自動光学検査

AOI（Automated Optical Inspection / Automatic Optical Inspection の略）は、プリント基板（PCB）の製造およびプリント基板実装（PCBA）の両方における品質管理を担う重要な役割を果たしています。

AOI検査の必要性

現在の電子機器が回路基板なしで動作することはほとんど不可能です。PCB（プリント基板）は、さまざまな電子機器に用いられるベアボード上に実装された集積回路（IC）などの部品間の電気的接続において重要な役割を果たします。これらの電子機器は、電子時計、電卓、ハンドヘルドコンピューター、電子通信機器といった比較的単純な装置から、軍事用、医療用、航空宇宙用製品のような高度な電子機器にまで及びます。

現代技術の急速な進歩と、人々の電子機器に対する要求が絶えず高まっていることにより、現代の回路は、ほんの数年前と比べてもはるかに複雑でなければならなくなっている。さらに、…表面実装技術（SMT）リード回路基板は小型化および高密度化の方向へと発展している。現在では、一般的なプリント基板であっても、多数のはんだ接合部や層を含んでいる。さらに、部品サイズは徐々に小さくなり続けており、0402 や 0201 部品の大量使用により、正しい極性と定格値を持つ正しい部品を適用することを確実にする必要性が切迫している。

PCBおよびPCBAの検査方法に関しては、手動検査はある期間においては確かに有効でした。とはいえ、内部の問題や欠陥を検出できないため、現代のプリント基板の検査方法としてはほとんど受け入れられていません。

現在の市場では、信頼性が高く高速な検査方法が強く求められており、そのため製品が製造現場を出て顧客のプロジェクトやデバイスで機能する前に、AOI（自動光学検査）が非常に重要な役割を果たしています。さらに、AOI検査によりコスト削減が可能となり、問題を早期段階で顕在化させることができます。

AOIテストの属性と機能

目視方式に依存することで、AOI検査は、傷、突起、汚れ、オープン、ショート、はんだ不足または過多、不適切な部品、部品の欠落、部品の極性誤りなど、多くの表面欠陥を検出するために適用することができます。実際のところ、AOIが検査可能なこれらの欠陥は、AOI検査が普及する以前に主に用いられていた手動目視検査の項目に属するものであり、AOIはそれらを迅速かつ正確に実行することが可能です。

•複数の検査対象- AOIテストは、ベアPCBとPCBAの両方で完全に機能します。PCB検査では、ショート、オープン、不十分なはんだ付けなどの欠陥を確認します。PCBA検査では、部品のはんだ付け、極性、値などの問題を検査します。

•柔軟性- 自動光学検査（AOI）は、顧客のニーズおよびコスト許容度に応じて、製造ラインのあらゆる工程に配置することができます。検査効率を高め、対応するコストを削減するためには、リフローはんだ付け後に配置するのが最適です。これは、ほとんどの不良がはんだ付け工程中に発生する不適合に起因しているためです。AOI検査の柔軟性という特性により、工程内検査としてコスト削減が可能になります。不具合が発見され次第、製造または組立パラメータを即座に修正できるため、その後の製品は正しく生産されます。その結果、機能検査や最終検査の段階で不合格となる製品が増えることを防ぐことができます。

•低コスト- 比較すると自動X線検査（AXI）リフロー後のAOIは、ブリッジ、断線、不完全はんだ付けなどを含むはんだ接合部の欠陥検査に関しては、より低コストです。

•正確性と信頼性

AOI検査の動作原理

AOIテストは、基板表面をスキャンすることで検査プロセスを実現します。1台または複数台の高解像度カメラに依存して、この装置は蛍光灯、LED照明、赤外線または紫外線照明など多数の光源の助けを借りて、PCB表面の画像を取得することができます。その後、取得した画像と、あらかじめコンピュータに入力されている基板パラメータを比較し、内蔵の処理ソフトウェアによって差異、異常、さらにはエラーまでも明確に示すことができます。全プロセスは、任意の瞬間に監視することが可能です。

基板が完璧であるか、あるいは不具合を有しているかの解析は、AOI によって適用されるさまざまなアルゴリズムによって行うことができる。単純なアプリケーション検査に関しては、次の手法を含むピクセルカウントアルゴリズムが使用される。

•テンプレートマッチング・テンプレートマッチング法は、領域ベース法あるいは相関類似法とも呼ばれ、ここ数十年にわたり広く用いられてきた。画素ごとの手法に基づき、小さなテンプレートをスライディングウィンドウによって大きな検査画像上に適用する。その後、テンプレートと検査画像との間で正規化相互相関（NCC）が計算される。NCC の値が大きいほど、両者のマッチング度合いは高くなる。

•物体認識- 物体認識は、理想的な画像と対象物の撮像画像を比較して差異を観察するという点で、ビュー方式と同じ原理に従っている。

•ブロブ解析- ブロブ解析とは、まず対象物体を背景から分離する処理を指します。その後、ピクセルベースの画像を適用し、物体のピクセルをグループ化することでブロブを生成し、物体の問題を検査します。

技術の進歩と、市場における効率性および有効性への需要の高まりにより、PCB や PCBA の検査においていくつかの新しい手法が主要な役割を果たし始めており、その中でもベクタルイメージング技術が際立っています。

パターン位置検索技術として、ベクタルイメージングは、完全なグレースケールの画素値ではなく、幾何学的特徴の抽出に基づいています。このような状況下では、画像解析は色の変化や非線形な変化の影響を受けません。さらに、ベクタルイメージングは、背景除去の特性により、誤検出の低減において優れた性能を発揮します。

PCBCartのAOI検査

PCB組立における主要な検査手法として、AOIはPCB組立工程で発生するエラーや欠陥を高速かつ高精度に検査し、組立ラインを出た後のPCBアセンブリに欠陥がない高品質な状態を保証するために適用されます。AOIは、ベアPCBとPCBアセンブリの両方に適用できますが、PCBCartでは主にSMT組立ラインの検査およびベア基板のテストに用いられています。ベッド・オブ・ネイルとフライングプローブ代わりに使用されます。

PCBCart のプロフェッショナル自動光学検査機には、ALD515 モデルが採用されています。

PCBCartは、お客様のさまざまなニーズに応えるために、オンラインおよびオフラインのAOI検査を提供しています。オンラインAOI検査は、手動操作を必要としない高い自動化レベルが特徴である一方、オフラインAOI検査は、手動操作を必要とする低い自動化レベルが特徴です。しかしながら、両者は同じ検査原理、検査対象および検査方法を共有しています。下のボタンをクリックして、無料お見積りをご依頼ください。

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役立つリソース
•PCB SMT実装におけるAOI、ICT、AXIの比較と使用タイミング
•正確なPCB実装見積もりと生産のための事前ファイルチェックリスト
•無料PCBアセンブリ見積もりを依頼するためのステップバイステップ手順