Η εφαρμογή και η ανάπτυξη της τεχνολογίας AOI στην SMT: Η βασική κινητήρια δύναμη για τη βελτίωση της ποιότητας της ηλεκτρονικής παραγωγής

Με την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών προϊόντων προς την μικρογραφία και την υψηλή πυκνότητα, οι παραδοσιακές μέθοδοι οπτικής επιθεώρησης και ηλεκτρικής μέτρησης έχουν δυσκολευτεί να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις υψηλής ακρίβειας της παραγωγής SMT (Surface Mount Technology). Η τεχνολογία AOI (Automatic Optical Inspection), μέσω οπτικής απεικόνισης και έξυπνων αλγορίθμων, έχει γίνει ένα βασικό εργαλείο για τη διασφάλιση της ποιότητας της συγκόλλησης και την ενίσχυση της αποδοτικότητας της παραγωγής. Αυτό το άρθρο θα αναλύσει συστηματικά τον βασικό ρόλο του AOI στην SMT από πτυχές όπως οι τεχνικές αρχές, τα σενάρια εφαρμογής, οι προκλήσεις του κλάδου και οι μελλοντικές τάσεις.

Το AOI είναι μια τεχνολογία μη καταστροφικής δοκιμής που βασίζεται στην οπτική απεικόνιση και την ανάλυση υπολογιστή. Ο πυρήνας του περιλαμβάνει:

Οπτικό σύστημα: Χρησιμοποιούνται κάμερες CCD υψηλής ανάλυσης ή σαρωτές για την απόκτηση εικόνων PCB (printed circuit board). Σε συνδυασμό με δακτυλιοειδείς πηγές φωτός ινών και τηλεσκοπικούς φακούς, εξαλείφονται τα φαινόμενα παράλλαξης για να διασφαλιστεί η καθαρότητα της εικόνας 18%.

Αλγόριθμος ανάλυσης: Διακρίνεται σε Design Rule Verification (DRC) και μέθοδο γραφικής αναγνώρισης. Το DRC ανιχνεύει ελαττώματα μέσω προκαθορισμένων κανόνων (όπως η απόσταση των pads), ενώ η μέθοδος γραφικής αναγνώρισης επιτυγχάνει αντιστοίχιση υψηλής ακρίβειας συγκρίνοντας τυπικές εικόνες με πραγματικές εικόνες 68.

Έξυπνο λογισμικό: Το σύγχρονο AOI ενσωματώνει στατιστική μοντελοποίηση (όπως η τεχνολογία SAM) και AI deep learning για την ενίσχυση της προσαρμοστικότητας στις αλλαγές χρώματος και σχήματος των εξαρτημάτων, μειώνοντας το ποσοστό εσφαλμένης κρίσης κατά 10 έως 20 φορές σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους.

Σημασία: Το 60%-70% των ελαττωμάτων συγκόλλησης προέρχονται από το στάδιο της εκτύπωσης (όπως έλλειψη κασσίτερου, μετατόπιση, γεφύρωση). 37.

Τεχνική λύση: Υιοθετείται ένα σύστημα ανίχνευσης 2D ή 3D. Το ανακλώμενο φως από την άκρη της πάστας συγκόλλησης συλλαμβάνεται λοξά από μια κυκλική πηγή φωτός και το ύψος και το σχήμα υπολογίζονται για την γρήγορη αναγνώριση της ανωμαλίας 710.

Στόχοι ανίχνευσης: παράλειψη επικόλλησης, εσφαλμένη πολικότητα, μετατόπιση κ.λπ. Εάν τα ελαττώματα σε αυτό το στάδιο δεν εντοπιστούν, ενδέχεται να μην είναι επισκευάσιμα μετά τη συγκόλληση reflow 34.

Τεχνικά πλεονεκτήματα: Το PCB δεν έχει υποστεί παραμόρφωση υψηλής θερμοκρασίας μετά την επιφανειακή τοποθέτηση, οι συνθήκες επεξεργασίας εικόνας είναι βέλτιστες και το ποσοστό εσφαλμένης κρίσης είναι χαμηλό κατά 410.

Βασική λειτουργία: Ανιχνεύει ελαττώματα όπως γεφύρωση, ψευδοσυγκόλληση και σφαιρίδια συγκόλλησης μετά τη συγκόλληση, αντικατοπτρίζοντας τη συνολική ποιότητα της διαδικασίας. 38.

Πρόκληση: Είναι απαραίτητο να χειριστείτε την πολυπλοκότητα του τρισδιάστατου σχήματος της άρθρωσης συγκόλλησης. Ορισμένα συστήματα συνδυάζουν την ανίχνευση ακτίνων Χ για την ενίσχυση της ακρίβειας κατά 10.

Βελτίωση της αποδοτικότητας: Η ταχύτητα ανίχνευσης μπορεί να φτάσει εκατοντάδες εξαρτήματα ανά δευτερόλεπτο, ξεπερνώντας κατά πολύ την οπτική επιθεώρηση με το χέρι και καλύπτοντας τις απαιτήσεις των γραμμών παραγωγής υψηλής ταχύτητας.

Διασφάλιση ποιότητας: Το ποσοστό κάλυψης σφαλμάτων υπερβαίνει το 80%, μειώνοντας σημαντικά το επακόλουθο κόστος επανεπεξεργασίας που προκαλείται από τις παραλείψεις ανίχνευσης κατά 67%.

Βελτιστοποίηση βάσει δεδομένων: Σε συνδυασμό με το SPC (Statistical Process Control), παρέχει ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τις παραμέτρους της διαδικασίας, βοηθώντας στην αύξηση της απόδοσης κατά 410%.

Μειωμένο κόστος εργασίας: Τα συστήματα αναθεώρησης AI μπορούν να μειώσουν την εργασία αναθεώρησης κατά πάνω από 80%, όπως το "Tianshu AI System" της Gecreate Dongzhi 25.

Εσφαλμένη κρίση και παράλειψη ανίχνευσης: Οι ψευδείς συναγερμοί που προκαλούνται από παράγοντες όπως η σκόνη και η αντανάκλαση υλικού απαιτούν χειροκίνητη επανεπιθεώρηση. 37

Πολυπλοκότητα προγραμματισμού: Το παραδοσιακό AOI απαιτεί προσαρμογή αλγορίθμων για διαφορετικά εξαρτήματα, κάτι που διαρκεί αρκετές ημέρες. 68

Ενσωμάτωση AI: Για παράδειγμα, το "aiDAPTIV+ AOI" της Phantasy χρησιμοποιεί εκμάθηση εικόνων AI για να αυξήσει το ποσοστό επιτυχίας κατά 8% έως 10% και να μειώσει σημαντικά το ποσοστό εσφαλμένης κρίσης κατά 9%.

Στερεοσκοπική όραση και 3D απεικόνιση: Με την ενσωμάτωση της τεχνολογίας SAM με συστοιχίες πολλαπλών καμερών, επιτυγχάνεται τρισδιάστατη ανάλυση τοπολογίας επιφανειών των PCBS, ενισχύοντας την ακρίβεια μέτρησης ύψους κατά 38%.

Ενσωμάτωση πλατφόρμας cloud: Υποστηρίζει κεντρική επαναξιολόγηση και απομακρυσμένη συντήρηση σε πολλαπλές γραμμές παραγωγής, μειώνοντας την εξάρτηση από φυσικές ετικέτες κατά 25%.

Ευφυΐα και αυτο-προσαρμογή: Τα μοντέλα AI μαθαίνουν συνεχώς από τα δεδομένα της γραμμής παραγωγής, βελτιστοποιούν δυναμικά τις παραμέτρους ανίχνευσης και προσαρμόζονται σε λειτουργίες παραγωγής μικρής παρτίδας, πολλαπλών ποικιλιών. 29

Μικρογραφία εξοπλισμού και βελτιστοποίηση κόστους: Εισαγωγή μοντέλων υψηλής απόδοσης κόστους για μικρές και μεσαίες επιχειρήσεις για την προώθηση της διάδοσης του AOI.

Ολοκλήρωση πλήρους διαδικασίας: Βαθιά ενσωματωμένο με το MES (Manufacturing Execution System) για την επίτευξη ελέγχου κλειστού βρόχου από την επιθεώρηση έως την προσαρμογή της διαδικασίας 59.

Η τεχνολογία AOI έχει γίνει ένα απαραίτητο εργαλείο ποιοτικού ελέγχου στην παραγωγή SMT. Η ενσωμάτωσή του με τεχνολογίες όπως η AI και η 3D απεικόνιση οδηγεί την ηλεκτρονική κατασκευή προς υψηλότερη ακρίβεια και χαμηλότερο κόστος. Στο μέλλον, με την εμβάθυνση της Industry 4.0, το AOI θα μετατοπιστεί περαιτέρω από την "ανίχνευση ελαττωμάτων" στην "πρόληψη διαδικασιών", καθιστώντας έναν βασικό κόμβο στο έξυπνο οικοσύστημα κατασκευής.