AOI란 무엇인가요? 자동 광학 검사(AOI)는 카메라, 조명 및 소프트웨어를 사용해 회로 기판에 지정된 가시적 특징이나 결함 가능성을 검사합니다. PCB 조립 과정에서 부품 누락이나 노출된 솔더 브리지를 찾아낼 수 있습니다. AOI는 베어 보드의 구리 패턴도 검사할 수 있지만, 숨겨진 모든 접합부를 확인하거나 기판의 작동 여부를 확인할 수는 없습니다.
조립품 구매자에게 유용한 질문은 공급업체가 AOI를 제공하는지 여부만이 아닙니다. 카메라로 무엇을 볼 수 있는지, 검사 프로그램이 무엇을 확인하는지, 그리고 팀이 감지된 이상을 어떻게 처리하는지가 중요합니다.
핵심 요점
- AOI는 부품 누락, 부품 위치 오류, 일부 노출된 솔더 브리지 등 프로그램에 지정된 가시적 상태를 식별할 수 있습니다.
- 검출 여부는 카메라 시야, 조명, 검사 프로그램 및 합격 기준에 따라 달라집니다. 검사에 통과했다고 해서 가능한 모든 결함이 없다는 뜻은 아닙니다.
- SPI, X선 검사, 회로 내 검사 및 기능 검사는 서로 다른 질문에 답하며 AOI와 함께 지정될 수 있습니다.
- 주문 전에 검사 단계, 검사 범위, 검토 절차 및 생산 건에 대해 제공되는 기록을 합의하세요.
자동 광학 검사의 작동 방식
AOI는 기판의 이미지를 촬영하고 선택된 특징을 프로그램된 기준과 대조합니다. 일반적으로 시스템은 알려진 기준점에 맞춰 기판을 정렬하고, 조명을 비추고, 하나 이상의 시야를 촬영한 뒤 검사 규칙이나 비교 데이터를 사용해 이미지를 평가합니다. 그런 다음 설정된 한계를 벗어난 특징을 검토 대상으로 표시합니다.
프로그램은 실장 데이터, 부품 라이브러리, 기준 이미지 및 기타 설계 정보를 사용할 수 있습니다. 입력 정보는 장비와 설정에 따라 다릅니다. 부품 값이나 극성이 부품 명세서에 표시되어 있다는 이유만으로 카메라가 이를 알아볼 수 있는 것은 아닙니다. 구별에 필요한 특징이 보여야 하고, 해당 특징을 검사하도록 설정되어 있어야 합니다.
작업자나 품질팀은 표시된 이미지를 해당 프로젝트의 합격 기준에 따라 검토할 수 있습니다. 표시된 항목은 조사해야 한다는 신호이지, 자동으로 결함이 확정되었다는 뜻은 아닙니다. 합의된 절차에 따라 해당 상태를 승인하거나, 기판을 수리하거나, 다시 검사할 수 있습니다.
베어 보드 검사와 조립 검사
AOI는 제조 공정의 여러 단계에서 사용됩니다. 베어 보드 제조 중에는 노출된 구리 패턴을 기준 정보와 비교해 패턴 결함 가능성을 찾을 수 있습니다. HDI 제조 공정 에서는 이후 적층 전에 내부층을 검사하는 과정을 설명합니다.
반면 조립 과정에서 AOI는 부품 위치 및 노출된 솔더 접합부와 같은 특징을 검사합니다. 이 가이드의 나머지 부분에서는 조립 AOI에 초점을 맞춥니다. 이 공정에서 광학 시스템으로 검사할 수 있는 항목은 기판의 패키지, 마킹 및 솔더 접합부에 따라 달라집니다.
PCB 조립에서 AOI가 적용되는 단계
조립 AOI는 부품 배치 후, 리플로우 솔더링 후 또는 생산 라인과 프로젝트의 요구에 따라 두 단계 모두에 적용할 수 있습니다. 검사 시점에 따라 검사할 수 있는 상태가 달라집니다.
일반적인 표면 실장 공정 순서는 다음과 같습니다.
- 솔더 페이스트를 인쇄합니다. 스텐실을 통해 기판 패드에 솔더 페이스트를 도포합니다.
- 지정된 경우 페이스트를 검사합니다. 솔더 페이스트 검사(SPI)는 부품이 페이스트를 덮기 전에 도포 상태를 확인합니다.
- 부품을 실장합니다. 실장 장비가 페이스트 위에 부품을 배치합니다.
- 지정된 경우 리플로우 전에 검사합니다. AOI로 납땜 전에 눈에 보이는 실장 위치 또는 방향 문제를 표시할 수 있습니다.
- 지정된 경우 리플로우 후 다시 검사합니다. 솔더가 녹았다가 굳은 후 AOI로 접근 가능한 부품 특징과 노출된 접합부를 검사할 수 있습니다.
- 결과를 검토하고 합의된 다른 검사를 수행합니다. 필요한 경우 계획에 X선 검사나 전기 검사가 포함될 수 있습니다.
이는 가능한 공정 순서이며, 모든 주문에서 모든 검사 장비를 사용한다는 뜻은 아닙니다. FLJ PCB의 검사 개요 에서는 솔더 페이스트 인쇄 후의 SPI와 리플로우 후의 AOI를 상호 보완적인 검사로 설명합니다. 솔더 페이스트 검사 가이드 에서는 페이스트 측정에 대해 자세히 설명하고, 리플로우 솔더링 가이드 에서는 가열 공정을 다룹니다.
AOI로 어떤 결함을 감지할 수 있나요?
AOI는 시스템이 해당 특징을 적절한 시야로 볼 수 있고, 이를 검사하도록 프로그램되어 있을 때 가시적인 조립 상태를 표시할 수 있습니다. Koh Young의 검사 개요 에는 부품 누락 또는 위치 오류, 툼스토닝 및 노출된 솔더 브리지 등의 사례가 나와 있습니다. 실제 검사 범위는 생산 대상 기판에 맞춰 확인해야 합니다.
| 상태 | AOI로 검사할 수 있는 항목 | 중요한 한계 |
|---|---|---|
| 부품 누락 | 예상된 부품이 지정된 위치에 있는지 여부 | 프로그램에는 해당 부품의 올바른 위치와 기준 정보가 필요합니다. |
| 부품 정렬 불량 | 예상 풋프린트에 대한 위치 또는 각도 | 주변 부품, 눈부심 또는 제한된 카메라 각도로 인해 특징이 가려질 수 있습니다. |
| 툼스톤 현상이 발생한 부품 | 한쪽 끝이 들린 작은 부품 | 검출 여부는 시야와 시스템 성능에 따라 달라집니다. |
| 방향 또는 극성 오류 | 눈에 보이는 표시나 특징을 요구되는 방향과 비교 | 가려졌거나 구분할 수 없는 표시는 그것만으로 극성을 확인할 수 없습니다. |
| 노출된 납땜부 관련 우려 | 접근 가능한 접합부에서 눈에 보이는 납땜 브리지 또는 납땜 부족으로 보이는 상태 | 표면 이미지만으로는 숨겨진 접합부를 모두 확인하거나 무결성을 입증할 수 없습니다. |
AOI는 눈에 보이는 마킹, 모양 또는 기타 프로그래밍된 특징이 기준과 다를 경우 잘못된 부품으로 표시할 수도 있습니다. 카메라에 동일하게 보이는 전기적으로 다른 두 부품은 식별을 위해 다른 방법이 필요합니다. 반대로 외관이 다른 대체 부품은 해당 조립 작업에 승인된 부품이더라도 표시될 수 있습니다.
AOI의 한계: 검사로 볼 수 없거나 입증할 수 없는 것
AOI는 시야에 의존하는 검사 방식입니다. 부품 패키지의 윗면과 측면을 촬영한 카메라 영상으로는 그 아래의 모든 연결부를 볼 수 없습니다. 예를 들어 볼 그리드 어레이(BGA)의 많은 납땜 접합부는 부품 본체에 가려져 있습니다. Koh Young의 AOI 개요 에서는 이러한 숨겨진 접합부를 광학 검사의 한계로 설명합니다.
또한 기판에는 외부에서 정상으로 보이는 결함이 있을 수 있습니다. 내부 단선, 외관만으로 구분할 수 없는 부품의 값 오류 또는 펌웨어 문제를 확인하려면 표면 이미지 이상의 증거가 필요합니다. 빙엄턴 대학교의 X선 시설 에는 반자동 BGA 납땜 접합부 검사가 나와 있으며, 이는 X선을 이용해 가려진 특징을 확인할 수 있는 사례입니다. 해당 조립 작업에 적합한 경우 전기 검사와 기능 검사는 서로 다른 질문에 답합니다.
AOI 합격은 적용되는 공정에서 설정된 검사 항목에 따라 보고된 불량이 없었다는 뜻입니다. 모든 결함을 검출하거나 전기적 성능을 보장하거나 조립 표준의 모든 요구 사항을 충족한다는 의미는 아닙니다. 적용 기준은 도면, 고객 요구 사항, 그리고 주문에 대해 합의된 표준에 따라 결정됩니다.
2D AOI와 3D AOI: 무엇이 달라질까요?
2D AOI 시스템은 하나 이상의 시야각에서 얻은 이미지로 특징을 평가합니다. 3D 시스템은 이미지에 표면 높이 정보를 추가하여 검사 프로그램이 형상을 평가할 또 다른 방법을 제공할 수 있습니다. 어느 명칭만으로도 특정 기판 검사에서 무엇을 확인하는지 정확히 알 수는 없습니다.
| 검사 방식 | 사용 정보 | 실무상 고려 사항 |
|---|---|---|
| 2D AOI | 위치, 모양, 눈에 보이는 마킹과 같은 이미지 특징 | 사용 가능한 시야에서 카메라가 구분할 수 있는 특징을 검사하는 데 유용합니다. |
| 3D AOI | 시스템에 따라 이미지 특징과 높이 정보 | 높이 정보는 접근성과 설정이 적절한 경우 돌출된 리드와 같은 특징을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다. |
Koh Young의 설명 에서는 3D AOI가 시야 전체의 표면 높이를 재구성하는 방식이라고 설명합니다. 이러한 추가 정보가 숨겨진 BGA 접합부를 광학적으로 보이게 하는 것은 아니며, 모든 결함이 검출된다는 보장도 아닙니다. 실제 조립품에 어떤 특징과 검사 지점이 포함되는지 확인하세요.
AOI와 SPI, X선 및 전기 검사 비교
이러한 방법은 서로 다른 증거를 제공합니다. 어떤 방법을 선택할지는 검사나 시험으로 확인하려는 질문에 따라 달라집니다.
| 방법 | 평가에 도움이 되는 항목 | 한계의 예 |
|---|---|---|
| SPI | 실장 전, 인쇄 후의 솔더 페이스트 도포 특징 | 리플로우가 끝난 접합부의 품질을 확인할 수는 없습니다. |
| AOI | 프로그램으로 설정한 가시 부품 및 납땜 특징 | 가려졌거나 내부에 있는 특징을 모두 검사할 수는 없습니다. |
| X선 | 일부 가려진 접합부 및 내부 납땜 특징 | 이미지만으로 펌웨어나 제품 전체가 작동한다는 점을 입증할 수는 없습니다. |
| 회로 내 테스트 또는 기능 테스트 | 선택된 전기적 연결, 부품 동작 또는 제품 기능 | 검사 범위는 선택한 방법, 접근성, 고정 장치 및 테스트 절차에 따라 달라집니다. |
예를 들어, 회로 내 테스트는 선택된 전기적 연결이나 부품을 검사할 수 있으며, 기능 테스트는 지정된 동작을 확인합니다. 검사 및 테스트 방법에 대한 Micron의 비교 에 따르면 회로 내 테스트의 검사 범위는 프로브 접근성, 고정 장치 설계 및 테스트 계획에 따라 달라집니다. 테스트 명칭이나 공급업체의 일반적인 역량 목록만으로 특정 주문의 검사 범위가 정해지는 것은 아닙니다.
A 납땜 접합부 검사에 대한 NASA 평가 는 1993년에 소량 생산되는 고신뢰성 표면 실장 어셈블리에 광학 및 X선 기법을 적용해 비교했습니다. 그 결과는 당시 테스트한 시스템에 관한 것이며, 오늘날의 장비가 반드시 결함을 검출한다는 보장은 아닙니다.
AOI 프로그램 및 검사 결과의 검토 방법
유용한 검사 계획은 기판 리비전, 검사 대상 특징 및 후속 조치를 결정하는 기준을 서로 연결합니다. 조립업체에 해당 생산 건의 프로그램을 어떻게 준비하고 검증할 것인지 문의하세요.
검사 항목 설정 및 검증
검토에 필요한 최신 어셈블리 도면, 자재 명세서 및 배치 정보를 제공하세요. 관련 기판 및 부품 리비전, 검사 지점, 방향 기준, 외관 특징에 대한 기준을 합의하세요. 양품 기준 샘플은 설정에 도움이 될 수 있지만, 양품 기판 한 장만으로 프로그램이 관심 대상인 모든 결함을 인식한다는 점이 입증되지는 않습니다.
시스템이 검사할 수 있는 특징과 부품 형상, 표기 또는 접근성 때문에 검사에서 제외되는 부분이 무엇인지 문의하세요. IPC-A-610 어셈블리 수용 기준 가이드 는 더 폭넓은 수용 기준 체계를 설명합니다. 특정 주문에 적용할 판, 등급 및 고객 요구사항은 별도로 합의해야 합니다.
오검출 및 결함 누락 검토
A 오검출 이란 적용 기준에 따라 검토한 결과 허용 가능한 것으로 판정된 특징을 시스템이 표시한 경우를 말합니다. 결함 누락 은 실제 결함이 의도된 검사에서 발견되지 않은 채 후속 단계로 넘어간 경우를 말합니다. 이는 서로 다른 문제입니다. 불필요한 표시를 줄이도록 프로그램을 조정하더라도 유용한 검사 범위가 줄어들어서는 안 됩니다.
A 헬싱키대학교가 설명한 2024년 연구 데이터셋 에는 수동 검사에서 실제 결함 또는 오검출로 판정된 AOI 표시 항목이 포함되어 있습니다. 검토된 표시 기록은 팀이 오검출을 연구하는 방법을 보여주지만, 그 자체로 AOI에서 발견되지 않은 채 통과한 결함의 수를 입증하지는 않습니다.
표시된 이미지를 누가 검토할지, 결함이 확인되면 어떻게 처리할지, 수리한 기판을 재검사할지 합의하세요. 결함 누락을 평가하려면 공급업체가 합의된 검증 세트나 추가 검사처럼 실제로 어떤 결함이 있었는지 확인할 독립적인 방법을 마련해야 합니다. AOI 통과 기록만으로는 발견되지 않은 결함을 모두 확인할 수 없습니다.
작업 예시: 기판 한 장, 검사 질문 네 가지
다음과 같은 가상의 어셈블리를 생각해 보세요. 노출된 미세 피치 리드, 극성 표시가 보이는 다이오드, 잘못된 부품과 외관이 똑같아 보이는 무표시 부품, 그리고 중앙 접합부가 아래에 가려진 BGA가 있습니다. 표는 검사 계획에서 확인할 질문의 예시이며 실제 생산 기록이 아닙니다.
| 기판 관련 질문 | AOI로 확인할 수 있는 사항 | 합의할 후속 조치 |
|---|---|---|
| 미세 피치 리드 사이에 노출된 브리지가 있습니까? | 해당 영역이 보이고 검사 항목이 설정되어 있다면 브리지를 표시할 수 있습니다. | 카메라 접근성, 수용 기준 및 표시 항목의 검토 방법을 확인합니다. |
| 표시된 다이오드의 방향이 올바릅니까? | 보이는 표시와 위치를 프로그램에 설정된 기준과 비교할 수 있습니다. | 도면의 극성 기준과 표시가 보이는지 확인합니다. |
| 표시가 없고 비슷하게 생긴 부품의 값이 올바릅니까? | 외관만으로는 그 부품과 외관이 똑같은 잘못된 부품을 구별할 수 없습니다. | 부품 식별, 추적성 또는 적절한 전기적 검사를 합의합니다. |
| 가려진 중앙 BGA 접합부는 적합합니까? | 위에서 촬영한 이미지로는 부품 아래에 가려진 접합부를 직접 볼 수 없습니다. | 프로젝트에 X선 검사 및 전기적 검사가 필요한지 판단합니다. |
결과물은 합의된 검사 범위이지 단순히 “AOI 필요”라는 결론이 아닙니다. 견적을 요청할 때 검사 단계, 검사 대상 특징 또는 제외 항목, 적용 기준, 검토 및 재검사 절차, 공급업체가 제공할 수 있는 결과나 기록을 확인하세요. 가려진 접합부 검사와 전기적 검사 요구사항은 별도로 논의하세요.
자주 묻는 질문
AOI는 육안 검사와 같은 것인가요?
AOI는 이미지 촬영과 프로그램에 설정된 검사를 자동화합니다. 육안 검사는 사람이 기판을 살펴보는 방식이며, 때로는 확대 장비를 사용하기도 합니다. 두 방식은 함께 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 사람이 AOI 표시 항목을 적용 기준과 대조해 검토하거나 자동화 프로그램의 검사 범위 밖에 있는 특징을 살펴볼 수 있습니다.
AOI로 BGA 솔더 접합부를 검사할 수 있나요?
AOI는 BGA 어셈블리의 외부에서 보이는 특징을 검사할 수 있지만, 부품 본체 아래에 가려진 접합부를 직접 검사할 수는 없습니다. 프로젝트에서 요구하는 경우 X선을 사용해 가려진 솔더부를 검사할 수 있습니다. 생산 전에 구체적인 검사 및 수용 계획을 합의해야 합니다.
AOI를 통과하면 기판이 작동한다고 보장되나요?
아니요. AOI 통과는 검사 조건에서 프로그램에 설정된 광학 검사를 통과했다는 의미입니다. 모든 전기적 연결, 부품 기능 또는 펌웨어 동작을 입증하지는 않습니다. 해당 결과가 필요하다면 전기적 테스트나 기능 테스트를 별도로 지정하세요.
견적을 요청하기 전에 검사 항목을 명시하세요
보드 리비전, 도면, 자재 명세서, 그리고 제품에서 가장 중요한 기능부터 확인하세요. 그런 다음 PCB 조립 팀에 해당 제작 건에 대해 어떤 AOI 검사, 숨은 접합부 검사 및 테스트 기록을 합의할 수 있는지 문의하세요. 범위를 명확히 정하면 보드가 검토 단계에 도달했을 때 합격 판정이나 문제 표시 결과를 더 유용하게 활용할 수 있습니다.
