JP2005156283A - Apparatus and method for solder inspection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に印刷された半田の印刷状態を検査する半田検査装置および半田検査方法に関するものである。 The present invention relates to a solder inspection apparatus and a solder inspection method for inspecting a printing state of solder printed on a substrate.
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半田検査が行われる。この半田検査は、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認識処理することにより、基板の接合用電極に対応した半田印刷位置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)。 In mounting electronic components, cream solder is applied to the surface of the substrate prior to mounting the electronic components on the substrate. As a method for applying the cream solder, a screen printing method is widely used. After the printing process, a solder inspection for inspecting the printing state of the cream solder is performed. In this solder inspection, the substrate after screen printing is imaged by a camera, and the imaging result is subjected to image recognition processing to determine whether or not cream solder is correctly printed at the solder printing position corresponding to the bonding electrode on the substrate. (See, for example, Patent Document 1).
そしてこの半田検査により印刷不良が検出された場合には、当該基板を電子部品実装ラインから排出するため、不良報知がなされるとともに、検査結果は表示モニタに表示される。これにより、オペレータは、基板のどの半田印刷位置にどのような印刷不良が発生したかを知ることができる。
ところで、半田検査によって得られる情報は、単に個々の基板についての良否判定に利用されるのみならず、例えば印刷状態の特定項目の傾向を判断して、印刷条件をより適正に設定するためのフィードバック情報として利用されることが望ましい。しかしながら、従来の半田検査装置においては、検査結果は個々の基板毎に表示されるのみであったため、検査によって得られた諸情報を有効に活用することが困難であった。 By the way, the information obtained by solder inspection is not only used for pass / fail judgment for individual substrates, but also feedback for setting the printing conditions more appropriately, for example, by determining the tendency of specific items of the printing state. It is desirable to use it as information. However, in the conventional solder inspection apparatus, since the inspection result is only displayed for each substrate, it is difficult to effectively use various information obtained by the inspection.
そこで本発明は、半田検査において求められた検査結果情報を有効に活用し、印刷検査の有用性を向上させることができる半田検査装置および半田検査方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a solder inspection apparatus and a solder inspection method that can effectively use inspection result information obtained in solder inspection and improve the usefulness of print inspection.
本発明の半田検査装置は、複数の半田印刷位置が設定された基板を対象として半田の印刷状態の検査を行う半田検査装置であって、半田印刷後の基板において前記半田印刷位置を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮像結果に基づいて前記印刷状態の良否を判定して判定結果を出力する判定手段と、前記判定結果を複数の基板について各半田印刷位置毎に累積記憶する記憶手段と、基板における半田印刷位置を半田印刷位置マップとして視覚的に画面表示する半田印刷位置マップ表示手段と、前記半田印刷位置マップ上において各半田印刷位置毎に前記累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示手段とを備えた。 A solder inspection apparatus according to the present invention is a solder inspection apparatus that inspects a printed state of solder for a board on which a plurality of solder printing positions are set, and that captures images of the solder printing positions on a board after solder printing. Means for determining the quality of the printing state based on the imaging result of the imaging means and outputting a determination result; and storage means for accumulating and storing the determination result for each solder printing position for a plurality of substrates. A solder printing position map display means for visually displaying the solder printing position on the board as a solder printing position map; and a determination for displaying the cumulatively stored determination result for each solder printing position on the solder printing position map And a result accumulation display means.
本発明の半田検査方法は、複数の半田印刷位置が設定された基板を対象として半田の印刷状態の検査を行う半田検査方法であって、半田印刷後の基板において前記半田印刷位置を撮像する撮像工程と、前記撮像工程によって取得された撮像結果に基づいて前記印刷状態の良否を判定して判定結果を出力する判定工程と、前記判定結果を複数の基板について各半田印刷位置毎に累積記憶する記憶工程と、基板における半田印刷位置を半田印刷位置マップとして視覚的に表示した画面上において各半田印刷位置毎に前記累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示工程とを含む。 The solder inspection method of the present invention is a solder inspection method for inspecting the printed state of solder for a substrate on which a plurality of solder printing positions are set, and imaging the solder printing position on the substrate after solder printing. A determination step for determining the quality of the printing state based on the imaging result acquired by the imaging step and outputting the determination result; and accumulatively storing the determination result for each solder printing position for a plurality of substrates. A storage step, and a determination result cumulative display step of displaying the determination result accumulated and stored for each solder printing position on a screen visually displaying the solder printing position on the substrate as a solder printing position map.
本発明によれば、半田検査の判定結果を複数の基板について各半田印刷位置毎に累積記憶しておき、基板における半田印刷位置を半田印刷位置マップとして視覚的に表示した画面上において、各半田印刷位置毎に累積記憶された判定結果を表示することにより、半田検査において求められた検査結果情報を有効に活用し、印刷検査の有用性を向上させることができる。 According to the present invention, determination results of solder inspection are accumulated and stored for each solder printing position for a plurality of boards, and each solder printing position on the screen is visually displayed as a solder printing position map on each solder. By displaying the determination result accumulated and stored for each printing position, it is possible to effectively utilize the inspection result information obtained in the solder inspection and improve the usefulness of the print inspection.
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の動作説明図、図5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6は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置に組み込まれた半田検査装置の制御系の構成を示すブロック図、図7は本発明の一実施の形態の半田検査装置の判定結果表示画面を示す図、図8は本発明の一実施の形態の半田検査装置の判定結果表示画面の表示内容を説明する図、図9は本発明の一実施の形態の半田検査方法のフロー図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of the substrate printing surface of the screen printing apparatus according to the embodiment of the present invention. The block diagram which shows the structure of the control system of the solder test | inspection apparatus incorporated in the screen printing apparatus of one embodiment of FIG. 7, FIG. 7 is a figure which shows the determination result display screen of the solder test | inspection apparatus of one embodiment of this invention, FIG. 8 is a view for explaining the display contents of the determination result display screen of the solder inspection apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a flowchart of the solder inspection method according to the embodiment of the present invention.
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の複数の半田印刷位置に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、半田印刷後の基板を対象として半田の印刷状態の検査を行う半田検査装置としての機能を併せ持った構成となっている。 First, the structure of the screen printing apparatus will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. In this screen printing apparatus, not only a printing mechanism that prints cream solder at a plurality of solder printing positions on a board on which electronic components are mounted, but also a solder printed state for a board after solder printing, as will be described later. It has a structure that also has a function as a solder inspection apparatus for performing inspection.
図1、図2において、基板位置決め部1は、Y軸テーブル2およびX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7によって挟み込まれた基板8を下方から保持する基板保持部6が設けられている。印刷対象の基板8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8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8は、搬出コンベア15によって搬出される。
1 and 2, the
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8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8の回路形成面には、図5(a)に示すように種類の異なる電子部品を接合するための電極8a、8b、8c、8dが設けられている。
A
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。図2に示すように、スキージヘッド13は2つのスキージ18A,18Bを備えており、スキージ18A,18Bは、水平な移動プレート16に保持されたスキージ昇降機構17によってそれぞれ昇降する。スキージヘッド13による印刷動作は、図4(a)に示すように、基板8を保持した基板位置決め部1をスクリーンマスク10の下方の印刷位置に移動させた状態で行われる。
On the
印刷動作においては、まず基板8をマスクプレート12の下面に当接させ、マスクプレート12上にクリーム半田9を供給する。そしてスキージヘッド13のスキージ18A,18Bのいずれかをマスクプレート12の表面に当接させて摺動させることにより、基板8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(図示省略)を介してクリーム半田9が印刷される。これにより、図5(b)に示すように、電極8a、8b、8c、
8d上にはそれぞれ半田印刷部S1,S2,S3,S4が形成される。すなわち、電極8a、8b、8c、8dは、基板8に設定された複数の半田印刷位置となっている。
In the printing operation, first, the
Solder printing portions S1, S2, S3, and S4 are formed on 8d, respectively. That is, the
このスクリーン印刷動作においては、スキージ18Aを手前側(図2において左側)から奥側(図2において右側)に移動させる(矢印a参照)ことにより印刷を行う正方向印刷と、スキージ18Bを奥側から手前側に移動させる(矢印b参照)ことにより印刷を行う逆方向印刷とが反復して実行される。そして後述するように半田検査の検査結果を累積記憶する際には、検査結果はこの印刷の方向に関連づけられて記憶される。なお、「正方向」、「逆方向」という区別は便宜的なものである。
In this screen printing operation, forward direction printing is performed by moving the
スクリーンマスク10の上方には、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。
A
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8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、この状態で図4(b)に示すように、カメラ20を基板位置決め部1の保持された基板8の上方に移動させることにより、カメラ20によって基板8の任意の位置を撮像することができる。カメラ20は、半田印刷後の基板において半田印刷位置を撮像する撮像手段となっている。
As shown in FIG. 2, the
次に図6を参照して、スクリーン印刷装置に組み込まれた半田検査装置の制御系の構成について説明する。制御部23は、機構制御部25を介して基板位置決め部1やスクリーン印刷機構などの機構部26を制御するとともに、カメラ20の撮像制御を行うCCU(カメラコントロールユニット)24や表示部28を制御し、さらに操作・入力部27からの入力を制御する。制御部23は、上述の全体制御装置としての機能のほか、以下に説明する内部機能としての画像処理部23a、良否検査部23b、統計処理部23c、表示処理部23dを備えている。
Next, the configuration of the control system of the solder inspection apparatus incorporated in the screen printing apparatus will be described with reference to FIG. The
画像処理部23aはCCU24を介してカメラ20によって取得された撮像データを受信し、半田形状検出などの所定の画像処理を行う。良否検査部23bは画像処理部23aによって処理された画像処理結果に基づいて、印刷状態の良否を検査し判定結果を出力する。画像処理部23aおよび良否検査部23bは、撮像手段による撮像結果に基づいて印刷状態の良否を判定して判定結果を出力する判定手段となっている。
The
この判定手段による判定結果の出力に際しては、検査結果がNGか否かの判定のみならず、印刷状態不良の種類が併せて出力される。印刷状態の種類としては、印刷位置が正規位置から外れた位置ずれ、正規印刷範囲からはみ出して印刷されるにじみ、印刷量が正規状態よりも少ないかすれ、隣接半田印刷位置の間で不正常に半田が繋がった状態となるブリッジなどがある。統計処理部23cは良否検査部23bから各基板毎に出力される判定結果を累積集計して所定の統計処理を行う。処理結果は表示処理部23dに出力され、表示処理部23dによって表示処理がなされた後に表示部28の表示モニタに表示される。
When the determination result is output by the determination means, not only the determination as to whether the inspection result is NG, but also the type of printing state failure is output together. The types of printing status are: misalignment where the printing position deviates from the normal position, bleeding that prints out of the normal printing range, the amount of printing is less than the normal state, and incorrect soldering between adjacent solder printing positions. There are bridges that become connected. The
次に記憶部30について説明する。記憶部30は、検査用データ記憶部31、検査NG累積データ記憶部32およびプログラム記憶部33を備えている。プログラム記憶部33には、制御部23によって実行される各種処理のための処理プログラムが記憶される。検査用データ記憶部31には、良否検査部23bによる良否検査に使用される検査用データ、すなわち半田位置データ31a、半田形状データ31bおよび検査しきい値データ31cが記憶されている。半田位置データ31aは、基板において半田が印刷される半田印刷
位置、ここでは電極8a、8b、8c、8dの位置を示す座標データが半田位置データとなる。
Next, the
半田形状データ31bは、個々の半田印刷部に印刷されるべき半田の形状・量に関連したデータであり、ここでは半田が印刷される面積が半田形状データとして記憶される。検査しきい値データ31cは画像処理部23aによって検出された各半田印刷部の正規位置に対する位置ずれや、正規半田量に対する実際の半田量の、ばらつきの許容範囲を示すデータであり、許容範囲として定められたしきい値をはずれた場合には、NG判定がなされる。
The solder shape data 31b is data related to the shape and amount of solder to be printed on each solder printing section, and here, the area where the solder is printed is stored as the solder shape data. The inspection threshold value data 31c is data indicating an allowable range of variation in the positional deviation of each solder printing unit detected by the
検査NG累積データ記憶部32は、良否検査部23bによって各基板毎に出力された特定項目のNG判定結果について、統計処理部23cによって統計処理した検査NG累積データを記憶する。ここでは同一品種の基板の各半田印刷位置毎に、NGの発生した頻度が、NG発生頻度は印刷方向別データ32a、NG種類別データ32bの形で記憶される。すなわち印刷方向別データ32aにおいては、各半田印刷位置で発生したNGの発生頻度がスキージユニット13による印刷方向別に記憶され、NG種類別データ32bにおいては、各半田印刷位置で発生したNGの発生頻度がNG種類別に記憶される。
The inspection NG cumulative
次に、検査NG累積表示について、図7,図8を参照して説明する。図7は、検査NG累積データ記憶部32に記憶されたデータを表示処理部23dによって表示処理して表示部28の表示モニタに表示した画面34を示している。NG情報を表示する画面34には、基板8における半田印刷位置、すなわち電極8a、8b、8c、8dの位置を視覚的に示す半田印刷位置マップ35が表示されている。そして半田印刷位置マップ35には、表示の対象となる基板8において発生したNGが、各半田印刷位置毎に表示される。
Next, the examination NG cumulative display will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a
ここで、累積表示ボタン39を操作することにより、半田印刷位置マップ35には当該時点までに印刷された複数の基板についてのNG発生データが表示される。ここでは表示方法としてバルーンマーク36を半田印刷位置マップ35上に重ねて表示する方法を用いている。すなわちNGが発生した半田印刷位置はバルーンマーク36の位置によって、発生頻度についてはバルーンマーク36の大きさによって表示される。このバルーンマーク36の大きさをNG表示画面34上に併せて表示されるサイズ参照欄41と対比することにより、実際の発生頻度を知ることができる。そして累積リセットボタン40を操作することにより、記憶された検査NG累積データがリセットされ、その時点から判定結果の累積記憶が新たに開始される。なお、NGの発生頻度をバルーンマーク36の色で判別するようにしてもよい。
Here, by operating the
次に、検査NG累積データを印刷方向別データ32aに基づいて表示する印刷方向別データ表示について説明する。すなわち、NG表示画面34において印刷方向別データ種類選択枠37を操作することにより、図8(a)に示す4種類の表示方法、「手前から奥」37a、「奥から手前」37b、「混合表示」37c、「同一画面表示」37dを選択することができる。「手前から奥」37a、「奥から手前」37bは、それぞれ正方向印刷、逆方向印刷において発生したNGのみを対象とする表示方法であり、「混合表示」37cは、正方向・逆方向を問わず発生した全てのNGを加え合わせたデータを表示する。
Next, data display by print direction for displaying the inspection NG accumulated data based on the
また「同一画面表示」37dを選択すると、図8(a)に示すように、「手前から奥」37a、「奥から手前」37bについてのそれぞれのデータが、同一画面の同一バルーンマーク内における比率の形で円グラフ表示される。これにより、累積NG発生個数と「手前から奥」37a、「奥から手前」37bにおける頻度分布とを、全体的に把握可能な一覧性に優れた表示形態で表示することができる。このように印刷の方向と関連づけてNGを表示させることにより、NGの発生状況と印刷の方向との関連を推定することが可能と
なる。
When “same screen display” 37d is selected, as shown in FIG. 8 (a), the data for “front to back” 37a and “back to front” 37b are ratios in the same balloon mark on the same screen. Is displayed as a pie chart. As a result, the cumulative number of NG occurrences and the frequency distributions in the “front to back” 37a and “back to front” 37b can be displayed in a display form with excellent listability that can be grasped as a whole. By displaying NG in association with the printing direction in this way, it is possible to estimate the relationship between the occurrence of NG and the printing direction.
次に検査NG詳細表示について説明する。NG情報を表示する画面34に設定された検査NG詳細表示ボタン38を操作することにより、NG種類別データ32bに基づいて半田印刷位置マップ35にバルーンマーク36を表示する際に、発生したNGの種類別の発生比率が、バルーンマーク36内で円グラフ表示される。
Next, the inspection NG detailed display will be described. When the
すなわち、上記構成において、検査NG累積データ記憶部32は、判定結果を複数の基板について各半田印刷位置毎に累積記憶する記憶手段となっており、表示処理部23dおよび表示部28は、基板における半田印刷位置を半田印刷位置マップとして視覚的に画面表示する半田印刷位置マップ表示手段となっている。また統計処理部23cおよび表示処理部23dは、半田印刷位置マップ上において各半田印刷位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示手段を構成する。そしてこの判定結果累積表示手段は、判定結果を印刷の方向に関連づけて表示するとともに、判定結果を印刷状態不良の種類に関連づけて表示する形態となっている。
That is, in the above configuration, the inspection NG cumulative
次に図9を参照して、カメラ20、CCU(カメラコントロールユニット)24および制御部23によって実行される半田検査の実行フローについて図7を参照7して説明する。半田検査が開始されると(ST1)、検査用データ記憶部31から必要なデータの読み込みが行われる(ST2)。次いでカメラ20によって半田印刷画像を取得し(ST3)、この画像データを画像処理部23aによって画像処理し、この処理結果にもとづいて良否検査部23bによって半田検査が行われる(ST4)。
Next, with reference to FIG. 9, an execution flow of solder inspection executed by the
そして検査NGの判定が行われ(ST5)、NGであれば統計処理部23cによって所定の統計処理が行われる。すなわち、NG数がカウントされ(ST6)、半田印刷位置に対応させて累積NG数を検査NG累積データ記憶部32に記憶する(ST7)。そして当該半田位置が最後の半田であるか否かが判定され(ST8)、最後でなければ(ST3)に戻って同様の処理が反復される。
Then, the inspection NG is determined (ST5), and if it is NG, a predetermined statistical process is performed by the
そして(ST5)にて検査NGでない場合には、(ST8)に移行し、(ST8)にて最後の半田であると確認されて、半田検査を終了する(ST9)。このように、同一品種の複数の基板について半田検査を反復実行する過程において、各半田印刷位置について発生したNGの発生頻度やNGの種類についてのデータが累積され、そして、オペレータがNGの発生状態を確認する際には、表示部28の表示モニタにNG情報を表示する画面34を表示させる。
If the inspection is not NG in (ST5), the process proceeds to (ST8), where it is confirmed that it is the last solder in (ST8), and the solder inspection is finished (ST9). As described above, in the process of repeatedly executing the solder inspection for a plurality of substrates of the same product type, the data on the frequency of occurrence of NG and the data on the type of NG are accumulated for each solder printing position, and the operator is in the state of occurrence of NG. Is displayed, a
すなわち、上述の複数の半田印刷位置が設定された基板8を対象として半田の印刷状態の検査を行う半田検査方法においては、半田印刷後の基板8において半田印刷位置を撮像する撮像工程と、撮像工程によって取得された撮像結果に基づいて印刷状態の良否を判定して判定結果を出力する判定工程と、判定結果を複数の基板8について各半田印刷位置毎に累積記憶する記憶工程と、基板8における半田印刷位置を半田印刷位置マップとして視覚的に表示した画面上において各半田印刷位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示工程とを含む形態となっている。
That is, in the solder inspection method for inspecting the printed state of solder for the
これにより、個々の基板についての検査結果のみを表示する従来の半田検査方法においては的確な判断が困難であった各半田印刷位置におけるNGの全体的な発生傾向を容易に把握することができるとともに、NG発生状況と印刷の方向との関連や種類別のNG発生分布など、必要に応じてさらに詳細な内容を把握することができる。 As a result, it is possible to easily grasp the overall generation tendency of NG at each solder printing position, which is difficult to accurately judge in the conventional solder inspection method that displays only the inspection result for each substrate. Further, it is possible to grasp more detailed contents as necessary, such as the relationship between the NG occurrence status and the printing direction and the NG occurrence distribution by type.
そしてこれらのNG発生傾向を分析することにより,NG発生要因を実証的データに基
づいて推定して、印刷条件をより適正に設定することが可能となる。すなわち田検査において求められた検査結果情報を有効に活用し、印刷検査の有用性を向上させることができる。
By analyzing these NG generation tendencies, it is possible to estimate NG generation factors based on empirical data and set printing conditions more appropriately. That is, it is possible to effectively use the inspection result information obtained in the rice field inspection and improve the usefulness of the print inspection.
本発明の半田検査装置および半田検査方法は、半田検査において求められた検査結果情報を有効に活用し、印刷検査の有用性を向上させることができるという効果を有し、基板に印刷された電子部品接合用の半田の印刷状態を検査する分野に有用である。 The solder inspection apparatus and the solder inspection method of the present invention have the effect of effectively utilizing the inspection result information obtained in the solder inspection and improving the usefulness of the print inspection, and the electronic printed on the board This is useful in the field of inspecting the printed state of solder for component joining.
8 基板
8a,8b,8c,8d 電極
9 クリーム半田
20 カメラ
23 制御部
23b 良否検査部
23c 統計処理部
23d 表示処理部
S1,S2,S3,S4 半田印刷部
8
Claims (6)
5. The determination unit according to claim 4, wherein the determination unit also outputs a type of printing state defect as a determination result, and displays the determination result in association with the type of printing state defect in the determination result accumulation display step. Solder inspection method.
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