Principe de fonctionnement du test du détecteur AOI
L'AOI est appliquée dans le traitement SMT sous diverses formes, mais son principe de base est le même (comme illustré sur la figure 1) : l'analyte est traité par des instruments optiques graphiques, généralement des capteurs (caméras) pour obtenir la figure de test, comme l'éclairage et la numérisation, et est ensuite comparé, analysé, testé et jugé d'une certaine manière, l'équivalent de l'inspection visuelle artificielle, du test automatique et intelligent.
Figure 1, Schéma des principes de base de l'AOI
L'algorithme de l'AOI
Les algorithmes d'analyse et de jugement des AOI peuvent être divisés en deux types : test de règle de conception (analyse vectorielle) et test de reconnaissance graphique.
L'analyse vectorielle, selon des règles prédéfinies, permet de détecter les défauts graphiques. Par exemple, toutes les pistes doivent correspondre à l'extrémité des points de soudure, et leur largeur et leur espacement doivent être supérieurs ou égaux à une valeur spécifiée. Ces règles permettent de détecter les défauts graphiques des circuits imprimés. La figure 2 illustre un pont de pâte à braser détecté par cette méthode. Après extraction de l'image numérique de la pâte à braser sur le circuit imprimé, on détermine s'il s'agit d'un pont en analysant sa forme dans les zones d'espacement entre les pastilles de soudure. Si la forme de la pâte à braser, mesurée avec une certaine sensibilité, dépasse le seuil d'alerte prédéfini, il s'agit d'un pont. La méthode DRC (Defense Round Code) présente l'avantage de garantir, grâce à un algorithme, la conformité des tracés testés, une fabrication aisée du système AOI correspondant, une mise en œuvre rapide de la logique de l'algorithme, un faible volume de code à modifier et un espace de données réduit. Cependant, cette méthode peine à déterminer les limites des tracés ; il est donc souvent nécessaire de concevoir une méthode spécifique pour confirmer leur position.
Image 2, Détection de la connexion du pont de pâte à souder
La comparaison d'images consiste à comparer l'image numérique stockée dans le système AOI avec l'image de détection réelle afin d'obtenir le résultat de la détection. Par exemple, lors de la détection d'un circuit imprimé, un fichier de test (image numérique de référence) et un fichier de test (image numérique réelle) sont d'abord créés à partir d'un circuit imprimé standard ou d'un modèle de conception assistée par ordinateur (CAO) pour comparaison. La figure 3 illustre le contrôle qualité d'un circuit imprimé assemblé selon ce principe. La précision de détection de cette méthode dépend de l'image de référence, de sa résolution et du logiciel de détection utilisé. Bien qu'il soit possible d'obtenir une précision plus élevée avec cette méthode, celle-ci nécessite l'acquisition d'une grande quantité de données et un traitement en temps réel. La méthode de reconnaissance graphique présente des avantages pratiques indéniables, car elle remplace le principe de conception de l'analyse vectorielle par les données de conception.
Image 3, Reconnaissance d'images et détection de contraste
Application de l'AOI dans le processus SMT
En SMT, l'AOI est principalement utilisée pour le contrôle de la pâte de soudage, le contrôle des composants et le contrôle des composants après soudage. L'importance accordée à la détection des liaisons varie également selon le type de connexion.
1) Il existe de nombreux types de défauts de soudure, que l'on peut classer en insuffisance et excès de pâte à braser sur les pastilles ; absence de pâte à braser au centre des grandes pastilles, excès de pâte à braser sur les bords des petites pastilles ; décalage d'impression, pontage, contamination, etc. Ces défauts sont causés par une mauvaise rhéologie de la pâte à braser, un usinage incorrect de l'épaisseur du pochoir et de l'anneau des trous, un paramétrage inadéquat de la machine d'impression, une faible précision, un choix inapproprié du matériau et de la dureté du racleur, et une qualité médiocre, etc. L'AOI permet de contrôler efficacement la qualité d'impression de la pâte à braser et d'analyser la quantité et le type de défauts, afin d'améliorer le processus d'impression. Cette fonction chevauche partiellement celle du SPI, mais l'inspection de la profondeur de la pâte à braser par AOI est moins performante et moins précise que celle du SPI. C'est pourquoi UETPCB utilise le SPI pour l'inspection de la qualité d'impression de la pâte à braser.
2) Le placement des composants exige une grande précision de l'équipement, et les défauts courants incluent les composants manquants, incorrects, déviés et de polarité opposée, etc. Le test AOI peut détecter les défauts ci-dessus et en même temps vérifier la pâte à braser sur les pastilles connectées aux composants à espacement réduit et aux composants BGA.
3) Après le soudage par refusion, l'AOI peut détecter les composants manquants, décalés et inclinés, ainsi que tous les défauts de polarité, ainsi que la correction des joints de soudure et les défauts tels que l'insuffisance de pâte à braser, les courts-circuits de soudure et les pieds déformés.
Bien que l'AOI soit plus efficace que la détection manuelle, les résultats sont obtenus par acquisition, analyse et traitement d'images, et les technologies logicielles associées à ces processus n'ont pas encore atteint le niveau de la capacité du cerveau humain. Par conséquent, dans certains cas particuliers, des erreurs d'interprétation ou de détection sont inévitables. Les problèmes liés à l'utilisation de l'AOI sont les suivants :
- a) Beaucoup de pâte, peu de pâte, écart, biais, définition standard des exigences de processus est différente, facile à conduire à un jugement erroné.
- b) La valeur du condensateur est différente, mais la taille et la couleur sont les mêmes.
- c) La justesse du jugement de polarité est très différente en raison des différentes méthodes de traitement de la sérigraphie.
- d) La plupart des interprétations de l'AOI concernant les mauvaises soudures sont ambiguës, ce qui rend le jugement difficile.
- e) La détection de l'anneau de blindage et du point de blindage pose problème.
- f) La qualité de la soudure des composants BGA, FC et autres composants flip-chip est difficile à détecter.
- g) La plupart des programmes AOI sont complexes, fastidieux et prennent beaucoup de temps à ajuster, ce qui ne convient pas aux unités de recherche scientifique, aux petites usines OEM, aux unités de production de produits multi-spécifications et en petits lots.
- h) La vitesse de détection de la plupart des produits AOI est lente, et quelques produits AOI utilisant la méthode de balayage sont plus rapides, mais le taux d'erreur et de non-détection est plus élevé.