JP2019057568A - 検査装置、検査方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】はんだペーストを用いた部品実装において、ブローホールが発生する可能性のあるはんだ接合部を効率的に検出することができる検査装置を提供する。【解決手段】対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得するはんだ情報取得手段と、ランドに印刷されたはんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得する接合情報取得手段と、はんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とがランドに紐付けて記憶される記憶手段と、記憶手段に記憶されたはんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とに基づいて、ランドに形成されたはんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定する判定手段と、判定手段によるボイドに関する判定結果に基づいて、ボイドが発生している可能性があるはんだ接合部が形成されたランドを教示する教示手段とを備える検査装置とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品が実装される基板を検査する検査装置、検査方法およびプログラムに関する。特に、本発明は、電子部品が実装された基板のランドに形成されるはんだ接合部の状態を検査する検査方法およびプログラムに関する。

電子部品の基板実装においては、はんだ印刷装置によって、基板上に形成したランド上にはんだペーストを印刷する。その後、はんだ印刷検査装置によって、ランド上のはんだペーストの印刷状態を検査する。はんだ印刷検査装置による検査によってはんだペーストの印刷状態に問題がないと判断されると、部品搭載装置によって部品を基板上の指定位置に搭載し、部品が搭載された基板をリフロー炉に搬入する。リフロー炉内では、基板を加熱することによってはんだを溶融させ、その後に基板を冷却してはんだを固化させてはんだ接合する。そして、外観検査装置によって、はんだの接合状態を含めて、部品の実装状態を検査し、問題がなければ実装が完了する。

はんだ接合部の接合状態の検査において不良と判定される対象として、ブローホールと呼ばれるものがある。ブローホールは、はんだ接合部にくぼみや穴が生じた状態のことである。

例えば、リフロー炉内における加熱状態が適切でない場合、はんだペーストに含まれるフラックスが溶融・気化する前にはんだが溶融し、はんだ接合部の内部のボイドにフラックスが残存することがある。はんだ接合部の内部のボイドにフラックスが残存する状態で加熱を続けると、フラックスが気化してはんだ接合部の外へと放出される際にはんだ接合部に穴が開く。通常、はんだ接合部に開いた穴は、溶融したはんだが穴に流入して塞がれるが、穴が塞がる前に冷却が開始されると、穴が塞がれない状態ではんだが固化してブローホールとなる。

特許文献１には、三次元高さ画像を用いて、基板上に実装・はんだ付けされた電子部品のはんだ接合部のブローホールを検出する検査方法について開示されている。特許文献１の方法では、はんだフィレットの断面を２値化した画像から外形がくぼんでいる部分の面積を算出する。特許文献１の方法では、算出した面積の値が閾値より大きい場合、ブローホールが発生していると判断する。

特許文献２には、はんだ接合部のブローホールを簡易かつ確実に判定できるはんだ付け検査装置について開示されている。特許文献２の装置は、ブローホールのないはんだフィレットの反射光が得られない角度から光を照射した状態ではんだフィレットを撮像する。特許文献２の装置は、はんだフィレットの画像に閾値以上の輝度および面積を有する領域が存在する場合、ブローホールが発生していると判断する。

特許文献３には、回路板上にて平板状の回路素子がはんだ層により接合された回路モジュールにおいて、はんだ層内のボイドの有無または大きさを検査する方法について開示されている。特許文献３の方法では、回路モジュールの像におけるはんだ層の境界の像からはんだ層の占有面積を検出し、はんだ層の占有面積と基準値とを比較することによってはんだ層内のボイドの有無または大きさを推定する。

特許第２６２０９９２号公報 特許第３４５４１４号公報 特開２０１２−８４７９１号公報

特許文献１および特許文献２の方法によれば、すでに発生しているブローホールについては検出することができる。ところで、基板の両面に部品を実装する場合、先に部品を搭載する基板面（以下、表面と記す）のはんだ接合部内にフラックスが閉じ込められた状態で基板を反転し、反対側の面（以下、裏面と記す）にも部品を搭載する場合が想定される。そのような状態で基板を加熱すると、下を向いている状態の表面に搭載された部品のはんだ接合部内に閉じ込められたフラックスが外へ放出される際にブローホールが発生する可能性がある。

一般的な外観検査装置は、直前に部品を搭載した基板面に関して部品およびはんだ接合部を検査するように設置される。そのため、基板裏面へ部品を搭載した後の外観検査で基板表面に発生したブローホールを検出するためには、カメラや照明を基板の両側に設置したり、基板を反転する機構を追加したりすることによって、基板の両面を検査する必要がある。基板の両面を検査するためには、装置の機構が複雑化したり、コストが増加したりするという問題がある。さらに、基板両面を検査することで検査時間が増大するという問題もある。

特許文献３の方法によれば、パワーモジュールなどを実装するための板状のはんだに関しては、はんだ層内のボイドの有無または大きさを推定できる。しかしながら、はんだペーストを用いた部品実装の場合、特許文献３の方法では、はんだ量にばらつきが生じやすいためにはんだ層の正確な面積を算出できず、はんだ層内のボイドの検出精度が落ちるという問題点があった。また、はんだペーストを用いた部品実装の場合、はんだ接合部の形状が三次元的な複雑な形状になるため、はんだの面積だけでは、はんだ層内のボイドを検出することが難しいという問題点があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決するために、はんだペーストを用いた部品実装において、ブローホールが発生する可能性のあるはんだ接合部を効率的に検出することができる検査装置を提供することにある。

本発明の一態様の検査装置は、対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得するはんだ情報取得手段と、ランドに印刷されたはんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得する接合情報取得手段と、はんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とがランドに紐付けて記憶される記憶手段と、記憶手段に記憶されたはんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とに基づいて、ランドに形成されたはんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定する判定手段と、判定手段によるボイドに関する判定結果に基づいて、はんだ接合部にボイドが発生している可能性があるはんだ接合部が形成されたランドを教示する教示手段とを備える。

本発明の一態様の検査方法においては、対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得し、ランドに印刷されたはんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得し、はんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とをランドに紐付けて記憶装置に記憶させ、記憶装置に記憶させたはんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とに基づいて、ランドに形成されたはんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定し、ボイドに関する判定結果に基づいて、はんだ接合部にボイドが発生している可能性があるはんだ接合部が形成されたランドを教示する
本発明の一態様のプログラムは、対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得する処理と、ランドに印刷されたはんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得する処理と、はんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とをランドに紐付けて記憶装置に記憶させる処理と、記憶装置に記憶させたはんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とに基づいて、ランドに形成されたはんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定する処理と、ボイドに関する判定結果に基づいて、はんだ接合部にボイドが発生している可能性があるはんだ接合部が形成されたランドを教示する処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、はんだペーストを用いた部品実装において、ブローホールの発生する可能性があるはんだ接合部を効率的に検出することができる検査装置を提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置の検査対象である対象基板の製造ラインの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置が検査する対象基板のランドにはんだペーストを印刷した例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置が検査する対象基板に部品を搭載した例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置が検査する対象基板に部品を実装した例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置の記憶手段に格納するはんだ情報テーブルの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置に表示装置を接続する例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置がブローホールの発生可能性のあるはんだ接合部が形成されたランドに警告マークを表示させる例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置が検査する対象基板の製造ラインにおいて、外観検査装置が計測したはんだ体積に関する情報を検査装置に記憶させる際の各装置の動作の関係について示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る検査装置の動作について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の検査装置を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る検査装置について図面を参照しながら説明する。一般的な回路基板の製造ラインにおいては、はんだ印刷後や部品搭載後、リフロー後に検査装置が使用される。検査装置としては、対象基板に印刷されたはんだのはんだ状態や、部品の搭載状態・実装状態を三次元的に検査できる３次元外観検査装置が使用される。本実施形態では、３次元外観検査装置用いて、製造中の対象基板のはんだの状態を検査する。例えば、３次元外観検査装置は、光切断法や位相シフト法、ステレオマッチング法などといった手法を用いて、はんだの状態について３次元光学検査を行う。

（構成）
図１は、本実施形態に係る検査装置１の構成を示すブロック図である。図１のように、検査装置１は、はんだ情報取得部１１、接合情報取得部１２、記憶部１３、判定部１４および教示部１５を備える。

はんだ情報取得部１１は、基板表面の各ランドに印刷されたはんだペーストの体積に関するはんだ情報を取得する。言い換えると、はんだ情報取得部１１は、対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得する。はんだ情報取得部１１は、取得したはんだペーストの体積に関する情報を記憶部１３に記憶させる。

接合情報取得部１２は、基板表面の各ランドに部品電極をはんだ接合させた際に形成されるはんだ接合部の体積に関する情報を取得する。言い換えると、接合情報取得部１２は、ランドに印刷されたはんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得する。接合情報取得部１２は、取得したはんだ接合部の体積に関する情報を記憶部１３に記憶させる。

記憶部１３（記憶装置とも呼ぶ）には、はんだ情報取得部１１が取得したはんだペーストの体積に関する情報と、接合情報取得部１２が取得したはんだ接合部の体積に関する情報とが記憶される。言い換えると、記憶部１３には、はんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とがランドに紐付けて記憶される。これ以降、リフロー前のはんだペーストの体積と、リフロー後のはんだ接合部の体積とを区別せずにはんだ体積と呼ぶことがある。

判定部１４は、記憶部１３に記憶された情報を用いて、各ランドのはんだ接合部にボイドがある可能性をランドごとに判定する。言い換えると、判定部１４は、記憶部１３に記憶されたはんだペーストの体積と、はんだ接合部の体積とに基づいて、ランドに形成されたはんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定する。判定部１４は、教示部１５に判定結果を出力する。

教示部１５は、判定部１４の判定結果に応じた情報を教示する。言い換えると、教示部１５は、判定部１４によるボイドに関する判定結果に基づいて、ボイドが発生している可能性があるはんだ接合部が形成されたランドを教示する。例えば、教示部１５は、図示しない表示装置や音声装置などを介して、判定結果に応じた情報を教示する。

以上が、検査装置１の構成の概要についての説明である。例えば、はんだ接合部に発生したボイドの中にフラックスや水分などの成分が含まれる場合、再度リフローした際にブローホールが発生する可能性がある。検査装置１は、ボイドのある可能性が高いはんだ接合部を特定し、その特定したはんだ接合部が形成されたランドを教示する。

〔製造ライン〕
次に、本実施形態の検査装置１が検査する対象基板の製造ライン１００について、図面を参照しながら説明する。

図２は、本実施形態の検査装置１と、製造ライン１００に設置された外観検査装置（第１外観検査装置１１１および第２外観検査装置１３１）との接続関係の一例を示す概念図である。検査装置１は、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどのネットワーク１５０を介して外観検査装置と接続される。検査装置１は、ネットワーク１５０を介して、外観検査装置から検査対象の基板（以下、対象基板と呼ぶ）に関する検査情報を取得する。なお、ネットワーク１５０は、有線および無線のいずれであってもよい。

図２のように、製造ライン１００は、対象基板の製造装置として、印刷装置１１０、搭載装置１２０、リフロー装置１３０を備える。また、製造ライン１００は、対象基板の外観検査装置として、第１外観検査装置１１１、第２外観検査装置１３１を備える。なお、搭載装置１２０の後にも外観検査装置を設置してもよい。また、第２外観検査装置１３１の後にＸ線検査装置などを追加してもよい。対象基板は、ベルトコンベアなどの搬送装置によって装置間を搬送される。

また、検査装置１、第１外観検査装置１１１および第２外観検査装置１３１によって、検査システム１６０が構成される。ただし、ネットワーク１５０がＬＡＮの場合、検査システム１６０にネットワーク１５０を含めてもよい。

印刷装置１１０（はんだ印刷装置とも呼ぶ）は、対象基板の所定のランドにはんだペーストを印刷する。

第１外観検査装置１１１は、印刷装置１１０の後に設置される。第１外観検査装置１１１は、対象基板の所定のランドに印刷されたはんだペーストを検査するはんだペースト検査装置（ＳＰＩ：Solder Paste Inspection）である。

第１外観検査装置１１１は、対象基板の所定のランドに印刷されたはんだに関して、光学的な３次元外観検査を実施する。第１外観検査装置１１１は、各ランドに印刷されたはんだペーストの体積（はんだ体積とも呼ぶ）を計測する。例えば、第１外観検査装置１１１は、位相シフト法や光切断法により、ランドに塗布されたはんだペーストの外形を取得し、取得した外形を用いてはんだペーストのはんだ体積を計算する。

第１外観検査装置１１１は、所定のランドに印刷されたはんだペーストのはんだ量に関する３次元データを収集し、はんだペーストのはんだ体積を計算する。第１外観検査装置１１１は、はんだペーストのはんだ体積に関するデータを検査装置１に対して出力する。

搭載装置１２０（部品搭載装置とも呼ぶ）は、はんだペーストが印刷された所定のランドに部品を搭載する。

リフロー装置１３０は、部品が搭載された対象基板を所定の温度プロファイルで加熱し、ランドと部品電極との間にはんだ接合部を形成させ、対象基板に部品を実装する。

第２外観検査装置１３１は、リフロー装置１３０の後に設置される。第２外観検査装置１３１は、対象基板に部品が実装された後に、所定のランドに形成されたはんだ接合部を検査する自動光学検査装置である。第２外観検査装置１３１のことを、第２自動光学検査装置とも呼ぶ。

第２外観検査装置１３１は、対象基板の所定のランドに固着したはんだに関して、光学的な３次元外観検査を実施する。第２外観検査装置１３１は、各ランドのはんだ接合部のはんだ体積を計測する。例えば、第２外観検査装置１３１は、位相シフト法や光切断法によりはんだ接合部の外形を取得し、取得した外形を用いてはんだ接合部のはんだ体積を計算する。

第２外観検査装置１３１は、対象基板の所定のランドのはんだ接合部のはんだ量に関する３次元データを収集する。第２外観検査装置１３１は、部品が実装された所定のランドのはんだ接合部のはんだ体積に関する情報を検査装置１に対して出力する。

以上が、製造ライン１００についての説明である。なお、図２に示す製造ライン１００は、一例であって、本実施形態の検査装置１の対象基板を製造する製造ライン１００は、図２に示す構成には限定されない。例えば、搭載装置１２０の後に外観検査装置を追加してもよいし、第２外観検査装置１３１の後にＸ線検査装置などを追加してもよい。

次に、製造ライン１００で製造中の対象基板２０の検査について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図３は、対象基板２０のランド２１の上にはんだペーストを印刷する例を示す。図３の例では、二つのランド２１（ランド２１−１、ランド２１−２）の上にはんだペーストを印刷する（はんだペースト２２−１、はんだペースト２２−２）。

通常、はんだペーストの中には、フラックスがほぼ均一に分布している。ところで、はんだペーストは、低温で固まった状態で保管されているため、使用時には、常温に戻して柔らかくした後に攪拌してから使用する。このとき、はんだペーストの攪拌が不十分であると、はんだペーストの中のフラックスが均一にならずに凝集することがある。

図３の例では、ランド２１−１の上に印刷されたはんだペースト２２−１の中には、フラックスが均一に分布している。それに対し、ランド２１−２の上に塗布されたはんだペースト２２−２の中には、フラックスが一か所に凝集した箇所（以下、フラックス凝集部２５と呼ぶ）が形成されている。

第１外観検査装置１１１は、ランド２１−１およびランド２１−２を含めて、対象基板２０の所定のランド２１の上に印刷されたはんだペースト２２のはんだ体積を計測する。第１外観検査装置１１１は、計測した各ランド２１上のはんだペースト２２のはんだ体積を各ランド２１に紐付けた情報（はんだ体積に関する情報とも呼ぶ）を検査装置１に送信する。

はんだ情報取得部１１は、所定のランド２１の上に印刷されたはんだペースト２２のはんだ体積に関する情報を第１外観検査装置１１１から取得する。はんだ情報取得部１１は、取得したはんだペースト２２のはんだ体積に関する情報を記憶部１３に格納する。

例えば、各ランド２１は、対象基板２０の面上に設定される位置座標によって識別される。ランド２１−１の位置座標を（Ｘ１、Ｙ１）、ランド２１−２の位置座標を（Ｘ２、Ｙ２）とする。ランド２１−１の上に印刷されたはんだペースト２２−１のはんだ体積をＶｐ１、ランド２１−２の上に形成されたはんだペースト２２−２のはんだ体積をＶｐ２とする。記憶部１３には、はんだ情報取得部１１によって、各ランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）に紐付けて、各ランド２１の上に形成されたはんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐが記憶される。

図４は、対象基板２０のランド２１の上に部品２４を搭載する例である。部品２４は、部品電極がはんだペースト２２の上に位置するように搭載される。

図５は、対象基板２０のランド２１に部品２４が実装された例である。ランド２１−１の上には、はんだペースト２２−１が溶融・固化することによって、部品２４の電極とランド２１とを接続するはんだ接合部（以下、はんだ接合部２３−１）が形成される。はんだ接合部２３−１の中には、ボイドは発生していない。また、ランド２１−２の上には、はんだペースト２２−２が溶融・固化することによって、はんだ接合部２３−２が形成される。はんだ接合部２３−２の中にはボイド２６が発生している。はんだ接合部２３−２のボイド２６の中には、はんだペースト２２−２の内部のフラックス凝集部２５に凝集していたフラックスが残存する。

一般的なリフロー工程の温度プロファイルにおいては、予備加熱によってフラックスを溶融・気化させ、その後、はんだが溶融する温度にまで昇温するように加熱制御する。しかし、加熱制御が正しく行われなかったり、熱容量の大きい部品の近傍などで温度上昇が十分ではなかったりした場合、フラックスが溶融・気化する前にはんだが溶融し始め、図５のように、はんだ接合部２３−２の内部にボイド２６が形成されることがある。ボイド２６を含むはんだ接合部２３−２では、十分な接合強度や電気特性が得られない可能性がある。また、はんだ接合部２３−２の内部のボイド２６にフラックスや水分が含まれると、対象基板２０を再度リフローした際に、ブローホールが発生する可能性がある。

第２外観検査装置１３１は、ランド２１−１およびランド２１−２を含めて、対象基板２０の所定のランド２１の上に形成されたはんだ接合部２３のはんだ体積を計測する。第２外観検査装置１３１は、計測した各ランド２１上のはんだ接合部２３のはんだ体積を各ランド２１に紐付けた情報（はんだ体積に関する情報とも呼ぶ）を検査装置１に送信する。

接合情報取得部１２は、所定のランド２１の上に形成されたはんだ接合部２３のはんだ体積に関する情報を第２外観検査装置１３１から取得する。接合情報取得部１２は、取得したはんだ体積に関する情報を記憶部１３に格納する。

例えば、ランド２１−１の位置座標を（Ｘ１、Ｙ１）、ランド２１−１の位置座標を（Ｘ２、Ｙ２）とする。ランド２１−１の上に形成されるはんだ接合部２３−１のはんだ体積をＶｐ１、ランド２１−２の上に形成されるはんだ接合部２３−２のはんだ体積をＶｐ２とする。接合情報取得部１２は、各ランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）に紐付けて、各ランド２１の上に形成されたはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒを記憶部１３に記憶させる。その結果、各ランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）に紐付けて、はんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐと、はんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒとが記憶部１３に格納される。

図６は、記憶部１３に格納されるはんだ体積に関する情報をまとめたはんだ情報テーブル３０である。はんだ情報テーブル３０には、それぞれのランド２１に関するはんだ体積に関する情報が格納される。

例えば、はんだ情報テーブル３０には、ランド２１の識別番号と、ランド２１の位置座標とが格納される。そして、はんだ情報テーブル３０には、各ランド２１の位置座標に紐付けて、各ランド２１に印刷されたはんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐと、リフロー後のはんだ接合部のはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒとが格納される。なお、はんだ情報テーブル３０に格納する情報として、ランド２１の識別番号を含めなくてもよいし、他の情報を含めてもよい。

判定部１４は、各ランド２１のはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒが記憶部１３に格納されると、各ランド２１の位置座標（Ｘ，Ｙ）と、その位置座標に紐付けられたはんだ体積Ｖｐとはんだ体積Ｖｒとを取得する。

判定部１４は、取得したはんだ体積Ｖｐおよびはんだ体積Ｖｒを用いて、はんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐに対するはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒの比率（以下、体積比率ΔＶ）を、以下の式１を用いて算出する。
ΔＶ＝Ｖｒ／Ｖｐ・・・（１）
はんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒは、はんだの外形を取得した結果から計算される。そのため、図５のように、はんだ接合部２３にボイド２６が含まれると、ボイド２６の分だけはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒが見かけ上大きくなり、体積比率ΔＶが大きくなる。例えば、はんだ接合部２３にボイド２６が含まれると判定する基準として予め閾値Ｖｔを設定しておく。

判定部１４は、予め設定された閾値Ｖｔと、各ランド２１の上のはんだ接合部２３に関する体積比率ΔＶとを比較する。

体積比率ΔＶが閾値Ｖｔを上回る場合（ΔＶ＞Ｖｔ）、判定部１４は、はんだ接合部２３の内部にボイド２６が形成されていると判断する。例えば、対象基板２０の表面に部品２４を実装し終えた段階でボイド２６がある場合、裏面に部品２４を実装するための加熱工程においてブローホールが発生する可能性がある。

判定部１４は、はんだ接合部２３の内部にボイド２６が形成されているかどうかの判断結果を教示部１５に出力する。例えば、はんだ接合部２３の内部にボイド２６が形成されていると判断される場合、判定部１４は、ボイド２６があると判定したランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）を教示部１５に出力する。なお、いずれのランド２１にもボイド２６があると判定されなかった場合、判定部１４は判定結果を教示部１５に送信してもよいし、しなくてもよい。

閾値Ｖｔは、予備実験や経験に基づいて決定してもよいし、使用するはんだペーストに含まれるフラックスの割合から決定してもよい。

また、判定部１４は、以下の式２を用いて算出される体積比率ΔＶｄを用いて、ブローホールの発生可能性を判定してもよい。
ΔＶｄ＝（Ｖｐ−Ｖｒ）／Ｖｐ・・・（２）
式２を用いる場合、判定部１４は、リフローによってはんだペースト２２がはんだ接合部２３に変化する際の体積減少率に相当する体積比率ΔＶｄを用いてブローホールの発生可能性を判定する。内部にボイド２６があるはんだ接合部２３は、内部にボイド２６がないはんだ接合部２３と比べて体積変化が小さいため、ΔＶｄが小さい。判定部１４は、予め設定される閾値よりもΔＶｄが小さい場合に、ブローホールの発生可能性があると判定する。

ここで、判定部１４による判定に関して、具体的な数値をあてはめて説明する。一般的なはんだペーストにおいて、はんだペーストに含まれるフラックスの割合は１０％から１５％であるため、ここでは閾値Ｖｔを０．９に設定する。

ランド２１−１における体積比率をΔＶ１、ランド２１−２における体積比率をΔＶ２とすると、各ランド２１の体積比率は、以下の式３および式４によって計算される。
ΔＶ１＝Ｖｒ１／Ｖｐ１・・・（３）
ΔＶ２＝Ｖｒ２／Ｖｐ２・・・（４）
ここで、Ｖｐ１＝Ｖｐ２＝３．０×１０の７乗立方マイクロメートル、Ｖｒ１＝２．６×１０の７乗立方マイクロメートル、Ｖｒ２＝２．９×１０の７乗立方マイクロメートルとする。このとき、上述の式３および式４から、ΔＶ１＝０．８７、ΔＶ２＝０．９７と計算される。

閾値Ｖｔは０．９なので、ΔＶ１は閾値Ｖｔを下回り、ΔＶ２は閾値Ｖｔを上回る。この場合、判定部１４は、ΔＶ１が閾値Ｖｔを下回るランド２１−１ではボイドが発生していないと判断する。一方、判定部１４は、ΔＶ２が閾値Δｔを上回るランド２１−２ではボイドが発生している可能性があると判断する。

判定部１４は、ブローホールが発生する可能性があるランド２１の情報を教示部１５へ出力する。例えば、判定部１４は、ボイドが発生している可能性のあるランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）を教示部１５に出力する。

教示部１５は、判定部１４より取得したランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）を出力する。

図７は、検査装置１に表示装置２００を接続する例である。図８は、対象基板２０を上面から見た画像を表示装置２００の画面に表示させる例である。なお、表示装置２００を検査装置１の構成に含めてもよい。

例えば、教示部１５は、表示装置２００の画面に、ランド２１−１〜１２を含む基板を上面から見た画像を表示させる。表示装置２００は、教示部１５から取得したランド２１の位置座標に警告マーク２１０を表示させる。その結果、図８のように、ボイドが発生した可能性のあるランド２１−２の位置に警告マーク２１０が重ねて表示される。このとき、ボイドが発生した可能性があることを製造ライン１００の管理者に警告するために、警告マーク２１０を点滅させたり、警告音を鳴らしたりしてもよい。

また、対象基板２０の表面への部品実装を終え、続いて裏面に部品実装をする際には、ボイドが発生した可能性があることを警告するモードを、ブローホールが発生する可能性があることを警告するモードに切り替えてもよい。この場合、表示装置２００の画面に表示させる警告マーク２１０を変更したり、警告音を変更したりすればよい。

また、判定部１４は、形状が同一である複数のランド２１に関しては、各ランド２１に印刷されたはんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐに対するはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒの体積比率ΔＶを計算してもよい。判定部１４は、計算した体積比率ΔＶの分布から、基板裏面に部品２４を接合した際にボイドが発生する可能性があると判定することができる。例えば、判定部１４は、体積比率ΔＶの算術平均ΔＶａと標準偏差ΔＶσとを算出し、以下の式５または式６を用いてボイド２６の発生する可能性をランド２１ごとに判定する（Ｃ：定数）。
ΔＶ＜ΔＶａ−Ｃ×ΔＶσ・・・（５）
ΔＶ＞ΔＶａ＋Ｃ×ΔＶσ・・・（６）
判定部１４は、式５または式６の条件が満たされるランド２１においては、対象基板２０の裏面に部品を接合した際にブローホールが発生する可能性があると判定する。一般的なばらつきの判定方法としては３σや４σが用いられることから、定数Ｃは３や４に設定する。

（動作）
次に、本実施形態の検査装置１の動作について、図面を参照しながら説明する。以下においては、製造ライン１００を構成する製造装置によって対象基板２０に部品を実装する工程と、検査装置１によってボイドの有無を検査する工程とをまとめた動作と、検査装置１によってボイドの有無を検査する工程に関する動作とを分けて説明する。

図９は、製造ライン１００で対象基板２０を製造する際に、外観検査装置が計測したはんだ体積に関する情報を検査装置１に記憶させるときの各装置の動作の関係について示す図である。

まず、図９において、印刷装置１１０は、対象基板の表面の所定のランド２１の上にはんだペーストを印刷する（ステップＳ１１）。

次に、第１外観検査装置１１１は、はんだペーストが印刷された所定のランド２１に関して、はんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐを計測する（ステップＳ１２）。

そして、第１外観検査装置１１１は、計測したはんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐを検査装置１に送信する（ステップＳ１３）。

検査装置１は、所定のランド２１の上に印刷されたはんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐをランド２１ごとに取得し、各ランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）に紐付けてはんだペースト２２のはんだ体積Ｖｐを記憶する（ステップＳ１４）。

搭載装置１２０は、対象基板２０の表面の予め指定された位置に部品を搭載する（ステップＳ１５）。

搭載装置１２０によって全部品の搭載が完了すると、リフロー装置１３０は、予め設定した温度プロファイルで温度制御し、はんだペースト２２に含まれるはんだを溶融・固化させて部品２４とランド２１との間にはんだ接合部を形成させる（ステップＳ１６）。

リフローの後、第２外観検査装置１３１は、はんだ接合部２３の接合状態を検査し、はんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒを計測する（ステップＳ１７）。

そして、第２外観検査装置１３１は、計測したはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒを検査装置１に出力する（ステップＳ１８）。

検査装置１は、所定のランド２１の上に形成されたはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒをランド２１ごとに取得し、各ランド２１の位置座標（Ｘ、Ｙ）に紐付けてはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒを記憶する（ステップＳ１９）。

以上が、製造ライン１００で対象基板２０を製造する際に、外観検査装置が計測したはんだ体積に関する情報を検査装置１に記憶させる際の各装置の動作の関係についての説明である。

次に、検査装置１が、自装置に記憶されたはんだ体積Ｖｐおよびはんだ体積Ｖｒを用いてはんだ接合部２３におけるボイドの有無を検証し、ブローホールの発生可能性について判定する動作について図面を参照しながら説明する。

図１０は、検査装置１によるボイドの有無を判定する処理に関する動作について説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートに沿った処理の説明においては、検査装置１を動作主体として説明する。

図１０において、まず、検査装置１は、いずれかのランド２１のはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒが記憶部１３に格納された段階で、ランド２１の位置座標に紐付けられたはんだ体積Ｖｐおよびはんだ体積Ｖｒを記憶部１３から読み出す（ステップＳ２１）。なお、検査装置１は、対象基板２０の全てのランド２１のはんだ接合部２３のはんだ体積Ｖｒを取得した段階で、はんだ体積Ｖｐおよびはんだ体積Ｖｒを記憶部１３から読み出してもよい。

検査装置１は、はんだ体積Ｖｐに対するはんだ体積Ｖｒの比率（体積比率ΔＶ）をランド２１ごとに計算する（ステップＳ２２）。

検査装置１は、算出した体積比率ΔＶと閾値Ｖｔとを比較して、はんだ接合部２３におけるボイドの有無をランド２１ごとに判定する（ステップＳ２３）。

そして、検査装置１は、ランド２１ごとの判定結果を出力する（ステップＳ２４）。検査装置１は、ランド２１ごとの判定を終える段階で逐次的に判定結果を出力してもよいし、全てのランド２１の判定を終えた段階で一括して判定結果を出力してもよい。例えば、検査装置１は、表示装置２００に検査結果を出力し、表示装置２００の画面に検査結果を表示させる。

以上が、検査装置１によるボイドの有無を判定する処理に関する動作についての説明である。

以上のように、本実施形態の検査装置は、基板表面に部品を実装する際に、ランド上に印刷されたはんだペーストのはんだ体積を外観検査装置から取得する。また、本実施形態の検査装置は、ランド上に印刷させたはんだペーストの上に部品を搭載してリフローした後にランド上に形成されるはんだ接合部のはんだ体積を取得する。そして、本実施形態の検査装置は、はんだペーストのはんだ体積に対するはんだ接合部のはんだ体積の体積比率をランドごとに計算する。本実施形態の検査装置は、算出した体積比率が閾値を上回るランドについては、はんだ接合部の内部にボイドが形成されていると判断する。本実施形態の検査装置は、ボイドがあると判定したはんだ接合部を教示する。また、本実施形態の検査装置は、基板裏面に部品実装する際には、そのはんだ接合部においてブローホールが発生する可能性があることを教示してもよい。

本実施形態の検査装置によれば、はんだペーストを用いた部品実装において、ボイドの発生した可能性のあるはんだ接合部を効率的に検出できる。すなわち、本実施形態の検査装置によれば、ブローホールが発生する可能性のあるはんだ接合部を効率的に検出できる。特に、本実施形態の検査装置によれば、ブローホールを検出するための機構を追加することなく、ブローホールが発生する可能性がある箇所を特定することができる。また、本実施形態の検査装置によれば、基板表面に続いて基板裏面に部品を実装する際に、ブローホールが発生する可能性のあるはんだ接合部が特定されているので、基板裏面への部品を実装する前に何らかの対応を取ることが可能になる。

本実施形態の検査装置によれば、基板表面に続いて基板裏面に部品を実装した後であっても、ブローホールが発生した可能性のあるはんだ接合部が特定されているので、作業者が目視によってはんだ接合部の状態を確認しやすくなり、作業効率が向上する。

（ハードウェア）
ここで、本発明の各実施形態に係る検査装置を実現ハードウェア構成について、図１１のコンピュータ９０を一例として挙げて説明する。ただし、図１１のコンピュータ９０は、各実施形態の検査装置を実現するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

図１１のように、コンピュータ９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。図１１においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、コンピュータ９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る検査装置による処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、コンピュータ９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

コンピュータ９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続するように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。

また、コンピュータ９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、コンピュータ９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介してコンピュータ９０に接続すればよい。

また、コンピュータ９０には、必要に応じて、ディスクドライブを備え付けてもよい。ディスクドライブは、バス９９に接続される。ディスクドライブは、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、コンピュータ９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。また、記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体や、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現してもよい。

以上が、本発明の各実施形態に係る検査装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図１１のハードウェア構成は、各実施形態に係る検査装置を実現するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る検査装置に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。

各実施形態の検査装置の構成要素は、任意に組み合わせることができる。また、各実施形態の検査装置の構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよいし、回路によって実現してもよい。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１１ はんだ情報取得部
１２ 接合情報取得部
１３ 記憶部
１４ 判定部
１５ 教示部
２０ 対象基板
２１ ランド
２２ はんだペースト
２３ はんだ接合部
２４ 部品
２５ フラックス凝集部
２６ ボイド
１１０ 印刷装置
１２０ 搭載装置
１３０ リフロー装置
１１１ 第１外観検査装置
１３１ 第２外観検査装置
１６０ 検査システム
２００ 表示装置
２１０ 警告マーク

Claims (10)

1. 対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得するはんだ情報取得手段と、
   前記ランドに印刷された前記はんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得する接合情報取得手段と、
   前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とが前記ランドに紐付けて記憶される記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とに基づいて、前記ランドに形成された前記はんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定する判定手段と、
   前記判定手段によるボイドに関する判定結果に基づいて、ボイドが発生している可能性がある前記はんだ接合部が形成された前記ランドについて教示する教示手段とを備える検査装置。
2. 前記判定手段は、
   前記はんだペーストの体積に対する前記はんだ接合部の体積の比率である体積比率を前記ランドごとに算出し、前記体積比率が所定の閾値を上回る場合に前記はんだ接合部にボイドが発生している可能性があると判定する請求項１に記載の検査装置。
3. 前記判定手段は、
   前記はんだペーストの体積と前記はんだ接合部の体積との差に対する前記はんだ接合部の体積の比率である体積比率を前記ランドごとに算出し、前記体積比率が所定の閾値を下回る場合に前記はんだ接合部にボイドが発生している可能性があると判定する請求項１に記載の検査装置。
4. 前記記憶手段には、
   前記対象基板の面上に設定される前記ランドの位置座標に紐付けて、前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とが記憶される請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記記憶手段には、
   前記対象基板の面上に設定される前記ランドの位置座標に紐付けて、前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とが格納されるはんだ情報テーブルが記憶される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検査装置。
6. 前記対象基板の実装面の画像を表示する表示装置に接続され、
   前記教示手段は、
   前記表示装置の画面に表示された前記対象基板の実装面の画像に、ボイドが発生している可能性がある前記はんだ接合部が形成された前記ランドを明示するためのマークを表示させるために、ボイドが発生している可能性がある前記はんだ接合部が形成された前記ランドの位置座標を前記表示装置に出力する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の検査装置。
7. ボイドが発生している可能性がある前記はんだ接合部が形成された前記ランドを教示する情報を表示する表示装置を備える請求項１乃至６のいずれか一項に記載の検査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の検査装置と、
   前記対象基板の前記ランドに印刷された前記はんだペーストの体積を計測し、計測した前記はんだペーストの体積を前記検査装置に出力する第１外観検査装置と、
   前記ランドに印刷された前記はんだペーストが熱履歴を経て形成された前記はんだ接合部の体積を計測し、計測した前記はんだ接合部の体積を前記検査装置に出力する第２外観検査装置とを備える検査システム。
9. 対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得し、
   前記ランドに印刷された前記はんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得し、
   前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とを前記ランドに紐付けて記憶装置に記憶させ、
   前記記憶装置に記憶させた前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とに基づいて、前記ランドに形成された前記はんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定し、
   ボイドに関する判定結果に基づいて、ボイドが発生している可能性がある前記はんだ接合部が形成された前記ランドについて教示する検査方法。
10. 対象基板のランドに印刷されたはんだペーストの体積を含むはんだ情報を取得する処理と、
    前記ランドに印刷された前記はんだペーストが熱履歴を経て形成されたはんだ接合部の体積を含む接合情報を取得する処理と、
    前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とを前記ランドに紐付けて記憶装置に記憶させる処理と、
    前記記憶装置に記憶させた前記はんだペーストの体積と、前記はんだ接合部の体積とに基づいて、前記ランドに形成された前記はんだ接合部にボイドが発生している可能性について判定する処理と、
    ボイドに関する判定結果に基づいて、ボイドが発生している可能性がある前記はんだ接合部が形成された前記ランドについて教示する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。

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