JP4251690B2 - 電子回路の品質及び製造状態モニタシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路製造の各工程において検出した電子回路の品質並びに製造状態に関する検出情報のデータベースと、該データベースの内容の各種処理結果を表示する表示装置とを備えた、電子回路の品質及び製造状態モニタシステムに係り、特に、電子部品を電子回路基板に実装するための各工程において検出した部品実装部位の検出画像、または検出画像に基づき算出した特徴量によって、電子回路の品質や製造状態を好適にモニタリングできるようにしたモニタシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程における新規基板品種投入時の製造条件調整、あるいは、不良発生時の不良要因特定に際し、従来は、実装部位の目視、あるいは、検査装置が検出した位置ずれ等の特徴量の集計結果に基づいて、部品実装状態と製造条件との相関関係を把握し、不良要因の特定や、製造条件の調整を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大量の基板種類毎に、多岐にわたる製造条件と実装状態との相関関係を目視確認により把握することは、膨大な作業を必要とし、極めて困難である。また、外観検査装置を用いて、位置ずれ量等の実装状態を示す特徴量を検出して、集計し、グラフ表示することにより、実装状態の把握の支援が試みられているが、検査装置の条件出しが不十分である新規品種においては、特徴量を精度よく検出することが困難となるため、特徴量と実装状態の対応付けが困難となる場合がある。さらに、従来行われている特徴量の１次元的なグラフ表示は、位置ずれ等、部品実装状態の特定の傾向の把握には有効ではあるが、より一般的な実装状態傾向の把握のために利用することは困難である。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑み、部品実装部位の検出情報データベースから、検索条件に適合する画像の集合の特徴をよく捉えた画像を選択して表示する、あるいは特徴量等の基板面内分布を多次元表示することにより、実装状態の傾向把握を支援することが可能な、電子回路の品質及び製造状態モニタシステムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明による電子回路の品質及び製造状態モニタシステムは、半田印刷後の電子回路基板を撮像して取得した半田が印刷された所定部位の検出画像データ、並びこの検出画像データに基づいて算出した半田が印刷された前記所定部位にの特徴量、並びに前記半田の印刷工程の設計情報、並びに前記半田の印刷工程の製造条件を格納したデータベースと、前記半田が印刷された前記所定部位の特徴量、前記半田の印刷工程の設計情報、前記半田の印刷工程の製造条件の少なくとも何れか１つを検索条件として、前記データベースから抽出されたデータの集合に対して、統計処理を実行することにより、前記電子回路基板上に印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布を求める統計処理手段と、この統計処理手段で求めた前記印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布のデータを画面上に表示するデータ表示手段とを備え、前記データ表示手段が、前記印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布のデータを２値化表示する機能を有し、前記２値化のしきい値を変化可能としたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムの概略構成を示すブロック図である。
【０００７】
図１において、１は、モニタシステム全体を統括制御するモニタシステムコントローラ（以下、コントローラと称す）、２は、コントローラ１に対してオペレータが各種入力指示を行うためのキーボード、マウスなどの入力装置、３は、コントローラ１の処理結果や、対話入力用の画面等を表示するカラーＣＲＴディスプレイ、カラー液晶ディスプレイなどの表示装置、４は、実装回路基板生産ライン中の複数の所定工程段に配設されたビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの画像検出手段（ここでは、図示の都合上１つだけ示してある）、５は、画像検出手段４の検出した画像データに基づき所定部位の特徴量（例えば、半田印刷部、部品装着部、装着された部品の半田付け部などの特徴量）を算出する特徴量算出手段、６は、各種データ（検出画像データ、算出した特徴量、設計情報、製造条件など）を格納した検出情報データベース（以下、データベースと称す）である。なお、特徴量算出手段５は、複数の画像検出手段４にそれぞれ対応して複数設けてもよいし、各画像検出手段４に共通の単一の特徴量算出手段５としてもよい。
【０００８】
また、コントローラ１の内部において、１ａは、オペレータの入力指示した検索条件にしたがってデータベース６内のデータを取り出す情報抽出手段、１ｂは、情報抽出手段１ａの抽出したデータの集合に対して各種統計処理を実行する統計処理手段、１ｃは、統計処理手段１ｂによる統計処理結果や、抽出したデータの集合に含まれる特定のデータ、あるいは、対話入力用の画面等を表示手段３上に表示させるための処理を行う画像出力処理部である。
【０００９】
ここでまず、本実施形態のモニタシステムにおいて、検出画像に基づいて特徴量を算出し、実装回路基板に搭載する電子部品の部品種、あるいは、電子部品を搭載するためのマウンタ（部品搭載機）種の如何による、部品搭載位置ずれ状態の解析を行う例を、図２を用いて説明する。
【００１０】
図２において、データベース６には、実装回路基板の所定部位の検出画像データ、並びにこの検出画像データに基づいて算出した所定部位の特徴量、並びに設計情報、並びに製造条件が格納されている。本実施形態においては、このデータベース６には、検出画像データとして、半田印刷後における半田印刷部の検出画像データ、半田印刷部への電子部品装着後における部品装着部の検出画像データ、電子部品の半田付け完了後における半田付け部の検出画像データがそれぞれ格納されており、また、上記の半田印刷部、電子部品装着後における部品装着部、半田付け部のそれぞれの特徴量、並びに各工程の設計情報、並びに各工程の製造条件が、ＩＤ情報と対応付けて格納されている。
【００１１】
設計情報は、基板品種、部品品種、部品搭載位置の座標等の情報を含むものとなっている。製造条件は、工程、製造日時、部品搭載に用いたマウンタ種等の情報を含むものとなっている。特徴量は、半田量、位置ずれ量、リード浮き量等の情報を含むものとなっている。検出画像データは、設計情報、製造条件、特徴量と対応付けて格納され、１枚づつが検索可能なようにされている。なお、１１は個々の検出画像を示し、１１ａはリード、１１ｂはパッド、１１ｃは基板面である。
【００１２】
１２は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。オペレータは、画像検索条件として、基板品種、部品品種等の設計情報、並びに製造日時、工程、マウンタ種等の製造条件、並びに特徴量の種別とその値（あるいは範囲）等の、少なくとも１つを検索条件として指定する。また、検索された画像から、例えば代表的な画像を選択するための統計演算などを指定するため、統計演算の条件を指定する。ここに示した例では、部品種並びにマウンタ種による搭載位置ずれ状態を把握するために、部品種並びにマウンタ種を検索キーにして画像を検索し、検索条件に該当する画像の集合から、位置ずれ量が最大の画像を選択して、表示するように指定する。
【００１３】
１３は、前記表示装置３上に表示される、画像検索並びに統計演算の結果の１例を示す画面例であり、ここでは、上記した画像検索条件および統計演算条件による処理結果を列挙して表示している。１４に示すマウンタ種Ｎｏ．１による部品種ＳＯＰ１の位置ずれの検索・統計演算結果では、リード（ピン）曲がり不良の検出画像において、位置ずれが最大となっている。また、１５に示すマウンタ種Ｎｏ．２による部品種ＳＯＰ２の検索結果では、画像ノイズによる特徴量誤検出によって、実際には位置ずれを起こしていないリードの検出画像において、位置ずれが最大となっている。
【００１４】
ところで、マウンタ種と部品種による位置ずれ傾向を把握するためには、正常品の部品で、かつ、リードの位置ずれが最大である、リードの画像を観察する必要がある。１６…は、個々のリード部表示画像において、検索条件に該当する画像群を位置ずれ量の大きさに従って、逐次表示させるためのスクロール操作部であり、スクロールボタン部１６ａまたは１６ｂをマウスでクリック等することで、位置ずれ量がより小さい、あるいは、より大きい画像を逐次表示させることができるようになっている。そこで、オペレータは、スクロール操作部１６を繰り返し操作することにより、位置ずれ量がより小さい画像を逐次表示させ、正常品の部品で、かつ、リードの位置ずれが最大となる、リードの画像を選択することができる。
【００１５】
図３は、前記表示装置３上に表示される、画像検索並びに統計演算結果の他の１例を示す画面例である。図３に示した本例では、マウンタ種Ｎｏ．１およびＮｏ．２による各部品種ＳＯＰ１、ＳＯＰ２、ＱＦＰ１、ＱＦＰ２において、正常品の部品で、かつ、リードの位置ずれが最大となる、リードの画像をオペレータが選択した結果を、表示している。
【００１６】
図３に示した本表示内容によって、オペレータは、マウンタ種Ｎｏ．１では、マウンタ種Ｎｏ．２より全ての部品において位置ずれが大きくなる傾向があることを知ることができる。
【００１７】
なお、図２、図３に示した例では、特徴量の特異的な値として最大値をキーとして検索・表示する例を示したが、特徴量の特異的な値として最小値をキーとして検索・表示するようにしてもよく、また、特徴量の値が平均的な値（中央値や平均値）、あるいは、オペレータの指定による偏差度合いを表す値などを、キーとして、検索・表示するようにしてもよい。
【００１８】
さらに、本実施形態においては、設計情報または特徴量を検索条件として、データベース６から検索された画像データの集合から、製造条件を指定するパラメータの値が特定のものを検索して表示することも可能で、上記と同様に、パラメータの値が、特異的、または平均的、または指定された偏差度合いを表す値、の何れかの画像データを検索して、表示することもできる。
【００１９】
図４は、本発明による実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムを、実装回路基板生産ラインに適用する場合の、１例の概要を示す図である。
【００２０】
図４において、２１は実装回路基板生産ラインで、２２はクリーム半田印刷機、２３はクリーム半田印刷検査機、２４は部品装着機（マウンタ）、２５は部品装着状態検査機、２６は半田付け装置、２７は半田付け検査装置であり、６は前記データベースである。なお、図４においては図示の都合上、前記コントローラ１、入力装置２、表示装置３は図示を割愛してあり、また、クリーム半田印刷検査機２３、部品装着状態検査機２５、半田付け検査装置２７が、前記画像検出手段４（各工程が必要に応じ複数の画像検出手段をもつ）および特徴量算出手段５を、それぞれ具備した構成となっている。
【００２１】
クリーム半田印刷機２２は、被印刷物としての実装回路基板の半田接続用ランド上に、クリーム半田を印刷する。クリーム半田印刷検査機２３は、クリーム半田の印刷状態を検査するとともに、印刷部の画像を検出する。部品装着機（マウンタ）２４は、Ｘ−Ｙステージにより、電子部品を実装回路基板の装着位置まで移送し、ランド上に印刷されたクリーム半田上にリードや電極が位置するように、電子部品を位置決め・搭載する。部品装着検査機２５は、実装回路基板上の所定位置の電子部品の装着状態を検査するとともに、装着部の画像を検出する。半田付け装置２６は、炉体内のコンベア上を搬送される実装回路基板の上下より、熱風ガスを吹き付け、電子部品の半田付けを行う。半田付け状態検査装置２７は、実装回路基板上の電子部品の半田付け状態を検査するとともに、半田付け部の画像を検出する。
【００２２】
上記クリーム半田印刷検査機２３、部品装着検査機２５、半田付け状態検査装置２７は、検出画像データと、検査結果データと、検出画像データより算出した特徴量と、その前工程の設計情報と、その前工程の製造条件とを、図示せぬデータベースサーバを介して、それぞれデータベース６に送出する。データベース６は、受け取った各データを個々に固有のＩＤ情報等と対応付けて、所定エリアにそれぞれ格納する。
【００２３】
次に、図４に示す構成において、リード浮きの要因解析を行う場合の例を説明する。図４中における３１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面で例である。ここに示した例では、リード浮き状態を把握するために、部品種並びに工程をキーにして画像を検索する。また、検索条件に該当する画像の集合から、リード浮き量が最大の画像を選択して、表示するように指定する。
【００２４】
図４中における３２は、前記表示装置３上に表示される、画像検索並びに統計演算の結果を示す画面例であり、ここでは、上記した画像検索条件および統計演算条件による処理結果を列挙して表示している。
【００２５】
リード浮きは、通常、半田量不足やリード曲がりに起因して発生する。オペレータは、半田付け後の検索・統計演算結果３４により、リードが曲がっていないか、あるいは、半田印刷後の検索・統計演算結果３３により、半田量が不足していないかを確認することができる。半田量が不足している場合は、さらに、半田印刷工程における製造条件、すなわち、マスク種、スキージ圧、半田ロット、製造日時等をキーとして指定し、再度、画像検索並びに統計演算を行わせて、処理結果を表示させることにより、半田量不足の要因を解析することができる。
【００２６】
続いて、半田量が不足している場合の解析例を、図５を用いて説明する。まず、製造日時遷移による半田量不足の変化の解析について説明する。
【００２７】
図５中において、４１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。図４に示した統計演算結果の表示を確認したオペレータは、半田量不足の製造日時遷移による変化を解析するため、画面４１において、基板種、部品種、工程、及び集計期間等を指定する。また、本例では、半田印刷された半田量の時系列変化を解析するため、半田印刷工程後における半田量の分布ヒストグラムの時系列作成を指示する。
【００２８】
図５中において、４２は、前記表示装置３上に表示される、上記した検索・統計演算条件に基づく統計演算結果の表示画面例である。検索条件に該当する半田量ヒストグラム４３を、製造日時に従って逐次表示させるためのスクロール操作部１６を操作することにより、製造日時がより新しい、あるいは古いデータのヒストグラム４３を逐次表示させることができる。そこで、オペレータは、スクロール操作部１６を繰り返し操作することにより、半田量の分布の時系列変化を知ることができる。
【００２９】
４３Ａ、４３Ｂは、それぞれ時刻ｔ１、ｔ２における部品種ＳＯＰ１の半田量の分布ヒストグラムを示し、４３Ｃ、４３Ｄは、それぞれ時刻ｔ１、ｔ２における部品種ＳＯＰ２の半田量の分布ヒストグラムを示している。オペレータは、スクロール操作部１６を操作することにより、各分布ヒストグラム４３Ａ〜４３Ｄを表示させることができる。そして、オペレータは、分布ヒストグラム４３Ａ〜４３Ｄを確認することにより、部品種ＳＯＰ１では時刻ｔ１、ｔ２における半田量分布ヒストグラムに大差はないものの、部品種ＳＯＰ２では時刻ｔ１、ｔ２における半田量分布ヒストグラムに差があることから、時刻ｔ１からｔ２にかけてＳＯＰ２に半田量不足が発生していることを把握できる。これにより、オペレータは、半田量不足が時刻ｔ１からｔ２の間に行った製造条件の変更に起因している可能性が高いと判断することができる。
【００３０】
次に、半田量の面内分布解析について、図６を用いて説明する。図６中における５１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。ここに示した例では、実装回路基板上の半田量の面内分布を把握するために、オペレータは、画面５１によって、実装回路基板上の各半田付け箇所における半田量（印刷半田量）の平均値を算出して、半田量の面内分布を表示するように指示をする。
【００３１】
図６中における５２は、前記表示装置３上に表示される、上記した検索・統計演算条件に基づく統計演算結果の表示画面例（半田量の面内分布の表示画面例）である。画面５２では、標準値に対する半田量の多寡に応じて、平均半田量が多い箇所は明るく、平均半田量が少ない箇所は暗くなるように、モノクロ階調表現で表示をする。オペレータは、この画面５２による半田量の面内分布の表示結果を確認することによって、基板面の右上隅での半田量が不足傾向にあることを把握できる。なお、標準値に対する半田量の多寡に応じて、彩色表示をするようにしても構わない。
【００３２】
ところで、画面上に表示された各半田付け部の明るさを目視によって正確に比較することは必ずしも容易ではない。そこで、オペレータが、画面上で、画面２値化表示指定ボタン５３により２値化表示を選択し、さらに、２値化しきい値操作ボタン５４によって２値化しきい値を変化させることにより、半田量の面内分布を明瞭に把握することができるようにしてある。５５Ａ、５５Ｂは、それぞれ２値化しきい値を６０％及び８０％に設定して、２値化表示を行った結果であり、平均半田量が指定しきい値以上である箇所は黒く表示している。オペレータは、この５５Ａ、５５Ｂの表示を確認することにより、基板面の右上隅での半田量が不足傾向にあることを、さらに容易・確実に把握できる。
【００３３】
例えば、いま仮に、時刻ｔ１からｔ２の間に行った製造条件の変更が、マスク変更並びに半田材料ロットの変更である場合、半田材料ロットの変更により、上記の如く基板面内の特定部位にのみ半田量不足傾向が顕著に現れる可能性は低いため、オペレータは、半田量不足の原因は、マスク変更に起因する可能性が高いと推定することができる。
【００３４】
次に、新規基板品種のライン投入時における製造条件の調整例について、図７を用いて説明する。新規基板品種の製造条件の調整に際しては、量産品種に適用されている製造条件を参考に、設定した製造条件による仕上がり状態を把握し、製造条件へのフィードバックを行う作業を繰り返してゆく。オペレータは、新規基板品種における半田付け状態と量産基板品種における半田付け状態との差違を把握するために、例えば、新規基板品種並びに量産基板品種を各々の製造条件によって製造した場合の差違を検出画像に基づいて比較する。
【００３５】
ここでは、新規基板品種には量産基板品種には搭載していない微細なリードピッチの部品を搭載するために、半田印刷量を減らすべく、より厚みの薄いマスクに変更した場合を例にとって説明する。図７において、６は前記したデータベースである。データベース６には、新規基板品種および量産基板品種それぞれの設計情報、製造条件、被検出対象箇所の検出画像データ、この検出画像データから算出した特徴量を登録しておく。特徴量には、半田付け部のフィレット体積等が含まれる。
【００３６】
図７中における６１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。ここでは、新規基板品種並びに量産基板品種を各々の製造条件によって製造した際の、各部品の半田付け後の検出画像を検索して、検索条件に適合した画像を表示すべく、指示を行っている。また、統計演算条件の指定においては、フィレット体積が中央値となる画像を表示すべく指定している。
【００３７】
図７中における６２は、前記表示装置３上に表示される、上記した検索・統計演算条件に基づく統計演算結果の表示画面例である。画面６２による表示結果から、オペレータは新規基板品種において半田不足等が生じていないかを確認することができ、かつ、量産基板品種との差異を、迅速・容易に把握することができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態においては、実装回路基板の部品半田付け部位を対象としたモニタシステムについて説明したが、本発明は、半導体の製造状態あるいは品質（例えば欠陥等）をモニタするモニタシステムにも、適用可能である。すなわち、半導体ウエハー上の所定箇所の検出画像データ、並びにこの検出画像データに基づいて算出した半導体の製造状態の特徴量、並びに半導体ウエハー上の欠陥の検出画像データに基づいて算出した欠陥の特徴量、並びに欠陥種、並びに半導体の設計情報、並びに半導体の製造条件を格納したデータベースと、製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種、設計情報、製造条件の少なくとも何れか１つを検索条件として、データベースから抽出されたデータの集合に対して、統計処理を実行する統計処理手段と、この統計処理手段による統計処理結果に基づいて、統計処理結果データ、または、データの集合に含まれる特定のデータを出力するデータ表示手段とを、備えるモニタシステムとしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出情報データベースから所望の条件で検索した画像群の集合の特徴をよく捉えた画像を選択して表示する、あるいは、検出特徴量の基板面内分布等を表示することが可能となり、多数品種に対して多岐にわたる製造条件と実装状態との相関関係を容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、部品搭載位置ずれ状態の解析例の説明図である。
【図３】図２とは異なる部品搭載位置ずれ状態の表示例を示す説明図である。
【図４】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムを、実装基板生産ラインに適用する場合の１例の概要を示す説明図である。
【図５】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、製造日時遷移による半田量不足変化の解析例の説明図である。
【図６】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、半田量の面内分布表示例の説明図である。
【図７】本発明の１実施形態に係る実装基回路板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、新旧基板における半田付け部を対比して解析する例の説明図である。
【符号の説明】
１ モニタシステムコントローラ（コントローラ）
１ａ 情報抽出手段
１ｂ 統計処理手段
１ｃ 画像出力処理部
２ 入力装置
３ 表示装置
４ 画像検出手段
５ 特徴量算出手段
６ 検出情報データベース（データベース）
２２ クリーム半田印刷機
２３ クリーム半田印刷検査機
２４ 部品装着機
２５ 部品装着状態検査機
２６ 半田付け装置
２７ 半田付け検査装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路製造の各工程において検出した電子回路の品質並びに製造状態に関する検出情報のデータベースと、該データベースの内容の各種処理結果を表示する表示装置とを備えた、電子回路の品質及び製造状態モニタシステムに係り、特に、電子部品を電子回路基板に実装するための各工程において検出した部品実装部位の検出画像、または検出画像に基づき算出した特徴量によって、電子回路の品質や製造状態を好適にモニタリングできるようにしたモニタシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品実装工程における新規基板品種投入時の製造条件調整、あるいは、不良発生時の不良要因特定に際し、従来は、実装部位の目視、あるいは、検査装置が検出した位置ずれ等の特徴量の集計結果に基づいて、部品実装状態と製造条件との相関関係を把握し、不良要因の特定や、製造条件の調整を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大量の基板種類毎に、多岐にわたる製造条件と実装状態との相関関係を目視確認により把握することは、膨大な作業を必要とし、極めて困難である。また、外観検査装置を用いて、位置ずれ量等の実装状態を示す特徴量を検出して、集計し、グラフ表示することにより、実装状態の把握の支援が試みられているが、検査装置の条件出しが不十分である新規品種においては、特徴量を精度よく検出することが困難となるため、特徴量と実装状態の対応付けが困難となる場合がある。さらに、従来行われている特徴量の１次元的なグラフ表示は、位置ずれ等、部品実装状態の特定の傾向の把握には有効ではあるが、より一般的な実装状態傾向の把握のために利用することは困難である。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑み、部品実装部位の検出情報データベースから、検索条件に適合する画像の集合の特徴をよく捉えた画像を選択して表示する、あるいは特徴量等の基板面内分布を多次元表示することにより、実装状態の傾向把握を支援することが可能な、電子回路の品質及び製造状態モニタシステムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明による電子回路の品質及び製造状態モニタシステムは、半田印刷後の電子回路基板を撮像して取得した半田が印刷された所定部位の検出画像データ、並びこの検出画像データに基づいて算出した半田が印刷された前記所定部位にの特徴量、並びに前記半田の印刷工程の設計情報、並びに前記半田の印刷工程の製造条件を格納したデータベースと、前記半田が印刷された前記所定部位の特徴量、前記半田の印刷工程の設計情報、前記半田の印刷工程の製造条件の少なくとも何れか１つを検索条件として、前記データベースから抽出されたデータの集合に対して、統計処理を実行することにより、前記電子回路基板上に印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布を求める統計処理手段と、この統計処理手段で求めた前記印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布のデータを画面上に表示するデータ表示手段とを備え、前記データ表示手段が、前記印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布のデータを２値化表示する機能を有し、前記２値化のしきい値を変化可能としたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムの概略構成を示すブロック図である。
【０００７】
図１において、１は、モニタシステム全体を統括制御するモニタシステムコントローラ（以下、コントローラと称す）、２は、コントローラ１に対してオペレータが各種入力指示を行うためのキーボード、マウスなどの入力装置、３は、コントローラ１の処理結果や、対話入力用の画面等を表示するカラーＣＲＴディスプレイ、カラー液晶ディスプレイなどの表示装置、４は、実装回路基板生産ライン中の複数の所定工程段に配設されたビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの画像検出手段（ここでは、図示の都合上１つだけ示してある）、５は、画像検出手段４の検出した画像データに基づき所定部位の特徴量（例えば、半田印刷部、部品装着部、装着された部品の半田付け部などの特徴量）を算出する特徴量算出手段、６は、各種データ（検出画像データ、算出した特徴量、設計情報、製造条件など）を格納した検出情報データベース（以下、データベースと称す）である。なお、特徴量算出手段５は、複数の画像検出手段４にそれぞれ対応して複数設けてもよいし、各画像検出手段４に共通の単一の特徴量算出手段５としてもよい。
【０００８】
また、コントローラ１の内部において、１ａは、オペレータの入力指示した検索条件にしたがってデータベース６内のデータを取り出す情報抽出手段、１ｂは、情報抽出手段１ａの抽出したデータの集合に対して各種統計処理を実行する統計処理手段、１ｃは、統計処理手段１ｂによる統計処理結果や、抽出したデータの集合に含まれる特定のデータ、あるいは、対話入力用の画面等を表示手段３上に表示させるための処理を行う画像出力処理部である。
【０００９】
ここでまず、本実施形態のモニタシステムにおいて、検出画像に基づいて特徴量を算出し、実装回路基板に搭載する電子部品の部品種、あるいは、電子部品を搭載するためのマウンタ（部品搭載機）種の如何による、部品搭載位置ずれ状態の解析を行う例を、図２を用いて説明する。
【００１０】
図２において、データベース６には、実装回路基板の所定部位の検出画像データ、並びにこの検出画像データに基づいて算出した所定部位の特徴量、並びに設計情報、並びに製造条件が格納されている。本実施形態においては、このデータベース６には、検出画像データとして、半田印刷後における半田印刷部の検出画像データ、半田印刷部への電子部品装着後における部品装着部の検出画像データ、電子部品の半田付け完了後における半田付け部の検出画像データがそれぞれ格納されており、また、上記の半田印刷部、電子部品装着後における部品装着部、半田付け部のそれぞれの特徴量、並びに各工程の設計情報、並びに各工程の製造条件が、ＩＤ情報と対応付けて格納されている。
【００１１】
設計情報は、基板品種、部品品種、部品搭載位置の座標等の情報を含むものとなっている。製造条件は、工程、製造日時、部品搭載に用いたマウンタ種等の情報を含むものとなっている。特徴量は、半田量、位置ずれ量、リード浮き量等の情報を含むものとなっている。検出画像データは、設計情報、製造条件、特徴量と対応付けて格納され、１枚づつが検索可能なようにされている。なお、１１は個々の検出画像を示し、１１ａはリード、１１ｂはパッド、１１ｃは基板面である。
【００１２】
１２は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。オペレータは、画像検索条件として、基板品種、部品品種等の設計情報、並びに製造日時、工程、マウンタ種等の製造条件、並びに特徴量の種別とその値（あるいは範囲）等の、少なくとも１つを検索条件として指定する。また、検索された画像から、例えば代表的な画像を選択するための統計演算などを指定するため、統計演算の条件を指定する。ここに示した例では、部品種並びにマウンタ種による搭載位置ずれ状態を把握するために、部品種並びにマウンタ種を検索キーにして画像を検索し、検索条件に該当する画像の集合から、位置ずれ量が最大の画像を選択して、表示するように指定する。
【００１３】
１３は、前記表示装置３上に表示される、画像検索並びに統計演算の結果の１例を示す画面例であり、ここでは、上記した画像検索条件および統計演算条件による処理結果を列挙して表示している。１４に示すマウンタ種Ｎｏ．１による部品種ＳＯＰ１の位置ずれの検索・統計演算結果では、リード（ピン）曲がり不良の検出画像において、位置ずれが最大となっている。また、１５に示すマウンタ種Ｎｏ．２による部品種ＳＯＰ２の検索結果では、画像ノイズによる特徴量誤検出によって、実際には位置ずれを起こしていないリードの検出画像において、位置ずれが最大となっている。
【００１４】
ところで、マウンタ種と部品種による位置ずれ傾向を把握するためには、正常品の部品で、かつ、リードの位置ずれが最大である、リードの画像を観察する必要がある。１６…は、個々のリード部表示画像において、検索条件に該当する画像群を位置ずれ量の大きさに従って、逐次表示させるためのスクロール操作部であり、スクロールボタン部１６ａまたは１６ｂをマウスでクリック等することで、位置ずれ量がより小さい、あるいは、より大きい画像を逐次表示させることができるようになっている。そこで、オペレータは、スクロール操作部１６を繰り返し操作することにより、位置ずれ量がより小さい画像を逐次表示させ、正常品の部品で、かつ、リードの位置ずれが最大となる、リードの画像を選択することができる。
【００１５】
図３は、前記表示装置３上に表示される、画像検索並びに統計演算結果の他の１例を示す画面例である。図３に示した本例では、マウンタ種Ｎｏ．１およびＮｏ．２による各部品種ＳＯＰ１、ＳＯＰ２、ＱＦＰ１、ＱＦＰ２において、正常品の部品で、かつ、リードの位置ずれが最大となる、リードの画像をオペレータが選択した結果を、表示している。
【００１６】
図３に示した本表示内容によって、オペレータは、マウンタ種Ｎｏ．１では、マウンタ種Ｎｏ．２より全ての部品において位置ずれが大きくなる傾向があることを知ることができる。
【００１７】
なお、図２、図３に示した例では、特徴量の特異的な値として最大値をキーとして検索・表示する例を示したが、特徴量の特異的な値として最小値をキーとして検索・表示するようにしてもよく、また、特徴量の値が平均的な値（中央値や平均値）、あるいは、オペレータの指定による偏差度合いを表す値などを、キーとして、検索・表示するようにしてもよい。
【００１８】
さらに、本実施形態においては、設計情報または特徴量を検索条件として、データベース６から検索された画像データの集合から、製造条件を指定するパラメータの値が特定のものを検索して表示することも可能で、上記と同様に、パラメータの値が、特異的、または平均的、または指定された偏差度合いを表す値、の何れかの画像データを検索して、表示することもできる。
【００１９】
図４は、本発明による実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムを、実装回路基板生産ラインに適用する場合の、１例の概要を示す図である。
【００２０】
図４において、２１は実装回路基板生産ラインで、２２はクリーム半田印刷機、２３はクリーム半田印刷検査機、２４は部品装着機（マウンタ）、２５は部品装着状態検査機、２６は半田付け装置、２７は半田付け検査装置であり、６は前記データベースである。なお、図４においては図示の都合上、前記コントローラ１、入力装置２、表示装置３は図示を割愛してあり、また、クリーム半田印刷検査機２３、部品装着状態検査機２５、半田付け検査装置２７が、前記画像検出手段４（各工程が必要に応じ複数の画像検出手段をもつ）および特徴量算出手段５を、それぞれ具備した構成となっている。
【００２１】
クリーム半田印刷機２２は、被印刷物としての実装回路基板の半田接続用ランド上に、クリーム半田を印刷する。クリーム半田印刷検査機２３は、クリーム半田の印刷状態を検査するとともに、印刷部の画像を検出する。部品装着機（マウンタ）２４は、Ｘ−Ｙステージにより、電子部品を実装回路基板の装着位置まで移送し、ランド上に印刷されたクリーム半田上にリードや電極が位置するように、電子部品を位置決め・搭載する。部品装着検査機２５は、実装回路基板上の所定位置の電子部品の装着状態を検査するとともに、装着部の画像を検出する。半田付け装置２６は、炉体内のコンベア上を搬送される実装回路基板の上下より、熱風ガスを吹き付け、電子部品の半田付けを行う。半田付け状態検査装置２７は、実装回路基板上の電子部品の半田付け状態を検査するとともに、半田付け部の画像を検出する。
【００２２】
上記クリーム半田印刷検査機２３、部品装着検査機２５、半田付け状態検査装置２７は、検出画像データと、検査結果データと、検出画像データより算出した特徴量と、その前工程の設計情報と、その前工程の製造条件とを、図示せぬデータベースサーバを介して、それぞれデータベース６に送出する。データベース６は、受け取った各データを個々に固有のＩＤ情報等と対応付けて、所定エリアにそれぞれ格納する。
【００２３】
次に、図４に示す構成において、リード浮きの要因解析を行う場合の例を説明する。図４中における３１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面で例である。ここに示した例では、リード浮き状態を把握するために、部品種並びに工程をキーにして画像を検索する。また、検索条件に該当する画像の集合から、リード浮き量が最大の画像を選択して、表示するように指定する。
【００２４】
図４中における３２は、前記表示装置３上に表示される、画像検索並びに統計演算の結果を示す画面例であり、ここでは、上記した画像検索条件および統計演算条件による処理結果を列挙して表示している。
【００２５】
リード浮きは、通常、半田量不足やリード曲がりに起因して発生する。オペレータは、半田付け後の検索・統計演算結果３４により、リードが曲がっていないか、あるいは、半田印刷後の検索・統計演算結果３３により、半田量が不足していないかを確認することができる。半田量が不足している場合は、さらに、半田印刷工程における製造条件、すなわち、マスク種、スキージ圧、半田ロット、製造日時等をキーとして指定し、再度、画像検索並びに統計演算を行わせて、処理結果を表示させることにより、半田量不足の要因を解析することができる。
【００２６】
続いて、半田量が不足している場合の解析例を、図５を用いて説明する。まず、製造日時遷移による半田量不足の変化の解析について説明する。
【００２７】
図５中において、４１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。図４に示した統計演算結果の表示を確認したオペレータは、半田量不足の製造日時遷移による変化を解析するため、画面４１において、基板種、部品種、工程、及び集計期間等を指定する。また、本例では、半田印刷された半田量の時系列変化を解析するため、半田印刷工程後における半田量の分布ヒストグラムの時系列作成を指示する。
【００２８】
図５中において、４２は、前記表示装置３上に表示される、上記した検索・統計演算条件に基づく統計演算結果の表示画面例である。検索条件に該当する半田量ヒストグラム４３を、製造日時に従って逐次表示させるためのスクロール操作部１６を操作することにより、製造日時がより新しい、あるいは古いデータのヒストグラム４３を逐次表示させることができる。そこで、オペレータは、スクロール操作部１６を繰り返し操作することにより、半田量の分布の時系列変化を知ることができる。
【００２９】
４３Ａ、４３Ｂは、それぞれ時刻ｔ１、ｔ２における部品種ＳＯＰ１の半田量の分布ヒストグラムを示し、４３Ｃ、４３Ｄは、それぞれ時刻ｔ１、ｔ２における部品種ＳＯＰ２の半田量の分布ヒストグラムを示している。オペレータは、スクロール操作部１６を操作することにより、各分布ヒストグラム４３Ａ〜４３Ｄを表示させることができる。そして、オペレータは、分布ヒストグラム４３Ａ〜４３Ｄを確認することにより、部品種ＳＯＰ１では時刻ｔ１、ｔ２における半田量分布ヒストグラムに大差はないものの、部品種ＳＯＰ２では時刻ｔ１、ｔ２における半田量分布ヒストグラムに差があることから、時刻ｔ１からｔ２にかけてＳＯＰ２に半田量不足が発生していることを把握できる。これにより、オペレータは、半田量不足が時刻ｔ１からｔ２の間に行った製造条件の変更に起因している可能性が高いと判断することができる。
【００３０】
次に、半田量の面内分布解析について、図６を用いて説明する。図６中における５１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。ここに示した例では、実装回路基板上の半田量の面内分布を把握するために、オペレータは、画面５１によって、実装回路基板上の各半田付け箇所における半田量（印刷半田量）の平均値を算出して、半田量の面内分布を表示するように指示をする。
【００３１】
図６中における５２は、前記表示装置３上に表示される、上記した検索・統計演算条件に基づく統計演算結果の表示画面例（半田量の面内分布の表示画面例）である。画面５２では、標準値に対する半田量の多寡に応じて、平均半田量が多い箇所は明るく、平均半田量が少ない箇所は暗くなるように、モノクロ階調表現で表示をする。オペレータは、この画面５２による半田量の面内分布の表示結果を確認することによって、基板面の右上隅での半田量が不足傾向にあることを把握できる。なお、標準値に対する半田量の多寡に応じて、彩色表示をするようにしても構わない。
【００３２】
ところで、画面上に表示された各半田付け部の明るさを目視によって正確に比較することは必ずしも容易ではない。そこで、オペレータが、画面上で、画面２値化表示指定ボタン５３により２値化表示を選択し、さらに、２値化しきい値操作ボタン５４によって２値化しきい値を変化させることにより、半田量の面内分布を明瞭に把握することができるようにしてある。５５Ａ、５５Ｂは、それぞれ２値化しきい値を６０％及び８０％に設定して、２値化表示を行った結果であり、平均半田量が指定しきい値以上である箇所は黒く表示している。オペレータは、この５５Ａ、５５Ｂの表示を確認することにより、基板面の右上隅での半田量が不足傾向にあることを、さらに容易・確実に把握できる。
【００３３】
例えば、いま仮に、時刻ｔ１からｔ２の間に行った製造条件の変更が、マスク変更並びに半田材料ロットの変更である場合、半田材料ロットの変更により、上記の如く基板面内の特定部位にのみ半田量不足傾向が顕著に現れる可能性は低いため、オペレータは、半田量不足の原因は、マスク変更に起因する可能性が高いと推定することができる。
【００３４】
次に、新規基板品種のライン投入時における製造条件の調整例について、図７を用いて説明する。新規基板品種の製造条件の調整に際しては、量産品種に適用されている製造条件を参考に、設定した製造条件による仕上がり状態を把握し、製造条件へのフィードバックを行う作業を繰り返してゆく。オペレータは、新規基板品種における半田付け状態と量産基板品種における半田付け状態との差違を把握するために、例えば、新規基板品種並びに量産基板品種を各々の製造条件によって製造した場合の差違を検出画像に基づいて比較する。
【００３５】
ここでは、新規基板品種には量産基板品種には搭載していない微細なリードピッチの部品を搭載するために、半田印刷量を減らすべく、より厚みの薄いマスクに変更した場合を例にとって説明する。図７において、６は前記したデータベースである。データベース６には、新規基板品種および量産基板品種それぞれの設計情報、製造条件、被検出対象箇所の検出画像データ、この検出画像データから算出した特徴量を登録しておく。特徴量には、半田付け部のフィレット体積等が含まれる。
【００３６】
図７中における６１は、前記表示装置３上に表示される、画像検索条件並びに統計演算条件の指定をオペレータに促す画面例である。ここでは、新規基板品種並びに量産基板品種を各々の製造条件によって製造した際の、各部品の半田付け後の検出画像を検索して、検索条件に適合した画像を表示すべく、指示を行っている。また、統計演算条件の指定においては、フィレット体積が中央値となる画像を表示すべく指定している。
【００３７】
図７中における６２は、前記表示装置３上に表示される、上記した検索・統計演算条件に基づく統計演算結果の表示画面例である。画面６２による表示結果から、オペレータは新規基板品種において半田不足等が生じていないかを確認することができ、かつ、量産基板品種との差異を、迅速・容易に把握することができる。
【００３８】
なお、上述した実施形態においては、実装回路基板の部品半田付け部位を対象としたモニタシステムについて説明したが、本発明は、半導体の製造状態あるいは品質（例えば欠陥等）をモニタするモニタシステムにも、適用可能である。すなわち、半導体ウエハー上の所定箇所の検出画像データ、並びにこの検出画像データに基づいて算出した半導体の製造状態の特徴量、並びに半導体ウエハー上の欠陥の検出画像データに基づいて算出した欠陥の特徴量、並びに欠陥種、並びに半導体の設計情報、並びに半導体の製造条件を格納したデータベースと、製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種、設計情報、製造条件の少なくとも何れか１つを検索条件として、データベースから抽出されたデータの集合に対して、統計処理を実行する統計処理手段と、この統計処理手段による統計処理結果に基づいて、統計処理結果データ、または、データの集合に含まれる特定のデータを出力するデータ表示手段とを、備えるモニタシステムとしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検出情報データベースから所望の条件で検索した画像群の集合の特徴をよく捉えた画像を選択して表示する、あるいは、検出特徴量の基板面内分布等を表示することが可能となり、多数品種に対して多岐にわたる製造条件と実装状態との相関関係を容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、部品搭載位置ずれ状態の解析例の説明図である。
【図３】図２とは異なる部品搭載位置ずれ状態の表示例を示す説明図である。
【図４】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムを、実装基板生産ラインに適用する場合の１例の概要を示す説明図である。
【図５】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、製造日時遷移による半田量不足変化の解析例の説明図である。
【図６】本発明の１実施形態に係る実装回路基板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、半田量の面内分布表示例の説明図である。
【図７】本発明の１実施形態に係る実装基回路板の品質及び製造状態モニタシステムにおける、新旧基板における半田付け部を対比して解析する例の説明図である。
【符号の説明】
１ モニタシステムコントローラ（コントローラ）
１ａ 情報抽出手段
１ｂ 統計処理手段
１ｃ 画像出力処理部
２ 入力装置
３ 表示装置
４ 画像検出手段
５ 特徴量算出手段
６ 検出情報データベース（データベース）
２２ クリーム半田印刷機
２３ クリーム半田印刷検査機
２４ 部品装着機
２５ 部品装着状態検査機
２６ 半田付け装置
２７ 半田付け検査装置
Claims (4)
- 半田印刷後の電子回路基板を撮像して取得した半田が印刷された所定部位の検出画像データ、並びこの検出画像データに基づいて算出した半田が印刷された前記所定部位の特徴量、並びに前記半田の印刷工程の設計情報、並びに前記半田の印刷工程の製造条件を格納したデータベースと、
前記半田が印刷された前記所定部位の特徴量、前記半田の印刷工程の設計情報、前記半田の印刷工程の製造条件の少なくとも何れか１つを検索条件として、前記データベースから抽出されたデータの集合に対して、統計処理を実行することにより、前記電子回路基板上に印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布を求める統計処理手段と、
この統計処理手段で求めた前記印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布のデータを画面上に表示するデータ表示手段と
を備え、
前記データ表示手段は、前記印刷された半田の量の前記電子回路基板上における面内分布のデータを２値化表示する機能を有し、前記２値化のしきい値を変化可能としたことを特徴とする電子回路の品質及び製造状態モニタシステム。 - 請求項１記載において、
前記統計処理手段は、前記印刷された半田の量の前記電子回路基板上における平均値を算出し、該平均値に対する前記各所定部位の印刷された半田の量の大小を表わす前記電子回路基板上における面内分布を求めることを特徴とする電子回路の品質及び製造状態モニタシステム。 - 半導体ウエハー上の所定箇所の検出画像データ、並びにこの検出画像データに基づいて算出した半導体の製造状態の特徴量、並びに半導体ウエハー上の欠陥の検出画像データに基づいて算出した欠陥の特徴量、並びに欠陥種、並びに半導体の設計情報、並びに半導体の製造条件を格納したデータベースと、
前記製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種、設計情報、製造条件の少なくとも何れか１つを検索条件として、前記データベースから抽出されたデータの集合に対して、統計処理を実行して前記製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種の前記半導体ウェハー上における面内分布を求める統計処理手段と、
この統計処理手段で求めた前記製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種の前記半導体ウェハー上における面内分布のデータを画面上に表示するデータ表示手段と
を備え、
前記データ表示手段は、統計処理手段で求めた前記製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種の前記半導体ウェハー上における面内分布のデータを２値化表示する機能を有し、前記２値化のしきい値を変化可能としたことを特徴とする電子回路の品質及び製造状態モニタシステム。 - 請求項３記載において、
前記統計処理手段は、前記製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種の前記半導体ウェハー上における平均値を算出し、該平均値に対する前記各部位における前記製造状態の特徴量、欠陥の特徴量、欠陥種の面内分布を求めることを特徴とする電子回路の品質及び製造状態モニタシステム。
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