JP2008015663A - 不良分析支援装置、不良分析支援方法、不良分析支援用プログラム、および不良分析支援用プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

不良分析支援装置、不良分析支援方法、不良分析支援用プログラム、および不良分析支援用プログラムを記録した記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】効率的に不良の原因を分析できる不良分析支援装置を提供する。
【解決手段】不良箇所の抽出においては、まず、抽出したい突発度の範囲を指定する(S21)。範囲の指定方法としては、ある閾値よりも異常なもの、または、異常でないものを指定する。なお、予め領域に分けておき、その中から選択するようにしてもよい。その後、指定された範囲でパレート図を作成する(S22)。作成されたパレート図に基づいて、不良を抽出し(S23)、その原因を分析する(S24)。
【選択図】図6

Description

この発明は、不良分析支援装置、不良分析支援方法、不良分析支援用プログラム、および不良分析支援用プログラムを記録した記録媒体に関し、特に、複数の工程を経て所定の製品を製造する製造工程における品質改善のための不良原因を特定できる、不良分析支援装置、不良分析支援方法、不良分析支援用プログラム、および不良分析支援用プログラムを記録した記録媒体に関する。
従来の不良原因の特定方法が、たとえば、特開2005−251925号公報(特許文献1)、特開2004−288743号公報(特許文献2)、および、特許第2985505号公報(特許文献3)等に開示されている。特許文献1によれば、ウエーハ上の不良半導体装置のウエーハ面内分布傾向と、製造パラメータの時系列データに関する特徴量の相関から問題のあるパラメータを特定している。特許文献2によれば、ウエーハの不良分布から特徴量を算出し、ウエーハを分類している。また、特許文献3によれば、故障診断装置の出力手段からの出力を受けて、推定した製品の故障箇所に関する情報と推定した故障箇所の故障発生頻度もしくは発生確率の情報とを表示するシステムを開示している。
特開2005−251925号公報(要約) 特開2004−288743号公報(要約) 特許第2985505号公報(請求項1)
従来の不良原因の推定は上記のように行われていた。特許文献1においては、ウエーハ上の位置における不良の判断に不良のパターンを使用している。また、一般的に、1つの不良を引き起こす原因は複数ありうる。特許文献2では、個々の不良を区別していないので、別々の原因から発生した不良箇所が分類できず、不良の原因の分析に時間がかかるという問題があった。特許文献3によれば、不良を不良の現象の発生頻度だけで分類しているため、個々の不良に対応できず、上記と同様に不良の分析に時間がかかるという問題があった。
たとえば、ある一つの不良原因が多くの不良を発生させている場合があり、このような不良原因に対して優先的に対処するのが効率的である。しかし同じ不良種でも複数の不良原因があり、継続的に存在する不良原因によって発生する不良と、一時的にしか存在せず、かつ発生頻度の低い不良原因によって発生する不良とが混在している場合がある。このように、異なる不良原因によって発生した不良が混在していると、その原因の分析はより困難になる。
この発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、効率的に不良の原因を分析できる不良分析支援装置、不良分析支援方法、不良分析支援用プログラム、および不良分析支援用プログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
この発明に係る、不良分析支援装置は、複数の工程を経て製品を製造する製造工程における不良の原因を分析する。不良分析支援装置は、複数の工程の少なくとも1つに設けられた検査機から、不良に関連する所定の計測値を収集する計測値収集手段と、分析対象となる不良を指定する不良指定手段と、不良指定手段が指定した不良に対して、計測値収集手段が収集した計測値について、計測値の時間的変化の程度を検出する時間的変化検出手段と、不良指定手段によって指定された不良と、時間的変化検出手段が検出した計測値の変化の程度とを関連付けて格納する格納手段とを含む。
不良と、関連する計測値の変化の程度とが関連付けて格納されるため、変化の程度を指定すれば、変化の程度に応じた不良のみが出力される。たとえば、不良を分析する際に不良原因がわからない突発的な変動を除外した計測値のみを抽出可能になる。したがって、分析の困難な突発的変動を除いて不良の原因を分析できる。
その結果、効率的に不良の原因を分析できる不良分析支援装置を提供できる。
好ましくは、不良指定手段が指定した不良に対して、計測値収集手段が収集した計測値について、計測値の計測位置に応じた変化を、変化の程度とともに検出する空間的変化検出手段を含み、格納手段は、不良指定手段によって指定された不良と、空間的変化検出手段が検出した計測値の変化の程度とを関連付けて格納する。
さらに好ましくは、変化の程度を指定する指定手段と、格納手段に格納された計測値の変化の程度の中から、指定手段によって指定された変化の程度を有する不良を出力する出力手段とを含む。
なお、この不良は、製品の不良の種別を含んでも良い。
また、出力手段は、不良の種別をパレート図で出力するパレート図出力手段を含んでもよい。
また、指定手段は、計測値の変化の程度を、突発度で指定してもよいし、空間的突発度、または時間的突発度で指定してもよい。
さらに、指定手段で指定する突発度をユーザに選択させるようにしてもよい。
なお、不良に関する所定の計測値は、製品によって予め定められていてもよいし、不良箇所および不良種別によって予め定められていてもよい。
この発明の他の局面によれば、複数の工程を経て製品を製造する製造工程における不良の原因を分析する不良分析支援方法は、複数の工程の少なくとも1つに設けられた検査機から、不良の原因に関連する所定の計測値を収集するステップと、分析対象となる不良を指定するステップと、指定した不良に対して、収集された計測値の時間的変化の程度を検出するステップと、指定された不良と、計測値の時間的変化の程度とを関連付けて格納するステップとを含む。
この発明のさらに他の局面においては、不良分析支援用プログラムは、上記の不良分析支援方法をコンピュータに実行させる。
上記不良分析支援用プログラムは、コンピュータ読み取り可能記録媒体に記録されても良い。
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図1はこの発明に係る不良分析支援装置が適用される、電子部品実装装置周りの構成を示す図である。図1を参照して、電子部品実装装置10は、電子部品が実装される基板の流れる上流側から下流側に向かって配列された印刷工程と、マウント工程と、リフロー工程とを含む。各工程間は、コンベヤ、ロボット、その他の搬送装置によって連結されている。各工程には、その工程の処理を行なうための装置が設けられている。
印刷工程には、基板のランドにはんだを印刷するための印刷機11と、印刷後の検査を行なう印刷後検査機12とが設けられる。マウント工程には、基板に部品をマウントするためのマウンタ13と、マウント後の検査を行なうマウント後検査機14とが設けられる。リフロー工程には、部品の端子をランドにはんだ付けをするためのリフロー炉15とはんだ付け後の検査を行なうリフロー後検査機16とが設けられる。
印刷機11、印刷後検査機12、マウンタ13、マウント後検査機14およびリフロー炉15およびリフロー後検査機16は、それぞれ、ネットワーク17を介して不良分析支援装置20に接続されている。
印刷後検査機12は、印刷されたはんだの計測値および検査結果などの検査データ、たとえば、印刷面積のデータが、図示のない計測器で計測される。マウンタ13からは、マウンタ13の使用ヘッド、使用ノズルおよび使用フィーダに関する装置情報が、マウント後検査機14からは、マウンタ13によるマウント後の検査データが、リフロー後検査機16からは、リフロー後検査結果を示す検査データが、それぞれ不良分析支援装置20に入力される。なお、各工程における検査機12,14,16は、センサ等の計測器と、外観等を検査する検査装置とを含む。
ここで、不良としては、不良種別と不良箇所とがあり、不良種別には、ブリッジ(部品の電極間を短絡するようにはんだが付着すること)、濡れ不良(はんだとランド、又は、はんだと部品の電極との接合に不具合があること)、フィレット異常(はんだ量が多すぎたり少なすぎたりして、はんだを断面から見たときの輪郭線がきれいな山型になっていないこと)、および部品無し(部品が存在しないこと)等がある。
次に、不良分析支援装置20の構成について説明する。図2は、不良分析支援装置20の構成を示す機能ブロック図である。図2を参照して、不良分析支援装置20は、図示のないCPUを有するコンピュータであって、装置全体を制御する制御部21と、制御部21によって制御される、ライン情報収集部22と、不良抽出部23と、突発度演算部24と、表示部25とを含む。また、不良分析支援装置20は、ライン情報データベース27に接続されている。
ライン情報収集部22は計測値収集手段として機能し、検査機12,14,16から基板の良、不良の判定結果および計測値を取得し、これらのデータを関連付けてライン情報データベース27に格納する。不良抽出部23は、ライン情報データベース27から不良箇所を指定する不良指定手段として機能する。突発度算出部24は、必要なデータをライン情報部27から抽出して、不良箇所ごとに各計測値の異常度(突発度)を算出する。表示部25は、各不良の突発度に関する情報を表示する。
ここで、不良の突発度について説明する。図3は、不良抽出部23で指定した不良の計測位置に応じた変化の程度、すなわち、不良の空間的突発度を説明するための図である。図3を参照して、同じ基板が多数順に生産されており、そのうち、たまたま、基板30a〜30eのうちの、基板30cにおいて不良が発生したとする。ここで、黒で示した同じ部品において、部品31、32等は正常であるが、部品33のみに不良が発生したとする。ここで部品31,32,33等は、同じ部品種である。
この場合、空間突発度の計算は次のようにして行う。mを不良発生部品と同種の部品の数とし、x(i)を不良発生部品と同種部品の、それぞれの計測値とし、fを不良発生部品の番号とし、集合Aを{x(1),x(2),・・・x(m)}とすると、
空間的突発度=(x(f)−μ1)/σ1・・・・・・(1)
で表される。なお、μ1は集合Aの平均であり、σ1は集合A全体の標準偏差である。
μ1およびσ1は、集合Aから要素x(f)を除いて算出してもよい。

次に、計測値の時間的変化の程度に応じた変化、すなわち、時間的突発度の算出について説明する。図4は、時間的突発度を説明するための図である。図4を参照して、同じ基板が多数順に生産されており、そのうち、基板40a〜40eにおいて太く黒い点線で囲んだように、同一箇所に同一部品が設けられる。このうち、部品41a〜41eのうちのいずれかに不良が生じたとする。具体的には、不良発生部品と同一箇所の部品の計測値について、ロット全体の計測値の分布に対する不良基板の異常度で表す。
この場合、時間的突発度の計算は次のようにして行う。nをそのロットで生産された基板の枚数とし、kを基板の連番とし(k=1,2,・・・n)、x(k)を不良発生箇所の、基板kでの計測値とし、fを不良発生部品の番号とし、集合Bを{x(1),x(2),・・・x(n)}とすると、
時間的突発度=(x(f)−μ2)/σ2・・・・・・(2)
で表される。なお、μ2は集合Bの平均であり、σ2は集合Bの標準偏差である。
μ2およびσ2は、集合Bから要素x(f)を除いて算出してもよい。
次に、不良分析支援装置20の具体的な処理手順について説明する。図5は、図2に示した不良分析支援装置20の制御部21が行なう動作を示すフローチャートである。図5参照して、まず、ライン情報収集部22で、検査機12,14,16から検査対象基板の良否判定結果および計測値を収集し、ライン情報データベース27に蓄積する(ステップS11、以下「ステップ」を省略する)。ここで、各検査機12,14,16において計測する、不良の原因に関連する検査内容および計測値は予め定められている。次に、不良発生基板と不良発生部品と指定することにより、不良抽出部23で解析対象となる不良を指定する(S12)。具体的には、不良発生基板と不良発生部品とを指定する。次に、不良発生基板上にある、不良発生部品と同種部品を抽出する(S13)。不良発生基板上にある、不良発生部品と、同種の部品の計測値を読み出す(S14)。不良発生部品の計測値の、不良発生基板について、同種部品の計測値の分布に対する突発度を算出する(S15)。このようにして、空間的突発度を算出する。
次に、ロット全体で不良発生部品と同一箇所の部品の計測値を読み出す(S16)。不良発生部品と同一箇所の部品の計測値について、ロット全体の計測値の分布に対する不良基板の突発度を算出する(S17)。このようにして、時間的突発度を算出する。
その後、解析対象の不良に、空間的突発度、時間的突発度および不良種別を関連付けて、ライン情報データベース27に保存する(S18)。したがって、ライン情報データベース27は、格納手段として機能する。必要であれば、次の不良を指定する(S19でYES、S12)。これらの処理は、突発度算出部24で算出する。
このように、品質に影響を与える不良に関連する計測値の変化の程度を観測し、計測値を、空間的突発度および時間的突発度と関連付けて保存するため、不良ごとに、空間的突発度、または、時間的突発度によって生じたものと、そうでない傾向的なものとを区別できる。したがって、1件1件の不良について、突発不良か傾向不良かの判断が可能になり、潜在的な不良に関して、不良が多数発生する前に、傾向不良を引き起こす不良原因があることがわかる。
また、時間的、空間的な観点で不良を分類でき、同じ不良の件数でも、時間的に集中している場合は時間的には突発的であると判断できる。一方、持続的に発生しているが、同じ箇所で発生している場合は、空間的に突発的であると判断できる。
なお、制御部21は、時間的変化検出手段、および空間的変化検出手段として機能する。
次に、突発度の算出に使用する計測値について説明する。たとえば、はんだ印刷工程においては、はんだずれ量や、はんだ面積、転写率(マスク開口面積に対する印刷されたはんだの面積)が使用される。なお、面積の代わりに、測定が可能であれば、体積を使用してもよい。
また、マウント工程においては、部品ずれ量が使用され、リフロー工程では、フィレット長さが使用される。
次に、S13で述べた同一部品種(同種部品)について説明する。同一部品種とは、必ずしも同一形状、同一寸法の部品に限らず、相似形であってもよい。具体的には、検査情報の検査対象の部品ごとに、部品種情報を付与しておき、不良発生部品と同一の部品種の部品を選択する。または、検査情報の検査対象の部品ごとに、部品の形状に関する情報を付与しておき、不良発生部品と同一の形状,サイズの部品を選択する。
はんだ印刷工程では、マスク開口が一つの部品に相当する。すなわち、はんだ面積はマスクの開口1つ1つごとに計測される。また、マスク開口は多くの場合、長方形であり、この場合、縦の長さ、横の長さが形状情報となる。
同一部品種を検索する際は、たとえば、次のような方法が考えられる。縦の長さ、横の長さが一致するものを検索する。この場合、それぞれについて幅を持たせても良い。長辺と短辺との長さが一致するものを検索する。この場合は、回転させて一致する場合を含む。この場合も幅を持たせても良い。また、縦横の比が一致するものを検索してもよい。
マウント工程においては、部品の形状として、部品全体に外接する四角形や、端子を除いた部分に外接する四角形などが考えられる。この場合においても、後の処理は、上記はんだ印刷工程の場合と同じである。
次に、個々の計測値での判定例について説明する。上記の式(1)または(2)において、突発度の絶対値≧3であれば、突発的と判断する。これは、計測値の分布が正規分布であると仮定すると、このような値をとる確率は0.3%以下であるため、このように判断しても問題がないためである。なお、突発であると判断する値は3に限定するものではない。
また、突発的と判定されなかった不良は、傾向不良に分類する。
次に、1つの不良の突発性の判定例について説明する。1つの不良につき、複数の計測値があり、それぞれに突発度の値を持ちうる。もし、1つの不良の突発度を1つの数値で表現したい場合は、次のような方法が考えられる。
(1)全計測値の最大値を突発度として採用する。
(2)不良種ごとに、使用する計測値を決めておき、その中で最大値を採用する。たとえば、不良種がブリッジであれば、不良に関連する計測値は、はんだ印刷工程のはんだ面積であり、不良種が部品ずれであれば、不良に関連する計測値としては、はんだ印刷工程のはんだずれ量、および、マウント工程の部品ずれ量である。
(3)ユーザが計測値を選択するインターフェイスを設け、選択された計測値の異常度を採用してもよい。
また、突発不良かどうかを、計測値の突発度で決定する方法としては、次のようにしてもよい。
(1)複数の計測値がある場合、1つでも突発的な計測値があれば、その不良箇所は突発的な不良原因による不良であると分類する。
(2)空間的な突発不良と時間的な突発不良の一方のみを用いて判定してもよい。
次に、上記のようにして不良と突発度とが関係付けられて保存された後の不良箇所の抽出について説明する。図6は、制御部21が行う不良箇所の抽出処理を示すフローチャートである。図6を参照して、不良箇所の抽出においては、まず、抽出したい突発度の範囲を指定する(S21)。範囲の指定方法としては、ある閾値よりも異常なもの、または、異常でないものを指定する。なお、予め領域に分けておき、その中から選択するようにしてもよい。その後、指定された範囲でパレート図を作成する(S22)。パレート図に基づいて、不良を抽出し(S23)、その原因を分析する(S24)。以上のように、制御部21は、指定手段として機能する。
なお、突発度の範囲の指定は、ユーザが表示部25を介してインタラクティブにきめるようにしてもよい。
次に、図6のS22で説明したパレート図について説明する。図7はパレート図が表示された表示部25を示す図である、図7を参照して、表示部25には、パレート図表示部51と、パレート図表示部51の下部に、「全体」、「突発不良」および「傾向不良」という3つのボタンが表示される。この状態で、ユーザが、「突発不良」ボタンを押すと、突発不良であると判定された不良だけでパレート図が表示される。同様に、「傾向不良」ボタンを押すと、突発不良であると判断されなかった、傾向不良であると判断された不良だけで、パレート図が作成されて表示される。
パレート図を表示する表示部の他の例を図8に示す。図8を参照して、この例では、空間的突発度および時間的突発度のそれぞれについて、その範囲(閾値)をユーザが特定するための空欄53a、53bが設けられている。この閾値としては、たとえば、標準偏差σのn倍で入力可能である。この図では、空間的突発度としては、3.0σが、時間的突発度としては、2.0σが入力されている。また、その右側には、ラジオボタンで、「以上」、「以下」、「全部」のいずれかをユーザが選択できるようになっている。また、その下部には、AND/ORのいずれかが選択できるボタンも用意されており、ユーザは、必要に応じて、空間的突発度と、時間的突発度のいずれか、または、その両方を選択し、かつ、必要な範囲を指定して、所望の範囲のパレート図を表示できる。このように、表示部25は出力手段、パレート図出力手段、および、選択手段として機能する。
次にパレート図のさらに他の表示例を説明する。図9は、さらに他のパレート図の表示例を示す図である。図9を参照して、この例では、パレート図表示部51の下に、「空間的傾向不良」、「空間的突発不良」、「時間的傾向不良」、「時間的突発不良」および「全体」のいずれかを選択するためのボタンが設けられている。ユーザが「空間的傾向不良」のボタンを押すと、空間的傾向不良と判断された不良だけでパレート図が作成されて表示される。他のボタンについても同様に、押されたボタンに対応した不良だけでパレート図が作成される。
以上のように、この実施の形態によれば、不良データと、空間的突発不良であるか、または、時間的突発不良であるかを示すデータとが、関連付けられて保持されるため、ユーザは、自分の必要な、不良を特定する情報を入力するだけで、それに対応するパレート図が表示される。一般的に、突発不良は分析してもその不良原因がわからない場合が多いため、ユーザは、たとえば、この突発不良を除外してパレート図を表示させることができる。
その結果、ユーザが効率的に、不良原因を分析できる不良分析支援装置を提供できる。
また、一般的に、潜在的な不良は、多発する前に、傾向不良を引き起こすため、傾向不良を捕らえておけば、それに基づく、将来的な不良の発生を防止するための対策をとることができる。
また、不良件数だけで傾向不良と判断していた場合でも、時間的、空間的な観点では突発的であるかどうかがわかり、より傾向的な不良(時間的、空間的に幅広く起こりうる不良)が特定できる。
なお、上記実施の形態においては、不良分析支援装置を、電子部品実装装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、複数の工程を経て製品を製造する任意の製造工程における不良の分析に適用してもよい。
また、上記実施の形態においては、パレート図を表示する場合について説明したが、これに限らず、たとえば、突発不良のリストを表示してもよい。
また、上記実施の形態においては、部品不良判別装置がその専用装置である場合について説明したが、これに限らず、部品不良判別装置を汎用のパソコンとし、上記の動作を全てプログラム化して、パソコンをそのプログラムで作動させるようにしてもよい。この場合、このプログラムは、光ディスクやハードディスクのような記録媒体で提供してもよいし、ネットワークを介して、ネット上のサーバからダウンロードするようにしてもよい。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
電子部品実装装置の全体構成を示すブロック図である。 不良分析支援装置の構成を示すブロック図である。 空間的突発度を説明するための図である。 時間的突発度を説明するための図である。 不良分析支援装置の制御部が行なう動作を示すフローチャートである。 不良箇所の抽出処理内容を示すフローチャートである。 パレート図の一例を示す図である。 パレート図の他の例を示す図である。 パレート図のさらに他の例を示す図である。
符号の説明
10 電子部品実装装置、11 印刷機、12 印刷後検査機、13 マウンタ、14 マウント後検査機、15 リフロー炉、16 リフロー後検査機、17 ネットワーク、20 不良分析支援装置、21 制御部、22 ライン情報収集部、23 不良抽出部、24 突発度算出部、25 表示部、27 ライン情報データベース。

Claims (13)

  1. 複数の工程を経て製品を製造する製造工程における不良を分析する不良分析支援装置であって、
    前記複数の工程の少なくとも1つに設けられた検査機から、前記不良に関連する所定の計測値を収集する計測値収集手段と、
    分析対象となる不良を指定する不良指定手段と、
    不良指定手段が指定した不良に対して、前記計測値収集手段が収集した計測値について、前記計測値の時間的変化の程度を検出する時間的変化検出手段と、
    前記不良指定手段によって指定された不良と、前記時間的変化検出手段が検出した計測値の変化の程度とを関連付けて格納する格納手段とを含む、不良分析支援装置。
  2. 前記不良指定手段が指定した不良に対して、前記計測値収集手段が収集した計測値について、前記計測値の計測位置に応じた変化を、変化の程度とともに検出する空間的変化検出手段を含み、
    前記格納手段は、前記不良指定手段によって指定された不良と、前記空間的変化検出手段が検出した計測値の変化の程度とを関連付けて格納する、請求項1に記載の不良分析支援装置。
  3. 前記計測値の変化の程度を指定する指定手段と、
    前記格納手段に格納された計測値の変化の程度の中から、前記指定手段によって指定された変化の程度を有する不良を出力する出力手段とを含む、請求項1または2に記載の不良分析支援装置。
  4. 前記不良は、前記製品の不良の種別を含む、請求項1から3のいずれかに不良分析支援装置。
  5. 前記出力手段は、前記不良の種別をパレート図で出力するパレート図出力手段を含む、請求項4に記載の不良分析支援装置。
  6. 前記指定手段は、前記計測値の変化の程度を、突発度で指定する、請求項3から5のいずれかに記載の不良分析支援装置。
  7. 前記指定手段は、前記計測値の変化の程度を、空間的突発度、または時間的突発度で指定する、請求項6に記載の不良分析支援装置。
  8. 前記指定手段で指定する突発度をユーザに選択させる選択手段をさらに含む、請求項6または7に記載の不良分析支援装置。
  9. 前記不良に関連する所定の計測値は、前記製品によって予め定められている、請求項1に記載の不良分析支援装置。
  10. 前記不良に関連する所定の計測値は、不良箇所および不良種別によって予め定められている、請求項1に記載の不良分析支援装置。
  11. 複数の工程を経て製品を製造する製造工程における不良の原因を分析する不良分析支援方法であって、
    複数の工程の少なくとも1つに設けられた検査機から、不良の原因に関連する所定の計測値を収集するステップと、
    分析対象となる不良を指定するステップと、
    指定した不良に対して、収集された計測値の時間的変化の程度を検出するステップと、
    指定された不良と、計測値の変化の程度とを関連付けて格納するステップとを含む、不良分析支援方法。
  12. 請求項11に記載の不良分析支援方法をコンピュータに実行させる、不良分析支援用プログラム。
  13. 請求項12に記載の不良分析支援用プログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能記録媒体。
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