3D-AXI テクノロジー
独自技術「プラナーCT」により高速/高精度検査を実現
SAKIの3D-AXIは高速かつ高精度な基板検査、パワーモジュール検査、半導体検査を実現します。
3D CT-X線検査の必要性
近年のスマートフォンに代表されるように、電子機器の高機能化、小型化、薄型化の進展に伴い、電子部品や半導体パッケージの小型化、高機能化、高密度化が加速しています。
このような外部環境の変化により、今後フリップチップBGA、LGA、PoP、WLPの採用が進展することで、より高い水準の検査能力が不可欠になると考えられます。
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X線検査の必要性
従来の部品は外観検査ではハンダ接合の確認が不可能な場合が多く、代替する検査手法として、X線検査が必要となります。
さらに、市場ニーズの高いハンダボールのHead In Pillowやボイドの確実な検査を実行するには3D CT-X線検査が不可欠です。
また、近年グローバル競争の激化に伴う高品質要求の高まりにより、インラインにて3D CT-X線の全数検査を行うニーズが拡大しています。
3D CT-X線自動検査装置
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様々なX線検査技術
X線検査技術にはラミノグラフィー、トモシンセシス、オブリークCT方式など様々な検査手法があります。
量産現場で使用するには、検査速度と高度な検査はトレードオフの関係があることから、インラインで使用する際の用途は限定的でした。
このトレードオフの関係をブレークスルーする可能性の高い技術として、プラナーCT方式(図1)があります。
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SAKIのプラナーCT方式
プラナーCT方式は平面物体を少ないプロジェクション数で、高精度な検査に必須な高画質なCT画像の取得が可能です。
しかしながら、CT演算量が多く、演算処理の高速化が課題でした。当社はプリント基板のインライン検査でプラナーCT方式を採用した初めてのメーカです。
当社のX線検査装置は、CT演算ソフトウェアを自社開発することで、高速かつ高精度な検査を実現しています。
図1 プラナーCT方式概念図側面
図2 プラナーCT方式概念図上面
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SAKIのプラナーCTとトモシンセシスとの比較
トモシンセシス方式と比較して、当社のプラナーCT方式では、非常に鮮明な断層画像の取得が可能です。
サキプラナーCT画像（上段）とトモシンセシス画像（下段）との画像比較
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多様なニーズに対応
プリント基板向けの密閉型X線源(110kv)に加え、パワーモジュールや半導体向けにハイパワー（180kv）のX線源をラインアップすることで、X線検査市場の多様なニーズに対応しています。
独自のハードウェア
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独自の高剛性フレームによる高精度検査を実現します。
インラインかつ長時間の量産環境に対しても、安定した精度を保ちながら、高度な検査を実現するためには、そのプラットフォームとしてのハードウェアの高い停止精度、位置決め精度、高剛性構造が不可欠です。
ステージにてリニアモータを駆動させることで、安定した停止精度、位置決め精度が可能となりました。
さらに、X線チューブのZ軸にリニアスケールを採用することで、FOV毎にダイナミックに解像度を変更した場合でも、高い繰り返し再現性を実現しています。
独自のソフトウェア
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フルメモリーテクノロジーによる快適な操作性
2D-AOIで培ったノウハウに加えて、独自の高剛性フレームと基板面補正技術を組み合わせることにより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、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ます。
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独自のCT再構成演算で生成するスライス画像を活用した高精度検査
インラインでの量産検査を行う上で、CT再構成演算で得られるスライス画像を使って、3D検査を行っています。
先述の通りCT画像の再構成および、3D検査はその演算量の多さから、高速な演算処理が課題です。
当社では独自の高速演算処理を通して、全ての部品において高画質画像による高速な3D検査を実現しています。
例えば、ガルウイングリードのフィレット検査については、フィレット形状を正確に再現、ハンダ不濡れ検査も、バックフィレットの位置、高さ、角度情報を通して容易に良否判定が可能です。
ハンダフィレットの3D表示
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X線検査の進化
対象物内の不特定な場所に発生する微小なボイド(図3)も、スライス画像を使用した高精細な3D検査により、確実に検出が可能です。
さらに、様々な不良パターンが存在することから、3D検査においても難しいとされているハンダボールのHead in Pillow(図4)についても高画質な3D画像に加えて独自のアルゴリズム開発による形状検査を通して飛躍的に検査能力が向上しています。
図3 ハンダボール ボイド
図4 ハンダボールHiP
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IPC規格準拠への対応
昨今のエレクトロニクス業界のデファクトスタンダードであるIPC規格(Class3)ではガルウイングリードのハンダ付け良否判定基準としてバックフィレットの濡れ上がり高さを規定していることから、今後IPC規格に準拠したバックフィレット検査の市場ニーズは拡大すると見込まれます。
他にも、IPC規格で要求されているスルーホールハンダの充填率(図5)や、フリップチップのマイクロバンプ、PoPのハンダ接合、パワーモジュールのハンダ付け検査など、検査対象のニーズは多岐に及びます。
図5 スルーホールハンダ
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