オムロン新検査装置「VT-Sシリーズ」の機能紹介  最適な検査

火曜日, 2月 2nd, 2016

(2016/2/2)


検査機の不良見逃しを無くするために「表示されている全ての検査項目をONにする」。見逃しのリスクを最小限に抑えるための方法の一つかもしれません。
しかしながら「適切」というキーワードで考えた場合はどうでしょうか?

例えば、不良モード「縦ずれ」の場合で考えます。

A チップ実装 実装位置ずれなし、電気接合あり
電極1,2共に、ランド中央に
B 002 実装位置ずれ有り、電気的接合あり
電極1:ランド端と電極端が同じ位置
電極2:電極長の半分がランド上に存在
C 003 実装位置ずれ有り、電気的接合なし
電極1:ランド端から電極がはみだしている
電極2:ランドと電極が離れている

どのような製品でも状態Aは良品と判断され、状態Cは不良と判断されます。状態Bは、製品特性・部品特性などにより、良品・不良品の判断が別れることがあると考えます。
対象部品の検査適性を考える場合、「状態Bは不良判定とするべきか?」。これには、品質判定基準を検査装置検査基準に置き換えて考えます。

接合の程度で並び替えると

  1. 状態B 電極2:ランドへの電極かかり量が電極長の半分
  2. 状態B 電極1:ランド端と電極端が同じ位置
  3. 状態C 電極1:ランド端から電極のはみだし

状態Bを検出するときには、部品寸法ばらつきを考慮しなければ、どちらか一方のランド検査で不良検出できます。



【まとめ】

事前に検査判定項目・規格を明確にすることで過不足ない検査プログラムの作成ができます。

  • どんな状態を不良判定させるか?
  • 不良特徴は部品姿勢・電極姿勢・はんだ形状のどこに現れるか?

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「過検出」を分析し改善に生かす

金曜日, 7月 11th, 2014

(2014/7/11)


検査装置を運用する現場では、必ずと言っていいほど「過検出」という問題に突き当たります。
改めて過検出とはなんでしょう?検査工程における過検出とは、目視レベルでは合格品なのに、検査装置が「不良」と判定する事象の事を指します。現場によっては「見過ぎ」「過剰判定」と表現されるお客様もいます。 一見、検査基準が厳しいだけで、さほど問題ではないように思えるかもしれませんが、この「過検出」が多くなることによって自動検査後の確認作業の工数が増加したり、それによってヒューマンエラーが出やすい状況になり、実不良の流出に繋がる可能性も含んでいるのです。
多くのお客様は、この「過検出」を極力抑える為に検査装置の再調整を繰り返します。しかし、SMT工程では半田量や粘度、基板の状態や実装部品のバラツキなど、SMT工程における実装条件は刻々と変化していきます。そのため、リフロー炉から出た基板を見ると半田量が少なかったり、部品のズレやふらつきなど、基板ごと多岐に渡って表情の違いが発生するのです。しかしながら、それを検査する検査装置にはヒトのような柔軟性は無いので、検査結果が目視結果と完全一致する事は非常に困難なのです。

では、どうしたらいいのでしょうか?

今まで一手に捉えていた「過検出」という現象を、一つ一つ分析しながら適切な打ち手を講じる事が必要です。
下記に2つのケースを記述してみます。

ケース1:ティーチング不足による過検出を減らす
「過検出」の要因が、検査装置の検査データ作成の不備であれば、その都度修正ティーチングを行います。
たとえば「ランド抽出」等が、繰り返し安定性に欠けるなら実装検査や半田検査など他の検査結果に影響を及ぼし、まったく違う検査結果を出力する場合もあるのです。ランド色(もしくは部品色)の変化によるものは、出来るだけ検査データで吸収出来る様に修正します。但し、部品酸化等のような個別事例は無理にティーチングせず、諦めて検査項目から除外する柔軟な判断も必要です。
地道な作業ですが、この「ティーチング作業」によってどれだけ検査データを熟成させるかが、「過検出」を減らす一番の打ち手であり正攻法だと言えます。

ケース2:生産工程側も巻き込んで過検出を減らす
半田量の変化、部品位置の変化などが主原因の場合は生産工程側に要因があります。これを将来的な不良発生のシグナルと捉え、「工程改善の為の材料」として、SMT工程にフィードバックします。
お客様の実装現場では、SMT工程と検査工程の間での連携不足で、検査工程内だけで問題解決しようと苦慮しているお客様もおられると思います。明らかな品質不良ではない、このようなフィードバックに対して生産工程側の方も御理解頂けないかも知れませんが、事実を画像やデータで示して粘り強く協力を仰ぐ事が重要です。
検査工程だけの問題と捉えず、SMT工程トータルでの効率向上を目指すことが必要となります。
その為には、強いリーダーシップと信念が必要になるかも知れません。

上記二点の打ち手を主にPDCAサイクル素早く廻す事で、検査装置の定着化と有効活用を目指すべきと考えております。

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部品の影によるぬれ検査への影響

金曜日, 3月 7th, 2014

(2014/3/7)


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部品の影の影響によるランドの見え方・・・其の三

火曜日, 2月 4th, 2014

(2014/2/4)


前々回(第6回)の記事で説明した様に、背の高い部品に隣接する部品のフィレット部は、青い光が遮断されるため黒く撮像されてしまいます。そのため、フィレット1、2ともに未半田の色は取らない様にする必要があります。

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上記のような設定をすることで、個別・保護設定を使用する事無く、通常フィレット色・影の影響を受けたフィレット色を網羅する事が可能になります。

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部品の影の影響によるランドの見え方・・・其の二

月曜日, 11月 11th, 2013

(2013/11/11)


ランド上にはんだが無い状態の場合を考えてみます。

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カラーハイライトの原理からすると赤色の光は上からの照射ですのではんだが無い状態の場合は影の影響を受けずそのままランドは赤色に撮像されます。 どのような状況であれ基本的にははんだが無いランド面は赤色に見えることになります。
(第一回カラーハイライト方式参照)
どのようにフィレットの設定を行えばフィレット検査が可能になるでしょうか?・・・次回へ続く

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部品の影の影響によるランドの見え方

火曜日, 10月 22nd, 2013

(2013/10/22)


何故、影の影響を受けるのか考えてみる事にします。
原因は対象ランド付近に背の高い部品が存在している為、照明から照射される光が遮られてしまい、はんだ面に届かないからです。(第一回カラーハイライト方式参照)

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VT-RNSをご使用の多くのお客様でははんだ部分が青色では無いと言う事ではんだの検査を諦めている事が多い(または複雑な設定を駆使して検査を行っている)ですが、はたして本当に普段通りの検査出来ないのでしょうか?・・・次回へ続く

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検査データの「確からしさ」を担保する

火曜日, 9月 17th, 2013

(2013/9/18)


検査装置を運用する中で、多くのお客様が必ず同じ課題に突き当たります。
それは、「検査データの作成基準は正しく検討され過不足がないか?」という課題です。
ここでいう「過不足」を具体的に示すと、

  1. 検査データは、誰が作成しても同じ水準を保てるか?
  2. 各部品の不良発生状況に対して適切なカバレッジが出来ているか?
  3. 基板毎の品質や特徴に対し適切なカバレッジが出来ているか?

検査装置データは、担当者以外には理解し難く、情報共有を阻む主要因となっていました。

 

1.部品別マトリクスの制定

縦軸に部品種、横軸に不良モードを書き出し、その交点となるマスに対し、基準値などを纏め上げます。今まで漠然としていた各部品の不良モードと検査基準の相関が、明確化します。
担当者間のレベルも均一化し、エンドユーザからの信頼向上が図れます。

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2.機種別シートの制定

部品別に纏め上げた後は、機種別にシートを作成します。
その機種独自の注意ポイント等を記述し、検査データに反映させます。
目視担当者や、修理担当者とも情報を共有します。

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経営者層、マネージャ層、担当者がしっかりと情報共有し情報管理、品質設計を行う事が検査装置の運用に非常に重要です。
御社も一度整理されてはいかがでしょうか?

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検査データの3要素とは

木曜日, 12月 27th, 2012

(2012/12/27)


第3回目は、前回ご覧頂いた『カラーハイライト画像』を処理する為の『検査データ』について解説したいと思います。

オムロン社製の基板外観検査装置の画像処理方式は3つの検査データ要素を持っています。

 1.ウインドウ情報 おもに検査範囲を定義するもので、部品やランド等に合わせて設定します。
 2.2値化情報 得られたカラー画像から検査に必要な情報を『2値化』技術を用いて取り出します。
 3.検査基準 決められた処理に基づき、予め入力した検査基準と比較し、OK/NGを判定します。
「しきい値」と呼ぶ場合もあります。

上記3要素を、基板モデルに合わせ細かく設定していく作業を、一般に「ティーチング作業」と呼んでいます。
ティーチング作業は検査装置を運用する上で無くてはならない工程です。

では、実際に確認してみましょう。

 

1.ウインドウ情報

右図は角チップ系検査ウインドウの基本となる4つのウインドウです。

基板寸法のバラツキや基板伸縮などによる位置ずれを補正するため自動抽出ウインドウを設定します。
部品本体ウインドウランドウインドウはそれぞれの大きさに合わせて設定します。
部品の有無検出として実装ウインドウを設定します。

 

2.2値化情報

指定した色を設定し、ウインドウ内でその指定した色を2値化処理します。
下図はフィレット検査項目においてフィレット色となる青を2値化処理した画像です。

 

3.検査基準

カメラから取り入れたカラーハイライト画像やウインドウ、2値化などの情報を基にして良否の判定基準値を決めます。

どれくらいの面積なのか、どれくらい離れているかなどを数値に置き換え、自社の品質基準に照らし合わせて設定値を決めます。

オムロン社製の検査装置が長らく市場のご評価を頂いている理由としては

 (1)シンプルなウインドウ情報 ・・・ウインドウ数を最小化し、ティーチング性を向上。

 (2)安定した2値化情報   ・・・・・カラーハイライト画像から、安定した2値化で特徴を抽出。

 (3)簡便な検査基準設定  ・・・・・現物画像を確認しながら、簡単な基準設定で検査基準を設定。

こんな特徴がある為と、弊社では考えております。

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カラーハイライト画像を観察する

火曜日, 10月 16th, 2012

(2012/10/16)


第2回目は、前回説明したカラーハイライト方式では『どんな画像が得られるのか』そして『どんな特徴があるのか』を実際の画像を観察し確認してみたいと思います。
前回の図解説明を頭の中において、実際の画像を見てみましょう。

(1)角チップ

生画像 カラーハイライト画像

生画像では明暗でしかないフィレットもカラーハイライトにすると、電極先端から暗い青(急傾斜)⇒明るい青(少し急な傾斜)⇒緑(緩やかな傾斜)⇒赤(平面)と色の変化によってフィレット形状を確認することが可能になります。


(2)トランジスタ系

生画像 カラーハイライト画像

リード上部へのはんだぬれ上がり領域が青(緑)領域として存在する。
急傾斜なサイドフィレットは暗い青を表示します。


(3)IC系

生画像 カラーハイライト画像
r02_qfp

トランジスタと同様に、ICリード先端よりはんだのぬれ領域(急傾斜=青領域)が存在する。
ランド先端は平面なので赤領域となる。

ご覧の様に、はんだの角度を色情報にうまく置き換えられているのが理解できるかと思います。
当然、はんだの形が変化すれば色情報の面積・割合が変化していきます。 また、はんだ面以外の部分(基板レジスト)等は、ヒトが観察できるそのままの色情報になっている事が確認出来ます。

カラーハイライト画像からはんだ付け良否の判断を行う作業は、作業者が慣れるまでは若干の時間を要すものの、慣れればはんだの色情報からはんだ形状を想像し良否の判断を行う事が可能です。
実はこれが非常に重要で、『作業者が画像で直観的に判断可能=装置の使いやすさ』に繋がっている事は、装置として現場で使いこなす為の最重要事項であると弊社では考えております。

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オムロン外観検査装置の検査方式「カラーハイライト方式」

金曜日, 7月 10th, 2009

第1回目は検査装置が『どのようにして検査を行っているのか?』について掲載します。 オムロン外観検査装置が採用しているカラーハイライト方式では、赤(R:Red)、緑(G:Green)、青(B:Blue)の3色のリング照明をそれぞれ違った高さから基板表面に照射します。リング照明の中心上部にカメラを配置して画像を取り込みます。
red green blue
赤(R:Red) 他の2色に比べて高い位置にある為、平坦なはんだ表面に照射された光がカメラ方向へ反射します。カメラは平坦なはんだ表面を赤色領域として画像を取得します。 緑(G:Green) 他の2色に比べて中間の位置にある為、緩傾斜部へ照射された光がカメラ方向へ反射します。カメラは緩傾斜部のはんだ表面を緑色領域として画像を取得します。 青(B:Blued) 他の2色に比べて低い位置にある為、急傾斜部へ照射された光がカメラ方向へ反射します。カメラは急傾斜部のはんだ表面を青色領域として画像を取得します。
図1:各照明の違い
hlight
図2:はんだの見え方
図2に簡単に示しましたが、下が真横から見た図、上が真上から見た図です。この方式により、リフロー後のはんだの付き具合を3次元的にとらえる事が可能になります。リフロー後の半田の形状により3つの色の割合や場所が変わるため、画像処理によって「何色の割合がしきい値を超えた」等の判定を行い合否判定をします。 ちなみにはんだ・電極・リード部以外は照射光を拡散反射するため、白色照明を照射したのと同じ色、つまり見たままの色になります。必要な部分のみ3色で表示される訳です。 戻る

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