自動化 視覚 検査 PCB テスト: テクノロジー,利点,ベスト 実践

PCB製造の高リスクの世界では 小さい欠陥でさえ― 部品の配列が間違えたり 溶接橋が壊れたり 痕跡が割れたり― 生産過程を完全に台無しにする可能性がありますPCB が密度が上がるにつれて (01005 チップと 50μm未満の痕跡)自動視野検査 (AVI):カメラ,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI,AI速やかに欠陥を検出する機械学習このガイドでは,AVIがPCBテストを,そのコア技術から,品質と効率への実用的な影響までどのように変容させるかを探ります.

主要 な 教訓
1.AVIシステムはPCBの欠陥の99.5%を検知し,手動検査では85%を検知し,大量生産ではフィールド障害を60%削減します.
2現代のAVIは,高解像度カメラ (550MP),AIアルゴリズム,および3Dイメージングを使用して,HDI PCBおよび細音コンポーネントにとって極めて重要な10μmの欠陥を特定します.
3.AVIは検査時間を70%~90%短縮します.12層のHDIPCBは,手動で検査する15~20分に対して,AVIで検査するのに2分かかります.
4特定の欠陥 (例えば,電磁気電源の誤差) に対してカスタムアルゴリズムを使用して,バランス速度と精度を要求します.自動車用PCBの溶接橋) とリアルタイムフィードバックのための製造実行システム (MES) との統合.

自動化視覚検査 (AVI) はPCB検査で何ですか?
自動化視覚検査 (AVI) は,製造中または製造後にPCBの欠陥を検査するためにイメージング技術とソフトウェアを使用する破壊的でない試験方法である.手動検査とは異なり,技術者は顕微鏡とチェックリストを使用します.:
a.複数の角度 (上,下,45°の角度) から高解像度PCBの画像を撮影する.
b. アルゴリズムを用いて画像を分析し,それを"黄金標準" (欠陥のない基準PCB) と比較する.
c. 欠落した部品,溶接器の欠陥,痕跡損傷,または不整列などのフラグ異常.
AVIはPCB生産ラインに統合され,鍵となるステップ:溶接パスタの適用,部品の配置,およびリフロー溶接の後にボードを検査します.再加工コストを削減し,欠陥のあるPCBが組み立てに到達するのを防止する.

AVI の 仕組み: 検査 プロセス
AVI システムは,徹底的で一貫した検査を保証するために構造化された作業流程に従います.
1画像取得
カメラ:LED照明 (白色,RGB,赤外線) を搭載した高解像度 (550MP) カメラが画像をキャプチャする.いくつかのシステムでは,複数のカメラ (8台まで) を使用して,PCBを異なる角度から見る.欠陥が隠されていないことを保証する.
照明:カスタマイズされた照明 (拡散,方向,またはリングライト) は特定の特徴を強調します.例えば,赤外線光は溶接関節の整合性を強調します.RGB光は色でコードされたコンポーネントを検出します.
移動:PCBは,コンベアベルトで1m/sまでの速度で輸送され,同期カメラが動きの不透明性を防ぐためにショットを誘発します.
細音段 (0.4mm BGA) の部品では,望遠鏡レンズを使用して視野の歪みを排除し,微小な特徴の正確な測定を保証します.

2画像処理とデフォクト検出
予備処理: 画像は,欠陥の可視性を高めるため,清掃 (ノイズ削減,コントラスト調整) されます.
アルゴリズム分析:ソフトウェアは2つのアプローチを使用してPCB画像を"金色のテンプレート" (完璧なPCBのデジタルモデル) と比較します.
ルールベースのアルゴリズム:既定の基準 (サイズ,形状,色) を用いて既知の欠陥 (例えば,溶接橋,欠落したレジスタ) を検出する.
AI/機械学習:何千もの欠陥画像でモデルを訓練し,新しいまたは複雑な問題を特定します (例えば,痕跡に微小な裂け目,不均等な溶接片).
欠陥分類: 異常は,重度の重さ (重症,重症,軽症) により分類され,重点再加工が優先される.

3報告とフィードバック
リアルタイム 警告: 操作者は,画面やアラームを通じて,問題のある領域を強調する画像で,欠陥について通知されます.
データログ:デフォクトデータ (種類,位置,頻度) はデータベースに保存され,傾向分析が可能になります (例えば, 30%の溶接橋が特定のPCBゾーンで発生し,スタンシル問題を示します).
MES 統合: 生産パラメータ (例えば,リフローオーブンの温度) を調整し,再発した欠陥を防ぐために,データが製造実行システムに供給されます.

AVI と 手動 の 検査: 対照 的 な 比較

PCB 試験用 AVI システムの種類
AVI システムは,PCB 製造の異なる段階と欠陥タイプに合わせて設計されています.
12D AVI システム
2次元カメラを使って 表面を平らにして 上から下へと撮影します
コンポーネントの欠陥:欠落,誤った配列,または逆向きのコンポーネント (例えば,偏振コンデンサ).
溶接パスタの問題: 不均一な堆積,パスタが欠落,または塗り替え.
痕跡欠陥: 銅の痕跡に亀裂,破裂,腐食がある.
制限: 3D 欠陥 (例えば,溶接フィルエの高さ,部品傾斜) と輝く表面 (反射を引き起こす) と闘う.

23D AVI システム
3Dシステムでは,構造光やレーザースキャンを使用して,PCBの3Dモデルを作成し,高さと体積を測定します.
溶接器合体検査: フィレットの高さ,体積,形状 (BGAボールに溶接器が不十分であるなど) を検査する.
コンポーネントのコプラナリティ:QFPまたはBGA電線を平らにする (傾き>0.1mmは開口を引き起こす可能性があります).
曲面検出:部品配置に影響するPCB曲面 (>0.2mm) を特定する.
利点: 2Dの反射問題を克服し,定量データ (例えば,溶融体積はスペックより20%低い) を提供します.

3オンライン対オフライン AVI
ライン内AVI:生産ラインに統合され,コンベヤーベルトを通過する際にPCBを検査する.速度 (最大60PCB/分) とリアルタイムフィードバックのために設計され,上流プロセスを調整する (例えば,溶接ペストプリンター)
オフラインAVI:不具合PCBのサンプル採取または詳細な検査のためのスタンドアロンシステム.より遅い (5~10PCB/分),しかしより正確な,より高解像度のカメラと手動レビューオプション.

AVI で 検出 さ れ た 主要 な 欠陥
AVI システムは PCB 欠陥の幅広い範囲を特定し,特定の問題のために最適化されたアルゴリズムを使用します.

PCB 製造における AVI の利点
AVIは品質,コスト,効率の測定可能な改善をもたらします
1. より高い品質と信頼性
欠陥が少なくなります: AVIの検出率は99.5%で,手動の85%は,欠陥のあるPCBが顧客に届く割合が10倍少なくなり,保証請求額は60%~70%減少します.
一貫した基準: 検査者の偏見を排除する (例えば,1人の技術者が0.1mmの誤差をマークし,別の技術者が無視する).
早期に欠陥を検出する: 粘着後または配置後 (組立後ではなく) の問題を見つけることは,再加工コストを80%削減します. 溶接ブリッジの再加工は,焼いたICの交換よりも安価です.

2生産を速める
速度: ライン内AVIは30~60PCB/分を検査し,高容量ライン (例えばスマートフォンでは5万PCB/日) に対応する.
低ボトルネック:手動検査ステーションは生産を遅らせることが多い.AVIはシームレスに統合され,PCBあたり <5秒を追加する.
24時間/24時間稼働:AVIシステムは,自動車や消費者電子機器の24時間製造に不可欠です.

3データ主導のプロセス改善
トレンド分析: AVI はすべての欠陥を記録し,根本原因の分析を可能にします (例えば,BGA の 80% がマシーン #3 から来ます).
予知的なメンテナンス: 溶接パスタの欠陥のピークは,ステンシルが磨かれていることを示し,積極的な交換を促す可能性があります.
コンプライアンスレポート:医療 (ISO 13485) や自動車 (IATF 16949) のような産業の監査追跡を自動的に生成します.

AVI の 実施 の 課題
AVI システムは強力ですが 効率を最大化するには 慎重に計画する必要があります
1初期設定と校正
ゴールデンテンプレートの作成:完璧な参照モデルを構築するには時間がかかります (複雑なHDI PCBでは4〜8時間) そして通常の変動 (例えば,部品の色容量) を考慮する必要があります.
照明の最適化:輝く部品 (例えば,金色のコネクタ) は反射を引き起こし,3Dシステムや偏振フィルタが誤った正を避けるために必要である.
アルゴリズムの調整:過度に敏感なシステム 欠陥のない異常 (例えば,軽微な溶接パスタ変異) を表示し,誤警報で操作者を圧倒する.

2密集型および高速PCBの処理
細角部品: 01005チップ (0.4mm x 0.2mm) は,50MPのカメラと高度なAIを必要とします.
高速信号:幅50μm未満の痕跡は,2Dシステムに見逃される微小亀裂を検出するために3Dイメージングが必要です.
硬柔性PCB: 曲線のある柔らかいセクションは2Dシステムを混乱させ,3Dレーザースキャンが必要です.

3費用と収益率
初期投資: 3D AVI オンラインシステム費用 (150,000 円) 500000マニュアルステーションの5万ドルです
訓練:オペレーターはシステムを維持し,アルゴリズムを調整し,データを解釈し,労働費を増やす必要があります.
ROI タイムライン: 通常は大量生産する製造業者 (100,000+ PCB/月) の場合 6~12ヶ月で,再加工と保証コストの削減が初期費用を抵消します.

AVI 導入のためのベストプラクティス
AVI の 効果 を 最大化 する ため に,以下 の ガイドライン に 従い ます.
1. AVI と PCB の複雑さを調整する
低複雑性PCB (例えば,0805コンポーネントのLEDドライバ):コスト効率のために2DAVIを使用する.
高複雑性のHDI (例えば,01005チップとBGAを搭載した5Gモデム):微細な細部を処理するためのAIを搭載した3Dシステムに投資する.

2. 製造ワークフローと統合
MESへのリンク: AVIデータは,上流プロセスを調整するためにMESに供給されるべきです (例えば,溶接ペストの欠陥がピークに達した場合,プリンタは再校正されます).
段階別検査: 溶接パスタ (堆積問題を見つけるため), 配置後 (不整列を修正するため), 再流後 (溶接接接点を確認するため) を検査する.

3. アルゴリズムの最適化と限界
欠陥タイプに合わせてカスタマイズします. 特定の欠陥についてAIモデルを訓練します (例えば,自動車PCBは溶接橋を優先しますが,医療PCBは部品の偏性に焦点を当てます).
調律感度: 誤差を避けるために厳格な限界値から始め,誤警を減らすために徐々に緩める (目標 <1%誤陽性).

4定期的な保守と校正
カメラ/レンズをきれいにします. 塵や汚れが画像の歪みを引き起こします. 粒子が多い環境 (例えば溶接店) で毎日きれいにします.
毎週校正: 正確性を確保するために,既知の欠陥のある校正板を使用します.温度/湿度の変化によりカメラのアライナメントが変化します.

実用 的 な ケース 研究
1消費者電子機器メーカー
スマートフォンメーカーが 10人の手動検査員を 2つの 3D AVI システムに置き換えました
結果: 欠陥逃走率は1.2%から0.05%に減少し,PCB1個に対する検査時間は18分から90秒に減少しました.
8ヶ月で達成しました 改修と労働コストを削減した 20万ドルのおかげでです

2自動車用PCBサプライヤー
AVIはADASセンサーPCBを検査するために追加されました
課題:BGA関節で50μmの溶接穴を検知する (熱伝導性にとって重要な).
解決法:レーザースキャンによる3DAVIで,空隙を特定する.その精度は99.8%で体積>10%です.
影響: 現場障害は70%減少し,IATF 16949の要件を満たしています.

3医療機器の製造者
パースメーカーPCBのメーカーがAI駆動のAVIを導入しました
焦点:逆偏振コンデンサがないことを確保する (デバイスの故障を引き起こす可能性があります).
結果: 100%の極点誤差検知,手動検査では 92%でした.
準拠性: 自動化された欠陥ログと傾向レポートによるFDAの簡素化監査.

よくある質問
Q:AVIは飛行探査機や電路内試験 (ICT) を置き換えることができるか?
A: AVI は視覚障害を検知し,ICT と飛行探査機は電気機能 (開く,ショートパンツ) を検知します.電気検査で 隠された欠陥が検出されます.

Q: AVI は反射部品 (例えば,輝くICや金属シールド) をどのように扱うか?
A: 3D システムでは,反射力に頼らずに高度を測定するために構造光 (PCB にパターンを投影) を使用します. 2D システムでは,偏光フィルターまたは複数の光角度を使用して輝きを減らすことができます.

Q: AVI 操作者の学習曲線は?
A: 基本操作は1〜2週間ですが,高度な作業 (アルゴリズムチューニング,3D校正) は1〜3ヶ月間の訓練が必要です.多くのベンダーは現場でのトレーニングとサポートを提供しています.

Q:AVIは少量生産に適していますか?
A:PCBの複雑さにかかっています.低容量で高複雑性のPCB (例えば航空宇宙プロトタイプ) はオフラインのAVIから利益を得ています.シンプルなボードでは,高額な初期費用を避けるために手動検査を使用することができます.

結論
自動化された視覚検査は現代PCB製造において 不可欠なものとなり 密集型で高信頼性の電子機器に必要な 速度,精度,一貫性を可能にしています2D/3DイメージングとAIで誤りやすい手動検査を置き換えることでAVI システムは欠陥を軽減し,コストを削減し,プロセスを改善するために実行可能なデータを提供します.実装には初期投資と注意深く調整する必要がありますが,ROIはフィールドの失敗が少なくなります.より速い生産5G,AI,IoTの時代において競争を狙っているメーカーにとって,AVIは単なるツールではなく,戦略的な利点です.