JP4082120B2 - 印刷検査のシミュレーション装置および印刷検査のシミュレーション方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査の実行に先だって所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション装置およびシミュレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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印刷検査が行われる。この印刷検査は、スクリーン印刷後の基板をカメラにより撮像し、撮像結果を画像処理することにより印刷部位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。
【０００３】
ところで基板に実装される電子部品の特性は多種多様であり、上記の半田印刷工程においても印刷後に搭載される電子部品によって検査精度が異なる。すなわち、価格が高くしかも高信頼性が求められ、良好な印刷精度を要する電子部品が搭載される印刷部位については、印刷精度が確実に保証されるような方法で検査を行う必要がある。
【０００４】
これに対し、半田接合が容易で印刷精度がさほど重要視されないような電子部品が搭載される印刷部位については、極力短時間で検査が完了するようにしなければならない。このため、印刷検査においては、対象となる基板に搭載される電子部品の特性および半田印刷工程において許容される検査時間に応じて、フレキシブルな検査形態が可能であることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の半田印刷では、印刷作業を実行する現場において印刷検査に必要とされる時間を正確に予測することが難しく、印刷精度を確保するために必要な印刷検査対象範囲を、許容される検査時間との関連でバランスよく決定することができなかった。そして予測時間が実際の所要時間よりも短めの場合には印刷検査に予定以上の時間を費やして生産性を低下させたり、また反対に実際の所要時間よりも長めに予測した場合には、本来検査可能な範囲を検査対象から除外することによって精度レベルを不必要に低下させることとなっていた。
【０００６】
そこで本発明は、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査の所要時間を予測することができる印刷検査のシミュレーション装置およびシミュレーション方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の印刷検査のシミュレーション装置は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態をカメラにより撮像して検査する印刷検査の実行に先だって印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション装置であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データを記憶するデータ提供手段と、データ提供手段に記憶された要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成する演算部と、演算部によって作成された優先順位付き検査用データを記憶する検査用データ記憶手段と、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータが記憶された動作時間ライブラリと、検査用データ記憶手段に記憶された前記優先順位付き検査用データおよび動作時間ライブラリに記憶されたライブラリデータに基づいて、前記要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出する演算手段と、シミュレーション演算結果を表示する表示手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の印刷検査のシミュレーション装置は、請求項１記載の印刷検査のシミュレーション装置であって、前記要素形状・位置データが特定のグループ化条件に従ってグループ化され、前記優先順位がそのグループ化条件に基づいて決定される。
【００１０】
請求項３記載の印刷検査のシミュレーション装置は、請求項１又は２に記載の印刷検査のシミュレーション装置であって、前記シミュレーション演算を前記優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における実行用データを作成する最適検査用データ作成手段を備えた。
【００１１】
請求項４記載の印刷検査のシミュレーション方法は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態をカメラにより撮像して検査する印刷検査の実行に先だって印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション方法であって、データ提供手段に記憶された、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成し検査用データ記憶手段に記憶させる検査用データ記憶工程と、検査用データ記憶工程において検査用データ記憶手段に記憶された前記優先順位付き検査用データ及び動作時間ライブラリに記憶された、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータに基づいて、前記要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出する演算工程とを含む。
【００１２】
請求項５記載の印刷検査のシミュレーション方法は、請求項４記載の印刷検査のシミュレーション方法であって、前記要素形状・位置データが特定のグループ化条件に従ってグループ化され、前記優先順位がそのグループ化条件に基づいて決定される。
【００１４】
請求項６記載の印刷検査のシミュレーション方法は、請求項４又は５に記載の印刷検査のシミュレーション方法であって、前記シミュレーション演算を前記優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における実行用データを作成する。
【００１５】
本発明によれば、電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成し検査用データ記憶手段に記憶させておき、この検査用データ記憶手段に記憶された優先順位付き検査用データ及び動作時間ライブラリに記憶された、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータに基づいて、要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出するシミュレーション演算を行うようになっており、各要素半田印刷部の位置と形状を示す個別の要素位置・形状データを、特定のグループ化条件に従ってグループ化しておくことにより、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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による基板印刷面の平面図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の要素形状・位置データの説明図、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の実装データおよびマスク開口パターンの説明図、図９は本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図、図１０，図１１，図１２，図１４、図１５は本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図、図１３は本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション方法を示すフロー図である。
【００１７】
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、印刷状態の良否を判定する印刷検査装置としての機能およびこの印刷検査において用いられる印刷検査用データを作成するとともに印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション装置としての機能をも併せ持った構成となっている。
【００１８】
図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ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８によって挟み込まれた基板６を下方から保持する基板保持部７が設けられている。印刷対象の基板６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６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６は、搬出コンベア１５によって搬出される。
【００１９】
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６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６の回路形成面の半田印刷範囲６ａ内には、図４（ａ）に示すように種類の異なる電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を接合するための電極６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが設けられている。
【００２０】
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。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にクリーム半田９を供給し、スキージヘッド１３のスキージ１３ａ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６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１６を介してクリーム半田９が印刷される。これにより、図４（ｂ）に示すように、電極６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ上にはそれぞれ要素半田印刷部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が形成される。
【００２１】
スクリーンマスク１０の上方には、撮像手段であるカメラ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。カメラ２０をカメラ移動手段によってマスクプレート１２に対して移動させることにより、カメラ２０はマスクプレート１２の任意の位置を撮像する。
【００２２】
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６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、この状態でカメラ２０を基板位置決め部１上の基板６に移動させることにより、カメラ２０によって基板６の任意の位置を撮像することができる。
【００２３】
次に、図５を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図５において、演算部２５はＣＰＵであり、プログラム記憶部２６に記憶された各種プログラムを実行することにより、後述する各種演算・処理を行う。これらの演算・処理においては、データ記憶部２７に記憶された各種のデータが用いられる。
【００２４】
操作・入力部２８は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、各種の制御コマンドやデータの入力を行う。通信部２９はスクリーン印刷装置とともに電子部品実装ラインを構成する他装置との間でデータの授受を行う。画像処理部３０は、カメラ２０による撮像データを画像処理することにより、後述するように、印刷検査のための半田印刷部の認識や、印刷検査データ作成のためのマスク開口検出を行う。
【００２５】
機構制御部３１は、カメラ２０を移動させるカメラ移動手段や、スキージヘッド１３を移動させるスキージ移動手段を制御する。表示部３２はディスプレイ装置であり、カメラ２０によって取得された画像のほか、後述する印刷検査用データ作成処置における操作画面や、印刷検査の判定結果、後述するシミュレーション演算結果などの表示を行う表示手段となっている。
【００２６】
次に図６を参照して、プログラム記憶部２６およびデータ記憶部２７にそれぞれ記憶されるプログラムおよびデータについて説明する。プログラム記憶部２６には、印刷動作プログラム２６ａ、画像処理プログラム２６ｂ、印刷良否判定プログラム２６ｃ、グループ化処理プログラム２６ｄ、シミュレーション実行プログラム２６ｅ，最適化演算プログラム２６ｆが記憶されている。
【００２７】
印刷動作プログラム２６ａは、基板位置決め部１およびスキージヘッド１３の動作を制御して基板６へのクリーム半田９の印刷を行う印刷動作のためのプログラムである。画像処理プログラム２６ｂは、画像処理部３０がカメラ２０の撮像結果に基づき、以下に説明する２種類の処理を行うためのプログラムである。
【００２８】
まず、印刷後の基板６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、基板６の各電極に形成された要素半田印刷部（図４（ｂ）参照）を検出し、各要素半田印刷部の面積を算出する。また、マスクプレート１２を撮像した撮像結果を認識処理することにより、マスクプレート１２に設けられた各パターン孔１６の位置と形状を示すマスク開口データを求める処理を行う。このマスク開口データは、印刷検査のための検査用データとして用いられる。
【００２９】
印刷良否判定プログラム２６ｃは、画像処理部３０によって算出された要素半田印刷部の面積を予め記憶された検査しきい値と比較することによって、要素半田印刷部毎に印刷状態の良否判定を行う。すなわち、画像処理部３０および演算部２５が印刷良否判定プログラム２６ｃを実行することにより実現される機能は、基板の撮像結果と印刷検査実行に必要な検査用データとに基づいて印刷状態の良否判定を行う印刷判定手段を構成する。
【００３０】
グループ化処理プログラム２６ｄは、印刷検査に用いられる検査用データの作成において、各要素半田印刷部の位置と形状を示す個別の要素位置・形状データを、特定のグループ化条件に従ってグループ化する処理を行うためのプログラムである。すなわち、演算部２５がグループ化処理プログラム２６ｄを実行することにより実現される機能は、要素形状・位置データをグループ化条件に従って括ることによってデータ群に分類して各データ群を特定するグループ化手段となっている。
【００３１】
シミュレーション実行プログラム２６ｅは、基板６に印刷されたクリーム半田９の印刷状態を検査する印刷検査の実行に先だって、印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行うプログラムである。演算部２５がシミュレーション実行プログラム２６ｅを実行することにより実現される機能は、シミュレーション演算を行う演算手段となっている。
【００３２】
最適化演算プログラム２６ｆは、上述のシミュレーション演算を検査優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を、所与の検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における最適な実行用データを作成するためのプログラムである。演算部２５が最適化演算プログラム２６ｆを実行することによって実現される機能は、最適検査用データ作成手段を構成する。
【００３３】
データ記憶部２７には、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、動作時間ライブラリ２７ｄ、優先順位付き検査用データ２７ｅおよび実行用データ２７ｆが記憶されている。これらのデータのうち、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、動作時間ライブラリ２７ｄは、通信部２９を介してデータ管理用のコンピュータなどの他装置から転送され記憶される。
【００３４】
実装データ２７ａは、クリーム半田印刷後の基板に対して電子部品を実装する実装動作において用いられるデータ、すなわち実装される電子部品の種類を基板上における実装位置座標と関連させたデータである。部品データライブラリ２７ｂは、基板に実装される個々の電子部品に関するデータであり、電子部品の部品コード、実装動作における必要精度や半田接合のための半田印刷における難易度などを示す属性データとともに、部品形状・サイズや、半田接合時の要素半田印刷部の配置を示す部品別開口パターン（図８に示す３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ参照）を数値表現した数値データを含んでいる。
【００３５】
実装データ２７ａと部品データライブラリ２７ｂにより、マスクプレート１２の個々のパターン孔１６とこれらのパターン孔を介して印刷された半田印刷部に対応した電子部品とをデータ上で関連づけることができ、後述するように印刷検査用データ作成において、多種類のデータを相互にリンクさせてデータ作成処理の効率化を可能としている。
【００３６】
マスク開口データライブラリ２７ｃは、印刷に使用されるマスクプレート１２のパターン孔１６の開口位置やサイズを示す数値データを多種類の品種について記憶したものであり、個々のマスクプレートに付随したマスク開口データとして予め与えられる。すなわち、図７に示すマスクプレート１２の例では、各パターン孔１６ａ〜１６ｄについてのデータが与えられ、例えばパターン孔１６ｃについては、パターン孔サイズを示す寸法ａ、ｂや、基準原点に対する各パターン孔１６ｃの位置座標値ｘ１，ｘ２，ｘ３・・・、ｙ１，ｙ２，・・・が、数値データの形で与えられる。他のパターン孔についても同様である。
【００３７】
後述するように、このマスク開口データは、印刷検査において図４（ｂ）に示す要素半田印刷部（Ｓ１〜Ｓ４）の位置・形状を示す要素位置・形状データとして用いられる。したがって、マスク開口データライブラリ２７ｃを含んだデータ記憶部２７は、要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データを提供するデータ提供手段となっている。
【００３８】
なお前述のように、マスクプレート１２をカメラ２０で撮像することによっても、パターン孔の開口位置や開口サイズを示すデータを取得することができることから、所要のマスク開口データがマスク開口データライブラリ２７ｃに含まれていない場合には、現物のマスクプレート１２を用いて図７に示すデータと同様のデータを取得することができる。この場合には、カメラ２０および画像処理部３０が、スクリーン印刷に用いられるマスクプレート１２から検出されたマスク開口データに基づいて取得された要素形状・位置データを提供するデータ提供手段となる。
【００３９】
さらには、要素形状・位置データを求める方法として、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂに含まれるデータを組み合わせる方法を採用してもよい。すなわち、図８に示すように、実装データ２７ａから、電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の実装位置を示す実装点Ｍ１，Ｍ２Ａ，Ｍ２Ｂ，Ｍ３，Ｍ４を求め、これらの実装点に、部品データライブラリ２７ｂの部品別開口パターン３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄを重ね合わせることにより、マスク開口データと等価の数値データを得ることができる。
【００４０】
動作時間ライブラリ２７ｄは、シミュレーション演算の基礎となる要素動作時間についてのデータを提供する。すなわち、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間（認識所要時間）と、１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間（移動時間）を算出するためのライブラリデータが記憶されており、シミュレーション演算においては、これらの要素動作時間を個別の撮像視野毎に加算することにより、印刷検査実行の所要時間が算出される。
【００４１】
優先順位付き検査用データ２７ｅは、図４に示す要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データを検査用撮像視野毎に括るとともに、検査優先順位条件に従って優先順位付けして作成された検査用データである。印刷検査の実行時には、原則として優先順位付き検査用データ２７ｅに示される優先順位に従って検査が実行される。データ記憶部２７は、優先順位付き検査用データを記憶する検査用データ記憶手段となっている。
【００４２】
実行用データ２７ｆは、半田印刷に引き続いて実行される印刷後検査において実際に用いられる検査用データであり、後述するようにシミュレーション演算の結果によって検査対象となる範囲が特定されることにより、これらの検査範囲に対応した検査データがデータ記憶部２７に実行用データ２７ｆとして記憶される。
【００４３】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、次に印刷検査用データ作成処理について、図９のフローに沿って各図を参照して説明する。このデータ作成処理は、スクリーン印刷後の基板のクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査装置に用いられ、印刷面にクリーム半田を印刷することにより形成された半田印刷部の形状および位置を示す形状・位置データを含む検査用データを作成するものである。
【００４４】
まず図９において、マスク開口データの読み込みが行われる（ＳＴ１）。これにより、表示部３２に表示されるデータ作成処理用の操作画面４０には、マスクプレート１２の印刷範囲１２ａ内における開口部の配置を示す開口パターンが表示される。これらの開口部は、回路形成面の各電極に形成された要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データに対応している。
【００４５】
ここで、マスク開口データとしては、対象となるマスクプレート１２に対応したマスク開口データがデータ記憶部２７のマスク開口データライブラリ２７ｃに記憶されている場合には、このライブラリデータが用いられる。そしてこのライブラリデータが未入手である場合には、実装データ２７ａと部品データライブラリ２７ｂから等価のマスク開口データを作成する処理が行われる。さらに、これらの実装データ２７ａと部品データライブラリ２７ｂが未入手であれば、前述のようにマスクプレート１２を撮像して得られた画像データから開口部を検出して、要素形状・位置データとするデータ生成処理が行われる。
【００４６】
次に表示された各パターン孔に対応したこれらの要素形状・位置データを、グループ化条件に従って括ることによってデータ群に分類して、各データ群を特定するグループ化処理が行われる（ＳＴ２）。このグループ化処理は、操作画面４０上に表示された開口部を予め定められたグループ化条件に従って関連づけることによって、個々の要素形状・位置データをデータ群に括るものであり、グループ化処理プログラムによって自動的に行われる。
【００４７】
ここでは、図１１に示す操作画面４０上に表示されるグループ条件選択ウイザード４１によって、３つのグループ化条件、すなわち部品単位４２ａ、属性指定４２ｂ、範囲指定４２ｃによるグループ化条件のいずれかを選択することができるようになっている。この選択は、各選択肢のそれぞれに設けられたチェック枠４３によって行われる。
【００４８】
部品単位４２ａを選択すると、基板６に実装される電子部品のそれぞれを１つのグループとするようにグループ化条件が決定される。すなわち、図１２（ａ）に示すように、４つの電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、Ｐ４を半田接合するために設けられた電極（図４参照）にそれぞれ対応したパターン孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが、グループ化枠４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄによって囲まれ、これにより、個別のパターン孔に対応した要素形状・位置データは、各電子部品単位に括られてデータ群に分類され、これらのデータ群は各電子部品（Ｐ１，Ｐ２・・）によって特定される。
【００４９】
また属性指定４２ｂを選択すると、電子部品の属性に基づいてグループ化条件が決定される。すなわち、実装される全ての電子部品のうち、指定入力枠４４に入力されることによって特定された属性を有する電子部品のみが、グループ化の対象となる。また範囲指定４２ｃを選択すると、操作画面上において指定された基板の印刷面における幾何学的範囲に基づいてグループ化条件が決定される。属性指定、範囲指定については後述する。
【００５０】
このようにして、グループ化処理が完了したならば、検査用撮像視野設定が行われる（ＳＴ３）。ここでは、グループ化処理によって部品単位で分類された場合の検査用撮像視野設定について説明する。すなわち、パターン孔が各電子部品（Ｐ１，Ｐ２・・）毎にグループ化された画面上において、図１２（ｂ）に示すように、グループ化枠４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄをそれぞれ囲む位置に検査用撮像視野４６ａ，４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを設定する。このとき、グループ化枠のサイズによっては、複数のグループ化枠を１つの検査用撮像視野で囲むようにしても良い。
【００５１】
次いで、検査実行における優先順位付けが行われる（ＳＴ４）。すなわち、設定された各検査用撮像視野について電子部品の特性を考慮して検査実行の優先度を判断し、相対順位を設定する。そして、図１２（ｃ）に示すように、グループ化枠４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄに優先順位を付与する。ここでは、グループ化枠４５ｄ−４５ｃ−４５ａ−４５ｂの順に、優先順位［１］［２］［３］［４］が付与された例を示している。そしてこのようにして作成された優先順位付き検査用データ２７ｅは、データ記憶部２７に記憶される（検査用データ記憶工程）。
【００５２】
次に、優先順位付き検査用データ２７ｅと動作時間ライブラリ２７ｄに基づいて、検査実行の所要時間を算出するシミュレーション演算が行われる（演算工程）。シミュレーションの演算内容について、図１３のフローを参照して説明する。まず、検査実行許容時間が入力される（ＳＴ１１）。これにより、電子部品実装ラインにおいて、印刷後の基板１枚当たりに検査のために許容される時間が決定される。
【００５３】
次いで、優先順位付き検査用データ２７ｅが、データ記憶部２７から読み込まれる（ＳＴ１２）。この後、第１優先順位の撮像視野についての認識所要時間が算出される（ＳＴ１３）。図１２に示す例では、まず検査用撮像視野４６ｄを対象として、動作時間ライブラリ２７ｄを参照して認識所要時間が算出され、次いで算出された時間の累積時間が許容時間を超えていないか否かが判断される（ＳＴ１４）。
【００５４】
ここで、累積時間が許容時間を超えていないならば、次の優先順位の撮像視野についての認識所要時間および前撮像視野からの移動時間を算出し（ＳＴ１５）、累積時間に加算する（ＳＴ１６）。この後再び（ＳＴ１４）に戻って、累積時間が許容時間を超えていないか否かが判断され、以下同様の演算が反復される。そして、（ＳＴ１４）にて累積時間が許容時間を超えたと判断されたならば、シミュレーション結果を表示する（ＳＴ１７）。
【００５５】
すなわち、図１４に示すように、操作画面４０にはパターン孔が電子部品単位で括られた画面が表示される。この表示画面上においては、シミュレーションの結果、許容時間内で検査が実行可能と判断されたグループ（電子部品Ｐ１，Ｐ３、Ｐ４に対応したグループ）のみが検査実行対象として反転表示され、反転表示されないグループ（電子部品Ｐ２に対応したグループ）は、許容時間の制約から検査実行対象から除外されたことを示している。これらの検査対象範囲に関する表示とともに、シミュレーションによって求められた予測タクトタイムが表示欄４７に表示される。
【００５６】
そしてこのシミュレーション結果を確認して問題がなければ、確定スイッチ４８を操作する。これにより、検査実行対象とされたグループに属するデータ群が実行用データとして確定され、データ記憶部２７に転送され実行用データ２７ｆとして記憶される。すなわち、上記シミュレーション処理においては、シミュレーション演算を検査優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における最適な実行用データを作成する形態となっている。
【００５７】
なおシミュレーション結果について疑問があり、条件を変更して再度実行したい場合には、再実行スイッチ４９を操作する。この再実行に際しては、許容時間変更５０と、優先順位変更５１が選択可能となっている。すなわち、予め入力された許容時間をわずかに超過することによって検査実行対象から除外されるデータ群が存在する場合には、その超過分だけ許容時間を延長した条件で、再シミュレーションを行う。また優先順位を部分的に変更することにより、より好ましい検査形態が実現できると判断された場合には、優先順位の部分的入れ替えを行った上で、再シミュレーションを行う。
【００５８】
なお、図９の検査用データ作成において、予め優先的に検査を実行したい電子部品の種類が特定されている場合や、基板内における特定範囲のみを対象として検査を実行したい場合には、グループ化処理（ＳＴ２）において、属性指定４２ｂ、範囲指定４２ｃを選択する。この場合のシミュレーションの目的は、予測タクトタイムを求めることであるから、検査実行許容時間は単なる目安時間であり、シミュレーションにおいては予め余裕を見込んだ時間を入力する。
【００５９】
図１５（ａ）は、属性指定４２ｂの例を示している。ここでは、優先的に検査を実行したい電子部品の種類として「ＱＦＰ」が予め選定されており、属性として電子部品の種類「ＱＦＰ」が指定される。これにより、当該種類に該当する電子部品Ｐ４に対応したパターン孔１６ｄのみがグループ化枠４５ｄによって囲まれる。該当する電子部品Ｐ４が複数存在する場合には、複数のグループ化枠４５ｄが設定される。
【００６０】
そしてこのグループ化枠４５ｄを囲む検査用撮像視野を設定し、これらの検査用撮像視野には全て等しい優先順位［１］を付与する。すなわち、この例では、検査優先順位条件は、電子部品の属性に基づいて決定される。そしてこの条件で作成された優先順位付き検査用データを用いてシミュレーションを実行することにより、特定種類のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【００６１】
図１５（ｂ）は、範囲指定４２ｃを選択した例を示している。ここでは、基板内において検査を実行したい範囲が予め指定されており、図１３（ｃ）に示すように、操作画面上において、マウスなどのポインティングデバイスによって検査を実行したい範囲のみを囲むグループ化枠４５ｅを設定する操作を行う。そしてこのグループ化枠４５ｅ内に複数の検査用撮像視野を設定し、これらの検査用撮像視野には全て等しい優先順位［１］を付与する。
【００６２】
すなわち、この例では、検査優先順位条件は、基板の印刷面において指定された幾何学的範囲に基づいて決定される。そしてこの条件で作成された優先順位付き検査用データを用いてシミュレーションを実行することにより、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【００６３】
上記説明したように、本実施の形態に示す印刷検査のシミュレーションにおいては、単位形状・位置データを検査優先順位条件に従って検査用撮像視野毎に括って作成された優先順位付き検査用データを予め作成するようにしたものである。これにより、印刷作業を実行する生産現場において、印刷検査に必要とされる時間を多様な検査形態において正確に予測することができる。従って、多様な検査形態で実行される印刷検査の所要時間を適正に予測することが可能となり、印刷精度を確保するために必要な印刷検査の実行対象範囲を、許容される検査時間との関連でバランスよく決定することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、印刷検査のシミュレーション機能を備えたスクリーン印刷装置によってシミュレーションを実行する形態を示しているが、スクリーン印刷装置とは別個に独立して専用の印刷検査のシミュレーション装置を設ける場合にあっても、本実施の形態に示す構成を適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成し検査用データ記憶手段に記憶させておき、この検査用データ記憶手段に記憶された優先順位付き検査用データ及び動作時間ライブラリに記憶された、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータに基づいて、要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出するシミュレーション演算を行うようになっており、各要素半田印刷部の位置と形状を示す個別の要素位置・形状データを、特定のグループ化条件に従ってグループ化しておくことにより、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】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】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】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５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の要素形状・位置データの説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の実装データおよびマスク開口パターンの説明図
【図９】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図
【図１１】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【図１２】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【図１３】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション方法を示すフロー図
【図１４】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【図１５】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【符号の説明】
１ 基板位置決め部
６ 基板
６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ 電極
９ クリーム半田
１２ マスクプレート
１３ スキージヘッド
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ パターン孔
２０ カメラ
２５ 演算部
２６ プログラム記憶部
２６ｂ 画像処理プログラム
２６ｃ 印刷良否判定プログラム
２６ｄ グループ化処理プログラム
２６ｅ シミュレーション実行プログラム
２６ｆ 最適化演算プログラム
２７ データ記憶部
２７ｃ マスク開口データライブラリ
２７ｄ 動作時間ライブラリ
２７ｅ 優先順位付き検査用データ
２７ｆ 実行用データ
３０ 画像処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査の実行に先だって所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション装置およびシミュレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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印刷検査が行われる。この印刷検査は、スクリーン印刷後の基板をカメラにより撮像し、撮像結果を画像処理することにより印刷部位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。
【０００３】
ところで基板に実装される電子部品の特性は多種多様であり、上記の半田印刷工程においても印刷後に搭載される電子部品によって検査精度が異なる。すなわち、価格が高くしかも高信頼性が求められ、良好な印刷精度を要する電子部品が搭載される印刷部位については、印刷精度が確実に保証されるような方法で検査を行う必要がある。
【０００４】
これに対し、半田接合が容易で印刷精度がさほど重要視されないような電子部品が搭載される印刷部位については、極力短時間で検査が完了するようにしなければならない。このため、印刷検査においては、対象となる基板に搭載される電子部品の特性および半田印刷工程において許容される検査時間に応じて、フレキシブルな検査形態が可能であることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の半田印刷では、印刷作業を実行する現場において印刷検査に必要とされる時間を正確に予測することが難しく、印刷精度を確保するために必要な印刷検査対象範囲を、許容される検査時間との関連でバランスよく決定することができなかった。そして予測時間が実際の所要時間よりも短めの場合には印刷検査に予定以上の時間を費やして生産性を低下させたり、また反対に実際の所要時間よりも長めに予測した場合には、本来検査可能な範囲を検査対象から除外することによって精度レベルを不必要に低下させることとなっていた。
【０００６】
そこで本発明は、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査の所要時間を予測することができる印刷検査のシミュレーション装置およびシミュレーション方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の印刷検査のシミュレーション装置は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態をカメラにより撮像して検査する印刷検査の実行に先だって印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション装置であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データを記憶するデータ提供手段と、データ提供手段に記憶された要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成する演算部と、演算部によって作成された優先順位付き検査用データを記憶する検査用データ記憶手段と、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータが記憶された動作時間ライブラリと、検査用データ記憶手段に記憶された前記優先順位付き検査用データおよび動作時間ライブラリに記憶されたライブラリデータに基づいて、前記要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出する演算手段と、シミュレーション演算結果を表示する表示手段とを備えた。
【０００８】
請求項２記載の印刷検査のシミュレーション装置は、請求項１記載の印刷検査のシミュレーション装置であって、前記要素形状・位置データが特定のグループ化条件に従ってグループ化され、前記優先順位がそのグループ化条件に基づいて決定される。
【００１０】
請求項３記載の印刷検査のシミュレーション装置は、請求項１又は２に記載の印刷検査のシミュレーション装置であって、前記シミュレーション演算を前記優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における実行用データを作成する最適検査用データ作成手段を備えた。
【００１１】
請求項４記載の印刷検査のシミュレーション方法は、基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態をカメラにより撮像して検査する印刷検査の実行に先だって印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション方法であって、データ提供手段に記憶された、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成し検査用データ記憶手段に記憶させる検査用データ記憶工程と、検査用データ記憶工程において検査用データ記憶手段に記憶された前記優先順位付き検査用データ及び動作時間ライブラリに記憶された、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータに基づいて、前記要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出する演算工程とを含む。
【００１２】
請求項５記載の印刷検査のシミュレーション方法は、請求項４記載の印刷検査のシミュレーション方法であって、前記要素形状・位置データが特定のグループ化条件に従ってグループ化され、前記優先順位がそのグループ化条件に基づいて決定される。
【００１４】
請求項６記載の印刷検査のシミュレーション方法は、請求項４又は５に記載の印刷検査のシミュレーション方法であって、前記シミュレーション演算を前記優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における実行用データを作成する。
【００１５】
本発明によれば、電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成し検査用データ記憶手段に記憶させておき、この検査用データ記憶手段に記憶された優先順位付き検査用データ及び動作時間ライブラリに記憶された、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータに基づいて、要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出するシミュレーション演算を行うようになっており、各要素半田印刷部の位置と形状を示す個別の要素位置・形状データを、特定のグループ化条件に従ってグループ化しておくことにより、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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による基板印刷面の平面図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図、図６は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図、図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の要素形状・位置データの説明図、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の実装データおよびマスク開口パターンの説明図、図９は本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図、図１０，図１１，図１２，図１４、図１５は本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図、図１３は本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション方法を示すフロー図である。
【００１７】
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、印刷状態の良否を判定する印刷検査装置としての機能およびこの印刷検査において用いられる印刷検査用データを作成するとともに印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション装置としての機能をも併せ持った構成となっている。
【００１８】
図１、図２において、基板位置決め部１は、Ｘ軸テーブル２およびＹ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８によって挟み込まれた基板６を下方から保持する基板保持部７が設けられている。印刷対象の基板６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６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６は、搬出コンベア１５によって搬出される。
【００１９】
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６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６の回路形成面の半田印刷範囲６ａ内には、図４（ａ）に示すように種類の異なる電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を接合するための電極６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅが設けられている。
【００２０】
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。基板６がマスクプレート１２の下面に当接した状態で、マスクプレート１２上にクリーム半田９を供給し、スキージヘッド１３のスキージ１３ａ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６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１６を介してクリーム半田９が印刷される。これにより、図４（ｂ）に示すように、電極６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ上にはそれぞれ要素半田印刷部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が形成される。
【００２１】
スクリーンマスク１０の上方には、撮像手段であるカメラ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。カメラ２０をカメラ移動手段によってマスクプレート１２に対して移動させることにより、カメラ２０はマスクプレート１２の任意の位置を撮像する。
【００２２】
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６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、この状態でカメラ２０を基板位置決め部１上の基板６に移動させることにより、カメラ２０によって基板６の任意の位置を撮像することができる。
【００２３】
次に、図５を参照してスクリーン印刷装置の制御系の構成について説明する。図５において、演算部２５はＣＰＵであり、プログラム記憶部２６に記憶された各種プログラムを実行することにより、後述する各種演算・処理を行う。これらの演算・処理においては、データ記憶部２７に記憶された各種のデータが用いられる。
【００２４】
操作・入力部２８は、キーボードやマウスなどの入力手段であり、各種の制御コマンドやデータの入力を行う。通信部２９はスクリーン印刷装置とともに電子部品実装ラインを構成する他装置との間でデータの授受を行う。画像処理部３０は、カメラ２０による撮像データを画像処理することにより、後述するように、印刷検査のための半田印刷部の認識や、印刷検査データ作成のためのマスク開口検出を行う。
【００２５】
機構制御部３１は、カメラ２０を移動させるカメラ移動手段や、スキージヘッド１３を移動させるスキージ移動手段を制御する。表示部３２はディスプレイ装置であり、カメラ２０によって取得された画像のほか、後述する印刷検査用データ作成処置における操作画面や、印刷検査の判定結果、後述するシミュレーション演算結果などの表示を行う表示手段となっている。
【００２６】
次に図６を参照して、プログラム記憶部２６およびデータ記憶部２７にそれぞれ記憶されるプログラムおよびデータについて説明する。プログラム記憶部２６には、印刷動作プログラム２６ａ、画像処理プログラム２６ｂ、印刷良否判定プログラム２６ｃ、グループ化処理プログラム２６ｄ、シミュレーション実行プログラム２６ｅ，最適化演算プログラム２６ｆが記憶されている。
【００２７】
印刷動作プログラム２６ａは、基板位置決め部１およびスキージヘッド１３の動作を制御して基板６へのクリーム半田９の印刷を行う印刷動作のためのプログラムである。画像処理プログラム２６ｂは、画像処理部３０がカメラ２０の撮像結果に基づき、以下に説明する２種類の処理を行うためのプログラムである。
【００２８】
まず、印刷後の基板６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、基板６の各電極に形成された要素半田印刷部（図４（ｂ）参照）を検出し、各要素半田印刷部の面積を算出する。また、マスクプレート１２を撮像した撮像結果を認識処理することにより、マスクプレート１２に設けられた各パターン孔１６の位置と形状を示すマスク開口データを求める処理を行う。このマスク開口データは、印刷検査のための検査用データとして用いられる。
【００２９】
印刷良否判定プログラム２６ｃは、画像処理部３０によって算出された要素半田印刷部の面積を予め記憶された検査しきい値と比較することによって、要素半田印刷部毎に印刷状態の良否判定を行う。すなわち、画像処理部３０および演算部２５が印刷良否判定プログラム２６ｃを実行することにより実現される機能は、基板の撮像結果と印刷検査実行に必要な検査用データとに基づいて印刷状態の良否判定を行う印刷判定手段を構成する。
【００３０】
グループ化処理プログラム２６ｄは、印刷検査に用いられる検査用データの作成において、各要素半田印刷部の位置と形状を示す個別の要素位置・形状データを、特定のグループ化条件に従ってグループ化する処理を行うためのプログラムである。すなわち、演算部２５がグループ化処理プログラム２６ｄを実行することにより実現される機能は、要素形状・位置データをグループ化条件に従って括ることによってデータ群に分類して各データ群を特定するグループ化手段となっている。
【００３１】
シミュレーション実行プログラム２６ｅは、基板６に印刷されたクリーム半田９の印刷状態を検査する印刷検査の実行に先だって、印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行うプログラムである。演算部２５がシミュレーション実行プログラム２６ｅを実行することにより実現される機能は、シミュレーション演算を行う演算手段となっている。
【００３２】
最適化演算プログラム２６ｆは、上述のシミュレーション演算を検査優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を、所与の検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における最適な実行用データを作成するためのプログラムである。演算部２５が最適化演算プログラム２６ｆを実行することによって実現される機能は、最適検査用データ作成手段を構成する。
【００３３】
データ記憶部２７には、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、動作時間ライブラリ２７ｄ、優先順位付き検査用データ２７ｅおよび実行用データ２７ｆが記憶されている。これらのデータのうち、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂ、マスク開口データライブラリ２７ｃ、動作時間ライブラリ２７ｄは、通信部２９を介してデータ管理用のコンピュータなどの他装置から転送され記憶される。
【００３４】
実装データ２７ａは、クリーム半田印刷後の基板に対して電子部品を実装する実装動作において用いられるデータ、すなわち実装される電子部品の種類を基板上における実装位置座標と関連させたデータである。部品データライブラリ２７ｂは、基板に実装される個々の電子部品に関するデータであり、電子部品の部品コード、実装動作における必要精度や半田接合のための半田印刷における難易度などを示す属性データとともに、部品形状・サイズや、半田接合時の要素半田印刷部の配置を示す部品別開口パターン（図８に示す３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ参照）を数値表現した数値データを含んでいる。
【００３５】
実装データ２７ａと部品データライブラリ２７ｂにより、マスクプレート１２の個々のパターン孔１６とこれらのパターン孔を介して印刷された半田印刷部に対応した電子部品とをデータ上で関連づけることができ、後述するように印刷検査用データ作成において、多種類のデータを相互にリンクさせてデータ作成処理の効率化を可能としている。
【００３６】
マスク開口データライブラリ２７ｃは、印刷に使用されるマスクプレート１２のパターン孔１６の開口位置やサイズを示す数値データを多種類の品種について記憶したものであり、個々のマスクプレートに付随したマスク開口データとして予め与えられる。すなわち、図７に示すマスクプレート１２の例では、各パターン孔１６ａ〜１６ｄについてのデータが与えられ、例えばパターン孔１６ｃについては、パターン孔サイズを示す寸法ａ、ｂや、基準原点に対する各パターン孔１６ｃの位置座標値ｘ１，ｘ２，ｘ３・・・、ｙ１，ｙ２，・・・が、数値データの形で与えられる。他のパターン孔についても同様である。
【００３７】
後述するように、このマスク開口データは、印刷検査において図４（ｂ）に示す要素半田印刷部（Ｓ１〜Ｓ４）の位置・形状を示す要素位置・形状データとして用いられる。したがって、マスク開口データライブラリ２７ｃを含んだデータ記憶部２７は、要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データを提供するデータ提供手段となっている。
【００３８】
なお前述のように、マスクプレート１２をカメラ２０で撮像することによっても、パターン孔の開口位置や開口サイズを示すデータを取得することができることから、所要のマスク開口データがマスク開口データライブラリ２７ｃに含まれていない場合には、現物のマスクプレート１２を用いて図７に示すデータと同様のデータを取得することができる。この場合には、カメラ２０および画像処理部３０が、スクリーン印刷に用いられるマスクプレート１２から検出されたマスク開口データに基づいて取得された要素形状・位置データを提供するデータ提供手段となる。
【００３９】
さらには、要素形状・位置データを求める方法として、実装データ２７ａ、部品データライブラリ２７ｂに含まれるデータを組み合わせる方法を採用してもよい。すなわち、図８に示すように、実装データ２７ａから、電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の実装位置を示す実装点Ｍ１，Ｍ２Ａ，Ｍ２Ｂ，Ｍ３，Ｍ４を求め、これらの実装点に、部品データライブラリ２７ｂの部品別開口パターン３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄを重ね合わせることにより、マスク開口データと等価の数値データを得ることができる。
【００４０】
動作時間ライブラリ２７ｄは、シミュレーション演算の基礎となる要素動作時間についてのデータを提供する。すなわち、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間（認識所要時間）と、１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間（移動時間）を算出するためのライブラリデータが記憶されており、シミュレーション演算においては、これらの要素動作時間を個別の撮像視野毎に加算することにより、印刷検査実行の所要時間が算出される。
【００４１】
優先順位付き検査用データ２７ｅは、図４に示す要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データを検査用撮像視野毎に括るとともに、検査優先順位条件に従って優先順位付けして作成された検査用データである。印刷検査の実行時には、原則として優先順位付き検査用データ２７ｅに示される優先順位に従って検査が実行される。データ記憶部２７は、優先順位付き検査用データを記憶する検査用データ記憶手段となっている。
【００４２】
実行用データ２７ｆは、半田印刷に引き続いて実行される印刷後検査において実際に用いられる検査用データであり、後述するようにシミュレーション演算の結果によって検査対象となる範囲が特定されることにより、これらの検査範囲に対応した検査データがデータ記憶部２７に実行用データ２７ｆとして記憶される。
【００４３】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、次に印刷検査用データ作成処理について、図９のフローに沿って各図を参照して説明する。このデータ作成処理は、スクリーン印刷後の基板のクリーム半田の印刷状態を検査する印刷検査装置に用いられ、印刷面にクリーム半田を印刷することにより形成された半田印刷部の形状および位置を示す形状・位置データを含む検査用データを作成するものである。
【００４４】
まず図９において、マスク開口データの読み込みが行われる（ＳＴ１）。これにより、表示部３２に表示されるデータ作成処理用の操作画面４０には、マスクプレート１２の印刷範囲１２ａ内における開口部の配置を示す開口パターンが表示される。これらの開口部は、回路形成面の各電極に形成された要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データに対応している。
【００４５】
ここで、マスク開口データとしては、対象となるマスクプレート１２に対応したマスク開口データがデータ記憶部２７のマスク開口データライブラリ２７ｃに記憶されている場合には、このライブラリデータが用いられる。そしてこのライブラリデータが未入手である場合には、実装データ２７ａと部品データライブラリ２７ｂから等価のマスク開口データを作成する処理が行われる。さらに、これらの実装データ２７ａと部品データライブラリ２７ｂが未入手であれば、前述のようにマスクプレート１２を撮像して得られた画像データから開口部を検出して、要素形状・位置データとするデータ生成処理が行われる。
【００４６】
次に表示された各パターン孔に対応したこれらの要素形状・位置データを、グループ化条件に従って括ることによってデータ群に分類して、各データ群を特定するグループ化処理が行われる（ＳＴ２）。このグループ化処理は、操作画面４０上に表示された開口部を予め定められたグループ化条件に従って関連づけることによって、個々の要素形状・位置データをデータ群に括るものであり、グループ化処理プログラムによって自動的に行われる。
【００４７】
ここでは、図１１に示す操作画面４０上に表示されるグループ条件選択ウイザード４１によって、３つのグループ化条件、すなわち部品単位４２ａ、属性指定４２ｂ、範囲指定４２ｃによるグループ化条件のいずれかを選択することができるようになっている。この選択は、各選択肢のそれぞれに設けられたチェック枠４３によって行われる。
【００４８】
部品単位４２ａを選択すると、基板６に実装される電子部品のそれぞれを１つのグループとするようにグループ化条件が決定される。すなわち、図１２（ａ）に示すように、４つの電子部品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３、Ｐ４を半田接合するために設けられた電極（図４参照）にそれぞれ対応したパターン孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが、グループ化枠４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄによって囲まれ、これにより、個別のパターン孔に対応した要素形状・位置データは、各電子部品単位に括られてデータ群に分類され、これらのデータ群は各電子部品（Ｐ１，Ｐ２・・）によって特定される。
【００４９】
また属性指定４２ｂを選択すると、電子部品の属性に基づいてグループ化条件が決定される。すなわち、実装される全ての電子部品のうち、指定入力枠４４に入力されることによって特定された属性を有する電子部品のみが、グループ化の対象となる。また範囲指定４２ｃを選択すると、操作画面上において指定された基板の印刷面における幾何学的範囲に基づいてグループ化条件が決定される。属性指定、範囲指定については後述する。
【００５０】
このようにして、グループ化処理が完了したならば、検査用撮像視野設定が行われる（ＳＴ３）。ここでは、グループ化処理によって部品単位で分類された場合の検査用撮像視野設定について説明する。すなわち、パターン孔が各電子部品（Ｐ１，Ｐ２・・）毎にグループ化された画面上において、図１２（ｂ）に示すように、グループ化枠４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄをそれぞれ囲む位置に検査用撮像視野４６ａ，４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを設定する。このとき、グループ化枠のサイズによっては、複数のグループ化枠を１つの検査用撮像視野で囲むようにしても良い。
【００５１】
次いで、検査実行における優先順位付けが行われる（ＳＴ４）。すなわち、設定された各検査用撮像視野について電子部品の特性を考慮して検査実行の優先度を判断し、相対順位を設定する。そして、図１２（ｃ）に示すように、グループ化枠４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄに優先順位を付与する。ここでは、グループ化枠４５ｄ−４５ｃ−４５ａ−４５ｂの順に、優先順位［１］［２］［３］［４］が付与された例を示している。そしてこのようにして作成された優先順位付き検査用データ２７ｅは、データ記憶部２７に記憶される（検査用データ記憶工程）。
【００５２】
次に、優先順位付き検査用データ２７ｅと動作時間ライブラリ２７ｄに基づいて、検査実行の所要時間を算出するシミュレーション演算が行われる（演算工程）。シミュレーションの演算内容について、図１３のフローを参照して説明する。まず、検査実行許容時間が入力される（ＳＴ１１）。これにより、電子部品実装ラインにおいて、印刷後の基板１枚当たりに検査のために許容される時間が決定される。
【００５３】
次いで、優先順位付き検査用データ２７ｅが、データ記憶部２７から読み込まれる（ＳＴ１２）。この後、第１優先順位の撮像視野についての認識所要時間が算出される（ＳＴ１３）。図１２に示す例では、まず検査用撮像視野４６ｄを対象として、動作時間ライブラリ２７ｄを参照して認識所要時間が算出され、次いで算出された時間の累積時間が許容時間を超えていないか否かが判断される（ＳＴ１４）。
【００５４】
ここで、累積時間が許容時間を超えていないならば、次の優先順位の撮像視野についての認識所要時間および前撮像視野からの移動時間を算出し（ＳＴ１５）、累積時間に加算する（ＳＴ１６）。この後再び（ＳＴ１４）に戻って、累積時間が許容時間を超えていないか否かが判断され、以下同様の演算が反復される。そして、（ＳＴ１４）にて累積時間が許容時間を超えたと判断されたならば、シミュレーション結果を表示する（ＳＴ１７）。
【００５５】
すなわち、図１４に示すように、操作画面４０にはパターン孔が電子部品単位で括られた画面が表示される。この表示画面上においては、シミュレーションの結果、許容時間内で検査が実行可能と判断されたグループ（電子部品Ｐ１，Ｐ３、Ｐ４に対応したグループ）のみが検査実行対象として反転表示され、反転表示されないグループ（電子部品Ｐ２に対応したグループ）は、許容時間の制約から検査実行対象から除外されたことを示している。これらの検査対象範囲に関する表示とともに、シミュレーションによって求められた予測タクトタイムが表示欄４７に表示される。
【００５６】
そしてこのシミュレーション結果を確認して問題がなければ、確定スイッチ４８を操作する。これにより、検査実行対象とされたグループに属するデータ群が実行用データとして確定され、データ記憶部２７に転送され実行用データ２７ｆとして記憶される。すなわち、上記シミュレーション処理においては、シミュレーション演算を検査優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における最適な実行用データを作成する形態となっている。
【００５７】
なおシミュレーション結果について疑問があり、条件を変更して再度実行したい場合には、再実行スイッチ４９を操作する。この再実行に際しては、許容時間変更５０と、優先順位変更５１が選択可能となっている。すなわち、予め入力された許容時間をわずかに超過することによって検査実行対象から除外されるデータ群が存在する場合には、その超過分だけ許容時間を延長した条件で、再シミュレーションを行う。また優先順位を部分的に変更することにより、より好ましい検査形態が実現できると判断された場合には、優先順位の部分的入れ替えを行った上で、再シミュレーションを行う。
【００５８】
なお、図９の検査用データ作成において、予め優先的に検査を実行したい電子部品の種類が特定されている場合や、基板内における特定範囲のみを対象として検査を実行したい場合には、グループ化処理（ＳＴ２）において、属性指定４２ｂ、範囲指定４２ｃを選択する。この場合のシミュレーションの目的は、予測タクトタイムを求めることであるから、検査実行許容時間は単なる目安時間であり、シミュレーションにおいては予め余裕を見込んだ時間を入力する。
【００５９】
図１５（ａ）は、属性指定４２ｂの例を示している。ここでは、優先的に検査を実行したい電子部品の種類として「ＱＦＰ」が予め選定されており、属性として電子部品の種類「ＱＦＰ」が指定される。これにより、当該種類に該当する電子部品Ｐ４に対応したパターン孔１６ｄのみがグループ化枠４５ｄによって囲まれる。該当する電子部品Ｐ４が複数存在する場合には、複数のグループ化枠４５ｄが設定される。
【００６０】
そしてこのグループ化枠４５ｄを囲む検査用撮像視野を設定し、これらの検査用撮像視野には全て等しい優先順位［１］を付与する。すなわち、この例では、検査優先順位条件は、電子部品の属性に基づいて決定される。そしてこの条件で作成された優先順位付き検査用データを用いてシミュレーションを実行することにより、特定種類のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【００６１】
図１５（ｂ）は、範囲指定４２ｃを選択した例を示している。ここでは、基板内において検査を実行したい範囲が予め指定されており、図１３（ｃ）に示すように、操作画面上において、マウスなどのポインティングデバイスによって検査を実行したい範囲のみを囲むグループ化枠４５ｅを設定する操作を行う。そしてこのグループ化枠４５ｅ内に複数の検査用撮像視野を設定し、これらの検査用撮像視野には全て等しい優先順位［１］を付与する。
【００６２】
すなわち、この例では、検査優先順位条件は、基板の印刷面において指定された幾何学的範囲に基づいて決定される。そしてこの条件で作成された優先順位付き検査用データを用いてシミュレーションを実行することにより、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【００６３】
上記説明したように、本実施の形態に示す印刷検査のシミュレーションにおいては、単位形状・位置データを検査優先順位条件に従って検査用撮像視野毎に括って作成された優先順位付き検査用データを予め作成するようにしたものである。これにより、印刷作業を実行する生産現場において、印刷検査に必要とされる時間を多様な検査形態において正確に予測することができる。従って、多様な検査形態で実行される印刷検査の所要時間を適正に予測することが可能となり、印刷精度を確保するために必要な印刷検査の実行対象範囲を、許容される検査時間との関連でバランスよく決定することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、印刷検査のシミュレーション機能を備えたスクリーン印刷装置によってシミュレーションを実行する形態を示しているが、スクリーン印刷装置とは別個に独立して専用の印刷検査のシミュレーション装置を設ける場合にあっても、本実施の形態に示す構成を適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成し検査用データ記憶手段に記憶させておき、この検査用データ記憶手段に記憶された優先順位付き検査用データ及び動作時間ライブラリに記憶された、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータに基づいて、要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出するシミュレーション演算を行うようになっており、各要素半田印刷部の位置と形状を示す個別の要素位置・形状データを、特定のグループ化条件に従ってグループ化しておくことにより、基板内の特定範囲のみを対象として印刷検査を実行する場合の予測タクトタイムを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】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】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】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５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の制御系の構成を示すブロック図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置のプログラム記憶部およびデータ記憶部の記憶内容を示す図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の要素半田印刷部の要素形状・位置データの説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の実装データおよびマスク開口パターンの説明図
【図９】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図
【図１０】本発明の一実施の形態の印刷検査用データ作成処理のフロー図
【図１１】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【図１２】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【図１３】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション方法を示すフロー図
【図１４】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【図１５】本発明の一実施の形態の印刷検査のシミュレーション装置の表示画面を示す図
【符号の説明】
１ 基板位置決め部
６ 基板
６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ 電極
９ クリーム半田
１２ マスクプレート
１３ スキージヘッド
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ パターン孔
２０ カメラ
２５ 演算部
２６ プログラム記憶部
２６ｂ 画像処理プログラム
２６ｃ 印刷良否判定プログラム
２６ｄ グループ化処理プログラム
２６ｅ シミュレーション実行プログラム
２６ｆ 最適化演算プログラム
２７ データ記憶部
２７ｃ マスク開口データライブラリ
２７ｄ 動作時間ライブラリ
２７ｅ 優先順位付き検査用データ
２７ｆ 実行用データ
３０ 画像処理部
Claims (6)
- 基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態をカメラにより撮像して検査する印刷検査の実行に先だって印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション装置であって、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データを記憶するデータ提供手段と、データ提供手段に記憶された要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成する演算部と、演算部によって作成された優先順位付き検査用データを記憶する検査用データ記憶手段と、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータが記憶された動作時間ライブラリと、検査用データ記憶手段に記憶された前記優先順位付き検査用データおよび動作時間ライブラリに記憶されたライブラリデータに基づいて、前記要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出する演算手段と、シミュレーション演算結果を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする印刷検査のシミュレーション装置。
- 前記要素形状・位置データが特定のグループ化条件に従ってグループ化され、前記優先順位がそのグループ化条件に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の印刷検査のシミュレーション装置。
- 前記シミュレーション演算を前記優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における実行用データを作成する最適検査用データ作成手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷検査のシミュレーション装置。
- 基板に印刷されたクリーム半田の印刷状態をカメラにより撮像して検査する印刷検査の実行に先だって印刷検査実行の所要時間を予測するためのシミュレーション演算を行う印刷検査のシミュレーション方法であって、データ提供手段に記憶された、前記基板の回路形成面に設けられた電子部品接合用の電極に印刷される要素半田印刷部の形状および位置を示す要素形状・位置データをグループ化してこれをカメラの検査用撮像視野毎に括るとともに、各検査用撮像視野に検査実行の優先順位を付与して優先順位付き検査用データを作成し検査用データ記憶手段に記憶させる検査用データ記憶工程と、検査用データ記憶工程において検査用データ記憶手段に記憶された前記優先順位付き検査用データ及び動作時間ライブラリに記憶された、１つの撮像視野における撮像および画像認識に要する時間と１つの撮像視野から次の撮像視野への移動に要する時間から成る要素動作時間を算出するためのライブラリデータに基づいて、前記要素動作時間を優先順位に従って加算して印刷検査実行の所要時間を算出する演算工程とを含むことを特徴とする印刷検査のシミュレーション方法。
- 前記要素形状・位置データが特定のグループ化条件に従ってグループ化され、前記優先順位がそのグループ化条件に基づいて決定されることを特徴とする請求項４記載の印刷検査のシミュレーション方法。
- 前記シミュレーション演算を前記優先順位に従って反復実行することによって得られた演算結果を検査実行許容時間と比較することにより、実際の印刷検査における実行用データを作成することを特徴とする請求項４又は５に記載の印刷検査のシミュレーション方法。
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