Wat is AOI (Automated Optical Inspection)?

Wat is AOI？

AOI (Automated Optical Inspection) is een uiterst nauwkeurig industrieel detectiesysteem op basis van machine vision, dat voornamelijk wordt gebruikt voor kwaliteitscontrole van printplaten (PCB's). Het basisprincipe bestaat uit het combineren van snelle optische beeldvorming met intelligente algoritmen om automatisch PCB assemblagefouten te identificeren (bv. verkeerde uitlijning van componenten, ontbrekende onderdelen) en soldeerproblemen (bv. bruggen, koude verbindingen).

Werkingsprincipe AOI-systeem

1. Beeldverwervingsfase

• Zeer nauwkeurige beeldvorming: Maakt gebruik van industriële CMOS/CCD-camera's met ringverlichting om PCB-oppervlaktekenmerken vast te leggen met een resolutie op microniveau
• Multidimensionaal vastleggen: Ondersteunt 2D-inspectie (soldeerverbindingen/silkscreen) en 3D-topografieanalyse (soldeerpastahoogte/componentcoplanariteit)

2.Afbeelding voorbewerken

• Ruisonderdrukking: Past Gaussiaanse filtering en morfologische bewerkingen toe om optische interferentie te elimineren
• Functieverbetering: Maakt gebruik van randverscherping en HDR-fusie om het contrast van het doelgebied te verbeteren
• Coördinaten uitlijnen: Voert CAD-beeldregistratie uit met vaste merktekens als referentiepunten.

3.Intelligente opsporing van defecten

• Verificatie op basis van standaarden: Controleert de plaatsing van componenten/polariteit/soldeerverbindingmorfologie aan de hand van IPC-A-610 criteria
• Hybride algoritmen:
  Traditioneel: Sjabloonmatching, Blobanalyse
  AI-gestuurd:CNN-netwerken voor het detecteren van grafstenen, koud soldeer, enz.

4.Uitgang & Terugkoppeling

• Trapsgewijze waarschuwing: Triggert visuele/audio-alarmen op basis van de ernst van het defect (kritiek/groot/minder ernstig).
• Systeemintegratie: Synchroniseert NG-resultaten met MES met coördinaten van reparatiestation
• Procesoptimalisatie: Biedt SPC-gegevens voor het afstemmen van reflow-ovens en pick-and-place-machines

Voordeel AOI-technologie

1. Beperkingen van handmatige inspectie

Vroege PCB-inspecties waren gebaseerd op handmatige visuele controles.Met de opkomst van interconnectie met hoge dichtheid (HDI) ontwerpen en massaproductie eisen hebben handmatige methoden te maken met drie kritieke uitdagingen:

• Lage betrouwbaarheid: Gevoelig voor vermoeidheid en subjectieve beoordeling, met ontsnappingspercentages van defecten die hoger liggen dan 15%
• Inefficiëntie: Inspectiesnelheid <0,5 borden/minuutniet compatibel met moderne SMT-lijncycli
• Stijgende kosten: Arbeid is goed voor 8%-12% van de totale PCB-kosten, met lange opleidingseisen

2.Kerndetectiemogelijkheden van AOI

Identificeert nauwkeurig 7 grote defectcategorieën:

Unieke voordelen ten opzichte van traditionele methoden:

• Elimineert blinde vlekken bij tests: Detecteert BGA underfill, 0201 componenten en andere gebieden die ontoegankelijk zijn voor ICT tasters.
• Closed-loop gegevensanalyse: Door defecten in realtime te classificeren (bijv. 30% defecten bij stencilprinten identificeren) kan het proces worden geoptimaliseerd.

3.Gekwantificeerde prestatievoordelen

4.Integratie van slimme productie

• Real-time feedback: Activeert MES-waarschuwingen met de coördinaten van het reparatiestation (<2 sec reactie)
• Voorspellend onderhoud: SPC-gebaseerde trendanalyse voorspelt problemen zoals verstopping van de stencil
• Kostenefficiëntie: Typisch ROI <6 maanden met 50-70% schrootvermindering

De cruciale rol van AOI in SMT-productielijnen

I. Vier belangrijke inspectieknooppunten van AOI in SMT-proces

• Post-Soldeerpasta-inspectie (SPI-AOI integratie)

• Belangrijkste functie: Meet pastadikte (±5 μm), dekkingsgebied en overbruggingsdefecten.
• Preventieve waarde:Vroegtijdige detectie van verstopping/afwijking van het stencil voorkomt reflowdefecten (60% verbetering van het defectonderscheppingspercentage)

• Plaatsing van onderdelen na chip (na chipmodule)

• Focus: Ontbrekende, omgekeerde of verkeerd uitgelijnde 0201/0402-componenten (nauwkeurigheid ±15 μm)
• Kostenvoordeel:Nabewerkingskosten in dit stadium zijn slechts 1/20 van de post-reflow correctie

• Post-IC componentplaatsing (apparaten met fijne steek)

• Kritische capaciteit: Identificeert QFP/BGA-polariteitsfouten en coplanariteit van afleidingen (resolutie onder hoek van 0,5°)
• Procesbesturing:Real-time gegevensuitwisseling met pick-and-place machines voor automatische offsetcompensatie

• Post-Reflow Eindinspectie (Uitgebreide gebrekencontrole)

• Belangrijkste uitdagingen:
  Detectie van de morfologie van 3D-soldeerverbindingen (vereist een Z-asresolutie van 10 μm)
  Inspectie van schaduwgebieden (bijvoorbeeld QFN-aansluitingen aan de onderkant)
• Industriële status: 92% detectiepercentage vs. 99,5% voor pre-reflow AOI

II.Technisch-economische vergelijking: Pre-Reflow vs. Post-Reflow AOI

III.Aanbevelingen voor beste praktijken

• Strategie voor apparatuurkeuze

• Pre-reflow: Geef prioriteit aan hogesnelheids-AOI met on-the-fly technologie (bijv. Koh Young KY8030)
• Post-reflow:Moet 3D confocale microscopie bevatten (bijv. Omron VT-S730)

• Closed-Loop Data Toepassing

• SPC-controlediagrammen opstellen (automatisch activeren van stencilreiniging bij pastadefecten >3%)
• Gegevens over plaatsingsfouten terugsturen naar pick-and-place-machines via MES (±7 μm compensatienauwkeurigheid)

• Toekomstige evolutie trends

• Virtuele AOI met deep learning (voorspelling van het risico op defecten in de EDA-fase)
• Multimodale inspectie (fusie van röntgen- en AOI-gegevens voor holistische modellering van soldeerverbindingen)

Snelle referentiegids voor AOI-inspectie

1. Karakter verkeerd beoordelen

• Uitgave: Valse oproepen door vage/ inconsistente componentmarkeringen
• Oplossingen:
• Gebruik multispectrale beeldvorming (zichtbaar + IR)
• Tolerantie grijswaarden aanpassen (ΔE < 15)
• Kritieke karaktercontroles verminderen

2.Inspectie blinde vlekken

• Veelvoorkomende blinde vlekken:
• Schaduwcomponent → 45° ringlicht + zijverlichting
• BGA-bodemsoldeerverbindingen → Laagscan met confocale microscopie
• Componenten <3mm van bordrand → Ontwerp 5 mm keep-out zone

3.Debat over normen voor soldeerverbindingen

• Belangrijkste parameters:
• Chiponderdelen: Bevochtigingshoek 25°-55°, Xc/Xi=1,2-1,8
• QFP-onderdelen: Soldeerplooi ≥50% looddikte
• Ontwerpregel:

  Padverlenging = componentlengte × 0,25
 Minimumafstand = gemiddelde componenthoogte + 0,5 mm

4.Resultaten van de implementatie

• Typische verbeteringen:
  Valse oproep ↓70%
  Inspectiesnelheid ↑25%
• Noodoplossing:
  Als er te veel valse oproepen → Tekencontrole uitschakelen of schakel “Leermodus”

5.Tabel voor snelle probleemoplossing

AOI-technologietoepassingen en industriedekking

1. Kerngebieden van de toepassing

• SMT Elektronica Productie (Primair domein)

• Inspectiedoelen:
  Kwaliteit soldeerverbinding (leegtes/bruggen/onvoldoende soldeer)
  Plaatsing van onderdelen (verkeerd uitgelijnd/omgekeerd/vermist)
  Controle van de polariteit (oriëntatie tantaalcondensatoren/diodes)
• Industriestandaarden:
  IPC-A-610 klasse 3 (ruimtevaart/medische kwaliteit)
  Detectienauwkeurigheid: ±15 μm (0201 componentniveau)

• Productie van beeldschermpanelen (LCD/OLED)

• Kritische inspecties:
  Pixeldefecten (lichte/donkere vlekken/lijndefecten)
  Nauwkeurigheid uitlijning (paneel offset <3μm)
  Kleefuniformiteit (UV-lijmbreedtetolerantie ±50 μm)

2.Brede industriële toepassingen

3.Integratie van opkomende technologie

• Smart Factory-implementatie

• MES-systeemintegratie maakt het mogelijk:
  Real-time opbrengstbewaking (vernieuwingsfrequentie gegevens ≤2s)
  Adaptieve detectiedrempels (AI-gestuurde parameteraanpassing)

• Industriële uitbreiding

• Voedselverpakking: Integriteitscontrole aluminiumfolieafdichting (nauwkeurigheid 0,1 mm)
• Textielindustrie: Automatisch sorteren op stofdefecten (snelheid 30 m/min)

4.Gids voor technologieselectie

1. Elektronicaproductie Prioriteit:

• 3D SPI+AOI geïntegreerde systemen (bijvoorbeeld Koh Young KY8030)
• Minimaal detecteerbare component: 01005 (40μm×20μm)

• Algemene industriële aanbevelingen:

• Universele AOI-systemen moeten beschikken over:
  Multispectrale verlichting (voor metalen/kunststof substraten)
  IP54-beschermingsgraad (stof-/oliebestendigheid)

Conclusie

Geautomatiseerde optische inspectie (AOI) technologie, als een belangrijk middel voor kwaliteitscontrole in de moderne productie, heeft zich uitgebreid van de traditionele SMT elektronica productie naar diverse gebieden zoals LCD-schermen, halfgeleider verpakking, auto-elektronica en biomedische. De kernwaarde ligt in de combinatie van zeer nauwkeurige optische beeldvorming (±15 μm) en intelligente algoritmen (bijv. deep learning) om de automatische detectie van soldeerverbindingdefecten, fouten bij de plaatsing van componenten en polariteitsproblemen te realiseren, en tegelijkertijd een koppeling te maken met het MES-systeem om een gesloten gegevenslus te vormen om de verbetering van intelligente productie te bevorderen. In de toekomst zal AOI diepgaand worden geïntegreerd met röntgenstralen en AI voorspellend onderhoud om de detectielimiet verder te doorbreken en een onmisbare "kwaliteitsbewaker" te worden in het tijdperk van Industrie 4.0.