JP2019096232A - 管理システム、管理装置、管理方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】製品の製造設備において、装置部材、製品部材、装置部材と製品部材の組み合わせ、のいずれが不良の直接の原因であるのか具体的に特定し、設備のメンテナンスおよび品質管理を効率化するための技術を提供する。【解決手段】一つ以上の装置部材を備える一つ以上の製造装置と、製品の品質を検査する一つ以上の検査手段を有する製造設備の管理システムであって、製品部材情報取得手段と、装置部材情報取得手段と、品質情報取得手段と、異常分析手段と、を有する管理システム。【選択図】図２

Description

本発明は、不良発生の要因または予兆となる製造設備の異常を検知するための技術に関する。

自動化・省力化が進む生産ラインでは、ラインの中間工程や最終工程に検査装置を設置し、不良の検出や不良品の仕分けなどを自動化しているものがある。また、検査装置の検査結果から不良の要因を推定し、品質管理や製造設備のメンテナンスに活用する試みも採られている。

一例としてプリント基板の表面実装ラインに関する従来例を挙げると、特許文献１にはリフロー後の最終検査における不良率をマウンタ装置のノズル別に集計することで、品質レベルを低下させているノズルの情報を提示するというアイデアが開示されている。また、特許文献２には、リフロー後検査における部品の不良率をマウンタ装置のノズル別・フィーダ別に算出し、正常時の不良率を超えているかどうかでノズルやフィーダの異常を検知する方法が提案されている。

特開２００５−１５６１５６号公報 特開２００６−３３２４６１号公報

上記従来例のように、製造装置が具備する部材（装置部材と呼ぶ）別に不良率などの情報を提示すれば、不具合個所を推定する手がかりになる可能性がある。しかし、この情報から分かるのは、あくまで、その装置部材によって処理された製品に不良が多かったという事実関係だけであり、その不良の直接の原因が本当にその装置部材にあるのかどうかの確証は得られない。マウンタの例でいえば、ノズルやフィーダ以外の装置部材に原因がある可能性も考えられるし、はんだ印刷工程やリフロー工程など他のプロセスに原因がある可能性も考えられるからである。さらには、製造装置、装置部材には原因がなく、部品に原因がある場合や、特定の部品と装置部材の組み合わせが原因である場合も考えられる。

また、仮にある装置部材が不良の原因であると特定できたとしても、従来の方法ではその装置部材にどのような異常が生じているのかまでは特定できない。したがって、たとえ不具合箇所が分かったとしても、実際に起きている異常を突き止め、それを解消するための適切な処置を行うには、エキスパートの知識及び経験が不可欠であったり、トライアンドエラーによる調整作業が必要であった。マウンタの例を挙げれば、あるノズルで不良が多発していることが分かったとしても、ノズルの交換が必要なのか、ノズルの洗浄や取り付け調整でよいのか、マウンタの実装プログラムの改変で対処すべきなのか、それとも、ノズル以外の装置部材、部品に処置を施すべきなのかといった判断を付けることができない。

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、製品の製造設備において、装置部材、部品、装置部材と部品の組み合わせ、のいずれが不良の直接の原因であるのか具体的に特定し、設備のメンテナンスおよび品質管理を効率化するための技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る管理システムは、製品を製造する製造設備の管理システムであって、前記製造設備には、一つ以上の装置部材を備える一つ以上の製造装置と、製品の品質を検査する一つ以上の検査手段が設けられており、前記製品を構成する製品部材ごとに、製品部材情報を取得する製品部材情報取得手段と、前記製造装置における前記装置部材ごとに、装置部材情報を取得する装置部材情報取得手段と、前記検査手段による検査結果を含む前記製品部材ごとの品質情報を取得する品質情報取得手段と、前記品質情報を用いて、前記装置部材、前記製品部材、前記装置部材と前記製品部材との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報と前記製品部材との組み合わせ、のいずれかについての異常の有無の判定と原因の特定を行う異常分析手段と、を有することを特徴とする。

ここで、「製造設備」とは、製品を製造するための設備全般のことであり、例えば、製造工場、製造ライン、製造装置などである。また、「製造装置」とは、製品を製造する多様な装置のことであり、例えば、はんだ印刷機、マウンタ、リフロー炉などのプリント基板生産ラインの各装置や、プリント基板を構成する各種製品部材の製造装置、はんだの製造装置などを含む。また、「装置部材」とは、製造装置を構成する各種の部材、機構であり、例えば、マウンタ装置においてはノズル、ヘッド、フィーダ、カメラ、ポンプ、ステージなどを含む。また、「製品部材」とは、製品を構成する各要素であり、例えばプリント基板においては、ＩＣチップなどの電子製品部材、プリント配線板（いわゆる生基板）、はんだなどを含む。また、「検査手段」とは、例えば、自動光学検査（ＡＯＩ）、自動Ｘ線検査（ＡＸＩ）などの検査を実施する手段であり、目視検査の情報を反映させる検査手段であっても構わない。また、前記製造装置に検査手段が内蔵されていても構わない。

また、上記の「製品部材情報」とは製品部材に係る情報であり、例えば、部品品番、リールＩＤ、製品部材の製造ロット、製品部材種、製品部材の形状、基板上における製品部材の位置、などを含む。また、「装置部材情報」とは、装置部材に係る情報であり、例えば、装置部材の種類、装置部材の型式、装置部材ＩＤ、装置部材の稼働時間、装置部材の稼働回数、実装パラメータなどを含む。ここで、実装パラメータには、例えばマウンタ装置においては、マウンタのフィーダの位置、マウンタの吸着高さ、マウンタのヘッド速度などを含む。また、「品質情報」とは、製品の品質に係る情報であり、実施された検査の計測値、及び、該計測値から把握される現象（例えば、Ｘ軸ずれ、Ｙ軸ずれ、角度ずれ、製品部材傾き、製品部材浮き）を含む。その他にも、例えば、製品の不良率、製品の不良数、１製品当たりの不良数、製品が用いられるより下流の工程での不良発生状況、工程能力などを含んでいてもよい。工程能力については後に詳述する。

なお、ここでいう「製品を構成する製品部材ごと」とは、一製品に用いられている部品そのもの一つ一つ、という意味では無く、例えば、所定製品の所定箇所に配置される同一種の製品部材、などの条件で特定しうる製品部材ごと、の意味を有する。

このような構成によると、製品を構成する製品部材のいずれかについて異常が有る場合には、当該異常の原因が、装置部材、製品部材、装置部材と製品部材との組み合わせ、のいずれにあるのかを特定するため、製造設備のメンテナンスや品質管理を効率的に行うことができる。

また、前記品質情報取得手段は、製品の最終検査工程における前記検査手段であってもよい。このような構成であると、製品の状態が確定した段階で行った検査の情報を用いる事ができ、当該工程での製品の真の状態を反映した品質情報を取得することができる。

また、前記異常分析手段は、前記品質情報と前記装置部材情報と前記製品部材情報とに基づいて、前記装置部材、前記製品部材、前記装置部材と前記製品部材との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報と前記製品部材との組み合わせ、のいずれかについての異常の有無の判定と原因の特定を行うものであってもよい。このような構成であると、前記製品部材情報、装置部材情報の組み合わせに対して品質情報を用いて分析を行い、前記製品部材情報、装置部材情報の組み合わせごとに異常と原因を見つけることができる。

また、前記異常分析手段は、前記品質情報に基づいて、前記製品を構成する製品部材ごとに異常の有無を判定する、異常判定手段と、前記異常判定手段が、前記製品を構成する製品部材のいずれかについて異常が有ると判定した場合に、前記品質情報と前記装置部材情報と前記製品部材情報とに基づいて、前記異常の原因が、前記装置部材と前記装置部材情報との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報と前記製品部材との組み合わせ、のいずれにあるのかを特定する、異常原因特定手段と、を備えていてもよい。このような構成であると、品質情報だけを用いて、異常を見つけることができ、さらに必要に応じて、異常の原因を特定することができる。

また、前記異常分析手段による前記製品部材ごとの異常の有無の判定は、前記品質情報に基づいて生成される品質指標によって行われるのであってもよい。

ここで、品質指標とは、例えば、装置部材と製品部材品番の組み合わせごとに、装置によって処理された複数の製品部材のそれぞれの検査結果（例えば、Ｘ軸位置の計測値）と不良品の判断基準となる管理基準（例えば、製品部材のＸ軸ずれの許容閾値）、を用いて定める品質に関する指標である。このような構成であると、品質指標を用いた判定基準を、厳しく設定することにより、不良品を実際に発生させる前に製造設備の異常を発見し、異常の原因を特定して対処することができるため、不良品の発生を未然に防止することができる。

また、前記製造設備における製造装置は、複数の装置部材を備えており、前記異常分析手段は、いずれかの製品部材に異常が有ると判断された場合、まず異常があると判断された製品部材を扱った装置部材を特定し、さらに、異常があると判断された製品部材を扱った装置部材と同一種類の製品部材を扱った他の同一種類の装置部材がある場合には、当該他の装置部材と製品部材の組み合わせについての異常有無と、異常があると判断された製品部材を扱った装置部材と製品部材の組み合わせについての異常有無と、を比較することにより異常原因を特定してもよい。

また、前記製造設備における製造装置は、前記製造設備における製造装置は、複数の装置部材を備えており、前記異常分析手段は、いずれかの製品部材に異常が有ると判断された場合、まず異常があると判断された製品部材を扱った装置部材を特定し、さらに、異常があると判断された製品部材と同一種類の製品部材を扱った他の同一種類の装置部材がある場合には、当該他の装置部材の装置部材情報と、異常があると判断された製品部材を扱った装置部材の装置部材情報と、を比較することで、異常原因を特定してもよい。

上記のような構成であると、実際は製品部材、或いは製品部材と装置部材との組み合わせが異常の原因である場合に、装置部材に不具合があるとして、不必要なメンテナンスや部材の交換を実施するという誤った措置を執ることを防止し、無駄な工数の発生を抑止することができる。なお、ここでいう同一「種類」とは「製品部材種種別」、「装置部材種別」と完全に同義のものではなく、例えば部品品番、製造ロットの異同までをも含む概念である。

また、前記異常判定手段による製品部材ごとの異常判定と、前記異常原因特定手段による異常原因の特定が自動で行われるようにしてもよい。このような構成によると、ユーザの経験、能力に関わらず一定の精度で異常判定と異常原因の特定を行うことができる。また、異常判定と異常原因の特定を行うための操作が不要になるため、製造設備を効率的に運用することが可能になる。

また、前記異常原因特定手段によって異常の原因が特定された場合に、当該異常の原因を解消するための処理を実行する異常原因解消手段、をさらに有していてもよい。このような構成であると、異常の原因を解消するまでの処理の時間を短縮することができる。

なお、前記異常原因解消手段が実行する処理は、前記異常原因特定手段によって特定された異常の原因の解消方法を、前記製造装置に実施させることか、又は特定された異常の原因の解消方法をユーザに示すことか、又はユーザの許諾を得たうえで特定された異常の原因の解消方法を前記製造装置に実施させることであってもよい。いずれの処理であっても、ユーザがはじめから異常の原因の解消方法を検討して実行するよりも、異常原因を解消するために要する時間を短縮することができる。

また、出力手段をさらに有しており、該出力手段は、前記製品を構成する製品部材の品質情報を、前記装置部材ごと及び／又は前記製品部材ごと、に出力してもよい。さらに、出力手段は表示装置であり、前記製品を構成する製品部材の品質情報は、視覚的に出力されるのであってもよい。このような構成であると、ユーザが前記品質情報を確認することができ、異常の原因を解消するための処理に係る決定を行う際に適切な判断を行うことができる。

ここで、「出力手段」は、表示装置に限られず、スピーカ、プリンタ、通信装置など、あらゆる出力手段を含む。また、視覚的に出力される情報は、文章によるものであっても良いし、数値情報であっても良いし、グラフで示されてもよい。

なお、前記製造設備は、プリント基板の表面実装ラインであり、前記製造装置は、はんだ印刷機、マウンタ、リフロー炉、のいずれかであってもよい。また、前記品質情報取得手段は、リフロー後における検査手段であってもよい。表面実装ラインの製造設備、なかでもマウンタは、ノズル、ヘッド、フィーダ、カメラ、ポンプ、ステージなどの複数種の装置部材が様々な動作を行うため、不良の原因を特定するのが容易ではなく、本発明が効果的に機能する。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む管理装置として捉えることができる。また、本発明は、前記システム、装置による品質管理方法、その方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムや、当該プログラムを非一時的に記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体として捉えることもできる。上記構成および処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明によれば、製品の製造設備において、装置部材、製品部材、装置部材と製品部材の組み合わせ、のいずれが不良の直接の原因であるのか具体的に特定し、設備のメンテナンスおよび品質管理を効率化するための技術を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る製造設備および品質管理システムの構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係る管理装置の機能ブロック図である。 図３は、本実施形態に係るマウンタの構成を示す模式図である。 図４は、製造ログデータの一例を示す図である。 図５Ａは、本実施形態に係るマウンタにおける、部品情報、装置部材情報、品質情報の対応関係を示す第１の図である。図５Ｂは、本実施形態に係るマウンタにおける、部品情報、装置部材情報、品質情報の対応関係を示す第２の図である。図５Ｃは、本実施形態に係るマウンタにおける、部品情報、装置部材情報、品質情報の対応関係を示す第３の図である。図５Ｄは、本実施形態に係るマウンタにおける、部品情報、装置部材情報、品質情報の対応関係を示す第４の図である。 図６は、適用例に係る品質管理システムの概略構成図である。 図７は、適用例に係る品質管理システムの異常原因特定及び解消の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例について説明する。

＜適用例＞
本発明は例えば、図６に示すような品質管理システム９として適用することができる。品質管理システム９は、プリント基板の表面実装ラインにおけるマウンタの品質を管理システムであり、マウンタ９１、部品検査装置９２を構成要素として有している。

マウンタ９１は、基板に実装すべき電子部品をピックアップし、該当箇所のはんだペーストの上に部品を載置するための装置であり、チップマウンタとも呼ばれる。

部品検査装置９２は、マウンタ９１から搬出された基板に対し、電子部品の配置状態を検査するための装置である。部品検査装置９２では、はんだペーストの上に載置された部品（部品本体、電極など部品の一部でもよい）の配置状態を２次元ないし３次元的に計測し、その計測結果から各種の検査項目について正常値（許容範囲）か否かの判定を行う。

図６に示すように、品質管理システム９は、部品情報取得手段９２１、装置部材情報取得手段９２２、品質情報取得手段９２３、異常分析手段９２４、異常原因解消手段９２５、情報出力手段９２６を有しており、これらの機能は部品検査装置９２に実装されている。部品情報取得手段９２１は、マウンタ９１で用いられる各種電子部品、基板、はんだなどの部品に関する情報を取得する機能を有する。装置部材情報取得手段９２２は、マウンタを構成する各種の部材や機構に関する情報を取得する機能を有する。品質情報取得手段９２３は検査結果の情報を取得する機能を有する。

異常分析手段９２４は、マウンタ９１によって基板上に載置された部品のいずれかに異常がある場合に、当該異常の原因を分析、特定する機能を有する。異常原因解消手段９２５は、特定された原因を解消するための処理を実行する機能を有する。情報出力手段９２６は、各部品の品質情報、異常発生個所、異常原因の解消方法などの情報を出力する機能を有する。

次に、図７に基づいて、品質管理システム９の異常原因特定の処理の流れを説明する。まず、品質情報取得手段９２３が、検査結果情報を取得する（ステップＳ１０１）。さらに、部品情報取得手段９２１、装置部材情報取得手段９２２が、部品情報及び装置部材情報を取得する（ステップＳ１０２）。そして、これらの情報に基づいて、マウンタを構成する装置部材（例えば、フィーダ）と部品品番の組み合わせごとに異常の有無を判定する（ステップＳ１０３）。

ここでは、例えば、装置部材と部品品番の組み合わせごとに、実装された複数の部品のそれぞれの計測値（たとえばＸ軸位置）と所定の管理基準（例えば、部品のＸ軸ずれの許容閾値）、を用いて品質指標を算出し、該品質指標が所定の基準を超えている時に異常あり、超えていない時に異常なしと判定する。なお、当該判定基準は、不良品を実際に発生させる前に製造設備の異常を発見し、異常の原因を特定して対処するという観点から、管理基準に比して厳格な水準で定めることが望ましい。

なお、品質指標については、上記ではマウンタによって実装された部品のＸ軸ずれを例示したが、これ以外にも様々な検査項目ごとの計測値から、各検査項目に対応したものを定めることができる。

ステップＳ１０３で、異常ありの組み合わせが見つからなかった場合は、処理を一旦終了する。一方、ステップＳ１０３で異常ありの組み合わせが見つかった場合には、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、異常のある組み合わせが一組のみか、複数であるかを判定する。ここで、異常のある組み合わせが複数である場合には、装置部材に異常の原因があると特定して、処理を終了する（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０４で、異常のある組み合わせが1つしかない場合はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、異常のある部品品番を同種の別の装置部材でも実装しているか確認する。ここで、別の装置部材で実装していない場合には、部品又は、装置部材と部品品番の組み合わせに異常があるとして、処理を一旦終了する（ステップＳ１０７）。

一方、ステップＳ１０６で、複数の同種の装置部材で異常のある部品品番を実装していれば、その部品品番とそれらの装置部材の組み合わせごとに異常の有無を判定する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０８で、異常のある組み合わせが1つしかない場合には、装置部材と部品
品番の組み合わせに異常の原因があると特定して、処理を終了する（ステップＳ１０９）。一方、ステップＳ１０８で、異常のある組み合わせが複数ある場合には、部品に異常の原因があると特定して、処理を終了する（ステップＳ１１０）。

上記のようにして、異常の原因が特定されると、異常原因解消手段９２５は、特定された原因に応じて、当該異常の原因を解消するための処理を実行する。例えば、装置部材に異常の原因がある場合には、当該装置部材をメンテナンス（交換を含む）するように、ユーザに対して情報出力手段９２６で通知する。また、装置部材と部品品番の組み合わせに異常の原因がある場合には、例えば、これらの実装パラメータを適切な値にする変更するように、マウンタ９１に命令を送信してもよい。

＜実施形態＞
以下に、この発明を実施するための形態の一例を、さらに詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（システム構成）
図１は、プリント基板の表面実装ラインにおける製造設備及び品質管理システムの構成例を模式的に示している。表面実装（Surface Mount Technology：ＳＭＴ）とはプリント基板の表面に電子部品をはんだ付けする技術であり、表面実装ラインは、主として、はんだ印刷〜部品のマウント〜リフロー（はんだの溶着）の三つの工程から構成される。

図１に示すように、表面実装ラインでは、製造装置として、上流側から順に、はんだ印刷装置Ｘ１、マウンタＸ２、リフロー炉Ｘ３が設けられる。はんだ印刷装置Ｘ１は、スクリーン印刷によってプリント基板上の電極部（ランドと呼ばれる）にペースト状のはんだを印刷する装置である。マウンタＸ２は、基板に実装すべき電子部品をピックアップし、該当箇所のはんだペーストの上に部品を載置するための装置であり、チップマウンタとも呼ばれる。リフロー炉Ｘ３は、はんだペーストを加熱溶融した後、冷却を行い、電子部品を基板上にはんだ接合するための加熱装置である。基板に実装する電子部品の数や種類が多い場合には、表面実装ラインに複数台のマウンタＸ２が設けられることもある。

また、表面実装ラインには、はんだ印刷〜部品のマウント〜リフローの各工程の出口で基板の状態を検査し、不良あるいは不良のおそれを自動で検出する、品質管理システムが設置されている。品質管理システムは、良品と不良品の自動仕分けの他、検査結果やその分析結果に基づき各製造装置の動作にフィードバックする機能（例えば、実装プログラムの変更など）も有している。図１に示すように、本実施形態の品質管理システムは、はんだ印刷検査装置Ｙ１、部品検査装置Ｙ２、外観検査装置Ｙ３、Ｘ線検査装置Ｙ４の４種類の検査装置と、管理装置１とを有して構成される。

はんだ印刷検査装置Ｙ１は、はんだ印刷装置Ｘ１から搬出された基板に対し、はんだペーストの印刷状態を検査するための装置である。はんだ印刷検査装置Ｙ１では、基板上に印刷されたはんだペーストを２次元ないし３次元的に計測し、その計測結果から各種の検査項目について正常値（許容範囲）か否かの判定を行う。検査項目としては、例えば、はんだの体積・面積・高さ・位置ずれ・形状などがある。はんだペーストの２次元計測には、イメージセンサ（カメラ）などを用いることができ、３次元計測には、レーザ変位計や、位相シフト法、空間コード化法、光切断法などを利用することができる。

部品検査装置Ｙ２は、マウンタＸ２から搬出された基板に対し、電子部品の配置状態を検査するための装置である。部品検査装置Ｙ２では、はんだペーストの上に載置された部品（部品本体、電極など部品の一部でもよい）を２次元ないし３次元的に計測し、その計測結果から各種の検査項目について正常値（許容範囲）か否かの判定を行う。検査項目としては、例えば、部品の位置ずれ、角度（回転）ずれ、欠品（部品が配置されていないこと）、部品違い（異なる部品が配置されていること）、極性違い（部品側と基板側の電極の極性が異なること）、表裏反転（部品が裏向きに配置されていること）、部品高さなどがある。はんだ印刷検査と同様、電子部品の２次元計測には、イメージセンサ（カメラ）などを用いることができ、３次元計測には、レーザ変位計や、位相シフト法、空間コード化法、光切断法などを利用することができる。

外観検査装置Ｙ３は、リフロー炉Ｘ３から搬出された基板に対し、はんだ付けの品質を検査するための装置である。外観検査装置Ｙ３では、リフロー後のはんだ部分を２次元ないし３次元的に計測し、その計測結果から各種の検査項目について正常値（許容範囲）か否かの判定を行う。検査項目としては、部品検査と同じ項目に加え、はんだフィレット形状の良否なども含まれる。はんだの形状計測には、上述したレーザ変位計、位相シフト法、空間コード化法、光切断法などの他、いわゆるカラーハイライト方式（Ｒ、Ｇ、Ｂの照明を異なる入射角ではんだ面に当て、各色の反射光を天頂カメラで撮影することで、はんだの３次元形状を２次元の色相情報として検出する方法）を用いることができる。

Ｘ線検査装置Ｙ４は、Ｘ線像を用いて基板のはんだ付けの状態を検査するための装置である。例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などのパッケージ部品や多層基板の場合には、はんだ接合部が部品や基板の下に隠れているため、外観検査装置Ｙ３では（つまり外観画像では）はんだの状態を検査することができない。Ｘ線
検査装置Ｙ４は、このような外観検査の弱点を補完するための装置である。Ｘ線検査装置Ｙ４の検査項目としては、例えば、部品の位置ずれ、はんだ高さ、はんだ体積、はんだボール径、バックフィレットの長さ、はんだ接合の良否などがある。なお、Ｘ線像としては、Ｘ線透過画像を用いてもよいし、ＣＴ（Computed Tomography）画像を用いることも好
ましい。

（管理装置）
上述した製造装置Ｘ１〜Ｘ３および検査装置Ｙ１〜Ｙ４は、ネットワーク（ＬＡＮ）を介して管理装置１に接続されている。管理装置１は、製造装置Ｘ１〜Ｘ３および検査装置Ｙ１〜Ｙ４の管理や制御を担うシステムであり、ＣＰＵ（プロセッサ）、主記憶装置（メモリ）、補助記憶装置（ハードディスクなど）、入力装置（キーボード、マウス、コントローラ、タッチパネルなど）、表示装置などを具備する汎用的なコンピュータシステムにより構成される。後述する管理装置１の機能は、補助記憶装置に格納されたプログラムをＣＰＵが読み込み実行することにより実現される。

なお、管理装置１は、１台のコンピュータにより構成してもよいし、複数のコンピュータにより構成してもよい。あるいは、製造装置Ｘ１〜Ｘ３や検査装置Ｙ１〜Ｙ４のいずれかの装置が内蔵するコンピュータに、管理装置１の機能の全部又は一部を実装することも可能である。あるいは、管理装置１の機能の一部をネットワーク上のサーバ（クラウドサーバなど）により実現してもよい。

本実施形態の管理装置１は、検査装置Ｙ１〜Ｙ４で実施された検査から得られるプリント基板の品質に異常が発生している場合に、当該異常の原因を特定する機能（以下、異常原因特定機能という）、及び特定された異常の原因を解消する機能（以下、異常原因解消機能）を有している。図２に、管理装置１が有する機能のブロック図を示す。

図２に示すように、管理装置１は、部品情報取得部１０、部品情報ＤＢ（データベース）１１、装置部材情報取得部１２、装置部材情報ＤＢ１３、製造ログ情報取得部１４、製造ログ情報ＤＢ１５、品質情報取得部１６、品質情報ＤＢ１７、異常分析部１８、情報出力部１９を有する。部品情報取得部１０は、表面実装ラインで用いられる各種電子部品、基板、はんだなどの部品に関する情報を取得する機能である。部品情報ＤＢ１１は部品情報を格納する記憶部である。装置部材情報取得部１２は、製造装置Ｘ１〜Ｘ３を構成する各種の部材や機構に関する情報を取得する機能である。装置部材情報ＤＢ１３は装置部材情報を格納する記憶部である。製造ログ情報取得部１４は製造装置Ｘ１〜Ｘ３から製造ログ情報を取得する機能である。製造ログ情報ＤＢ１５は、製造ログ情報を格納する記憶部である。品質情報取得部１６は検査装置Ｙ１〜Ｙ４から検査結果情報を取得する機能である。品質情報ＤＢ１７は検査結果情報を含む品質情報を格納する記憶部である。異常分析部１８は、検査結果情報、製造ログ情報、装置部材情報、部品情報から、プリント基板上の部品のいずれかに異常があるか否かを判定し、これがある場合には、当該異常の原因を特定する機能である。異常原因解消部１８１は、特定された原因を解消するための処理を実行する機能である。情報出力部１９は、装置部材ごと、部品の品番ごとに、プリント基板を構成する各部品の品質情報、異常発生個所、異常原因の解消方法などの情報を出力する機能である。

以下、マウンタＸ２の例を用いて、管理装置１の各機能部の動作を詳しく説明する。

（マウンタ）
図３はマウンタＸ２の構成を模式的に示す図である。マウンタＸ２は、基板Ｂを載置するステージ２０、電子部品Ｐを供給する複数のフィーダ２１、電子部品Ｐをピックアップする可動式のヘッド２２、ヘッド２２に取り付けられた複数のノズル２３、各ノズルのエ
ア圧を制御する真空ポンプ２４などを備えている。各列のフィーダ２１には異なる品番の電子部品Ｐがセットされている。また、マウンタＸ２は、自機の動作の異常を検知するための観測系として、上カメラ２５、下カメラ２６、ノズル端面の接触圧を計測する接触センサ２７、ノズルのエア圧を計測する圧力センサ２８などを備えている。制御部２９は、マウンタＸ２の各部の制御、演算、情報処理を担うブロックであり、ＣＰＵ（プロセッサ）、メモリなどを備えている。また、情報を出力する出力装置を備えていてもよい。座標系については、基板面に平行にＸ軸とＹ軸をとり、基板面に垂直にＺ軸をとる。

ステージ２０上に基板Ｂが搬入されると、制御部２９が実装プログラムに従って各ノズル２３を制御し、フィーダ２１から必要な電子部品Ｐを吸着・搬送して、基板Ｂ上に順次配置していく。すべての電子部品Ｐの配置（実装）が完了すると、基板Ｂが下流工程（検査装置Ｙ２）へと搬出される。また、基板Ｂの製造情報として、基板ＩＤ、各部品の部品品番、回路番号、各部品を処理した装置部材を示す情報（ノズルＩＤ、フィーダＩＤ）が対応付けられた製造ログ情報がマウンタＸ２のメモリ内に記録される。

（管理装置によるデータ収集）
部品情報取得部１０は、部品に関する情報を取得し、部品情報ＤＢ１１に格納する。情報の取得タイミングは任意である。例えば、部品が新規に生産ラインに導入される際、既存の部品品番の製造ロット違いの部品が生産ラインに投入される際、などに情報を取得するとよい。情報の取得方法は、例えば、ネットワークを経由して部品メーカーのサーバから自動で取得するのであってもよいし、ユーザによる入力によって取得するのであってもよい。

装置部材情報取得部１２は、装置部材に関する情報を取得し、装置部材情報ＤＢ１３に格納する。情報の取得タイミングは任意である。例えば、装置部材の交換、メンテナンスなどが行われた際、新規な装置部材が生産ラインに導入される際、などに情報を取得するとよい。情報の取得方法は、例えば、ネットワークを経由して製造装置メーカーのサーバから自動で取得するのであってもよいし、ユーザによる入力によって取得するのであってもよい。

製造ログ情報取得部１４は、マウンタＸ２から製造ログ情報を取得し、製造ログ情報ＤＢ１５に格納する。製造ログ情報の取得タイミングは任意である。例えば、マウンタＸ２において基板の実装が完了するたびにマウンタＸ２の制御部２９が管理装置１に対し製造ログ情報を送信してもよい。あるいは、製造ログ情報取得部１４が、あらかじめ決められた時刻または頻度で情報を取得してもよいし、ユーザからの取得要求に応じて情報を取得してもよい。

図４は、マウンタＸ２から取得された製造ログ情報の一例である。各行が１つの部品に対する製造記録であり、基板ＩＤ、部品品番、回路番号、ノズルＩＤ、フィーダＩＤ、実装開始・完了時刻などの情報を含んでいる。製造ログ情報を参照することで、基板上の各部品がどの装置部材（ノズル、フィーダ）により製造されたかがわかる。

品質情報取得部１６は、検査装置Ｙ１〜Ｙ４から検査結果情報を取得し、品質情報ＤＢ１７に格納する。検査結果情報の取得タイミングも任意である。例えば、各検査装置で検査が実施されるたびに各検査装置が管理装置１に対し検査結果情報を送信してもよい。あるいは、品質情報取得部１６が、あらかじめ決められた時刻または頻度で各検査装置から情報を取得してもよいし、ユーザからの取得要求に応じて検査装置から情報を取得してもよい。

品質情報には、各検査装置による検査の計測値の他、検査結果、即ち良不良の判定結果
を含んでいてもよい。また、検査結果を含む場合には、不良の種別を含んでいてもよい。また、品質情報として、工程能力などの品質指標を含んでいてもよい。工程能力とは、定められた規格限度内で製品を生産できる能力のことであり、工程能力指数にはＣｐｋ、Ｃｐなどがある。

Ｃｐｋは複数製品の検査結果情報を用いて、以下の式により計算する：
（１）上側規格のみの場合、Ｃｐｋ＝Ｃｐｕ＝（上限規格値−平均値）／３σ
（２）下側規格のみの場合、Ｃｐｋ＝Ｃｐｌ＝（平均値−下限規格値）／３σ
（３）両側規格の場合、Ｃｐｋ＝ｍｉｎ（Ｃｐｕ，Ｃｐｌ）
ただし、Ｃｐｋがマイナスとなる場合は０にする。σは標準偏差である。

また、Ｃｐは以下の式により計算する：
Ｃｐ＝（上側規格値−下側規格値）／６σ
なお、上側規格値および下側規格値には、管理基準を用いる。

（異常の原因特定）
次に、異常分析部１８による異常原因特定の処理について説明する。図５Ａは、ＩＤがＮＺ０００１のノズルが、１２３１２３、１２３６６７、１２３９０３の３つの部品品番を実装した場合の、部品情報、装置部材情報、品質情報の対応関係を示す図である。ここでは、品質指標としてＣｐｋの値、及びこれを異常有無の判定基準とした異常有無結果を表示しており、Ｃｐｋの判定基準値は１．３３である。

製造ログ情報と品質情報との照合の結果、図５Ａに示すように、ノズルＩＤＮＺ０００１と部品品番１２３１２３の組み合わせのみ、Ｃｐｋが１．３３を下回っていることが認識されたので、その組み合わせを問題ありと判定する。

この段階では、ノズルＩＤＮＺ０００１と部品品番１２３１２３の組み合わせに、異常があるということが判明したが、具体的な異常原因が、ノズルなのか、部品なのか、あるいはノズルと部品との組み合わせなのか不明である。

ここで、部品品番１２３１２３が、ＮＺ０００１以外にも、ＮＺ００２４、ＮＺ０２０３のＩＤのノズルでも実装されているため、それぞれの組み合わせごとにＣｐｋを算出する。図５Ｂ〜Ｄは、部品品番１２３１２３の部品を、ＮＺ０００１、ＮＺ００２４、ＮＺ０２０３のＩＤのノズルで、実装していた場合の、部品情報、装置部材情報、品質情報の対応関係を示す図である。この場合においても、図５Ｂに示すように、部品品番１２３１２３とノズルＩＤＮＺ０００１の組み合わせのみ、Ｃｐｋが１．３３を下回っている場合、その組み合わせのみが問題ありと判定する。この場合には、ＩＤＮＺ０００１のノズル、部品品番１２３１２３の部品のいずれも異常の原因ではなく、これらの組み合わせに問題があることが特定できる。

さらに、図５Ｃに示す表では、ＮＺ０００１、ＮＺ００２４、ＮＺ０２０３のノズルについて、装置部材情報から得たノズルタイプ情報を比較して、ＮＺ０２０３のみノズルタイプがＮ１２Ｂで、他の２つと異なっており、かつ異常があるということがわかる。この場合は、部品品番１２３１２３とノズルタイプＮ１２Ｂの組み合わせに原因があることが特定できる。この他にも、装置部材情報として、ノズルごとの実装パラメータを比較して、異常の原因を特定するようにしてもよい。この場合には、実装パラメータが他と異なり、かつ異常があるような場合には、実装パラメータに問題があるということが特定できる。

一方、部品品番１２３１２３について、ＮＺ０００１、ＮＺ００２４、ＮＺ０２０３の
ノズルで実装した場合に、複数の組み合わせでＣｐｋが１．３３を下回っていた場合には（図５Ｄ参照）、ノズルが問題なのではなく、部品に問題があることが特定できる。

（異常原因の解消）
続けて、異常原因解消部１８１による異常原因解消の処理について説明する。上記のようにして異常の原因が特定された場合に、異常原因解消部１８１は、異常原因解消の処理の一例として、情報出力部１９に、当該異常の原因を解消するための情報を出力させる。

例えば、ノズルと部品との組み合わせに異常の原因がある場合には、表示装置に「ノズルＩＤＮＺ０００１と部品品番１００２２２の実装パラメータを確認してください」と表示する。また、異常原因解消部１８１は、ノズルＩＤＮＺ０００１と部品品番１００２２２の適切な実装パラメータをサーバから取得して、実装パラメータを自動で変更するのであっても良い。さらに、実装パラメータの変更の前に、当該変更についてユーザに許可を求めるようにしてもよい。例えば、表示装置に「ノズルＩＤＮＺ０００１と部品品番１００２２２の実装パラメータを適切な値に変更します。よろしいですか？」と表示し、ユーザの操作を受け付けてもよい。

なお、異常原因解消部１８１は、異常原因が特定された場合であっても、必ずしも異常原因解消のための処理を実行しなければならないわけではない。例えば、異常原因を解消するためのコストが、異常原因を放置することのコストを上回るようであれば、直ちに異常原因を解消するための処理を実行する必要はない。異常原因解消のための処理を実行するか否かは、例えば予め定めた閾値などで判断するようにしてもよい。

（本実施形態の利点）
上述した本実施形態の構成によれば、製品を構成する部品のいずれかについて異常が有る場合には、当該異常の原因を具体的に特定するため、不必要なメンテナンスや部材の交換、実装パラメータの変更などを実施するという誤った措置を執ることを防止し、無駄な工数の発生を抑止することができる。

＜その他＞
上記の実施形態の説明は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明は、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば上記実施形態では、マウンタに対する処理を例示したが、はんだ印刷装置やリフロー炉に対しても同様の方法で異常原因を特定し、これを解消することができる。さらに言うと、上記実施形態では表面実装ラインを例示したが、製造装置と検査装置を含む生産ラインであれば本発明を適用可能であるし、検査手段が組み込まれた製造装置に対しても本発明を適用可能である。

Ｘ１：はんだ印刷装置、Ｘ２：マウンタ、Ｘ３：リフロー炉、Ｙ１：はんだ印刷検査装置、Ｙ２：部品検査装置、Ｙ３：外観検査装置、Ｙ４：Ｘ線検査装置、１：管理装置
１０：部品情報取得部、１１：部品情報ＤＢ、１２：装置部材情報取得部、１３：装置部材情報ＤＢ、１４：製造ログ情報取得部、１５：製造ログ情報ＤＢ、１６：品質情報取得部、１７：品質情報ＤＢ、１８：異常分析部、１８１：異常原因解消部、１９：情報出力部
２０：ステージ、２１：フィーダ、２２：ヘッド、２３：ノズル、２４：真空ポンプ、２５：上カメラ、２６：下カメラ、２７：接触センサ、２８：圧力センサ、２９：制御部、Ｂ：基板、Ｐ：電子部品

Claims (17)

1. 製品を製造する製造設備の管理システムであって、
   前記製造設備には、一つ以上の装置部材を備える一つ以上の製造装置と、製品の品質を検査する一つ以上の検査手段が設けられており、
   前記製品を構成する製品部材ごとに、製品部材情報を取得する製品部材情報取得手段と、
   前記製造装置における前記装置部材ごとに、装置部材情報を取得する装置部材情報取得手段と、
   前記検査手段による検査結果を含む前記製品部材ごとの品質情報を取得する品質情報取得手段と、
   前記品質情報を用いて、前記装置部材、前記製品部材、前記装置部材と前記製品部材との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報と前記製品部材との組み合わせ、のいずれかについての異常の有無の判定と原因の特定を行う異常分析手段と、
   を有することを特徴とする、管理システム。
2. 前記品質情報取得手段は、製品の最終検査工程における前記検査手段であること、を特徴とする請求項１に記載の管理システム。
3. 前記異常分析手段は、
   前記品質情報と前記装置部材情報と前記製品部材情報とに基づいて、前記装置部材、前記製品部材、前記装置部材と前記製品部材との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報と前記製品部材との組み合わせ、のいずれかについての異常の有無の判定と原因の特定を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の管理システム。
4. 前記異常分析手段は、
   前記品質情報に基づいて、前記製品を構成する製品部材ごとに異常の有無を判定する、異常判定手段と、
   前記異常判定手段が、前記製品を構成する製品部材のいずれかについて異常が有ると判定した場合に、前記品質情報と前記装置部材情報と前記製品部材情報とに基づいて、前記異常の原因が、前記装置部材と前記装置部材情報との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報と前記製品部材との組み合わせ、のいずれにあるのかを特定する、異常原因特定手段と、
   を備えること、を特徴とする請求項１又は２に記載の管理システム。
5. 前記製造設備における製造装置は、複数の装置部材を備えており、
   前記異常分析手段は、いずれかの製品部材に異常が有ると判断された場合、まず異常があると判断された製品部材を扱った装置部材を特定し、さらに、異常があると判断された製品部材を扱った装置部材と同一種類の製品部材を扱った他の同一種類の装置部材がある場合には、当該他の装置部材と製品部材の組み合わせについての異常有無と、異常があると判断された製品部材を扱った装置部材と製品部材の組み合わせについての異常有無と、を比較することにより異常原因を特定する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の管理システム。
6. 前記製造設備における製造装置は、複数の装置部材を備えており、
   前記異常分析手段は、いずれかの製品部材に異常が有ると判断された場合、まず異常があると判断された製品部材を扱った装置部材を特定し、さらに、異常があると判断された製品部材と同一種類の製品部材を扱った他の同一種類の装置部材がある場合には、当該他
   の装置部材の装置部材情報と、異常があると判断された製品部材を扱った装置部材の装置部材情報と、を比較することで、異常原因を特定する、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の管理システム。
7. 前記異常分析手段による前記製品部材ごとの異常の有無の判定は、前記品質情報に基づいて生成される品質指標によって行われる、請求項１から６のいずれか１項に記載の管理システム。
8. 前記異常分析手段による製品部材ごとの異常有無の判定と異常原因の特定が、自動で行われる、ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の管理システム。
9. 前記異常分析手段によって異常の原因が特定された場合に、当該異常の原因を解消するための処理を実行する異常原因解消手段、をさらに有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の管理システム。
10. 前記異常原因解消手段が実行する処理は、
    前記異常原因特定手段によって特定された異常の原因の解消方法を、前記製造装置に実施させることか、又は特定された異常の原因の解消方法をユーザに示すことか、又はユーザの許諾を得たうえで特定された異常の原因の解消方法を前記製造装置に実施させることである、請求項９に記載の管理システム。
11. 出力手段をさらに有しており、
    該出力手段は、前記製品を構成する製品部材の品質情報を、前記装置部材ごと及び／又は前記製品部材ごと、に出力することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の管理システム。
12. 前記出力手段は表示装置であり、前記製品を構成する製品部材の品質情報は、視覚的に出力される、ことを特徴とする、請求項１１に記載の管理システム。
13. 前記製造設備は、プリント基板の表面実装ラインであり、
    前記製造装置は、はんだ印刷機、マウンタ、リフロー炉、のいずれかである、ことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の管理システム。
14. 前記品質情報取得手段は、リフロー後における検査手段であること、を特徴とする請求項１３に記載の管理システム。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の管理システムを構成し、前記製品部材情報取得手段と、前記装置部材情報取得手段と、前記品質情報取得手段と、前記異常分析手段と、を有する管理装置。
16. 製品を製造する製造設備の管理方法であって、
    前記製造設備には、一つ以上の装置部材を備える一つ以上の製造装置と、製品の品質を検査する一つ以上の検査装置が設けられており、
    前記管理方法は、
    コンピュータが前記製品に用いられる製品部材の製品部材品番ごとの製品部材情報を取得し、記憶装置に記憶するステップと、
    コンピュータが、前記製造装置における前記装置部材ごとの装置部材情報を取得し、記憶装置に記憶するステップと、
    コンピュータが、前記検査装置による検査結果を含む前記製品部材ごとの品質情報を取得するし、記憶装置に記憶するステップと、
    コンピュータが、前記品質情報を用いて、前記装置部材、前記製品部材、前記装置部材と前記製品部材との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報との組み合わせ、前記装置部材と前記装置部材情報と前記製品部材との組み合わせ、のいずれかについての異常の有無の判定と原因の特定を行うステップと、
    を有することを特徴とする管理方法。
17. 請求項１６に記載の管理方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

Images