電子光電業 PCB 組裝 SPC 趨勢監控 + AI 瑕疵分類 - Cognex In-Sight 3800

ℹ 資料說明：本案例 A 廠 / B 廠等為代號標示，KPI 數字為類似專案的典型成效範圍，實際依專案有所差異；資料來源：VSK 內部 POC 紀錄。如需細部資料，請聯絡 VSK 業務。

客戶背景

A 廠（PCB / SMT 廠）：IPC-A-610 Class 2/3、ISO 9001、IATF 16949（汽車電子客戶）認證的 SMT 表面黏著與後段組裝廠，產品涵蓋汽車 ECU / 工控 PLC / 消費電子主機板。產線特性 SMT 線 30,000-80,000 元件/小時，多 SKU 中小批量（每天 5-15 種 PCB 切換）。品質壓力包含微元件 AOI 漏判直接影響終端良率，IATF 16949 客戶要求 SPC 統計製程資料 + Cpk > 1.33；法規 / 規範要求涵蓋 IPC-A-610 電子組裝品質（Class 2 商業 / Class 3 高可靠度）、ISO 9001 品質管理系統、IATF 16949 汽車電子、ESD 防靜電管制（IEC 61340-5-1）。

常見的 PCB 組裝品質問題在錫膏印刷 → 元件貼裝 → 回流焊 → AOI 過程中，可分為以下幾類：

• 錫橋（Solder Bridge）：相鄰錫膏量過多或元件貼偏，回流焊後形成橋接短路
• 缺件（Missing Component）：貼片機料盒空料或吸嘴吸取失敗
• 偏移（Misalignment）：貼片機 Z 軸校正漂移，元件位置超出 ±0.1 mm 公差
• 立碑（Tombstone）：兩端錫膏熱量不均造成微元件單端豎起
• 墓碑 / 翹腳（Lifted Lead）：QFP / SOIC 引腳未壓平，焊點空洞

傳統 AOI 即時判定當下良 / 不良能力強，但缺少 SPC 趨勢監控 — 錫膏印刷機鋼板老化造成錫膏厚度漸增、貼片機真空吸嘴老化造成貼片偏移漸大，這類「漸進性製程異常」AOI 在門檻內視為良品，累積到超出門檻才被判 NG，往往已造成數百片 PCB 重工。IATF 16949 客戶端稽核時要求每批次 SPC 趨勢數據 + Cpk 值，傳統 AOI 機型無法提供。

系統配置

本案採用 Cognex In-Sight 3800 高解析機器視覺系統整合 SMT 線後段 AOI 補檢 + SPC 趨勢監控雙功能站，完整配置如下：

• 視覺主機：Cognex In-Sight 3800（5 MP 高解析智慧相機，內建 Edge Learning + ViDi EL Read AI OCR + HDR Multi-exposure）
• 光學設計：同軸光（焊點鏡面反射均勻化）+ 環形 RGB 多色光（不同元件對比優化）+ 微距鏡頭（01005 元件可解析）
• 觸發機制：SMT 輸送帶光電開關觸發 Strobe LED 凍結板面（曝光 50-200 μs）
• 通訊介面：PROFINET / Ethernet/IP / Modbus TCP / OPC UA 與 SMT 線 PLC + MES + SPC 資料庫對接
• SPC 資料庫：每次檢測量測值（位置 / 角度 / 焊點面積 / 元件高度）寫入 SQL Server / OPC UA，X̄-R / CUSUM 控制圖即時計算
• 影像追溯：NG 影像 + SPC 趨勢圖 + 批號 + 時間自動歸檔，符合 IATF 16949 SPC / Cpk 文件要求

演算法組合（單張影像並聯執行）：

• PatMax 形狀對位：定位 PCB Fiducial 標記，建立元件浮動 ROI
• PatInspect / Surface Defect Tool：規則式量測焊點面積 / 元件位置偏差 / 立碑角度
• Edge Learning AI：學習錫橋 / 缺件 / 偏移 / 立碑 / 翹腳 5 類，每類 20-50 張起步
• ViDi 深度學習：對複雜變異瑕疵（如混合型錫橋 + 偏移）進一步分類

商業價值

• SPC 預警避免大批量 NG：製程漸進異常提前 30-60 分鐘預警，避免數百片 PCB 重工，單次預警可省 NT$ 5-20 萬（視個案評估）
• AOI 漏判改善：5-10% 漏判 → < 0.5% 漏判，終端良率提升 0.5-1.5%
• 微元件檢出：0402 → 01005 穩定，支援新世代高密度設計
• IATF 16949 文件齊備：SPC 趨勢圖 + Cpk 值 + 影像追溯，客戶端 audit trail 資料完整
• ROI 回收：依產線規模 6-18 個月回收期，VSK 可依您的重工成本、良率提升、稽核風險試算具體回收時程

PCB SPC 趨勢監控的失敗模式分析

PCB 組裝 SPC 趨勢監控 + AI 瑕疵分類在 SMT 高速產線的失敗模式可歸為四類。第一，SPC 量測值的選擇 — 並非所有量測項都適合 SPC 控制：錫膏厚度 / 元件位置偏差 / 焊點面積為理想 SPC 指標（連續變化、有 ±3σ 意義），但「缺件」這類二元變數不適合 X̄-R 控制圖。POC 階段需與品保工程師共同規劃 SPC 量測項。第二，微元件解析度與工作距離 — 01005 元件（0.4×0.2 mm）需 5 MP 相機 + 5-10× 微距鏡頭 + 工作距離 50-100 mm，FOV 受限。POC 階段需以您的 PCB 板尺寸與元件密度評估視野配置。第三，同軸光焊點反光均勻化 — SnAgCu 焊點鏡面反射不均勻，傳統環形光 BGA 邊緣易誤判，必須採同軸光 + 半反射鏡，光源 over-design 30-50%。第四，多 SKU 配方切換 — 每天 5-15 種 PCB 切換，每 SKU 的 Fiducial 位置 / 元件清單 / SPC 量測項各自獨立，配方管理複雜。Cognex In-Sight 3800 多配方庫 + HMI 條碼掃描可解決。

降低失誤的工程實務：POC 階段須收齊邊界樣品（微元件立碑 5°、輕度錫橋、貼片偏移 ±0.1 mm 邊界）作為容差設定基準；光源 over-design 比 POC 需求高 30-50% 強度與均勻度；SPC 量測項與品保工程師共同規劃，避免不適合的二元變數；定期維護每月清潔鏡頭與光源、追蹤 SPC 趨勢圖；IATF 16949 對 SPC / Cpk 的要求由整合方主導，VSK 提供視覺端的量測穩定度與量化報告。

為什麼選擇 Cognex PSI 系統整合商

機器視覺導入的成敗，遠超過「相機規格表上的數字」。VSK 威視康累積在台灣電子光電 / 食品飲料 / 製藥 / 汽車 / 半導體製造業 10 年以上的整合經驗中，反覆觀察到三個關鍵失敗點：第一，沒做 POC 直接下單，產線上線後才發現微元件解析度不夠、SPC 量測項選錯、邊界樣品判定不穩。第二，光源沒有 over-design 餘量，產線環境光變化（季節 / 班別）+ 元件批次差異後辨識率明顯下降。第三，視覺與機構 / I/O 分工模糊，整合方對 PROFINET / EtherNet/IP / OPC UA + SPC 資料庫整合 + IATF 16949 文件規範不熟悉導致延宕。Cognex PSI（Premier Solution Integrator）認證的訓練重點，正是上述三項：以系統化方法做 POC 評估、依產線實況設計光源餘量、與設備工程師對接 I/O 與通訊細節 + IATF 16949 文件規範。

導入後的服務模式：VSK 設備保固 1 年（自出貨日起算），教育訓練依專案客製。

相關常見問題（連到完整解析）

• 機器視覺方案投資成本？ — 設備、整合、ROI 試算指引
• Cognex 視覺系統導入要多久？ — 2-12 週分階段時程詳解
• VSK 設備保固與服務範圍？ — 保固 1 年、原廠送修、技術支援細節
• Edge Learning 需要多少訓練樣本？ — 5-50 張起步、樣本收集要點
• 視覺系統 PLC 整合？ — PROFINET / EtherNet/IP / Modbus / OPC UA 通訊配置

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延伸閱讀

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• 電子光電業清洗機入料辨識案例
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• PCB SMT 機器視覺 Cognex 應用
• Cognex In-Sight 2800/3800/L38/D900 完整比較

本案例涉及之 電子光電視覺檢測、PCB / SMT 組裝、SPC 統計製程管制、AOI 補檢、Edge Learning AI、IPC-A-610、ISO 9001、IATF 16949、智慧工廠相關方案，VSK 威視康可依現場提供 Cognex 設備選型建議。電子光電視覺自動化導入請來電 +886 2-8809-3200。