JP2021150560A - 実装基板製造システムおよび実装基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装基板の製造効率の低下を抑制する、実装基板製造システムおよび実装基板製造方法を提供する。【解決手段】はんだ供給装置と、部品搭載装置と、リフロー装置と、リフロー装置により基板のランドと電子部品の端子との間ではんだ付けされたはんだ部のＸ線透視画像を取得し、Ｘ線透視画像を基にはんだ部の異常を検出するＸ線検査装置と、を備え、基板を、はんだ供給装置からＸ線検査装置へと順に搬送して基板に電子部品がはんだ付けされた実装基板を製造する実装基板製造システムである。実装基板製造システムは、さらに、Ｘ線透視画像を基にはんだ部の内部に含まれるボイドを検出するボイド検出部と、ボイド検出部で検出されたボイドに基づいてはんだ部の異常予兆を検出する予兆検出部と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、電子部品を基板に実装する実装基板製造システムおよび実装基板製造方法に関する。

従来、電子部品を基板に実装する実装基板製造システムにおいて、ペースト状のはんだの印刷からはんだを加熱溶融させて冷却するまでの電子部品の基板への実装工程が１つのラインで行われている。

ところで、はんだ付けされた電子部品が基板から外れる問題がある。この原因の１つとして、はんだ部内に存在するボイド（気泡）が挙げられる。はんだ部内に存在するボイドにより、電子部品と基板との結合強度が弱くなり、基板へ外部衝撃が加わると電子部品が基板から外れる場合がある。そこで、例えば、特許文献１のように、Ｘ線検査装置を用いてＸ線画像を基にボイドの発生状態の検査がされている。

特開２００１−１２９３２号公報

しかしながら、はんだ付け不良と判定されるほどのボイドの発生状態を検出した場合、実装基板製造システムの実装工程を一旦停止しなければならず、実装工程の効率を低下させてしまう。

従って、本開示の目的は、上記従来の課題を解決することにあって、実装基板の製造効率の低下を抑制する、実装基板製造システムおよび実装基板製造方法を提供することにある。

本開示の実装基板製造システムは、
はんだを基板のランドに供給するはんだ供給装置と、
はんだが供給された前記基板に電子部品を搭載する部品搭載装置と、
前記電子部品が搭載された前記基板を加熱して前記はんだを溶融させることにより前記電子部品の端子を前記ランドにはんだ付けするリフロー装置と、
前記リフロー装置により前記基板の前記ランドと前記電子部品の端子との間ではんだ付けされたはんだ部のＸ線透視画像を取得し、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の異常を検出するＸ線検査装置と、を備え、前記基板を、前記はんだ供給装置、前記部品搭載装置、前記リフロー装置、および、前記Ｘ線検査装置へと順に搬送して前記基板に電子部品がはんだ付けされた実装基板を製造する。実装基板製造システムは、さらに、
前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の内部に含まれるボイドを検出するボイド検出部と、
前記ボイド検出部で検出されたボイドに基づいて前記はんだ部の異常予兆を検出する予兆検出部と、を備える。

本開示の実装基板製造方法は、
はんだを基板のランドに供給するはんだ供給工程と、
はんだが供給された前記基板に電子部品を搭載する部品搭載工程と、
前記電子部品が搭載された前記基板を加熱して前記はんだを溶融させることにより前記電子部品の端子を前記ランドにはんだ付けするはんだ付け工程と、
前記基板の前記ランドと前記電子部品の端子との間ではんだ付けされたはんだ部のＸ線透視画像を取得し、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の異常を検出する検査工程と、
前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の内部に含まれるボイドを検出するボイド検出工程と、
前記ボイド検出工程で検出されたボイドに基づいて前記はんだ部の異常予兆を検出する予兆検出工程と、を含む。

本開示によれば、実装基板の製造効率の低下を抑制する、実装基板製造システムおよび実装基板製造方法を提供することができる。

本開示の実施の形態における実装基板製造システムの平面図 実装基板製造システムの制御系の構成を示すブロック図 電子部品が搭載された基板の側面図 理想的なはんだ部を示す縦断面図 ボイドが発生したはんだ部の一例を示す縦断面図 電子部品側から基板側へ透視したはんだ部のＸ線透視画像を示す透視図 ボイドが発生したはんだ部の一例を示す縦断面図 実装基板の製造の流れを示すフローチャート はんだ供給工程を説明する説明図 電子部品の搭載工程を説明する説明図 はんだ供給部が基板にはんだを供給する一例を示す説明図

本開示の第１態様によれば、はんだを基板のランドに供給するはんだ供給装置と、はんだが供給された前記基板に電子部品を搭載する部品搭載装置と、前記電子部品が搭載された前記基板を加熱して前記はんだを溶融させることにより前記電子部品の端子を前記ランドにはんだ付けするリフロー装置と、前記リフロー装置により前記基板の前記ランドと前記電子部品の端子との間ではんだ付けされたはんだ部のＸ線透視画像を取得し、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の異常を検出するＸ線検査装置と、を備え、前記基板を、前記はんだ供給装置、前記部品搭載装置、前記リフロー装置、および、前記Ｘ線検査装置へと順に搬送して、前記基板に電子部品がはんだ付けされた実装基板を製造する実装基板製造システムであって、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の内部に含まれるボイドを検出するボイド検出部と、前記ボイド検出部で検出されたボイドに基づいて前記はんだ部の異常予兆を検出する予兆検出部と、を備える、実装基板製造システムを提供する。

本開示の第２態様によれば、前記ボイド検出部は、ボイドの数、大きさ、前記はんだ部の内部におけるボイドの位置、前記はんだ部に占めるボイドの割合の少なくとも１つを含むボイド情報を取得し、前記予兆検出部は、前記ボイド情報に基づいて前記異常予兆を検出する、第１態様に記載の実装基板製造システムを提供する。

本開示の第３態様によれば、前記Ｘ線検査装置は、前記ボイド検出部を有し、前記予兆検出部は、前記Ｘ線検査装置から出力された前記ボイド情報に基づいて前記異常予兆を検出する、第２態様に記載の実装基板製造システムを提供する。

本開示の第４態様によれば、前記予兆検出部で前記異常予兆が検出されると、前記リフロー装置への前記基板の搬入を停止させる基板搬送制御部を備える、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の実装基板製造システムを提供する。

本開示の第５態様によれば、前記予兆検出部で前記異常予兆が検出されると、前記はんだ供給装置、前記部品搭載装置、または前記リフロー装置の動作を制御するための制御パラメータを前記ボイド情報に基づいて修正する制御パラメータ修正部を備える、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の実装基板製造システムを提供する。

本開示の第６態様によれば、はんだを基板のランドに供給するはんだ供給工程と、はんだが供給された前記基板に電子部品を搭載する部品搭載工程と、前記電子部品が搭載された前記基板を加熱して前記はんだを溶融させることにより前記電子部品の端子を前記ランドにはんだ付けするはんだ付け工程と、前記基板の前記ランドと前記電子部品の端子との間ではんだ付けされたはんだ部のＸ線透視画像を取得し、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の異常を検出する検査工程と、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の内部に含まれるボイドを検出するボイド検出工程と、前記ボイド検出工程で検出されたボイドに基づいて前記はんだ部の異常予兆を検出する予兆検出工程と、を含む、実装基板製造方法を提供する。

本開示の第７態様によれば、前記ボイド検出工程では、ボイドの数、大きさ、前記はんだ部の内部におけるボイドの位置、前記はんだ部に占めるボイドの割合の少なくとも一つを含むボイド情報を取得し、前記予兆検出工程では、前記ボイド情報に基づいて前記異常予兆を検出する、第６態様に記載の実装基板製造方法を提供する。

本開示の第８態様によれば、前記予兆検出工程で前記異常予兆が検出されると、前記基板を前記はんだ付け工程へ送るのを停止する、第６態様または第７態様に記載の実装基板製造方法を提供する。

本開示の第９態様によれば、前記予兆検出工程で前記異常予兆が検出されると、前記はんだ供給工程、前記部品搭載工程、または前記はんだ付け工程で用いられる装置の動作を制御するための制御パラメータを、前記ボイド情報に基づいて修正する制御パラメータ修正工程を含む、第６態様または第７態様に記載の実装基板製造方法を提供する。

以下、本開示に係る実装基板製造システムの例示的な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が本開示に含まれる。

（実施の形態）
まず、本開示の実施の形態の実装基板製造システム１について図１および図２を参照して説明する。図１は、実装基板製造システム１の概略平面図である。図２は、実装基板製造システム１の制御系の構成を示すブロック図である。

実装基板製造システム１は、はんだ供給装置３、はんだ検査装置５、部品搭載装置７、外観検査装置９、リフロー装置１１、Ｘ線検査装置１３、情報処理装置１５、および搬送装置１７と、を備える。はんだ供給装置３、はんだ検査装置５、部品搭載装置７、外観検査装置９、リフロー装置１１、Ｘ線検査装置１３、情報処理装置１５は、それぞれ、有線または無線からなる通信ネットワーク１００に接続されており、相互に通信可能である。

はんだ供給装置３、はんだ検査装置５、部品搭載装置７、外観検査装置９、リフロー装置１１およびＸ線検査装置１３は基板を搬送するコンベアをそれぞれ備えており、各装置は各々のコンベアを直列に整列させた状態で配置されている。したがって、実装基板製造システム１は、各装置のコンベアによって構成された搬送装置１７を備えている。搬送装置１７は、電子部品１９を装着する基板２１をはんだ供給装置３、部品搭載装置７、外観検査装置９、リフロー装置１１、および、Ｘ線検査装置１３へと順に搬送する。なお、図２において、外観検査装置９が備えるコンベア９ａをリフロー装置１１に基板２１を搬入する直前のコンベアの例として示しており、他の装置が備えるコンベアは省略して示している。

はんだ供給装置３は、基板２１に形成されたランド２１ａ（図３参照）に、はんだを供給する。はんだ供給装置３は、はんだ供給部３ａとディスプレイ等の表示部３ｂと制御部３ｃを備える。制御部３ｃは、はんだ供給条件記憶部３ｃａを備える。制御部３ｃは、例えば、プロセッサ、またはＦＰＧＡ等の演算装置とメモリ、ハードディスク、またはＳＳＤ等の少なくとも１つから構成される記憶装置とで構成される。

はんだ供給部３ａは、基板２１のランド２１ａ上にペースト状のはんだ２２を印刷する。はんだ供給装置３が、スクリーン印刷によりはんだ２２を供給するスクリーン印刷装置の場合、はんだ供給部３ａは、図１１に示すような印刷ヘッド３１を有する。印刷ヘッド３１は、マスク３３上に載置されたペースト状のはんだ２２を移動させることで、マスク３３の開口３３ａを通じて基板２１のランド２１ａ上にはんだ２２を印刷（スクリーン印刷）する。はんだ供給部３ａは、はんだ２２を載せた基板２１を、はんだ検査装置５へ搬送する。

印刷ヘッド３１は、スキージ昇降部３５と、スキージ保持具３７と、スキージ３９とを備える。スキージ昇降部３５は、その出力軸３５ａを下方に突出させている。スキージ保持具３７は、スキージ昇降部４２の出力軸３５ａの下端に取り付けられている。スキージ３９は、スキージ保持具３７に上端部が保持されて斜め下方に延びた薄板部材である。印刷ヘッド３１は、印刷ヘッド移動機構（図示省略）に連結されている。印刷ヘッド移動機構４１ａは印刷ヘッド３１を移動させるものであり、制御部３ｃからの指令に基づいて作動する。このようにして、印刷ヘッド３１はマスク３３に対して移動する。出力軸３５ａのストローク長に応じて、マスク３３に対するスキージ３９の角度θを調節することができる。

表示部３ｂは、はんだ供給に関する情報を提示する。表示部３ｂは、例えば、ディスプレイやタッチパネルである。制御部３ｃは、はんだ供給条件記憶部３Ｃａに記憶されている制御パラメータ（はんだ供給条件）に従ってはんだ供給部３ａを制御する。はんだ供給条件は、例えば、スキージ２３の角度や印刷ヘッド３１の移動速度、印刷後のマスク３３から基板２１が離れる際の版離れ速度である。

はんだ検査装置５は、基板２１のランド２１ａに供給されたペースト状のはんだ２２の状態を検査する。具体的には、カメラ（図示省略）で撮影した基板の画像を所定の検査アルゴリズムに基づいて処理してはんだの状態を検査する。検査の対象となるはんだの状態には、はんだの位置、面積（体積）形状、ブリッジの有無が含まれる。はんだ検査装置５は、良品と判定した基板２１を部品搭載装置７へ搬送する。

部品搭載装置７は、基板２１に搭載する電子部品１９を、例えば、吸引ノズルで保持して、はんだが載せられた基板２１のランド２１ａに搭載する。部品搭載装置７は、制御部７ａを備える。制御部７ａは、動作条件記憶部７ａａを備える。制御部７ａは、例えば、プロセッサ、またはＦＰＧＡ等の演算装置とメモリ、ハードディスク、またはＳＳＤ等の少なくとも１つから構成される記憶装置とで構成される。部品搭載装置７は、電子部品１９を搭載した基板２１を外観検査装置９へ搬送する。動作条件記憶部７ａａには、制御部７ａが、部品搭載装置７による電子部品１９の搭載動作を制御するための制御パラメータ（条件）が記憶されている。動作条件は、例えば、吸引ノズルの昇降速度、加速度、および下降量等であり、電子部品の種類別に適切な値が設定されている。

外観検査装置９は、電子部品１９が搭載された基板２１に対して、電子部品１９の配置状態を検査する。具体的には、カメラ（図示省略）で撮影した基板の画像を所定の検査アルゴリズムに基づいて処理して電子部品１９の配置状態を検査する。配置状態として、例えば、部品の位置ずれ、配置角度ずれ、欠品、部品違い、極性違い、表裏反転、などを検査する。また、外観検査装置９は、基板２１を搬送するコンベア９ａを備える。外観検査装置９は、検査により良品と判定した基板２１をコンベア９ａによりリフロー装置１１へ搬送する。

リフロー装置１１は、電子部品１９が搭載された基板２１を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱してはんだを溶融させた後、さらに冷却を行い、電子部品１９を基板２１にはんだ接合させる。リフロー装置１１は、加熱部１１ａと、ディスプレイやタッチパネルなどの表示部１１ｂと、制御部１１ｃとを備える。

加熱部１１ａは、例えば、電熱ヒータであり、制御部１１ｃからの指示にしたがって、搬送される基板２１を加熱する。表示部１１ｂは、基板２１の加熱に関する情報を提示する。表示部１１ｂは、例えば、画像表示器や、音声出力器、および警告灯である。制御部１１ｃは、加熱条件記憶部１１ｃａを備える。加熱条件記憶部１１ｃａには、加熱部１１ａによる加熱温度を定めた設定温度や基板２１の搬送速度を定めた制御パラメータ（リフロー条件）が記憶されている。制御部１１ｃは、例えば、プロセッサ、ＦＰＧＡ等の演算装置と、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ等の少なくとも１つから構成される記憶装置とで構成される。リフロー装置１１は、電子部品１９がはんだ接合された基板２１をＸ線検査装置１３へ搬送する。

次に、図３を参照して、基板２１のランド２１ａに電子部品１９の端子１９ａを固定（はんだ付け）するはんだ部２３について説明する。

基板２１にはんだ付けされる電子部品１９の種類として、例えば、パワー系電子部品１９Ａ、チップ部品１９Ｂ、およびパッケージ部品（ＣＳＰ）１９Ｃが挙げられる。パワー系電子部品１９Ａの場合、パワー系電子部品１９Ａの下面全体に形成された端子１９ａと基板２１のランド２１ａとがはんだ付けされる。したがって、はんだ部２３は、板状の形状を有する。

チップ部品１９Ｂの場合、チップ部品１９Ｂの両端にそって形成された端子１９ａと基板２１のランド２１ａとがはんだ付けされる。したがって、チップ部品１９Ｂのはんだ部２３は、柱形状を有する。また、パッケージ部品１９Ｃの場合、パッケージ部品１９Ｃの下面に沿って部分的に形成された複数の端子１９ａと、基板２１の複数のランド２１ａとがはんだ付けされる。パッケージ部品１９Ｃのはんだ部２３は、例えば、柱形状を有する。なお、パワー系電子部品１９Ａ、チップ部品１９Ｂ、およびパッケージ部品１９Ｃを総称する場合は、単に、電子部品１９と称する。

Ｘ線検査装置１３は、はんだ部２３の状態をＸ線透視画像を用いて検査する装置である。Ｘ線検査装置１３は、Ｘ線撮像部１３ａと制御部１３ｂとを有する。Ｘ線撮像部１３ａは、はんだ部２３のＸ線透視画像を取得する。制御部１３ｂは、はんだ検査部１３ｂａと、ボイド検出部１３ｂｂと、記憶部１３ｂｃとを備える。制御部１３ｂは、例えば、プロセッサ、またはＦＰＧＡ等の演算装置と、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ等の少なくとも１つから構成される記憶装置とで構成される。

はんだ検査部１３ｂａは、Ｘ線透視画像を基に、画像処理を用いてはんだ部２３の状態を検査し、はんだ部２３が正常であるか異常であるかを判定する。はんだ検査部１３ｂａによるはんだ部２３の検査は、Ｘ線透視画像に現れているはんだ部の面積と濃淡から推定される体積や形状から判断する。例えば体積が所定の基準に満たない場合は体積不足として不良と判定する。また形状が隣接するはんだ部２３とつながっている場合はブリッジが発生したものとして隣接するはんだ部とともに不良と判定する。また、はんだ検査部１３ｂａは、ボイド検出部１３ｂｂで得られたボイド情報に基づいてはんだ部２５の良否を判定する。こちらについては後述する。

はんだ検査部１３ｂａは、電子部品１９が複数のはんだ部２３によって基板２１にはんだ付けされている場合において、全てのはんだ部２３に異常がなければその電子部品１９のはんだ付け状態は正常であると判定する。一か所でも不良と判定されたはんだ部２３が検出されれば、その電子部品１９のはんだ付け状態は不良と判定する。はんだ検査部１３ｂａは、基板２１単位で電子部品１９の検査結果とはんだ部２３の検査結果をまとめた検査結果情報を作成して記憶部１３ｂｃへ格納するとともに通信ネットワーク１００を通じて情報処理装置１５へ出力する。

ボイド検出部１３ｂｂは、はんだ部２３のＸ線透視画像に対して画像処理や認識処理を行ってボイド２５を検出する。また、ボイド検出部１３ｂｂはボイドの検出結果を数値化してまとめたボイド情報を作成する。すなわち、ボイド検出部１３ｂｂは、Ｘ線透視画像からボイドの発生状況を数値化したボイド情報を取得する。ボイド２５は、はんだ部２３の内部に形成された空隙部であり、ボイド２５とその周辺部では透過するＸ線の量に差が生じる。このため、Ｘ線透視画像では粒状に濃淡の異なる部分が現れるのでこれをボイド２５として検出する。ボイド情報には、検出されたボイド２５の数、大きさ、はんだ部２３の内部におけるボイド２５の位置、はんだ部２３の内部におけるボイドの占める割合の少なくとも１つを含む。ボイドの大きさは、平均サイズ、または、最も大きなボイドの最大サイズであってもよい。また、Ｘ線透視画像が二次元画像であれば、ボイドの占める割合は面積割合であり、Ｘ線透視画像が三次元像であれば、ボイドの占める割合は体積割合である。ボイド検出部１３ｂｂは、Ｘ線透視画像から取得したボイド情報を情報処理装置１５に送信する。

はんだ検査部１３ｂａは、ボイド検出部１３ｂｂで得られたボイド情報に基づいてはんだ部２３の良否を判定する。記憶部１３ｂｃには、はんだ検査部１３ｂａがはんだ部２３の良否を判定するために使用する第一の判定基準を格納している。第一の判定基準には、ボイドの数、大きさ、ボイドの占める割合の各検査項目について定められた閾値が含まれており、はんだ検査部１３ｂａは、各項目の数値と閾値とを比較して良否を判断する。例えば、はんだ部２３の内部におけるボイドの占める割合（ボイドの占める割合）が第１閾値を超えればそのはんだ部２３を不良と判定する。はんだ部２３内の最大のボイドの大きさ（最大ボイドサイズ）については第３閾値を超えればそのはんだ部２３を不良と判定する。ボイドの数（ボイド数）については第５閾値を超えればそのはんだ部２３を不良と判定する。はんだ部２３について一つでも不良と判定された検査項目があればそのはんだ部２３は不良と判定する。はんだ部２３について不良と判定された項目が一つもなければそのはんだ部は合格（正常）と判断する。

Ｘ線撮像部１３ａがはんだ部２３のＸ線透視画像を撮像する場合、例えば、電子部品１９側から基板２１に向けてｚ軸方向の透視画像を撮像する。この場合、厚さ方向に重なるボイド２５は１つのボイドとして検出される。また、Ｘ線撮像部１３ａが三次元透視像を取得する場合、複数の二次元のＸ線透視画像から三次元透視像を再構成してもよい。

次に、ボイド２５について図４および図５を参照して説明する。図４は、理想的なはんだ部２３を示す縦断面図であり、図５は、ボイド２５が発生したはんだ部２３の一例を示す縦断面図である。

図４に示すように、理想的なはんだ部２３は、内部にボイドが無い。しかしながら、実際の多くのはんだ部２３には、リフロー装置１１により加熱される工程において、ボイド２５が発生する。例えば、図５に示すように、はんだ部２３内に大きさの異なる複数個のボイド２５が存在する。

Ｘ線検査装置１３は、はんだ部２３へＸ線を照射し、はんだ部２３を透過したＸ線を検出することで、例えば、図６に示すような、部品１９側から基板２１に向けて見たはんだ部２３のＸ線透視画像を得ることができる。なお、Ｘ線透視画像は、二次元画像に限らず三次元の立体像でもよい。

なお、ボイド２５の発生状態は、ボイドの発生要因によって異なることが発明者らにより新たに知見された。例えば、図５に示すように、大きなサイズのボイド２５が発生する傾向が多くみられるケース１の場合、はんだ供給工程に原因がある。ケース１の場合、はんだ供給装置３によって基板２１にはんだが印刷されるときに、フラックス過多などのはんだ物性、はんだの印刷形状、または、ローリング時の空気の取り込みを原因として大きなサイズのボイド２５が発生する。

また、図７に示すように、はんだ部２３に多数のボイド２５が発生する傾向が多くみられるケース２の場合もある。ケース２の場合、リフロー加熱工程に原因がある。ケース２の場合、リフロー装置１１の加熱温度プロファイルの予熱時間が長いことや、ピーク加熱温度が高すぎることを原因として、多数のボイド２５が発生する。

情報処理装置１５は、予兆検出部１５ａと、基板搬送制御部１５ｂと、制御パラメータ修正部１５ｃと、記憶部１５ｄと、を備える。情報処理装置１５は、例えば、プロセッサ、ＦＰＧＡ等の演算装置と、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ等の少なくとも１つから構成される記憶装置を含む。記憶部１５ｄには、Ｘ線検査装置１３から送られてきた検査データやボイド検出部１３ｂｂから送られるボイド情報が記憶される。

予兆検出部１５ａは、ボイド情報を基に、はんだ部２３の不良の予兆（異常予兆）を検出する。異常予兆は、ボイドの発生状態がはんだ部２３の不良と判定される一歩前の段階であり、その状態を放置するとやがてはんだ部２３にボイドに起因する不良が発生すると予想される段階である。記憶部１５ｄには、予兆検出部１５ａが異常予兆を検出するために使用する第二の判定基準を格納している。第二の判定基準には、ボイドの数、大きさ、ボイドの占める割合の各検査項目等の検査対象項目について定められた閾値が含まれており、予兆検出部１５ａは、各検査項目の数値と閾値を比較して異常予兆を判断する。第二の判定基準に含まれる閾値は、第一の判定基準に含まれる閾値よりも安全側に設定されている。例えば、はんだ部２３の内部におけるボイドの占める割合については第２閾値を使用するが、第２閾値は第１閾値よりも小さい値に設定されている。はんだ部２３内の最大のボイドの大きさについては第４閾値を使用するが、第４閾値は第３閾値よりも小さい値に設定されている。ボイドの数については第６閾値を使用するが、第６閾値は第５閾値よりも少ない値に設定されている。

ここで、ボイド情報に含まれるボイドの占める割合を例に、はんだ検査部１３ｂａの良否判定で使用する第１閾値と予兆検出部１５ａによる異常予兆検出で使用する第２閾値について説明する。第１閾値は、ボイドの占める割合が不良レベルであるか否かを判定するための閾値である。すなわち、ボイドは、はんだ部の機械的強度を低下させるだけでなく、腐食（マイグレーション）の原因となる水分や異物を蓄積するため、電子機器の信頼性に影響を与える。このため過大なボイドが存在するはんだ部は不良として処理する。第２閾値は、ボイド２５の発生状態が、不良とまで言えないがそれに近い状態にあるか否かを判定するための閾値である。はんだ部２３の不良は、はんだ、基板、設備等の状態が徐々に変化して不良になるのが大半であり、いきなり不良と判定される現象が生じることは稀である。このため、予兆検出部１５ａは第一判定基準（第１閾値）よりも厳しい第二判定基準（第２閾値）を用いて前兆となる予兆（異常予兆）を検出してはんだ部のボイドに起因する不良を検出する。第１閾値および第２閾値は、これまでの経験や使用するペースト状のはんだおよび基板２１の種類に応じて設定する。第２閾値は第１閾値よりも小さい値である。第１閾値は、例えば、２０％（０．２０）〜３０％（０．３０）、第２閾値は例えば、第１閾値よりも低い１０％（０．１０）〜２０％（０．２０）である。

基板搬送制御部１５ｂは、異常予兆が検出された項目の数や検出頻度、異常予兆が検出されたはんだ部２３の分布や数等を分析して実装基板製造システム１による実装基板の製造を一時的に停止させるか否かを決定する。そして、実装基板製造システム１による実装基板の製造を一時的に停止させると決定した場合は、搬送装置１７を制御してリフロー装置１１への基板２１の搬入を停止させる。本実施の形態ではリフロー装置１１の直前の外観検査装置９が備えるコンベア９ａからリフロー装置１１へ基板２１を搬出しないように制御する。これにより、実装基板の製造を停止して不良の発生を防止することができる。また、情報処理装置１５は、各装置の表示部３ｂおよび１１ｂから検出された異常予兆に関する情報を提示して作業者に通知する。異常予兆に関する情報の通知内容には、検査項目毎の異常予兆の件数の推移や異常予兆と判定されたはんだ部の分布等、作業者が異常の前兆となる要因究明に資する情報を表示する。

制御パラメータ修正部１５ｃは、ボイド情報または検出された異常予兆に基づいて、はんだ供給工程、部品搭載工程、またははんだ付け工程で用いられるそれぞれの装置の制御パラメータを修正する。制御パラメータ修正部１５ｃで修正された制御パラメータは，はんだ供給装置２のはんだ供給条件記憶部３Ｃａ、部品搭載装置７の動作条件記憶部７ａａ，リフロー装置１１の加熱条件記憶部１１ｃａに記憶される。

次に、図８を参照して、実装基板製造の流れについて説明する。図８は、実装基板製造の流れを示すフローチャートである。

工程Ｓ０１のはんだ供給工程において、図９、図１１に示すように、はんだ供給装置３のはんだ供給部３ａが基板２１のランド２１ａ上にペースト状のはんだ２２を供給する。

工程Ｓ０２のはんだ検査工程において、はんだ検査装置５は、基板２１のランド２１ａに供給されたペースト状のはんだ２２の位置や体積などが検査される。検査を終えた基板２１は、部品搭載装置７へ搬送される。

工程Ｓ０３の電子部品搭載工程において、部品搭載装置７は、例えば、吸引ノズルにより基板２１に搭載する電子部品１９を保持して、はんだ２２が載せられた基板２１のランド２１ａに搭載する（図１０参照）。電子部品１９が搭載された基板２１は、外観検査装置９へ搬送される。

工程Ｓ０４の外観検査工程において、外観検査装置９は、電子部品１９が搭載された基板２１に対して、電子部品１９の配置状態を検査する。検査を終えた基板２１は、リフロー装置１１へ搬送される。

工程Ｓ０５のはんだ付け工程において、リフロー装置１１は、電子部品１９が搭載された基板２１を所定の加熱プロファイルにしたがって加熱してはんだを溶融させた後、さらに冷却を行い、電子部品１９を基板２１にはんだ接合させる。はんだ付け工程を終えた基板２１は、リフロー装置１１からＸ線検査装置１３へ送られる。

工程Ｓ０６のＸ線検査工程において、Ｘ線撮像部１３ａは、リフロー装置１１により基板２１のランド２１ａと電子部品１９の端子１９ａとの間ではんだ付けされたはんだ部２３のＸ線透視画像を撮像し、Ｘ線透視画像を基にはんだ部２３の検査を行う。さらに、ボイド検出部１３ｂｂは、Ｘ線透視画像を基にはんだ部２３の内部に含まれるボイドを検出する（ボイド検出工程）。ボイド検出工程では、ボイドの数、大きさ、はんだ部２３の内部におけるボイドの位置、はんだ部２３に占めるボイドの割合の少なくとも１つを含むボイド情報を取得する。このように、Ｘ線検査工程では、検査結果である検査データとボイド情報が作成されて記憶部１３ｂｃに記憶されるとともに通信ネットワーク１００を通じて情報処理装置１５へ出力される。検査を終えた基板２１はＸ線検査装置１３から搬出されて回収される。以上で、基板２１にペースト状のはんだを印刷するはんだ供給工程から基板２１をＸ線検査する工程までが終了する。

（予兆検出工程）
実装基板の製造が進み、情報処理装置１５の記憶部１５ｄにＸ線検査装置１３から得られたボイド情報が蓄積されると、予兆検出部１５ａによる予兆検出工程（異常予兆の検出）が実行される。予兆検出部１５ａは、ボイド情報から異常予兆検出用の検査項目を読み取って異常予兆の検出を行う。予兆検出部１５ａは、ボイド情報から「ボイドの占める割合」、「最大ボイドサイズ」、「ボイド数」を読み取り、第二判定基準に含まれる閾値と比較して異常予兆を検出する。「ボイドの占める割合」が第２閾値より大きいと判定した場合、予兆検出部１５ａは、はんだ付けの異常予兆を検出したと認識する。また、「最大ボイドサイズ」が第４閾値よりも大きいと判定した場合、予兆検出部１５ａは、はんだ付けの異常予兆を検出したと認識する。予兆検出部１５ａは、「ボイド数」が第６閾値よりも大きいと判定した場合、予兆検出部１５ａは、はんだ付けの異常予兆を検出したと認識する。情報処理装置１５は、予兆検出部１５ａが異常予兆を検出すると、各装置の表示部３ｂおよび１１ｂに異常予兆に関する情報を提示して作業者に通知する。

（リフロー装置への基板搬入停止）
基板搬送制御部１５ｂは、予兆検出部１５ａによって検出された異常予兆に基づいて実装基板製造システム１による実装基板の製造を一時的に停止させるか否かを決定する。そして、実装基板製造システムによる実装基板の製造を一時的に停止させると決定した場合は、搬送装置１７を制御してリフロー装置１１への基板２１の搬入を停止させる。これにより、基板がリフロー工程へ搬送されることが停止され、不良発生を防止することができる。

（制御パラメータ修正工程）
制御パラメータ修正部１５ｃは、ボイド情報もしくは検出された異常予兆に基づいて制御パラメータを修正する。制御パラメータ修正部１５ｃは、ボイド情報もしくは検出された異常予兆からケース１の傾向にあると判断した場合、はんだ供給装置３のスキージ３９の角度θや印刷ヘッド３１の移動速度に関する制御パラメータを修正する。具体的にはスキージ３９によってマスク３３上を移動するペースト状のはんだのローリング時の空気の巻き込みが少なくなるように、角度θや移動速度を加減する。これにより、大きなサイズのボイド２５が発生する要因の一つと考えられるローリング時の空気の巻き込み現象を低減することができる。また、制御パラメータ修正部１５ｃは、図７に示すように、はんだ部２３に多数のボイド２５が増加傾向にあるケース２と判断した場合、基板の加熱温度を下げる方向にリフロー装置１１の電熱ヒータの制御パラメータを調整する。これにより、多数のボイド２５が発生する要因の一つと考えられるピーク加熱温度を低下させる。

異常予兆に関する情報を受信したリフロー装置１１は、表示部１１ｂから作業者にケース２のはんだ付けの異常予兆が出現していることを報知する。これにより、作業者は、はんだ付け不良が発生する前に、異常予兆の原因となっているリフロー工程を修正することで、はんだ付け不良の発生を未然に防ぐことができる。また、リフロー装置１１の制御部１１ｃは、情報処理装置１５から加熱プロファイルの修正パラメータを受信すると、加熱条件記憶部１１ｃａに記憶されているパラメータを更新する。制御部１１ｃは、加熱プロファイルの修正パラメータにしたがって加熱部１１ａを制御することで、異常予兆を消滅させることができる。

実施の形態の実装基板製造システム１によれば、はんだを基板のランドに供給するはんだ供給装置３と、はんだが供給された基板２１に電子部品１９を搭載する部品搭載装置７と、電子部品１９が装着された基板２１を加熱してはんだを溶融させることにより電子部品１９の端子１９ａをランド２１ａにはんだ付けするリフロー装置１１と、を備える。実装基板製造システム１は、さらに、リフロー装置１１により基板２１のランド２１ａと電子部品１９の端子１９ａとの間ではんだ付けされたはんだ部２３のＸ線透視画像を取得し、Ｘ線透視画像を基にはんだ部２３の異常を検出するＸ線検査装置１３を備える。実装基板製造システム１は、基板２１を、はんだ供給装置３、部品搭載装置７、リフロー装置１１、および、Ｘ線検査装置１３へと順に搬送して、基板２１に電子部品１９がはんだ付けされた実装基板を製造する。実装基板製造システム１は、さらに、Ｘ線透視画像を基にはんだ部２３の内部に含まれるボイド２５を検出するボイド検出部１３ｂｂと、ボイド検出部１３ｂｂで検出されたボイド２５に基づいてはんだ部２３の異常予兆を検出する予兆検出部１５ａと、を備える。このように、はんだ部２３の異常予兆を検出することで、異常が発生する前の予兆段階で対策することできるので、実装基板の不良発生を未然に防止することができ、実装基板の製造効率の低下を抑制することができる。

本開示は、上記実施の形態のものに限らず、次のように変形実施することができる。

（１）上記実施の形態において、管理部としての情報処理装置１５の予兆検出部１５ａの機能は、Ｘ線検査装置１３の制御部１３ｂが有していてもよい。

（２）上記実施の形態において、情報処理装置１５の予兆検出部１５ａは、検出したはんだ付けの異常予兆の所定時間における検出頻度を統計して、どのタイプのはんだ付け不良予兆が検出されやすいかの予兆傾向を検出してもよい。予兆検出部１５ａは、この予兆傾向を不良予兆情報として各装置の表示部から作業者に提示してもよいし、原因となる装置において対応してもよい。

本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は、本開示の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

なお、前記様々な実施形態および変形例のうちの任意の実施形態あるいは変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本開示に係る実装基板製造システムは、部品を基板に装着する実装基板製造システムに適用可能である。

１ 実装基板製造システム
３ はんだ供給装置
３ａ はんだ供給部
３ｂ 表示部
３ｃ 制御部
３ｃａ 印刷条件記憶部
５ はんだ検査装置
７ 部品搭載装置
７ａ 制御部
７ａａ 動作条件記憶部
９ 外観検査装置
９ａ コンベヤ
１１ リフロー装置
１１ｃ 制御部
１１ｃａ 加熱条件記憶部
１３ Ｘ線検査装置
１３ａ Ｘ線撮像部
１３ｂ 制御部
１３ｂａ はんだ検査部
１３ｂｂ ボイド検出部
１３ｂｃ 記憶部
１５ 情報処理装置
１５ａ 予兆検出部
１５ｂ 基板搬送制御部
１５ｃ 制御パラメータ修正部
１５ｄ 記憶部
１７ 搬送装置
１９ 電子部品
１９Ａ パワー系電子部品
１９Ｂ チップ部品
１９Ｃ パッケージ部品
１９ａ 端子
２１ 基板
２１ａ ランド
２２ はんだ
２３ はんだ部
２５ ボイド

Claims (9)

1. はんだを基板のランドに供給するはんだ供給装置と、
   はんだが供給された前記基板に電子部品を搭載する部品搭載装置と、
   前記電子部品が搭載された前記基板を加熱して前記はんだを溶融させることにより前記電子部品の端子を前記ランドにはんだ付けするリフロー装置と、
   前記リフロー装置により前記基板の前記ランドと前記電子部品の端子との間ではんだ付けされたはんだ部のＸ線透視画像を取得し、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の異常を検出するＸ線検査装置と、を備え、
   前記基板を、前記はんだ供給装置、前記部品搭載装置、前記リフロー装置、および、前記Ｘ線検査装置へと順に搬送して、前記基板に電子部品がはんだ付けされた実装基板を製造する実装基板製造システムであって、
   前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の内部に含まれるボイドを検出するボイド検出部と、
   前記ボイド検出部で検出されたボイドに基づいて前記はんだ部の異常予兆を検出する予兆検出部と、を備える、
   実装基板製造システム。
2. 前記ボイド検出部は、ボイドの数、大きさ、前記はんだ部の内部におけるボイドの位置、前記はんだ部に占めるボイドの割合の少なくとも１つを含むボイド情報を取得し、
   前記予兆検出部は、前記ボイド情報に基づいて前記異常予兆を検出する、
   請求項１に記載の実装基板製造システム。
3. 前記Ｘ線検査装置は、前記ボイド検出部を有し、
   前記予兆検出部は、前記Ｘ線検査装置から出力された前記ボイド情報に基づいて前記異常予兆を検出する、
   請求項２記載の実装基板製造システム。
4. 前記予兆検出部で前記異常予兆が検出されると、前記リフロー装置への前記基板の搬入を停止させる基板搬送制御部を備える、
   請求項１から３のいずれかに記載の実装基板製造システム。
5. 前記予兆検出部で前記異常予兆が検出されると、前記はんだ供給装置、前記部品搭載装置、または前記リフロー装置の動作を制御するための制御パラメータを修正する制御パラメータ修正部を備える、
   請求項１から３のいずれか１つに記載の実装基板製造システム。
6. はんだを基板のランドに供給するはんだ供給工程と、
   はんだが供給された前記基板に電子部品を搭載する部品搭載工程と、
   前記電子部品が搭載された前記基板を加熱して前記はんだを溶融させることにより前記電子部品の端子を前記ランドにはんだ付けするはんだ付け工程と、
   前記基板の前記ランドと前記電子部品の端子との間ではんだ付けされたはんだ部のＸ線透視画像を取得し、前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の異常を検出する検査工程と、
   前記Ｘ線透視画像を基に前記はんだ部の内部に含まれるボイドを検出するボイド検出工程と、
   前記ボイド検出工程で検出されたボイドに基づいて前記はんだ部の異常予兆を検出する予兆検出工程と、を含む、
   実装基板製造方法。
7. 前記ボイド検出工程では、ボイドの数、大きさ、前記はんだ部の内部におけるボイドの位置、前記はんだ部に占めるボイドの割合の少なくとも１つを含むボイド情報を取得し、
   前記予兆検出工程では、前記ボイド情報に基づいて前記異常予兆を検出する、
   請求項６に記載の実装基板製造方法。
8. 前記予兆検出工程で前記異常予兆が検出されると、前記基板を前記はんだ付け工程へ送るのを停止する、
   請求項６または７に記載の実装基板製造方法。
9. 前記予兆検出工程で前記異常予兆が検出されると、前記はんだ供給工程、前記部品搭載工程、または前記はんだ付け工程で用いられる装置の動作を制御するための制御パラメータを修正する制御パラメータ修正工程を含む、
   請求項６または７に記載の実装基板製造方法。

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