AOI-контроль основан на визуализации отраженного видимого света и может фиксировать только морфологические особенности поверхности паяльной пасты между контактными площадками печатной платы и выводами компонентов. Как только припой завершает оплавление и образует плотный металлический слой, такие дефекты, как пустоты, перемычки и смещение под ним, полностью выходят за пределы диапазона оптического распознавания. Такие проблемы особенно распространены в корпусах BGA с шагом 0,4 мм и корпусах QFN с бездонными выводами. Данные анализа отказов производственной линии JiaJinYuan за последние три года показывают, что ранние отказы разомкнутой цепи, вызванные пустотами, составляют 68% отказов, связанных с пайкой, из которых 92% были признаны квалифицированными в ходе проверки AOI.
Мы фактически отладили 37 линий SMT и обнаружили, что, когда уровень тревоги AOI ниже 0,15%, повторный рентгеновский контроль постоянно выявляет уровень пустот в паяных соединениях от 2,3% до 4,7%. В частности, на устройствах QFN с площадью термопрокладки более 8 мм² пустоты концентрируются в центральной части прокладки. Это связано с тем, что летучий флюсовый газ захватывается расплавленным металлическим припоем во время оплавления и не может выйти наружу, а система AOI вообще не может распознать такие полностью закрытые внутренние полости.
На серийных автомобильных материнских платах T-Box клиента наблюдались периодические перебои связи в трех последовательных партиях. Показатель прохождения полной проверки AOI составил 99,98%, но процент неудачных функциональных испытаний достиг 1,2%. Наконец, с помощью рентгеновского оборудования JiaJinYuan при 100% сканировании перед тестированием наработки на отказ в нижней части чипа управления питанием U5 были расположены сферические кластеры пустот со средним диаметром 120 мкм, с соотношением объема пустот 31%, что намного превышает верхний предел в 15%, указанный в стандарте IPC-A-610G. Если бы полагаться только на проверку AOI, эти платы вышли бы из строя партиями после трех месяцев эксплуатации на площадке заказчика.
В рентгеновской системе JiaJinYuan используется микрофокусный источник рентгеновского излучения напряжением 130 кВ в сочетании с пиксельным детектором размером 12 мкм, который позволяет четко различать границы пустот размером 25 мкм при 150-кратном увеличении. Операторам нужно только установить рентабельность инвестиций в площадь паяного соединения и нажать кнопку автоматического распознавания, и система рассчитает коэффициент площади пустот в реальном времени в соответствии со стандартами IPC и отметит красные предупреждения. Весь процесс не требует опыта ручной интерпретации изображений. In, напротив, проверка AOI может выводить только значения соответствия контура для одного и того же паяного соединения и вообще не может установить связь с объемом пустот.
Когда мы проводили сравнительную проверку на заводе в Дунгуане, одна и та же группа операторов проверяла одну и ту же партию из 500 материнских плат промышленного управления с BGA с использованием AOI и рентгеновских лучей соответственно. AOI занял 21 минуту и не выявил каких-либо отклонений в паяных соединениях, в то время как рентген выявил 39 сколов с чрезмерными пустотами за 47 минут, из которых 17 пустот были расположены во втором ряду шариков припоя BGA и полностью закрыты верхними шариками припоя. Эта структурная физическая окклюзия определяет, что независимо от того, насколько сильно модернизируется алгоритм, проверка AOI никогда не сможет преодолеть предел оптической дифракции.
