サキコーポレーション

3D-AOI テクノロジー

あらゆるニーズに対応した
3D自動外観検査装置

独自開発のハードウェアとソフトウェア技術により、
高速かつ高精度な計測検査を実現しています。

3D検査の必要性

検査データ作成効率と検査能力の向上を同時に実現

従来の2D検査は基板と部品の色、輝度レベルを切り分ける照明を選択した上で、部品位置を認識し、各種検査を行います。基板や部品のロット違いによる色、輝度のばらつきにより、検査データ作成、デバッグに時間を要する場合がありました。

3D検査のメリット

3D検査では定量的なる高さ情報を検出することで、容易に部品位置の認識が可能になります。
例えば、以下のようにQFP、ミニトランジスタ、コネクタの部品認識は高さ情報から容易に認識できます。

このように高さ情報を検査に盛り込むことで検査データの作成やデバッグが2D検査と比較し格段に容易になります。さらに、2D検査では難しい、部品の傾き、ウキ、はんだ検査の精度が向上します。

2D検査の必要性

全て3D検査の方が適しているのではなく、極性、文字、ブリッジ、部品違い(色違い)などは2D検査の方が適している場合もあり、高い検査能力を発揮するためには、検査項目に応じて2D/3D検査の棲み分けが重要です。
近年の部品の小型化、狭隣接化、基板の薄型化が進展する中で、適正に応じた検査により高い検査精度が実現できます。

3D自動外観検査装置 3Diシリーズ(3D-AOI)

開発の背景

市場の製品ニーズの多様化に伴い、検査装置に対しても製品仕様の多様化、生産性向上、短納期化が求められています。
当社はこのような市場ニーズに対して、7,12,18μmのスケーラブルな解像度対応と共に、Mサイズ基板、デュアルレーン、大型基板対応の製品ラインアップにより多様な市場ニーズに対応しています。
さらに3D-SPI/3D-AOIのハードウェア、ソフトウェアを共通化したことで、共通の操作性によるトレーニング負担の軽減、メンテナンス性の改善、短納期化を実現しました。

Mサイズ基板対応3D-AOIの開発による面積生産性の向上

Mサイズ基板対応の3D-SPI/AOI(幅850mm)は、従来モデルと比較し約25%のフットプリントを削減しました。
これらは、特に車載、モバイル市場から要請が多い面積生産性向上を実現しています。

独自のハードウェア

スマートファクトリーの実現を支える高精度計測と高い繰り返し再現性を生み出す高剛性フレームを採用しています。
長時間の量産環境に対して安定した検査品質を実現するためには、高い計測精度と繰り返し再現性が求められます。
当社は両軸モータドライブを採用した独自の高剛性フレームと、そのフレーム構造やリニアスケールの最適化を図ったことにより、従来モデルに対して、位置精度を9μm(3σ)から3μm(3σ)へと改善しました。

業界最高速の生産性
Mサイズ基板タクト

CoaXPress規格の12Mピクセル、ハイスピードカメラの採用およびGPUをフル活用した独自の高速な高さ計算処理を通して、業界最高速の5,700mm2/s(解像度18μm ,当社従来モデルの3D-AOI比1. 7倍)の生産性の飛躍的な改善によりMサイズ基板で約15秒のスループットを実現しています。

以下は当社のサンプル基板による従来モデルとの比較です。

搬送システムの改善による利便性と設備稼働率の向上

搬送システムの見直しにより、自動運転中に基板の取り出しを可能にすることで、後段のNGコンベアが不要となり、設備投資効率を向上させると共に、最大12Kgまでの基板を搬送可能にすることで多様な基板への対応を実現します。
それに加え、搬入出スピードの高速化、自動運転停止からの生産再スタート時間の短縮化により、生産性の向上を実現します。

0201部品高精度検査
3Si (7μm)による1005部品と
0201部品の比較画像

高解像度(7μm)モデルでは高精度な0201部品検査に対応しています。

サイドカメラ

サイドカメラ自動検査により検査領域のカバー率を向上します。
4方向からのサイドカメラによる高速自動検査を通し、検査領域のカバー率を向上しています。

新モデルでは従来モデルと比較し、二律相反する生産性の向上とさらなる高精度化を同時に実現しています。

独自のソフトウェア

フルメモリーテクノロジーによる快適な操作性を提供します。
2D-AOIで培ったノウハウに加えて、独自高剛性フレームと基板面補正技術を組み合わせると共に基板全面のシームレスな3D画像をメモリー上に展開することで、一度の撮像で基板が無い状態でも快適な検査データ作成が可能です。
また、3D全画面保存機能によりトレーサビリティーにも対応しています。

Saki Self-Programming(SSP) Software

Board less, Skill less, Stress less をコンセプトに開発された簡単にプログラミング作成ができる機能です。 約10万種もの部品にまつわるデータベースとBOMデータをもとに正確なライブラリが自動生成されます。
Saki Self-Programming(SSP)SoftwareではAOI/SPIで同じジョブデータを使うことが可能なので、1ラインの検査データを1回のデータ作成でそろえることができます。

3D余剰部品検査(高さECD)
高さECD NG検出画像

フルメモリーテクノロジーを活用することで、基板全面に対する高さ余剰部品検査(3D ECD)が可能です。
高さ情報を活用することでOK画像のサンプリングを不要とし、量産基板1枚目からの検査が可能である。
また、高さ情報を活用することで部品色や基板色、異物落下環境に依存しない安定した検査を実現します。

2D/3Dハイブリッド高精度はんだ検査アルゴリズム

2Dアルゴリズムのノウハウを活用し、SMT工程に加え、セレクティブソルダリング工程後の専用アルゴリズム開発により一つの検査ウインドウで様々なはんだ不良を一括で検査可能です。

検査プログラムの合理的な閾値決定

IPC規格に準拠した検査や統計データに基づいた合理的な閾値決定により、検査データ品質の標準化を図ります。

オペレーター判定補助システム Multi Process View

オフライン端末での判定時に、印刷後、リフロー前、リフロー後の検査結果を1画面にリアルタイムで表示することができます。
常に閾値の最適化を保ち、中間工程でNGが発生した場合など、不良基板の原因解析、不良流出の防止に貢献します。

※対象装置はこちらをご覧ください。

自己診断機能による絶対精度保証と予知保全機能

高精度検査を維持しながら、高い生産性を実現するためには、日々の量産運用に対して、信頼性のある検査結果を持続するために、絶対精度を維持することが求められています。
当社では自己診断機能の開発により、装置の状態をリアルタイムに監視することで、装置の状態を見える化し、絶対精度保証を可能にします。
さらに、予知保全機能の実装を通して、装置の異常や故障が発生する前に、計画的に消耗部品の交換やメンテナンスを促すことで、TCOの最適化を図ります。

以上のような高い生産性と高精度検査は、スマートファクトリーのカギとなるM2M連携に重要な役割を果たすことになります。

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