Cómo se aplica el sistema de inspección óptica automática AOI en la producción de circuitos impresos

Después de casi 112 años de esfuerzos, el sistema de inspección óptica automática (AOI) finalmente se ha aplicado con éxito a la línea de producción de placas de circuito impreso (PCB).El número de proveedores de AOI ha aumentado considerablemente.En la actualidad, desde los sistemas de cámaras simples hasta los complejos sistemas de inspección tridimensional con rayos X, la tecnología de la información de los usuarios (AOI) se ha convertido en una herramienta de control de la calidad de la información.Muchos proveedores han sido casi capaces de proporcionar equipos de AOI que puedan aplicarse a todas las líneas de producción automáticas..

Durante la última década, se ha mejorado el rendimiento de las impresoras de pasta de soldadura y las máquinas de colocación SMT, lo que ha mejorado la velocidad, la precisión y la fiabilidad del ensamblaje de productos.La tasa de rendimiento de los grandes fabricantes ha mejoradoEl creciente número de componentes envasados SMT proporcionados por los fabricantes de componentes también ha impulsado el desarrollo de la automatización en las líneas de ensamblaje de placas de circuito impreso.La colocación automática de los componentes SMT puede eliminar casi por completo los errores que pueden ocurrir durante el montaje manual en la línea de producción.

En la industria de fabricación de PCB, la miniaturización y denaturación de componentes siempre han sido la tendencia de desarrollo.Esto ha llevado a los fabricantes a instalar equipos de AOI en sus líneas de producción.Porque ya no es posible realizar una detección fiable y consistente de componentes densamente distribuidos y mantener registros precisos de detección basándose en el trabajo manual.por otro lado, puede llevar a cabo inspecciones repetidas y precisas, y el almacenamiento y la liberación de los resultados de las inspecciones también pueden ser digitalizados.

En muchos casos, the inspection and adjustment of the solder paste printer and assembly process by process engineers can ensure that the solder paste contamination rate (spatter rate) on the production line is only a few parts per million (ppm)Para una línea de producción de alto rendimiento/baja mezcla, la tasa típica de contaminación de la pasta de soldadura es de entre 20 partes por millón y 150 partes por millón.La experiencia práctica ha demostrado que es difícil detectar la contaminación de todos y cada uno de los tipos de pasta de soldadura simplemente tomando muestras y probando muestras de placas de circuitos impresos.Sólo mediante la realización de una inspección del 100% en todas las placas de circuito se puede garantizar una mayor cobertura de inspección, logrando así un control estadístico del proceso (SPC).

En gran medida, sólo existe una muy pequeña parte de los tipos específicos de contaminación de pasta de soldadura,y la generación de estos contaminantes de pasta de soldadura puede estar vinculada a determinados equipos de producción específicosEn muchos casos, también se puede atribuir la ocurrencia de una contaminación de pasta de soldadura a un dispositivo específico.como el desplazamiento de componentes (debido al efecto de autocorrección durante el proceso de reflujo)Por lo tanto, para detectar toda contaminación de la pasta de soldadura, se debe utilizar un método de detección de la contaminación.Es necesario realizar una inspección del 100% en cada paso de producción de la línea de producción.Sin embargo, en realidad, debido a consideraciones económicas, los fabricantes de PCB no pueden probar cada placa de circuito después de que se haya completado cada proceso.Los ingenieros de procesos y los gerentes de control de calidad deben considerar cuidadosamente cómo lograr el mejor equilibrio entre la inversión en inspección y los beneficios derivados del aumento de la producción.

En términos generales, como se muestra en la Figura 1, se puede aplicar efectivamente el AOI después de cualquiera de las cuatro etapas de producción en una línea de producción.Los siguientes apartados introducirán, respectivamente, la aplicación del AOI después de cuatro etapas de producción diferentes en la línea de producción de PCB SMT.En la siguiente descripción, la inspección después de la impresión de pasta de soldadura, la inspección de la calidad de los materiales y la inspección de la calidad de los materiales, la inspección de la calidad de los materiales y la inspección de la calidad de los materiales.La colocación del dispositivo y la colocación de los componentes pueden clasificarse como prevención de problemas., mientras que la última etapa - la inspección después de la soldadura por reflujo - puede clasificarse como detección de problemas, ya que la inspección en esta etapa no puede prevenir la aparición de defectos.

• Después de la impresión con pasta de soldadura:
  En gran medida, la soldadura defectuosa se debe a la impresión defectuosa de pasta de soldadura.La mayoría de los sistemas de detección en 2D pueden controlar el desplazamiento y la inclinación de la pasta de soldaduraEl sistema 3D también puede medir la cantidad de soldadura.
• Tras la colocación de los dispositivos (en chip):
  La detección en esta etapa puede detectar componentes faltantes, desplazamiento, sesgo de dispositivos (en chip) y fallas direccionales de dispositivos (en chip).Este sistema de detección también puede comprobar la pasta de soldadura en las almohadillas utilizadas para conectar los componentes de acoplamiento cercano y la red de bolas (BGA).
• Tras el montaje del componente:
  Después de que el equipo monta componentes en el PCB, el sistema de detección puede verificar si hay componentes faltantes, desplazados y sesgados en el PCB, y también detectar errores en la polaridad de los componentes.
• Después de la soldadura por reflujo:
  Al final de la línea de producción, el sistema de detección puede comprobar la ausencia, desplazamiento y sesgo de componentes, así como defectos en todos los aspectos de polaridad.El sistema también debe detectar la corrección de las juntas de soldadura, así como defectos tales como la pasta de soldadura insuficiente, cortocircuitos durante la soldadura y los pies levantados.

Si es necesario, también puede añadir los métodos de reconocimiento óptico de caracteres (OCR) y verificación óptica de caracteres (OCV) para la detección en los pasos 2, 3 y 4.

Los ingenieros y los fabricantes discuten siempre los pros y los contras de los diferentes métodos de detección.los principales criterios de selección deben centrarse en el tipo de componentes y procesos, el espectro de fallos y los requisitos de fiabilidad del producto.el sistema de detección debe aplicarse a los primeros y segundos pasos para maximizar su eficaciaAdemás, la realización de inspecciones después de la cuarta etapa puede identificar eficazmente los defectos en los bienes de consumo de gama baja.debido a los requisitos de calidad extremadamente estrictosPara este tipo de PCB, se pueden seleccionar las radiografías para la inspección.

Si se ha de evaluar el AOI utilizado en la línea de producción, es necesario distinguir entre los sistemas que solo pueden realizar detección y los que pueden realizar medición.

Los sistemas de detección que solo pueden buscar defectos como componentes faltantes y colocación incorrecta no pueden proporcionar herramientas para el control del proceso.por lo que no pueden utilizarse para mejorar el proceso de producción de PCBSLos ingenieros todavía tienen que ajustar el proceso de producción manualmente. Sin embargo, estos sistemas de detección son rápidos y económicos.

Por otro lado, el sistema de medición puede proporcionar datos precisos para cada componente, lo que es de gran importancia para medir los parámetros del proceso de producción.Estos sistemas son más caros que los sistemas de detección, pero cuando se integran con el software SPC, el sistema de medición puede proporcionar la información necesaria para mejorar el proceso de producción.

En general, no es exhaustivo para las personas evaluar la calidad de un sistema de detección basándose simplemente en su tasa de precisión de informes de errores, es decir,la proporción de errores verdaderos (reporte de errores preciso) y falsas alarmas (reporte de errores falsos)Si se va a evaluar un sistema de medición, también es necesario basarse en los resultados de la evaluación de la exactitud del sistema de medición dentro de un rango de tolerancia más pequeño.Control del proceso estadístico

• Datos de medición exactos
• Medición reproducible y repetible
• Cerca de la medición de eventos en el tiempo y el espacio
• Así como el proceso de medición en tiempo real y toda la información relacionada con el proceso de producción

La instalación de un sistema AOI durante el proceso de impresión o montaje puede ayudar a eliminar otras variables de proceso acumuladas durante el proceso de producción.Suponiendo que usted mide si los componentes han cambiado de posición después de la soldadura de reflujo, los datos recogidos no pueden reflejar la exactitud del proceso de montaje.Pero esta información es casi inútil para controlar el montaje del dispositivoDada la tendencia del desarrollo del monitoreo, instalar un sistema de AOI cerca del proceso que debe monitorear puede corregir rápidamente un parámetro que está a punto de entrar en el siguiente paso.La detección a corta distancia también puede reducir el número de PCBS no conformes antes del proceso de detección..

Aunque la mayoría de los usuarios de AOI en la industria electrónica todavía se centran únicamente en la inspección posterior a la soldadura,la tendencia futura de miniaturización de componentes y PCBS requerirá un control de proceso de circuito cerrado más eficazLos sistemas de AOI que pueden proporcionar soluciones eficaces de detección y medición atraerán a más y más usuarios, y los ingenieros también considerarán que la inversión en tales sistemas es más rentable.Para todos los clientes, AOI seguirá desempeñando un papel importante en la mejora de las líneas de producción de productos y el aumento del rendimiento de los productos terminados.