PCB Testinde Otomatik Görsel Denetim: Teknolojiler, Faydalar ve En İyi Uygulamalar

PCB imalatının yüksek riskli dünyasında, küçük bir kusur bile - yanlış hizalanmış bir bileşen, bir lehim köprüsü veya çatlak bir iz - tüm bir üretim sürecini raydan çıkarabilir.PCB'ler yoğunlaştıkça (01005 çip kadar küçük bileşenlerle ve 50μm'den küçük izlerle), manuel denetim modası geçmiş, insan hatasına eğilimli ve modern üretim hacimleri için çok yavaş hale geldi.ve makine öğrenimi hataları hızla tespit etmek içinBu kılavuz, AVI'nin temel teknolojilerinden kalite ve verimlilik üzerindeki gerçek dünya etkisine kadar PCB testini nasıl dönüştürdüğünü araştırıyor.

Önemli Önemli Noktalar
1.AVI sistemleri, manuel denetim için %85'e kıyasla PCB kusurlarının %99,5'ini tespit ederek, yüksek hacimli üretimde alan arızalarını %60 azaltır.
2Modern AVI, HDI PCB'leri ve ince tonlu bileşenler için kritik olan 10μm kadar küçük kusurları belirlemek için yüksek çözünürlüklü kameralar (550MP), AI algoritmaları ve 3D görüntüleme kullanır.
3.AVI, inceleme süresini %70~90% azaltır: 12 katmanlı HDI PCB'nin AVI ile incelemesi 15~20 dakika ile karşılaştırıldığında 2 dakika sürer.
4Uygulama, belirli kusurlar için özel algoritmalar ile dengeleme hızını ve doğruluğunu gerektirir (örneğin,Otomobil PCB'lerinde lehim köprüleri) ve gerçek zamanlı geri bildirim için üretim yürütme sistemleriyle entegrasyon (MES).

PCB Testinde Otomatik Görsel Denetim (AVI) Nedir?
Otomatik görsel denetim (AVI), üretim sırasında veya sonrasında PCB'lerin kusurlarını kontrol etmek için görüntüleme teknolojisi ve yazılım kullanan yıkıcı olmayan bir test yöntemidir.Teknikçilerin mikroskop ve kontrol listeleri kullandığı manuel denetimden farklı olarak AVI sistemleri:
a. PCB'lerin çoklu açılardan (üst, alt, 45° açı) yüksek çözünürlüklü görüntülerini yakalamak.
b.Algorithm kullanılarak “altın standart” (kusursuz bir referans PCB) ile karşılaştırmak için görüntüleri analiz edin.
c. Eksik bileşenler, lehim kusurları, iz hasarı veya yanlış hizalandırma gibi bayrak anomalileri.
AVI, PCB üretim hatlarına entegre edilir, levhaları anahtar adımlardan sonra denetler: lehimli pasta uygulaması, bileşen yerleştirme ve geri akış lehimleme.Yeniden işleme maliyetlerini azaltmak ve arızalı PCB'lerin montajına ulaşmasını önlemek.

AVI Nasıl Çalışır: Denetim Süreci
AVI sistemleri, kapsamlı ve tutarlı denetimleri sağlamak için yapılandırılmış bir iş akışı izler:
1. Görüntü edinimi
Kameralar: LED aydınlatması (beyaz, RGB veya kızılötesi) ile yüksek çözünürlüklü (550MP) kameralar görüntüler yakalar.Hiçbir kusurun gizlenmemesini sağlamak.
Işıklandırma: Özel aydınlatma (difüz, yönlü veya halka ışıkları) belirli özellikleri vurgular. Örneğin, kızılötesi ışık lehim ekleminin bütünlüğünü vurgular.RGB ışığı renk kodlu bileşenleri tespit ederken.
Hareket: PCB'ler, hareket bulanıklığını önlemek için senkronize kameralar ile çekimleri tetikleyen 1m/s'ye kadar olan hızlarda konveyör kemerleri ile taşınır.
İnce tonlama bileşenleri için (0,4 mm BGA), sistemler, perspektif bozulmasını ortadan kaldırmak için telesentrik lensler kullanır ve küçük özelliklerin doğru ölçümlerini sağlar.

2. Görüntü İşleme ve Kusur Bulma
Ön işleme: Görüntüler kusur görünürlüğünü artırmak için temizlenir (gürültü azaltımı, kontrast ayarlama).
Algoritma Analizi: Yazılım, PCB görüntüsünü iki yaklaşım kullanarak bir altın şablona (mükemmel bir PCB'nin dijital modeli) karşılaştırır:
Kural tabanlı algoritmalar: Bilinen kusurları (örneğin, lehim köprüleri, eksik dirençler) önceden tanımlanmış kriterler (büyüklük, şekil, renk) kullanarak tespit eder.
Yapay zekâ/makine öğrenimi: Yeni veya karmaşık sorunları belirlemek için binlerce kusurlu görüntü üzerinde model eğitimi (örneğin, izlerde mikro çatlaklar, düzensiz lehim fileri).
Kusur Sınıflandırması: Anomaliler, öncelikli yeniden işleme göre türüne (örneğin, "solder boşluğu", " bileşen kayması") ve şiddetine (kritik, büyük, küçük) göre sınıflandırılır.

3. Raporlama ve Geri bildirim
Gerçek zamanlı uyarılar: Operatörler, sorunlu alanları vurgulayan görüntülerle ekranlar veya alarmlar aracılığıyla hatadan haberdar edilir.
Veri kayıtları: Eksiklik verileri (tip, konum, sıklık) bir veritabanında depolanır ve trend analizini sağlar (örneğin, lehim köprüsünün% 30'u belirli bir PCB bölgesinde meydana gelir, bu da bir şablon sorunu gösterir).
MES entegrasyonu: Veriler üretim parametrelerini ayarlamak (örneğin, geri akış fırını sıcaklığı) ve tekrar eden kusurları önlemek için üretim yürütme sistemlerine aktarılır.

AVI vs. El Denetimi: Baştan Başaya Karşılaştırma

PCB Testleri için AVI Sistemleri Türleri
AVI sistemleri PCB üretiminin farklı aşamalarına ve kusur türlerine uyarlanmıştır:
1. 2D AVI Sistemleri
En yaygın türü, düz, üstten aşağı görüntüler yakalamak için 2 boyutlu kameralar kullanır.
Bileşen kusurları: Eksik, yanlış hizalanmış veya tersine dönmüş bileşenler (örneğin, kutuplaşmış kondansatörler).
Lehimleme yapıştırması sorunları: Düzensiz çökme, eksik yapıştırma veya leke.
Örnek kusurlar: Bakır izlerinde çatlaklar, kırıklar veya korozyon.
Sınırlamalar: 3 boyutlu kusurlarla (örneğin, lehim filesi yüksekliği, bileşen eğimleri) ve parlak yüzeylerle (yansımalara neden olan) mücadele etmek.

2. 3D AVI Sistemleri
3 boyutlu sistemler, PCB'lerin yüksekliğini ve hacimini ölçen 3 boyutlu modelleri oluşturmak için yapılandırılmış ışık veya lazer taraması kullanır.
Lehimleme ekleminin kontrolü: File yüksekliğini, hacimini ve şeklini kontrol etmek (örneğin, BGA toplarında yetersiz lehimleme).
Bileşen coplanarity: QFP veya BGA kablolarının düz yatmasını sağlamak (eğim > 0,1 mm açılmasına neden olabilir).
Döşeme algılama: Bileşen yerleştirimini etkileyen PCB döşeme (> 0,2 mm) belirleme.
Avantaj: 2D'nin yansıma sorunlarını aşar ve niceliksel veriler sağlar (örneğin, "solder hacmi" spekülasyonun %20'si altındadır).

3. In-Line vs. Off-Line AVI
Satır içi AVI: Üretim hatlarına entegre edilmiş, PCB'leri konveyör kemerleri üzerinden hareket ettikleri sırada denetlemektedir. Hız (dakikada 60 PCB'ye kadar) ve gerçek zamanlı geri bildirim için tasarlanmıştır.,Peçete yazıcıları).
Çevrimdışı AVI: Bozuk PCB'lerin örnekleme veya ayrıntılı incelemesi için bağımsız sistemler. Daha yavaş (5 ′′ 10 PCB / dakika), ancak daha yüksek çözünürlüklü kameralar ve manuel inceleme seçenekleriyle daha hassas.

AVI tarafından tespit edilen temel kusurlar
AVI sistemleri, belirli sorunlar için optimize edilmiş algoritmalar ile çok çeşitli PCB kusurlarını tanımlar:

PCB Üretiminde AVI'nin Avantajları
AVI kalite, maliyet ve verimlilikte ölçülebilir iyileşmeler sağlar:
1Daha yüksek kalite ve güvenilirlik
Daha az kusur kaçış: AVI'lerin %99.5 tespit oranı ile manuel %85'in karşılaştırılması, müşterilere ulaşan arızalı PCB'lerin 10 kat daha az olduğu anlamına gelir ve garanti taleplerini %60-70 oranında azaltır.
Uyumlu standartlar: Müfettiş önyargısını ortadan kaldırır (örneğin, bir teknisyen 0.1mm bir hiza işaret ediyor, diğeri bunu görmezden geliyor).
Erken hata tespiti: Sorunları yapıştırma veya yerleştirme sonrası (montaj sonrası değil) bulmak, yeniden işleme maliyetlerini% 80 oranında azaltır.

2Daha hızlı üretim.
Hız: Satır içi AVI, yüksek hacimli hatlara (örneğin akıllı telefonlar için günde 50.000 PCB) ayak uydurarak dakikada 30-60 PCB'yi denetler.
Azalan sıkıntılar: El denetim istasyonları genellikle üretimi yavaşlatır; AVI PCB başına <5 saniye ekleyerek sorunsuz bir şekilde entegre olur.
24/7 çalışma: AVI sistemleri durmaksızın çalışır, otomotiv veya tüketici elektroniklerinde saat boyunca üretim için kritiktir.

3- Veri Üzerine Yönlendirilmiş Süreç Geliştirme
Eğilim analizi: AVI, kök neden analizini sağlayan her kusuru kaydeder (örneğin, yanlış hizalı BGA'ların% 80'i Makine #3'ten gelir).
Tahmin edici bakım: Lehimli pasta kusurlarındaki tırmanışlar, yıpranmış bir şablonun işareti olabilir ve proaktif olarak değiştirilmesini sağlayabilir.
Uyum raporlama: Tıbbi (ISO 13485) veya otomotiv (IATF 16949) gibi endüstriler için otomatik olarak denetim izleri oluşturur.

AVI Uygulamalarının Zorlukları
Güçlü olsalar da, AVI sistemleri etkinliği en üst düzeye çıkarmak için dikkatli bir planlama gerektirir:
1Başlangıç Kurulum ve Kalibrasyon
Altın şablon oluşturma: Mükemmel bir referans modeli oluşturmak zaman alır (karışık HDI PCB'ler için 48 saat) ve normal varyasyonları (örneğin bileşen renk toleransları) hesaba katmalıdır.
Işıklandırma optimizasyonu: Parlak bileşenler (örneğin, altınla kaplanmış konektörler) yansımalara neden olur; sahte pozitiflerden kaçınmak için 3 boyutlu sistemlere veya kutuplaştırıcı filtrelere ihtiyaç vardır.
Algoritma ayarlamaları: Aşırı hassas sistemler, yanlış alarmlar ile operatörleri ezip geçiren (örneğin, küçük lehimli pasta değişiklikleri) hatalı işaretler gösterir.

2- yoğun ve yüksek hızlı PCB'ler
İnce tonlama bileşenleri: 01005 yonga (0,4 mm x 0,2 mm) 50MP kameralar ve gelişmiş yapay zeka gerektirir.
Yüksek hızlı sinyalleri: 2 boyutlu sistemlerin kaçırdığı mikro çatlakları tespit etmek için <50μm genişliğindeki izlerin 3 boyutlu görüntülemesine ihtiyacı vardır.
Sert-yavaş PCB'ler: Eğri yüzeyli esnek bölümler 2 boyutlu sistemleri karıştırır; 3 boyutlu lazer taraması gereklidir.

3Maliyet ve Dönüştürme
Başlangıç yatırımı: 3 boyutlu bir AVI sisteminin maliyeti (150.000 ¢) 500,000, manüel istasyonlar için 50.000 dolar karşılığında.
Eğitim: Operatörlerin sistemleri sürdürmeleri, algoritmaları ayarlamaları ve işgücü maliyetlerine ek olarak verileri yorumlamaları gerekir.
Geri dönüş zaman çizelgesi: Genellikle yüksek hacimli üreticiler için 6-12 ay (100.000+ PCB / ay), daha düşük işleme ve garanti maliyetleri ön harcamaları dengeler.

AVI Uygulamaları için En İyi Uygulamalar
AVI'nin etkinliğini en üst düzeye çıkarmak için şu talimatları uygulayın:
1. AVI'yi PCB Karmaşıklığı ile hizalayın
Düşük karmaşıklıklı PCB'ler (örneğin, 0805 bileşenli LED sürücüler): maliyet verimliliği için 2B AVI kullanın.
Yüksek karmaşıklıkta HDI'ler (örneğin, 01005 yongaları ve BGA'ları olan 5G modemleri): İnce ayrıntıları işlemek için yapay zeka içeren 3 boyutlu sistemlere yatırım yapın.

2. Üretim İş Akışları ile entegre
MES'e bağlantı: AVI verileri, yukarı akım süreçlerini ayarlamak için MES'e aktarılmalıdır (örneğin, lehimli pasta kusurları artarsa, yazıcı yeniden kalibre edilir).
Aşama özel denetim: Lehimleme pastasından sonra (atlama sorunlarını yakalamak için), yerleştirildikten sonra (düzeltme bozukluğunu düzeltmek için) ve yeniden akıştan sonra (lehimleme eklemlerini kontrol etmek için) denetleyin.

3. Algoritmalar ve Sınırları Optimize
Kusur türlerine göre özelleştir: Belirli kusurlarınızla ilgili yapay zeka modelleri eğitiniz (örneğin, otomotiv PCB'ler lehim köprülerine öncelik verebilirken, tıbbi PCB'ler bileşen kutupluğuna odaklanabilir).
Ses duyarlılığı: Kayıplardan kaçınmak için sıkı eşiğe başlayın, daha sonra yanlış alarmları azaltmak için yavaş yavaş gevşeyin (hedef <% 1 yanlış pozitifler).

4Düzenli bakım ve kalibrasyon
Temiz kameralar/objektifler: Toz veya lekeler görüntü bozulmasına neden olur. Yüksek parçacıklı ortamlarda (örneğin lehimcilik dükkanlarında) günlük temizlik.
Haftalık kalibre: Doğruluğu sağlamak için bilinen kusurları olan bir kalibrasyon tahtası kullanın; sıcaklık / nem değişiklikleri kameranın hizasını değiştirebilir.

Gerçek Dünyadaki Vaka Çalışmaları
1Tüketici Elektronik Üreticisi
Bir akıllı telefon üreticisi, 10 manuel denetçiyi 2 sıralı 3 boyutlu AVI sistemiyle değiştirdi:
Sonuçlar: Kusur kaçış oranı %1.2'den %0.05'e düştü; PCB'ye göre inceleme süresi 18 dakikadan 90 saniyeye düştü.
Geri dönüş: 8 ayda elde edildi, 200,000 dolarlık geri dönüş ve işgücü maliyetlerinin azaltılması sayesinde.

2Otomotiv PCB tedarikçisi
Bir otomobil parçaları şirketi, ADAS sensör PCB'lerini denetlemek için AVI'yi ekledi:
Zorluk: BGA eklemlerinde 50μm kaynak boşluklarının tespiti (sıcaklık iletkenliği için kritik).
Çözüm: Lazer taraması ile 3 boyutlu AVI, boşlukları tanımlamak >% 10 hacim 99,8% doğrulukla.
Etki: Alan hataları% 70 oranında düştü, IATF 16949 gereksinimlerini karşıladı.

3. Tıbbi cihaz üreticisi
Bir kalp hızlandırıcı PCB üreticisi AI destekli AVI uygulamasını uyguladı:
Odaklama: Ters polarize kondansatörlerin olmamasını sağlamak (cihaz arızalarına neden olabilir).
Sonuç: 100% kutup hatalarının tespiti, manuel inceleme ile 92%'den fazla.
Uyum: FDA denetimleri otomatik kusur günlükleri ve trend raporları ile basitleştirildi.

Sık Sorulan Sorular
S: AVI uçan probun veya devre içi testin (ICT) yerini alabilir mi?
A: AVI, görsel kusurları kontrol ederken, İKT ve uçan problar elektrik fonksiyonlarını test eder (açılır, kısa pantolonlar).Ve elektrik testleri gizli hataları tespit eder..

S: AVI yansıtıcı bileşenleri (örneğin parlak IC'ler veya metal kalkanlar) nasıl işliyor?
A: 3 boyutlu sistemler, yansıtıcılığa güvenmeden yüksekliği ölçmek için yapılandırılmış ışık (PCB'ye projeksiyon desenleri) kullanır. 2 boyutlu sistemler parlaklığı azaltmak için kutuplaştırıcı filtreler veya birden fazla ışık açısı kullanır.

S: AVI operatörleri için öğrenme eğrisi nedir?
A: Temel operasyon 1 ′′ 2 hafta sürer, ancak gelişmiş görevler (algoritma ayarlama, 3 boyutlu kalibrasyon) 1 ′′ 3 aylık eğitim gerektirir.

S: AVI, düşük hacimli üretim için uygun mu?
A: PCB karmaşıklığına bağlıdır. Düşük hacimli, yüksek karmaşıklıkta PCB'ler (örneğin, havacılık prototipleri) çevrimdışı AVI'den yararlanırken, düşük hacimliBasit levhalar, yüksek ön maliyetlerden kaçınmak için hala manuel denetim kullanabilir.

Sonuçlar
Otomatik görsel denetim, modern PCB üretiminde vazgeçilmez hale geldi ve yoğun, yüksek güvenilirlik elektronik için gereken hız, hassasiyet ve tutarlılığı sağladı.Hata eğilimli el kontrollerini 2D / 3D görüntüleme ve AI ile değiştirerek, AVI sistemleri kusurları azaltır, maliyetleri azaltır ve süreçleri iyileştirmek için uygulanabilir veriler sağlar.Daha hızlı üretim5G, yapay zeka ve IoT çağında rekabet etmeyi amaçlayan üreticiler için AVI sadece bir araç değil, stratejik bir avantaj.