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自動光學檢測 （AOI） 已成為 PCB 組裝的基石技術(shù)，使制造商能夠精確高效地檢測缺陷。通過利用先進的成像和軟件，AOI 確保每個 PCB 都符合嚴格的質(zhì)量標準，從而減少錯誤并提高可靠性。在這篇博客中，我們探討了 AOI 的工作原理、它的好處以及它在現(xiàn)代 PCB 生產(chǎn)中不可或缺的作用。

什么是自動光學檢測 （AOI）？

自動光學檢測是一種基于機器的視覺檢測技術(shù)，用于 PCB 制造和組裝過程中識別缺陷。與耗時且容易出現(xiàn)人為錯誤的手動檢查不同，AOI 使用高分辨率相機、復雜的照明和圖像處理軟件來掃描 PCB 以查找表面問題。這些系統(tǒng)將捕獲的圖像與“黃金標準”（參考設(shè)計或預先批準的 PCB）進行比較，以標記差異，例如缺少元件、焊點缺陷或跟蹤不規(guī)則。

AOI 通常部署在生產(chǎn)的各個階段，包括焊膏應用、元件放置和回流焊之后。它能夠檢測具有數(shù)千個焊點和微小元件（例如 0201 或 01005 封裝）的復雜電路板，這使其成為當今高密度 PCB 設(shè)計中必不可少的。例如，一塊 10 cm x 10 cm 的電路板可能包含 2,000 多個焊點，因此手動檢查不切實際。

AOI 在 PCB 組裝中的工作原理

AOI 系統(tǒng)通過專為精確設(shè)計的硬件和軟件的組合來運行。以下是該過程的細分：

1. 圖像采集

多個高分辨率相機（通常為 5-15 MP）捕捉 PCB 的詳細圖像。這些相機與可編程照明系統(tǒng)（包括 LED、熒光燈或紅外光源）配對，以從各個角度照亮電路板。例如，低角度照明會突出顯示焊點輪廓，而高角度照明會顯示元件標記。

2. 圖像處理

使用高級算法對捕獲的圖像進行分析。該軟件將 PCB 的功能（例如焊點、元件放置和走線圖案）與設(shè)計文件（例如 Gerber 數(shù)據(jù)）或黃金板進行比較。模板匹配或像素計數(shù)算法等技術(shù)可識別小至 10 微米的偏差。

3. 缺陷檢測

AOI 標記了焊料不足（例如，焊點覆蓋率低于 50%）、短路（例如，走線之間的意外連接）或錯位的元件（例如，0402 電阻器偏移了 0.1 mm）等缺陷。然后，作員可以查看標記的問題，以確定它們是否需要返工。

4. 數(shù)據(jù)反饋

AOI 系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)，使制造商能夠立即調(diào)整流程。例如，如果焊膏量始終低于所需量的 80%，則可以重新校準模板印刷工藝。

AOI 在 PCB 組裝中的主要優(yōu)勢

AOI 具有多項優(yōu)勢，使其成為確保 PCB 質(zhì)量的重要工具：

1. 提高準確性和可靠性

AOI 系統(tǒng)可實現(xiàn)亞像素精度，可檢測人眼無法檢測到的缺陷。例如，《國際工程與先進技術(shù)雜志》上的一項研究發(fā)現(xiàn)，與人工檢查相比，AOI 可將缺陷逃逸率降低多達 90%。這種精度對于航空航天等高可靠性應用至關(guān)重要，在這些應用中，單個焊橋可能會破壞 5 GHz 的信號完整性。

2. 提高效率

手動檢查復雜的 PCB 可能需要 30-60 分鐘，而 AOI 只需 1-2 分鐘即可完成相同的任務(wù)。這種速度對于每天組裝數(shù)千塊電路板的大批量生產(chǎn)至關(guān)重要。通過及早發(fā)現(xiàn)缺陷，AOI 還可以最大限度地減少返工，從而節(jié)省時間和材料。

3. 節(jié)省成本

早期缺陷檢測可成倍降低錯誤成本。同一項研究指出，修復裸板中的缺陷的成本比組裝板低 10 倍，比現(xiàn)場部署的產(chǎn)品低 1,000 倍。AOI 能夠在問題升級之前識別問題，從而節(jié)省大量成本。

4. 跨生產(chǎn)階段的靈活性

AOI 可應用于裸露的 PCB、焊膏后應用或完全組裝的電路板。例如，它在制造過程中驗證走線寬度（例如，確保 0.1 mm 走線滿足 ±10% 的容差），并在組裝過程中檢查組件極性。這種多功能性使 AOI 能夠適應不同的制造需求。

5. 改進的過程控制

AOI 提供可作的數(shù)據(jù)來改進制造流程。如果 AOI 系統(tǒng)檢測到重復的空洞，工程師可以調(diào)整回流爐溫度（例如，將峰值溫度從 245°C 提高到 250°C）以改善結(jié)果。

AOI 檢測到的常見缺陷

AOI 擅長識別各種表面缺陷，包括：

• 焊點問題：焊料不足（例如，焊盤覆蓋率<50%）、焊料過多或焊橋?qū)е露搪贰?/span>

• 元件放置錯誤：元件缺失、元件未對準（例如，電容器偏移 0.2 mm）或極性不正確。

• PCB 制造缺陷：劃痕、開路或走線寬度違規(guī)（例如，將 0.15 mm 的走線減少到 0.12 mm）。

• 表面缺陷：影響信號完整性的污漬、結(jié)節(jié)或過多的銅。

• 元件標記錯誤：標記不正確或不可讀，例如電阻器被錯誤標記為 10 kΩ 而不是 100 kΩ。

AOI 的局限性以及如何解決它們

盡管 AOI 具有優(yōu)勢，但工程師必須考慮其局限性：

1. 僅表面檢查

AOI 無法檢測內(nèi)部缺陷，例如多層 PCB 中的空隙。解決方案：將 AOI 與 AXI 或在線測試配對，以進行全面的質(zhì)量控制。

2. 誤報

AOI 可能會將可接受的變化（例如，略微過大的焊點）標記為缺陷，從而減慢生產(chǎn)速度。解決方案：微調(diào)算法并訓練作員區(qū)分誤報，將誤報率降低多達 30%。

3. 設(shè)置復雜

為新的 PCB 設(shè)計對 AOI 系統(tǒng)進行編程可能非常耗時。解決方案：使用 AI 輔助編程（如 Mycronic 的 MYPro I 系列等現(xiàn)代系統(tǒng)）來簡化設(shè)置。

4. 組件陰影

高組件可能會阻擋光線，從而遮擋較短的組件。解決方案：采用多角度照明和 3D AOI 系統(tǒng)來捕獲被遮擋的區(qū)域。

通過了解這些限制并實施互補策略，制造商可以最大限度地提高 AOI 的有效性。

捷配PCB如何通過 AOI 支持高質(zhì)量的 PCB 組裝

我們優(yōu)先考慮提供高質(zhì)量的 PCB，以滿足全球工程師的需求。我們先進的制造設(shè)施集成了最先進的 AOI 系統(tǒng)，以確保每塊板材都符合嚴格的標準。通過快速原型制作，我們可以在短短 24 小時內(nèi)交付經(jīng)過全面檢查的 PCB，而我們的全球物流確保及時交付大批量生產(chǎn)

自動光學檢測是 PCB 組裝領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者，可提供無與倫比的精度、效率和成本節(jié)約。通過及早發(fā)現(xiàn)缺陷并提供可作的數(shù)據(jù)，AOI 確保 PCB 滿足當今復雜電子產(chǎn)品所需的高標準。隨著技術(shù)的進步，AOI 不斷發(fā)展，結(jié)合 3D 成像、AI 和智能工廠集成，以保持領(lǐng)先于行業(yè)需求。對于工程師來說，了解和利用 AOI 是交付可靠、高性能產(chǎn)品的關(guān)鍵。