Inspección óptica automatizada: Avances en la tecnología de visión por computadora

Por Fouad Sabry

Qué es la inspección óptica automatizada

La inspección óptica automatizada (AOI) es una inspección visual automatizada de la fabricación de placas de circuito impreso (PCB) en la que una cámara escanea de forma autónoma el dispositivo bajo prueba. tanto por fallas catastróficas como por defectos de calidad. Se utiliza comúnmente en el proceso de fabricación porque es un método de prueba sin contacto. Se implementa en muchas etapas del proceso de fabricación, incluida la inspección de la placa desnuda, la inspección de soldadura en pasta (SPI), el reflujo previo y el reflujo posterior, así como otras etapas.

Cómo lo hará beneficio

(I) Insights y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Inspección óptica automatizada

Capítulo 2: Placa de circuito impreso

Capítulo 3: Ball Grid Array

Capítulo 4: Tecnología de montaje en superficie

Capítulo 5: Formato Gerber

Capítulo 6: Reflujo Horno

Capítulo 7: Soldadura por reflujo

Capítulo 8: Retrabajo (Electrónica)

Capítulo 9: Soldadura en pasta

Capítulo 10: Selectiva Soldadura

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre la inspección óptica automatizada.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de la inspección óptica automatizada en muchos campos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o la información básica para cualquier tipo de inspección óptica automatizada. .

 

 

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 14 may 2024

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Capítulo 1: Inspección óptica automatizada

La inspección óptica automatizada (AOI) es una comprobación de control de calidad basada en cámaras para componentes electrónicos como placas de circuito impreso (PCB), pantallas de cristal líquido (LCD) y transistores (por ejemplo, tamaño o forma de filete o sesgo de componente). Como técnica sin contacto, encuentra una amplia aplicación en la industria. Se utiliza en varios puntos del proceso de producción, como la inspección de placas desnudas, la inspección de pasta de soldadura (SPI), antes y después del reflujo, y en otros lugares.

Los siguientes son algunos ejemplos de características de la placa PCB que los AOI podrían verificar:

Defectos de área

Vallas publicitarias

Desplazamiento de componentes

Polaridad de los componentes

La presencia o ausencia de un componente

Sesgo de componentes

Juntas de soldadura excesivas

Componente volteado

Defectos de altura

Falta de adhesivo que rodea los cables

Uniones de soldadura insuficientes

Cables levantados

Sin pruebas poblacionales

Pegar registro

Componentes gravemente dañados

Lapidación de tumbas

Defectos de volumen

Pieza equivocada

Puente de soldadura

Objetos no identificados en el tablero

Las regiones de post-pegado, pre-reflujo, post-reflujo y onda son lugares de las líneas SMT donde se puede aplicar AOI.

Estas características se pueden encontrar durante una inspección AOI de una placa PCB desnuda:

Infracciones del ancho de línea

Violación del espaciado

Exceso de cobre

Un componente esencial del tablero, la almohadilla, está ausente.

Cortocircuitos

Daño de Dedo de Oro

Cortes

Un agujero perforado (vía) se ha desprendido de su lugar de aterrizaje previsto.

Piezas de montaje incorrectas

Los informes de defectos pueden activarse de varias maneras, incluso mediante reglas predefinidas (p. ej.

ninguna línea en la placa debe ser inferior a 50 μ) o basado en CAD en el que la placa se compara localmente con el diseño previsto.

En comparación con los métodos tradicionales de examen visual, este es altamente confiable y repetible.

La necesidad de AOI sobre pruebas en circuito ha aumentado en los últimos años debido a la tendencia hacia diseños de placas de circuito más pequeños.

Los siguientes métodos también se utilizan en la fabricación eléctrica para garantizar que las placas de circuito impreso funcionen correctamente:

Examen de rayos X con automatización (AXI)

Grupo de Pruebas Coordinadas (JTAG)

Pruébalo en el mundo real (TIC)

Pruebas funcionales

{Fin del capítulo 1}

Capítulo 2: Placa de circuito impreso

Una placa de circuito impreso (PCB) o placa de cableado impreso (PWB) es una estructura sándwich que consta de capas conductoras y aislantes. Los PCB tienen dos funciones que son complementarias. El paso inicial es soldar los componentes electrónicos a posiciones predefinidas en las capas externas. El segundo paso es proporcionar conexiones eléctricas confiables (y también circuitos abiertos confiables) entre los terminales del componente de una manera regulada conocida como diseño de PCB. Cada capa conductora está construida con un patrón de ilustración de conductor (similar a los cables en una superficie plana) que ofrece conexiones eléctricas en esa capa. Las vías, orificios pasantes chapados que permiten interconexiones de capas, se agregan en un segundo proceso de fabricación.

Las placas de circuito impreso admiten y conectan eléctricamente componentes electrónicos utilizando trazas, planos y otras características grabadas de una o más capas de láminas de cobre unidas a y/o entre capas de láminas de un sustrato no conductor. Los componentes se sueldan a la placa de circuito impreso para unirlos eléctricamente y asegurarlos mecánicamente a ella. Casi todos los artículos electrónicos y algunos productos eléctricos, como las cajas de interruptores pasivos, emplean placas de circuito impreso.

Las alternativas históricamente populares a los PCB incluyen la envoltura de alambre y la construcción punto a punto, las cuales ahora se utilizan con poca frecuencia. El diseño de circuitos en PCB requiere mano de obra de diseño adicional, pero la fabricación y el ensamblaje se pueden automatizar. El software de diseño asistido por computadora disponible puede realizar la mayoría de las tareas de diseño. Como los componentes se instalan y cablean en una sola operación, la producción en masa de circuitos con placas de circuito impreso es más barata y rápida que con métodos de cableado alternativos. Se pueden fabricar grandes cantidades de PCB simultáneamente y el diseño solo debe crearse una vez. Los PCB también se pueden producir manualmente en pequeñas cantidades, aunque los beneficios son menores.

Los PCB pueden ser de una sola cara (una capa de cobre), de doble cara (dos capas de cobre a ambos lados de una capa de sustrato) o multicapa (tres o más capas de cobre) (capas externas e internas de cobre, alternando con capas de sustrato). Las trazas de circuito en las capas internas de una placa de circuito impreso multicapa permiten una densidad de componentes mucho mayor, ya que de otro modo ocuparían el área de superficie entre los componentes. El aumento de la popularidad de las placas de circuito impreso multicapa con más de dos planos de cobre, y notablemente más de cuatro, coincidió con la introducción de la tecnología de montaje en superficie. No obstante, las placas de circuito impreso multicapa hacen que la reparación, el análisis y la modificación de campo de los circuitos sean significativamente más desafiantes y, por lo general, poco prácticos.

El mercado mundial de PCB superó los 60.200 millones de dólares en 2014.

Una placa de circuito impreso básica se compone de una lámina de material aislante y una capa de lámina de cobre pegada al sustrato. El cobre se divide mediante grabado químico en líneas conductoras discretas llamadas pistas o trazas de circuitos, almohadillas para conexiones, vías para pasar conexiones entre capas de cobre y características como parches conductores sólidos para blindaje electromagnético u otros usos. Las pistas sirven como cables fijos y están separadas entre sí por el aire y el material del sustrato de la placa. Puede haber un recubrimiento en la superficie de una placa de circuito impreso que protege el cobre de la corrosión y reduce la probabilidad de cortocircuitos de soldadura entre las trazas y el contacto eléctrico no deseado con cables desnudos sueltos. Debido a su capacidad para evitar cortocircuitos de soldadura, el recubrimiento se conoce como resistencia a la soldadura o máscara de soldadura.

Una placa de circuito impreso puede contener muchas capas de cobre, que casi siempre están apiladas en pares. El número de capas y la interconexión entre ellas (vías, PTHs) proporcionan una aproximación de la complejidad de la placa. Más capas ofrecen más posibilidades de enrutamiento y un mejor control de la integridad de la señal, pero requieren mucho tiempo y son costosas de producir. Del mismo modo, la selección de las vías de la placa permite ajustar el tamaño de la placa, el escape de señales de circuitos integrados complejos, el enrutamiento y la confiabilidad a largo plazo, pero está íntimamente relacionada con la complejidad y el costo de producción.

Los tableros de dos capas son uno de los más sencillos de fabricar. Las capas externas de cobre están presentes en ambos lados; Las capas internas de cobre y aislamiento se intercalan entre las capas internas de cobre en tableros multicapa. Los PCB de cuatro capas son el siguiente paso de los PCB de dos capas. La placa de cuatro capas tiene significativamente más opciones de enrutamiento en las capas internas que la placa de dos capas, y una parte de las capas internas se usa con frecuencia como plano de tierra o plano de potencia para lograr una mejor integridad de la señal, frecuencias de señalización más altas, EMI más baja y un desacoplamiento mejorado de la fuente de alimentación.

Los cables conductores de los componentes de orificio pasante se conectan a las pistas en el lado opuesto de la placa después de pasar a través de la placa. Los componentes de montaje en superficie están conectados a trazas de cobre en el mismo lado de la placa a través de sus cables. Los componentes de una placa se pueden montar utilizando cualquiera de los dos métodos. Las placas de circuito impreso que cuentan únicamente con componentes de orificio pasante