JP2004188646A - 印刷検査装置および印刷検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる印刷検査装置および印刷検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査に先だって行われる検査用データの作成において、パターン孔の種類・位置を示すマスク開口データと、検査用のしきい値の標準値をパターン孔の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データとを読み込み、印刷検査対象の基板の各パターン孔のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該パターン孔のサイズの指標である外形長さ、形状に応じたしきい値を設定する。これにより、実用上最適なしきい値を用いて、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【選択図】 図９
【解決手段】スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査に先だって行われる検査用データの作成において、パターン孔の種類・位置を示すマスク開口データと、検査用のしきい値の標準値をパターン孔の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データとを読み込み、印刷検査対象の基板の各パターン孔のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該パターン孔のサイズの指標である外形長さ、形状に応じたしきい値を設定する。これにより、実用上最適なしきい値を用いて、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【選択図】 図９
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査装置および印刷検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装においては、基板への電子部品の搭載に先立って基板の表面にクリーム半田が塗布される。クリーム半田塗布の方法としてはスクリーン印刷による方法が広く用いられており、印刷工程の後にはクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査が行われる。この印刷検査は、スクリーン印刷後の基板をカメラにより撮像し、撮像結果を画像処理することにより印刷部位に正しくクリーム半田が印刷されているか否かを判定するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この良否判定は、半田認識結果より得られたクリーム半田の印刷面積を、予め設定された検査用のしきい値と比較することにより行われる。すなわち、本来印刷されるべき正規の面積を基準として、半田面積がしきい値よりも過大の場合には「にじみ」、またしきい値よりも過小の場合には「かすれ」と判定される。従来より、印刷検査におけるしきい値は、１つの基板について１つのしきい値が設定され、基板の各電極に印刷される全ての印刷部位に対して同一のしきい値が一律に適用されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９０３３号公報（０００２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クリーム半田が印刷される対象となる基板の電極の種類は様々であり、スクリーン印刷において各電極にクリーム半田を印刷する際には、各電極の種類に応じた形状・サイズに応じた形状のパターン孔が設けられたマスクプレートを用いる。そしてスクリーン印刷における印刷難度は、これらのパターン孔の形状・サイズに依存する割合が高い。
【０００６】
すなわち一般にパターン孔のサイズが小さいほど、スキージングによってパターン孔内にクリーム半田を充填させた後にマスクプレートから基板を離隔させる際の半田形状保持性の良否を示す版離れ性が悪く、パターン孔の形状通りの半田印刷部が得られにくいという特性がある。従って、形状やサイズが異なる（すなわち版離れ性が異なる）多種類のパターン孔を有するマスクプレートによってクリーム半田を印刷した場合に、一律のしきい値を適用して半田印刷検査を実行すると、小サイズのパターン孔ほど「かすれ」の発生率が高くなる。そして「かすれ」による不良の発生が頻発すると、その「かすれ」の程度を確認した後に、必要であればそのしきい値を変更するなどの対処が必要になる。
【０００７】
本来検査用のしきい値は、後工程において求められる必要十分な品質を確保するための適正品質の観点のみならず、当該検査対象作業における作業難易度や作業効率を含めた総合的な観点から決定することが望ましい。すなわち、スクリーン印刷のように同一スキージング動作で印刷が行われる多数の印刷部位に難度の異なる複数種類の印刷部位が存在し、これらの印刷部位が同時に検査対象となる場合には、印刷部位の作業難度に応じたきめの細かい検査しきい値の設定が求められる。
【０００８】
しかしながら、１枚の基板には通常数千から数万の電極があり、個々の印刷部位に応じたしきい値を設定するには膨大なデータ入力を必要とすることから、従来の印刷検査においては一律のしきい値を適用せざるを得ず、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる実用上最適なしきい値の設定が困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる印刷検査装置および印刷検査方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の印刷検査装置は、スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査装置であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用のそれぞれの電極に形成される要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データを提供する半田印刷部データ提供手段と、前記撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を検査用のしきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定手段と、前記しきい値の標準値を複数の前記種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを提供するしきい値データ提供手段と、印刷検査対象の基板の前記要素半田印刷部のそれぞれについて、前記しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定手段とを備えた。
【００１１】
請求項２記載の印刷検査装置は、請求項１記載の印刷検査装置であって、前記要素半田印刷部の種類は、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて設定される。
【００１２】
請求項３記載の印刷検査装置は、請求項１記載の印刷検査装置であって、前記しきい値設定手段は、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、前記しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定する。
【００１３】
請求項４記載の印刷検査方法は、スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査方法であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用のそれぞれの電極に形成される要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データならびに検査用のしきい値の標準値を複数の前記種類と関連づけて作成されたしきい値標準データとを読み込むデータ読み込みステップと、印刷検査対象の基板の前記要素半田印刷部のそれぞれについて、前記しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定ステップと、前記撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を前記しきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定ステップとを含む。
【００１４】
請求項５記載の印刷検査方法は、請求項４記載の印刷検査方法であって、前記要素半田印刷部の種類は、各要素半田印刷部の形状およびサイズに基づいて設定される。
【００１５】
請求項６記載の印刷検査方法は、請求項４記載の印刷検査方法であって、前記しきい値設定ステップにおいて、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、前記しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定する。
【００１６】
本発明によれば、検査用のしきい値の標準値を要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを予め準備しておき、印刷検査対象の基板の要素半田印刷部のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定することにより、実用上最適なしきい値を用いて、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による基板印刷面の平面図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の種類・位置データの説明図、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のしきい値標準データライブラリの説明図、図９は本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図、図１０は本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成におけるパターン孔の形状判定処理のフロー図である。
【００１８】
まず図１、図２および図３を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。このスクリーン印刷装置は、電子部品が実装される基板にクリーム半田を印刷する印刷機構のみならず、後述するように、印刷状態の良否を判定する印刷検査装置としての機能およびこの印刷検査において用いられる印刷検査用データを作成する印刷検査用データ作成装置としての機能をも併せ持った構成となっている。
【００１９】
図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル４を段積みし、さらにその上にＺ軸テーブル５を配設して構成されており、Ｚ軸テーブル５上にはクランパ８によって挟み込まれた基板６を下方から保持する基板保持部７が設けられている。印刷対象の基板６は、図１，図３に示す搬入コンベア１４によって基板位置決め部１に搬入される。基板位置決め部１を駆動することにより、基板６はＸＹ方向に移動し、後述する印刷位置、基板認識位置に位置決めされる。印刷後の基板６は、搬出コンベア１５によって搬出される。
【００２０】
基板位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されており、スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されている。基板６は基板位置決め部１によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ下方から当接する。基板６の回路形成面の半田印刷範囲６ｅ内には、図４（ａ）に示すように種類の異なる電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を接合するための電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが設けられている。電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、それぞれの電子部品の接続用電極に応じて丸や四角など異なった形状となっており、さらに同一形状でもサイズが異なっている。
【００２１】
スクリーンマスク１０上には、スキージヘッド１３が水平方向に往復動自在に配設されている。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にクリーム半田９を供給し、スキージヘッド１３のスキージ１３ａをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板６の印刷面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔１６を介してクリーム半田９が印刷される。これにより、図４（ｂ）に示すように、電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ上にはそれぞれ要素半田印刷部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が形成される。これらの要素半田印刷部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに応じた形状・サイズとなっている。
【００２２】
スクリーンマスク１０の上方には、撮像手段であるカメラ２０が設けられている。図３に示すように、カメラ２０はＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってＸＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２は、カメラ２０を移動させるカメラ移動手段となっている。カメラ２０をカメラ移動手段によってマスクプレート１２に対して移動させることにより、カメラ２０はマスクプレート１２の任意の位置を撮像する。
【００２３】
基板位置決め部１は、図２に示すようにＹ軸テーブル３によってスクリーンマスク１０の下方からＹ方向に移動して保持した基板６を基板認識位置まで移動させることができるようになっており、この状態でカメラ２０を基板位置決め部１上の基板６に移動させることにより、カメラ２０によって基板６の任意の位置を撮像することができる。
【００２４】
次に、図５を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図５において、演算部２５はＣＰＵであり、プログラム記憶部２６に記憶された各種プログラムを実行することにより、後述する各種演算・処理を行う。これらの演算・処理においては、データ記憶部２７に記憶された各種のデータが用いられる。
【００２５】
操作・入力部２８は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、各種の制御コマンドやデータの入力を行う。通信部２９はスクリーン印刷装置とともに電子部品実装ラインを構成する他装置との間でデータの授受を行う。画像処理部３０は、カメラ２０による撮像データを画像処理することにより、後述するように、印刷検査のための半田印刷部の認識や、印刷検査データ作成のためのマスク開口検出を行う。
【００２６】
機構制御部３１は、カメラ２０を移動させるカメラ移動手段や、スキージヘッド１３を移動させるスキージ移動手段を制御する。表示部３２はディスプレイ装置であり、カメラ２０によって取得された画像のほか、後述する印刷検査用データ作成処置における操作画面や、印刷検査の判定結果などの表示を行う表示手段となっている。
【００２７】
次に図６を参照して、プログラム記憶部２６およびデータ記憶部２７にそれぞれ記憶されるプログラムおよびデータについて説明する。プログラム記憶部２６には、印刷動作プログラム２６ａ、画像処理プログラム２６ｂ、印刷良否判定プログラム２６ｃ、検査用データ作成処理プログラム２６ｄ、しきい値設定処理プログラム２６ｅが記憶されている。
【００２８】
印刷動作プログラム２６ａは、基板位置決め部１およびスキージヘッド１３の動作を制御して基板６へのクリーム半田９の印刷を行う印刷動作のためのプログラムである。画像処理プログラム２６ｂは、画像処理部３０がカメラ２０の撮像結果に基づき、以下に説明する２種類の処理を行うためのプログラムである。
【００２９】
まず、印刷後の基板６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、基板６の各電極に形成された要素半田印刷部（図４（ｂ）参照）を検出し、各要素半田印刷部の面積を算出する。また、マスクプレート１２を撮像した撮像結果を認識処理することにより、マスクプレート１２に設けられた各パターン孔１６の位置と形状を示すマスク開口データを求める処理を行う。このマスク開口データは、印刷検査のための検査用データとして用いられる。
【００３０】
印刷良否判定プログラム２６ｃは、画像処理部３０によって求められた要素半田印刷部の半田面積や位置ずれ量をしきい値（後述）と比較することによって、要素半田印刷部毎に印刷状態の良否を判定する。すなわち、画像処理部３０および演算部２５が印刷良否判定プログラム２６ｃを実行することにより実現される機能は、カメラ２０の撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を検査用のしきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定手段を構成する。
【００３１】
しきい値設定処理プログラム２６ｅは、印刷検査対象の基板の要素半田印刷部のそれぞれについて、後述するしきい値標準データに基づき、当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定する処理を行うためのプログラムである。演算部２５がしきい値設定処理プログラム２６ｅを実行することにより実現される機能は、要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定手段となっている。このしきい値設定手段は、後述するように、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定するようになっている。
【００３２】
データ記憶部２７には、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、しきい値標準データライブラリ２７ｄおよび実行用データ２７ｅが記憶されている。これらのデータのうち、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、しきい値標準データライブラリ２７ｄは、通信部２９を介してデータ管理用のコンピュータなどの他装置から転送され記憶される。
【００３３】
実装データ２７ａは、クリーム半田印刷後の基板に対して電子部品を実装する実装動作において用いられるデータ、すなわち実装される電子部品の種類を基板上における実装位置座標と関連させたデータである。部品データライブラリ２７ｂは、基板に実装される個々の電子部品に関するデータであり、電子部品の部品コード、部品形状・サイズなどのデータを含んでいる。
【００３４】
マスク開口データライブラリ２７ｃは、印刷に使用されるマスクプレート１２のパターン孔１６の開口位置や、形状・サイズを示す数値データを多種類の品種について記憶したものであり、個々のマスクプレートに付随したマスク開口データとして予め与えられる。図７（ａ）は、図４に示す基板６に対応したマスクプレート１２のパターン孔配置を示しており、図７（ｂ）のデータテーブルはこのマスクプレート１２のマスク開口データを示している。
【００３５】
マスク開口データでは、図７（ａ）に示す各パターン孔１６ａ〜１６ｄについての各種のデータが与えられる。パターン孔１６ａについて例示するように、まずパターン孔サイズを示す寸法Ｌ、Ｗや、これらの寸法から導出される開口部の周囲長、面積および基準原点に対する各パターン孔１６ｃの中心点Ｃの位置座標（ｘ、ｙ）が、マスク製作用の設計データに基づいて数値データの形で与えられる。他のパターン孔についても同様である。
【００３６】
ここでマスク開口データには、各パターン孔の形状を予め定められた区分にしたがって分類した形状区分を含ませてもよい。図７に示す例では、これらのパターン孔を、丸形（円形、楕円形およびこれらに準ずる形状）を示す形状区分１，四角形（正方形、長方形およびこれらに準ずる形状）を示す形状区分２に分類し、予めマスク開口データに含ませている。なお、図７（ｂ）に示す＊印が付された形状区分１＊、２＊は、後述するように、サイズとの関連で形状を区別する必要のない開口形状であることを示している。
【００３７】
後述するように、これらのマスク開口データは、印刷検査において図４（ｂ）に示す要素半田印刷部（Ｓ１〜Ｓ４）の種類、すなわち印刷されたクリーム半田の形状・サイズの区分と、基板上における位置を示す種類・位置データとして用いられる。したがって、マスク開口データライブラリ２７ｃを含んだデータ記憶部２７は、要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データを提供する半田印刷部データ提供手段となっている。
【００３８】
なお前述のように、マスクプレート１２をカメラ２０で撮像することによっても、パターン孔の開口位置や開口サイズを示すデータを取得することができることから、所要のマスク開口データがマスク開口データライブラリ２７ｃに含まれていない場合には、現物のマスクプレート１２を用いて図７に示すデータと同様のデータを取得することができる。
【００３９】
この場合には、カメラ２０および画像処理部３０が、マスクプレート１２から検出されたマスク開口データに基づいて取得された種類・位置データを提供する半田印刷部データ提供手段となる。但しこの場合には、図７（ｂ）に示す形状区分データは自動的には与えられず、後述するように、画像認識処理により求められた数値を基にして形状判定を行うデータ処理が必要となる。
【００４０】
しきい値標準データライブラリ２７ｄは、印刷検査において用いられる検査用のしきい値を設定するための標準データを提供するデータライブラリである。このデータライブラリは、基板に印刷される複数の要素半田印刷部の種類、すなわち形状とサイズに基づいて設定される種類に対して、標準のしきい値を関連づけた構成となっている。要素半田印刷部の種類は、場合によっては形状のみ、またはサイズのみで定義してもよいし、さらに形状・サイズ以外の要素を加味して定義してもよい。
【００４１】
印刷検査の検査用データ作成においては、前述のマスク開口データにより与えられる各要素半田印刷部に、しきい値標準データに示す複数のしきい値データから最適のしきい値を選定して対応させることにより、しきい値の設定が行われる。しきい値標準データライブラリ２７ｄは、しきい値の標準値を複数の要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを提供するしきい値データ提供手段となっている。
【００４２】
本実施の形態においては、しきい値標準データは図８に示すデータテーブルの形で与えられる。このデータテーブルにおいては、各要素半田印刷部の種類（形状・サイズ）を示す種類名称、種類名称に対応した規格番号、当該種類の縦横・直径を数値で示したサイズの各項目によって各要素半田印刷部の種類を特定し、個々の要素半田印刷部の種類に、しきい値１，しきい値２を対応させている。
【００４３】
しきい値１は、要素半田印刷部に印刷される半田量を示す半田面積の上限（＋ＮＧ）、下限（−ＮＧ）を正規状態における半田面積に対する百分率で規定している。しきい値２は、印刷された半田の位置の許容位置ずれ量を示しており、Ｘ方向、Ｙ方向毎に許容値をｍｍ単位で設定している。もちろん半田面積、位置ずれ以外の項目についてしきい値を設定してもよい。
【００４４】
規格番号１は汎用的に用いられるしきい値を示しており、要素半田印刷部の種類に関係なくしきい値を設定する場合に適用される。規格番号２〜７は、四角形の要素半田印刷部に適用されるしきい値であり、正方形／長方形の形状区分および大／中／小のサイズ区分を組み合わせた６パターンのしきい値データを表している。また規格番号８〜１０は、丸形の要素半田印刷部に適用されるしきい値であり、中／小／極小のサイズ区分による３パターンのしきい値データを表している。
【００４５】
しきい値選定パラメータは、後述するしきい値の自動設定処理において、選定パラメータとして参照される項目を示している。Ｌ，Ｗは、四角形については各図７（ａ）に示す縦横寸法であり、丸形については直径に相当する。（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．（Ｌ＋Ｗの許容最大値）の意味合いについては後述する。形状区分は、前述の丸形、四角形の区分をそれぞれ１，２で表している。
【００４６】
実行用データ２７ｅは、半田印刷に引き続いて実行される印刷後検査において実際に用いられる検査用データである。後述するように印刷対象の基板品種が指定され検査対象が特定されることにより、各要素半田印刷部毎にしきい値を設定した検査データが作成され、データ記憶部２７に実行用データ２７ｅとして記憶される。
【００４７】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、次に印刷検査方法および印刷検査のために実行される検査用データ作成処理について、図９のフローに沿って説明する。この印刷検査および検査用データ作成は、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置に備えられた検査機能および検査用データ作成機能を用いて行われるものである。
【００４８】
まず図９において、対象となる基板に対応したマスク開口データの読み込みが行われる（ＳＴ１）。ここでは、対象となるマスクプレート１２に対応したマスク開口データ（図７（ｂ）参照）がマスク開口データライブラリ２７ｃから読み取られる。なおこのライブラリデータが未入手である場合には、前述のようにマスクプレート１２を撮像して得られた画像データから開口部を検出して形状およびサイズを求め、種類・位置データとするデータ生成処理が行われる。
【００４９】
次いでしきい値標準データの読み込みが行われる（ＳＴ２）。これにより、図９に示すデータテーブルの各データが読み込まれ、個々の要素半田印刷部を対象として、しきい値設定処理がこれらのデータに基づいて行われる。すなわち、（ＳＴ１）、（ＳＴ２）においては、要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データならびに検査用のしきい値の標準値を複数の要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データとを読み込む（データ読み込みステップ）。
【００５０】
しきい値設定処理は、以下に説明するアルゴリズムに従って行われる。まず、マスク開口データの寸法Ｌ，Ｗを加算して、（Ｌ＋Ｗ）で定義される外形長さを求め、次いで求められた外形長さが所定範囲内であるか否か、すなわち、（Ｌ＋Ｗ）が、０．４ｍｍを超え４ｍｍ以下という範囲条件に該当するか否かを判断する（ＳＴ３）。ここで、外形長さ（Ｌ＋Ｗ）は、当該要素半田印刷部のサイズを表す指標として用いられている。
【００５１】
そしてこの指標が前述の範囲条件に該当する場合には、要素半田印刷部の形状をしきい値設定の要件とし、範囲条件に該当しない場合には、形状をしきい値設定の要件とはしない。すなわち、要素半田印刷部のサイズがある範囲を超えて大きい場合、またある範囲より小さい場合には、形状が丸形であるか四角形であるかを区別してしきい値を設定する実用上の意味合いがないという観点から、このような範囲条件を設定している。
【００５２】
そして外形長さが上述の範囲条件に該当し、形状をしきい値設定の要件とする場合には、当該要素半田印刷部の形状が既知であるか否か、すなわちマスク開口データ上で、予め形状区分が与えられているか否かを判断する（ＳＴ４）。マスク開口データライブラリ２７ｃからデータを読み取った場合には、前述のように形状区分（１または２）が与えられており、この場合にはそのまま（ＳＴ６）に進む。そして当該形状区分に該当する特定形状のデータを、しきい値として選定される選定範囲に属する候補データとして設定する。
【００５３】
これにより、図８に示すしきい値標準データ中の各規格番号で示すしきい値データのうち、当該形状区分と一致する形状区分（しきい値選定パラメータに示される形状区分参照）を有するしきい値データのみが、候補データとなる。また（ＳＴ４）にて形状が既知でないならば、すなわち、マスクプレート１２を画像認識することによりマスク開口データを取得した場合にように、形状区分が予め与えられていない場合には、形状判定処理を行う（ＳＴ５）。この形状判定処理について、図１０を参照して説明する。
【００５４】
まずマスク開口データ（図７（ｂ））から、周囲長データを読み込み（ＳＴ１１）、次いで面積データを読み込む（ＳＴ１２）。そして（周囲長）２ ／面積で定義される形状固有値を計算し（ＳＴ１３）、求められた形状固有値が予め定められた所定値（１５）以上であるか否かを判断する（ＳＴ１４）。ここで、形状固有値が１５以上であれば、形状は「四角」であると判定し（ＳＴ１５）、また形状固有値が１５に満たなければ形状は「丸」であると判定する（ＳＴ１６）。
【００５５】
上述の形状判定は、上述定義の形状固有値は閉図形の形状が複雑になるほど増加し、最も面積集積度が高く単純な円形の場合に最小値１２．５６を取り、正方形では１６，長方形では１６を超えた数値となり、面積が分散した複雑な形状の多角形ではさらに大きな数値となるという性質を利用したものである。すなわち、判定のための境界値を１５に設定し、形状固有値をこの境界値と比較することにより、画像認識処理によって求められる周囲長と面積から、閉図形の形状を「丸」と「四角」に大まかに区分けすることができる。
【００５６】
上述の形状判定処理の後、同様に（ＳＴ６）に進み、図８に示すしきい値標準データ中の各規格番号で示すしきい値データのうち、判定結果と一致する形状区分を有するしきい値データのみが、候補データとなる。また（ＳＴ３）において外形長さが上述の範囲条件に該当せず、形状をしきい値設定の要件としない場合（図４（ｂ）に示すマスク開口データで、形状区分において＊印を付したパターン孔が該当）には、（ＳＴ７）に進み、形状を無視したデータ、すなわち図８に示すしきい値標準データ中の規格番号２〜１０で示す全てのしきい値データが、候補データとして設定される。
【００５７】
次に、設定された候補データの中から、当該要素半田印刷部に適用されるべきしきい値データを選択する（ＳＴ８）。このしきい値選定は、図８に示すしきい値選定パラメータを参照して行われる。すなわち、まず対象となっている要素半田印刷部の外形長さ（Ｌ＋Ｗ）を計算する。そしてこの外形長さをしきい値選定パラメータに示された外形長さの許容最大値（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．と比較し、この外形長さと最も近く、かつこの外形長さが（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．を超えないような条件に該当する（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．を見いだす。そしてこの（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．に対応した規格番号のしきい値を、当該要素半田印刷部のしきい値として選択する。
【００５８】
すなわち、要素半田印刷部のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定する（しきい値設定ステップ）。そしてこのしきい値設定ステップにおいては、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定する。
【００５９】
例えば、図４（ｂ）に示すマスク開口データ中のパターン孔１６ｃについては、Ｌ＋Ｗは７．７であり、図８中のしきい値選定パラメータの（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．と照らし合わせて、Ｌ＋Ｗの値７．７が最も近く且つ超過しない（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．の値１０、すなわち規格番号２のしきい値を、パターン孔１６ｃに対応したしきい値に選定する。なお、最も近く且つ超過しない（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．が存在しない場合には、最も近いという条件のみで選定する。
【００６０】
このようにして選定された各パターン孔に対応するしきい値を、マスク開口データと対応させることにより、検査用データが作成され、作成された検査用データは、実行用データ２７ｅとしてデータ記憶部２７に記憶される（ＳＴ９）。実行用データ２７ｅの作成が完了したならば、スクリーン印刷作業の実行が可能となる。
【００６１】
スクリーン印刷作業が開始されると、まずマスクプレート１２上にクリーム半田９が供給され、そして基板６をマスクプレート１２の下面に当接させる。次いでスキージヘッド１３を移動させて、クリーム半田９をパターン孔１６ａ〜１６ｄを介して基板６の各電極６ａ〜６ｄ上に印刷する。この後、Ｚ軸テーブル５を下降させて版離れを行うことにより、基板６の電極上には要素半田印刷部Ｓ１〜Ｓ４（図４参照）が形成される。
【００６２】
この後、印刷検査が行われる。この印刷検査は、基板位置決め部１を再びスクリーンマスク１０の下方から基板認識位置（図２参照）へ移動させ、カメラ２０によって印刷後の基板６の上面を撮像して、要素半田印刷部Ｓ１〜Ｓ４の面積および位置ずれを検出することによって行われる。そしてこれらの検出結果を実行用データ２７ｅに記憶されたしきい値と比較することにより、印刷状態の良否が判定される。すなわち、撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果をしきい値と比較することにより、各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する（印刷良否判定ステップ）。そしてこれらの判定結果は、表示部３２に表示される。
【００６３】
上記説明したように、本実施の形態に示す印刷検査においては、要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データに基づき、当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を自動的に設定するようにしている。これにより、形状やサイズが異なり、版離れ性などの印刷難度が異なる多種類のパターン孔を有するマスクプレートによって印刷された基板を検査対象とする場合においても、それぞれのパターン孔の印刷難度を勘案したしきい値を自動的に設定することができる。
【００６４】
したがってこのような検査対象に、一律のしきい値を適用して印刷検査を実行する場合に生じる不都合、すなわち小サイズのパターン孔について、後工程において品質不良を招かない程度の印刷品質でありながら、一律のしきい値が適用されたために、判定結果において「かすれ」の不具合が高頻度で発生し、その対処のために効率的な検査実行が妨たげられるという不都合を避けることができる。換言すれば、スクリーン印刷のように印刷難度の異なる複数種類の印刷部位を同時に検査対象とする場合において、印刷部位に応じたきめの細かいしきい値の設定が可能となり、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、印刷検査機能を備えたスクリーン印刷装置によって印刷後の検査を行う形態を示しているが、スクリーン印刷装置とは別個に独立して専用の印刷検査装置を設ける場合にあっても、さらには印刷検査の検査用データ作成処理のみを行う検査用データ作成装置についても、本実施の形態に示す構成を適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、検査用のしきい値の標準値を要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを予め準備しておき、印刷検査対象の基板の要素半田印刷部のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するようにしたので、実用上最適なしきい値を用いて、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による基板印刷面の平面図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の種類・位置データの説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のしきい値標準データライブラリの説明図
【図９】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成におけるパターン孔の形状判定処理のフロー図
【符号の説明】
１ 基板位置決め部
６ 基板
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 電極
９ クリーム半田
１２ マスクプレート
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ パターン孔
２０ カメラ
２５ 演算部
２６ プログラム記憶部
２６ｂ 画像処理プログラム
２６ｃ 印刷良否判定プログラム
２６ｄ 検査用データ作成処理プログラム
２６ｅ しきい値設定処理プログラム
２７ データ記憶部
２７ｃ マスク開口データライブラリ
２７ｄ しきい値標準データライブラリ
３０ 画像処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査装置および印刷検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装においては、基板への電子部品の搭載に先立って基板の表面にクリーム半田が塗布される。クリーム半田塗布の方法としてはスクリーン印刷による方法が広く用いられており、印刷工程の後にはクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査が行われる。この印刷検査は、スクリーン印刷後の基板をカメラにより撮像し、撮像結果を画像処理することにより印刷部位に正しくクリーム半田が印刷されているか否かを判定するものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この良否判定は、半田認識結果より得られたクリーム半田の印刷面積を、予め設定された検査用のしきい値と比較することにより行われる。すなわち、本来印刷されるべき正規の面積を基準として、半田面積がしきい値よりも過大の場合には「にじみ」、またしきい値よりも過小の場合には「かすれ」と判定される。従来より、印刷検査におけるしきい値は、１つの基板について１つのしきい値が設定され、基板の各電極に印刷される全ての印刷部位に対して同一のしきい値が一律に適用されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２９０３３号公報（０００２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クリーム半田が印刷される対象となる基板の電極の種類は様々であり、スクリーン印刷において各電極にクリーム半田を印刷する際には、各電極の種類に応じた形状・サイズに応じた形状のパターン孔が設けられたマスクプレートを用いる。そしてスクリーン印刷における印刷難度は、これらのパターン孔の形状・サイズに依存する割合が高い。
【０００６】
すなわち一般にパターン孔のサイズが小さいほど、スキージングによってパターン孔内にクリーム半田を充填させた後にマスクプレートから基板を離隔させる際の半田形状保持性の良否を示す版離れ性が悪く、パターン孔の形状通りの半田印刷部が得られにくいという特性がある。従って、形状やサイズが異なる（すなわち版離れ性が異なる）多種類のパターン孔を有するマスクプレートによってクリーム半田を印刷した場合に、一律のしきい値を適用して半田印刷検査を実行すると、小サイズのパターン孔ほど「かすれ」の発生率が高くなる。そして「かすれ」による不良の発生が頻発すると、その「かすれ」の程度を確認した後に、必要であればそのしきい値を変更するなどの対処が必要になる。
【０００７】
本来検査用のしきい値は、後工程において求められる必要十分な品質を確保するための適正品質の観点のみならず、当該検査対象作業における作業難易度や作業効率を含めた総合的な観点から決定することが望ましい。すなわち、スクリーン印刷のように同一スキージング動作で印刷が行われる多数の印刷部位に難度の異なる複数種類の印刷部位が存在し、これらの印刷部位が同時に検査対象となる場合には、印刷部位の作業難度に応じたきめの細かい検査しきい値の設定が求められる。
【０００８】
しかしながら、１枚の基板には通常数千から数万の電極があり、個々の印刷部位に応じたしきい値を設定するには膨大なデータ入力を必要とすることから、従来の印刷検査においては一律のしきい値を適用せざるを得ず、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる実用上最適なしきい値の設定が困難であった。
【０００９】
そこで本発明は、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる印刷検査装置および印刷検査方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の印刷検査装置は、スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査装置であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用のそれぞれの電極に形成される要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データを提供する半田印刷部データ提供手段と、前記撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を検査用のしきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定手段と、前記しきい値の標準値を複数の前記種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを提供するしきい値データ提供手段と、印刷検査対象の基板の前記要素半田印刷部のそれぞれについて、前記しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定手段とを備えた。
【００１１】
請求項２記載の印刷検査装置は、請求項１記載の印刷検査装置であって、前記要素半田印刷部の種類は、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて設定される。
【００１２】
請求項３記載の印刷検査装置は、請求項１記載の印刷検査装置であって、前記しきい値設定手段は、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、前記しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定する。
【００１３】
請求項４記載の印刷検査方法は、スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査方法であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用のそれぞれの電極に形成される要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データならびに検査用のしきい値の標準値を複数の前記種類と関連づけて作成されたしきい値標準データとを読み込むデータ読み込みステップと、印刷検査対象の基板の前記要素半田印刷部のそれぞれについて、前記しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定ステップと、前記撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を前記しきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定ステップとを含む。
【００１４】
請求項５記載の印刷検査方法は、請求項４記載の印刷検査方法であって、前記要素半田印刷部の種類は、各要素半田印刷部の形状およびサイズに基づいて設定される。
【００１５】
請求項６記載の印刷検査方法は、請求項４記載の印刷検査方法であって、前記しきい値設定ステップにおいて、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、前記しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定する。
【００１６】
本発明によれば、検査用のしきい値の標準値を要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを予め準備しておき、印刷検査対象の基板の要素半田印刷部のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定することにより、実用上最適なしきい値を用いて、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による基板印刷面の平面図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の種類・位置データの説明図、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のしきい値標準データライブラリの説明図、図９は本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図、図１０は本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成におけるパターン孔の形状判定処理のフロー図である。
【００１８】
まず図１、図２および図３を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。このスクリーン印刷装置は、電子部品が実装される基板にクリーム半田を印刷する印刷機構のみならず、後述するように、印刷状態の良否を判定する印刷検査装置としての機能およびこの印刷検査において用いられる印刷検査用データを作成する印刷検査用データ作成装置としての機能をも併せ持った構成となっている。
【００１９】
図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル３よりなる移動テーブル上にθ軸テーブル４を段積みし、さらにその上にＺ軸テーブル５を配設して構成されており、Ｚ軸テーブル５上にはクランパ８によって挟み込まれた基板６を下方から保持する基板保持部７が設けられている。印刷対象の基板６は、図１，図３に示す搬入コンベア１４によって基板位置決め部１に搬入される。基板位置決め部１を駆動することにより、基板６はＸＹ方向に移動し、後述する印刷位置、基板認識位置に位置決めされる。印刷後の基板６は、搬出コンベア１５によって搬出される。
【００２０】
基板位置決め部１の上方には、スクリーンマスク１０が配設されており、スクリーンマスク１０はホルダ１１にマスクプレート１２を装着して構成されている。基板６は基板位置決め部１によってマスクプレート１２に対して位置合わせされ下方から当接する。基板６の回路形成面の半田印刷範囲６ｅ内には、図４（ａ）に示すように種類の異なる電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を接合するための電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが設けられている。電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、それぞれの電子部品の接続用電極に応じて丸や四角など異なった形状となっており、さらに同一形状でもサイズが異なっている。
【００２１】
スクリーンマスク１０上には、スキージヘッド１３が水平方向に往復動自在に配設されている。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にクリーム半田９を供給し、スキージヘッド１３のスキージ１３ａをマスクプレート１２の表面に当接させて摺動させることにより、基板６の印刷面にはマスクプレート１２に設けられたパターン孔１６を介してクリーム半田９が印刷される。これにより、図４（ｂ）に示すように、電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ上にはそれぞれ要素半田印刷部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が形成される。これらの要素半田印刷部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、電極６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに応じた形状・サイズとなっている。
【００２２】
スクリーンマスク１０の上方には、撮像手段であるカメラ２０が設けられている。図３に示すように、カメラ２０はＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってＸＹ方向に水平移動する。Ｘ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２は、カメラ２０を移動させるカメラ移動手段となっている。カメラ２０をカメラ移動手段によってマスクプレート１２に対して移動させることにより、カメラ２０はマスクプレート１２の任意の位置を撮像する。
【００２３】
基板位置決め部１は、図２に示すようにＹ軸テーブル３によってスクリーンマスク１０の下方からＹ方向に移動して保持した基板６を基板認識位置まで移動させることができるようになっており、この状態でカメラ２０を基板位置決め部１上の基板６に移動させることにより、カメラ２０によって基板６の任意の位置を撮像することができる。
【００２４】
次に、図５を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図５において、演算部２５はＣＰＵであり、プログラム記憶部２６に記憶された各種プログラムを実行することにより、後述する各種演算・処理を行う。これらの演算・処理においては、データ記憶部２７に記憶された各種のデータが用いられる。
【００２５】
操作・入力部２８は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、各種の制御コマンドやデータの入力を行う。通信部２９はスクリーン印刷装置とともに電子部品実装ラインを構成する他装置との間でデータの授受を行う。画像処理部３０は、カメラ２０による撮像データを画像処理することにより、後述するように、印刷検査のための半田印刷部の認識や、印刷検査データ作成のためのマスク開口検出を行う。
【００２６】
機構制御部３１は、カメラ２０を移動させるカメラ移動手段や、スキージヘッド１３を移動させるスキージ移動手段を制御する。表示部３２はディスプレイ装置であり、カメラ２０によって取得された画像のほか、後述する印刷検査用データ作成処置における操作画面や、印刷検査の判定結果などの表示を行う表示手段となっている。
【００２７】
次に図６を参照して、プログラム記憶部２６およびデータ記憶部２７にそれぞれ記憶されるプログラムおよびデータについて説明する。プログラム記憶部２６には、印刷動作プログラム２６ａ、画像処理プログラム２６ｂ、印刷良否判定プログラム２６ｃ、検査用データ作成処理プログラム２６ｄ、しきい値設定処理プログラム２６ｅが記憶されている。
【００２８】
印刷動作プログラム２６ａは、基板位置決め部１およびスキージヘッド１３の動作を制御して基板６へのクリーム半田９の印刷を行う印刷動作のためのプログラムである。画像処理プログラム２６ｂは、画像処理部３０がカメラ２０の撮像結果に基づき、以下に説明する２種類の処理を行うためのプログラムである。
【００２９】
まず、印刷後の基板６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、基板６の各電極に形成された要素半田印刷部（図４（ｂ）参照）を検出し、各要素半田印刷部の面積を算出する。また、マスクプレート１２を撮像した撮像結果を認識処理することにより、マスクプレート１２に設けられた各パターン孔１６の位置と形状を示すマスク開口データを求める処理を行う。このマスク開口データは、印刷検査のための検査用データとして用いられる。
【００３０】
印刷良否判定プログラム２６ｃは、画像処理部３０によって求められた要素半田印刷部の半田面積や位置ずれ量をしきい値（後述）と比較することによって、要素半田印刷部毎に印刷状態の良否を判定する。すなわち、画像処理部３０および演算部２５が印刷良否判定プログラム２６ｃを実行することにより実現される機能は、カメラ２０の撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を検査用のしきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定手段を構成する。
【００３１】
しきい値設定処理プログラム２６ｅは、印刷検査対象の基板の要素半田印刷部のそれぞれについて、後述するしきい値標準データに基づき、当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定する処理を行うためのプログラムである。演算部２５がしきい値設定処理プログラム２６ｅを実行することにより実現される機能は、要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定手段となっている。このしきい値設定手段は、後述するように、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定するようになっている。
【００３２】
データ記憶部２７には、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、しきい値標準データライブラリ２７ｄおよび実行用データ２７ｅが記憶されている。これらのデータのうち、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、しきい値標準データライブラリ２７ｄは、通信部２９を介してデータ管理用のコンピュータなどの他装置から転送され記憶される。
【００３３】
実装データ２７ａは、クリーム半田印刷後の基板に対して電子部品を実装する実装動作において用いられるデータ、すなわち実装される電子部品の種類を基板上における実装位置座標と関連させたデータである。部品データライブラリ２７ｂは、基板に実装される個々の電子部品に関するデータであり、電子部品の部品コード、部品形状・サイズなどのデータを含んでいる。
【００３４】
マスク開口データライブラリ２７ｃは、印刷に使用されるマスクプレート１２のパターン孔１６の開口位置や、形状・サイズを示す数値データを多種類の品種について記憶したものであり、個々のマスクプレートに付随したマスク開口データとして予め与えられる。図７（ａ）は、図４に示す基板６に対応したマスクプレート１２のパターン孔配置を示しており、図７（ｂ）のデータテーブルはこのマスクプレート１２のマスク開口データを示している。
【００３５】
マスク開口データでは、図７（ａ）に示す各パターン孔１６ａ〜１６ｄについての各種のデータが与えられる。パターン孔１６ａについて例示するように、まずパターン孔サイズを示す寸法Ｌ、Ｗや、これらの寸法から導出される開口部の周囲長、面積および基準原点に対する各パターン孔１６ｃの中心点Ｃの位置座標（ｘ、ｙ）が、マスク製作用の設計データに基づいて数値データの形で与えられる。他のパターン孔についても同様である。
【００３６】
ここでマスク開口データには、各パターン孔の形状を予め定められた区分にしたがって分類した形状区分を含ませてもよい。図７に示す例では、これらのパターン孔を、丸形（円形、楕円形およびこれらに準ずる形状）を示す形状区分１，四角形（正方形、長方形およびこれらに準ずる形状）を示す形状区分２に分類し、予めマスク開口データに含ませている。なお、図７（ｂ）に示す＊印が付された形状区分１＊、２＊は、後述するように、サイズとの関連で形状を区別する必要のない開口形状であることを示している。
【００３７】
後述するように、これらのマスク開口データは、印刷検査において図４（ｂ）に示す要素半田印刷部（Ｓ１〜Ｓ４）の種類、すなわち印刷されたクリーム半田の形状・サイズの区分と、基板上における位置を示す種類・位置データとして用いられる。したがって、マスク開口データライブラリ２７ｃを含んだデータ記憶部２７は、要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データを提供する半田印刷部データ提供手段となっている。
【００３８】
なお前述のように、マスクプレート１２をカメラ２０で撮像することによっても、パターン孔の開口位置や開口サイズを示すデータを取得することができることから、所要のマスク開口データがマスク開口データライブラリ２７ｃに含まれていない場合には、現物のマスクプレート１２を用いて図７に示すデータと同様のデータを取得することができる。
【００３９】
この場合には、カメラ２０および画像処理部３０が、マスクプレート１２から検出されたマスク開口データに基づいて取得された種類・位置データを提供する半田印刷部データ提供手段となる。但しこの場合には、図７（ｂ）に示す形状区分データは自動的には与えられず、後述するように、画像認識処理により求められた数値を基にして形状判定を行うデータ処理が必要となる。
【００４０】
しきい値標準データライブラリ２７ｄは、印刷検査において用いられる検査用のしきい値を設定するための標準データを提供するデータライブラリである。このデータライブラリは、基板に印刷される複数の要素半田印刷部の種類、すなわち形状とサイズに基づいて設定される種類に対して、標準のしきい値を関連づけた構成となっている。要素半田印刷部の種類は、場合によっては形状のみ、またはサイズのみで定義してもよいし、さらに形状・サイズ以外の要素を加味して定義してもよい。
【００４１】
印刷検査の検査用データ作成においては、前述のマスク開口データにより与えられる各要素半田印刷部に、しきい値標準データに示す複数のしきい値データから最適のしきい値を選定して対応させることにより、しきい値の設定が行われる。しきい値標準データライブラリ２７ｄは、しきい値の標準値を複数の要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを提供するしきい値データ提供手段となっている。
【００４２】
本実施の形態においては、しきい値標準データは図８に示すデータテーブルの形で与えられる。このデータテーブルにおいては、各要素半田印刷部の種類（形状・サイズ）を示す種類名称、種類名称に対応した規格番号、当該種類の縦横・直径を数値で示したサイズの各項目によって各要素半田印刷部の種類を特定し、個々の要素半田印刷部の種類に、しきい値１，しきい値２を対応させている。
【００４３】
しきい値１は、要素半田印刷部に印刷される半田量を示す半田面積の上限（＋ＮＧ）、下限（−ＮＧ）を正規状態における半田面積に対する百分率で規定している。しきい値２は、印刷された半田の位置の許容位置ずれ量を示しており、Ｘ方向、Ｙ方向毎に許容値をｍｍ単位で設定している。もちろん半田面積、位置ずれ以外の項目についてしきい値を設定してもよい。
【００４４】
規格番号１は汎用的に用いられるしきい値を示しており、要素半田印刷部の種類に関係なくしきい値を設定する場合に適用される。規格番号２〜７は、四角形の要素半田印刷部に適用されるしきい値であり、正方形／長方形の形状区分および大／中／小のサイズ区分を組み合わせた６パターンのしきい値データを表している。また規格番号８〜１０は、丸形の要素半田印刷部に適用されるしきい値であり、中／小／極小のサイズ区分による３パターンのしきい値データを表している。
【００４５】
しきい値選定パラメータは、後述するしきい値の自動設定処理において、選定パラメータとして参照される項目を示している。Ｌ，Ｗは、四角形については各図７（ａ）に示す縦横寸法であり、丸形については直径に相当する。（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．（Ｌ＋Ｗの許容最大値）の意味合いについては後述する。形状区分は、前述の丸形、四角形の区分をそれぞれ１，２で表している。
【００４６】
実行用データ２７ｅは、半田印刷に引き続いて実行される印刷後検査において実際に用いられる検査用データである。後述するように印刷対象の基板品種が指定され検査対象が特定されることにより、各要素半田印刷部毎にしきい値を設定した検査データが作成され、データ記憶部２７に実行用データ２７ｅとして記憶される。
【００４７】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、次に印刷検査方法および印刷検査のために実行される検査用データ作成処理について、図９のフローに沿って説明する。この印刷検査および検査用データ作成は、本実施の形態に示すスクリーン印刷装置に備えられた検査機能および検査用データ作成機能を用いて行われるものである。
【００４８】
まず図９において、対象となる基板に対応したマスク開口データの読み込みが行われる（ＳＴ１）。ここでは、対象となるマスクプレート１２に対応したマスク開口データ（図７（ｂ）参照）がマスク開口データライブラリ２７ｃから読み取られる。なおこのライブラリデータが未入手である場合には、前述のようにマスクプレート１２を撮像して得られた画像データから開口部を検出して形状およびサイズを求め、種類・位置データとするデータ生成処理が行われる。
【００４９】
次いでしきい値標準データの読み込みが行われる（ＳＴ２）。これにより、図９に示すデータテーブルの各データが読み込まれ、個々の要素半田印刷部を対象として、しきい値設定処理がこれらのデータに基づいて行われる。すなわち、（ＳＴ１）、（ＳＴ２）においては、要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データならびに検査用のしきい値の標準値を複数の要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データとを読み込む（データ読み込みステップ）。
【００５０】
しきい値設定処理は、以下に説明するアルゴリズムに従って行われる。まず、マスク開口データの寸法Ｌ，Ｗを加算して、（Ｌ＋Ｗ）で定義される外形長さを求め、次いで求められた外形長さが所定範囲内であるか否か、すなわち、（Ｌ＋Ｗ）が、０．４ｍｍを超え４ｍｍ以下という範囲条件に該当するか否かを判断する（ＳＴ３）。ここで、外形長さ（Ｌ＋Ｗ）は、当該要素半田印刷部のサイズを表す指標として用いられている。
【００５１】
そしてこの指標が前述の範囲条件に該当する場合には、要素半田印刷部の形状をしきい値設定の要件とし、範囲条件に該当しない場合には、形状をしきい値設定の要件とはしない。すなわち、要素半田印刷部のサイズがある範囲を超えて大きい場合、またある範囲より小さい場合には、形状が丸形であるか四角形であるかを区別してしきい値を設定する実用上の意味合いがないという観点から、このような範囲条件を設定している。
【００５２】
そして外形長さが上述の範囲条件に該当し、形状をしきい値設定の要件とする場合には、当該要素半田印刷部の形状が既知であるか否か、すなわちマスク開口データ上で、予め形状区分が与えられているか否かを判断する（ＳＴ４）。マスク開口データライブラリ２７ｃからデータを読み取った場合には、前述のように形状区分（１または２）が与えられており、この場合にはそのまま（ＳＴ６）に進む。そして当該形状区分に該当する特定形状のデータを、しきい値として選定される選定範囲に属する候補データとして設定する。
【００５３】
これにより、図８に示すしきい値標準データ中の各規格番号で示すしきい値データのうち、当該形状区分と一致する形状区分（しきい値選定パラメータに示される形状区分参照）を有するしきい値データのみが、候補データとなる。また（ＳＴ４）にて形状が既知でないならば、すなわち、マスクプレート１２を画像認識することによりマスク開口データを取得した場合にように、形状区分が予め与えられていない場合には、形状判定処理を行う（ＳＴ５）。この形状判定処理について、図１０を参照して説明する。
【００５４】
まずマスク開口データ（図７（ｂ））から、周囲長データを読み込み（ＳＴ１１）、次いで面積データを読み込む（ＳＴ１２）。そして（周囲長）２ ／面積で定義される形状固有値を計算し（ＳＴ１３）、求められた形状固有値が予め定められた所定値（１５）以上であるか否かを判断する（ＳＴ１４）。ここで、形状固有値が１５以上であれば、形状は「四角」であると判定し（ＳＴ１５）、また形状固有値が１５に満たなければ形状は「丸」であると判定する（ＳＴ１６）。
【００５５】
上述の形状判定は、上述定義の形状固有値は閉図形の形状が複雑になるほど増加し、最も面積集積度が高く単純な円形の場合に最小値１２．５６を取り、正方形では１６，長方形では１６を超えた数値となり、面積が分散した複雑な形状の多角形ではさらに大きな数値となるという性質を利用したものである。すなわち、判定のための境界値を１５に設定し、形状固有値をこの境界値と比較することにより、画像認識処理によって求められる周囲長と面積から、閉図形の形状を「丸」と「四角」に大まかに区分けすることができる。
【００５６】
上述の形状判定処理の後、同様に（ＳＴ６）に進み、図８に示すしきい値標準データ中の各規格番号で示すしきい値データのうち、判定結果と一致する形状区分を有するしきい値データのみが、候補データとなる。また（ＳＴ３）において外形長さが上述の範囲条件に該当せず、形状をしきい値設定の要件としない場合（図４（ｂ）に示すマスク開口データで、形状区分において＊印を付したパターン孔が該当）には、（ＳＴ７）に進み、形状を無視したデータ、すなわち図８に示すしきい値標準データ中の規格番号２〜１０で示す全てのしきい値データが、候補データとして設定される。
【００５７】
次に、設定された候補データの中から、当該要素半田印刷部に適用されるべきしきい値データを選択する（ＳＴ８）。このしきい値選定は、図８に示すしきい値選定パラメータを参照して行われる。すなわち、まず対象となっている要素半田印刷部の外形長さ（Ｌ＋Ｗ）を計算する。そしてこの外形長さをしきい値選定パラメータに示された外形長さの許容最大値（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．と比較し、この外形長さと最も近く、かつこの外形長さが（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．を超えないような条件に該当する（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．を見いだす。そしてこの（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．に対応した規格番号のしきい値を、当該要素半田印刷部のしきい値として選択する。
【００５８】
すなわち、要素半田印刷部のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定する（しきい値設定ステップ）。そしてこのしきい値設定ステップにおいては、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定する。
【００５９】
例えば、図４（ｂ）に示すマスク開口データ中のパターン孔１６ｃについては、Ｌ＋Ｗは７．７であり、図８中のしきい値選定パラメータの（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．と照らし合わせて、Ｌ＋Ｗの値７．７が最も近く且つ超過しない（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．の値１０、すなわち規格番号２のしきい値を、パターン孔１６ｃに対応したしきい値に選定する。なお、最も近く且つ超過しない（Ｌ＋Ｗ）Ｍａｘ．が存在しない場合には、最も近いという条件のみで選定する。
【００６０】
このようにして選定された各パターン孔に対応するしきい値を、マスク開口データと対応させることにより、検査用データが作成され、作成された検査用データは、実行用データ２７ｅとしてデータ記憶部２７に記憶される（ＳＴ９）。実行用データ２７ｅの作成が完了したならば、スクリーン印刷作業の実行が可能となる。
【００６１】
スクリーン印刷作業が開始されると、まずマスクプレート１２上にクリーム半田９が供給され、そして基板６をマスクプレート１２の下面に当接させる。次いでスキージヘッド１３を移動させて、クリーム半田９をパターン孔１６ａ〜１６ｄを介して基板６の各電極６ａ〜６ｄ上に印刷する。この後、Ｚ軸テーブル５を下降させて版離れを行うことにより、基板６の電極上には要素半田印刷部Ｓ１〜Ｓ４（図４参照）が形成される。
【００６２】
この後、印刷検査が行われる。この印刷検査は、基板位置決め部１を再びスクリーンマスク１０の下方から基板認識位置（図２参照）へ移動させ、カメラ２０によって印刷後の基板６の上面を撮像して、要素半田印刷部Ｓ１〜Ｓ４の面積および位置ずれを検出することによって行われる。そしてこれらの検出結果を実行用データ２７ｅに記憶されたしきい値と比較することにより、印刷状態の良否が判定される。すなわち、撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果をしきい値と比較することにより、各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する（印刷良否判定ステップ）。そしてこれらの判定結果は、表示部３２に表示される。
【００６３】
上記説明したように、本実施の形態に示す印刷検査においては、要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データに基づき、当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を自動的に設定するようにしている。これにより、形状やサイズが異なり、版離れ性などの印刷難度が異なる多種類のパターン孔を有するマスクプレートによって印刷された基板を検査対象とする場合においても、それぞれのパターン孔の印刷難度を勘案したしきい値を自動的に設定することができる。
【００６４】
したがってこのような検査対象に、一律のしきい値を適用して印刷検査を実行する場合に生じる不都合、すなわち小サイズのパターン孔について、後工程において品質不良を招かない程度の印刷品質でありながら、一律のしきい値が適用されたために、判定結果において「かすれ」の不具合が高頻度で発生し、その対処のために効率的な検査実行が妨たげられるという不都合を避けることができる。換言すれば、スクリーン印刷のように印刷難度の異なる複数種類の印刷部位を同時に検査対象とする場合において、印刷部位に応じたきめの細かいしきい値の設定が可能となり、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、印刷検査機能を備えたスクリーン印刷装置によって印刷後の検査を行う形態を示しているが、スクリーン印刷装置とは別個に独立して専用の印刷検査装置を設ける場合にあっても、さらには印刷検査の検査用データ作成処理のみを行う検査用データ作成装置についても、本実施の形態に示す構成を適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、検査用のしきい値の標準値を要素半田印刷部の種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを予め準備しておき、印刷検査対象の基板の要素半田印刷部のそれぞれについて、しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するようにしたので、実用上最適なしきい値を用いて、適正品質を確保するとともに検査作業を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置による基板印刷面の平面図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の種類・位置データの説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のしきい値標準データライブラリの説明図
【図９】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成におけるパターン孔の形状判定処理のフロー図
【符号の説明】
１ 基板位置決め部
６ 基板
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 電極
９ クリーム半田
１２ マスクプレート
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ パターン孔
２０ カメラ
２５ 演算部
２６ プログラム記憶部
２６ｂ 画像処理プログラム
２６ｃ 印刷良否判定プログラム
２６ｄ 検査用データ作成処理プログラム
２６ｅ しきい値設定処理プログラム
２７ データ記憶部
２７ｃ マスク開口データライブラリ
２７ｄ しきい値標準データライブラリ
３０ 画像処理部
Claims (6)
- スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査装置であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用のそれぞれの電極に形成される要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データを提供する半田印刷部データ提供手段と、前記撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を検査用のしきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定手段と、前記しきい値の標準値を複数の前記種類と関連づけて作成されたしきい値標準データを提供するしきい値データ提供手段と、印刷検査対象の基板の前記要素半田印刷部のそれぞれについて、前記しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定手段とを備えたことを特徴とする印刷検査装置。
- 前記要素半田印刷部の種類は、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて設定されることを特徴とする請求項１記載の印刷検査装置。
- 前記しきい値設定手段は、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、前記しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定することを特徴とする請求項２記載の印刷検査装置。
- スクリーン印刷後の基板を撮像した撮像結果に基づいてクリーム半田の印刷状態の検査を行う印刷検査方法であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用のそれぞれの電極に形成される要素半田印刷部の種類および位置を示す種類・位置データならびに検査用のしきい値の標準値を複数の前記種類と関連づけて作成されたしきい値標準データとを読み込むデータ読み込みステップと、印刷検査対象の基板の前記要素半田印刷部のそれぞれについて、前記しきい値標準データに基づき当該要素半田印刷部の種類に応じたしきい値を設定するしきい値設定ステップと、前記撮像結果を画像処理して得られた半田認識結果を前記しきい値と比較することにより各要素半田印刷部の印刷状態の良否を判定する印刷良否判定ステップとを含むことを特徴とする印刷検査方法。
- 前記要素半田印刷部の種類は、各要素半田印刷部の形状およびサイズに基づいて設定されることを特徴とする請求項４記載の印刷検査方法。
- 前記しきい値設定ステップにおいて、要素半田印刷部の形状およびまたはサイズに基づいて、前記しきい値標準データから当該要素半田印刷部のしきい値を選定することを特徴とする請求項５記載の印刷検査方法。
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