PCB 테스트에서 자동 시각 검사: 기술, 이점 및 모범 사례

PCB 제조업의 높은 쟁점 세계에서, 심지어 작은 결함 - 잘못된 구성 요소, 로더 브릿지, 또는 균열된 흔적 - 는 전체 생산 라인을 탈선시킬 수 있습니다.PCB가 밀도가 높아짐에 따라 (01005 칩과 50μm 이하의 흔적만큼 작은 구성 요소), 수동 검사는 시대에 뒤떨어지고 인간 오류에 취약하며 현대 생산량에 너무 느립니다. 자동 시각 검사 (AVI) 를 입력하십시오.그리고 기계 학습을 통해 결함을 빠르게 감지합니다.이 가이드는 AVI가 PCB 테스트를 핵심 기술에서 품질과 효율성에 대한 실제 영향으로 어떻게 변화하는지 탐구합니다.

주요 내용
1.AVI 시스템은 PCB 결함의 99.5%를 탐지하고 수동 검사에서는 85%를 탐지하며 대량 생산에서 현장 장애를 60% 감소시킵니다.
2현대 AVI는 고해상도 카메라 (550MP), 인공지능 알고리즘 및 3D 영상을 사용하여 HDI PCB 및 얇은 피치 구성 요소에 대해 10μm만큼의 결함을 식별합니다.
3.AVI는 검사 시간을 70~90% 단축합니다. 12층 HDI PCB는 AVI로 검사하는 데 2분, 수동으로 검사하는 데 15~20분이 걸립니다.
4구현은 특정 결함 (예를 들어,자동차 PCB에 용접 브릿지 (solder bridges in automotive PCBs) 및 실시간 피드백을 위해 제조 실행 시스템 (MES) 과 통합.

PCB 테스트에서 자동 시각 검사 (AVI) 는 무엇입니까?
자동 시각 검사 (AVI) 는 비 파괴적 검사 방법이며, 제조 중 또는 후에 결함을 확인하기 위해 이미지 기술과 소프트웨어를 사용합니다.기술자가 현미경과 체크리스트를 사용하는 수동 검사와 달리:
a. PCB의 고해상도 이미지를 여러 각도 (위, 아래, 45° 각도) 에서 촬영한다.
b.알고리듬을 사용하여 이미지를 분석하여 "황금 표준" (손실 없는 참조 PCB) 과 비교합니다.
c. 부실된 부품, 용매 결함, 흔적 손상 또는 오작동과 같은 플래그 이상.
AVI는 PCB 생산 라인에 통합되어 주요 단계: 솔더 페이스트 적용, 부품 배치 및 리플로우 솔더링을 통해 보드를 검사합니다.재작업 비용을 줄이고 결함이 있는 PCB가 조립에 도달하는 것을 방지합니다..

AVI 가 어떻게 작동 하는가: 검사 과정
AVI 시스템은 철저하고 일관성 있는 검사를 보장하기 위해 구조화된 작업 흐름을 따르고 있습니다.
1이미지 획득
카메라: LED 조명 (백색, RGB 또는 적외선) 을 장착 한 고해상도 (550MP) 카메라가 이미지를 캡처합니다.결함이 숨겨지지 않도록 하는 것.
조명: 맞춤형 조명 (분산, 방향 또는 링 조명) 은 특정 특징을 강조합니다. 예를 들어, 적외선 빛은 용접 관절의 무결성을 강조합니다.RGB 빛은 색상 코딩 된 구성 요소를 감지하는 동안.
움직임: PCB는 1m/s까지의 속도로 컨베이어 벨트를 통해 운송되며, 동기화 된 카메라가 움직임 흐름을 피하기 위해 촬영을 유발합니다.
얇은 피치 구성 요소 (0.4mm BGA) 를 위해 시스템은 시선 왜곡을 제거하기 위해 텔레센트릭 렌즈를 사용하여 작은 특징의 정확한 측정을 보장합니다.

2이미지 처리 및 결함 탐지
사전 처리: 결함 가시성을 향상시키기 위해 이미지 (소음 감축, 대조 조정) 가 청소됩니다.
알고리즘 분석: 소프트웨어는 두 가지 접근법을 사용하여 PCB 이미지를 "황금 템플릿" (완벽한 PCB의 디지털 모델) 과 비교합니다.
규칙 기반 알고리즘: 미리 정의된 기준 (대량, 모양, 색상) 을 사용하여 알려진 결함 (예: 용접교, 결핍 저항) 을 감지합니다.
인공지능/머신러닝: 수천 개의 결함 이미지에 대한 모델을 훈련하여 새로운 또는 복잡한 문제를 식별합니다. (예를 들어, 흔적의 미세 균열, 불규칙한 솔더 필레트).
결함 분류: 이상은 유형 (예를 들어, 용매 공허, ഘട자 이동) 및 심각성 (비판적, 주요, 소규모) 에 따라 우선 순위를 지정하여 분류됩니다.

3보고 및 피드백
실시간 경보: 오퍼레이터들은 문제 영역을 강조하는 이미지를 통해 화면이나 경보를 통해 결함을 알립니다.
데이터 로깅: 결함 데이터 (형태, 위치, 빈도) 는 데이터베이스에 저장되어 트렌드 분석이 가능합니다 (예를 들어, 30%의 용접 브릿지는 특정 PCB 구역에서 발생하며 스텐실 문제를 나타냅니다).
MES 통합: 생산 매개 변수 (예를 들어, 재공류 오븐 온도) 를 조정하고 반복 결함을 방지하기 위해 제조 실행 시스템에 데이터가 입력됩니다.

AVI 대 수동 검사: 직접 비교

PCB 테스트용 AVI 시스템의 종류
AVI 시스템은 PCB 제조의 다양한 단계와 결함 유형에 맞습니다.
12D AVI 시스템
가장 흔한 유형은 2D 카메라를 사용하여 평평한 상하 이미지를 캡처합니다. 그들은 탐지하는 데 탁월합니다.
부품 결함: 부재, 비정형 또는 역전 구성 요소 (예: 양극화 콘덴서).
용접 페스트 문제: 불규칙한 퇴적, 페스트가 없어지거나 매름.
흔적 결함: 구리 흔적 의 균열, 파열, 또는 부식.
한계: 3차원 결함 (예: 용접 필레트 높이, 부품 기울기) 및 반사를 유발하는 반짝이는 표면과 싸웁니다.

23D AVI 시스템
3D 시스템은 구조화 된 빛이나 레이저 스캔을 사용하여 PCB의 3D 모델을 만들고 높이와 부피를 측정합니다.
용접조합 검사: 필레의 높이, 부피 및 모양 (예를 들어, BGA 공에 대한 용접이 충분하지 않은 경우) 을 검사합니다.
컴포넌트 코플라너리티: QFP 또는 BGA 선이 평평하게 누워있는 것을 보장합니다.
워크페이지 탐지: 부품 배치에 영향을 미치는 PCB 워크페이지 (>0.2mm) 를 식별합니다.
장점: 2D의 반사 문제를 극복하고 양적 데이터를 제공합니다 (예를 들어, 용매 부피는 스펙보다 20% 낮습니다).

3인라인 대 오프라인 AVI
인라인 AVI: 생산 라인에 통합되어 컨베이어 벨트를 통해 이동하는 PCB를 검사합니다. 속도 (60 PCB / 분까지) 및 실시간 피드백을 위해 설계되었습니다.,용접 페이스트 프린터)
오프라인 AVI: 실패한 PCB의 샘플링 또는 상세한 검사를 위한 독립 시스템. 더 느리지만 더 정확합니다. 더 높은 해상도 카메라와 수동 검토 옵션.

AVI 에 의해 발견 된 주요 결함
AVI 시스템은 PCB 결함의 광범위한 범위를 식별하고 특정 문제에 최적화된 알고리즘을 사용합니다.

PCB 제조에서 AVI의 장점
AVI는 품질, 비용 및 효율성에 측정 가능한 향상을 제공합니다.
1더 높은 품질과 신뢰성
결함이 줄어들기: AVI의 99.5% 탐지율 대 수동 85%는 10배 더 적은 결함 PCB가 고객에게 도달한다는 것을 의미하며 보증 청구권을 60%~70% 감소시킵니다.
일관성 표준: 검사자의 편견을 제거합니다. (예를 들어, 한 기술자가 0.1mm 오차를 표시하고 다른 기술자는 무시합니다.)
결함 조기 발견: 붙이거나 배치 후 문제를 찾는 (모집 후가 아니라) 80%의 재작업 비용을 절감합니다.

2더 빠른 생산
속도: 직선 AVI는 30~60 PCB / 분을 검사하며, 대용량 라인을 유지합니다 (예를 들어 스마트 폰에 대한 50,000 PCB / 일).
병목이 줄어들기: 수동 검사 스테이션은 종종 생산을 느리게합니다. AVI는 PCB 당 <5초를 추가하여 원활하게 통합됩니다.
24/7 운영: AVI 시스템은 자동차 또는 소비자 전자제품의 24 시간 제조에 필수적입니다.

3데이터 기반 프로세스 개선
트렌드 분석: AVI는 모든 결함을 기록하여 근본 원인에 대한 분석을 가능하게합니다. (예를 들어, 부적절한 BGA의 80%는 기계 #3에서 나옵니다.)
예측 유지: 용매 페이스트 결함의 스파이크는 낡은 스텐실을 신호하여 적극적인 교체를 촉구 할 수 있습니다.
컴플라이언스 보고: 자동으로 의료 (ISO 13485) 또는 자동차 (IATF 16949) 와 같은 산업에 대한 감사 경로를 생성합니다.

AVI 구현의 도전
강력하지만, AVI 시스템은 효율성을 극대화하기 위해 신중한 계획을 필요로 합니다.
1초기 설정 및 캘리브레이션
황금 템플릿 제작: 완벽한 참조 모델을 구축하는 데 시간이 걸립니다 (복합 HDI PCB의 경우 48 시간) 그리고 정상적인 변동 (예를 들어, 구성 요소 색상 관용) 을 고려해야합니다.
조명 최적화: 반짝이는 부품 (예: 금으로 칠한 커넥터) 은 반사 작용을 일으킨다. 거짓 양성 반응을 피하기 위해 3D 시스템이나 양극화 필터가 필요하다.
알고리즘 튜닝: 과도하게 민감한 시스템 표지: 결함 없는 이상 (예를 들어, 소소한 용매 패스트 변동), 잘못된 경보로 운영자를 압도한다.

2밀도 및 고속 PCB 처리
얇은 피치 구성 요소: 01005 칩 (0.4mm x 0.2mm) 은 50MP 카메라와 고급 AI를 필요로하며, "좋은" 및 "약하게 이동된" 배치를 구별합니다.
초고속 신호: 50μm 이하의 흔적은 2D 시스템이 놓친 미세 균열을 감지하기 위해 3D 영상을 필요로 합니다.
딱딱하고 유연한 PCB: 곡선 표면을 가진 유연한 섹션은 2D 시스템을 혼란스럽게합니다. 3D 레이저 스캔이 필요합니다.

3비용과 수익률
초기 투자: 3D 직렬 AVI 시스템 비용 (150,000 円) 500,000수동 스테이션에 5만 달러가 들죠.
교육: 운영자는 시스템을 유지, 알고리즘을 조정하고 데이터를 해석하여 인력 비용을 추가해야합니다.
수익률 (ROI) 시간표: 일반적으로 6~12 개월은 높은 양의 제조업체 (100,000+ PCB / 월) 에 의해, 재작업 및 보증 비용을 줄이는 초기 비용을 상쇄합니다.

AVI 구현을 위한 최선 사례
AVI 의 효과 를 극대화 하기 위해 다음 지침 을 따르십시오.
1. PCB 복잡성과 AVI를 정렬
낮은 복잡성 PCB (예를 들어, 0805 구성 요소를 가진 LED 드라이버): 비용 효율성을 위해 2D AVI를 사용하십시오.
높은 복잡성 HDI (예를 들어, 01005 칩과 BGA를 가진 5G 모덤): 세밀한 세부 사항을 처리하기 위해 인공지능과 함께 3D 시스템에 투자하십시오.

2. 제조 작업 흐름과 통합
MES에 연결: AVI 데이터는 MES에 입력되어 상류 프로세스를 조정해야 합니다. (예를 들어, 용접 페이스트 결함이 급증하면 프린터가 재정정됩니다.)
단계별 검사: 용접 매스다 후 (부착 문제를 잡기 위해), 배치 후 (부조를 수정하기 위해) 및 재흐름 후 (연결을 확인하기 위해) 검사하십시오.

3. 알고리즘과 임계치를 최적화
결함 유형에 맞게 사용자 정의: 특정 결함에 대한 AI 모델을 훈련하십시오. (예를 들어, 자동차 PCB는 용접 브리지에 우선 순위를 부여 할 수 있으며 의료 PCB는 구성 요소 극성에 초점을 맞추고 있습니다.)
음향 감수성: 실수 를 피하기 위해 엄격 한 한계 로 시작 하고, 거짓 경보 를 줄이기 위해 점진적 으로 느려지십시오 (목표 <1% 거짓 긍정).

4정기적인 유지 및 캘리브레이션
카메라 / 렌즈를 깨끗하게하십시오: 먼지 또는 얼룩은 이미지 왜곡을 유발합니다. 고 입자 환경 (예: 용접점) 에서 매일 깨끗합니다.
매주 캘리브레이션: 정확성을 보장하기 위해 알려진 결함이 있는 캘리브레이션 보드를 사용하십시오. 온도/습도 변화가 카메라의 정렬을 바꾼다.

실제 세계 의 사례 연구
1소비자 전자제품 제조업체
스마트폰 제조업체는 10명의 수동 검사원을 2개의 3D AVI 시스템으로 대체했습니다.
결과: 결함 탈출율은 1.2%에서 0.05%로 감소했으며 PCB별 검사 시간은 18 분에서 90 초로 감소했습니다.
ROI: 8개월 만에 달성되었습니다. 200,000달러의 재작업과 노동비 절감 덕분에요.

2자동차 PCB 공급자
자동차 부품 회사에서 ADAS 센서 PCB를 검사하기 위해 AVI를 추가했습니다.
도전: BGA 관절에서 50μm 용접 공백을 감지합니다 (열전도성에서 중요합니다).
3D AVI 레이저 스캔, 99.8%의 정확성으로 10% 부피 이상의 공백을 식별.
영향: 필드 장애가 70% 감소하여 IATF 16949 요구 사항을 충족합니다.

3의료기기 생산자
심장 박동기 PCB 제조업체는 인공지능에 기반한 AVI를 구현했습니다.
초점: 역극화 콘덴서 (기기 고장 원인이 될 수 있습니다) 가 없도록 보장합니다.
결과: 100%의 극성 오류 검출, 수동 검사에서 92%에서
준수: 자동 결함 로그 및 트렌드 보고서로 단순화된 FDA 감사.

자주 묻는 질문
Q: AVI는 비행 탐사선이나 회로 테스트 (ICT) 를 대체할 수 있습니까?
A: NO ∙AVI는 시각 결함을 검사하고 ICT와 비행 탐사선은 전기 기능을 테스트합니다.그리고 전기 테스트는 숨겨진 결함을 감지합니다..

Q: AVI는 반사 구성 요소 (예를 들어 반짝이는 IC 또는 금속 방패) 를 어떻게 처리합니까?
A: 3D 시스템은 반사성에 의존하지 않고 높이를 측정하기 위해 구조화 된 빛을 (PCB에 패턴을 투영) 사용합니다. 2D 시스템은 반짝이를 줄이기 위해 양극화 필터 또는 여러 빛 각을 사용합니다.

Q: AVI 운영자의 학습 곡선은 무엇입니까?
A: 기본 운영은 1~2주 소요되지만, 고급 작업 (알고리듬 조정, 3D 캘리브레이션) 은 1~3개월의 교육을 필요로 합니다. 많은 공급업체가 현장 교육과 지원을 제공합니다.

Q: AVI는 소량 생산에 적합합니까?
A: PCB의 복잡성에 따라 달라집니다. 저용량, 높은 복잡성 PCB (예: 항공우주 프로토타입) 는 오프라인 AVI에서 이익을 얻습니다.간단한 보드는 높은 초기 비용을 피하기 위해 여전히 수동 검사를 사용할 수 있습니다..

결론
자동화된 시각 검사는 현대 PCB 제조에서 필수적인 요소가 되었고, 밀집하고 높은 신뢰성을 가진 전자제품에 필요한 속도, 정확성, 일관성을 가능하게 합니다.오류가 발생하기 쉬운 수동 검사를 2D/3D 영상 및 AI로 대체함으로써, AVI 시스템은 결함을 줄이고 비용을 절감하며 프로세스를 개선하기 위해 실행 가능한 데이터를 제공합니다. 구현에 초기 투자와 신중한 조정이 필요하지만 ROI는 현장 실패가 적습니다.더 빠른 생산5G, AI 및 IoT 시대에서 경쟁을 목표로하는 제조업체에게는 AVI는 단순한 도구가 아니라 전략적 이점입니다.