JP2007081080A - 基板検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】 検査を実行する工程が限定される場合でも、部品実装基板に品質が低下している部位やその品質の低下の原因を容易に判別できるようにする。
【解決手段】 最終のリフロー工程に設けられた検査装置１と、これより前の２工程にそれぞれ設けられた画像収集装置２Ａ，２Ｂと、画像表示装置３とによりネットワークシステムを構成する。検査装置１では、所定数の基板を検査する間に得た計測値の判定基準値に対する余裕度を部品毎に求め、その余裕度が小さい部品の部品コードをその他の装置２Ａ，２Ｂ，３に送信する。画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、検査装置１からの部品コードに対応する画像をメモリに保存する。画像表示装置３では、前記部品コードに対応する部品について、検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂから画像の送信を受け付け、同一の基板および同一の部品毎に各工程の画像を表示する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、部品実装基板の製造のために順次実行される複数の工程のうちの最終工程または中間の工程に外観検査装置を配備して、その工程実行後の基板に画像処理による検査を実行する基板検査システムに関する。

部品実装基板（以下、単に「基板」という場合もある。）の一般的な製造工程には、シルクスクリーン法を用いたはんだ印刷機によりプリント配線板にクリームはんだを印刷する工程（以下、「はんだ印刷工程」という。）、マウンタにより前記クリームはんだが印刷された基板に部品を搭載する工程（以下、「部品実装工程」という。）、部品登載後の基板をリフロー炉に搬入して加熱することにより前記部品を基板にはんだ付けする工程（以下、「リフロー工程」という。）が含められる。

これらの工程を一連に実行するようにした基板製造ラインでは、工程毎に外観検査装置を配備して、当該工程実行後の基板に対し、画像処理の手法を用いた検査を実行するのが望ましい。

出願人は、先般、上記のように工程毎に検査をすることを前提に、コンピュータを主体とする情報処理装置に各工程の検査装置を接続したシステムを開発した。このシステムは、各検査装置が検査に使用した画像を情報処理装置に送信し、情報処理装置において、各工程における同一基板上の同一部位にかかる画像を１つの画面内に並列表示するものである（特許文献１参照）。このシステムによれば、不良が発生した部位について、各工程実行後の画像を見比べて、不良の元になる異常がいずれの工程で発生したかを確認したり、その確認結果から不良の原因を特定するなどの分析が可能になり、製造ラインにおける不備を迅速かつ正確につきとめることが可能になる。

特開２００４−３６１１４５ 公報

上記した基板製造ラインにおいて多数枚の基板が製造されると、各工程を実行する装置の部材が消耗して、基板の品質が低下する可能性がある。
たとえば、はんだ印刷工程において、印刷機のマスクに目詰まりが生じると、その目詰まり部分に対応するはんだ印刷部位の面積がしだいに小さくなったり、形状が変化する可能性がある。また、マウンタにおける部品吸着パッドの吸着力が低下すると、そのパッドにより実装される部品が正しい位置に搭載されずに位置ずれする可能性がある。

上記のような装置側部材の消耗による品質の低下は、連続的に発生する場合が多い。しかもこの種の品質の低下は時間が経つにつれて進行し、最終的に不良のレベルに達する可能性がある。
ここで、工程毎に検査装置を設けた場合には、これらの検査装置に、不良判定用の判定基準値のほかに品質の低下の程度を判別するための基準値を設けて判別を行うことにより、品質の低下やその原因を比較的容易に検出することができる。また上記の特許文献１に記載されたシステムを導入すれば、過去に検査された基板の工程毎の画像を１枚ずつ照合することができるので、品質の低下の原因を精度良く判別することができる。

しかし、十分な資本力を持たないユーザーは、最終工程のリフロー工程のみに検査装置を設けるか、せいぜい部品実装工程とリフロー工程とに検査装置を設けるレベルで留めてしまう。このような構成では、仮に検査装置によって、品質が低下している部位があることを検出できたとしても、その低下の原因を正しくつきとめるのは困難になる。
たとえば、リフロー工程のみに検査装置を設ける場合には、この検査装置により若干の位置ずれがある部品を検出したとしても、その位置ずれが部品の実装時に生じたものであるのか、リフロー工程で生じたものであるのかまでを特定するのは困難である。

この発明は上記の問題点に着目してなされたもので、検査を実行する工程が限定される場合でも、部品実装基板に品質が低下している部位および品質の低下の原因を容易に判別できるようにすることを、目的とする。

この発明にかかる基板検査システムは、部品実装基板の製造のために順次実行される複数の工程のうち最初の工程以外の工程に配備された外観検査装置と、前記外観検査装置が配備された工程より前の少なくとも一工程に配備され、前記外観検査装置との通信が可能な画像収集装置と、前記外観検査装置および画像収集装置から画像の供給を受け、これら供給された画像を表示する画像表示装置とを具備する。

前記外観検査装置は、撮像手段のほか、検査対象の基板の各被検査部位に対し、それぞれ前記撮像手段の撮像により生成された画像を用いて所定の計測処理を行うとともに、計測処理により得られた計測値を所定の判定基準値と比較して前記被検査部位の良否を判定する検査実行手段と、前記撮像手段および検査実行手段が同一種類の基板を複数枚処理したことを条件に、これら複数枚の基板について、前記判定基準値に対する計測値の余裕度を被検査部位毎に求め、その余裕度に基づき分析対象の被検査部位を検出する分析対象検出手段と、前記分析対象検出手段により検出された被検査部位を示す識別情報を前記画像収集装置および画像表示装置に送信する送信手段とを具備する。なお、上記のうち、検査実行手段、分析対象検出手段、送信手段は、それぞれその手段の処理を実行するためのプログラムが格納されたコンピュータにより構成することができる。

前記画像収集装置には、自装置が置かれた工程が実行された後の基板を撮像するための撮像手段と、前記検査装置から前記識別情報の送信を受けたことに応じて、前記撮像手段の撮像により生成された画像の中から前記識別情報が示す被検査部位に対応する画像を抽出し、この画像を自装置のメモリまたは自装置外に設けられた画像記憶手段に保存する処理を実行する画像保存手段とを具備する。
前記メモリや画像記憶手段は不揮発性のメモリにより構成するのが望ましい。さらに画像記憶手段には、前記画像保存用のメモリに対する読み書き処理を実行するためのコンピュータを含めてもよい。また、この画像記憶手段は、前記画像収集装置と同じ工程に配備してもよいし、画像収集装置とは異なる工程に設けてもよい。またはいずれの工程にも属さない場所（たとえば前記画像表示装置）に設けてもよい。
画像保存手段は、たとえば、上記３種類の処理を実行するためのプログラムが格納されたコンピュータにより構成することができる。また画像の保存先が自装置外の装置になる場合には、画像保存手段は、その装置に保存対象の画像を送信する手段として構成してもよい。

前記画像表示装置は、前記外観検査装置から送信された識別情報に基づき、前記分析対象として検出された被検査部位について、外観検査装置から特定の基板の検査の際に生成された当該被検査部位の画像の送信を受けるとともに、前記画像収集装置から、前記特定の基板について外観検査装置から送信されたのと同一の被検査部位の画像の送信を受け、送信された各画像を同時に表示する。なお、この装置は、画像表示手段（ディスプレイ装置）や、この画像表示手段の表示動作を制御するためのコンピュータにより構成することができる。

前記外観検査装置、画像収集装置、画像表示装置間には、有線または無線によるネットワーク回線が設定され、各装置に、前記ネットワーク回線を介して他の装置と通信するためのインターフェース回路を設けるのが望ましい。
また外観検査装置や画像収集装置では、複数の基板に対応する前記被検査部位の画像を一度に送信してもよい。

上記の構成において、外観検査装置では、同一種類の基板を順に受け付けて、撮像および検査を実行する。この外観検査装置では、装置が設置された工程で処理された部分に限らず、その前の工程で処理された部分も検査の対象とするのが望ましい。ここで所定数の基板に対する撮像および検査が終了すると、各被検査部位のうち、検査のための判定基準値に対する計測値の余裕度が比較的小さいものが、分析対象の被検査部位として抽出され、その被検査部位を示す識別情報が画像収集装置および画像表示装置に送信される。
なお、上記の処理では、基板毎および被検査部位毎に計測値と判定基準値との差を求めた後、被検査部位毎に前記差の総和または平均値を余裕度として求めることができる。また、分析対象の被検査部位を検出する処理では、余裕度が小さいものから順に所定数の被検査部位を検出しても良いが、これに限らず、前記余裕度が所定のしきい値を下回った被検査部位をすべて検出するようにしてもよい。また外観検査装置では、全ての被検査部位の画像を所定期間以上保存するのが望ましいが、分析対象検出手段により検出された部位および検査において不良と判定された部位の画像を保存するだけでもよい。

画像収集装置では、基板が供給される都度、その基板を撮像手段により撮像し、この撮像により生成された画像を所定期間保存しておくのが望ましい。前記画像保存手段は、前記外観検査装置からの識別情報に基づき、この画像保存期間が経過した画像から前記分析対象の被検査部位の画像を抽出し、その抽出した画像を残して、その他の画像を消去することができる。または、識別情報を受信してから所定期間の間、新たに撮像された基板の画像から前記分析対象の被検査部位の画像を抽出し、これを保存するようにしてもよい。
また外観検査装置において、被検査部位を表す識別情報とともに、この被検査部位の抽出に用いられた基板の識別情報を送信するようにし、画像収集装置において、前記基板の識別情報に対応する基板についてのみ、前記被検査部位の画像を保存するようにしてもよい。

画像表示装置では、たとえば、前記外観検査装置および画像収集装置に、前記識別情報を含む送信要求コマンドを送信することによって、各装置から分析対象の被検査部位の画像の送信を受けることができる。この場合に、分析対象のすべての被検査部位について、外観検査装置および画像収集装置からの画像の送信を受け付け、特定の基板の特定の部位毎に、各装置からの画像を表示しても良いが、特定の分析対象を指定する操作を受け付け、その指定された分析対象に対応する画像の送信のみを受けて、表示を行ってもよい。
いずれの表示を行う場合でも、同一基板の同一部位に対応する各装置からの画像は、同一の画面上に表示することができる。ただし、これに限らず、各画像をそれぞれ個別のディスプレイ装置の画面上に表示してもよい。この場合には、各画像を相互に照合できるような状態で表示するのが望ましい。

上記構成のシステムによれば、外観検査装置において、検査のために求めた計測値の判定基準値に対する余裕度に基づき、基板上の品質が低下している部位を検出した後、その部位について各工程実行後の画像を表示することが可能になる。ここで、画像収集装置において、基板が供給される都度、撮像およびその撮像により生成された画像の一時保存処理を実行し、検査装置から識別情報を受信したときに、それまでに一時保存された画像の中から前記識別情報に対応する画像を抽出して正式に保存するようにすれば、画像表示装置は、実際に余裕度が小さいと判断された被検査部位について、各工程実行後の画像を取得することができる。よって、これらの画像の表示に基づき、品質低下の原因を分析することができる。また、識別情報受信後に、新たな撮像により生成された画像から前記識別情報に対応する画像を抽出して保存するようにすれば、品質低下の原因を取り除いた後に、その措置が適切であったかどうかを確認することが可能になる。

上記基板検査システムの好ましい態様においては、前記複数の工程に、はんだ印刷工程、部品実装工程、リフロー工程が含まれ、リフロー工程に前記外観検査装置が配備されるとともに、少なくとも部品実装工程に画像収集装置が配備される。外観検査装置の検査実行手段は、基板上の部品毎にはんだ付け状態およびランドに対する部品のずれを検査し、前記分析対象検出手段は、前記部品のずれ検査のために計測した部品のずれ量につき、前記判定基準値に対する余裕度を算出する。

上記の態様によれば、外観検査装置でランドに対するずれ量に関する余裕度が小さい部品を検出した場合には、当該部品にかかる部品実装工程後の画像とリフロー後の画像とを比較することが可能になる。したがって、部品実装工程の画像収集装置において、供給された基板の画像を一時保存するとともに、外観検査装置から識別情報が送信されたことに応じてその識別情報に対応する部品の画像を抽出して正式に保存するようにすれば、前記余裕度の小さい部品の検出に使用された基板について、前記余裕度の小さい部品の部品実装後の画像と前記リフロー後の画像とを照合することが可能になり、部品のずれの原因が部品実装工程、リフロー工程のいずれに生じているかを判別することが可能になる。

さらに好ましい態様のシステムでは、前記外観検査装置の分析対象検出手段は、前記分析対象の被検査部位として検出された部品と同一種の部品が前記基板に実装されているとき、その同一種の部品も分析対象として検出する。
ここでいう同一種の部品は、機能が全く同一の部品に限らず、形状や大きさが同じ程度の部品とするのが望ましい。形状や大きさが同程度の部品は、部品実装工程では、同一の吸着ヘッドを用いて実装される場合が多いが、吸着ヘッドの吸着力の低下によって所定の部品にずれが生じているならば、その部品以外の同一種の部品にも同様のずれが生じる可能性があり、これら同一の吸着パッドで実装される部品すべてを分析対象とするのが望ましいからである。

なお、余裕度を求める対象は部品のずれ量に限らず、はんだ付け状態の検査における計測値（たとえばフィレットの面積）を対象に余裕度を求めてもよい。この場合には、画像表示装置において、はんだ付け不良が生じる可能性のある部位の画像を表示することができるから、その不良を起こす原因がいずれの工程にあるのかを分析することが可能になる。

また外観検査装置は、最終工程のリフロー工程に限らず、部品実装工程に外観検査装置を配備し、はんだ印刷工程に画像収集装置を配備してもよい。この場合には、部品実装工程の外観検査装置において、部品の実装状態を検査するための計測のほかに、はんだ印刷状態を検査するための計測を行い（たとえばはんだ印刷領域の面積を計測する。）、この計測値の判定基準値に対する余裕度に基づいて分析対象の被検査部位（ランド）を抽出することが可能になる。よって、基板上の所定のランドに対するはんだの印刷品質が低下した場合には、そのランドについて、はんだ印刷工程および部品実装工程の画像を同時に表示できるから、ユーザーは、その表示を照合することによって、印刷品質の低下の原因がいずれの工程にあるのかを把握することが可能になる。

この発明によれば、部品実装基板の製造のための機器の性能低下により品質が低下した部位を検出するとともに、その部位について、検査を実行した工程およびその工程より前の工程における画像を同時に表示するから、すべての工程に検査装置を設けなくとも、ユーザーは、品質が低下した原因やその原因が解消したかどうかを把握することが可能になる。

図１は、この発明にかかる基板検査システムが導入された基板製造ラインの構成例を示す。
この実施例の基板製造ラインは、はんだ印刷工程、部品実装工程、リフロー工程の３つの工程を基板搬送用のコンベア（図示せず。）を介して一連に連結したものである。はんだ印刷工程には、はんだ印刷機４が、部品実装工程にはマウンタ５が、リフロー工程にはリフロー炉６が、それぞれ設けられる。

リフロー工程には、前記リフロー炉６から搬出された基板に対する外観検査を行うための検査装置１が設けられる。一方、はんだ印刷工程および部品実装工程には、基板の画像を生成する機能や前記画像を保存する機能は有するが、検査機能を有さない装置（画像収集装置）２Ａ，２Ｂが設けられる。各画像収集装置２Ａ，２Ｂは、前段のはんだ印刷機４、マウンタ５から処理後の基板を受け取って、撮像や画像保存処理を実行する。

前記検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂは、ＬＡＮ回線などのネットワーク回線７に接続される。さらに、このネットワーク回線７には画像表示装置３が接続される。この画像表示装置３は、前記検査装置１や画像収集装置２Ａ，２Ｂで生成された画像を表示するためのもので、図示しないパーソナルコンピュータやディスプレイ装置などにより構成される。これら検査装置１、画像収集装置２Ａ，２Ｂ、および画像表示装置３により前記基板検査システムが構成される。

図２は、前記検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂに共通する構成を示す。
各装置とも、コントローラ１０、カメラ１１、基板ステージ１２、照明装置１３，入力部１４、モニタ１５などを具備する。コントローラ１０には、コンピュータによる制御部１０１のほか、画像入力部１０２、ＸＹステージ制御部１０３、照明制御部１０４、メモリ１０５、通信インターフェース１０６などが設けられる。なお、制御部１０１にはＣＰＵのほか、基本的なプログラムが格納されたＲＯＭや作業メモリであるＲＡＭが含まれる。一方、メモリ１０５には、ハードディスク装置などの不揮発性メモリが用いられる。

画像入力部１０２は、画像入力用のインターフェース回路やＡ／Ｄ変換回路を含むもので、前記カメラ１１と制御部１０１との間に設けられる。ＸＹステージ制御部１０３は、前記制御部１０１からの指示に応じて、前記カメラ１１の撮像領域内に基板が含まれるように前記基板ステージ１２を移動させる。照明装置１３は、検査対象の基板を照明するためのもので、照明制御部１０４は、その点灯・消灯動作や光量などを調整する。

入力部１４は、検査または画像の収集に関する条件などを入力するためのもので、キーボードやマウスなどにより構成される。モニタ１５は、前記カメラ１１により生成された画像を表示する目的に使用される。さらに検査装置１においては、前記モニタ１５は、検査結果を表示する目的にも使用される。

前記メモリ１０５は、主として画像の保存のために使用されるが、検査装置１のメモリ１０５には、検査に必要なプログラムや、部品種毎の標準的な検査データが設定された部品ライブラリなども保存される。また、画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、保存から所定の期間が経過すると、その保存にかかる画像の殆どを削除するが、検査装置１では、特に指定がされない限り、生成された画像すべてを保存し続けるようにしている。このため、検査装置１のメモリ１０５には、画像収集装置２Ａ，２Ｂのメモリ１０５よりも容量の大きなものが使用される。

さらに検査装置１の照明装置１３は、基板に対し、赤、緑、青の各色彩光を異なる仰角方向から照射できるように構成される。基板上のフィレットに照射された光の大半は鏡面反射するが、上記構成の照明装置１３によれば、フィレットの傾きによってカメラ１１に入射する光の色彩が異なるようになる。よって、画像上のフィレットには、その傾斜状態を反映した赤、緑、青の色彩の分布パターンが現れる。
一方、画像収集装置２Ａ，２Ｂの照明装置１３は、白色ランプなどの一般的な光源によって構成される。このような照明装置１３の構成の違い、前記メモリ１０５の容量の違い、および検査プログラムや部品ライブラリの有無により、検査装置１にかかるコストは、画像収集装置２Ａ，２Ｂに比べ、はるかに高いものとなる。

この実施例の基板製造ラインで製造される基板には、種類毎に識別コードが付与されている（以下、この識別コードを「基板コード」という。）。また基板上の各部品にも、それぞれ個別の識別コードが付与されている（以下、この識別コードを「部品コード」という。）。

検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂのメモリ１０５には、処理対象の基板について、その基板に実装される各部品の部品コードとその部品に対する処理対象領域の設定条件（領域の位置および大きさ）とを対応づけた情報が格納される。この情報は、各装置１，２Ａ，２Ｂ間に共通のもので、基板の種毎にファイル化される（以下、このファイルを「部品情報ファイル」という。）。なお、処理対象領域は、検査や画像の切り出し処理の際に処理対象となる画像の範囲を表すもので、部品本体、電極、ランドなど、１部品にかかるすべての構成を包含するように設定条件が定められる。

検査装置１では、この部品情報ファイルに基づいて、検査対象の画像上に部品毎に処理対象領域を設定し、検査や画像の切り出し処理を実行する。画像収集装置２Ａ，２Ｂでも、前記カメラ１１により生成した画像を処理対象領域毎に切り分け、前記メモリ１０５に保存する。なお、いずれの装置でも、各処理対象領域の画像は、その領域に対応する部品コードを付した画像ファイルに編集される。また、メモリ１０５には、個々の基板毎にフォルダが設定され、そのフォルダ内に当該基板につき生成されたすべての画像ファイルが格納される。このフォルダには、前記基板の基板コードがフォルダ名として付与される（以下、このフォルダ名を「基板コード名」という。）。よって、いずれの装置１，２Ａ，２Ｂでも、基板コード名およびファイル名により、特定の基板上の特定の部品に対応する画像ファイルを容易に呼び出すことが可能になる。

この実施例の画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、基板が供給される都度、その基板を撮像し、上記の要領による画像保存処理を実行する。ここで保存される画像は、所定期間経過後、またはこの保存後に所定数の基板の画像が保存されたことに応じて消去される。ただし、画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、検査装置１から指定された部品については、保存の期間を経過してもその画像を消去せずにメモリ１０５内に残すようにしている。

検査装置１で指定されるのは、検査の上では良判定が得られたが、今後不良と判定される可能性が高い部品である。この実施例の検査装置１では、フィレットに対する検査を実行するほかに、部品の位置ずれの有無を検査する。そしてその検査で計測された部品のずれ量が、不良の判定基準値に最も近いものから順に所定数の部品を選択し、これら選択された部品を前記画像収集装置２Ａ，２Ｂに指定するようにしている。
なお、部品の指定も前記部品コードを用いて行われる。またこの部品コードは、画像収集装置２Ａ，２Ｂのみならず、画像表示装置３にも送信される。

画像表示装置３では、前記検査装置１から送信された部品コードを表示するなどして、ユーザーの部品指定操作に待機する。そして、指定操作が行われると、指定された部品の部品コードを検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂに送信する。この送信を受けた検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂは、前記メモリ１０５から前記部品コードに対応する部品の画像を読み出し、画像表示装置３に送信する。画像表示装置３では、送信された画像を同一基板毎にまとめてモニタに一覧表示する。

図３は、前記画像表示装置３のモニタに表示された画面の一例を示す。
この例の画面には、はんだ印刷工程、部品実装工程、リフロー工程の各工程毎に表示用のウィンドウ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが設定され、これらのウィンドウ内に、それぞれの工程に配置された画像収集装置２Ａ，２Ｂまたは検査装置１からの画像が表示される。これらのウィンドウ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに表示されている画像は、同じ基板の同じ処理対象領域を表すものである。したがって、各ウィンドウ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの画像を比較することにより、工程間における前記処理対象領域の変化を確認することができる。

また、画面の上端部には、前記ウィンドウ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに表示中の画像に対応する基板コードおよび部品コード（図中、枠２１で囲んだ部分）が表示されている。
さらに画面の左端には、１つ前に処理された基板の画像に表示を切り替えるための切替ボタン２２が、右端には、１つ後に処理された基板の画像に表示を切り替えるための切替ボタン２３が、それぞれ設定されている。また、画面の下端部には、その他の表示対象の部品の部品コードを表示するウィンドウ２４が設けられている。このウィンドウ２４内のコードにはハイパーリンクが設定されており、コードをクリックすることによって、そのコードに対応する部品の表示に表示画面を切り替えることができる。

上記の表示によれば、不良のレベルにまでは達していないが、位置ずれが生じている部品について、その実装位置の状態を工程毎に確認し、いずれの工程に位置ずれの原因があるかを判別することが可能になる。図３の例のように、部品実装工程において既に部品の位置ずれが生じている場合には、前記マウンタ５にずれの原因が生じていると考えられる。さらに、前記余裕度の計測対象となった基板の画像を順に確認すれば、位置ずれ量が徐々に大きくなっているか否かなども判別することができる。

ここで検査装置１で実行される処理について、詳細に説明する。
図４は、前記検査装置１で実行される検査の手順である。ここに示す手順は、１枚の基板に対するもので、新たな基板が供給される都度、この図４の手順が実行されることになる。

まず最初のＳＴ１（ＳＴは「ステップ」の略である。以下も同じ。）において、検査対象の基板を基板ステージ１２上に搬入し、ＳＴ２で前記カメラ１１により基板を撮像する。なお、カメラ１１からの画像データは、前記画像入力部１０２においてＡ／Ｄ変換された後、前記制御部１０１のＲＡＭに一時保存される。

ＳＴ３では、前記部品情報ファイルに基づき、基板上の所定の部品に対し、処理対象領域を設定する。つぎのＳＴ４では、前記処理対象領域内の画像を、前記照明装置の光源に対応する赤、緑、青の色彩、およびランドの色彩により２値化し、これら４種類の色彩のうちのいずれかが現れている画素による領域をランドとして抽出する。

つぎのＳＴ５では、部品のエッジを抽出する処理を実行する。ＳＴ６では、ＳＴ４，５の抽出結果を用いて、ランドに対し、部品が位置ずれしていないかどうかを判別する。ここで部品が位置ずれしていると判別されると、ＳＴ７に進み、そのずれ量ｄを計測する。

図５は、チップ部品を例にして、前記ＳＴ４〜７で実行される処理の具体例を示す。この図５において、３１は部品本体を、３２は前記ＳＴ４で抽出されたランドを、それぞれ示す。また３０は前記した処理対象領域である。

図５（１）は、ランド３２に対し、部品３１が上下方向に位置ずれしていないかどうかを判別するために、部品３１の上下端のエッジを抽出する例を示す。この処理では、処理対象領域３０内の画像を部品の色彩により２値化した後、一方のランド３２（図示例では右側）より若干内側の位置からそのランド３２の外側に至る範囲を対象に、この範囲内の画像を部品３１の横幅方向（図中、矢印ｆで示す方向）に沿って投影する。この投影処理により、部品の上端エッジの位置（図５（１）に点線ａとして示す。）と下端エッジの位置（図５（１）に点線ｂとして示す。）とが抽出される。

この実施例では、部品の端縁のエッジがランドの幅の範囲より外側にある場合に、部品の位置ずれが生じていると判断し、ずれ量を計測している。たとえば、図５（１）のように、上端エッジの位置ａがランド３２の縦幅の範囲よりも外側に位置している場合には、図５（２）に示すように、前記ａからランド３２の端縁までの距離を計測し、この値を前記ずれ量ｄとする。

なお、図５の例では、右側のランド３２に対する部品３１のずれ量のみを求めているが、左側のランド３２に対しても同様の処理を実行し、双方のランドに対するずれ量の平均値または大きい方の値を前記ずれ量ｄとしてもよい。
また、横幅方向（前記矢印ｆに直交する方向）における部品３１の位置ずれを判別するには、処理対象領域３０内の画像を部品３１の縦幅方向に沿って投影して、部品３１の左右端のエッジを抽出する必要がある。この場合にも、左右いずれかのエッジがランド３２の横幅範囲より外側に位置している場合には、そのエッジからランド３２までの距離をずれ量ｄとして求めることができる。

図４に戻って、ＳＴ７で部品のずれ量ｄが計測されると、つぎのＳＴ８では、このずれ量ｄを所定の判定基準値ＴＨと比較する。ここでずれ量ｄがＴＨより大きい場合には、ＳＴ１０に進み、位置ずれ不良が存在すると判定する。一方、ずれ量ｄがＴＨ以下である場合にはＳＴ９に進み、位置ずれ不良は生じていないと判定する。また、ＳＴ５で抽出された部品のエッジが、いずれもランドの幅の範囲内に存在する場合には、前記ＳＴ６が「ＮＯ」となってＳＴ１１に進み、同様に、位置ずれ不良は生じていないと判定する。

このように位置ずれの有無が判定された後はＳＴ１２に進み、前記判定基準値ＴＨに対するずれ量ｄの余裕度Ｐを算出する。ここでは、基本的には、前記ずれ量ｄとしきい値ＴＨとの差の絶対値を余裕度Ｐとするが、ｄ＞ＴＨ、すなわち完全に不良となっている場合には、求められた余裕度Ｐにマイナスの符号を付ける。またＳＴ６で部品の位置ずれが検出されず、ＳＴ１２の判定処理を行った場合には、余裕度Ｐとして最大値ＴＨを設定する。

このようにして、部品の位置ずれに関する検査が終了すると、つぎはＳＴ１３において、フィレットに対する検査を実行する。この検査では、前記ＳＴ４で抽出されたランドの領域３２において、赤、緑、青の各色彩領域の面積や位置を求め、これらの計測値をそれぞれ所定の判定基準値と比較する。いずれの計測値も判定基準値以内であれば、フィレットの傾斜状態は適切であると判断される。

上記のフィレット検査が終了すると、ＳＴ１４に進み、前記位置ずれ検査およびフィレット検査の結果をＲＡＭ内に保存する。つぎのＳＴ１５では、前記処理対象領域３０内の画像（２値化前のカラー濃淡画像である。）を切り出して前記メモリ１０５に保存する。なお、切り出された画像は、前記したように、部品コードをファイル名とする画像ファイルに編集され、基板コード名が付されたフォルダ内に格納される。

以下同様に、基板上の各部品が順に着目対象に設定され、位置ずれ検査およびフィレット検査が行われるとともに、部品のずれ量について、判定基準値ＴＨに対する余裕度Ｐが求められる。
すべての部品に対する処理が終了すると、ＳＴ１６が「ＹＥＳ」となってＳＴ１７に進み、図示しない外部機器や前記モニタ１５などに検査結果を出力し、処理を終了する。

検査装置１は、基板が供給される都度、上記の手順を実行し、所定数の基板の検査が終了する都度、これらの基板につき求めた余裕度Ｐから分析対象の部品を検出し、その部品コードを画像収集装置２Ａ，２Ｂや画像表示装置３に送信する。図６は、この処理にかかる一連の手順を示すものである。

図６において、最初のステップであるＳＴ２１は、前記図４の検査の手順に対応するものである。この検査が所定数Ｍ枚の基板に対して実行されると、ＳＴ２２が「ＹＥＳ」となり、ＳＴ２３に進む。

ＳＴ２３では、前記Ｍ枚の基板に対して求めた余裕度Ｐについて、同じ部品コード毎に平均値を算出する。ＳＴ２４では、各部品を余裕度によりソートし、余裕度が最も小さいものから順にｎ個の部品を検出する。ＳＴ２５では、検出した部品の部品コード、およびその検出に使用されたＭ枚の基板の基板コードを、前記画像収集装置２Ａ，２Ｂおよび画像表示装置３に送信する。

以下も同様に、Ｍ枚の基板を検査する都度、ＳＴ２３〜２５の処理を実行する。よって、画像収集装置２Ａ，２Ｂおよび画像表示装置３に対し、余裕度の小さな部品の部品コードが定期的に送信されることになる。

図７は、各部品を余裕度の小さいものから順にソートした例を示す。この例において、余裕度の小さいものから順に３個の部品を検出するように設定した場合には、ＡＡ３，ＡＡ５，Ｂ１８の各部品が検出されることになる。

ただし、検出する部品の個数を限定する必要はない。たとえば、図８に示すように、余裕度が所定のしきい値Ｐ０より小さい部品を検出するように設定すれば、前記ＡＡ３，ＡＡ５，Ｂ１８の各部品に加えて、余裕度が次に小さい部品Ｂ１１も検出される。

さらに図７，８の方法で検出した部品に加えて、これらの部品と同種類の部品を検出してもよい。マウンタ５では、同種の部品を同じ部品パッドにより実装する可能性が高いので、同様に位置ずれが発生する可能性があるからである。

図９は、前記画像収集装置２Ａ，２Ｂで行われる画像保存処理の手順を示す。
この手順では、まず前段の装置（はんだ印刷機４またはマウンタ５）からの基板の供給に待機する。基板が供給されると、ＳＴ１０１が「ＹＥＳ」となってＳＴ１０２に進み、前記供給された基板をカメラ１１により撮像する。

つぎのＳＴ１０３では、前記した部品情報ファイルを用いて、前記ＳＴ１０２で生成された画像を各部品の処理対象領域毎に切り出し、これらの画像をメモリ１０５内に保存する。なお、ここで保存される画像も、対応する部品コードを付した画像ファイルに編集され、基板コード名によるフォルダ内に格納される。

以下も上記ＳＴ１０１〜１０３の処理を繰り返し実行する。これにより、メモリ１０５には、供給された基板毎にフォルダが設定され、それぞれのフォルダ内にその基板の画像から切り出された処理対象領域毎の画像が格納される。

またこの図９には示していないが、所定の時点で前記検査装置１から部品コードおよび基板コードが送信されると、これらのコードは制御部１０１のＲＡＭ内に保存される。またメモリ１０５内にあらかじめ定められた保存期間を経過した基板に対応するフォルダがある場合には、ＳＴ１０４が「ＹＥＳ」となってＳＴ１０５に進む。ＳＴ１０５では、前記保存期間を経過したフォルダについて、その基板コード名にかかるコードともに検査装置１から送信された部品コードを抽出し、その部品コードに対応する画像以外のすべての画像を前記フォルダから削除する。

以下も同様に、基板が供給される毎にその基板を撮像する処理と画像を保存する処理とを実行するとともに、保存期間を経過したフォルダに対し、ＳＴ１０５の処理を実行する。このＳＴ１０５の処理により、前記検査装置１で余裕度が小さいものとして検出された部品について、その検出に使用されたＭ枚の基板毎に、はんだ印刷後および部品実装後の画像を保存することが可能になる。

なお、上記実施例の画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、基板上のすべての処理対象領域の画像をメモリ１０５に保存した後、検査装置１から送信された部品コードに対応する画像のみを残して他の画像を消去するようにしたが、画像の保存処理はこれに限定されるものではない。たとえば、すべての処理対象領域の画像を一定期間保存するのとは別に、検査装置１からの部品コードを受信したことに応じて、当該部品コードに対応する画像をメモリ１０５内の専用領域内に一定の期間保存してもよい。このような処理によれば、たとえば検査装置１で部品のずれにかかる余裕度が小さいと判断された部品について、位置ずれの原因を除く作業を行った上で、その後に実行された各工程における画像を確認することが可能になるから、前記の作業の適否を容易に判別することが可能になる。

図１０は、前記画像表示装置３で実行される画像表示処理の手順を示す。
この手順は、検査装置１から部品コードの送信を受けたことに応じて開始される。最初のＳＴ２０１では、前記送信された部品コードに基づき、検査装置１で検出された部品を表示する。なお、画像表示装置３に前記部品情報ファイルや基板のＣＡＤデータなどを格納しておけば、ＳＴ２０１では、基板のマップ画像を表示し、そのマップ画像上で前記検出された部品の位置や名称などを示すことができる。

この後、ユーザーが表示された部品の中から所定の部品を指定すると、ＳＴ２０２からＳＴ２０３に進み、指定された部品の部品コードを前記検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂに送信する。

検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、前記部品コードの送信を受けると、メモリ１０５からそのコードに対応する画像ファイルを読み出し、画像表示装置３に送信する。
画像表示装置３では、ＳＴ２０４において、各装置１，２Ａ，２Ｂから送信された画像を受信する。ここで受信された画像は、画像表示装置３の専用メモリ（ハードディスクなど）に保存される。

画像受信処理が終了すると、ＳＴ２０５では、前記図３に示したような表示画面を設定し、各表示ウィンドウ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内に指定された部品に対応する画像を表示する。
なお、ここで表示される画像は特定の一基板に関するもので、前記した切替スイッチ２２，２３が操作されると、各ウィンドウ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内の画像は他の特定の基板のものに切り替えられる。また検査装置１や画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、送信対象となるすべての画像を一度に送信しても良いが、これに限らず、まず最初の表示対象の基板にかかる画像を送信し、以後、切替スイッチ２２，２３が操作される都度、画像表示装置３からの連絡に応じて新たな表示対象の基板にかかる画像を送信してもよい。

ユーザーが前記ウィンドウ２４に表示されている他の部品を指定した場合には、ＳＴ２０６が「ＹＥＳ」となってＳＴ２０３に戻り、検査装置１および画像収集装置２Ａ，２Ｂに新たに指定された部品の部品コードが送信される。各装置１，２Ａ，２Ｂから、この新たに指定された部品に対応する画像が送信されると、ＳＴ２０４およびＳＴ２０５の処理が実行されて、表示画面が更新される。
以下も同様に、ＳＴ２０７で終了操作を認識するまで、指定された部品に対応する各工程での画像が基板毎に表示される。

なお、図１０には示していないが、画像表示装置３では、上記の処理のほか、検査装置１において不良が検出された基板について、検査装置１および各画像収集装置２Ａ，２Ｂからそれぞれ不良部位に対応する画像の送信を受けて、これらを図３と同様の構成の画面により表示することもできる。ただし、画像収集装置２Ａ，２Ｂでは、検査装置１から送信された部品コードに対応する部品の画像を除き、保存されてからある程度の期間が経過した画像をすべて消去するから、上記の表示を行えるのは、画像収集装置２Ａ，２Ｂに表示対象の画像が保存されている期間に限られる。

また上記の実施例では、部品の位置ずれ量についてのみ余裕度を求めているが、フィレット検査の際に得た計測値についても余裕度を求め、上記と同様の処理により、はんだ付け不良になる可能性の高い部品を検出してもよい。はんだ付けの不良は、はんだ印刷工程時のはんだの印刷量やリフロー工程時の温度などによって生じるほか、部品実装工程時の部品に対する押圧力により生じる場合もある。したがって、画像表示装置３において、検出された各部品に対応する各工程の画像を表示すれば、ユーザーは、いずれの工程に不備があったかを容易に認識することが可能になる。

この発明にかかる基板検査システムが導入された基板製造ラインの構成を示す説明図である。 検査装置および画像収集装置の構成を示すブロック図である。 画像表示装置に表示される画面の例を示す説明図である。 検査装置で実行される検査の手順を示すフローチャートである。 部品の位置ずれ検出処理の具体例を示す説明図である。 検査装置の処理手順を示すフローチャートである。 分析対象の部品を検出する処理の具体例を示す説明図である。 分析対象の部品を検出する処理の他の例を示す説明図である。 画像収集装置の処理手順を示すフローチャートである。 画像表示装置の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 検査装置
２Ａ，２Ｂ 画像収集装置
３ 画像表示装置
１０ コントローラ
１１ カメラ
１０１ 制御部
１０５ メモリ
１０６ 通信インターフェース

Claims (3)

1. 部品実装基板の製造のために順次実行される複数の工程のうち最初の工程以外の工程に配備された外観検査装置と、前記外観検査装置が配備された工程より前の少なくとも一工程に配備され、前記外観検査装置との通信が可能な画像収集装置と、前記外観検査装置および画像収集装置から画像の供給を受け、これら供給された画像を表示する画像表示装置とを有し、
   前記外観検査装置は、
   検査対象の基板を撮像するための撮像手段と、
   検査対象の基板の各被検査部位に対し、それぞれ前記撮像手段の撮像により生成された画像を用いて所定の計測処理を行うとともに、計測処理により得られた計測値を所定の判定基準値と比較して前記被検査部位の良否を判定する検査実行手段と、
   前記撮像手段および検査実行手段が同一種類の基板を複数枚処理したことを条件に、これら複数枚の基板について、前記判定基準値に対する計測値の余裕度を被検査部位毎に求め、その余裕度に基づき分析対象の被検査部位を検出する分析対象検出手段と、
   前記分析対象検出手段により検出された被検査部位を示す識別情報を前記画像収集装置および画像表示装置に送信する送信手段とを具備し、
   前記画像収集装置は、
   自装置が置かれた工程が実行された後の基板を撮像するための撮像手段と、
   前記検査装置から前記識別情報の送信を受けたことに応じて、前記撮像手段の撮像により生成された画像の中から前記識別情報が示す被検査部位に対応する画像を抽出して、この画像を自装置のメモリまたは自装置外に設けられた画像記憶手段に保存する処理を実行する画像保存手段とを具備し、
   前記画像表示装置は、
   前記外観検査装置から送信された識別情報に基づき、前記分析対象として検出された被検査部位について、外観検査装置から特定の基板の検査の際に生成された当該被検査部位の画像の送信を受けるとともに、前記画像収集装置から、前記特定の基板について外観検査装置から送信されたのと同一の被検査部位の画像の送信を受け、送信された各画像を同時に表示する基板検査システム。
2. 前記複数の工程には、はんだ印刷工程、部品実装工程、リフロー工程が含まれ、リフロー工程に前記外観検査装置が配備されるとともに、少なくとも部品実装工程に画像収集装置が配備されており、
   外観検査装置の検査実行手段は、基板上の部品毎にはんだ付け状態およびランドに対する部品のずれを検査し、前記分析対象検出手段は、前記部品のずれ検査のために計測した部品のずれ量につき、前記判定基準値に対する余裕度を算出する請求項１に記載された基板検査システム。
3. 前記分析対象検出手段は、分析対象の被検査部位として検出された部品と同一種の部品が前記基板に実装されているとき、その同一種の部品も分析対象として検出する請求項２に記載された基板検査システム。
   

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