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今日の基板は非常に複雑です。プリント基板（PCB）の回路線はますます細くなっています。電子部品はかなり小さくなっています。表面実装デバイス（SMD）は、作業員によってより近くに配置されています。これは、基板上に多くの部品があることを示しています。品質検査は非常に精密でなければなりません。.
生産工場には新しい方法が必要です。.
以前は目を使ってボードをチェックしていました。目視検査はそのための言葉でした。しかし、小さな線は人間の目には見えません。小さなキズに気づくのも遅い。この時代遅れの品質評価方法は、もはや有効ではありません。現代のSMTアセンブリの高い品質要件は、この方法では満たされません。エラーの可能性が高すぎるのです。動きが遅すぎる.
業界は新しいアプローチを必要としています。この新しい方法は、高速で極めて正確でなければなりません。そのために登場したのが、自動光学検査（AOI）技術です。AOIは、光とカメラを使用して、はんだ接合部の機能を評価し、アセンブリプロセス全体を検査します。今日、AOIは多くの企業で広く使用されています。さらに、AOIシステムはますますインテリジェントになっています。AOIはSMT生産ラインの品質を評価する重要な方法となり、すべての製品が正しく機能することを保証するのに役立っています。.
AOIシステムの仕組み：ステップと方法
どのAOIシステムも一連の簡単な手順に従います。システムはまずターゲットの写真を撮らなければなりません。そのために光学部品が使われます。検査が必要なエリアの写真を撮ります。その後、画像がコンピューターに取り込まれます。画像のデータはコンピュータで処理されます。その後、コンピュータが情報を検査します。品質を評価します。.
AOIコンピュータは主に2つの技術を使って画像を分析します。これらの技術は コンピュータ支援設計（CAD）データ比較法 とデザイン・ルール・チェック（DRC）法。どちらもシステムの運用には欠かせないものです。.
A.デザイン・ルール・チェック（DRC）法
このDRCアプローチは基本的な数学を利用します。独自のアルゴリズムを採用しています。このアルゴリズムによってパターンの妥当性が保証されます。DRCには多くの利点があります。まず、ルールの確立が非常に簡単です。第二に、画像の処理が非常に速い。第三に、DRCは小さなコンピュータ・プログラムです。多くのデータストレージを必要としません。今日、DRCアプローチは大部分のAOIシステムで広く使われています。一般的な検査では、簡単で迅速です。.
しかし、DRCアプローチには重大な欠点があります。それは、正確な境界を特定するのが難しいということです。ラインやパッドのエッジを正確に特定する必要があります。これらの場所を正確に特定するために、DRCは余分なステップを必要とします。一般的なコンプライアンスには、正確な測定よりもDRCの方が適しています。.
B.CADデータ比較法
画像比較は CAD データ方式がどのように作動するかということです。完璧な画像は AOI マシンのメモリに保存されます。PCBのデザインファイル（CADデータ）がこのデジタル画像のソースです。マシンは基板をチェックするときに写真を撮ります。そして最近撮影された写真と記憶された理想的な画像を比較します。この比較により、基板間の違いが明らかになります。.
このアプローチは極めて正確な結果をもたらします。カメラの品質が結果を左右します。また、チェックプログラムの仕様も影響します。このテクニックは、正しく使用すれば、小さな欠陥を特定するのに優れています。.
しかし、この方法には問題があります。カメラは多くの画像を取り込みます。多くの情報を収集します。これらのデータはすべてコンピューターで素早く処理されなければなりません。リアルタイムでチェックするには、強力なコンピューターが必要です。このため、システムはDRCよりも複雑になります。しかし、多くの状況において、CADデータ方式はDRCよりも良い結果を生み出します。一般的にはCADデータ比較法の方がメリットが大きいと多くの人が考えています。.
SMTアセンブリにおける完全な検査範囲
組立ラインを通して、AOI技術は何度も基板をチェックします。裸のプリント基板を検査します。ペーストの印刷を見ます。部品を検査します。最終的なはんだ接合を検査します。.
A.裸PCBの検査
ベアボードのチェックは最初の使用です。部品が配置される前に、このチェックが行われます。この段階で、基板が良好な状態であることが保証されます。 アセンブリ 時間を費やします。ベアPCB検査には、別のAOIマシンを使用することがよくあります。組立ラインでは、この検査はすぐには行われません。.
むき出しのPCB検査では、数多くの欠陥が見つかります。回路が開いていないか 改行. .キズや線キズを探します。ピンホールと呼ばれる銅の小さな穴を探します。線の間隔をチェックします。線の端がギザギザしているかどうかを判断します。キズが広範囲に及んでいないかを調べます。これが品質の基本です。.
B.はんだペーストと部品のチェック
部品チェックとはんだペーストは非常に重要です。これらのチェックには、他の装置と連動するAOI装置が一般的に使用されます。多くの場合、それらはインスタントチェックです。すぐにフィードバックが得られます。.
プリンタが基板にペーストを塗布した後、はんだペーストの印刷チェックが行われます。ペーストプリンタはAOIマシンと互換性があります。ペースト印刷の厚さを測定します。ペーストエッジは正確なようです。最終的な はんだ接合 ペーストの量が多すぎても少なすぎてもよくありません。このシステムではリングライトを使用します。この光をペーストに斜めに照射します。画像は中央上部からカメラで撮影されます。この構成は、ペーストの厚みとエッジの測定に役立ちます。ペーストの形状が光によってどのように変化するかを観察することで、システムが判断します。.
部品が配置機によって基板に配置された後、部品の配置チェックが行われます。配置機は AOI 機と連動しています。部品が欠けていないかどうかを判断します。部品が正しく配置されているかを判断します。部品の方向を決定します。確実を期すため、部品の数も数えます。不良部品が発見されると、システムからオペレーターに即座に通知されます。不具合のある部品は、オペレーターが交換することができます。これにより、後でエラーが悪化するのを防ぐことができます。後々の大きな問題を回避することができるのです。.
C.最終はんだ接合部の検査
を 完成品 を検査します。この検査は、基板がはんだ付けオーブンから取り出された後に行われます。はんだ接合部AOIシステムは、はんだ接合部の3次元画像をキャプチャするためにカメラを使用します。画像ははんだの高さと形状を示します。コンピュータはこのデータを処理します。欠陥のないはんだ接合部のイラストは、データの対比に使用されます。この比較により、どのような欠陥がどこにあるかが明確になります。.
多くのトピックが、はんだ接合部のチェックでカバーされています。ピンが曲がっていないか。部品が欠けていないか部品が正しく配置されていないかチェックします。はんだ接合部の最終的な品質を検査します。この最後の検査は、長引く欠陥を特定して対処する最後の機会です。.
AOIが直面する問題と将来技術
AOIは素晴らしい技術です。しかし、工場現場ではまだ問題があります。より良い品質のためには、これらの問題を解決しなければなりません。.
A.高い誤報率
主な問題は、AOIは欠陥が存在しないにもかかわらず、頻繁に欠陥を報告することです。これは誤検出または偽陽性と呼ばれます。これは頻繁に起こります。光が問題です。はんだ表面はさまざまな方法で光を反射します。機械は部品の色や光の角度のわずかな違いで混乱することがあります。AOIシステムによると、基板に欠陥があります。従業員は作業を中断しなければなりません。各誤報を目視検査しなければなりません。これは大きな時間の浪費です。生産が遅くなります。新しいAOIシステムの主な目的の一つは、このような誤報を減らすことです。.
B.死角と2次元の限界
もう一つの問題は、AOIはあらゆる場所を見ることができないということです。AOI は光を使います。光は部品を通り抜けることはできません。最近の部品の中には、はんだ接合部がボディの下に隠れているものがあります。これらはボールグリッドアレイ(ブイジーエー)またはQFN(Quad Flat No-leads)です。AOIではこれらの隠れた接合部をチェックすることはできません。これらの部品については、工場でX線装置を使用する必要があります。このX線装置は基板の内部をチェックします。AOIと連動します。2次元AOIシステムの限界は大きかったのです。はんだ接合部の高さや体積を正しくチェックできなかったのです。そこで3D AOIが誕生しました。3D AOIは特殊な光を使って全てのパーツの高さを測定します。これにより、実際の体積データが得られます。この3Dデータは2Dでは見えなかった欠陥、例えば弱いはんだボリュームや浮き上がったピンをチェックするのに役立ちます。.
C.プログラミングへの挑戦
新製品のために AOI をセットアップするのは大変な作業です。毎日、新しい PCB デザインがリリースされます。すべての新しい基板は AOI システムのための新しいプログラムを必要とします。これらのプログラムを書くのに多くの時間がかかります。複雑です。その結果、新製品の発売は遅くなります。システムは迅速に変更する必要があります。新しいボードレイアウトを素早くピックアップする必要があります。プログラミングが遅すぎると、工場は時間とお金を失います。.
D.AOIにおけるAIの応用
人工知能（AI）はAOIの未来です。AIとはコンピューターシステムが学習する能力のことです。AIは現在新しいAOI機械に使われています。多数の欠陥の画像はAIアルゴリズムの学習に使われます。AIは何が良い部品なのかを理解します。また悪い部品の外観も学習します。AIに無害な変化を無視するように教えることが目的です。このAIアプリケーションは、誤判定の問題を大幅に軽減します。検査の信頼性が高まります。新しい部品は、システムによってより迅速に検査されます。.
結論
高い品質チェックがますます必要に。基板の小型化。基板はますます複雑になります。高品質を維持するための重要なツールの一つがAOI技術です。基本的なカメラワークからインテリジェントなAIシステムまで進化しています。人間の目では解決できない問題を解決します。すべての電子製品が正しく機能するために、AOIは不可欠です。時間が節約できます。お金も節約できます。組立工程全体が改善されます。スマートマニュファクチャリングの未来のキーコンポーネントはAOIです。.
