เมื่อเส้นลายบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB – Printed Circuit Board) ที่เตรียมไว้สำหรับการประกอบแบบ SMT (Surface Mount Technology) มีขนาดเล็กลงเรื่อย ๆ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดจิ๋วลง และมีการประกอบ SMD (Surface Mount Devices) อย่างหนาแน่น การตรวจสอบด้วยสายตาจึงไม่เพียงพออย่างยิ่งต่อความต้องการด้านการตรวจสอบคุณภาพของการประกอบ SMT ดังนั้น AOI (Automated Optical Inspection) จึงถูกนำมาใช้ในกระบวนการประกอบ SMT อย่างแพร่หลายมากขึ้น ในฐานะเป็นวิธีการสำคัญในการตรวจสอบสมรรถนะของข้อต่อบัดกรีที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการประกอบ SMT นอกจากนี้ AOI ยังถูกประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ ที่กว้างขวางขึ้น และเทคโนโลยีการตรวจสอบของ AOI ก็มีความก้าวหน้าและเหมาะสมยิ่งขึ้นอย่างต่อเนื่อง ปัจจุบัน ระบบ AOI กำลังก้าวไปสู่ความเป็นอัจฉริยะในฐานะโหมดการตรวจสอบที่ใช้ในกระบวนการประกอบ SMT
หลักการทำงานของเทคโนโลยี AOI
แม้ว่าเทคโนโลยี AOI จะถูกนำมาใช้ในรูปแบบต่าง ๆ ในการประกอบ SMT แต่ทั้งหมดล้วนใช้หลักการทำงานเดียวกัน กล่าวคือ ใช้วิธีการทางแสงในการจับภาพของวัตถุที่ต้องการตรวจสอบ แล้วจึงดำเนินการตรวจสอบ วิเคราะห์ และตัดสินผลด้วยวิธีการที่กำหนด วิธีการตรวจสอบ วิเคราะห์ และตัดสินผลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบ AOI ได้แก่ วิธีการตรวจสอบกฎการออกแบบ (DRC: Design Rule Check) และวิธีการเปรียบเทียบข้อมูล CAD (Computer-Aided Design)
•วิธีการ DRC
วิธีการ DRC ใช้สำหรับตรวจสอบลวดลายการออกแบบตามกฎที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น ลวดลายวงจร PCB จะถูกตรวจสอบตามกฎที่ว่า เส้นลายวงจรทั้งหมดต้องอาศัยจุดบัดกรีเป็นปลายทาง เส้นลายวงจรทั้งหมดต้องมีความกว้างเท่ากัน และระยะห่างต้องมีค่าเท่ากับหรือมากกว่าค่าที่กำหนด วิธีการ DRC สามารถรับประกันความถูกต้องของลวดลายจากมุมมองของอัลกอริทึม นอกจากนี้ วิธีการ DRC ยังมีข้อดีหลายประการ ได้แก่ การตั้งค่าที่ง่าย ความเร็วในการประมวลผลสูง ปริมาณการเขียนโปรแกรมที่น้อย และการใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่น้อย ดังนั้น ระบบ AOI ส่วนใหญ่จึงพึ่งพาวิธีการ DRC เป็นหลัก
ข้อเสียที่ชัดเจนของ DRC อยู่ที่ความอ่อนแอในการกำหนดความสามารถของขอบเขต และตำแหน่งของขอบเขตควรถูกกำหนดโดยการออกแบบวิธีการเฉพาะ
•วิธีการเปรียบเทียบข้อมูล CAD
วิธีการเปรียบเทียบข้อมูล CAD ใช้เพื่อเปรียบเทียบลวดลายภาพดิจิทัลที่จัดเก็บไว้ในระบบ AOI กับลวดลายภาพจริงที่ถูกจับภาพมา เพื่อนำมาสรุปผลการตรวจสอบ ความแม่นยำของวิธีนี้ขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการตรวจสอบ ความคมชัด และขั้นตอนการตรวจสอบทั้งหมด ซึ่งสามารถทำให้ได้ความแม่นยำในระดับสูง อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของวิธีนี้ได้แก่ ปริมาณข้อมูลภาพที่ต้องจับมีจำนวนมาก และมีความต้องการสูงในการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์
เมื่อเปรียบเทียบวิธี DRC กับวิธีเปรียบเทียบข้อมูล CAD แล้ว วิธีหลังมีข้อดีมากกว่า
ฟังก์ชันการตรวจสอบของเทคโนโลยี AOI
เทคโนโลยี AOI สามารถใช้ในการตรวจสอบแผงวงจรเปล่า (PCB bare boards) การพิมพ์ครีมประสาน ส่วนประกอบ และจุดบัดกรี
การตรวจสอบแผ่น PCB เปล่าและการตรวจสอบจุดบัดกรีมักขึ้นอยู่กับเครื่องมือ AOI แยกต่างหาก และการตรวจสอบเหล่านี้ไม่ได้ทำแบบเรียลไทม์ การตรวจสอบครีมประสานและการตรวจสอบชิ้นส่วนมักขึ้นอยู่กับเครื่อง AOI ที่จับคู่กับเครื่องพิมพ์ครีมประสานและเครื่องวางชิป และการตรวจสอบเหล่านี้จะทำแบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่น ปัจจุบันเครื่องพิมพ์ครีมประสานที่ทันสมัยสามารถทำการตรวจสอบแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับความหนาของการพิมพ์และการยุบตัวของขอบการพิมพ์ผ่านระบบ AOI ที่จับคู่กันได้
รายการ AOI สำหรับแผ่น PCB เปล่า ครอบคลุมการขาดวงจร การลายวงจรถูกตัด การขีดข่วน รูเข็ม ระยะห่างระหว่างลายวงจรและการลากลาย ความหยาบของขอบ และข้อบกพร่องในบริเวณพื้นที่ขนาดใหญ่ ส่วนรายการ AOI สำหรับจุดบัดกรี ครอบคลุมการจัดเรียงและการดัดของขา การขาดหายของชิ้นส่วน การวางผิดตำแหน่ง ทิศทางการวางชิ้นส่วน จำนวนชิ้นส่วน คุณภาพของจุดบัดกรี เป็นต้น เมื่อระบบ AOI ตรวจพบชิ้นส่วนที่ไม่ได้มาตรฐาน สัญญาณมักจะถูกส่งไปยังผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งจะสามารถเปลี่ยนชิ้นส่วนเหล่านั้นเป็นชิ้นส่วนที่ได้มาตรฐาน และหยุดไม่ให้ข้อผิดพลาดลุกลามจนกลายเป็นปัญหาใหญ่ในการผลิตจำนวนมาก
โครงสร้างของระบบ AOI ทั่วไป
•ระบบ AOI สำหรับแผ่นวงจรเปล่า
รูปภาพที่ 1 ด้านล่างแสดงให้เห็นระบบ AOI สำหรับแผ่น PCB เปล่า
ตามกฎการออกแบบ AOI ระบบนี้ได้เพิ่มฟังก์ชันการเปรียบเทียบและเตรียมกล้องสองตัวไว้ ระบบย่อยสำหรับการตรวจสอบใช้เซ็นเซอร์ภาพแบบ 1 มิติในการจับภาพลายวงจรบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และสัญญาณภาพจะถูกส่งไปยังระบบย่อยควบคุมหลังจากผ่านการปรับแก้และแปลงสัญญาณ A/D ความเร็วสูงแล้ว จากนั้นระบบย่อยควบคุมจะทำการตัดสินข้อบกพร่อง และจะทำการสแกนโดยการเลื่อนสถานีตรวจสอบไปตามเส้นตรงจากด้านหน้าไปด้านหลังเพื่อให้เซ็นเซอร์ภาพสามารถรับสัญญาณเอาต์พุตภาพแบบ 2 มิติได้ จะมีการทำเครื่องหมายตำแหน่งข้อบกพร่องบน PCB ด้วยหมึกแบบเรียลไทม์ และข้อบกพร่องสามารถขยายและแสดงบนจอภาพได้เพื่อให้ใช้การตรวจสอบด้วยสายตาในการตรวจเช็ก
การทำงานของระบบสามารถดำเนินการได้ในรูปแบบการโต้ตอบบนจอมอนิเตอร์ และส่วนย่อยของระบบเอาต์พุตประกอบด้วยจอมอนิเตอร์ภาพดิจิทัล จอมอนิเตอร์ภาพจริง เครื่องพิมพ์ และซิงโครสโคป ระบบนี้ช่วยให้สามารถแสดงภาพสีดิจิทัลและภาพจริงบนจอมอนิเตอร์ได้แยกจากกัน พร้อมทั้งสามารถพิมพ์ผลลัพธ์ออกมาได้ นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตกราฟของสัญญาณภาพและระดับคลิปดิจิทัลผ่านซิงโครสโคปได้ ความเร็วในการตรวจสอบของระบบประเภทนี้สามารถสูงได้ถึงหลายเมตรต่อนาที ความละเอียดต่ำสุดสามารถอยู่ในระดับไมโครเมตร และความกว้างของเส้นขั้นต่ำรวมถึงระยะห่างระหว่างเส้นสามารถอยู่ที่ระดับสองสามไมโครเมตร
•ระบบ AOI สำหรับจุดบัดกรี
หลักการทำงานของระบบ AOI สำหรับจุดบัดกรีคือใช้กล้องออปติคัลในการจับภาพสามมิติของจุดบัดกรี จากนั้นนำภาพที่ได้ไปประมวลผลและเปรียบเทียบกับภาพมาตรฐานของจุดบัดกรี เพื่อให้สามารถตัดสินและระบุประเภทของข้อบกพร่องรวมถึงตำแหน่งได้อย่างชัดเจน
•ระบบ AOI สำหรับการพิมพ์ครีมประสานบัดกรี
ระบบ AOI สำหรับการพิมพ์ครีมประสานประกอบด้วยกล้องและระบบไฟเบอร์ออปติกแบบแกน x-y กล้องถูกติดตั้งบนแท่น x-y โดยมีไฟเบอร์ออปติกเคลื่อนที่ในทิศทางแกน x-y และสามารถได้มาซึ่งภาพครบถ้วนของแผ่น PCB
ในกระบวนการพิมพ์ครีมประสาน ครีมประสานจะถูกกดให้ไหลเข้าไปในช่องเปิดของสเตนซิลด้วยใบปาด และผลลัพธ์ที่ต้องการคือให้ความหนาของครีมประสานเท่ากับความหนาของสเตนซิล เมื่อยกสเตนซิลออกจากแผ่น PCB ขอบของครีมประสานจะเกิดการเปลี่ยนแปลงบางประการ
ระบบตรวจสอบครีมประสาน (Solder paste inspection system) อาศัยใยแก้วนำแสงแบบวงแหวนและตัวสะท้อนแสงแบบวงแหวนในการสร้างแสงเอียงให้ส่องลงบนครีมประสาน โดยมีกล้องจับภาพจากทิศทางตรงของใยแก้วนำแสงแบบวงแหวน เพื่อให้สามารถวัดส่วนขอบของครีมประสานและคำนวณความหนาของครีมประสานได้ การตรวจสอบนี้ทำการตัดสินโดยการแปลงรูปร่างให้เป็นการเปลี่ยนแปลงทางแสง แม้ในสภาวะการพิมพ์ทั่วไป ก็จะเกิดส่วนที่นูนขึ้นบริเวณขอบซึ่งทำให้เกิดการสะท้อนแสงที่รุนแรงขึ้น
การรับบริการ AOI จาก PCBCart
PCBCart ให้บริการเอโอไอบริการสำหรับลูกค้าที่สั่งซื้ออย่างใดอย่างหนึ่งแผงวงจรพิมพ์และแผงวงจรพิมพ์ประกอบจาก PCBCart ที่ดียิ่งไปกว่านั้นคือมันฟรีทั้งหมด! นอกจากนี้ ลูกค้ายังสามารถคาดหวังได้ว่าบริการตรวจสอบด้วยเอ็กซเรย์จาก PCBCart เพื่อรับประกันคุณภาพและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ของคุณเพิ่มเติม
