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Inspection optique automatique, systèmes AOI

Inspection optique automatique, systèmes AOI

L'inspection optique automatique ou automatisée, AOI, est une technique clé utilisée dans la fabrication et le test de circuits imprimés électroniques, PCB. Inspection optique automatique, AOI permet une inspection rapide et précise des assemblages électroniques et en particulier des PCB pour s'assurer que la qualité du produit sortant de la chaîne de production est élevée et que les articles sont construits correctement et sans défauts de fabrication.

Besoin d'AOI, inspection optique automatique

Malgré les améliorations majeures qui ont été apportées, les circuits modernes sont bien plus compliqués que les cartes ne l'étaient il y a quelques années. L'introduction de la technologie de montage en surface et les réductions de taille ultérieures signifient que les cartes sont particulièrement compactes. Même les cartes relativement moyennes ont des milliers de joints soudés, et c'est là que se trouvent la majorité des problèmes.

Cette augmentation de la complexité des conseils signifie également que l'inspection manuelle n'est pas une option viable de nos jours. Même lorsqu'il s'agissait d'une approche acceptée, on s'est rendu compte qu'elle n'était pas particulièrement efficace car les inspecteurs se sont vite fatigués et une construction médiocre et incorrecte était facilement manquée. Le marché exigeant désormais que des produits de grande qualité et à volume élevé soient mis sur le marché très rapidement, des méthodes très fiables et rapides sont nécessaires pour garantir que la qualité des produits reste élevée. AOI, l'inspection optique automatique est un outil essentiel dans une stratégie de test électronique intégrée qui garantit que les coûts sont maintenus aussi bas que possible en détectant les défauts tôt dans la chaîne de production.

L'une des solutions à cela consiste à utiliser des systèmes d'inspection optique automatisés ou automatiques. Des systèmes d'inspection optique automatisés peuvent être placés dans la ligne de production juste après le processus de soudure. De cette manière, ils peuvent être utilisés pour détecter les problèmes au début du processus de production. Cela présente de nombreux avantages. Les défauts coûtant plus cher à réparer au fur et à mesure qu'ils se trouvent dans le processus de production, c'est évidemment le meilleur endroit pour trouver les défauts. De plus, les problèmes de processus dans la zone de soudure et d'assemblage peuvent être vus tôt dans le processus de production et les informations sont utilisées pour revenir rapidement aux étapes précédentes. De cette manière, une réponse rapide peut garantir que les problèmes sont détectés rapidement et corrigés avant que trop de cartes ne soient construites avec le même problème.


Comparaison des principales capacités de détection des défauts d'AOI, AXI et ICT
Type de défautAOIAXITIC
Défauts de soudure
Circuits ouvertsOuiOuiOui
Ponts à souderOuiOuiOui
Short de soudureOuiOuiOui
Soudure insuffisanteY (pas le talon de l'articulation)OuiN
Soudure videNOuiN
Excès de soudureOuiOuiN
Qualité de la soudureNOuiN
Défauts de composants
Laisse levéeOuiOuiOui
Composant manquantOuiOuiOui
Composant mal aligné ou mal placéOuiOuiOui
Valeur de composant incorrecteNNOui
Composant défectueuxNNOui
Défauts BGA et CSP
Short BGANOuiOui
Connexions en circuit ouvert BGANOuiOui

AOI, bases de l'inspection optique automatique

AOI, les systèmes d'inspection optique automatique utilisent des méthodes visuelles pour surveiller les circuits imprimés à la recherche de défauts. Ils sont capables de détecter une variété de défauts de caractéristiques de surface tels que des nodules, des rayures et des taches ainsi que des défauts dimensionnels plus familiers tels que des circuits ouverts, des courts-circuits et un amincissement de la soudure. Ils peuvent également détecter des composants incorrects, des composants manquants et des composants mal placés. En tant que tels, ils sont capables d'effectuer tous les contrôles visuels effectués précédemment par des opérateurs manuels, et de manière beaucoup plus rapide et précise.

Ils y parviennent en scannant visuellement la surface de la planche. La carte est éclairée par plusieurs sources lumineuses et une ou plusieurs caméras haute définition sont utilisées. De cette façon, la machine AOI est capable de construire une image de la carte

Le système d'inspection optique automatisé AOI utilise l'image capturée qui est traitée puis comparée à la connaissance que la machine a de ce à quoi la carte doit ressembler. En utilisant cette comparaison, le système AOI est capable de détecter et de mettre en évidence les défauts ou les zones suspectes.

AOI utilise un certain nombre de techniques pour analyser si une carte est satisfaisante ou présente des défauts:

  • Correspondance de modèle: En utilisant cette forme de processus de l'AOI, le système d'inspection optique automatisé compare l'image obtenue avec l'image d'un «tableau d'or».
  • Correspondance de motif: En utilisant ces techniques, le système AOI stocke les informations des assemblages de circuits imprimés bons et mauvais, en faisant correspondre l'image obtenue à ceux-ci.
  • Correspondance de modèle statistique: Cette approche est très similaire à celle décrite ci-dessus, sauf qu'elle utilise une méthode statistique pour résoudre les problèmes. En stockant les résultats de plusieurs cartes et de plusieurs types de pannes, il est capable de prendre en compte les écarts acceptables mineurs sans signaler les erreurs.

Afin de constituer la base de données de ce que la carte doit être, les cartes d'état connues et les informations de conception de PCB sont utilisées comme décrit plus loin.

Au fur et à mesure que la technologie s'est améliorée, les systèmes AOI ont pu prédire très précisément les défauts et avoir un petit nombre de scénarios sans défaut. En tant que tels, les systèmes AOI constituent un élément très utile dans un environnement de fabrication sophistiqué.

Capture et analyse d'images AOI

L'un des éléments clés d'un système d'inspection optique automatisé AOI est le système de capture d'image. Cela capture une image de la carte de circuit imprimé, de l'assemblage de PCB qui est ensuite analysée par le logiciel de traitement dans le système AOI. Il existe de nombreuses variantes de système de capture d'image en fonction de l'application exacte et de la complexité / coût du système AOI.

Les systèmes d'imagerie peuvent comprendre une seule caméra ou il peut y en avoir plusieurs pour fournir une meilleure imagerie et la possibilité d'une capacité 3D. Les caméras doivent également pouvoir se déplacer sous contrôle logiciel. Cela leur permettra de se déplacer vers la position optimale pour un assemblage PCB donné.

En plus de cela, le type de caméra a un impact sur les performances. La vitesse contre la précision est un équilibre qui doit être atteint et qui aura un impact sur le type de caméra utilisé:

  • Vidéo en streaming: Un type de caméra utilisé pour l'inspection optique automatisée, AOI, prend une vidéo en continu à partir de laquelle des images complètes sont prises. La trame capturée permet alors de générer une image fixe sur laquelle le traitement de signal est effectué. Cette approche n'est pas aussi précise que d'autres systèmes d'images fixes mais présente l'avantage d'une vitesse très élevée.
  • Système de caméra d'image fixe: Celui-ci est généralement placé relativement près du PCB cible et nécessite par conséquent un bon système d'éclairage. Il peut également être nécessaire de pouvoir déplacer la caméra sous le contrôle du logiciel.

Lors de l'analyse d'une image d'une carte, le système AOI recherche une variété de caractéristiques spécifiques: placement des composants, taille des composants, repères de carte, modèles d'étiquettes (par exemple, codes à barres), couleur d'arrière-plan et réflectivité, etc. En tant qu'élément important de sa tâche le système AOI inspecte également les joints soudés pour s'assurer qu'ils indiquent que les joints sont satisfaisants.

Lors de l'analyse des cartes, le système AOI doit prendre en compte de nombreuses variations entre les bonnes cartes. Non seulement la taille des composants varie considérablement entre les lots, mais également la couleur et la réflectivité. Souvent, il existe également des différences dans la sérigraphie où l'épaisseur de l'encre et la couleur de la police peuvent légèrement changer.

Source lumineuse AOI

L'éclairage est un élément clé du système AOI. En choisissant la bonne source d'éclairage, il est possible de mettre en évidence plus facilement différents types de défauts. Avec les progrès réalisés dans la technologie d'éclairage ces dernières années, cela a permis d'utiliser l'éclairage pour améliorer les images disponibles et, à son tour, cela permet de mettre en évidence plus facilement les défauts avec une réduction résultante du traitement requis et une augmentation de la vitesse et précision.

La plupart des systèmes AOI ont un ensemble d'éclairage défini. Cela dépendra de l'opération requise et des types de produits à tester. Celles-ci ont généralement été optimisées pour les conditions prévues. Cependant, parfois, une certaine personnalisation peut être nécessaire et une compréhension de l'éclairage est toujours utile.

Une variété de types d'éclairage sont disponibles:

  • Éclairage fluorescent: L'éclairage fluorescent est largement utilisé pour les applications d'inspection optique automatisée AOI, car il fournit une forme d'éclairage efficace pour visualiser les défauts sur les PCB. Le principal problème de l'éclairage fluorescent pour les applications AOI est que les lampes se dégradent avec le temps. Cela signifie que le système d'inspection optique automatisé sera soumis à des niveaux et une qualité de lumière en constante évolution
  • Éclairage LED: Le développement de l'éclairage LED a permis à AOI, les systèmes d'inspection optique automatisés d'adopter une forme d'éclairage beaucoup plus stable. Bien que l'éclairage LED souffre d'une réduction de la sortie lumineuse des LED au fil du temps, cela peut être compensé en augmentant le courant. En utilisant un éclairage LED, le niveau d'éclairage peut également être contrôlé. Les LED sont donc une forme d'éclairage bien plus satisfaisante que les lampes fluorescentes ou incandescentes utilisées il y a des années
  • Infra-rouge ou ultra-violet: Dans certaines occasions, un éclairage infrarouge ou ultraviolet peut être nécessaire pour améliorer certains défauts, ou pour permettre une inspection optique automatisée pour révéler certains types de défauts.

Outre la forme d'éclairage, le positionnement de l'éclairage pour un système d'inspection optique automatique, AOI, est tout aussi important. Les sources lumineuses nécessitent un positionnement non seulement pour s'assurer que toutes les zones sont bien lumineuses, ce qui est particulièrement important lorsque certains composants peuvent projeter des ombres, mais aussi pour mettre en évidence les défauts. Un réglage minutieux peut être nécessaire pour différents assemblages.

AOI, programmation du système d'inspection optique automatisé

Afin de pouvoir tester un assemblage de circuits imprimés à l'aide de l'AOI, inspection optique automatique, les détails d'une carte acceptable doivent être stockés dans le système. Cette activité de programmation doit être effectuée correctement si le système AOI doit être en mesure de détecter correctement les défauts sur les assemblages PCB qui le traversent.

il existe plusieurs méthodes qui peuvent être utilisées pour programmer un système AOI:

  • Utilisation de "Golden Board": Un procédé consiste à proposer une bonne carte connue comme cible pour le système d'inspection optique automatisé AOI à utiliser. Celui-ci est transmis au système pour qu'il puisse apprendre les attributs pertinents. Il examinera les composants, les profils de soudure de chaque joint et de nombreux autres aspects. Afin de fournir au système suffisamment de données de variance, plusieurs cartes sont souvent nécessaires.
  • Programmation basée sur un algorithme: Les données PCB sont fournies au système et il génère ensuite son propre profil pour la carte. Ce schéma nécessitera également de vraies cartes, mais il en faut généralement moins.

Les deux systèmes présentent des avantages et des inconvénients. Il s'agit d'un équilibre entre le temps de configuration, la maintenance, la précision et les exigences du système d'inspection optique automatisé AOI particulier. En règle générale, les exigences dépendront largement de la machine utilisée.

Il est essentiel que toute zone de fabrication de circuits imprimés soit en mesure de vérifier la qualité des cartes sortant de la fin de la ligne. Ce n'est qu'ainsi qu'ils sont capables de surveiller la qualité et, lorsque des problèmes sont détectés, de rectifier le processus afin que d'autres cartes ne soient pas affectées par les mêmes problèmes. De cette manière, l'inspection optique automatique et, le cas échéant, l'inspection aux rayons X sont deux outils essentiels pour l'industrie manufacturière.


Voir la vidéo: Part 8 - Automated Optical Inspection AOI. PCBWay PCB Manufacturing Process (Juillet 2021).