Sản xuất một bảng mạch in là một quá trình phức tạp. Từ chế tạo đến lắp ráp, có nhiều điểm khác nhau trong quá trình sản xuất phải được xác minh trước khi có thể chuyển sang bước tiếp theo. Việc xác nhận này có thể được thực hiện theo nhiều cách trong đó có việc ứng dụng hệ thống kiểm tra ngoại quan sản phẩm (AOI). Vậy kiểm tra ngoại quan sản phẩm (AOI) là gì? nguyên lý hoạt động, lợi ích nó đem lại ra sao? Bài viết dưới đây sẽ cung cấp những thông tin cơ bản về nó.
1. Kiểm tra ngoại quan sản phẩm (AOI) là gì?
Kiểm tra ngoại quan sản phẩm (AOI-Automated optical inspection) hay kiểm tra quang học tự động là kiểm tra trực quan tự động trong quá trình sản xuất bảng mạch PCB (hoặc LCD, bóng bán dẫn ) trong đó máy ảnh tự động quét thiết bị cần kiểm tra để tìm cả lỗi nghiêm trọng (ví dụ như thiếu thành phần) và khuyết tật chất lượng (ví dụ: kích thước phi lê hoặc hình dạng hoặc độ lệch thành phần). Đây là phương pháp kiểm tra không tiếp xúc, được thực hiện ở nhiều giai đoạn thông qua quá trình sản xuất bao gồm kiểm tra bảng trần, kiểm tra hàn dán (SPI), làm nóng lại trước…
Vị trí chính cho các hệ thống AOI là sau khi hàn lại hoặc “hậu sản xuất”. Chủ yếu là do, các hệ thống AOI sau chỉnh nhiệt có thể kiểm tra hầu hết các loại khuyết tật (vị trí linh kiện, mối hàn, vật hàn bị thiếu, v.v.) tại một vị trí trong dây chuyền với một hệ thống duy nhất. Bằng cách này, các bảng bị lỗi sẽ được làm lại và các bảng khác được chuyển sang giai đoạn xử lý tiếp theo.
2. Nguyên lý hoạt động của AOI
Việc kiểm tra bắt đầu bằng việc quét trực quan bảng, sau đó là so sánh hình ảnh đã chụp của bảng và so sánh với hình ảnh bảng lý tưởng được nhập vào hệ thống máy kiểm tra ngoại quan sản phẩm. Hệ thống này sẽ bao gồm một hoặc nhiều camera được di chuyển theo hướng XY trên cụm trong khi quét hoặc sử dụng cái gọi là phương pháp dừng và đi. Máy ảnh được đặt chính xác tại một điểm. Khi trục dừng, hình ảnh của cảnh sẽ được chụp với sự hỗ trợ của hệ thống chiếu sáng (các nguồn sáng có độ chiếu sáng cao như đèn huỳnh quang, đèn LED / tia hồng ngoại hoặc tia cực tím).
Chúng sẽ phân biệt giữa quang học trực giao và quang học góc nhìn, nhưng cũng thường sử dụng kết hợp máy ảnh. Việc xử lý và đánh giá các hình ảnh đã chụp được thực hiện trong phần mềmcủa hệ thống AOI. Phần mềm này dựa trên nhiều thuật toán xử lý hình ảnh phức tạp có nhiệm vụ đánh giá các tính năng kiểm tra được xác định là ‘”tốt”‘ hoặc ‘”xấu”‘ một cách thực tế nhất có thể. Sau khi so sánh này, AOI nêu bật các khiếm khuyết.
AOI được lập trình và sử dụng các thuật toán khác nhau cho các tiêu chuẩn bảng mạch PCB được chấp nhận.
3. Những loại khuyết tật nào có thể được xác định trong AOI?
Các khuyết tật bề mặt như nốt sần, vết xước và các khuyết tật về chiều như hở mạch, ngắn và mỏng chất hàn có thể được phát hiện bằng AOI. Cũng có thể phát hiện ra các thành phần sai, thành phần bị thiếu và các thành phần được đặt không chính xác.
Đối với bảng mạch PCB có các thành phần (kiểm tra SMT): Khu vực khuyết tật, Biển quảng cáo, Độ lệch của thành phần, Độ phân cực của thành phần, Sự hiện diện hoặc vắng mặt của thành phần, Độ xiên của thành phần, Mối nối hàn quá mức, Thành phần bị lật, Sai sót về chiều cao, Dán không đủ xung quanh các đầu dẫn, Mối nối hàn không đủ, Đã nâng Khách hàng tiềm năng, Không có kiểm tra dân số, Đăng ký dán, Các thành phần bị hư hỏng nghiêm trọng, Phân chia khối, Sai sót về khối lượng, Phần sai và Cầu nối hàn
Đối với bảng mạch PCB: Vi phạm độ rộng đường truyền, Vi phạm khoảng cách, Thừa đồng, Thiếu tấm đệm, Ngắn mạch, Vết cắt, Đứt lỗ (cho dù đường truyền có đi ra bên ngoài tấm đệm của nó hay không) và việc lắp sai các thành phầnXóa ảnh đại diện
Đối với bo mạch PCB: Kiểm tra vi phạm độ rộng đường truyền, khoảng cách, kiểm tra đồng thừa, đệm bị thiếu hay mạch ngắn, vết cắt, đứt lỗ, tính chính xác của cac bộ phận được lắp ráp
4. Lợi ích của hệ thống kiểm tra ngoại quan sản phẩm
- Đảm bảo chất lượng: Kiểm tra ngoại quan sản phẩm cho phép bạn đảm bảo các sản phẩm PCB của bạn hoạt động như dự kiến. Đảm bảo chất lượng sản phẩm giúp bạn tăng sự hài lòng của khách hàng, nâng cao uy tín của bạn trong doanh nghiệp và mang đến sự yên tâm về giá trị của dịch vụ mà bạn đang mang lại cho khách hàng.
- Đánh giá một bo mạch phức tạp: AOI có thể kiểm tra các thiết kế bảng phức tạp với độ chính xác mà mắt người không thể sánh được.
- Cải thiện quy trình: Nếu sai sót là do các quy trình bị lỗi, việc phát hiện các sai sót ngay lập tức thông qua hệ thống kiểm tra ngoại quan sản phẩm có thể giúp bạn xác định các mẫu lỗi và điều chỉnh quy trình của mình trước khi bạn đưa ra hàng nghìn bo mạch có cùng lỗi. Một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật và Công nghệ Tiên tiến Quốc tế báo cáo rằng việc phát hiện một lỗi trong bảng mạch mới lắp ráp gần đây chỉ tốn kém hơn 10 lần so với việc bắt lỗi trên bảng trần, nhưng tìm ra lỗi trong bảng đã được đưa vào hiện trường sử dụng đắt hơn 1.000 lần . Việc phát hiện lỗi sớm sẽ giảm thiểu khả năng phải làm lại trong tương lai và làm cho hoạt động sản xuất của bạn hiệu quả hơn.
- Khả năng tùy chỉnh: AOI là một quy trình tự động, nhưng người vận hành có thể thiết lập các thông số để cho máy quét biết những gì cần kiểm tra. Nếu thông số kỹ thuật thiết kế của bạn thay đổi, bạn có thể dễ dàng điều chỉnh cài đặt của mình để phát hiện ra những sai sót mà bạn cần tìm.
- Đảm bảo độ chính xác của các tài liệu:Các báo cáo kiểm tra thủ công chủ yếu được viết tay nên rất dễ xảy ra lỗi đánh máy. Cơ sở dữ liệu báo cáo viết tay rất khó để duy trì và phân tích các báo cáo của từng giai đoạn của quá trình sản xuất. Máy AOI tạo ra các báo cáo có thể in được ở định dạng tệp mong muốn ở mỗi giai đoạn của quy trình sản xuất, giúp dễ dàng phân tích các lỗi và giúp duy trì chất lượng của sản phẩm. Nhờ đó, ngăn chặn các khiếu nại / từ chối từ khách hàng và dẫn đến nâng cao lòng tin và sự hài lòng của khách hàng.
