion.

6. L'AOI peut-il être utilisé à la fois pour les assemblages CMS et traversants ?

Absolument, l'AOI peut également être utilisé dans les assemblages CMS et traversants. Il vérifie l'alignement, le placement et la qualité de la soudure des pièces CMS. Pour les PTH, il vérifie la soudure et l'orientation de leurs composants.

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