การตรวจสอบด้วยภาพอัตโนมัติในการทดสอบ PCB: เทคโนโลยี, ประโยชน์, และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

ในโลกของการผลิต PCB ที่มีความเสี่ยงสูง แม้กระทั่งความบกพร่องเล็ก ๆ น้อย ๆ องค์ประกอบที่ไม่ตรงกันดี สะพานผสมผสานหรือรอยแตกเมื่อ PCBs หนาแน่นมากขึ้น (มีองค์ประกอบขนาดเล็กเท่าชิป 01005 และรอยต่ํากว่า 50μm)การตรวจสอบทางมือได้กลายเป็นเก่าแก่ อ่อนไหวต่อความผิดพลาดของมนุษย์ และช้าเกินไปสําหรับปริมาณการผลิตที่ทันสมัยและการเรียนรู้เครื่องจักร เพื่อตรวจพบความบกพร่องอย่างรวดเร็ว, ความละเอียดและความสอดคล้อง คู่มือนี้สํารวจวิธี AVI เปลี่ยนแปลงการทดสอบ PCB จากเทคโนโลยีหลักของมันไปยังผลกระทบในโลกจริงของคุณภาพและประสิทธิภาพ

ประเด็นสําคัญ
1ระบบ.AVI สามารถตรวจพบความบกพร่องของ PCB ได้ 99.5% เมื่อเทียบกับ 85% สําหรับการตรวจสอบด้วยมือ
2. AVI ที่ทันสมัยใช้กล้องความละเอียดสูง (550MP), อัลการอริทึม AI และการถ่ายภาพ 3 มิติเพื่อระบุอาการบกพร่องที่เล็กถึง 10μm
3.AVI ลดเวลาการตรวจสอบ 70% ~ 90%: PCB HDI 12 ชั้นใช้เวลา 2 นาทีในการตรวจสอบด้วย AVI เทียบกับ 15 ~ 20 นาทีด้วยมือ
4.การนําไปใช้ ต้องการความเร็วและความแม่นยําในการสมดุล ด้วยอัลการิทึมที่กําหนดเองสําหรับความบกพร่องเฉพาะเจาะจงสะพานผสมผสานใน PCB ของรถยนต์) และการบูรณาการกับระบบการดําเนินการผลิต (MES) สําหรับการตอบสนองในเวลาจริง.

การตรวจสอบทางสายตาอัตโนมัติ (AVI) ในการทดสอบ PCB คืออะไร?
การตรวจสอบภาพอัตโนมัติ (AVI) เป็นวิธีการทดสอบที่ไม่ทําลายล้างที่ใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพและโปรแกรมเพื่อตรวจสอบ PCB สําหรับความบกพร่องระหว่างการผลิตหรือหลังการผลิตไม่เหมือนกับการตรวจสอบด้วยมือ ที่ช่างใช้กล้องจุลินทรีย์และรายการตรวจสอบ:
a. รับภาพความละเอียดสูงของ PCB จากมุมหลายมุม (มุมบน, ด้านล่าง, มุม 45°)
บ.วิเคราะห์ภาพโดยใช้อัลการิทึมเพื่อเปรียบเทียบกับมาตรฐานทอง (PCB ที่ไม่มีความบกพร่อง)
c. ความผิดปกติของเครื่องหมาย เช่น อะไหล่ที่หายไป, ความบกพร่องของเครื่องเชื่อม, ความเสียหายตามรอย, หรือการไม่ตรงกัน
AVI ได้ถูกบูรณาการในสายการผลิต PCB ตรวจสอบแผ่นหลังจากขั้นตอนสําคัญ: การใช้ผสมผสมผสมผสม, การวางส่วนประกอบ, และการผสมผสมผสมผสานลดต้นทุนการทํางานใหม่และป้องกัน PCB ที่ผิดปกติจากการเข้าสู่การประกอบ.

วิธีการทํางานของ AVI: กระบวนการตรวจสอบ
ระบบ AVI ติดตามกระแสการทํางานที่มีโครงสร้างเพื่อให้แน่ใจว่าการตรวจสอบอย่างละเอียดและสม่ําเสมอ
1. การรับภาพ
กล้อง: กล้องความละเอียดสูง (550MP) พร้อมแสง LED (สีขาว, RGB, หรืออินฟราเรด) จับภาพ. ระบบบางระบบใช้กล้องหลายตัว (สูงสุด 8 ตัว) เพื่อดู PCB จากมุมต่างๆรับรองว่าไม่มีความบกพร่องซ่อนอยู่.
การส่องแสง: การส่องแสงที่กําหนดเอง (ส่องแสงกระจาย, ส่องแสงทิศทาง, หรือส่องแสงวงแหวน) ให้ความสําคัญกับลักษณะเฉพาะเจาะจงขณะที่แสง RGB จะตรวจจับองค์ประกอบที่มีโค้ดสี.
การเคลื่อนไหว: PCBs ถูกขนส่งผ่านสายพานขนส่งในความเร็วสูงถึง 1m / s โดยมีกล้องร่วมกันกระตุ้นการยิงเพื่อหลีกเลี่ยงการเคลื่อนไหว blur.
สําหรับองค์ประกอบขนาดละเอียด (0.4 มม. BGA) ระบบใช้เลนส์โทรศูนย์กลางเพื่อกําจัดการบิดเบือนมุมมอง, รับประกันการวัดแม่นยําของลักษณะเล็ก ๆ น้อย ๆ.

2การประมวลภาพและการตรวจพบความบกพร่อง
การประมวลผลก่อน: ภาพถูกทําความสะอาด (การลดเสียง, การปรับความแตกต่าง) เพื่อเพิ่มความเห็นของความบกพร่อง
การวิเคราะห์อัลกอริทึม: โปรแกรมเปรียบเทียบภาพ PCB กับรูปแบบทอง (รูปแบบดิจิตอลของ PCB ที่สมบูรณ์แบบ) โดยใช้สองวิธี:
อัลกอริทึมที่ใช้กฎ: ค้นพบความบกพร่องที่ทราบกัน (เช่น สะพานผสมผสม, แข้งที่หายไป) โดยใช้เกณฑ์ที่กําหนดไว้ล่วงหน้า (ขนาด, รูปทรง, สี)
AI/การเรียนรู้เครื่องจักร: ฝึกแบบจําลองบนภาพความบกพร่องเป็นพันๆ ภาพ เพื่อระบุปัญหาใหม่หรือซับซ้อน (ตัวอย่างเช่น การแตกเล็กในร่องรอย, ฟิลเล่ต์ solder ที่ไม่เรียบ)
การจัดหมวดความบกพร่อง: ความผิดปกติถูกจัดหมวดตามชนิด (ตัวอย่างเช่น ผสมโลหะว่าง, ผสมส่วนประกอบ) และความรุนแรง (วิกฤต, ใหญ่, เล็กน้อย) สําหรับการทํางานใหม่ที่มีความสําคัญ

3. การรายงานและการตอบสนอง
การแจ้งเตือนในเวลาจริง: ผู้ประกอบการได้รับการแจ้งถึงความบกพร่อง ผ่านจอหรือสัญญาณเตือน โดยมีภาพแสดงพื้นที่ที่เกิดปัญหา
การบันทึกข้อมูล: ข้อมูลความบกพร่อง (ประเภท, สถานที่, ความถี่) ถูกเก็บไว้ในฐานข้อมูล ทําให้สามารถวิเคราะห์แนวโน้มได้ (เช่น 30% ของสะพานผสมผสมเกิดขึ้นในโซน PCB ที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีปัญหาเรื่อง stencil)
การบูรณาการ MES: ข้อมูลเข้าสู่ระบบการดําเนินการผลิต เพื่อปรับปรุงปริมาตรการผลิต (เช่น อุณหภูมิของเตาอบระบายกลับ) และป้องกันความบกพร่องที่ซ้ําขึ้น

AVI vs การตรวจสอบด้วยมือ: การเปรียบเทียบแบบตรงไปตรงมา

ประเภทของระบบ AVI สําหรับการทดสอบ PCB
ระบบ AVI ถูกปรับปรุงให้เหมาะสมกับขั้นตอนการผลิต PCB และประเภทความบกพร่องต่างๆ
1ระบบ AVI 2 มิติ
ประเภทที่พบบ่อยที่สุด ใช้กล้อง 2 มิติในการถ่ายภาพที่เรียบจากบนลง
ความบกพร่องขององค์ประกอบ: องค์ประกอบที่หายไป, ไม่ตรงกันดี, หรือกลับกลับ (ตัวอย่างเช่น เครื่องประกอบขั้วขั้วขั้ว)
ปัญหาของพาสต์ท่อ: การฝากที่ไม่เท่าเทียมกัน, พาสต์ที่หายไป,
ความบกพร่องในรอย: ความแตกแตก หรือการกัดกรองในรอยทองแดง
ข้อจํากัด: พยายามต่อสู้กับความบกพร่อง 3 มิติ (เช่น ความสูงของฟิลเล่ต์ผสมผสม, ความชันขององค์ประกอบ) และพื้นผิวที่สว่าง (ที่ทําให้สะท้อน)

2ระบบ 3D AVI
ระบบ 3 มิติใช้แสงโครงสร้างหรือการสแกนเลเซอร์เพื่อสร้างรูปแบบ 3 มิติของ PCBs โดยวัดความสูงและปริมาตร
การตรวจสอบส่วนผสมผสม: ตรวจสอบความสูง, ปริมาตรและรูปร่างของฟิลเล่ (เช่น การตรวจสอบผสมผสมที่ไม่เพียงพอบนลูกบอล BGA)
ความเป็น coplanarity ของส่วนประกอบ: การรับประกันว่าสาย QFP หรือ BGA อยู่เรียบ (ความชัน > 0.1mm อาจทําให้เปิด)
การตรวจพบการบิดเบือน: การระบุการบิดเบือน PCB (> 0.2 มม.) ที่ส่งผลต่อการวางส่วนประกอบ
ข้อดี: แก้ปัญหาการสะท้อน 2 มิติ และให้ข้อมูลปริมาณ (เช่น ปริมาตรของผสมผสมเหล็กต่ํากว่า 20%)

3อินไลน์ VS ออฟไลน์ AVI
In-line AVI: ผสมผสานกับสายการผลิต, ตรวจสอบ PCB เมื่อมันเคลื่อนไหวผ่านสายขนส่ง. ออกแบบให้ความเร็ว (สูงสุด 60 PCB / นาที) และการตอบสนองในเวลาจริงเพื่อปรับกระบวนการด้านบน (เช่น,เครื่องพิมพ์พิมพ์พิมพ์พิมพ์พิมพ์พิมพ์พิมพ์พิมพ์พิมพ์พิมพ์
AVI ออฟไลน์: ระบบอิสระสําหรับการเก็บตัวอย่างหรือตรวจสอบรายละเอียดของ PCB ที่ล้มเหลวช้า (5 หมื่น 10 PCB / นาที) แต่แม่นยํากว่า, ด้วยกล้องความละเอียดสูงและตัวเลือกการตรวจสอบด้วยมือ

ความบกพร่องหลักที่ AVI พบ
ระบบ AVI ระบุความบกพร่อง PCB มากมาย โดยมีอัลการิทึมที่ปรับปรุงให้กับปัญหาเฉพาะเจาะจง:

ข้อดีของ AVI ในการผลิต PCB
AVI ส่งผลให้เกิดการปรับปรุงในคุณภาพ ค่าใช้จ่าย และประสิทธิภาพ
1คุณภาพและความน่าเชื่อถือสูงขึ้น
ความบกพร่องที่หลบหนีน้อยลง: อัตราการตรวจพบของ AVI มากกว่า 99.5% เมื่อเทียบกับการตรวจสอบแบบมือถือ 85% หมายความว่า PCB ที่บกพร่องจะถึงลูกค้าน้อยลงถึง 10 เท่า ลดการเรียกร้องรับประกัน 60% - 70%
มาตรฐานที่สอดคล้อง: กําจัดการคัดเลือกของผู้ตรวจสอบ (เช่น ช่างคนนึงระบุความผิดพลาด 0.1 มิลลิเมตร คนอื่นไม่สนใจมัน)
การจับความบกพร่องในระยะแรก: การค้นหาปัญหาหลังการแปะหรือหลังการวาง (ไม่ใช่หลังการประกอบ) ลดต้นทุนการทํางานใหม่ถึง 80%

2การผลิตที่เร็วขึ้น
ความเร็ว: ในสาย AVI ตรวจสอบ PCB 3060 / นาที, ติดตามกับสายปริมาณสูง (เช่น 50,000 PCB / วันสําหรับสมาร์ทโฟน)
การลดความยุ่งยาก: สถานที่ตรวจสอบด้วยมือมักทําให้การผลิตชะลอ; AVI สามารถบูรณาการได้อย่างต่อเนื่อง โดยเพิ่มเวลา <5 วินาทีต่อ PCB
การทํางาน 24 / 7 ระบบ AVI ใช้งานโดยไม่หยุด สําคัญสําหรับการผลิตตลอดเวลาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รถยนต์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค

3การปรับปรุงกระบวนการที่ขับเคลื่อนโดยข้อมูล
การวิเคราะห์แนวโน้ม: AVI บันทึกความบกพร่องทุก ๆ อย่าง, ทําให้การวิเคราะห์สาเหตุราก (เช่น, 80% ของ BGA ที่ไม่ตรงกันมาจากเครื่อง # 3).
การบํารุงรักษาแบบคาดการณ์: ความบกพร่องของผสมผสมผสมอาจเป็นสัญญาณของสแตนสิลที่สวมเสื่อม, ส่งผลให้มีการแทนที่อย่างรวดเร็ว
รายงานความเป็นไปตาม: สร้างร่องรอยการตรวจสอบโดยอัตโนมัติสําหรับอุตสาหกรรมเช่นการแพทย์ (ISO 13485) หรือการผลิตรถยนต์ (IATF 16949).

ความท้าทายของการนํา AVI มาใช้
ขณะที่ระบบ AVI มีพลังงานมาก แต่ต้องการการวางแผนอย่างละเอียด เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
1การตั้งค่าและการปรับระดับครั้งแรก
การสร้างรูปแบบทองคํา: การสร้างรูปแบบอ้างอิงที่สมบูรณ์แบบใช้เวลา (48 ชั่วโมงสําหรับ PCB HDI ที่ซับซ้อน) และต้องคํานวณความแตกต่างปกติ (เช่น ความอดทนสีส่วนประกอบ)
การปรับปรุงแสงสว่าง: ส่วนประกอบที่สว่าง (เช่น เครื่องเชื่อมทอง) ส่งผลให้เกิดการสะท้อน; ระบบ 3 มิติหรือกรองขั้วขั้วที่จําเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงผลบวกเท็จ
การปรับอัลกอริทึม: ระบบที่มีความรู้สึกเกิน ระบุความผิดปกติที่ไม่มีความบกพร่อง (ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างของผสมผสมผสมเล็ก ๆ น้อย ๆ) ทําให้ผู้ประกอบการมีสัญญาณเตือนเท็จ

2. การจัดการ PCB ที่มีความหนาแน่นและเร็วสูง
องค์ประกอบความละเอียด: ชิป 01005 (0.4 มม x 0.2 มม) ต้องการกล้อง 50MP และ AI ที่ก้าวหน้าเพื่อแยกระหว่างการวางที่ที่ดีและการสับเปลี่ยนเล็กน้อย
สัญญาณความเร็วสูง: ร่องรอยที่มีความกว้าง < 50μm ต้องการการถ่ายภาพ 3 มิติเพื่อตรวจพบรอยแตกเล็กๆ ที่ระบบ 2 มิติพลาด
PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น: ส่วนยืดหยุ่นที่มีพื้นผิวโค้งทําให้ระบบ 2 มิติสับสน; การสแกนเลเซอร์ 3 มิติจําเป็น

3ค่าใช้จ่ายและ ROI
การลงทุนเบื้องต้น: ระบบ AVI 3 มิติในสาย ค่า (150,000) 500000แบ่งจาก 50,000 ดอลลาร์สําหรับสถานีมือ
การฝึกอบรม: ผู้ประกอบการจําเป็นต้องดูแลระบบ ปรับแอลการ์ทึม และตีความข้อมูล เพิ่มค่าแรงงาน
ระยะเวลา ROI: โดยทั่วไป 6 ∼ 12 เดือนสําหรับผู้ผลิตปริมาณสูง (100,000 + PCB / เดือน) เนื่องจากการลดค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงและการรับประกันชําระค่าใช้จ่ายล่วงหน้า

แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสําหรับการนํา AVI มาใช้
เพื่อให้ AVI มีประสิทธิภาพสูงสุด ติดตามแนวทางต่อไปนี้:
1. สอดคล้อง AVI กับ PCB ความซับซ้อน
PCB ที่มีความซับซ้อนต่ํา (ตัวอย่างเช่น ไดรฟ์ LED ที่มีส่วนประกอบ 0805) ใช้ AVI 2 มิติเพื่อประหยัด
HDI ที่มีความซับซ้อนสูง (เช่น โมเดม 5G ด้วยชิป 01005 และ BGA) ลงทุนในระบบ 3 มิติที่มี AI เพื่อจัดการรายละเอียดละเอียด

2.บูรณาการกับกระแสการทํางานการผลิต
เชื่อมต่อกับ MES: ข้อมูล AVI ควรนําเข้าไปใน MES เพื่อปรับกระบวนการด้านบน (เช่น หากความบกพร่องของผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมผสมเพิ่มขึ้น เครื่องพิมพ์จะถูกปรับขนาดใหม่)
การตรวจสอบเฉพาะระยะ: ตรวจสอบหลังจากผสมผสมผสม (เพื่อจับปัญหาการฝาก), หลังจากวาง (เพื่อแก้ไขความผิดเหมาะสม) และหลังจากไหลกลับ (เพื่อตรวจสอบข้อเชื่อมผสมผสม)

3. ปรับปรุง Algorithms และ Thresholds
ปรับปรุงตามประเภทความบกพร่อง: ฝึกแบบ AI ตามความบกพร่องเฉพาะของคุณ (เช่น PCB ของรถยนต์อาจให้ความสําคัญกับสะพานผสมผสม ขณะที่ PCB ของทางการแพทย์มุ่งเน้นต่อความขั้วขององค์ประกอบ)
ความรู้สึกในการปรับเสียง: เริ่มต้นด้วยขั้นต่ําที่เข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการพลาด จากนั้นค่อยๆผ่อนคลายเพื่อลดสัญญาณเตือนเท็จ (เป้าหมาย < 1% ของผลบวกเท็จ)

4การบํารุงรักษาและการปรับขนาดเป็นประจํา
กล้องถ่าย / เลนส์สะอาด: ฝุ่นหรือคราบทําให้ภาพบิดเบือน
ปรับระดับสัปดาห์ละครั้ง: ใช้แผ่นปรับระดับที่มีความบกพร่องที่ทราบกัน เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยํา; การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ / ความชื้นสามารถเปลี่ยนแปลงการจัดตั้งกล้องได้

การ ศึกษา กรณี ใน โลก จริง
1. ผู้ผลิต อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค
ผู้ผลิตสมาร์ทโฟนเปลี่ยนผู้ตรวจสอบ 10 คนด้วยระบบ 3 มิติ AVI 2 ระบบ
ผลลัพธ์: อัตราการหลบหนีความบกพร่องลดลงจาก 1.2% เป็น 0.05%; เวลาตรวจสอบต่อ PCB ลดลงจาก 18 นาทีเป็น 90 วินาที
ROI: ทําได้ใน 8 เดือน ด้วยการลดค่าแรงงานและการปรับปรุง 200,000 ดอลลาร์

2จําหน่าย PCB ในอุตสาหกรรมรถยนต์
บริษัทอะไหล่รถยนต์เพิ่ม AVI เพื่อตรวจสอบ PCB เครื่องตรวจจับ ADAS:
ความท้าทาย: การตรวจพบช่องว่างของเหล็กผสม 50μm ในข้อเชื่อม BGA (สําคัญต่อการนําความร้อน)
การแก้ไข: AVI 3 มิติด้วยการสแกนเลเซอร์ ระบุช่องว่าง > 10% ของปริมาณ ด้วยความแม่นยํา 99.8%
ผลลัพธ์: ความล้มเหลวในสนามลดลง 70% ตอบสนองความต้องการ IATF 16949

3ผู้ผลิตอุปกรณ์การแพทย์
ผู้ผลิตพีซีบีเครื่องกําหนดจังหวะ (pacemaker PCB) ได้นํา AVI ที่ใช้พลังงาน AI มาใช้งาน
โฟกัส: รับรองว่าไม่มีตัวประกอบ polarised กลับ (ซึ่งอาจทําให้อุปกรณ์ล้มเหลว)
ผล: การตรวจพบความผิดพลาดด้านขั้วเป็น 100% จาก 92% เมื่อตรวจสอบด้วยมือ
การปฏิบัติตาม: การตรวจสอบของ FDA ที่ง่ายดายด้วยบันทึกความบกพร่องและรายงานแนวโน้มอัตโนมัติ

FAQs
คําถาม: AVI สามารถแทนเครื่องตรวจบินหรือการทดสอบในวงจร (ICT) ได้หรือไม่?
A: ไม่มี AVI ตรวจสอบความบกพร่องทางสายตา ขณะที่ ICT และเครื่องสํารวจบินทดสอบความสามารถทางไฟฟ้า (เปิด, สั้น)และการทดสอบไฟฟ้าจะพบความผิดพลาดที่ซ่อนอยู่.

คําถาม: AVI ใช้ส่วนประกอบที่สะท้อนแสง (เช่น IC สะท้อนแสงหรือโลหะป้องกัน) ได้อย่างไร?
ตอบ: ระบบ 3 มิติใช้แสงที่มีโครงสร้าง (การออกแบบรูปแบบบน PCB) เพื่อวัดความสูงโดยไม่พึ่งพาการสะท้อนแสง ระบบ 2 มิติใช้เครื่องกรองขั้วหรือมุมแสงหลายมุมเพื่อลดการส่องแสง

ถาม: กระบวนการเรียนรู้สําหรับผู้ประกอบการ AVI เป็นอย่างไร?
ตอบ: การทํางานพื้นฐานใช้เวลา 1 2 สัปดาห์ แต่งานที่ระดับสูง (การปรับอัลการิธม์, การปรับขนาด 3 มิติ) ต้องการการฝึกอบรม 1 3 เดือน ผู้จําหน่ายหลายคนให้การฝึกอบรมและการสนับสนุนในสถานที่

ถาม: AVI เหมาะสําหรับการผลิตขนาดเล็กหรือไม่
A: มันขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของ PCB PCB ขนาดต่ํา, ความซับซ้อนสูง (เช่นต้นแบบอากาศ) ได้รับประโยชน์จาก AVI นอกสายบอร์ดธรรมดายังสามารถใช้การตรวจสอบด้วยมือ เพื่อหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายสูงในเบื้องต้น.

สรุป
การตรวจสอบทางสายตาแบบอัตโนมัติได้กลายเป็นสิ่งที่จําเป็นในการผลิต PCB ที่ทันสมัย ทําให้มีความรวดเร็ว ความแม่นยํา และความสม่ําเสมอที่จําเป็นสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ที่หนาแน่นและมีความน่าเชื่อถือสูงโดยการแทนการตรวจสอบด้วยมือที่มีความบกพร่องต่อความผิดพลาดด้วยการถ่ายภาพ 2D / 3D และ AI, ระบบ AVI ลดความบกพร่อง, ลดต้นทุน, และให้ข้อมูลที่ใช้ในการปรับปรุงกระบวนการ.การผลิตเร็วขึ้นสําหรับผู้ผลิตที่ตั้งเป้าหมายที่จะแข่งขันในยุค 5G, AI และ IoT AVI ไม่ใช่แค่เครื่องมือ แต่เป็นข้อดีทางกลยุทธ์