De ogen van kwaliteit: geautomatiseerde inspectietechnologieën in PCB-assemblage (AOI, SPI, AXI)

In PCB-assemblage met hoge volumes en hoge betrouwbaarheid is menselijke visuele inspectie niet in staat om de benodigde snelheid, consistentie en objectiviteit te bereiken. Dit heeft geleid tot de adoptie van geavanceerde geautomatiseerde inspectiesystemen, die fungeren als de onpartijdige, onvermoeibare bewakers van kwaliteit in kritieke stadia.Solder Paste Inspection (SPI) is de eerste verdedigingslinie, die direct na het sjabloondrukken plaatsvindt. Met behulp van laser triangulatie of 3D optische projectie meten SPI-systemen het volume, de hoogte, het oppervlak en de uitlijning van elke soldeerpasta-afzetting. Door afdrukfouten op te sporen—bruggen, onvoldoende pasta, scooping—voordat componenten worden geplaatst, voorkomt SPI kostbare herbewerking en is het een hoeksteen van procesbeheersing. Statistische procesbeheersing (SPC)-gegevens van SPI worden gebruikt om het sjabloonontwerp, de printerinstellingen en de paste-verwerking te verfijnen, waardoor de lus op het afdrukproces wordt gesloten.

Na het reflow solderen staat Automated Optical Inspection (AOI) centraal. Uitgerust met camera's met hoge resolutie en meerdere verlichtingsschema's (kleuren, hoeken), verifiëren AOI-systemen de aanwezigheid, polariteit, waarde (via OCR) en plaatsingsnauwkeurigheid van componenten. Cruciaal is dat ze soldeerverbindingen inspecteren. Door algoritmische analyse van hoe licht reflecteert van de meniscus van een verbinding, kan AOI een reeks defecten detecteren: tombstoning, bruggen, onvoldoende soldeer, overmatig soldeer en verkeerd uitgelijnde of opgetilde componenten. Moderne AOI-systemen gebruiken golden board comparison of design rule checking algoritmen. Hun effectiviteit hangt sterk af van programmering: het creëren van robuuste inspectievensters, het instellen van geschikte toleranties en het trainen van het systeem om acceptabele procesvariatie te onderscheiden van echte defecten, dit alles terwijl valse meldingen die de productiestroom verstoren, worden geminimaliseerd.

Voor het inspecteren van wat optiek niet kan zien, is Automated X-ray Inspection (AXI) onmisbaar. Dit is de primaire tool voor het verifiëren van de integriteit van soldeerverbindingen onder componenten zoals Ball Grid Arrays (BGA's), Chip-Scale Packages (CSP's) en QFN's. AXI genereert een 2D- of computed tomography (CT) 3D-beeld op basis van de differentiële absorptie van röntgenstralen door materialen. Het kan voids detecteren in soldeerkogels of -verbindingen, head-in-pillow defecten (waarbij de BGA-kogel en de pasta niet samensmelten), bruggen onder de component en onvoldoende soldeer. Voor complexe dubbelzijdige of gestapelde assemblages is het vermogen van AXI om door lagen heen te kijken ongeëvenaard. Het professioneel beheer van deze inspectietechnologieën omvat niet alleen hun werking, maar ook de intelligente integratie van hun gegevens. Het koppelen van SPI-, AOI- en AXI-gegevens voor een enkel serienummer van een printplaat biedt een complete productiegeschiedenis, waardoor echte root-cause-analyse mogelijk wordt en continue verbetering in het assemblageproces wordt gestimuleerd, waardoor uiteindelijk wordt gewaarborgd dat latente defecten worden opgespoord voordat het product het veld bereikt.