Code Reading Solutions

コードリーダ
導入事例集[半導体編]

キーエンスなら、トレーサビリティに必要となる製品ID読み取りという観点から、「トラブルなき立ち上げ」、「生産効率変化の抽出」などに寄与するご提案が可能です。

これからの主力産業を支える半導体


現在全世界では、「グリーン社会の実現」と「あらゆる産業のデジタル化」が急速に進められています。これらを達成するためのキーワードとして「脱炭素(カーボンニュートラル)」と「5G」があります。

Carbon Neutral

脱炭素

カーボンニュートラルは、世界が取り組むべき温室効果ガスの削減目標です。カーボンニュートラルは2006年には米国で「今年の言葉」として挙げられており、2015年にパリ協定で国際的な枠組みとして締結され、その後世界各国が相次いで削減の数値目標を発表。今や国家が経済を維持するためには欠かせない政策となっています。

脱炭素では、ガソリン→リチウムイオン電池への移り変わりの他、電力の効率化が図られ、パワー半導体などの性能は急速に変化しています。

5th Generation

5G

2020年から第5世代移動通信システム(5th Generation,:5G)の運用が本格化しています。現在利用されている4GやLTEと比べ、5Gでは大幅な高速化、大容量化、低遅延化が実現されます。通信に限らず、IoT、自動車、エンターテインメント、FA、医療といった幅広い分野での利用も期待されています。

各業界の市場において、半導体デバイスは大量な需要を生み出しています。このような社会の変化と合わせて、製造メーカーに対する社会からの要求は日々厳しさを増してきています。より強固で厳密なトレーサビリティを求められ、かつ生産量を増やしていかなければならない時代に入りつつあります。次世代でより利益を確保していくためには、適切な管理をしながらも生産効率を上げていくことが必要になります。

半導体製造工程 トレーサビリティ代表例


世界の半導体業界は絶え間なく進化しています。スマートフォン、自動車、医療機器など、多くの製品に使われています。それに伴い、品質の向上が求められています。品質向上を実現するためにトレーサビリティを強化するケースが非常に増えています。安定したトレーサビリティを実現するためにキーエンスのアプリケーションをご提案いたします。

1

ダイシング

ウエハをチップ単位に切断する

工程

ダイシングとはウエハをウエハリングに乗せ、ダイヤモンドブレードでウエハを切断して切り出し、チップ化をする工程である。基本ウエハリングからウエハがずれないように固定するフィルムテープにラベルが貼られていることが多い。最近はウエハリングにコードを直接刻印するケースも増えている。

コード読み取りに影響する装置環境

基本ラベルであれば読み取りが難しいことは少ないが、ウエハリングに直接刻印しているケースだと、使いまわしのため傷などが入り、読みづらくなるケースがある。

読み取り対象:ウエハリング

コード読み取りに影響する素材と印字方法(代表例)

ラベル剥離による異物の懸念からウエハリングに直接刻印されている。それに伴い、読み取りが不安定になるケースがある。素材のヘアラインの影響により、照明の当たり方で反射して読めなくなってしまうことや、繰り返し利用による傷の影響で読みづらくなってしまうことが多い。

課題

読み取りが安定しない

繰り返し運用することによる傷 表面のヘアライン

解決

3種類の照明を自動で調整

傷/ヘアラインワークの状態に対して最適な照明を自動で選択

ヘアラインワークの読み取り例:直接照明はERROR、偏光照明もERROR、拡散照明でBEST判定

解決

AIフィルタで、さまざまなコードの状態変化に追従

SR-Xシリーズなら、AIフィルタ機能を活用して、ウエハリングのようなヘアライン方向が一定ではないケースや、都度傷のつき方が変わる場合も、その変化に対して、AIフィルタ処理を実施し、読み取りしやすい画像に変換します。それにより、安定的な読み取りを実現します。

従来モデルはAIフィルタなしで歪んだコードしか写らないが、SR-XはAIフィルタありで鮮明なコードに変換される例を2点並べて表示

2

ダイボンダ

ICチップをピックアップしてリードフレームの上に装着する

工程

ダイボンダとは分割されたチップをリードフレームやBGA基板のチップ搭載部分に接合材や接着剤を用いて固定する工程。主に製品を格納するマガジンやチップを搭載するリードフレームやBGA基板にコードが印字されていることが多い。マガジンはラベルが貼られているケースが多いが、最近は直接刻印も増えてきている。

コード読み取りに影響する装置環境

マガジンは使いまわしのため、傷が入りやすく、読み取りに影響するケースがある。またリードフレームやBGA基板は製品へのダメージを減らしたい要望から、印字が薄くなるケースがある。

読み取り対象

コード読み取りに影響する素材と印字方法(代表例)
  • マガジン

    レーザ刻印で直接印字するケースが増えている。それに伴い、読み取りが不安定になるケースがある。マガジンは金属のヘアライン素材が多く、照明の当て方によって反射して読めなくなってしまうことや、繰り返し使うことで、コードに傷がついて読みづらくなることが多い。

  • リードフレーム

    基本レーザ刻印で直接印字されている。主に読みづらくなる要因はヘアラインにより、照明にあたる向きに影響して反射してしまい、読み取りに影響がでることがある。

  • BGA

    製品へのダメージを減らしたい要望から、印字が薄くなる傾向にあり、読み取りに影響が出ることがある。

課題

読み取りが安定しない

繰り返し運用することによる傷 表面のヘアライン 低コントラスト印字

解決

コントラストズームで、低コントラストコードも安定読み取り

コントラストズーム

BGAの低コントラストコードの明暗差が小さい箇所を、コントラスト拡大処理し、低コントラストコードを鮮明に捉えます。

3

ワイヤボンダ

ICチップが装着されたリードフレームを電極とICの電極をワイヤで接続する

工程

ワイヤボンダとは、チップの各電極とリードフレームを導通用の金属細線で接続する工程のこと。

コード読み取りに影響する装置環境

マガジンは使いまわしのため、傷が入りやすく読み取りに影響するケースがある。またリードフレームは熱が加わる工程があり、熱処理が加わると、特に銅系の素材は色が大きく変化して読み取りに影響がでるケースがある。

読み取り対象

コード読み取りに影響する素材と印字方法(代表例)
  • マガジン

    レーザ刻印で直接印字するケースが増えている。それに伴い、読み取りが不安定になるケースがある。マガジンは金属のヘアライン素材が多く、照明の当て方によって反射して読めなくなってしまうことや、繰り返し使うことで、コードに傷がついて読みづらくなることが多い。

  • リードフレーム

    基本レーザ刻印で直接印字されている。熱処理後の色変化や、色ムラの個体差により、読み取りに影響がでることがある。

課題

読み取りが安定しない

繰り返し運用することによる傷 表面のヘアライン

解決

SR-X Driveで、光の反射や傷の影響でコードが1部が損傷しても、読み取り可能

SR-X Drive 新デコードアルゴリズム

[コードが1部見えなくても、読み取り可能]

光の反射や傷でコードの1部が欠損しても、このアルゴリズムを活用することで、読み取りが可能となります。今までは反射や傷など規則性のない変化で、ファインダパターンの欠損で読み取り不良が起きるケースはありましたが、今回は解消できます。

パターン損傷コードサーチイメージ

アライメントパターン/ファインダパターン損傷代表例

4

モールド(封止)

電極が接続されているICチップを樹脂で封止する

工程

モールドとは、実装済みのリードフレームやBGA基板をモールド樹脂で密封する工程。

コード読み取りに影響する装置環境

マガジンは使いまわしのため、傷が入りやすく、読み取りに影響するケースがある。またリードフレームはメッキ工程が入るため、メッキ後の印字は非常に薄くなることがある。

読み取り対象

コード読み取りに影響する素材と印字方法(代表例)
  • マガジン

    レーザ刻印で直接印字するケースが増えている。それに伴い、読み取りが不安定になるケースがある。マガジンは金属のヘアライン素材が多く、照明の当て方によって反射して読めなくなってしまうことや、繰り返し使うことで、コードに傷がついて読みづらくなることが多い。

  • リードフレーム

    メッキ工程を通ることで、コントラストが非常に薄くなるかつ、ばらつきもあり、読み取りが難しくなるケースがある。

課題

読み取りが安定しない

繰り返し運用することによる傷 表面のヘアライン メッキ工程による印字状態の変化

解決

6MultiCore搭載で安定度をあげて、トータルタクト削減

6MultiCore搭載

[高難度読み取りでも並列処理で安定読み取り = トータルタクトアップ]

メッキ工程を通過の際に、メッキ圧のばらつきで印字状態が安定せず読み取りができないケースがありました。このばらつきに対して、6コアを並列処理することで、読み取り成功率を上げて、トータルタクトアップにつながります。

5

トリミング

ICチップを固片単位に切断する。ICチップのリードを曲げる

工程

トリミング工程とは、チップのリード部を固片にするために切断をして、リード部を曲げて整える工程。

コード読み取りに影響する装置環境

搬送トレイは使いまわしのため、傷が入りやすく読み取りに影響するケースがある。

読み取り対象:トレイ

コード読み取りに影響する素材と印字方法(代表例)

最近ラベル剥離による異物の懸念からトレイに直接刻印されている。それに伴い、読み取りが不安定になるケースがある。トレイは金属のヘアライン素材が多く、照明の当て方によって、反射して読めなくなってしまうことや繰り返し使うことによる傷により、読み取りがしづらくなることが多い。

課題

読み取りが安定しない

繰り返し運用することによる傷 表面のヘアライン

解決

AIフィルタ+白色拡散照明で、材料のシワとダメージレス印字の低コントラストに対応

AIフィルタ+白色拡散照明

[繰り返しの利用による傷やヘアラインの素材の反射の影響を抑える]

10万枚以上の画像を事前学習。コードを読み取るためだけに最適化された推論特化型 AIチップを搭載。
コード読み取り能力を飛躍的に向上させることに成功しました。
さらに、白色拡散照明を搭載することで、繰り返しの利用による傷やヘアラインの反射の影響を最大限抑えて、安定した読み取りを実現できます。

シワのある素材でAIフィルタなしでは判読できなかったコードが、AIフィルタありでは緑枠内に鮮明に検出される 拡散照明なしではハレーションでコードが見えないが、拡散照明ありでは緑枠内に鮮明に検出される

6

捺印

合格したICパッケージに製品情報や固体識別可能な2Dコードを印字する

工程

捺印工程とは、近年トレーサビリティが強化されており、基本個体管理が必要になることが多いため、製品管理用で、チップの樹脂モールド部分にレーザマーカで捺印をおこなう工程のこと。

コード読み取りに影響する装置環境

製品が小型化、高性能化してきている影響で、製品へのダメージを少なくするためにレーザマーカの出力を落として印字するケースや、樹脂パッケージにガラス繊維が含有しているケースにより、印字が発色しづらい傾向にある。

読み取り対象:ICチップ

コード読み取りに影響する素材と印字方法(代表例)

製品の小型化により、極小で印字することが増えているかつ、製品ダメージやガラス繊維の影響で非常に薄い印字になることがある。

課題

読み取り難易度が高く、読み取りエラーがなくならない

極小印字 表面のヘアライン

解決

高分解能のSR-Xシリーズであれば、コードの極小化にも対応

小型クラス最高230万画素

[極小コードも安定読み取り]

SR-Xシリーズなら画素数が多いため、小さなコードにも十分に画素をのせることができるため、従来モデルよりも鮮明に見えることから読み取りが安定します。さらに安定度を上げるために高分解能アタッチメントを用意していますので、より小さいコードに対しても余裕度を持った運用が可能です。

半導体/電子デバイス業界
改善実績事例集


高難易度アプリケーション

  • 製造工程においてさまざまな工程があり、コード状態が変化しても安定して読み取りたい
  • 設置スペースに制限があるため、取り付け条件に関わらず、安定して読み取りしたい
  • ビューボード越しのコード読み取り

  • 製品に印字された極小コードの読み取り

  • 低コントラストな黒樹脂コードの読み取り

  • テカリの強いリードフレームの読み取り

タクト短縮アプリケーション

  • 製造タクトが早いので、コード読み取りのタクトを短縮したい
  • 物流工程・搬送工程を少人化することで利益率を上げたい
  • トレイ上のデバイスの一括読み取り

  • 出荷現場での出荷伝票の一括読み

  • リールについた多段バーコードのかざし読み

  • 製品搬送中の一括読み取り

商品に関するお問い合わせや技術的なご質問を、当社の専門スタッフがお受けいたします。お気軽にお問い合わせください。