Pemeriksaan Optik Otomatis (AOI): Apa Itu, Cara Kerja, dan Mengapa Penting
Lompat ke: Bagaimana kita mendefinisikan Pemeriksaan Optik Otomatis? | Peran AOI | Apa yang Ditinjau AOI | Bagaimana AOI Dibandingkan dengan Metode Inspeksi Lainnya | Hubungi Millennium Circuits untuk PCB yang Diperiksa Secara Teliti
Saat Anda menggunakan papan sirkuit cetak (PCB) dalam proyek Anda, Anda perlu yakin bahwa mereka akan berfungsi dengan baik dan membuat klien Anda puas. Penting untuk memiliki cara yang andal untuk menguji PCB terhadap cacat dan memastikan mereka berfungsi sebagaimana dimaksud.
Papan sirkuit cetak semakin kecil dan kompleks—PCB saat ini mungkin berisi ribuan titik solder dan sejumlah besar komponen kecil. Kompleksitas yang meningkat ini dapat meningkatkan kemungkinan kesalahan. Ketika inspeksi visual standar tidak cukup untuk mendeteksi ketidaksempurnaan kecil pada papan yang padat, teknik seperti pemeriksaan optik otomatis (AOI) membantu memberikan wawasan dan akurasi yang lebih besar.
Bagaimana kita mendefinisikan Pemeriksaan Optik Otomatis?
Bagaimana kita mendefinisikan AOI? Pemeriksaan optik otomatis adalah inspeksi visual papan sirkuit yang selesai dengan pemindai mesin yang menggunakan citra cahaya. Ini mengevaluasi kualitas keterampilan untuk memastikan PCB sesuai untuk dibeli dan digunakan.
Sistem AOI biasanya berisi banyak sumber cahaya dan beberapa kamera, kadang-kadang termasuk kamera video. Sumber cahaya menerangi PCB dari berbagai sudut, dan kamera mengambil gambar atau video untuk menciptakan citra komprehensif untuk penilaian.
Pengukuran AOI secara umum menggunakan pemindai mesin untuk memindai perangkat secara otonom, tanpa kebutuhan inspeksi visual manusia. Pemindai dapat memeriksa cacat yang dapat menyebabkan kegagala fatal—seperti hilangnya komponen kritis—dan juga dapat menguji cacat lebih kecil yang akan mengurangi kualitas dan kinerja PCB. Cacat lebih kecil ini dapat mencakup masalah seperti komponen yang sedikit tidak rata atau solder yang membentuk ukuran atau bentuk yang salah.
AOI berguna di banyak tahap produksi yang berbeda. Ini bekerja baik untuk inspeksi papan polos, inspeksi pasta solder, pre-reflow, dan post-reflow. Setiap tahap ini dapat memperkenalkan cacat ke dalam desain papan PCB, dan AOI membantu menangkapnya sebelum produksi melanjutkan pada papan yang cacat.
Secara praktis, meskipun, sebagian besar AOI terjadi pasca-produksi. Alasannya adalah AOI dapat menggunakan satu sistem untuk memeriksa banyak jenis cacat pada saat yang sama. Lebih sedikit waktu diperlukan untuk melakukan satu inspeksi komprehensif daripada untuk memeriksa setelah setiap langkah dalam proses. Menggunakan AOI sebagai pemeriksaan akhir membantu produksi berjalan lebih cepat dan memungkinkan produktivitas yang lebih tinggi serta pematuhan tenggat waktu. Dan jika AOI menemukan kekurangan pada tahap pasca-produksi, papan yang cacat dapat dikembalikan untuk perbaikan sementara papan lainnya melanjutkan.
Peran AOI
AOI memainkan peran krusial dalam produksi PCB. Ini memastikan setiap papan mampu mencapai kinerja tinggi yang diperlukan dalam aplikasi listrik kompleks.
Ketika AOI menemukan kekurangan dalam PCB, itu menandai papan untuk kembali untuk perbaikan. Proses ini dapat terjadi beberapa cara berbeda. Temuan AOI mungkin gagal memenuhi persyaratan fasilitas tertentu—seperti persyaratan bahwa semua garis pada papan harus melebihi ukuran tertentu, misalnya. Dalam hal ini, manusia dapat memeriksa temuan dan menentukan papan mana yang harus kembali untuk pekerjaan lebih lanjut. Atau AOI dapat membandingkan PCB nyata dengan citra desain terkomputerisasi (CAD) dari PCB sempurna. AOI dapat secara otomatis mendeteksi tempat di mana papan aktual menyimpang dari desain ideal dan menandainya untuk perbaikan.
AOI memberikan manfaat berikut untuk produksi PCB:
- Memastikan kualitas: AOI memungkinkan Anda untuk yakin bahwa produk PCB Anda berfungsi sebagaimana dimaksud. Memastikan kualitas produk Anda membantu Anda meningkatkan kepuasan pelanggan, meningkatkan reputasi Anda di bisnis dan memberikan ketenangan pikiran tentang nilai layanan yang Anda berikan kepada klien Anda.
- Menilai papan kompleks: Di Millennium Circuits, jika salah satu papan kami berisi lebih dari 100 komponen, itu secara otomatis mengalami AOI. AOI dapat memeriksa desain papan yang rumit dengan tingkat akurasi yang tidak dapat dicocokkan oleh mata manusia.
- Meningkatkan proses: Jika cacat merupakan hasil dari proses yang rusak, menangkap cacat segera melalui AOI dapat membantu Anda mengidentifikasi pola cacat dan menyesuaikan proses Anda sebelum Anda menghasilkan ribuan papan dengan kesalahan yang sama. Studi terbaru yang diterbitkan di International Journal of Engineering and Advanced Technology melaporkan bahwa menangkap kesalahan pada papan yang baru dirangkaikan hanya 10 kali lebih mahal daripada menangkap cacat pada papan polos, tetapi menemukan kesalahan pada papan yang telah digunakan di lapangan adalah 1.000 kali lebih mahal. Menangkap kesalahan secara dini meminimalkan kemungkinan perbaikan ulang di masa depan dan membuat operasi produksi Anda lebih efisien.
- Kustomisasi: AOI adalah proses otomatis, tetapi operator dapat mengatur parameter untuk memberitahu pemindai apa yang akan diperiksa. Jika spesifikasi desain Anda berubah, mudah untuk menyesuaikan pengaturan Anda untuk mendeteksi kekurangan yang Anda butuhkan.
Apa yang Ditinjau AOI
Berikut adalah beberapa faktor yang ditinjau selama AOI:
Cacat Soldering
Soldering menggunakan logam campuran dengan titik leleh rendah, biasanya timah dan seng atau logam campuran bebas timah, untuk menghubungkan komponen logam dari PCB. Prosesnya mirip dengan las kecuali tidak melelehkan komponen logam. Cacat soldering terjadi ketika koneksi antara dua komponen logam tidak terbentuk sebagaimana mestinya.
Berikut adalah beberapa cacat soldering umum yang dapat diperiksa AOI:
1. Open Circuits
Open circuit dalam PCB adalah kekurangan yang cukup umum, dan mereka problematis karena sirkuit yang tidak lengkap mencegah arus listrik mengalir. Ketika sirkuit terbuka, papan tidak akan berfungsi dengan benar.
Open circuit dapat terjadi karena vias dan trace yang tidak terbentuk dengan benar atau karena soldering yang tidak mencapai sasaran. Inspeksi visual atau citra x-ray kadang-kadang dapat mendeteksi open circuit yang jelas, tetapi AOI dapat mengidentifikasi open circuit yang sedikit dan menandai untuk mengirim papan kembali untuk penutupan sirkuit yang tepat.
2. Solder Bridges atau Solder Shorts
Solder bridges terjadi ketika solder menghubungkan dua komponen pada PCB yang tidak boleh terhubung secara listrik. Jembatan ini dapat terbentuk ketika produksi papan menggunakan terlalu banyak solder atau ketika solder merchantap ke area papan yang dimaksudkan untuk tetap bebas solder.
Solder bridges sering terjadi ketika solder tidak terpisah dari leadsnya sebelum membeku. Leads adalah pad logam yang dirancang untuk menghubungkan dua lokasi pada papan. Solder mungkin tidak terpisah karena leads terlalu besar, atau karena mereka memiliki terlalu banyak pasta yang menempelkan mereka ke papan, atau karena pitch papan sangat dangkal.
Solder bridges problematis karena mereka mengganggu aliran arus yang dimaksud melalui papan. Mereka dapat menyebabkan short-circuit atau membakar komponen kritis atau trace pada papan. Mereka juga sangat sulit untuk dideteksi dengan mata telanjang—bahkan merchantapan solder yang mikroskopik dapat menyebabkan terbentuknya solder bridge. Untungnya, pemindaian AOI dapat mendeteksi solder bridge yang kecil dan mengirim papan yang cacat kembali untuk perbaikan.
3. Solder yang Tidak Cukup
Solder joint yang tidak cukup terjadi ketika proses produksi menggunakan terlalu sedikit solder untuk menghubungkan berbagai komponen ke papan. Terkadang solder gagal menghubungkan komponen sama sekali—situasi ini dikenal sebagai solder skips.
Ketika koneksi komponen yang tidak di solder dengan baik tidak stabil, mereka mungkin tidak membentuk koneksi listrik yang stabil, sehingga kinerja papan akan buruk. Dan jika jumlah solder begitu kecil sehingga tidak dapat memegang komponen pada papan, papan akan berakhir dengan komponen yang hilang, yang kemungkinan besar akan menghasilkan kegagala fatal. AOI dapat memindai dan mencatat jumlah solder pada setiap komponen atau membandingkan papan dengan citra yang benar untuk menentukan apakah papan perlu di solder ulang.
4. Solder Berlebih
Solder berlebih terjadi ketika hal sebaliknya terjadi—proses produksi meletakkan terlalu banyak solder pada papan. Ini terkadang terjadi karena ujung solder yang digunakan terlalu lebar, atau dapat merupakan hasil dari aplikasi berlebihan.
Solder berlebih dapat menyebabkan banyak kesulitan, termasuk deformasi seperti solder bridges. Ketika produksi menerapkan terlalu banyak solder pada pin pada papan, itu juga dapat menciptakan bola solder bulat besar yang membuat sulit untuk mengetahui apakah pin cukup basi untuk menempel ke papan.
Bola solder relatif mudah untuk dideteksi karena ukurannya, tetapi pengawas manusia mungkin melewatkan satu setelah melihat berkontang papan yang hampir identik. Pemindai AOI yang baik dapat dengan mudah mendeteksi solder berlebih dan mengirim papan kembali untuk perbaikan dengan solder sucker atau solder wick.
Cacat Komponen
Cacat komponen adalah kesalahan pada bagian fungsional kecil yang dilekatkan pada papan. Berikut adalah beberapa cacat komponen umum pada PCB:
1. Lifted Lead
Lifted lead terjadi ketika salah satu pad logam kecil pada PCB gagal menempel dengan benar. Terkadang lifted lead terjadi karena panas berlebihan atau penanganan selama produksi atau karena fleksi pada papan. Kali lainnya ini terjadi ketika leads terlalu panjang dan naik ketika mereka menyentuh solder.
Lifted leads problematis karena mereka tidak stabil. Pad pada papan Anda memungkinkan pin untuk terhubung ke plat tembaga di bawahnya, tetapi jika lead mengangkat, pin tidak akan dapat membuat koneksi yang tepat. Koneksi yang terlewat dapat menyebabkan kegagala komponen dan mengkompromikan kinerja papan.
2. Komponen yang Hilang
PCB mungkin kehilangan komponen karena beberapa alasan berbeda. Solder yang tidak memadai dapat menyebabkan komponen hilang, atau proses produksi mungkin melewati bagian yang diperlukan.
Komponen yang hilang adalah kekurangan serius pada PCB—kemungkinan besar akan menyebabkan kegagala fatal. Mata manusia mungkin akan melihat bagian yang hilang, tetapi karena ini adalah kesalahan yang sangat berakibat, memiliki pemindai AOI yang andal adalah kritis untuk menangkap PCB dengan komponen yang hilang sebelum mereka sampai ke konsumen.
3. Komponen yang Tidak Rata atau Tidak Tempat
Ketidacurutan atau penempatan salah dapat terjadi ketika proses produksi meletakkan komponen secara salah atau ketika komponen bergeser setelah penempatan. Pergeseran komponen umum selama reflow karena mudah bagi bagian untuk bergerak di atas solder cair—tegangan permukaan solder berarti komponen dapat dengan mudah meluncur.
Dengan komponen yang tidak rata atau tidak tempat, PCB mungkin masih bekerja, tetapi mungkin beroperasi lambat. Atau mungkin gagal bekerja sama sekali. Ketidacurutan mungkin terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang, jadi memiliki pemindai AOI yang andal adalah esensial untuk menangkap cacat ini.
Bagaimana AOI Dibandingkan dengan Metode Inspeksi Lainnya?
Dibandingkan dengan proses lain, AOI menawarkan beberapa keuntungan untuk mendeteksi kesalahan dalam PCB. Berikut adalah rincian bagaimana AOI bertanding dengan metode inspeksi lainnya:
1. Pemeriksaan X-ray Otomatis (AXI)
AXI menggunakan sinar X alih-alih citra cahaya untuk memeriksa PCB. Perusahaan sering menggunakan AXI untuk mengevaluasi papan yang kompleks atau padat secara khusus. Alasannya adalah sinar X melalui bahan untuk citra mereka. Karena cahaya yang digunakan untuk AOI memantul dari permukaan, mungkin satu komponen dapat menghalangi yang lain. Sinar X melalui berbagai lapisan bahan, meskipun, citra semua mereka dengan akurat.
AXI adalah teknologi baru dan canggih, dan kerugian utamanya adalah biayanya. Karena AXI sangat mahal, seringkali tidak layak digunakan kecuali dengan papan yang sangat rumit atau sangat padat.
2. Pengukuran Automatic Laser Test (ALT)
Pengukuran ALT menggunakan laser alih-alih citra cahaya tradisional untuk memindai dan mengukur PCB. Ketika cahaya dari laser memantul dari komponen PCB, sistem ALT menggunakan lokasi laser untuk menentukan posisi dan tinggi berbagai komponen dan menilai refleksivitas mereka. Seperti AOI, sistem ALT dapat membandingkan pengukuran empiris dengan skematik atau sekumpulan spesifikasi untuk mendeteksi cacat apa pun.
Pengukuran ALT sangat berguna untuk mengevaluasi lokasi dan jumlah pasta solder, meskipun gangguan kadang-kadang dapat membuat pengukuran tidak akurat.
3. Pengujian In-Circuit (ICT)
Pengujian in-circuit menggunakan probe listrik untuk mengevaluasi bagaimana PCB yang dirangkaikan akan berfungsi. Ini menggunakan arus listrik untuk memeriksa apakah setiap komponen terpasang dan bekerja dengan benar. Ini menguji shorts dan open circuits dan menilai kualitas listrik esensial seperti kapasitansi dan resistansi.
Karena menggunakan arus listrik alih-alih citra, ICT cenderung memberikan informasi solder yang lebih terbatas daripada AOI. Ini dapat mengevaluasi kualitas komponen listrik dan memberikan informasi tentang cacat solder yang mempengaruhi sirkuit, tetapi tidak dapat memberikan banyak detail tentang solder yang tidak cukup atau berlebihan.
AOI umumnya lebih andal daripada pengujian in-circuit, terutama untuk PCB yang lebih kecil yang dikembangkan saat ini.
4. Inspeksi Visual Manual (MVI)
Sebagian besar perusahaan PCB memilih AOI daripada inspeksi visual manual karena AOI tidak memerlukan sentuhan pada papan. Pengawas manusia harus menangani papan, dan penanganan dapat memperkenalkan cacat pada papan yang sempurna. AOI dapat memindai PCB tanpa mengganggu komponen yang rawan dan mempertahankan integritas struktural mereka.
AOI juga lebih andal daripada inspeksi visual manusia. Seseorang dapat dengan mudah melewatkan kekurangan kecil dalam PCB. Tetapi AOI dapat menangkap kesalahan yang kecil sekali. Ketajaman yang ketatnya tidak pernah berkurang, ia dapat memindai papan dengan detail yang lebih halus daripada yang diizinkan oleh mata manusia, dan ia konsisten andal di semua tahap proses produksi.
Untuk melihat manfaat PCB yang telah melalui pengujian dan inspeksi yang komprehensif, bermitra dengan Millennium Circuits. Kami menyediakan berbagai papan, mulai dari PCB aluminium hingga PCB arus tinggi dan tembaga tebal hingga papan khusus, jadi Anda akan mendapatkan PCB yang tepat untuk industri dan aplikasi Anda.
Hubungi kami hari ini untuk mempelajari lebih lanjut.
