PCB 製造業 SMT 微元件 0201 / 01005 瑕疵 AI 視覺檢測 - Cognex In-Sight D900 + ViDi

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，產品涵蓋消費電子主機板 / 工控 PLC / 汽車 ECU / 醫材 PCBA。產線特性 SMT 線 30,000-80,000 元件/小時，新世代設計大量使用 0201 / 01005 微元件以縮小板面。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 Cpk > 1.33 與每批次 SPC 統計資料。法規 / 規範要求涵蓋 IPC-A-610 電子組裝品質、ISO 9001 品質管理系統、IATF 16949 汽車電子、ESD 防靜電管制。

常見的 SMT 微元件瑕疵類型：

• 缺件（Missing Component）：貼片機真空吸嘴失敗或料盒空料
• 立碑（Tombstone）：兩端錫膏熱量不均造成微元件單端豎起
• 偏移（Misalignment）：貼片機 Z 軸校正漂移，元件位置超出 ±0.05 mm 公差
• 極性反（Reversed Polarity）：有極性元件方向裝反
• 翹腳 / 焊錫不良（Lifted Lead / Poor Solder）：引腳未壓平或焊點空洞
• 焊橋（Solder Bridge）：相鄰錫膏過多橋接短路

傳統規則式 AOI 對 0402 以上元件穩定，但 0201 / 01005 因元件尺寸接近相機解析度極限、瑕疵特徵變異大，漏判率 5-10%；需 AI 視覺擴展檢出能力。

系統配置

本案採用 Cognex In-Sight D900 + VisionPro ViDi 深度學習整合 SMT 線後段 AOI 補檢站，完整配置如下：

• 視覺主機：Cognex In-Sight D900（IATF 16949 audit-ready 機型，內建 ViDi 工具支援，5-16 MP 解析度依規格而定）；若預算敏感可評估 In-Sight 3800 + 外接 PC ViDi
• 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（5-10× 光學倍率，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
• 影像追溯：NG 影像 + 缺陷類別 + 信心度 + 批號 + 時間自動歸檔，符合 IATF 16949 § 8.5.2.1 追溯

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
• ViDi Classify 監督式分類：學習 6 類瑕疵（缺件 / 立碑 / 偏移 / 極性反 / 翹腳 / 焊橋），每類 50-100 張起步
• 規則式量測：焊點面積 / 元件位置偏差 / 立碑角度等量化指標
• SPC 資料：量測值寫入 SQL Server / OPC UA 建立 X̄-R 控制圖

商業價值

• AOI 漏判改善：5-10% → < 0.5%，終端良率提升 0.5-1.5%
• 微元件擴展：檢測下限由 0402 縮小至 01005，支援新世代高密度設計
• 產線匹配：多相機平行配置匹配 30K-80K 元件/小時 SMT 高速線
• IATF 文件齊備：每件影像 + 缺陷類別 + 數據可追溯，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

SMT 微元件 AI 檢測的失敗模式分析

SMT 微元件 AI 視覺檢測在高速產線的失敗模式可歸為四類。第一，解析度與工作距離權衡 — 01005 元件需「最小特徵 × 5 像素」反推約 5-10× 光學倍率，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。第二，焊點同軸光反光均勻化 — 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%。第三，ViDi 訓練樣本品質 — 微元件瑕疵邊界值（如立碑 1° vs 5°）需於 POC 階段共同建立邊界樣本，否則模型對邊界判定不穩。第四，多 SKU 配方與 GPU 算力 — 每天 5-15 種 PCB 切換，每 SKU 獨立 ViDi 模型；GPU 算力需匹配推論節拍（單張 50-200 ms × 多相機）。

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 ±0.05 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；定期維護每月清潔鏡頭與光源、每月抽樣 100 件對照 AI 判斷；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、節拍跟不上或邊界樣品判定不穩。第二，光源沒有 over-design 餘量，產線環境光變化（季節 / 班別）後辨識率明顯下降。第三，視覺與機構 / I/O 分工模糊，整合方對訊號規格不熟悉導致延宕。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。

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 / ViDi 需要多少訓練樣本？ — 5-300 張起步、樣本收集要點
• 視覺系統 PLC 整合？ — PROFINET / EtherNet/IP / Modbus 通訊配置

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延伸閱讀

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• PCB SMT 機器視覺 Cognex 應用

本案例涉及之 PCB / SMT 微元件 AI 視覺檢測、0201 / 01005、VisionPro ViDi 深度學習、AOI 補檢、IPC-A-610、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。PCB SMT 視覺自動化導入請來電 +886 2-8809-3200。