Automatische Optische Inspektion (AOI)
Im Elektronikfertigungsprozess kann jede falsch platzierte Komponente oder fehlerhafte Lötstelle zu kostspieligen Rückrufaktionen führen. Da die Produktionsmengen steigen und Leiterplatten immer komplexer werden, kann eine perfekte Qualitätskontrolle nicht mehr allein mit dem menschlichen Auge erreicht werden. An dieser Stelle kommt die automatische optische Inspektion (AOI) ins Spiel. AOI-Geräte sind in der Lage, Fehler zu erkennen, die mit dem menschlichen Auge nicht leicht zu erkennen sind, und können Tausende von Bauteilen in einer einzigen Minute überprüfen. Bei MOKO PCB ist dies eine der wichtigsten Methoden in unseren Qualitätskontrollprozessen, mit denen wir die Qualität aller von uns hergestellten Leiterplatten sicherstellen.
Was ist automatische optische Inspektion? Warum ist sie wichtig?
Die automatische optische Inspektion bezeichnet eine Methode der visuellen Qualitätskontrolle, die zur Erkennung von Fehlern eingesetzt wird, die während der Herstellung und Montage von Leiterplatten auftreten können. Bei dieser Methode wird die Leiterplatte mit einer Kamera gescannt, um verschiedene Fehler zu erkennen. Die AOI zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit und Präzision aus und wird in verschiedenen Branchen eingesetzt.
Die AOI stellt sicher, dass jede Leiterplatte von höchster Qualität ist, da Fehler oder Mängel in der Fertigung oder Montage frühzeitig während der Produktion erkannt und behoben werden. Sie garantiert nicht nur die Zuverlässigkeit der Produkte, sondern minimiert auch kostspielige Fehler und Nacharbeiten, was sie zu einem sehr nützlichen Werkzeug für die Herstellung hochwertiger und zuverlässiger Elektronikprodukte macht.
Welche Arten von Fehlern kann AOI überprüfen?
Die AOI-Maschinen sind äußerst effektiv bei der Erkennung einer Vielzahl von Fehlern während der Herstellung und Montage von Leiterplatten:
Inspektion unbestückter Leiterplatten
AOI ist in der Lage, strukturelle und fertigungsbedingte Fehler wie Kurzschlüsse, Unterbrechungen, Leitungsverletzungen, Abstandsverletzungen, überschüssiges Kupfer, fehlende Pads, Schnitte und Lochbrüche zu erkennen. Solche Prüfungen überprüfen die grundlegende Integrität der Leiterplatte vor der Bauteilmontage.
SMT-Montagefehler
Die AOI-Prüfung kann bei der Inspektion der Oberflächenmontagetechnologie bauteilbezogene Probleme identifizieren, darunter Fehler bei der Bauteilplatzierung, Positionierungsfehler, Polaritätsfehler und fehlende oder beschädigte Bauteile. Außerdem hilft sie dabei, offensichtliche Lötprobleme wie Brückenbildung oder Tombstoning zu erkennen.
Probleme mit der Lötqualität
AOI-Systeme bewerten die Qualität der Lötstellen gründlich, indem sie Probleme mit dem Lötvolumen, Defekte an den Lötpads, Probleme bei der Pastenplatzierung und stark beschädigte Komponenten identifizieren. Dies gewährleistet zuverlässige elektrische Verbindungen und eine lange Lebensdauer des Produkts.
Oberflächen- und Maßfehler
Die Technologie ist in der Lage, Oberflächenfehler wie Knötchen und Kratzer sowie Maßabweichungen zu erkennen, die sich auf die Funktionalität oder das Aussehen auswirken können.
Wie funktioniert die automatische optische Inspektion?
Zu den wichtigsten Elementen der AOI-Maschine gehören fortschrittliche Beleuchtungssysteme, Bildverarbeitungskameras, eine genaue Bildaufnahme und eine intelligente Verarbeitungssoftware, die zusammen eine präzise Fehlererkennung ermöglichen.
Schritt 1: Beleuchtung
Zunächst wird die Leiterplatte optimal beleuchtet. Moderne AOI-Systeme verwenden programmierbare LED-Module, die aus roten, weißen, grünen und blauen LEDs bestehen und ein gleichmäßiges Licht bieten. Die Beleuchtung sollte in mehreren Winkeln eingestellt werden, damit hohe Elemente keine Schatten auf ihre niedrigeren Gegenstücke werfen und damit Merkmale, die eine Beleuchtung aus einem flachen Winkel erfordern, richtig beleuchtet werden. Diese multidirektionale Beleuchtungslösung ist entscheidend, um sicherzustellen, dass klare Bilder aller Leiterplattenmerkmale detailliert erfasst werden.
Schritt 2: Bildaufnahme
Hochauflösende Bildverarbeitungskameras, von XGA bis hin zu Sensoren mit mehreren Megapixeln, werden verwendet, um detaillierte Bilder der Leiterplatte aufzunehmen, wobei 100 Bilder pro Sekunde aufgezeichnet werden. Die optische Auflösung der Kamera bestimmt die Detailgenauigkeit, die das AOI erfassen kann, und das Sichtfeld (FOV) bestimmt die Größe der Leiterplattenfläche, die mit einer einzigen Aufnahme geprüft werden kann. In einem System mit einem größeren Sichtfeld sind weniger Bilder erforderlich, während Systeme mit einem engen Sichtfeld hohe Bildraten und schnelle Inspektionen bieten.
Schritt 3: Bildverarbeitung und -analyse
Die aufgenommenen Bilder werden an eine hochentwickelte Verarbeitungssoftware übertragen, die eine Analyse anhand vordefinierter Standards durchführt. Dieser Vergleich erfolgt auf zwei Arten:
Golden-Board-Methode: Eine als gut identifizierte Leiterplatte wird gescannt und gespeichert, sodass sie als Standard für alle nachfolgenden Inspektionen dienen kann.
Algorithmusbasierte Programmierung: Produktspezifikationen und Daten werden in das System eingegeben, um das Inspektionsprofil zu erstellen.
Bei Abweichungen, die über die zulässigen Toleranzen hinausgehen, kennzeichnet das System diese als Fehler zur Überprüfung oder Zurückweisung.
Vorteile und Einschränkungen der AOI-Inspektion
Vorteile:
- Berührungslose Inspektion: AOI verwendet Kameras und Beleuchtung, sodass die Leiterplatte nicht physisch berührt wird und somit kein Beschädigungsrisiko besteht.
- Hohe Genauigkeit: Sie ist in der Lage, Fehler wie fehlende Teile, Lötprobleme oder Polaritätsfehler mit hoher Präzision zu erkennen.
- Geschwindigkeit und Effizienz: Die AOI kann Tausende von Teilen pro Minute prüfen, was viel schneller ist als bei Menschen.
- Früherkennung von Fehlern: Probleme werden früh im Produktionsprozess erkannt, was unnötige Nacharbeiten und Zeitverluste erspart.
- Konsistenz: Die AOI liefert konsistente und wiederholbare Ergebnisse ohne das Problem der Ermüdung im Vergleich zu menschlichen Prüfern.
Nachteile
- Programmieraufwand erforderlich: Ein neues Board-Design oder eine Überarbeitung würde eine Neuprogrammierung erfordern, was ein zeitaufwändiger Prozess ist.
- Begrenzte Flexibilität: AOI kann keine unbekannten Fehlermodi identifizieren, sondern nur vordefinierte Fehlertypen oder solche, die in einem Programm codiert sind.
- Nicht für alle Fehler geeignet: AOI erfasst nur PCB-Fehler und keine Fehler mit schwer klassifizierbaren Fehlermodi, wie z. B. Klebe- oder Dichtungsfehler.
Schlusswort
AOI ist zu einem wesentlichen Bestandteil der Qualitätskontrollsysteme in der modernen Elektronikfertigung geworden. Diese Technik ermöglicht eine schnelle und hochpräzise Erkennung von Fehlern, die mit einer manuellen Inspektion allein nicht möglich wäre. Obwohl sie ihre Grenzen hat, ist sie aufgrund ihrer Fähigkeit, Nacharbeiten zu reduzieren, Kosten zu senken und die Zuverlässigkeit der Produkte zu gewährleisten, ein Eckpfeiler in der Elektronikfertigung. Bei MOKO PCB integrieren wir AOI in unseren Fertigungsprozess, um sicherzustellen, dass jede von uns gelieferte Leiterplatte den höchsten Standards in Bezug auf Leistung und Zuverlässigkeit entspricht.
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