PCB 제조를 위한 온라인 AOI: 실시간 검사가 수율을 높이고 비용을 절감하는 방법

PCB 제조에서, 생산률은 하위 라인입니다. 고용량 소비자 전자 제품 라인 (예를 들어, 100,000 PCB / 주) 의 생산량의 1% 감소는 1,000 개의 낭비 된 보드, $ 50,소실물수십 년 동안 제조업체는 수동 검사 또는 오프라인 AOI (Automated Optical Inspection) 에 의존하여 결함을 감지했지만 현대 고속 생산에서 둘 다 부족합니다.수동 검사자는 결함의 15~20%를 놓치고 있습니다 (IPC 연구에 따라), 오프라인 AOI는 테스트를 위해 보드를 생산 라인에서 꺼내야 한다는 요구로 병목을 만듭니다.

온라인 AOI를 입력합니다. PCB 조립 라인에 직접 통합된 실시간 검사 솔루션입니다. 생산 과정에서 모든 보드의 고해상도 이미지를 캡처함으로써,온라인 AOI는 몇 초 만에 결함을 감지합니다.이 가이드는 온라인 AOI가 PCB 양산율을 어떻게 변화시키는지를 탐구합니다.전통적인 검사 방법과 비교합니다, 그리고 소비자 전자제품, 자동차, 의료기기 같은 산업에 대한 영향을 상세히 설명합니다.온라인 AOI의 이점을 이해하면 더 저렴한 비용으로 더 신뢰할 수 있는 제품을 만들 수 있습니다..

주요 내용
1.온라인 AOI는 일반적인 PCB 결함 (접속 브리지, 부족한 부품, 오프셋 부품) 에 대한 결함 탐지 정확도가 99.5%를 달성하며 수동 검사 (85%) 와 오프라인 AOI (95%) 를 훨씬 초과합니다.
2그것은 PCB 생산률을 10~20% 증가시킵니다. 일부 제조업체는 도입 후 85%에서 95%까지 점프합니다.
3실시간 결함 차단은 열기, lamination 또는 부품 배치 전에 나쁜 보드가 잡히기 때문에 하류 재작업 비용을 30~40% 감소시킵니다.
4.온라인 AOI는 MES (생산 실행 시스템) 과 통합하여 결함 트렌드를 추적하여 근본 원인을 분석하는 시간을 며칠에서 몇 시간으로 단축합니다.
5복잡한 PCB (HDI, 자동차 ADAS) 를 위해 AI 기반 알고리즘을 사용하는 온라인 AOI는 전통적인 방법보다 2배 더 미묘한 결함을 (예를 들어, 미세 균열, 용매 공허) 식별합니다.

온라인 AOI란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
온라인 AOI (Automated Optical Inspection) 는 생산 도중 PCB를 점검하거나 조립 라인을 멈추지 않고 속도를 늦추지 않는 인라인 품질 관리 시스템입니다.오프라인 AOI와 달리 (보드가 테스트를 위해 별도의 역으로 운송되는 경우) 또는 수동 검사 (노동자가 보드를 시각적으로 검사하는 경우), 온라인 AOI는 생산 작업 흐름에 내장되어 있으며, 일반적으로 용매 페이스트 적용, 부품 배치 또는 재흐름 용접과 같은 주요 단계 후에 발생합니다.

온라인 AOI 시스템의 핵심 요소
1고해상도 카메라: 5~20MP 산업용 카메라 (대부분 다각 관점: 위쪽, 옆, 45°) 는 PCB 표면의 상세한 이미지를 캡처합니다.0201 패시브 또는 45μm 미크로비아와 같은 작은 특징을 포함하여.
2고급 조명: 다 스펙트럼 LED 조명 (백색, 빨간색, 파란색, UV) 은 PCB를 조명하여 다양한 결함을 강조합니다. 예를 들어, UV 빛은 용접 마스크 결함을 감지합니다.빨간색 빛은 용접 관절의 대조를 향상시킵니다..
3인공지능 기반 소프트웨어: 기계 학습 알고리즘은 결함을 식별하고 분류하기 위해 이미지를 실시간으로 분석합니다.그리고 신호의 심각성 (비판적 대. 미성년자).
4.MES 통합: 검사에서 얻은 데이터 (장애 유형, 위치, 빈도) 는 제조 소프트웨어와 동기화되어 트렌드를 추적하고 추적성을 가능하게합니다.
5자동 배척 메커니즘: 중요한 결함이 작은 컨베이어 전환 또는 경보를 유발하여 다음 工序 (예: 재흐름 오븐) 로 이동하기 전에 나쁜 보드가 제거되도록합니다.시간 및 자료를 낭비하는 것을 피합니다..

온라인 AOI가 PCB 생산 작업 흐름에 어떻게 적합합니까?
온라인 AOI는 결함 포착을 극대화하기 위해 PCB 조립의 3 ∼ 4 개의 주요 체크 포인트에 전략적으로 배치됩니다.

예를 들어: 스마트 폰 PCB 라인은 0.35mm pitch BGA에서 용접 브릿지를 잡기 위해 재흐름 용접 후 온라인 AOI를 사용합니다. 시스템은 이러한 브릿지의 99.7%를 감지합니다.최종 테스트에 도달하는 것을 막고 있습니다.. $0.50 전에 고칠 수 있습니다.

온라인 AOI 대 전통적인 검사 방법
온라인 AOI가 수익률에 대한 게임 전환이 되는 이유를 이해하기 위해, 두 가지 기존 검사 방법: 수동 검사와 오프라인 AOI와 비교하십시오.아래 표에서는 주요 성과와 비용 차이점을 강조합니다.:

산업 데이터: PCB 제조 협회의 연구에 따르면 수동 검사에서 온라인 AOI로 전환한 제조업체는 평균 12%의 수익률 증가율을 보였다.오프라인에서 온라인 AOI로 전환한 회사들은 5~8%의 수익을 얻었습니다..

온라인 AOI가 PCB 수익률을 직접적으로 향상시키는 방법
양산율은 (좋은 PCB 수 / 생산된 PCB 총 수) × 100로 계산됩니다. 온라인 AOI는 이 메트릭을 네 가지 중요한 방법으로 증가시킵니다.

1실시간 결함 탐지: 나쁜 게시판을 일찍 막기
저출산의 가장 큰 원인은 결함이있는 PCB가 하류 프로세스로 이동하도록 허용하는 것입니다. 예를 들어:

a.SMT 배치를 통과하는 결여 저항이있는 PCB는 여전히 리플로우 용접, 라미네이션 및 테스트를 거치게됩니다. 각 보드에 추가 인력과 재료로 $ 2 ~ $ 5을 낭비합니다.
b.온라인 AOI는 배치 직후 이러한 결함을 감지하여 더 많은 비용을 발생하기 전에 나쁜 보드를 재작업 (또는 폐기물) 으로 전환합니다.

정량화 가능한 영향: 소비자 전자제품 제조업체는 SMT 배치 후 결함을 가로채는 것이 (최종 테스트에 비해) 재작업 비용을 40% 감소시키고 생산량을 8% 증가시켰다는 것을 발견했습니다. 87%에서 95%로.

2인간 오류 감소: 수동 검사 결함을 제거
수동 검사자는 특히 작고 반복적인 특징 (예를 들어, 01005 패시브, 0.4mm pitch BGA) 을 검사할 때 피로, 산만화 및 주관성 (subjectivity) 에 취약합니다.

a.실종된 결함: IPC-A-610 표준에 따라 작업자는 15~20%의 결함을 놓치고 있습니다. 용접교나 역극성 같은 중요한 결함도 포함됩니다.
b.부정한 호출: 검사자들은 종종 좋은 보드를 결함 (부정한 거부) 또는 명백한 나쁜 보드 (부정한 수용) 로 표시합니다. 두 가지 모두 생산량을 손상시킵니다.

온라인 AOI는 일관성 있고 알고리즘에 기반한 검사로 이러한 문제를 제거합니다.

a.부정한 거부율 (FRR): 온라인 AOI의 경우 <1%, 수동 검사의 경우 5~8%입니다.
b.부정한 수용률 (FAR): 온라인 AOI의 경우 <0.5%, 수동 검사의 경우 10~15%입니다.

사례 연구: 한 의료기기 제조업체는 6층 HDI PCB를 위해 4 명의 수동 검사자를 온라인 AOI로 교체했습니다. 거짓 거부량은 7%에서 0.8%로 감소했습니다.그리고 생산량은 85%에서 94%로 증가했습니다.

3근원적 원인 분석: 문제 가 커지기 전 에 해결
양산률은 대량 결함으로 인해 가장 많이 고통받습니다. 예를 들어, 500 개의 연속 PCB에 충분한 페이스트를 유발하는 부적절한 용접 페이스트 스텐실. 전통적인 방법 (수동 로그,오프라인 보고서) 는 이러한 문제를 확인하는 데 24~48시간이 걸립니다.수천 개의 잘못된 보드에 이르게 됩니다.

온라인 AOI는 실시간 데이터와 트렌드 추적으로 문제를 해결합니다.

a. 결함 지도: 소프트웨어는 디지털 PCB 레이아웃의 결함을 그래프화합니다. (예를 들어, 용접 브릿지의 80%가 BGA U12에 있습니다.) 스텐실 오차 또는 선택 및 위치 오류와 같은 문제를 정확하게 파악하기 위해.
b.트렌드 경고: 시스템이 결함 비율이 한 임계치를 초과할 때 경고를 보내기 때문에 즉각적인 조치를 취합니다.

예를 들어, 온라인 AOI를 사용하는 자동차 PCB 라인은 오후 2시에 ′′tombstoning′′ (끝에 서있는 저항) 의 급증 현상을 관찰했습니다. 시스템은 단 하나의 SMT 피더에 결함을 매핑했습니다.15분 안에 교체된 판이 300개 이상의 결함이 있는 판을 방지하고 98%의 생산률을 유지했습니다..

4개선 된 프로세스 일관성: 교대 간 검사 표준화
다중 교대 PCB 생산에서 검사 표준은 종종 팀 간 차이가 있습니다. 예를 들어, 나이트 셔프트는 데이 셔프트보다 용매 공백에 더 유연할 수 있으며 일관성 없는 양률을 초래합니다.

온라인 AOI는 24시간 24시간 일률적인 품질 표준을 적용합니다.

a. 같은 인공지능 알고리즘이 모든 보드를 검사합니다.
b. 결함 문턱 (예를 들어, ~ 용매 공허> 25% = 거부) 은 주관적 결정을 방지합니다.

데이터 포인트: 3회 근무를 가진 계약 제조업체는 온라인 AOI 이전에 근무 간 생산량의 5%의 변화를보고했습니다. 실행 후 변동은 < 1%로 감소했습니다.전체 생산량은 90%에서 95%까지 증가합니다..

온라인 AOI 활동: 산업별 결과
온라인 AOI의 영향은 산업에 따라 다르지만 모든 부문에서는 측정 가능한 생산량 향상과 비용 절감 효과를 볼 수 있습니다. 아래는 실제 응용 프로그램입니다.
1소비자 전자제품 (스마트폰, 웨어러블 기기)
a. 도전: 밀도가 높은 HDI 보드 (100k + PCB / 주) (0.35mm pitch BGA, 0201 비동기) 의 고량 생산 (약 100k + PCB / 주) 과 엄격한 결함 관용.
b.온라인 AOI 솔루션: 20MP 다각 카메라 + AI 알고리즘은 1M + 결함 이미지에 훈련되어 마이크로 솔더 브리지와 부품 오프셋을 감지합니다.
c.결과:
플래그십 스마트폰 PCB의 수익률은 88%에서 97%로 증가했습니다.
재작업 비용은 연간 220만 달러 (3,000달러에서 80,000달러) 로 감소했습니다.
시장에 출시 시간이 2 주로 짧아졌습니다 (더 빠른 결함 해결).

엔지니어링 매니저의 인용: 온라인 AOI 이전에는 한 달에 12,000개의 PCB를 폐기하고 있었습니다. 지금은 6개월 만에 AOI 투자를 충당하기에 충분합니다.

2자동차 PCB 제조 (EV, ADAS)
a.문제: 안전에 중요한 PCB에 대한 결함 없는 요구 사항 (예를 들어, ADAS 레이더, EV BMS) 및 IATF 16949의 준수
b.온라인 AOI 솔루션: 3D 온라인 AOI (높이 측정을 추가) 는 BGA의 용매 공허점 및 구멍 연결 장치의 불충분한 필레트와 같은 숨겨진 결함을 탐지합니다.
c.결과:
ADAS 레이더 PCB의 생산률은 92%에서 99.2%로 증가했습니다.
보증 요금은 60% 감소했다 (1.5%에서 0.6%)
IATF 감사에 대한 추적성 향상 (시간표, 운영자 및 기계 데이터로 모든 결함이 기록됩니다.)

주요 특징: 3D AOI는 EV BMS PCB에 대한 절제 관절 부피를 측정합니다. 부적절한 절제는 과열 및 배터리 화재를 유발할 수 있습니다.

3의료기기 PCB
a. 도전: ISO 13485의 준수와 결함이 없는 저용량, 높은 신뢰성 PCB (예를 들어, 심장 박동 조절기 제어기, 초음파 탐사기)
b.온라인 AOI 솔루션: 고해상도 자외선 영상 촬영을 통해 용접 마스크 결함 (예: 핀홀) 을 감지하고 인공지능에 기반한 20개 이상의 결함 유형 분류.
c.결과:
휴대용 초음파 PCB의 출력률은 82%에서 98%로 증가했습니다.
결함 원인에 대한 분석 시간은 3일에서 2시간으로 줄였습니다.
준수 감사가 단순화되었습니다 (자동 결함 로그는 수동 서류 작업을 대체했습니다).

규제 영향: FDA는 의료용 PCB의 완전한 추적성을 요구합니다. 온라인 AOI의 MES 통합은 이러한 데이터를 즉시 제공하며, 준수를 위반하면 10만 달러 이상의 벌금을 피할 수 있습니다.

4산업용 PCB 생산 (모터 드라이브, 센서)
a. 도전: 두꺼운 구리 PCB (23oz) 과 큰 구성 요소 (예: IGBT) 및 높은 온도 요구 사항 (-40 °C ~ 150 °C).
b.온라인 AOI 솔루션: 두꺼운 구리의 용접 결합 균열과 냉동 결합을 탐지하기 위해 열 영상 + 고 콘트라스트 조명
c.결과:
산업용 모터 드라이브 PCB의 생산률은 85%에서 94%로 향상되었습니다.
현장 실패율은 50% (2%에서 1%로) 감소했습니다.
폐기물 비용은 연간 9만 달러로 줄었습니다.

온라인 AOI 시스템에서 찾아야 할 주요 기능
모든 온라인 AOI 시스템은 동일하지 않습니다: 생산량 향상을 극대화하기 위해 이러한 기능을 가진 것을 선택하십시오:

권고: HDI 또는 자동차 PCB의 경우 3D 영상 및 AI를 갖춘 시스템을 우선시하십시오. 이것은 2D 온라인 AOI에 비해 50%의 잘못된 거부를 줄입니다.

온라인 AOI 구현 과제 극복
온라인 AOI는 강력한 ROI를 제공하지만 장애물이 없습니다. 아래는 일반적인 도전과 해결책입니다.

1높은 초기 투자
a.문제: 온라인 AOI 시스템은 5만 달러~200만 달러 (수동 검사 도구에 비해 5만 달러) 의 비용이 들며, 소규모 제조업체에게는 장애물입니다.
b. 솔루션:
전체 라인 배포 대신 하나의 온라인 AOI 스테이션으로 시작하여 중요한 프로세스 (예: 재흐름 용접) 를 수행합니다.
레버리징 옵션 (월간 지불) 을 사용하여 2~3년 동안 비용을 분산합니다.
수익률을 계산하세요. 10퍼센트의 수익을 올리는 100만 달러의 시스템 (분기당 50만 달러의 절감) 은 6개월 만에 자금을 지불합니다.

2소프트웨어 복잡성
a.문제: 인공지능에 기반한 온라인 AOI는 결함 규칙을 설정하고 데이터를 해석하는 훈련을 필요로 합니다. 많은 팀이 부족한 기술입니다.
b. 솔루션:
턴키 설치 (일반 PCB 유형에 대한 사전 훈련된 결함 라이브러리) 를 제공하는 공급 업체와 파트너십을 맺습니다.
운영자 교육 (2~3일) 에 투자하여 팀들이 설정을 조정하고 문제를 해결할 수 있도록 보장합니다.
표준 PCB (예를 들어, Arduino, Raspberry Pi) 를 위한 공급업체에서 제공된 템플릿을 사용하여 변경을 가속화하십시오.

3기존 노선과의 통합
a.문제: 온라인 AOI를 오래된 생산 라인으로 재구성하는 것은 컨베이어 수정 또는 공간 조정이 필요할 수 있습니다.
b. 솔루션:
후장용으로 설계된 컴팩트 시스템 (폭 < 1m) 을 선택합니다.
판매자와 협력하여 구매 전에 라인 감사를 수행하여 잠재적 인 통합 문제를 식별합니다.
단계 구현: 먼저 하나의 라인에서 시스템을 테스트하고 다른 라인으로 확장합니다.

4새로운 PCB 디자인에 대한 거짓 전화
a.문제: 온라인 AOI는 새로운 PCB 설계에 대해 정상적인 특징을 결함으로 표시할 수 있습니다 (예를 들어, 고유한 부품 발자국).
b. 솔루션:
기본 라인을 설정하기 위해 50~100개의 좋은 보드를 실행하여 시스템을 가르칩니다.
결함 임계치를 정밀 조정하기 위해 '골든 보드' 캘리브레이션 (알려진 좋은 PCB) 을 사용합니다.
인공지능 알고리즘을 사용자 정의 컴포넌트들에 대한 업데이트를 위해 공급업체와 협력합니다.

PCB 수익 개선에 대한 온라인 AOI에 대한 FAQ
Q: 온라인 AOI는 어떤 종류의 PCB 결함을 감지 할 수 있습니까?
A: 온라인 AOI는 다음과 같은 일반적인 결함의 95%를 식별합니다.

a.조금과 관련된: 다리, 구멍 (> 25%), 냉동 관절, 불충분한 필레.
b. 부품 관련: 부품이 없어지고, 정렬이 잘못되어, 극이 뒤집혀, 무덤에 돌을 씌워
c. 재료 관련: 솔더 마스크 핀홀, 구리 노출, 기판 위조.
d. 숨겨진 결함 (예를 들어, 부품 아래의 BGA 용접 공) 에 대해서는 3D 온라인 AOI가 필요합니다.

Q: 온라인 AOI를 구현하는 데 얼마나 걸릴까요?
A: 단일 스테이션에 대한 설정은 1~2주 소요됩니다. 하드웨어 설치에 2~3일, 소프트웨어 캘리브레이션에 3~5일 (PCB 디자인에 대한 시스템 훈련), 운영자 훈련에 1~2일.전체적인 배치 (34개의 역) 는 4~6주 정도 걸립니다..

Q: 온라인 AOI는 유연 PCB (예: 접이 가능한 전화) 에 적합합니까?
A: 네. 현대 온라인 AOI 시스템은 유연한 기판을 처리하기 위해 조정 가능한 카메라와 조명을 사용합니다. 일부는 작은 경련을 고려하기 위해 "유연한 모드"를 포함합니다.플렉스 PCB의 99%의 탐지 정확도를 유지합니다..

Q: 온라인 AOI는 BGA 결함을 위한 AXI (자동 X선 검사) 와 어떻게 비교합니까?
A: AXI는 숨겨진 BGA 용매 관절 (예를 들어 부품 아래의 공허) 을 감지하는 데 더 좋습니다. 그러나 온라인 AOI보다 느리고 비용이 많이 든다. 대부분의 제조업체는 하이브리드 접근 방식을 사용합니다.온라인 AOI는 표면 결함 (문제 90%) 및 AXI는 중요한 BGA 검사 (문제 10%)이 조합은 비용을 조절하면서 수익을 극대화합니다.

Q: 온라인 AOI의 전형적인 ROI는 무엇입니까?
A: 생산량과 초기 생산량에 따라 ROI는 6~18개월 정도입니다. 고용량 라인 (100k+ PCB/주) 에서 ROI는 6~9개월입니다.저용량 라인 (10k~50k PCB/주) 은 12~18개월이 걸립니다.빠른 ROI의 가장 큰 원인은 높은 재작업 비용과 낮은 초기 수익률입니다.

결론
온라인 AOI는 PCB 제조업체에게 더 이상 '럭셔리'가 아닙니다. 소비자들이 더 작고, 더 큰 크기를 요구하는 오늘날의 시장에서 경쟁하기 위해 필수적입니다.보다 신뢰할 수 있는 전자제품과 자동차 제조업체들은 결함 없는 안전 시스템을 필요로 합니다.결함을 실시간으로 탐지하고 인간 오류를 제거하고 데이터 기반의 프로세스 개선을 가능하게 함으로써 온라인 AOI는 생산률을 10%~20% 증가시키고 재작업 비용을 30%~40% 절감합니다.그리고 시장에 도달하는 시간을 단축합니다..

온라인 AOI의 미래는 이러한 이점을 증진시킬 것입니다. 인공지능 알고리즘이 더 정확해질 것입니다 (99.9% 결함 감지), 3D 영상은 모든 HDI PCB에 표준이 될 것입니다.산업과 통합.0 도구 (예: 예측 유지보수) 는 거의 완벽한 양을 가진 PCB 생산을 가능하게합니다.

여전히 수동 검사나 오프라인 검사에 의존하는 제조업체들에게는 메시지가 분명합니다. 온라인 AOI가 없는 매일은 폐기된 보드, 지연된 배송,그리고 놓친 기회6개월에 불과한 ROI 시간으로 온라인 AOI는 더 나은 검사에 대한 투자뿐만 아니라 PCB 사업의 장기적인 성공에 대한 투자입니다.

한 자동차 PCB 엔지니어가 말했듯이: "온라인 AOI는 우리의 생산성을 향상시켰을 뿐만 아니라 품질에 대한 우리의 생각을 바꾸었습니다. 우리는 더 이상 결함에 반응하지 않고, 그들을 예방하고 있습니다.이것이 실시간 검사의 힘이고 미래의 요구에 부응하는 PCB를 만드는 열쇠입니다..