JP2007271638A - 半田検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板に印刷された半田の印刷状態の検査を行う半田検査において、検査によって得られた判定結果を基板の各電極について各基板毎に累積記憶し、検査結果情報を参照する際には、累積された判定結果を画面３４の半田印刷位置マップ上に、バルーンマーク３６の位置および大きさによって、ＮＧ発生位置および発生頻度を表示し、さらに必要に応じて印刷方向との関連やＮＧ種類などの詳細情報を表示させる。
【選択図】図７

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方法に関するものである。

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）。

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。
特開平６−１８２３７号公報

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。

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方法を提供することを目的とする。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の半田検査方法は、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。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 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 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 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 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 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 本発明の一実施の形態の半田検査方法のフロー図

符号の説明

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

Claims (3)

1. 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こととを特徴とする半田検査方法。
2. 前記半田印刷はマスクプレート上でスキージを往復動させて正方向印刷と逆方向印刷とを反復するスクリーン印刷によって行われ、前記判定結果累積表示工程において、前記判定結果を前記印刷の方向に関連づけて表示することを特徴とする請求項１記載の半田検査方法。
3. 前記判定手段は判定結果として印刷状態不良の種類を併せて出力し、前記判定結果累積表示工程において、前記判定結果を前記印刷状態不良の種類に関連づけて表示することを特徴とする請求項１記載の半田検査方法。

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