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X선 검사 기술

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X선 검사 기술

최근 증가하고 있는 고밀도 실장 기판이나 EV차량용 파워 모듈의 품질 보증에 있어서, X선 검사의 수요가 높아지고 있습니다. SAKI는 SMT 공정의 기판·부품 검사, 파워 모듈 검사, 각각에 적합한 X선 검사 장치를 개발하고 있습니다. 독자적인 Planar CT 기술과 연산 기술에 의해 고난이도 검사를 고속으로 실현합니다.

2D X선 검사와 3D X선 검사의 차이

X선 검사는 주로 2D (2.5D도 포함)과 토모그래피가 주류가 되고 있습니다. 2D 검사는 브리지, 솔더 유무 등의 간단한 검사가 가능합니다. 심플한 반면, 2D 촬상의 화상은 상하면의 분리를 할 수 없고, 왜곡이나 부품의 중첩이 발생하기 쉽고, 불량인지 양품인지를 판단하는 스킬이 요구됩니다.

2D X선 검사기에 의한 취득 화상

한편, 3D CT 검사(토모그래피)는 고화질 화상의 취득을 자랑으로 하고, 난이도가 높은 땜납의 보이드 검사나 젖음성불량 검사에도 대응할 수 있습니다. 사키의 3차원 X선 검사 장치는 독자적인 Planar CT 기술을 이용하여 검사 대상 기판을 포함한 공간에 대해 수백 장의 단층상을 계산하여 3D 데이터를 생성합니다. 상하면에 분리성이 높은 화상 취득에 의해 부품의 중첩으로 생기는 그림자나 왜곡을 신경 쓸 필요가 없어, 높은 검사 정밀도를 자랑합니다.

진정한 3D CT 검사기로 획득한 이미지

HIP(Head-in-Pillow)

보이드 불량

삽입 단자 부품 솔더 충진 불량

SAKI 독자 기술 「Planar CT 방식」

이미징 단계

SAKI의 X선 검사 장치는 장치 중앙 상부에 초점 직경이 작은 X선원을 설치하고 있습니다. 샘플 스테이지와 디텍터 스테이지가 싱크로되어 원을 그리도록 동작하고, 각도를 바꾸어 복수의 이미지를 촬상합니다. 사키 독자적인 고정밀 컨트롤로, 엣지가 클리어한 화상을 취득할 수 있습니다.

독자 기술 「Planar CT」촬상 방식

3D 이미지 생성 단계

각도가 다른 여러 장의 화상을 CT 연산식에 맞추어 순간적으로 수백 장의 단층상을 생성합니다. 그 단층상을 연결하여 생성한 3차원 화상을 사용하여 젖음성불량이나 작은 보이드를 놓치지 않는 고화질 검사가 가능합니다.

「Planar CT 방식」의 장점

SAKI의 Planar CT 방식은, 분리성이 높은 화상 취득으로 고난이도의 양면 실장 기판의 검사에도 대응합니다. 반대면 탑재 부품의 그림자의 영향을 받지 않는 특성에 의해, 파워 모듈의 솔더 검사도 고정밀도로 실시할 수 있습니다.

PCB 기판

IGBT 파워 모듈

불량 검출력을 높이는 화상 처리 기술

기판 휨이나 발생 장소의 예측이 곤란한 보이드 등의 불량 검출에는 높은 화상 처리 기술이 필요합니다. SAKI의 X선 검사 장치는 정확한 기판면 보정과 진정한 3D 검사에 의해 검사 대상을 정확하게 추출하여 미세한 불량을 놓치지 않습니다.

기판면 보정 기술

기판 휨의 높이를 자동 보정하는 기술입니다. 검사 대상이 탑재되어 있는 기판면을 자동 검색하면서 화상 보정을 함으로써 정확한 높이 계측을 실시할 수 있습니다. 이 기술은 파워 모듈 검사에서 검사 대상인 솔더면의 추출과 기판 휨 보정에도 응용되고 있습니다.

이미지 생성 기술

여러 FOV에 걸쳐 있는 부품의 이음새를 XYZ 방향으로 보정하여 원활한 3차원 이미지를 생성합니다. 기판 전면에서 3차원 정보의 취득이 가능합니다.

인라인화에 대응하는 고속 검사

X선 검사에서 요구되는 스피드의 하나의 지표로서 “인라인화에의 대응”이 있습니다. SAKI의 X선 검사 장치는 고정밀 검사와 스피드의 양립을 실현하고 있어 SMT 공정에서도 3D-CT AXI를 인라인 운용할 수 있습니다. 또한, 고속화 기술은 파워 모듈 검사용 X선 검사 장치에도 적용되어 있습니다.

고속화를 실현하는 3개의 특징

고정밀 하드웨어 설계

광역 이미징 디텍터

한번에 촬상할 수 있는 에리어를 대폭 확대한 것으로, 약 50%의 촬상 스피드 향상에 성공했습니다.

독자적인 연산 기술

촬상으로부터 일관된 화상 처리 프로세스를 최적화해, 데이터 처리의 고속화, 불필요한 웨이팅 타임의 삭감을 실현하고 있습니다.

동시 처리

사용의 용이성, 간단한 조작성

고난이도 검사도 가능한 3D X선 검사는 일반적으로 조작이 어려운 인상을 갖고 있습니다. 특히, 검사 프로그램의 작성이나 조작 공수에 대해 우려되는 경우가 많습니다. SAKI의 X선 검사 장치는 운영 비용 절감에도 힘을 쏟고 있습니다.

AOI와의 프로그래밍 공통화

SAKI의 3D-CT AXI는 동일한 SMT 공정에 도입된 AOI의 프로그램 작성 데이터를 활용하여 작업공수를 줄일 수 있습니다. 프로그램 관리를 AOI와 유사한 작업으로 가능하게 하는 것은 고강성 하드웨어 설계와 기판 전면 이미징 기술입니다.

AOI와 공통의 조작성

SAKI의 3D-CT AXI는 AOI와 공통의 소프트웨어 플랫폼을 탑재하고 있어, AOI와 동일한 조작성으로 간단하게 운용할 수 있어 오퍼레이션 공수를 삭감할 수 있습니다. 또한 검사 결과를 AOI와 AXI로 통합하여 동일 화면에 부품별 결과를 표시함으로써 라인에서 일관된 품질 관리를 실현하고 있습니다.