การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ

AOI ซึ่งย่อมาจาก Automated Optical Inspection / Automatic Optical Inspection มีหน้าที่รับผิดชอบด้านการควบคุมคุณภาพทั้งในกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) อย่างมีประสิทธิภาพ

ความจำเป็นของการทดสอบ AOI

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันจะทำงานได้โดยไม่มีแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แผงวงจรพิมพ์มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น วงจรรวม (IC) ที่ประกอบอยู่บนแผ่นเปล่า ซึ่งถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลากหลายประเภท ตั้งแต่อุปกรณ์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายอย่างนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องคิดเลข คอมพิวเตอร์พกพา อุปกรณ์สื่อสารอิเล็กทรอนิกส์ ไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง เช่น ผลิตภัณฑ์ทางการทหาร การแพทย์ หรืออวกาศ

เนื่องจากความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีสมัยใหม่และความต้องการที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องของผู้คนต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วงจรสมัยใหม่จึงจำเป็นต้องมีความซับซ้อนมากกว่าที่เคยเป็นเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา นอกจากนี้ การนำเสนอของเทคโนโลยีการติดตั้งแบบผิวหน้า (SMT)ทำให้แผงวงจรพัฒนาไปสู่ความมีขนาดเล็กลงและความหนาแน่นสูงขึ้น ปัจจุบันแม้แต่แผงวงจรพิมพ์ทั่วไปก็มีจุดบัดกรีและชั้นของวงจรจำนวนมาก นอกจากนี้ ขนาดของชิ้นส่วนยังคงหดเล็กลงอย่างต่อเนื่อง ทำให้การใช้งานชิ้นส่วนขนาด 0402 และ 0201 อย่างแพร่หลายก่อให้เกิดความจำเป็นเร่งด่วนในการรับประกันว่ามีการใช้ชิ้นส่วนที่ถูกต้อง พร้อมด้วยขั้วและค่าที่ถูกต้อง

เมื่อพูดถึงวิธีการตรวจสอบสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และแผงวงจรพิมพ์ประกอบ (PCBA) การตรวจสอบด้วยมือเคยเป็นวิธีที่สมเหตุสมผลอยู่ช่วงหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันแทบไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับการตรวจสอบแผงวงจรสมัยใหม่ เนื่องจากไม่สามารถตรวจพบปัญหาหรือข้อบกพร่องภายในของแผงวงจรเหล่านั้นได้

ตลาดในปัจจุบันมีความต้องการอย่างมากต่อวิธีการตรวจสอบที่เชื่อถือได้และรวดเร็ว ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้ AOI (การตรวจสอบด้วยกล้องอัตโนมัติ) มีความสำคัญอย่างยิ่งก่อนที่ผลิตภัณฑ์จะออกจากโรงงานผลิตและถูกนำไปใช้งานในโปรเจกต์หรืออุปกรณ์ของลูกค้า นอกจากนี้ การทดสอบด้วย AOI ยังช่วยลดต้นทุนและทำให้ปัญหาต่าง ๆ ถูกเปิดเผยได้ตั้งแต่ระยะเริ่มต้น

คุณลักษณะและความสามารถของการทดสอบ AOI

โดยอาศัยวิธีการตรวจสอบด้วยภาพ ระบบ AOI สามารถนำมาใช้เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องบนพื้นผิวได้หลากหลายประเภท รวมถึงรอยขีดข่วน ปุ่มนูน คราบสกปรก วงจรขาด วงจรลัด การบัดกรีไม่เพียงพอหรือมากเกินไป การใช้ชิ้นส่วนไม่ถูกต้อง ชิ้นส่วนขาดหาย การกลับขั้วของชิ้นส่วนไม่ถูกต้อง เป็นต้น ที่จริงแล้ว ข้อบกพร่องเหล่านี้ที่ AOI สามารถตรวจสอบได้นั้น เดิมทีเป็นรายการที่ใช้ในการตรวจสอบด้วยสายตาโดยมนุษย์ ซึ่งเคยถูกใช้งานเป็นหลักก่อนที่การตรวจสอบด้วย AOI จะได้รับความนิยม อย่างไรก็ตาม AOI สามารถดำเนินการตรวจสอบเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

•วัตถุการตรวจสอบหลายรายการ- การทดสอบ AOI ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบทั้งกับแผ่น PCB เปล่าและ PCBA สำหรับการตรวจสอบ PCB จะมีการตรวจหาข้อบกพร่อง เช่น การลัดวงจร การเปิดวงจร และการบัดกรีไม่เพียงพอ สำหรับการตรวจสอบ PCBA จะมีการตรวจสอบปัญหาต่าง ๆ รวมถึงการบัดกรีของชิ้นส่วน ขั้วของชิ้นส่วน และค่าของชิ้นส่วน

•ความยืดหยุ่น- การตรวจสอบด้วยระบบกล้องอัตโนมัติ (Automated Optical Inspection: AOI) สามารถจัดวางได้ในทุกขั้นตอนของสายการผลิตตามความต้องการของลูกค้าและความสามารถในการรองรับต้นทุน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตรวจสอบและลดต้นทุนที่เกี่ยวข้อง ตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดคือหลังการบัดกรีแบบรีโฟลว์ เนื่องจากข้อบกพร่องส่วนใหญ่เกิดจากความไม่เป็นไปตามข้อกำหนดที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการบัดกรี คุณลักษณะด้านความยืดหยุ่นของการทดสอบ AOI ช่วยลดต้นทุนได้ เนื่องจากเป็นการทดสอบระหว่างกระบวนการผลิต และทันทีที่ตรวจพบปัญหา ก็สามารถปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์การผลิตหรือการประกอบได้ทันที เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ในลอตถัดไปถูกต้องตามต้องการ ส่งผลให้มีผลิตภัณฑ์ที่ไม่ผ่านการทดสอบการทำงานหรือการตรวจสอบขั้นสุดท้ายน้อยลง

•ต้นทุนต่ำ- เมื่อเปรียบเทียบกับการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์อัตโนมัติ (AXI)การตรวจสอบ AOI หลังการรีโฟลว์มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าเมื่อต้องตรวจสอบข้อบกพร่องของจุดบัดกรี รวมถึงการลัดวงจร การบัดกรีไม่ติด และการบัดกรีแห้ง เป็นต้น

•ความแม่นยำและความเชื่อถือได้

หลักการทำงานของการทดสอบ AOI

การทดสอบ AOI ดำเนินกระบวนการตรวจสอบโดยการสแกนพื้นผิวของบอร์ด โดยอาศัยกล้องความละเอียดสูงหนึ่งตัวหรือมากกว่า อุปกรณ์นี้สามารถจับภาพพื้นผิว PCB ได้ด้วยความช่วยเหลือของแหล่งกำเนิดแสงหลากหลายประเภท รวมถึงแสงฟลูออเรสเซนต์ แสง LED หรือแสงอินฟราเรดหรืออัลตราไวโอเลต จากนั้นจะมีการเปรียบเทียบระหว่างภาพที่จับได้กับพารามิเตอร์ของบอร์ดที่ได้ป้อนเข้าไปในคอมพิวเตอร์ล่วงหน้า เพื่อให้ความแตกต่าง ความผิดปกติ หรือแม้แต่ข้อผิดพลาดสามารถถูกระบุได้อย่างชัดเจนโดยซอฟต์แวร์ประมวลผลที่ติดตั้งอยู่ภายใน กระบวนการทั้งหมดสามารถถูกตรวจสอบได้ทุกวินาที

การวิเคราะห์ว่าแผงวงจรมีความสมบูรณ์หรือมีปัญหาหรือไม่นั้น สามารถทำได้ด้วยอัลกอริทึมต่าง ๆ ที่นำมาใช้ในระบบ AOI สำหรับการตรวจสอบงานที่มีความซับซ้อนไม่มาก มักใช้อัลกอริทึมนับพิกเซล ซึ่งประกอบด้วยวิธีการดังต่อไปนี้

•การจับคู่แม่แบบ- วิธีการจับคู่ด้วยเทมเพลต (Template-matching method) ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าวิธีการแบบใช้พื้นที่ (area-based method) หรือวิธีการแบบคล้ายสหสัมพันธ์ (correlation-like method) เป็นที่นิยมมาหลายทศวรรษแล้ว โดยอิงตามวิธีการแบบพิกเซลต่อพิกเซล จะใช้เทมเพลตขนาดเล็กเลื่อนทับไปบนภาพตรวจสอบขนาดใหญ่ผ่านหน้าต่างเลื่อนของเทมเพลต จากนั้นจะคำนวณค่าสหสัมพันธ์ไขว้แบบปรับให้เป็นมาตรฐาน (normalized cross correlation: NCC) ระหว่างเทมเพลตกับภาพตรวจสอบ ค่า NCC ยิ่งมาก ระดับความสอดคล้องกันระหว่างทั้งสองก็ยิ่งสูง

•การจดจำวัตถุ- การจดจำวัตถุเป็นไปตามหลักการเดียวกับวิธีมุมมอง เนื่องจากความแตกต่างถูกสังเกตผ่านการเปรียบเทียบระหว่างภาพในอุดมคติและภาพที่บันทึกได้ของวัตถุ

•การวิเคราะห์บล็อบ- การวิเคราะห์บล็อบหมายถึงกระบวนการที่เริ่มจากการแยกวัตถุออกจากพื้นหลัง จากนั้นเมื่อมีการใช้ภาพแบบพิกเซล จะสร้างบล็อบขึ้นมาด้วยการจัดกลุ่มพิกเซลของวัตถุเพื่อใช้ตรวจสอบปัญหาของวัตถุ

เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและความต้องการที่สูงขึ้นจากตลาดในด้านประสิทธิภาพและประสิทธิผล ทำให้วิธีการใหม่บางอย่างเริ่มมีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบ PCB หรือ PCBA ซึ่งในบรรดาวิธีเหล่านี้ เทคโนโลยีการสร้างภาพแบบเวกเตอร์โดดเด่นเป็นพิเศษ

ในฐานะเทคโนโลยีการค้นหาตำแหน่งรูปแบบ ภาพเวกเตอร์อิงอยู่บนการสกัดคุณลักษณะทางเรขาคณิตแทนการใช้ค่าพิกเซลระดับสีเทาแบบสมบูรณ์ ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว การวิเคราะห์ภาพจะไม่ถูกรบกวนจากการเปลี่ยนแปลงของสีหรือการเปลี่ยนแปลงแบบไม่เชิงเส้น นอกจากนี้ ภาพเวกเตอร์ยังให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าในการลดความล้มเหลวที่ผิดพลาด เนื่องมาจากคุณสมบัติของการตัดพื้นหลังออก

การทดสอบ AOI จาก PCBCart

ในฐานะเทคนิคการทดสอบหลักในกระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) AOI ถูกนำมาใช้เพื่อการตรวจสอบข้อผิดพลาดหรือข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นในกระบวนการประกอบ PCB อย่างรวดเร็วและแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าแผงวงจรที่ประกอบแล้วมีคุณภาพสูงและปราศจากข้อบกพร่องเมื่อออกจากสายการประกอบ AOI สามารถนำไปใช้ได้ทั้งกับแผงวงจรเปล่าและแผงวงจรที่ประกอบแล้ว อย่างไรก็ตาม ใน PCBCart AOI ถูกนำมาใช้หลัก ๆ สำหรับการตรวจสอบสายการประกอบ SMT และการทดสอบแผงวงจรเปล่าเตียงตะปูและโพรบบินถูกใช้แทน

เครื่องตรวจสอบด้วยสายตาอัตโนมัติระดับมืออาชีพของ PCBCart ใช้รุ่น ALD515

PCBCart ให้บริการทดสอบ AOI ทั้งแบบออนไลน์และออฟไลน์เพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกันของลูกค้า การทดสอบ AOI แบบออนไลน์มีระดับการทำงานอัตโนมัติที่สูงกว่าโดยไม่จำเป็นต้องใช้การปฏิบัติงานด้วยมือ ในขณะที่การทดสอบ AOI แบบออฟไลน์มีระดับการทำงานอัตโนมัติที่ต่ำกว่าและต้องอาศัยการปฏิบัติงานด้วยมือ อย่างไรก็ตาม ทั้งสองแบบใช้หลักการตรวจสอบ วัตถุที่ตรวจสอบ และวิธีการตรวจสอบเหมือนกัน คลิกปุ่มด้านล่างเพื่อขอใบเสนอราคาฟรี

ขอใบเสนอราคาประกอบแผงวงจรพิมพ์พร้อมการตรวจสอบ AXI

หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบ AOI โปรดส่งข้อความถึงเราที่นี่เราจะตอบกลับคุณอย่างรวดเร็ว

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•การเปรียบเทียบ AOI, ICT และ AXI และช่วงเวลาที่ควรใช้งานระหว่างการประกอบ PCB SMT
•รายการตรวจสอบไฟล์ก่อนสั่งซื้อ สำหรับใบเสนอราคาประกอบ PCB ที่แม่นยำและการผลิต
•คำแนะนำทีละขั้นตอนในการขอใบเสนอราคาประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ฟรี