Qu'est-ce que l'AOI (Automated Optical Inspection) ?

Qu'est-ce que AOI？

L'AOI (Automated Optical Inspection) est un système de détection industrielle de haute précision basé sur la vision industrielle, principalement utilisé pour le contrôle de la qualité des produits de consommation. cartes de circuits imprimés (PCB). Son principe de base consiste à combiner l'imagerie optique à grande vitesse avec des algorithmes intelligents pour identifier automatiquement les défauts d'assemblage des PCB (par exemple, le mauvais alignement des composants, les pièces manquantes) et les problèmes de soudure (par exemple, le pontage, les joints froids).

Principe de fonctionnement du système AOI

1. Phase d'acquisition des images

• Imagerie de haute précision: Utilise des caméras CMOS/CCD industrielles avec un éclairage annulaire pour capturer les caractéristiques de la surface du circuit imprimé avec une résolution de l'ordre du micron.
• Capture multidimensionnelle: Prise en charge de l'inspection 2D (joints de soudure/sérigraphie) et de l'analyse topographique 3D (hauteur de la pâte à braser/coplanarité des composants)

2.Prétraitement de l'image

• Suppression du bruit: Applique le filtrage gaussien et les opérations morphologiques pour éliminer les interférences optiques.
• Amélioration des fonctionnalités: L'accentuation des contours et la fusion HDR permettent d'améliorer le contraste de la zone cible.
• Alignement des coordonnées: Effectue l'enregistrement CAO-image en utilisant des marques fiduciaires comme points de référence.

3.Détection intelligente des défauts

• Vérification basée sur les normes: Vérifie le placement des composants, la polarité et la morphologie des joints de soudure par rapport aux critères IPC-A-610.
• Algorithmes hybrides:
  Traditionnel : Correspondance de modèles, analyse de blocs
  Alimenté par l'IA :Réseaux CNN pour la détection des pierres tombales, des soudures froides, etc.

4.Sortie &amp ; retour d'information

• Alerte par paliers: déclenche des alarmes visuelles/audio en fonction de la gravité du défaut (critique/majeur/mineur)
• Intégration des systèmes: Synchronise les résultats du GN avec les coordonnées du poste de réparation dans le système MES.
• Optimisation des processus: Fournit des données SPC pour le réglage des fours de refusion et des machines à piquer et à placer.

L'avantage technologique de l'AOI

1. Limites de l'inspection manuelle

Les premières inspections de circuits imprimés reposaient sur des contrôles visuels manuels.Cependant, avec l'essor des interconnexion à haute densité (IDH) les conceptions et les production de masse les méthodes manuelles sont confrontées à trois défis majeurs :

• Faible fiabilité: Sujet à la fatigue et à un jugement subjectif, avec des taux d'évasion de défauts supérieurs à 50 %. 15%
• Inefficacité: Vitesse d'inspection 0,5 planche/minuteincompatibles avec les cycles de production modernes de la technologie SMT
• Augmentation des coûts: Le travail compte pour 8%-12% des coûts totaux du PCB, avec de longues exigences en matière de formation

2.Principales capacités de détection de l'AOI

Identifie avec précision 7 grandes catégories de défauts:

Avantages uniques par rapport aux méthodes traditionnelles:

• Élimine les angles morts des tests: Détecte les sous-remplissages de BGA, les composants 0201 et d'autres zones inaccessibles aux sondes ICT.
• Analyse des données en boucle fermée: La classification des défauts en temps réel (par exemple, l'identification de 30 % des défauts d'impression du pochoir) permet d'optimiser le processus.

3.Avantages quantifiés en termes de performances

4.Intégration de la fabrication intelligente

• Retour d'information en temps réel: Déclenche des alertes MES avec les coordonnées de la station de réparation (Réponse en 2 secondes)
• Maintenance prédictive: L'analyse des tendances basée sur le SPC permet de prévoir des problèmes tels que le colmatage des pochoirs.
• Rentabilité: Typique ROI <6 mois avec Réduction de 50 à 70 % des déchets

Le rôle critique de l'AOI dans les lignes de production SMT

I. Quatre nœuds d'inspection clés de l'AOI dans le processus SMT

• Inspection après soudure (intégration SPI-AOI)

• Fonction principale : Mesure l'épaisseur de la pâte (±5μm), la zone de couverture et les défauts de pontage.
• Valeur préventive :La détection précoce de l'obstruction/du désalignement du pochoir permet d'éviter les défauts de refusion (amélioration de 60 % du taux d'interception des défauts).

• Placement des composants après la puce (après le montage de la puce)

• Focus : Composants 0201/0402 manquants, inversés ou mal alignés (précision de ±15μm).
• Avantage en termes de coûts :Le coût de la retouche à ce stade n'est que le vingtième de la correction post-reflux.

• Placement des composants post-IC (dispositifs à pas fin)

• Capacité critique : Identifie les erreurs de polarité QFP/BGA et la coplanarité des fils (résolution angulaire de 0,5°).
• Contrôle des processus :Échange de données en temps réel avec les machines pick-and-place pour la compensation automatique du décalage.

• Inspection finale après refoulement (examen approfondi des défauts)

• Principaux défis :
  Détection de la morphologie des joints de soudure en 3D (nécessite une résolution de 10μm sur l'axe Z).
  Inspection des zones d'ombre (par exemple, les terminaisons inférieures des QFN)
• Situation dans l'industrie : Taux de détection de 92 % contre 99,5 % pour l'AOI avant refonte

II.Comparaison technico-économique : AOI à pré-débit et AOI à post-débit

III.Recommandations en matière de bonnes pratiques

• Stratégie de sélection des équipements

• Pré-reflux : Priorité à l'AOI à grande vitesse avec une technologie à la volée (par exemple, Koh Young KY8030)
• Post-reflux :Doit intégrer la microscopie confocale 3D (par exemple, Omron VT-S730)

• Application des données en boucle fermée

• Établir des cartes de contrôle SPC (déclencher automatiquement le nettoyage du pochoir lorsque les défauts de la pâte sont supérieurs à 3 %).
• Renvoi des données de décalage de placement aux machines de prélèvement et de placement via MES (précision de compensation de ±7μm).

• Tendances futures de l'évolution

• AOI virtuelle utilisant l'apprentissage profond (prédiction du risque de défaut à l'étape de l'AED)
• Inspection multimodale (fusion de données rayons X + AOI pour une modélisation holistique du joint de soudure)

Guide de référence rapide pour l'inspection AOI

1. L'erreur d'appréciation du caractère

• Enjeu: Faux appels dus à des marquages de composants flous ou incohérents
• Solutions:
• Éliminer les vias dans les zones de flexionUtiliser les plans de masse pour le blindage RF Le rayon minimum (Rmin) est un paramètre critique dans la conception des FPC double face. imagerie multispectrale (visible + IR)
• Ajuster la tolérance des niveaux de gris (ΔE &lt ; 15)
• Réduire les tests de caractère critiques

2.Points faibles de l'inspection

• Points aveugles courants:
• Ombres de la composante haute → Eclairage annulaire à 45° + éclairage latéral
• Joints de soudure inférieurs des BGA → Microscopie confocale à balayage de couches
• Composants <3mm du bord du panneau → Conception d'une zone d'exclusion de 5 mm

3.Débat sur les normes relatives aux joints de soudure

• Paramètres clés:
• Composants de la puce : Angle de mouillage 25°-55°, Xc/Xi=1.2-1.8
• Composants QFP : Filet de soudure ≥50% d'épaisseur de plomb
• Règle de conception:

  Extension du tampon = Longueur du composant × 0,25
 Espacement minimal = Hauteur moyenne du composant + 0,5 mm

4.Résultats de la mise en œuvre

• Améliorations typiques :
  Taux de faux appels ↓70%.
  Vitesse d'inspection ↑25%
• Réparation d'urgence :
  Si un nombre excessif de faux appels → Désactiver le contrôle des caractères ou activer Mode d'apprentissage “Learning Mode&#8221 ;

5.Tableau de dépannage rapide

Applications de la technologie AOI et couverture de l'industrie

1. Champs d'application principaux

• Fabrication de produits électroniques SMT (Domaine primaire)

• Objectifs d'inspection:
  Qualité du joint de soudure (vides/ponts/insuffisance de soudure)
  Placement des composants (mauvais alignement/inversion/manque)
  Vérification de la polarité (orientation des condensateurs au tantale/diodes)
• Normes industrielles:
  IPC-A-610 Classe 3 (qualité aérospatiale/médicale)
  Précision de détection : ±15μm (niveau de composant 0201)

• Production de panneaux d'affichage (LCD/OLED)

• Inspections critiques:
  Défauts de pixels (points lumineux/obscurs/défauts de lignes)
  Précision d'alignement (décalage du panneau <3μm)
  Uniformité de l'adhésif (tolérance de la largeur de la colle UV ±50μm)

2.Vastes applications industrielles

3.Intégration des technologies émergentes

• Mise en œuvre de l'usine intelligente

• L'intégration du système MES permet :
  Contrôle du rendement en temps réel (taux de rafraîchissement des données ≤2s)
  Seuils de détection adaptatifs (ajustement des paramètres piloté par l'IA)

• Expansion intersectorielle

• Emballage alimentaire: Vérification de l'intégrité du joint de la feuille d'aluminium (précision de 0,1 mm)
• Industrie textile: Tri automatique des défauts du tissu (vitesse de 30m/min)

4.Guide de sélection des technologies

1. Priorité à la fabrication de produits électroniques:

• Systèmes intégrés 3D SPI+AOI (par exemple, Koh Young KY8030)
• Composant minimum détectable : 01005 (40μm×20μm)

• Recommandations générales pour l'industrie:

• Les systèmes AOI universels doivent présenter les caractéristiques suivantes
  Éclairage multispectral (pour les substrats métalliques/plastiques)
  Indice de protection IP54 (résistance à la poussière et à l'huile)

Conclusion

La technologie d'inspection optique automatisée (AOI), en tant que moyen central de contrôle de la qualité dans la fabrication moderne, s'est étendue de la fabrication électronique SMT traditionnelle à divers domaines tels que les panneaux LCD, l'emballage des semi-conducteurs, l'électronique automobile et le biomédical. Sa valeur fondamentale réside dans la combinaison de l'imagerie optique de haute précision (±15μm) et des algorithmes intelligents (par exemple, l'apprentissage profond) pour réaliser la détection automatisée des défauts des joints de soudure, des erreurs de placement des composants et des problèmes de polarité, et en même temps, la liaison avec le système MES pour former une boucle fermée de données afin de promouvoir la mise à niveau de la fabrication intelligente. À l'avenir, l'AOI sera profondément intégré à la radiographie et à la maintenance prédictive par l'IA pour franchir davantage la limite de détection et devenir un " gardien de la qualité " indispensable à l'ère de l'industrie 4.0.