車載用積層セラミックコンデンサーの積層工程における高速位置合わせ

寸法交差と電極位置の厳格な管理

熱膨張の影響を抑えながら、車載用MLCCの安全性を確保するには、寸法公差と電極位置を厳格に管理しなければなりません。

しかし、標準レンズを使用する場合、撮影距離によって遠近歪みが発生するため、積層時に画像内のアライメントマークの大きさとエッジ位置が変化し、正確な中心座標を算出できません。こうして積層ごとに位置ずれ（ΔX、ΔY）が増大すると、全体的な積層精度の低下につながります。

遠近歪みを防止し、積層高さにかかわらず、正確かつ一貫した位置合わせを実現するには、テレセントリックレンズに加え、動的ピント調整が可能な液体レンズを採用するとよいでしょう。2種類のレンズを組み合わせる場合、解像力の違いによって光学倍率が変化しますが、予測可能かつ小さな誤差であるため、適切なレンズを選定したうえで、システムレベルの検証を実施すれば、問題なく対応できます。

まず、最適なレンズを選定します。MLCCの積層工程は撮影距離が常に変化するため、テレセントリックレンズで安定した撮像を確保しながら、ピントを動的に調整しなければなりません。Baslerでは、位置合わせの信頼性を確保するため、必要な焦点距離を把握したうえで、最適なテレセントリックレンズと液体レンズをご提案しています。

次に、ケーブル取り回しやセットアップにかかる労力を軽減するため、画像処理機器のFPGAにAFアルゴリズムを実装します。従来のように産業用PCと液体レンズを接続すると、ケーブル数が増加するだけでなく、システムエンジニアによるAF制御が必要になりますが、FPGA上でAF制御を行えば、システム構造を大幅に簡易化できます。

最後に、ピントの合った画像をリアルタイムに取得するため、AFアルゴリズムを介してクローズドループ制御を行います。FPGA上でAFアルゴリズムを運用し、クローズドループ制御を行えば、レイテンシーや機械的な待ち時間を抑えながら、積層工程の全体を通してアライメントマークを鮮明に捉えることができます。