Tiếng Việt Số Duyệt:0 CỦA:Mark đăng: 2025-12-16 Nguồn:Site
Các thiết kế PCBA hiện đại ngày càng kết hợp các thành phần được kết thúc ở phía dưới như các gói BGA, QFN và LGA, trong đó các mối hàn được ẩn hoàn toàn bên dưới thân thiết bị. Những mối nối ẩn này gây ra rủi ro đáng kể về độ tin cậy vì các phương pháp kiểm tra quang học truyền thống không thể xuyên qua gói hàng.
Việc kiểm tra bằng tia X đối với PCBA trở nên cần thiết trong những trường hợp này, vì nó cho thấy các cấu trúc hàn bên trong mà AOI không thể nhìn thấy. Nếu không xác minh bằng tia X, các tấm ván có thể vượt qua thử nghiệm cuối cùng nhưng không thành công sớm trên hiện trường do có các khoảng trống, không bị ướt hoặc có cầu nối không bao giờ được phát hiện.
Sự thay đổi này đã khiến chỉ riêng AOI là không đủ cho các ứng dụng có độ tin cậy cao, buộc các nhà sản xuất phải áp dụng chiến lược kiểm tra theo lớp kết hợp cả hai công nghệ.
Các hệ thống AOI thường được định vị ngay sau khi hàn nóng chảy lại ở các dây chuyền SMT khối lượng lớn. Họ sử dụng camera có độ phân giải cao và nhiều nguồn sáng LED góc cạnh để ghi lại hình ảnh chi tiết về bề mặt bảng trong vài giây.
Sau đó, phần mềm sẽ so sánh những hình ảnh này với bảng tham chiếu vàng hoặc các thông số được lập trình để đánh dấu các khiếm khuyết có thể nhìn thấy được. Các phát hiện phổ biến bao gồm sai lệch thành phần, đặt bia mộ, hàn không đủ hoặc thừa trên các khớp bị lộ và các bộ phận bị thiếu. Vì AOI hoạt động nội tuyến ở tốc độ dây chuyền nên nó cho phép kiểm tra 100% mà không làm chậm quá trình sản xuất.
Ví dụ: các hệ thống như I.C.T-AI5146 có thể xử lý bo mạch với tốc độ vượt quá 100 cm² mỗi giây trong khi vẫn duy trì độ phân giải dưới micron trên các tính năng bề mặt. Điều này làm cho AOI không thể thiếu phản hồi nhanh chóng và xử lý lại ngay lập tức các vấn đề rõ ràng.
Quá trình chuyển đổi từ các thành phần có chì sang các gói mảng khu vực bắt đầu tăng tốc vào khoảng năm 2010 và hiện chiếm ưu thế trong các thiết kế mật độ cao. Chỉ riêng các gói BGA đã chiếm hơn 60% thiết bị logic trong thiết bị điện tử tiêu dùng và gần 90% trong mô-đun ô tô.
Trong các gói này, tất cả các kết nối điện được hình thành bên dưới thân linh kiện thông qua một loạt các viên bi hoặc miếng hàn. Sau khi được chỉnh lại dòng chảy, các mối nối này hoàn toàn bị che khuất bởi chính gói hàng, không có đường phi lê bên ngoài hoặc mặt khum có thể nhìn thấy được.
Các thiết bị QFN và LGA đặt ra những thách thức tương tự với các miếng đệm nhiệt trung tâm lớn giúp che giấu khả năng bị đoản mạch hoặc mối hàn không đủ. Khi mật độ ván tăng lên và các bước thành phần giảm xuống dưới 0,4 mm, tỷ lệ các khớp ẩn tiếp tục tăng.
Sự thay đổi kiến trúc này có nghĩa là ngày càng có nhiều kết nối quan trọng trở nên vô hình đối với bất kỳ hệ thống quang học nào, bất kể độ phân giải hay góc chiếu sáng.
Nhiều nhà máy báo cáo rằng AOI hiệu suất vượt qua lần đầu trên 99%, tạo ra cảm giác an toàn sai lầm cho các kỹ sư quy trình. Hệ thống chỉ gắn cờ những gì nó có thể nhìn thấy, vì vậy các bảng có bề mặt hoàn hảo thường xuyên vượt qua quá trình kiểm tra.
Tuy nhiên, các khuyết tật bên trong như độ rỗng vượt quá 25% hoặc sự tách rời đầu gối vẫn không được phát hiện. Dữ liệu thực địa từ các nhà cung cấp ô tô cho thấy rằng có tới 40% số hàng trả lại không tìm thấy lỗi có liên quan đến các vấn đề hàn ẩn mà AOI đã bỏ sót hoàn toàn.
Chu kỳ nhiệt, rung động và chu kỳ năng lượng trong sử dụng thực tế cuối cùng sẽ bộc lộ những khiếm khuyết tiềm ẩn này khi mở ra không liên tục hoặc tăng điện trở. Do đó, tỷ lệ vượt qua AOI cao phản ánh chất lượng bề mặt chứ không phải tính toàn vẹn của mối nối.
Việc chỉ dựa vào AOI để có bản phát hành cuối cùng ngày càng được coi là không phù hợp đối với các ứng dụng mà lỗi trường cấp ppm là không thể chấp nhận được.
Các nghiên cứu trong ngành từ IPC và iNEMI luôn xếp hạng các khuyết tật hàn tiềm ẩn trong số ba nguyên nhân gốc rễ hàng đầu gây ra hỏng hóc tại hiện trường trong thiết bị điện tử hiện đại. Các khoảng trống trong các khớp BGA làm giảm sự tản nhiệt và tạo ra các bộ tập trung ứng suất gây ra các vết nứt theo chu kỳ nhiệt độ.
Các khuyết tật của gối tựa, do cong vênh linh kiện hoặc bo mạch trong quá trình chỉnh lại dòng, tạo ra các bề mặt yếu về mặt cơ học và có thể tách ra nhiều tháng sau đó. Cầu nối không được lấp đầy bên dưới QFN các miếng đệm nhiệt sẽ gây ra hiện tượng đoản mạch ngay lập tức hoặc bị trì hoãn mà AOI không bao giờ nhìn thấy.
Trong các lĩnh vực có độ tin cậy cao như ô tô ( AEC-Q100 ) và thiết bị y tế, những khiếm khuyết vô hình này chiếm ưu thế trong các yêu cầu bảo hành. Chi phí cho một sự cố tại một mỏ thường vượt quá hàng nghìn đô la về việc thu hồi và gây tổn hại đến danh tiếng.
Khi độ phức tạp của thành phần tăng lên, tỷ lệ khuyết tật ẩn trong cấu trúc tiếp tục tăng, khiến việc kiểm tra bằng Tia X bổ sung trở thành một điều cần thiết thực tế hơn là một điều xa xỉ.
Hệ thống AOI dựa vào ánh sáng phổ khả kiến phát ra từ các vòng LED có thể lập trình ở nhiều góc độ và màu sắc. Máy ảnh chụp ánh sáng phản chiếu để tạo hình ảnh 2D hoặc giả 3D dựa trên độ sáng, tỷ lệ màu và kiểu bóng.
Ánh sáng đỏ/lục lam giúp phân biệt chất hàn với đồng, trong khi ánh sáng góc thấp cho thấy sự thay đổi chiều cao thông qua chiều dài bóng. 3D nâng cao AOI bổ sung thêm máy chiếu tam giác laser hoặc dịch pha để đo địa hình thực tế với độ chính xác micron.
Phần mềm xử lý những hình ảnh này bằng cách sử dụng thuật toán phát hiện cạnh, khớp mẫu và học máy được đào tạo trên hàng nghìn ví dụ tốt/xấu. Ví dụ: I.C.T-AI5146 sử dụng phép chiếu tám hướng để loại bỏ các góc chết trên hầu hết các đặc điểm bề mặt.
Phương pháp quang học này mang lại tốc độ và độ phân giải vượt trội cho mọi thứ tiếp xúc với ánh sáng.
Theo định nghĩa, AOI chỉ có thể phân tích các đặc điểm phản chiếu ánh sáng trở lại cảm biến máy ảnh. Bất kỳ mối nối hoặc cấu trúc nào bị chặn bởi một rào cản mờ vẫn không thể nhìn thấy được bất kể độ phức tạp của ánh sáng. Các bộ phận được kết thúc ở phía dưới tạo ra các rào cản vật lý ngăn ánh sáng chiếu tới bề mặt hàn thực tế.
Ngay cả 3D nâng cao AOI cũng chỉ đo hình bóng trên cùng và các góc cạnh bên khi có mặt, suy ra chất lượng bên trong từ hình dạng bên ngoài. Nó không thể xác nhận liệu chất hàn có làm ướt miếng đệm ẩn đúng cách hay không hoặc có tồn tại khoảng trống trong thể tích mối nối hay không.
Hạn chế cơ bản là vật lý: bước sóng ánh sáng khả kiến (400-700 nm) không thể xuyên qua các gói kim loại hoặc silicon. Do đó, AOI cung cấp khả năng bao phủ tuyệt vời cho các khớp nối cánh mòng biển hoặc xuyên lỗ truyền thống nhưng không có khả năng hiển thị trực tiếp vào các kết nối mảng khu vực.
Các photon ánh sáng bị hấp thụ hoặc phân tán ngay lập tức khi tiếp xúc với các vật liệu dày đặc như chất hàn hoặc khuôn silicon. Điều này chặn mọi chế độ xem bên dưới thân máy BGA, miếng đệm nhiệt QFN hoặc mặt phẳng bên trong nhiều lớp PCB. Thông qua thùng, điện trở chôn và đầu nối vừa khít với máy ép đều không thể tiếp cận được.
Ngay cả khi ánh sáng từ bên tạo ra bóng, chúng cũng không cung cấp dữ liệu đáng tin cậy về tình trạng làm ướt hoặc làm trống bên trong. Các nhà sản xuất đôi khi thử xem ở các góc bằng gương, nhưng chiều cao vật lý của gói hàng vẫn cản trở các khu vực quan trọng. Các tiêu chuẩn như IPC-A-610 nêu rõ rằng kiểm tra quang học không thể xác minh các mối hàn ẩn.
Kết quả là toàn bộ các loại khuyết tật—khoảng trống, không ướt, bắc cầu bên dưới các bộ phận—hoàn toàn không bị phát hiện, bất kể chi phí hoặc thế hệ hệ thống AOI.
Bề mặt vật hàn sáng bóng tạo ra phản xạ gương có thể che đi những phần không đủ hoặc xuất hiện dưới dạng vật hàn thừa tùy theo góc. Các thành phần cao tạo bóng che khuất các khớp lân cận, buộc thuật toán phải đoán dựa trên một phần dữ liệu.
Các miếng đệm bị oxy hóa hoặc bị ô nhiễm làm thay đổi phản ứng màu sắc, gây ra lỗi loại bỏ trên các mối nối có thể chấp nhận được. Các dấu hiệu thành phần hoặc màn hình lụa đôi khi bắt chước các cầu hàn trong các hình ảnh đơn sắc. Bảng bị cong vênh làm thay đổi góc chiếu sáng hiệu quả trên bảng, gây ra lỗi hệ thống.
Ngay cả những hệ thống tiên tiến như I.C.T-AI5146 cũng yêu cầu lập trình cẩn thận và cập nhật bảng vàng thường xuyên để giảm thiểu tỷ lệ thoát và gọi sai. Những thách thức quang học cố hữu này kết hợp với các điểm mù cơ bản, khiến riêng AOI không đáng tin cậy đối với các cụm khớp nối ẩn hiện đại.
Hệ thống tia X tạo ra các photon năng lượng cao truyền qua vật liệu với tốc độ tỷ lệ nghịch với số lượng và mật độ nguyên tử. Chì và thiếc trong chất hàn hấp thụ mạnh và có vẻ tối, trong khi các khoảng trống chứa đầy không khí hầu như không hấp thụ gì và có vẻ sáng.
Các vết đồng thể hiện mức độ xám trung gian, cho phép phân biệt rõ ràng các lớp và đặc điểm. Các nguồn ống kín hiện đại hoạt động ở mức 80-160 kV với các tiêu điểm nhỏ tới 1 micron để tạo ra hình ảnh sắc nét.
Máy dò màn hình phẳng chụp các photon được truyền đi trong thời gian thực, tạo ra hình ảnh X quang cho thấy cấu trúc bên trong mà không bị phá hủy. Các hệ thống như I.C.T-7100 và I.C.T-7900 kết hợp điện áp cao với độ phóng đại hình học lên tới 2000x để phân tích khoảng trống chi tiết.
Nguyên tắc tương phản dựa trên mật độ này về cơ bản khác với phản xạ quang học, cho phép nhìn rõ qua các rào cản mờ đục.
Những quả bóng BGA được tạo hình tốt sẽ xuất hiện dưới dạng các vòng tròn tối đồng nhất với đường viền mịn và thang độ xám nhất quán. Các khoảng trống biểu hiện dưới dạng các đốm hoặc vùng màu trắng sáng bên trong quả bóng, thường tập trung ở các bề mặt. Gối tựa đầu có những đường phân cách đặc trưng hay hình đồng hồ cát nơi bóng và bột nhão không bao giờ hòa vào nhau.
Cầu nối xuất hiện dưới dạng kết nối tối bất ngờ giữa các miếng đệm liền kề bên dưới QFN. Khối lượng hàn không đủ dẫn đến các mối hàn mỏng, mờ so với các mối hàn lân cận. Các đặc điểm đồng như vias và dấu vết phủ lên dưới dạng các mạng màu xám nhạt hơn, để lộ các vết nứt hoặc sự tách lớp của thùng.
Chế độ xem góc xiên trên các hệ thống như I.C.T-7900 bổ sung bối cảnh 3D, làm cho sự biến dạng hoặc lệch trục trở nên rõ ràng. Những dấu hiệu chụp X quang riêng biệt này cho phép người vận hành được đào tạo hoặc các thuật toán tự động định lượng chính xác mức độ nghiêm trọng của lỗi.
Không giống như chế độ xem chỉ bề mặt của AOI, tia X cung cấp thông tin thể tích về sự hình thành khớp và phân bố vật liệu. Nó trực tiếp đo tỷ lệ phần trăm khoảng trống, độ dày mối hàn và diện tích làm ướt—các chỉ số độ tin cậy quan trọng được xác định trong IPC-7095 cho BGA.
Các vết nứt bên trong, không bị ướt và bắc cầu trở nên rõ ràng mà không có mặt cắt phá hủy. Ván nhiều lớp bộc lộ các khuyết tật tiềm ẩn như vết nứt thùng hoặc vết nứt lớp bên trong. Bản chất không tiếp xúc, không phá hủy cho phép kiểm tra ở nhiều giai đoạn của quy trình mà không làm hỏng mẫu.
Các hệ thống tiên tiến tự động tính toán khoảng trống và tạo báo cáo thống kê để kiểm soát quy trình. Mặc dù chậm hơn AOI, nhưng thông tin chi tiết về cấu trúc này ngăn ngừa các lỗi tiềm ẩn mà các phương pháp quang học hoàn toàn bỏ sót.
AOI vẫn chưa có đối thủ trong khả năng sàng lọc các lỗi có thể nhìn thấy ở tốc độ cao, chi phí thấp trên toàn bộ bảng. Tia X vượt trội trong việc xác minh mục tiêu các khớp ẩn nhưng không thể kiểm tra một cách kinh tế mọi đặc điểm bề mặt ở tốc độ đường truyền. Các nhà máy hàng đầu triển khai AOI để bao phủ 100% và chụp X-quang một cách có chọn lọc trên các bộ phận quan trọng hoặc bảng lấy mẫu.
Ví dụ: ghép nối I.C.T-AI5146 AOI với I.C.T-7100 /7900 Tia X tạo ra lớp bảo vệ theo lớp: AOI phát hiện ngay các vấn đề rõ ràng, trong khi X-quang xác nhận tính toàn vẹn bên trong trên các gói hàng có rủi ro cao.
Cách tiếp cận bổ sung này tối đa hóa năng suất trong khi giảm thiểu sự cố trên đồng ruộng. Các tiêu chuẩn như IPC-7095 và AEC-Q100 dành cho ô tô ngày càng yêu cầu cả hai công nghệ phải đảm bảo chất lượng toàn diện.
Các lỗ rỗng của mối hàn hình thành trong quá trình hàn lại khi chất trợ dung bị mắc kẹt thoát ra ngoài hoặc hơi ẩm bốc hơi, tạo ra các túi trống trong mối nối. Những khoảng trống này xuất hiện dưới dạng điểm sáng trong ảnh X-quang do mật độ thấp hơn so với vật hàn xung quanh. AOI chỉ nhìn thấy hình dạng quả bóng bên ngoài và hoàn toàn không thể phát hiện các khoảng trống bên trong.
Khoảng trống lớn hơn 25% diện tích mối nối làm giảm đáng kể độ dẫn nhiệt và tạo ra các điểm ứng suất cơ học. Trong các thiết bị nguồn, việc mất điện quá mức sẽ dẫn đến các điểm nóng và hỏng hóc sớm khi có tải.
Các tiêu chuẩn ô tô như AEC-Q100 thường yêu cầu giới hạn khoảng trống dưới 15% đối với các mối nối quan trọng. Các hệ thống như I.C.T-7900 tự động đo lường và báo cáo phần trăm khoảng trống để tuân thủ.
Gối đầu xảy ra khi quả bóng BGA và chất hàn bị oxy hóa hoặc cong vênh riêng biệt trong quá trình nóng chảy lại, tạo thành một kết nối cơ học chứ không phải luyện kim. Bề mặt có vẻ được hàn hoàn hảo từ phía trên, đánh lừa hoàn toàn AOI.
Bên trong, một khoảng trống hoặc đường phân cách đặc trưng có thể nhìn thấy được trong tia X khi quả bóng nằm trên lớp keo chưa tan chảy. Giao diện yếu này bị hỏng do rung động hoặc chu kỳ nhiệt, thường được sử dụng trong nhiều tháng.
HiP trở nên phổ biến với quy trình không chì do nhiệt độ cao hơn và cửa sổ quy trình hẹp hơn. Đây là một trong những khiếm khuyết tiềm ẩn nguy hiểm nhất vì ban đầu bo mạch đã vượt qua tất cả các bài kiểm tra về điện. Phân tích cắt ngang xác nhận những gì tia X tiết lộ mà không phá hủy được.
Các mối hàn nguội hình thành khi nhiệt độ không đủ để làm ướt thích hợp, dẫn đến các cấu trúc bên trong bị sần sùi hoặc xỉn màu mà không có liên kết giữa các kim loại đầy đủ. Nhìn từ bề mặt, mối nối trông bình thường với một miếng phi lê sáng bóng nếu có, dễ dàng vượt qua quá trình kiểm tra AOI.
Chụp X-quang cho thấy các mô hình thang độ xám không đều và độ che phủ của miếng đệm kém bên trong khớp. Không làm ướt để lại những vùng rộng lớn của miếng đệm trần có thể nhìn thấy dưới dạng vùng sáng hơn. Các khớp này có điện trở cao và nứt dưới áp lực tối thiểu.
Các nguyên nhân phổ biến bao gồm miếng đệm bị nhiễm bẩn, cấu hình không chính xác hoặc miếng dán cũ. Lỗi tại hiện trường xuất hiện dưới dạng không liên tục trong thời gian dài sau khi sản xuất.
Chất hàn dư thừa bên dưới miếng đệm nhiệt QFN hoặc LGA có thể chảy ngược vào các kết nối ngoài ý muốn giữa các chân hoặc với mặt phẳng nối đất. Cây cầu được giấu hoàn toàn dưới thân gói, vô hình trước mọi góc nhìn. AOI có thể gắn cờ các miếng philê ở gót chân nhưng không thể xác nhận quần short bên trong.
Tia X cho thấy rõ ràng các đường hàn tối màu liên kết các chi tiết lân cận. Những cây cầu này gây ra sự cố chức năng ngay lập tức hoặc đoản mạch tiềm ẩn khi có điện. Các biện pháp kiểm soát quy trình như thiết kế khuôn tô giúp ngăn chặn chúng nhưng việc xác minh cần phải chụp X-quang. Hệ thống có độ phân giải cao phát hiện các cầu nối nhỏ tới 50 micron.
Quá nhiều dán gây ra rủi ro bắc cầu; quá ít dẫn đến khớp yếu, độ bền cơ học kém. AOI suy ra thể tích từ các phép đo chiều cao và hình dạng bên ngoài, thường không chính xác đối với các khớp ẩn. Tia X trực tiếp hiển thị sự phân bố và độ dày của mối hàn thực tế trên giao diện.
Khối lượng không đủ xuất hiện dưới dạng các vùng tối mỏng hoặc không đầy đủ; phần thừa có biểu hiện phồng lên hoặc tràn ra. Cả hai điều kiện đều ảnh hưởng đến độ tin cậy một cách khác nhau—khối lượng thấp làm tăng sức đề kháng, lượng dư thừa sẽ tạo ra khoảng trống.
Định lượng chính xác giúp tương quan các thông số của quá trình với kết quả. Phần mềm X-quang tiên tiến tự động đo phần trăm thể tích.
Nhiều lớp PCB có thể bị nứt thùng, tách lớp bên trong hoặc các lỗ rỗng trong lớp mạ trong quá trình chế tạo hoặc ứng suất nóng chảy lại. Những vấn đề này được chôn giấu giữa các lớp và hoàn toàn vô hình về mặt quang học. Tia X xuyên qua để lộ các vết nứt dưới dạng đường mảnh hoặc sự phân tách ở các chi tiết bằng đồng.
Các lỗ rỗng trong lớp mạ xuất hiện sáng trên nền đồng tối màu. Sự tách lớp cho thấy những khoảng trống không đều giữa các lớp. Những khiếm khuyết như vậy dẫn đến hở mạch dưới sự giãn nở nhiệt. AOI không có khả năng ở đây; chỉ có tia X hoặc thử nghiệm phá hủy mới có thể phát hiện chúng một cách đáng tin cậy.
AOI quét nhanh toàn bộ bề mặt bảng để xác nhận sự hiện diện của thành phần bằng cách sử dụng tính năng nhận dạng mẫu. Các bộ phận bị thiếu xuất hiện dưới dạng các miếng đệm trống không có sự phản chiếu phù hợp. Các thành phần bổ sung kích hoạt cảnh báo phát hiện sự trùng lặp.
Việc phát hiện xảy ra trong thời gian thực ở tốc độ tối đa. Điều này ngăn chặn toàn bộ bảng phát triển với các lỗi lắp ráp rõ ràng. Các hệ thống như I.C.T-AI5146 đạt được tỷ lệ thoát gần như bằng 0 đối với các vấn đề về vị trí.
Dấu hiệu cực âm, chỉ báo pin-1 và tính năng định hướng có thể nhìn thấy rõ ràng trên các đầu linh kiện. Thư viện AOI bao gồm các mẫu phân cực cho hàng nghìn bộ phận. Cờ định hướng sai ngay lập tức trong quá trình kiểm tra.
Điều này rất quan trọng đối với điốt, IC và đầu nối khi đảo ngược gây ra lỗi chức năng. Độ tương phản quang học giúp việc phát hiện trở nên đơn giản và đáng tin cậy.
Chất hàn nóng chảy không đồng đều có thể nâng một đầu của các thành phần chip theo chiều dọc (bia mộ) hoặc dịch chuyển chúng sang một bên. Những lỗi định vị nghiêm trọng này làm thay đổi đáng kể hình dạng bề mặt.
AOI đo lường sự căn chỉnh dựa trên các mốc đệm với độ chính xác micron. Bóng cao và thiếu điểm cuối sẽ gây ra lỗi từ chối rõ ràng. Phát hiện sớm cho phép làm lại ngay lập tức trước khi tiến hành chỉnh lại dòng.
Bản in chú thích, mã ngày tháng và sự nhiễm bẩn bề mặt ảnh hưởng đến khả năng truy xuất nguồn gốc và hình thức bên ngoài. AOI sử dụng OCR để xác minh các dấu hiệu và độ tương phản nhằm tìm ra các sai sót về mặt thẩm mỹ. Màn lụa bị hư hỏng hoặc vật liệu lạ nổi bật trên nền sạch.
Những vấn đề này hiếm khi ảnh hưởng đến chức năng nhưng lại tác động đến nhận thức về chất lượng. Camera có độ phân giải cao ghi lại những chi tiết nhỏ mà con người không nhìn thấy được.
AOI cung cấp phạm vi bảo hiểm 100% hiệu quả về mặt chi phí cho phần lớn các khiếm khuyết có thể nhìn thấy ở tốc độ sản xuất. Nó đóng vai trò là tuyến phòng thủ đầu tiên, xử lý các vấn đề có thể gây lãng phí nguồn lực ở hạ nguồn.
Nếu không có AOI, việc kiểm tra thủ công sẽ gây tắc nghẽn đường dây một cách đáng kể. Việc ghi dữ liệu của nó cho phép giám sát quy trình theo thời gian thực và cải thiện năng suất. Ngay cả khi có thêm tia X, AOI vẫn xử lý phần lớn việc đảm bảo chất lượng một cách hiệu quả.
Một trường hợp phổ biến liên quan đến việc ECU ô tô vượt qua AOI với màu sắc bay bổng nhưng không thành công sau 6 tháng luân chuyển nhiệt do BGA khoảng trống. Một ví dụ khác là các mô-đun máy chủ gặp sự cố gián đoạn bắt nguồn từ HiP trong bộ xử lý BGA. Các thiết bị tiêu dùng quay trở lại mà không gặp sự cố nào cho đến khi phân tích phá hủy cho thấy khả năng kết nối QFN kém.
Các bo mạch này kiểm tra hoàn hảo trong quá trình sản xuất vì các lỗi tiềm ẩn không ảnh hưởng đến hiệu suất điện ban đầu. Chỉ có căng thẳng trong hoạt động mới bộc lộ điểm yếu theo thời gian. Các nhà máy chỉ dựa vào AOI phải đối mặt với chi phí bảo hành ngày càng tăng do những vấn đề tiềm ẩn như vậy.
Các bảng có hàng trăm BGA quả bóng trên mỗi bộ xử lý sẽ tập trung các rủi ro tiềm ẩn về khớp theo cấp số nhân. Các mô-đun nguồn xử lý dòng điện cao chịu tác động khuếch đại của khoảng trống đối với khả năng chịu nhiệt. Định tuyến dày đặc hạn chế các lối thoát cho thông lượng, tăng xác suất trống.
Thiết kế ô tô và hàng không vũ trụ kết hợp cả hai yếu tố với yêu cầu nghiêm ngặt về độ tin cậy. Các ứng dụng này có tỷ lệ đơn vị đạt AOI cao nhất nhưng không đạt tại hiện trường. Đánh giá rủi ro nên ưu tiên xác minh bằng tia X bổ sung.
Những khiếm khuyết tiềm ẩn thường không hoạt động cho đến khi căng thẳng tích lũy. Sự giãn nở nhiệt không khớp dần dần mở ra các giao diện HiP. Khoảng trống tập trung nhiệt, tăng tốc quá trình di chuyển điện theo thời gian. Độ rung trong xe dần dần làm mỏi các khớp bên trong yếu.
Quá trình thử nghiệm và thử nghiệm ban đầu hiếm khi tái tạo các điều kiện lâu dài. Lỗi thường xuất hiện trong thời gian bảo hành, gây tổn hại đến danh tiếng và phát sinh chi phí thay thế cao. Biểu hiện chậm trễ này giải thích tại sao nhiều nhà máy chỉ áp dụng tia X sau khi gặp phải những lợi nhuận tốn kém.
Hệ thống AOI thu thập dữ liệu độc quyền từ bề mặt bảng bằng cách sử dụng ánh sáng nhìn thấy phản chiếu, hạn chế khả năng hiển thị đối với các tính năng bên ngoài và các miếng phi lê bên. Cách tiếp cận này vượt trội trong việc đánh giá nhanh các mối hàn lộ ra và vị trí linh kiện.
Kiểm tra bằng tia X xuyên qua các thành phần và nhiều lớp PCB bằng hình ảnh dựa trên mật độ. Nó tiết lộ các cấu trúc bên trong như quả bóng BGA ẩn, xuyên qua thùng và các miếng đệm bên dưới thành phần.
Sự khác biệt cơ bản nằm ở vật lý: ánh sáng phản xạ khỏi các bề mặt trong khi tia X truyền qua các vật liệu có độ suy giảm khác nhau. Đối với các tổ hợp hiện đại có khớp nối ẩn, AOI không cung cấp bất kỳ thông tin chuyên sâu nào. Kết hợp cả hai mang lại độ bao phủ toàn diện từ bề mặt đến cốt lõi.
AOI phát hiện các thành phần bị thiếu, lỗi phân cực, lỗi phân cực và bắc cầu bề mặt trên toàn bộ bo mạch một cách đáng tin cậy. Nó đấu tranh với bất kỳ khiếm khuyết nào bị che khuất bởi thân gói hoặc các lớp bên trong. Tia X phát hiện các vấn đề về khoảng trống, đầu gối, không làm ướt và lấp đầy mà AOI hoàn toàn bỏ sót.
Tuy nhiên, tia X ít hiệu quả hơn đối với các vấn đề về lụa mỹ phẩm hoặc ô nhiễm bề mặt mịn. Không có công nghệ đơn lẻ nào có thể xử lý tất cả các loại lỗi một cách hiệu quả.
Các nhà máy đạt được khả năng ngăn chặn trốn thoát cao nhất bằng cách sử dụng AOI để sàng lọc rộng và chụp X-quang để xác minh khớp ẩn có mục tiêu. Chiến lược phân lớp này giải quyết toàn bộ các thất bại tiềm ẩn.
Các hệ thống AOI nội tuyến như bảng xử lý I.C.T-AI5146 tính bằng giây, hỗ trợ kiểm tra toàn diện 100% ở tốc độ sản xuất vượt quá 1 mét/phút. Chi phí vốn ở mức vừa phải, ROI nhanh chóng nhờ giảm việc kiểm tra trực quan thủ công.
Quá trình kiểm tra bằng tia X mất nhiều thời gian hơn—thường từ 30 giây đến vài phút cho mỗi bảng tùy thuộc vào độ phân giải và khu vực được quét. Các hệ thống cao cấp như I.C.T-7900 cung cấp thông lượng nhanh hơn nhưng vẫn không thể sánh được với tốc độ AOI để có phạm vi phủ sóng đầy đủ.
Chi phí thiết bị cao hơn đáng kể do ống tia X và máy dò. Chi phí vận hành bao gồm thay thế ống và các biện pháp an toàn bức xạ. Ứng dụng có chọn lọc cân bằng những sự đánh đổi này một cách hiệu quả.
AOI tích hợp liền mạch nội tuyến sau khi chỉnh lại luồng, cung cấp phản hồi ngay lập tức và ngăn chặn các bảng bị lỗi tiếp tục hoạt động. Khả năng thời gian thực này giảm thiểu các vòng lặp làm lại. Hệ thống Tia X thường được triển khai ngoại tuyến để lấy mẫu hoặc các lô quan trọng do thời gian chu kỳ dài hơn.
Một số cấu hình nâng cao cho phép chụp X-quang nội tuyến đối với các sản phẩm có giá trị cao. Các phương pháp kết hợp sử dụng AOI nội tuyến cho tất cả các bảng và định tuyến các đơn vị được gắn cờ hoặc lấy mẫu đến các trạm X-quang ngoại tuyến.
Các hệ thống như I.C.T-7100 vượt trội về tính linh hoạt khi ngoại tuyến với khả năng nghiêng có thể lập trình cho các chế độ xem xiên. Lựa chọn triển khai phụ thuộc vào khối lượng, mức độ rủi ro và yêu cầu về thông lượng.
Chỉ riêng AOI là đủ cho các bảng một mặt đơn giản có các bộ phận xuyên lỗ hoặc có chì nhìn thấy được. Thêm tia X khi kết hợp bất kỳ gói BGA, QFN hoặc LGA nào. Các lĩnh vực có độ tin cậy cao như ô tô và y tế yêu cầu cả hai công nghệ theo tiêu chuẩn.
Thiết bị điện tử tiêu dùng với các khớp nối ẩn dày đặc được hưởng lợi từ tia X chọn lọc để kiểm soát phản hồi từ trường. Các giai đoạn tạo mẫu và NPI sử dụng tia X mở rộng để tối ưu hóa quy trình. Sản xuất số lượng lớn áp dụng lấy mẫu dựa trên rủi ro bằng tia X trên các tính năng quan trọng. Sự kết hợp tối ưu phát triển theo độ phức tạp của sản phẩm và mục tiêu chất lượng.
Các nhà máy hàng đầu triển khai AOI ngay sau khi chỉnh lại luồng để kiểm tra bảng 100% ở tốc độ tối đa trên dây chuyền. Điều này phát hiện các lỗi về vị trí, khuyết tật hàn bề mặt và các vấn đề thẩm mỹ trước khi chúng kết hợp. Dữ liệu từ nguồn cấp dữ liệu AOI thống kê kiểm soát quy trình để điều chỉnh theo thời gian thực.
Các hệ thống như I.C.T-AI5146 cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc và ghi dữ liệu bề mặt toàn diện. Việc sàng lọc rộng rãi này tạo thành nền tảng cho việc đảm bảo chất lượng trong sản xuất số lượng lớn. Nó đảm bảo chỉ những bảng tốt rõ ràng mới được tiến hành trong khi gắn cờ các nhu cầu làm lại ngay lập tức.
Các nhà sản xuất hàng đầu áp dụng tia X một cách có chọn lọc cho các khu vực có nguy cơ cao như mảng BGA hoặc mô-đun nguồn. Kiểm tra toàn diện các sản phẩm hàng đầu kết hợp AOI với tia X được nhắm mục tiêu trên các gói phức tạp.
Ví dụ: ghép nối hệ thống X-quang I.C.T-AI5146 AOI với I.C.T-7100 hoặc I.C.T-7900 cho phép xác minh kỹ lưỡng mà không làm tắc nghẽn dây chuyền. Tự động đo khoảng trống và phân tích hợp lý hóa việc phân loại khuyết tật. Cách tiếp cận tập trung này phát hiện các vấn đề tiềm ẩn mà lẽ ra có thể được đưa ra hiện trường.
Các nhà máy tiên tiến triển khai mức độ ưu tiên rủi ro dựa trên loại thành phần, mức độ nghiêm trọng của ứng dụng và dữ liệu lỗi lịch sử. Bảng có độ tin cậy cao nhận được 100% tia X trên các khớp quan trọng cùng với toàn bộ AOI.
Các sản phẩm có rủi ro trung bình sử dụng lấy mẫu thống kê bằng tia X được kích hoạt bởi cờ AOI hoặc thay đổi lô hàng. Chỉ số khả năng xử lý hướng dẫn tỷ lệ lấy mẫu—các quy trình ổn định cần ít xác minh hơn. Cách tiếp cận dựa trên dữ liệu này tối ưu hóa chất lượng trong khi kiểm soát chi phí.
Các nghiên cứu tương quan thường xuyên giữa kết quả AOI và kết quả chụp X-quang liên tục cải tiến chiến lược.
Việc chụp X-quang toàn bộ trên mỗi bo mạch sẽ làm giảm đáng kể công suất và tăng chi phí một cách không cần thiết đối với các thiết kế có rủi ro thấp. Các quy trình được kiểm soát với các biên dạng hoàn thiện tạo ra các mối nối ẩn nhất quán. Dữ liệu lấy mẫu cộng với khả năng cung cấp độ tin cậy về mặt thống kê.
Các tiêu chuẩn cho phép xác minh dựa trên rủi ro thay vì bắt buộc 100% đối với mọi trường hợp. Tia X tập trung vào các điểm yếu đã biết mang lại khả năng bảo vệ tương đương và hiệu quả hơn. Phương pháp cân bằng này đặc trưng cho sự thành công của các nhà máy hàng đầu trong việc đạt được độ tin cậy ở trường ở mức ppm.
Bất kỳ bo mạch nào có các bộ phận được kết thúc ở phía dưới đều cần phải chụp X-quang để xác minh mối nối ẩn. Những gói này thống trị các thiết kế hiện đại về mật độ và hiệu suất.
Nếu không có sự thâm nhập, chất lượng chỉ dựa vào việc kiểm soát quy trình - không đủ để đảm bảo độ tin cậy. IPC-7095 giải quyết cụ thể các yêu cầu kiểm tra BGA, bao gồm cả phương pháp chụp X quang. Ngay cả một BGA cũng biện minh cho việc triển khai tia X có mục tiêu.
Các tiêu chuẩn như AEC-Q100, ISO 13485 và IPC Loại 3 bắt buộc phải xác minh các mối hàn ẩn. Những lĩnh vực này chịu đựng được sự cố gần như bằng 0 do vấn đề an toàn.
Kiểm toán theo quy định đặc biệt tìm kiếm bằng chứng chụp ảnh phóng xạ trên các kết nối quan trọng. Rủi ro thu hồi hoặc trách nhiệm pháp lý lớn hơn nhiều so với chi phí kiểm tra. Các nhà cung cấp hàng đầu triển khai cả AOI và X-quang làm phương pháp tiêu chuẩn.
Các mô-đun nguồn và bộ chuyển đổi chịu ứng suất nhiệt tăng cao làm khuếch đại hiệu ứng trống. Các miếng đệm nhiệt lớn trên QFN che giấu các điểm nóng tiềm ẩn. Việc làm trống tác động trực tiếp đến việc xử lý dòng điện và tản nhiệt.
Các chế độ hư hỏng bao gồm quá nhiệt và xuống cấp sớm. Xác minh bằng tia X đảm bảo hiệu suất nhiệt đáp ứng các thông số kỹ thuật.
OEM lớn thường chỉ định kiểm tra bằng chụp ảnh phóng xạ trong các thỏa thuận với nhà cung cấp đối với các cụm lắp ráp phức tạp. Các tiêu chuẩn như IPC-7095 và J-STD-001 đưa ra tiêu chí cho các khớp ẩn.
Việc tuân thủ hợp đồng yêu cầu phải có kết quả chụp X-quang được ghi lại. Yêu cầu truy xuất nguồn gốc tương quan dữ liệu kiểm tra với số sê-ri. Việc đáp ứng các yêu cầu này sẽ tránh được việc không đạt tiêu chuẩn và mất việc kinh doanh.
Cải tiến quy trình đã giảm bớt nhưng không loại bỏ được các khiếm khuyết tiềm ẩn trong dòng phản xạ không chì hiện đại. Các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ rỗng trung bình là 10-20% ngay cả trong dây chuyền được kiểm soát. Số lần xuất hiện HiP tăng đột biến với các gói lớn hơn và cong vênh.
Dữ liệu hiện trường luôn liên kết các vấn đề tiềm ẩn với chi phí bảo hành đáng kể. Quan niệm sai lầm bắt nguồn từ việc chỉ dựa vào tỷ lệ đỗ AOI. Mặt cắt ngang thực tế và lấy mẫu tia X cho thấy mức độ phổ biến thực sự.
Các hệ thống X-quang ban đầu thực sự hoạt động chậm, nhưng thiết bị hiện đại như I.C.T-7900 đạt được thời gian chu kỳ dưới 30 giây nhờ khả năng xử lý tự động. Cấu hình nội tuyến hỗ trợ sản xuất hỗn hợp cao.
Ứng dụng có chọn lọc trên các khu vực quan trọng sẽ duy trì thông lượng tổng thể. Tính toán ROI cho thấy mức tiết kiệm phòng ngừa lớn hơn tác động của thời gian chu kỳ. Các nhà máy hàng đầu chứng minh khả năng tương thích khối lượng hàng ngày.
Lấy mẫu thống kê mang lại độ tin cậy cho các quy trình ổn định nhưng bỏ sót các biến thể cụ thể theo lô. Các sự kiện ngoài tầm kiểm soát như thay đổi lô dán hoặc sai lệch hồ sơ sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình chạy. Các tiêu chuẩn có độ tin cậy cao ngày càng yêu cầu phạm vi phủ sóng cao hơn.
Rủi ro lấy mẫu tích lũy thành các vấn đề tốn kém tại hiện trường. Xác minh đầy đủ hoặc dựa trên rủi ro mang lại sự bảo vệ vượt trội.
Tia X thiếu tốc độ và độ phân giải để phát hiện khuyết tật bề mặt hiệu quả trên toàn bộ bảng. Nó hoàn toàn không có sự phân cực, các bộ phận bị thiếu và các vấn đề về thẩm mỹ. Chi phí mỗi bảng sẽ tăng vọt khi có phạm vi phủ sóng tia X đầy đủ.
Về cơ bản, các công nghệ này giải quyết các loại lỗi khác nhau. Chất lượng tối ưu đòi hỏi cả hai vai trò bổ sung cho nhau.
AOI vượt trội trong việc xác minh hình thức và vị trí bề mặt với tốc độ và phạm vi bao phủ chưa từng có. Tuy nhiên, độ tin cậy PCBA hiện đại ngày càng phụ thuộc vào tính toàn vẹn của mối hàn ẩn bên dưới các gói.
Tia X cung cấp khả năng hiển thị cấu trúc quan trọng mà quang học không thể làm được. cách hoạt động của việc kiểm tra bằng tia X trong PCBA cho thấy sự hình thành khớp thực sự thông qua hình ảnh mật độ. Các lỗi tiềm ẩn như khoảng trống và HiP gây ra lỗi trường bị trễ mặc dù kết quả AOI hoàn hảo.
Các nhà máy hàng đầu đạt được chất lượng ở mức ppm bằng cách kết hợp cả hai công nghệ một cách chiến lược. Độ tin cậy thực sự đòi hỏi phải kiểm tra ngoài những gì mắt—hoặc máy ảnh—có thể nhìn thấy.
3D nâng cao AOI cải thiện khả năng đo chiều cao nhưng vẫn không thể xuyên qua các vật liệu mờ đục hoặc xem bên dưới các bộ phận. Bối cảnh: AOI dựa vào phản xạ ánh sáng và tam giác để tái tạo 3D. Nguyên lý: Ánh sáng không thể xuyên qua các gói kim loại hoặc vật hàn. Ứng dụng: Ngay cả các hệ thống cấp cao nhất cũng bỏ sót hoàn toàn các khoảng trống hoặc HiP, như đã được xác nhận bởi các nghiên cứu xác nhận chéo.
Bảng mạch SMT xuyên lỗ hoặc có khớp nối đơn giản không có BGA/QFN. Bối cảnh: Các thiết kế cũ với các thành phần có chì cho phép bao phủ toàn bộ hình ảnh/AOI. Nguyên tắc: Rủi ro tỷ lệ thuận với số lượng khớp ẩn. Ứng dụng: Các thiết bị tiêu dùng không có bộ phận kết thúc ở phía dưới thường chỉ đủ với AOI, trong khi bất kỳ bo mạch có độ tin cậy cao nào cũng không thể.
Không có tác động có thể đo lường được ở liều kiểm tra. Bối cảnh: Tia X công nghiệp sử dụng các nguồn năng lượng thấp thấp hơn nhiều so với ngưỡng thiệt hại. Nguyên tắc: Liều tương đương với bức xạ nền trong nhiều năm. Ứng dụng: Việc kiểm tra lặp đi lặp lại trong quá trình phát triển quy trình cho thấy không có sự suy giảm nào trong quá trình thử nghiệm tuổi thọ tăng tốc.
Nội tuyến cho các dòng quan trọng có khối lượng lớn; ngoại tuyến để lấy mẫu/linh hoạt. Bối cảnh: Nội tuyến tích hợp vào luồng SMT. Nguyên tắc: Đánh đổi giữa tốc độ và độ phân giải. Ứng dụng: Ô tô thường xuyên inline 100% trên bàn phím; lấy mẫu ngoại tuyến điện tử nói chung.
6-18 tháng nhờ giảm thiểu thất bại tại hiện trường và phải làm lại. Bối cảnh: Ngăn chặn lợi nhuận tốn kém. Nguyên tắc: Việc phát hiện lỗi sớm sẽ tiết kiệm được bội số ở hạ lưu. Ứng dụng: Các lĩnh vực có độ tin cậy cao sẽ thu hồi vốn đầu tư nhanh chóng thông qua việc tránh yêu cầu bảo hành.
