Geautomatiseerde visuele inspectie bij PCB-tests: technologieën, voordelen en beste praktijken

In de wereld van de PCB-productie met hoge risico's, kan zelfs een klein defect - een verkeerd uitgelijnd onderdeel, een soldeerbrug of een gebarsten spoor - een hele productiebaan in de war brengen.Als PCB's dichter worden (met componenten zo klein als 01005 chips en sporen onder de 50 μm)In het kader van de nieuwe technologieën is de handmatige inspectie verouderd, vatbaar voor menselijke fouten en te traag voor moderne productievolumes.en machine learning om fouten snel te detecterenDeze gids onderzoekt hoe AVI PCB-tests transformeert, van de kerntechnologieën tot de effecten op kwaliteit en efficiëntie in de praktijk.

Belangrijkste lessen
1.AVI-systemen detecteren 99,5% van de PCB-defecten, vergeleken met 85% bij handmatige inspectie, waardoor veldfouten met 60% worden verminderd bij de productie van grote hoeveelheden.
2.Moderne AVI maakt gebruik van camera's met hoge resolutie (550 MP), AI-algoritmen en 3D-imaging om fouten van zo'n kleine grootte als 10 μm te identificeren.
3.AVI verkort de inspectietijd met 70~90%: een HDI-PCB met 12 lagen duurt 2 minuten om te inspecteren met AVI versus 15~20 minuten handmatig.
4.De implementatie vereist snelheid en nauwkeurigheid van het balanceren, met aangepaste algoritmen voor specifieke defecten (bijv.de productie van elektrische apparatuur voor de productie van elektrische apparatuur voor de productie van elektrische apparatuur voor de productie van elektrische apparatuur voor de productie van elektrische apparatuur voor de productie van elektrische apparatuur voor de productie van elektrische apparatuur voor de productie van elektrische apparatuur.

Wat is geautomatiseerde visuele inspectie (AVI) bij PCB-tests?
Geautomatiseerde visuele inspectie (AVI) is een niet-destructieve testmethode die beeldtechnologie en software gebruikt om PCB's te inspecteren op gebreken tijdens of na de productie.In tegenstelling tot de handmatige inspectie, waarbij de technici gebruikmaken van microscopen en checklists, zijn AVI-systemen:
a. Het maken van hoge-resolutieafbeeldingen van PCB's vanuit meerdere hoeken (boven-, onder-, 45°-hoeken).
b.Analyse van afbeeldingen met behulp van algoritmen om deze te vergelijken met een "gouden standaard" (een foutvrij referentiepcb).
c. afwijkingen van de vlag, zoals ontbrekende onderdelen, soldeerfouten, spoorbeschadiging of verkeerd uitlijning.
AVI wordt geïntegreerd in PCB-productielijnen, waarbij de platen worden geïnspecteerd na belangrijke stappen: soldeerpasta applicatie, component plaatsing en reflow soldering.het verminderen van de herwerkingskosten en het voorkomen dat defecte PCB's de assemblage bereiken.

Hoe werkt AVI: het inspectieproces
AVI-systemen volgen een gestructureerde werkstroom om grondige, consistente inspecties te garanderen:
1Beeldverwerving
Camera's: Hoogresolutiekamera's (550MP) met LED-verlichting (wit, RGB of infrarood) maken afbeeldingen.ervoor te zorgen dat er geen gebreken zijn verborgen.
Verlichting: Op maat gemaakte verlichting (diffuse, directionele of ringverlichting) benadrukt specifieke kenmerken, bijvoorbeeld infraroodlicht benadrukt de integriteit van de soldeerslijm,terwijl RGB-licht kleurcodeerde componenten detecteert.
Beweging: PCB's worden met snelheden tot 1 m/s via transportbanden getransporteerd, waarbij gesynchroniseerde camera's opnamen uitvoeren om vervaagde bewegingen te voorkomen.
Voor fijne toonhoogtecomponenten (0,4 mm BGA) gebruiken systemen telecentrische lenzen om perspectiefvervorming te elimineren, waardoor nauwkeurige metingen van kleine kenmerken worden gewaarborgd.

2Beeldverwerking en detectie van fouten
Voorverwerking: Beelden worden schoongemaakt (ruisreductie, contrastregeling) om het zicht op defect te verbeteren.
Algoritmeanalyse: Software vergelijkt het PCB-beeld met een “gouden sjabloon” (een digitaal model van een perfect PCB) met behulp van twee benaderingen:
Algorithmen op basis van regels: detecteren bekende defecten (bijv. soldeerbruggen, ontbrekende weerstanden) met behulp van vooraf gedefinieerde criteria (grootte, vorm, kleur).
AI/machine learning: train modellen op duizenden defecte afbeeldingen om nieuwe of complexe problemen te identificeren (bijv. micro-scheuren in sporen, ongelijke soldeerfilets).
Classificatie van defecten: Anomalieën worden ingedeeld op type (bijv. soldeerledigheid, verschuiving van componenten) en ernst (kritiek, groot, klein) voor prioritaire herbewerking.

3. Rapportage en feedback
Real-time waarschuwingen: De gebruikers worden via schermen of alarmen op de hoogte gesteld van defecten, waarbij afbeeldingen de probleemgebieden aan het licht brengen.
Gegevenslogging: Defectgegevens (type, locatie, frequentie) worden opgeslagen in een database, waardoor trendanalyse mogelijk is (bijvoorbeeld 30% van de soldeerbruggen vindt plaats in een specifieke PCB-zone, wat wijst op een probleem met een stensil).
MES-integratie: gegevens worden ingevoerd in productie-uitvoeringssystemen om productieparameters aan te passen (bijv. reflowoven temperatuur) en terugkerende defecten te voorkomen.

AVI versus handmatige inspectie: een vergelijking

Types AVI-systemen voor PCB-tests
AVI-systemen zijn afgestemd op de verschillende fasen van de PCB-productie en de soorten gebreken:
1. 2D AVI-systemen
Het meest voorkomende type, met behulp van 2D-camera's om vlakke, top-down beelden vast te leggen.
Componentdefecten: ontbrekende, verkeerd uitgelijnde of omgekeerde componenten (bijv. gepolariseerde condensatoren).
Problemen met soldeerpasta: onevenwichtige afzetting, ontbrekende pasta of smering.
Trace-defecten: scheuren, scheuren of corrosie in koperen sporen.
Beperkingen: worstelen met 3D-defecten (bijvoorbeeld de hoogte van de soldeerfilet, de helling van de onderdelen) en glanzende oppervlakken (die reflecties veroorzaken).

2. 3D AVI Systems
3D-systemen maken gebruik van gestructureerd licht of laserscanning om 3D-modellen van PCB's te maken, meten van hoogte en volume.
Inspectie van de soldeerverbinding: controle van de hoogte, het volume en de vorm van het filet (bv. onvoldoende soldeer op BGA-ballen).
Coplanariteit van de componenten: zorgt ervoor dat QFP- of BGA-leidingen vlak liggen (tilt > 0,1 mm kan leiden tot openingen).
De onderstaande gegevens zijn van toepassing op de onderstaande onderdelen:
Voordeel: overwint problemen met de weerspiegeling van 2D-schermen en levert kwantitatieve gegevens (bijv.

3In-line versus Off-line AVI
In-line AVI: geïntegreerd in productielijnen, inspecteert PCB's terwijl ze door transportbanden bewegen. Ontworpen voor snelheid (tot 60 PCB's per minuut) en realtime feedback om upstream processen aan te passen (bijv.,met een vermogen van niet meer dan 10 kW
Offline AVI: Stand-alone systemen voor bemonstering of gedetailleerde inspectie van defecte PCB's. Langzamer (5 ‰ 10 PCB's per minuut) maar nauwkeuriger, met camera's met een hogere resolutie en handmatige beoordelingsopties.

Belangrijke gebreken die door AVI zijn ontdekt
AVI-systemen identificeren een breed scala aan PCB-defecten, met algoritmen die zijn geoptimaliseerd voor specifieke problemen:

Voordelen van AVI in PCB-productie
AVI levert meetbare verbeteringen in kwaliteit, kosten en efficiëntie:
1. Hogere kwaliteit en betrouwbaarheid
Minder defecten ontsnappen: AVI's 99,5% detectiepercentage versus handmatig 85% betekent dat 10x minder defecte PCB's klanten bereiken, waardoor garantieclaims met 60~70% worden verminderd.
Consistente normen: elimineert “inspector bias” (bijv. één technicus merkt een 0.1mm-verstoring op, een ander negeert deze).
Vroegtijdige detectie van gebreken: het vinden van problemen na plakken of plaatsen (niet na montage) vermindert de herwerkingskosten met 80%

2. Snellere productie
Snelheid: In-line AVI inspecteert 30~60 PCB's per minuut, in overeenstemming met lijnen met een hoog volume (bijvoorbeeld 50.000 PCB's per dag voor smartphones).
Verminderde knelpunten: handmatige inspectiestations vertragen vaak de productie; AVI integreert naadloos en voegt < 5 seconden per PCB toe.
24/7 werking: AVI-systemen werken non-stop, cruciaal voor de 24-uurs productie in automotive of consumentenelektronica.

3. Data-gedreven procesverbetering
Trendanalyse: AVI registreert elk defect, waardoor de oorzaak van de oorzaak kan worden geanalyseerd (bijv. 80% van de verkeerd uitgelijnde BGA's komt van Machine #3).
Voorspellend onderhoud: Spikes in gebreken aan soldeerpasta kunnen een versleten stensil signaliseren, waardoor proactief vervangen moet worden.
Compliance-rapportering: genereert automatisch auditrails voor industrieën zoals medische (ISO 13485) of automotive (IATF 16949).

Uitdagingen bij de implementatie van AVI
Hoewel AVI-systemen krachtig zijn, vereisen ze zorgvuldige planning om de effectiviteit te maximaliseren:
1. Initieel instellen en kalibreren
Het bouwen van een perfect referentiemodel vergt tijd (4-8 uur voor complexe HDI-PCB's) en moet rekening houden met normale variaties (bijv. kleurtoleranties van componenten).
Optimalisatie van de verlichting: glanzende componenten (bijv. vergulde connectoren) veroorzaken reflecties; 3D-systemen of polarisatiefilters zijn nodig om vals positieve resultaten te voorkomen.
Algorithme-tuning: Te gevoelige systemen markeren anomalieën zonder defecten (bijvoorbeeld kleine variaties in soldeerpasta), waardoor operators overweldigd worden met valse alarmen.

2. Behandel van dichte en hogesnelheids-PCB's
Fijn pitch componenten: 01005 chips (0,4 mm x 0,2 mm) vereisen 50MP camera's en geavanceerde AI om onderscheid te maken tussen "good" en "lightly shifted" plaatsingen.
Snelle signalen: sporen met een breedte van < 50 μm hebben 3D-beeldvorming nodig om micro-scheuren te detecteren die 2D-systemen missen.
Rigid-flex PCB's: Flexible secties met gebogen oppervlakken verwarren 2D-systemen; 3D-laserscanning is noodzakelijk.

3. Kosten en ROI
Aanvankelijke investering: een 3D-AVI-systeem in lijn kost 150.000 ¢500,000, tegenover $50.000 voor handmatige stations.
Opleiding: Operatoren moeten systemen onderhouden, algoritmen aanpassen en gegevens interpreteren, wat de arbeidskosten verhoogt.
ROI-tijdlijn: typisch 6-12 maanden voor producenten met een groot volume (100.000+ PCB's/maand), aangezien de verminderde herwerkings- en garantiekosten de aanvankelijke kosten compenseren.

Beste praktijken voor AVI-implementatie
Om de effectiviteit van AVI te maximaliseren, volgt u de volgende richtlijnen:
1. AVI afstemmen op PCB-complexiteit
PCB's met een lage complexiteit (bijv. LED-drivers met 0805 componenten): gebruik 2D AVI voor kostenefficiëntie.
HDI's met een hoge complexiteit (bv. 5G-modems met 01005-chips en BGA's): investeren in 3D-systemen met AI om fijne details te verwerken.

2. Integreer met productie-workflows
Link naar MES: AVI-gegevens moeten in MES worden ingevoerd om upstream-processen aan te passen (bijv. als de defecten van de soldeerpasta stijgen, wordt de printer opnieuw gekalibreerd).
Fase-specifieke inspectie: inspecteer na het solderen van de pasta (om afzetting te detecteren), na het plaatsen (om de verkeerde uitlijning te corrigeren) en na het terugvloeien (om de soldeerverbindingen te controleren).

3. Algorithmen en drempels optimaliseren
Aanpassen op de soorten defecten: train AI-modellen op uw specifieke defecten (bijv. Automotive PCB's kunnen de voorkeur geven aan soldeerbruggen, terwijl medische PCB's zich richten op de polariteit van componenten).
Gevoeligheid voor afstemmen: Begin met strikte drempelwaarden om te voorkomen dat er gemist wordt, en ontspan vervolgens geleidelijk om valse alarmen te verminderen (doel < 1% valse posities).

4. Regelmatig onderhoud en kalibratie
Schoonmaken van camera's/objectieven: stof of vlekken veroorzaken beeldvervorming.
Kalibreer wekelijks: Gebruik een kalibratiebord met bekende defecten om de nauwkeurigheid te garanderen; veranderingen in temperatuur/vochtigheid kunnen de uitlijning van de camera veranderen.

Wereldwijde gevalstudies
1Vervaardigers van consumentenelektronica
Een smartphonefabrikant verving 10 handmatige inspecteurs met 2 3D AVI-systemen:
Resultaten: Defect escape rate daalde van 1,2% tot 0,05%; de inspectietijd per PCB daalde van 18 minuten tot 90 seconden.
ROI: Bereikt in 8 maanden, dankzij $200.000 in verminderde herwerkingen en arbeidskosten.

2Leverancier van PCB's voor de automobielindustrie
Een autoonderdelenbedrijf voegde AVI toe om ADAS-sensor-PCB's te inspecteren:
Uitdaging: detectie van 50 μm soldeerholtes in BGA-verbindingen (kritisch voor de thermische geleidbaarheid).
Oplossing: 3D AVI met laserscanning, met een nauwkeurigheid van 99,8% voor het identificeren van leegtes > 10% volume.
Invloed: de storingen in het veld zijn met 70% gedaald, overeenkomstig de IATF 16949-vereisten.

3Producent van medische apparatuur
Een fabrikant van pacemaker PCB's implementeerde AI-aangedreven AVI:
Focus: Zorg ervoor dat er geen omgekeerde gepolariseerde condensatoren zijn (wat een storing van het apparaat kan veroorzaken).
Resultaten: 100% detectie van polariteitsfouten, tegen 92% bij handmatige inspectie.
Naleving: Vereenvoudigde FDA-audits met geautomatiseerde foutlogs en trendrapporten.

Vaak gestelde vragen
V: Kan AVI een vliegende sonde of een in-circuit test (ICT) vervangen?
A: Geen AVI controleert op visuele afwijkingen, terwijl ICT en vliegende sondes de elektrische functionaliteit testen (opent, kortsluiting).en elektrische tests verborgen fouten op te sporen.

V: Hoe verwerkt AVI reflecterende componenten (bijv. glanzende IC's of metalen schilden)?
A: 3D-systemen gebruiken gestructureerd licht (projecterende patronen op het PCB) om de hoogte te meten zonder afhankelijk te zijn van reflectiviteit.

V: Wat is de leercurve voor AVI-operators?
A: De basisoperatie duurt 1-2 weken, maar geavanceerde taken (algoritme-tuning, 3D-kalibratie) vereisen 1-3 maanden opleiding.

V: Is AVI geschikt voor productie in kleine hoeveelheden?
A: Het hangt af van de complexiteit van PCB's. PCB's met een laag volume en een hoge complexiteit (bijv. luchtvaartprototypes) profiteren van offline AVI, terwijl PCB's met een laag volume,eenvoudige platen kunnen nog steeds handmatige inspectie gebruiken om hoge aanloopkosten te voorkomen.

Conclusies
Geautomatiseerde visuele inspectie is onmisbaar geworden in de moderne PCB-productie, waardoor de snelheid, precisie en consistentie die nodig zijn voor dichte, hoog betrouwbare elektronica mogelijk zijn.Door foutengevoelige handmatige controles te vervangen door 2D/3D-beelden en AI, AVI-systemen verminderen gebreken, besparen kosten en bieden bruikbare gegevens om processen te verbeteren.snellere productieVoor fabrikanten die willen concurreren in het tijdperk van 5G, AI en IoT is AVI niet alleen een hulpmiddel, maar ook een strategisch voordeel.