Análisis de la inspección AOI de PCB en la fabricación de PCB
La inspección de PCB es una etapa crucial en la fabricación de PCB. Una inspección adecuada verifica la funcionalidad y el rendimiento de una placa de circuito. Una placa de circuito defectuosa o ineficaz sólo puede confirmarse mediante una inspección adecuada. Con el desarrollo constante de los dispositivos electrónicos, la inspección de PCB es vital.
Las placas de circuitos impresos son la columna vertebral de cualquier circuito eléctrico o de potencia. Por lo tanto, es crucial asegurarse de que estas placas son funcionales y eficaces. En la industria de las placas de circuito impreso, existen diferentes tipos de inspección. Sin embargo, en este artículo profundizaremos en la inspección óptica automática.
¿Qué es la inspección óptica automática?
La inspección óptica automática (AOI) es un tipo de inspección que comprueba y prueba las placas de circuito para detectar cualquier posible defecto. La inspección AOI de PCB utiliza máquinas automatizadas para comprobar una PCB. Esta técnica de inspección de PCB comprueba errores como defectos de colocación de componentes.
A medida que las placas de circuito impreso se hacen más complejas y extensas, resulta imposible comprobarlas manualmente. Aunque la inspección manual sigue existiendo, la inspección AOI de PCB es crucial. La inspección AOI de PCB garantiza una inspección precisa y rápida de toda la PCB. Esta técnica de inspección verifica la calidad y funcionalidad de una placa de circuito. Se trata de una técnica de inspección fiable en la fabricación de placas de circuito impreso.
La máquina AOI cuenta con cámaras de alta resolución que ayudan a capturar varias imágenes. Además, este sistema cuenta con fuentes de iluminación LED para realizar una comparación. Los fabricantes de PCB realizan en primer lugar una inspección manual antes de la prueba AOI. Una vez que el fabricante confirma que la placa es efectiva, pasa por una máquina AOI.
La inspección AOI de PCB comprueba y comprueba las distintas fases de la fabricación de PCB. Inspecciona el proceso de montaje y fabricación de las placas de circuito impreso. El sistema AOI utiliza una cámara para escanear la placa de circuito y luego detecta cualquier defecto en ella. Esta técnica permite a los fabricantes de placas de circuito impreso evaluar la calidad de su fabricación. También ayuda a corregir cualquier defecto o error en cualquier punto de la fabricación de la PCB.
La máquina escanea la PCB y realiza comparaciones entre los datos que recoge y las especificaciones cualificadas. El sistema AOI sustituyó a la inspección manual de PCB debido a su eficacia.
¿Cómo funciona el sistema AOI?
El principio fundamental del sistema AOI es el procesamiento y análisis de imágenes. Este sistema trabaja con la óptica y el análisis integrado. La máquina AOI genera una serie de imágenes de una placa de circuito. A continuación, aplica algunas técnicas para determinar si la placa de circuito impreso supera la inspección.
Compara las imágenes de la placa de circuito impreso con imágenes de placas buenas. En este sistema, comienzan a acumularse una serie de placas de circuito buenas y defectuosas. El procesador de imágenes compara la placa de circuito impreso de prueba para que coincida con un patrón. La inspección se completará más rápidamente si el sistema encuentra más rápidamente un patrón coincidente. Si el sistema AOI no encuentra un patrón coincidente, rechazará la placa de circuito impreso y emitirá un informe. Si el sistema tiene que comprobar muchas imágenes, puede ralentizar la velocidad de inspección.
El sistema AOI utiliza otro método para encontrar componentes. Este método se basa en algoritmos. Busca patrones en una imagen. Por ejemplo, el contorno esquelético de un componente PCB. Esta técnica de procesamiento es más potente. Esto se debe a que no tiene que comparar las imágenes capturadas con otras imágenes de la biblioteca. Además, no tiene en cuenta pequeñas discrepancias de color entre componentes PCB idénticos.
La inspección AOI de PCB utiliza sistemas 2D y 3D para facilitar la inspección. Hay una cámara adicional para la captura de imágenes 3D. Las lámparas LED de la máquina AOI se encargan de la iluminación. Garantizan una iluminación uniforme en todo el sistema. El sistema de imágenes 2D detecta defectos como;
- Colocaciones desviadas y sesgadas
- Exceso o defecto de soldadura
- Componentes faltantes o erróneos
- Revestimientos
- Inversiones de polaridad
Mientras que el sistema de imágenes 3D detecta defectos como;
- Cables levantados
- Billboarding
- Coplanaridad del paquete
- Presencia de material extraño
- Presencia y ausencia de componentes
Defectos comunes que detecta el test AOI
La prueba AOI detecta varios detecta en placas de circuito impreso. Sin embargo, aquí discutiremos algunos de estos defectos.
Plomo levantado
Esto ocurre cuando una de las almohadillas metálicas de una placa de circuito impreso no se adhiere bien. A veces, este defecto se produce debido a una mala manipulación durante la fabricación o a un calor excesivo. También puede deberse a la flexión de la placa de circuito impreso. A veces, un plomo levantado puede ocurrir cuando los plomos se levantan al mezclarse con la soldadura.
Un defecto de cable levantado es inestable, por lo tanto, es problemático. Las almohadillas de una placa de circuito impreso permiten que las patillas se unan a la placa de cobre que hay debajo. Sin embargo, si este plomo se levanta, las patillas no pueden realizar las conexiones. Las conexiones inadecuadas pueden provocar fallos en los componentes. Esto puede poner en peligro el rendimiento de la placa de circuito impreso.
Soldadura insuficiente o excesiva
La soldadura ayuda a conectar varios componentes a la placa. Si esta soldadura no es suficiente, existe un problema de junta de soldadura insuficiente. Es posible que la soldadura no conecte bien los componentes. Estos casos se denominan técnicamente saltos de soldadura. Una conexión de componentes de PCB insuficientemente soldada será inestable. Esta inestabilidad conduce a una conexión eléctrica inestable. Por lo tanto, la placa funcionará mal.
El exceso de soldadura también puede ser un defecto común en la fabricación de PCB. Esto ocurre cuando hay un exceso de soldadura en la PCB. Esto ocurre a veces cuando las puntas de soldadura son extremadamente anchas. El exceso de soldadura también puede ser el resultado de una aplicación excesiva de soldadura. Este defecto puede provocar varias dificultades. Puede causar puentes de soldadura y bolas de soldadura. Un sistema AOI solucionará este problema y devolverá la PCB para su reelaboración.
Falta de componentes
Este es otro defecto que el test AOI puede detectar. Las PCBs pueden carecer de un componente electrónico debido a algunas razones. El proceso de fabricación puede omitir algunas piezas necesarias. La falta de un componente es un defecto grave en una placa de circuito impreso. Puede provocar un fallo catastrófico. Una máquina AOI es crucial para detectar este defecto.
Circuitos abiertos
La inspección AOI de PCB también detecta circuitos abiertos. Se trata de un defecto común en la fabricación de placas de circuitos. Los circuitos abiertos son problemáticos porque impiden que fluya la corriente eléctrica. Además, los circuitos abiertos ponen en peligro la funcionalidad de una placa de circuito.
Los defectos de circuitos abiertos pueden deberse a vías y trazas mal formadas. También puede deberse a que la soldadura no llegue a su objetivo. A veces, las imágenes de rayos X o la inspección visual pueden ayudar a detectar un circuito abierto. Sin embargo, la prueba AOI PCB puede detectar incluso los circuitos abiertos más leves.
Componente mal colocado o desalineado
La mala colocación o desalineación de los componentes puede deberse a una colocación incorrecta de los mismos. También puede ocurrir cuando los componentes PCB se desplazan después de colocarlos. El desplazamiento de componentes se produce durante el reflujo, ya que los componentes se mueven fácilmente sobre la soldadura. Los componentes pueden deslizarse debido a la tensión superficial de la soldadura.
Una placa de circuito impreso puede seguir funcionando con un componente mal colocado o desalineado. Sin embargo, puede funcionar lentamente. A veces, incluso puede dejar de funcionar. Detectar la desalineación a simple vista es difícil. Por ello, el test AOI ayuda a detectar este tipo de defectos.
Cortocircuitos o puentes de soldadura
Este defecto se produce cuando la soldadura une dos componentes de una placa de circuito impreso que no deberían conectarse eléctricamente. Estos cortocircuitos pueden producirse cuando un fabricante de PCB utiliza un exceso de soldadura. También pueden producirse cuando la soldadura penetra en una zona de la placa de circuito impreso que debería estar libre de soldadura.
Los puentes de soldadura se producen cuando la soldadura se pega a los conductores antes de solidificarse. Los conductores son los encargados de conectar dos puntos de una placa de circuito impreso. La soldadura puede pegarse a los conductores si éstos son muy grandes. Este defecto es muy problemático, ya que afecta al flujo de corriente a través de la placa de circuito impreso. Los puentes de soldadura pueden quemar trazas o componentes vitales del circuito. Detectarlos con el ojo humano es difícil. De ahí la necesidad del test AOI de PCB.
Comparación de AOI con otros métodos de inspección de PCB
Existen varios métodos de inspección de PCB. Sin embargo, el test AOI parece ser superior a estas técnicas de inspección. Esto se debe a su flexibilidad, eficiencia y velocidad. El test AOI PCB es capaz de detectar defectos complejos en las PCB. A continuación compararemos otros métodos de inspección de PCB con el test AOI.
Prueba en circuito
Este método de prueba incorpora una sonda eléctrica para evaluar el funcionamiento de un PCB. La prueba en circuito utiliza corriente eléctrica para asegurarse de que los componentes están en el lugar correcto. Este método utiliza corriente eléctrica en lugar de imágenes. Por tanto, a diferencia de la AOI, la ICT proporciona información limitada sobre la soldadura. Aunque las TIC pueden evaluar la calidad de los componentes, no pueden proporcionar mucha información sobre el exceso de soldadura. Por lo tanto, la prueba AOI de PCB es indiscutiblemente más fiable.
Inspección automatizada por rayos X
En este caso, los rayos X inspeccionan las placas de circuitos, a diferencia de la prueba AOI, que utiliza imágenes de luz. Los fabricantes de placas de circuito impreso utilizan rayos X automatizados para inspeccionar placas de circuito impreso densamente construidas. Esto se debe a que los rayos X se mueven a través de la placa para obtener imágenes de ella. La inspección por rayos X es más cara. Por lo tanto, el test AOI es una opción de inspección más económica.
Inspección visual manual
La AOI es la opción preferida por los fabricantes de PCB. Esto se debe a que la AOI no necesita tocar la placa de circuito impreso, a diferencia de la inspección manual. En la inspección visual manual, un inspector humano comprueba las placas. Una manipulación incorrecta puede causar defectos en una placa perfecta. La AOI escanea las placas de circuito sin alterar los componentes delicados. La prueba AOI PCB preserva la integridad estructural de las placas de circuito. Además, la AOI es más fiable que la inspección visual manual.
Con las mejoras en la prueba AOI, este sistema puede detectar errores sin fallos. Cuando se compara la eficiencia de otras pruebas, los beneficios de la prueba AOI PCB es clara. Este sistema cuenta con una tarjeta GPU que mejora su velocidad en el proceso de inspección.
Elementos clave del sistema AOI
El sistema AOI tiene algunos elementos básicos con los que trabaja. Estos elementos son los que utiliza para inspeccionar y detectar errores en las placas de circuito.
Fuente de luz AOI
La iluminación es un elemento importante en la prueba AOI PCB. La selección de la fuente de iluminación adecuada puede ayudar a descubrir fácilmente diversos defectos. El avance en la tecnología de iluminación ha permitido a la AOI mejorar las imágenes. Por lo tanto, esto permite al sistema resaltar los defectos mucho más fácilmente.
Los sistemas AOI de prueba cuentan con un ajuste de luz definido. Sin embargo, el ajuste depende del tipo de producto que se esté probando. La iluminación fluorescente y la iluminación LED se utilizan ampliamente para la prueba AOI. Estas iluminaciones ayudan a ver con claridad los defectos de la placa de circuito impreso. Sin embargo, la iluminación fluorescente se degrada con el tiempo. Los LED son mejores que los fluorescentes.
Captura y análisis de imágenes AOI
Se trata de un elemento clave del sistema de inspección óptica automatizada. La captura y el análisis de imágenes de la AOI de prueba capturan una imagen de la placa de circuito impreso. A continuación, el software de procesamiento de la AOI analiza la imagen. En la AOI hay varios sistemas de captura de imágenes.
Los sistemas de captura de imágenes pueden contar con más de una cámara. Estas cámaras pueden moverse bajo el control del software. El sistema de cámara de imagen fija está disponible en el sistema AOI. Otro tipo de cámara es la de vídeo streaming. Cuando el sistema AOI está analizando la imagen de una placa, comprueba varias características. Tiene en cuenta los puntos de referencia de la placa, la colocación de los componentes y el color de fondo, entre otros.
Programación de la máquina AOI
El sistema AOI debe almacenar la información de una PCB aceptable para probar un ensamblaje de PCB. Este sistema debe realizar la programación de forma eficaz para detectar cualquier fallo. Existen dos métodos para programar una máquina AOI. Estos métodos son la programación basada en algoritmos y la placa dorada.
Ventajas de la inspección AOI de PCB
El sistema AOI ofrece muchas ventajas a los fabricantes de PCB. Este sistema es indiscutiblemente un método de inspección flexible y eficaz. Algunas de sus ventajas son
Evaluación de placas complejas
Una placa de circuito impreso que incluya más de 100 componentes debe someterse a una prueba AOI. Este método de inspección es ideal para placas densamente pobladas y complejas.
Flexibilidad
El método de inspección de PCB AOI es ideal para cualquier fase de la fabricación de PCB. Es aconsejable realizar una prueba AOI de PCB después de la soldadura por reflujo. Esto se debe a que la mayoría de los defectos son el resultado de problemas en el proceso de soldadura. La flexibilidad del test AOI de PCB se traduce en una reducción de costes. Esto se debe a que se trata de una inspección durante el proceso.
Opción económica
El test AOI es una opción más económica que otras formas de inspección de PCB. Este test es menos costoso.
Software con capacidad de red
La capacidad del sistema AOI para recopilar y recuperar datos es una de sus mayores ventajas. Los datos que recoge pueden ser en forma de recogida de imágenes o de salida de texto. La recogida de datos es bastante sencilla. Sin embargo, la recuperación de datos es más compleja.
Varios objetos de inspección
La inspección AOI de PCB funciona tanto para el montaje como para la fabricación de PCB. Para la fabricación de PCB, comprueba defectos como circuitos abiertos, soldadura insuficiente y cortocircuitos. Para el montaje de PCB, comprueba la soldadura de componentes y la polaridad, entre otros.
Conclusión
En la producción de PCB, la inspección es un paso importante. La AOI de prueba es un sistema de inspección crucial y eficaz en la industria de las placas de circuito impreso. Este método de inspección garantiza la precisión y funcionalidad de una placa de circuito. Por lo tanto, nunca se puede subestimar su importancia.
