A medida que las pistas en las PCB (Placas de Circuito Impreso) listas para ser utilizadas en el montaje SMT (Tecnología de Montaje Superficial) se vuelven más finas, los componentes se miniaturizan y los SMD (Dispositivos de Montaje Superficial) se ensamblan con alta densidad, la inspección visual está muy, muy lejos de ser suficiente para cumplir con las exigencias de inspección de calidad del montaje SMT. Como resultado, la AOI (Inspección Óptica Automatizada) se utiliza cada vez más comúnmente en el montaje SMT como un método clave para inspeccionar el rendimiento de las uniones de soldadura formadas durante el proceso de montaje SMT. Además, la AOI se ha aplicado en campos de aplicación más amplios y su tecnología de inspección se ha ido volviendo gradualmente más avanzada y óptima. En la actualidad, el sistema AOI avanza hacia la inteligentización como modo de inspección utilizado en el montaje SMT.
Lógica de funcionamiento de la tecnología AOI
Aunque la tecnología AOI se ha utilizado de diferentes formas en el ensamblaje SMT, comparten la misma lógica de funcionamiento, es decir, se emplean métodos ópticos para capturar la imagen del objetivo inspeccionado y, de este modo, se pueden realizar inspecciones, análisis y juicios de cierta manera. El método de inspección, análisis y juicio más comúnmente utilizado en el sistema AOI incluye el método DRC (Design Rule Check, Comprobación de Reglas de Diseño) y el método de comparación de datos CAD (Computer-Aided Design, Diseño Asistido por Computadora).
•Método DRC
El método DRC se utiliza para inspeccionar el patrón de diseño basándose en ciertas reglas dadas. Por ejemplo, el patrón de circuito de una PCB se inspecciona de acuerdo con la regla de que todas las líneas deben apoyarse en uniones de soldadura como terminales, todas las líneas deben tener el mismo ancho y el espaciado debe ser equivalente o mayor que un valor regulado. El método DRC es capaz de garantizar la validez del patrón desde el punto de vista algorítmico. Además, el método DRC presenta algunas ventajas, como una configuración sencilla, procesamiento de alta velocidad, y un volumen reducido de programación y de almacenamiento de datos. Por lo tanto, el sistema AOI depende en gran medida del método DRC.
La desventaja evidente del DRC radica en su debilidad para determinar la capacidad de los límites, y la posición de los límites debe determinarse mediante el diseño de un método específico.
•Método de comparación de datos CAD
El método de comparación de datos CAD se utiliza para comparar los patrones de imagen digitales almacenados en el sistema AOI con los patrones de imagen reales que se capturan para resumir el resultado de la inspección. La precisión de este método depende de la exactitud de la inspección, la definición y todos los procedimientos de inspección, y puede llegar a ser alta. Sin embargo, las desventajas de este método incluyen el gran volumen de datos capturados y el alto requisito de procesamiento de datos en tiempo real.
Al comparar el método DRC con el método de comparación de datos CAD, este último presenta más ventajas.
Funciones de inspección de la tecnología AOI
La tecnología AOI puede utilizarse para realizar inspecciones en placas PCB desnudas, impresión de pasta de soldadura, componentes y uniones de soldadura.
La inspección de PCB desnudas y la inspección de uniones de soldadura suelen depender de instrumentos AOI independientes y no se realizan en tiempo real. La inspección de pasta de soldadura y la inspección de componentes suelen depender del instrumento AOI acoplado a la impresora de pasta de soldadura y a la montadora de chips, y sus inspecciones se realizan en tiempo real. Por ejemplo, las impresoras de pasta de soldadura avanzadas actuales son capaces de llevar a cabo inspecciones en tiempo real del espesor de impresión y del colapso del borde de impresión mediante el sistema AOI correspondiente.
Los elementos de AOI para PCB desnudas abarcan desconexiones, derivaciones, rayaduras, orificios diminutos, separación y traza de líneas, aspereza de bordes y defectos en áreas de masa. Los elementos de AOI para uniones de soldadura abarcan la disposición y el doblado de las patillas, componentes faltantes, colocación incorrecta, orientación de los componentes, número de componentes, calidad de las uniones de soldadura, etc. Cuando el sistema AOI detecta componentes no conformes, normalmente se envían señales a los operadores, quienes podrán sustituirlos por componentes conformes y evitar que los errores causen desastres en la producción en volumen.
Estructura de un sistema AOI típico
•Sistema AOI para PCB desnudas
La Imagen 1 a continuación muestra el sistema AOI para PCB desnudas.
Basado en las reglas de diseño AOI, este sistema añade una función de comparación y dispone de dos cámaras. El subsistema de inspección utiliza un sensor de imagen 1D para capturar imágenes de las pistas en las PCB y las señales de imagen se enviarán al subsistema de control después de ser corregidas y transformadas mediante un A/D de alta velocidad. A continuación, el subsistema de control realiza el juicio sobre los defectos y se efectuará el escaneado moviendo las estaciones de inspección a lo largo de una línea recta de adelante hacia atrás, de modo que los sensores de imagen puedan obtener señales de salida de imagen 2D. Se marcarán en tiempo real con tinta los defectos de la PCB y los defectos pueden ampliarse y mostrarse en el monitor para que se pueda utilizar la inspección visual.
El funcionamiento del sistema puede implementarse en forma de diálogo en el monitor y el subsistema de salida consta de un monitor de imagen digital, un monitor de imagen real, una impresora y un sincronoscopio. El sistema permite que la imagen digital en color y las imágenes reales se muestren respectivamente en los monitores, con salida impresa. Además, las formas de onda de las señales de imagen y el nivel de recorte digital pueden observarse mediante el sincronoscopio. La velocidad de inspección de este tipo de sistema puede alcanzar varios metros por minuto, la resolución mínima puede ser del orden de un micrómetro y el ancho mínimo de línea y el espacio entre líneas pueden ser de un par de micrómetros.
•Sistema AOI para uniones de soldadura
La lógica de funcionamiento del sistema AOI para uniones de soldadura consiste en que se utilizan cámaras ópticas para capturar imágenes 3D de las uniones de soldadura, las cuales se comparan con imágenes estándar de uniones de soldadura después del procesamiento de datos, de modo que se puedan determinar y precisar la categoría y la posición de los defectos.
•Sistema AOI para impresión de pasta de soldadura
El sistema AOI para la impresión de pasta de soldadura consta de una cámara y un sistema de fibra óptica en x-y. La cámara está instalada en una mesa x-y con fibra óptica que se mueve en la dirección x-y y se puede obtener la imagen completa de la PCB.
En el proceso de impresión de pasta de soldadura, la pasta de soldadura se presiona en las aberturas de la plantilla mediante una cuchilla raspadora y el efecto ideal debería ser que el espesor de la pasta de soldadura sea equivalente al de la plantilla. Cuando la plantilla se separa de la PCB, se producirán algunos cambios en el borde de la pasta de soldadura.
El sistema de inspección de pasta de soldadura depende de una fibra óptica anular y de un reflector anular para proyectar luz inclinada sobre la pasta de soldadura, mientras la cámara captura imágenes desde la dirección recta de la fibra óptica anular, de modo que se pueda medir la parte del borde de la pasta de soldadura y determinar el grosor de la pasta. Esta inspección realiza el juicio transformando las formas en cambios ópticos. Incluso en condiciones de impresión ordinarias, se generarán algunas protuberancias en la parte del borde que producirán reflejos intensos.
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