JP4661371B2 - 基板検査システム - Google Patents

Description

この発明は、部品実装基板を製造途中および製造後の複数回にわたって検査することが可能な基板検査システムに関する。

部品実装基板（以下、単に「基板」という場合もある。）の一般的な製造工程には、プリント配線板に半田ペースト（クリーム半田ともいう。）を印刷する工程（以下「印刷工程」という。）、半田ペーストが塗布された位置に部品を搭載する工程（以下「実装工程」という。）、部品搭載後の基板をリフロー炉に導いて加熱することにより前記部品を基板に半田付けする工程（以下「リフロー工程」という。）が含められる。また、これらの工程を一連に実行するようにした基板製造ラインでは、工程毎に外観検査用の装置を配備して当該工程実行後の基板を検査する場合がある。

また出願人は、先般、各工程の検査装置をコンピュータを主体とする情報処理装置に接続したシステムを開発した。このシステムは、各検査装置が検査に使用した画像を情報処理装置に送信し、情報処理装置において、各工程における同一基板上の同一の部位にかかる画像を１つの画面内に並列表示するものである（特許文献１参照。）。このシステムによれば、不良が発生した部位について、各工程実行後の画像を見比べて、不良の元になる異常がいずれの工程で発生したかを確認したり、その確認結果から不良の原因を特定するなどの分析が可能になり、製造ラインにおける不備を迅速かつ正確につきとめて取り除くことができる。

特開２００４−３６１１４５ 公報

上記のシステムを用いて各工程の画像を見比べながら分析を行うには、専門知識や経験が必要である。しかしながら、専門知識を有する者が常に現場にいるとは限らず、上記の機能を十分に利用できない場合も考えられる。

下記の引用文献２には、上記と同様の問題を解決するために、熟練者が行うのと同様の分析処理をコンピュータにより実行するシステムが開示されている。このシステムには、製造工程で発生し得る不良（故障）について、その不良の現象や影響を不良の原因や対策に対応づけたデータベースが設定されており、実際に発生した不良の現象によりデータベースを検索することにより、不良の原因や対策を特定できるようにしている。

特開２００５−３８４１３ 公報

特許文献２に記載されているシステムを部品実装基板における不良の分析に適用すれば、各工程で生じた現象から考えられ得る原因を抽出できるものと考えられる。しかしながら、部品実装基板に生じる不良の多くには、複数種の不良原因が想定される上、このうちの１つの原因により不良が発生する場合もあれば、複数の原因が不良に関与している場合もある。また、原因がある工程では異常が検出されず、原因のないつぎの工程で異常が検出される場合もある。したがって、各工程に発生した個々の現象毎に不良の原因を推論するのでは、不良原因を正しく導き出せず、適切な対応をとるのが遅れるおそれがある。

この発明は上記の問題点に着目してなされたもので、部品実装基板に生じた不良の原因を特定する処理を高い確度で実行することにより、熟練者でなくとも、不良の原因を容易に認識してその不良を取り除くための対応をとれるようにすることを、目的とする。

この発明にかかる基板検査システムは、部品実装基板を製造するために実行される複数の工程に、それぞれ当該工程実行後の基板を撮像して検査を行う検査装置が配備されるとともに、各検査装置との通信が可能な情報処理装置が設けられたもので、前記情報処理装置に、最終形態の部品実装基板に発生し得る不良について、その不良の発生部位に対する検査で当該不良に関与している可能性のある異常が検出されている工程における前記異常の程度および工程間における当該異常の差違を計測し、その計測結果に基づき前記不良の原因を判別するように構成された複数種のプログラムを、それぞれ前記異常の種類および当該異常が検出され得る工程の組み合わせに対応づけて記憶するプログラム記憶手段；最終工程の検査装置で検出された不良部位について各検査装置における検査結果を示す情報を取り込んで、これらの情報に基づき前記不良部位に対して各工程で検出された異常の種類を認識する異常認識手段；前記異常認識手段により認識された異常の種類およびその異常が認識された工程の組み合わせにより前記プログラム記憶手段を検索して、前記認識結果に適合する全てのプログラムを選択するプログラム選択手段；前記プログラム選択手段により選択されたプログラムを実行することにより、前記不良部位にかかる不良の原因を判別する判別手段；前記判別手段による判別結果を含む分析情報を作成して出力する分析情報出力手段の各手段を設けたものである。

上記のシステムは、前述した印刷工程、実装工程、リフロー工程の３工程を含む基板製造ラインに導入されるのが望ましい。この場合、前記３つの工程毎に検査装置を配備するのが望ましいが、これに限らず、最終工程であるリフロー工程とその他の工程のいずれか一方に配備するだけでもよい。一方、実装工程に複数台の部品実装機が導入されている場合には、これらの部品実装機による処理をそれぞれ個別の工程とみなして、工程毎に検査装置を配備してもよい。

なお、半田ペーストが塗布される前の基板（以下「ベア基板」という。）の受け入れ口にも検査装置を配備してもよいが、この装置で生成した画像や検査結果を情報処理装置の分析処理に使用するか否かは、自由に選択することができる。
またこの発明は、各工程が一連に連なった基板製造ラインに適用されるのが望ましいが、これに限らず、工程間が物理的に切断されている場合にも適用可能である。

各工程の検査装置は、カメラを有する外観検査装置、またはＸ線による透視画像を用いた検査装置として、構成することができる。情報処理装置は、１台のコンピュータまたは複数台のコンピュータを組み合わせたコンピュータネットワークとして構成することができる。この情報処理装置は、ＬＡＮ回線などの通信回線を介して各検査装置に接続されるか、または無線による通信を行えるように構成するのが望ましい。さらに、各検査装置間において相互に通信を行えるようにすることも可能である。

前記情報処理装置は１台のコンピュータにより構成しても良いが、これに限らず、複数台のコンピュータによるネットワークシステムとして構成してもよい。情報処理装置のプログラム記憶手段は、ハードディスクなどの不揮発性のメモリ装置により構成するのが望ましい。異常認識手段、プログラム選択手段、判別手段、および分析情報出力手段は、いずれもその手段の処理を実行するためのプログラムが組み込まれたコンピュータにより構成することができる。これらの手段にかかるプログラムも前記メモリ装置に格納することができる。

前記プログラム記憶手段の記憶データに関わる異常とは、各工程の基板における不備であり、最終形態の部品実装基板における所定の不良の発生に関与するもの、と言うことができる。たとえば、ブリッジ不良については、半田のにじみ（半田がランドの外に広がった状態）、半田のずれ（半田の印刷範囲がランドからずれている状態）、部品の位置ずれなどの異常を考えることができる。

前記プログラム記憶手段には、たとえば、各種不良について、その不良に関与している可能性のある異常および当該異常が発生し得る工程と示すデータ（以下、「異常状態データ」という。）を保存することができる。また１種類の異常につき複数の異常状態データを設定することができる。なお、前記異常状態データを表すために、各工程で起こり得るすべての異常について、それぞれ当該異常の有無を示すデータ（フラグ）を設定してもよい（後記する実施例の図１２参照。）。
各異常状態データには、それぞれ１〜複数のプログラムを対応づけて保存することができる。いずれのプログラムについても、熟練者が不良発生部位にかかる各工程の画像を比較しながら不良の原因を特定する場合の知識に基づき、異常部位の位置、大きさなどを計測するほか、工程間における計測値の差を求め、これらの演算結果を所定のしきい値と比較するなどして、不良の原因を判別するように設定することができる。

前記異常認識手段は、最終工程の検査装置で不良ありと判断された基板の不良部位について、各検査装置における検査結果をチェックすることにより、各工程において異常が検出されているか否かを判別し、検出されている場合にはその異常の種類を認識することができる。つぎにプログラム選択手段により、前記異常認識手段の認識結果に適合する異常状態データに対応づけられているプログラムが選択された後、判別手段により選択されたプログラムが実行されることにより、前記不良部位にかかる不良の原因を判別することができる。さらに、分析情報出力手段により判別結果を含む分析情報が出力される。

なお、前記プログラム記憶手段に格納されるいずれのプログラムも、各工程での検査の際に生成された不良部位の画像を用いて異常発生部位を抽出したり、その異常発生部位に対する計測処理を行うように設定されるのが望ましい。この場合には、少なくとも判別手段による処理が開始されるより前に、各検査装置から前記不良部位の画像の送信を受けておく必要がある。
ただし、各検査装置から異常発生部位に対する計測結果の送信を受けるのであれば、画像の送信は必ずしも必要ではなく、その計測結果を用いた判別処理を行うことが可能である。

上記のシステムによれば、各検査装置で実行された検査結果に基づいて不良の原因を自動判別し、その判別結果をユーザーに知らせることが可能になる。また検査で検出された異常の種類および当該異常が検出された工程の組み合わせに応じたプログラムを選択することによって、すべての不良原因の中から着目中の不良発生部位にあてはまる可能性のあるものを絞り込むことができる。さらに発生した不良について、複数の原因が想定される場合でも、選択されたプログラムを実行することにより、前記不良部位について発生している可能性の高い原因を絞り込むことが可能になる。
したがって、不良原因を特定するための知識が乏しいユーザーでも、出力された分析情報に基づいて、不良に対し適切な対策をとることが可能になる。

上記の基板システムの好ましい一態様では、前記各検査装置は、それぞれ当該装置が検査した基板について、その基板上の各検査対象部位に対する検査結果を含む情報を前記情報処理装置に送信する手段を具備する。また前記情報処理装置は、前記各検査装置から送信された情報を蓄積する情報蓄積手段をさらに備え、前記異常認識手段は、前記最終工程の検査装置から送信されて前記情報蓄積手段に蓄積された情報を用いて不良部位のある基板およびその不良部位を認識した後、この認識結果に基づき、最終工程以外の工程の検査装置から送信されて前記情報蓄積手段に蓄積された情報の中から前記不良部位にかかる情報を抽出して、この不良部位に対して各工程で検出された異常の種類を認識する。

上記において、各検査装置では、基板上の各検査対象部位について、異常が検出されたか否か、および異常が検出された場合はその異常の種類を示す情報を作成し、情報処理装置に送信することができる。さらに、各検査装置では、検査の過程で取得した各検査対象部位に対する計測結果や検査に使用した画像なども情報処理装置に送信することができる。情報処理装置では、各検査装置からの送信情報にそれぞれ個別のファイル名を付すなどの方法により、各基板に対する検査結果を相互に区別可能な状態で保存することができる。さらに、情報処理装置では、最終工程の検査装置から送信されて情報蓄積手段に蓄積された情報を適宜読み出して内容をチェックすることにより、いずれの基板にどのような不良部位があるかを認識することができる。そして、最終工程以外の検査装置から送信されて情報蓄積手段に蓄積された情報の中から前記不良部位が認識された基板に対応する情報を読み出し、さらにその情報の中から前記不良部位に該当するものを抽出することができる。

上記の態様によれば、情報処理装置内に各検査装置から送信された情報を蓄積しておき、適宜、その蓄積情報を用いた分析処理を行うことができるので、不良部位に対する分析処理を各工程での検査から切り離して行うことが可能になる。
ただし、この発明は上記態様に限らず、最終工程の検査装置で不良が検出されたことに応じて、各工程の検査装置から不良部位にかかる情報送信のみを受けて、異常認識手段、プログラム選択手段、判別手段、分析情報出力手段の各手段を動作させることもできる。この場合には、不良発生の都度、分析処理が行われるので、不良の原因を速やかに特定してその原因を取り除くことが可能になる。

上記の基板システムの他の好ましい一態様では、前記情報処理装置は、前記最終形態の部品実装基板に発生し得る不良について、その不良の発生を防止するための対策を示す対策データを不良の原因毎に保存した対策データ記憶手段をさらに具備する。また、前記分析情報出力手段は、前記最終工程の検査装置で検出された不良につき、前記判別手段により判別された不良の原因毎にその原因に対応する対策データを対策データ記憶手段から読み出し、この対策データを含む分析情報を作成する。

上記の構成によれば、不良の原因とともにその原因を除くための対策をユーザーに提示することが可能になるから、同様の不良が多数の基板に発生するのを防止することが可能になる。
なお、分析情報には、前記不良の原因および対策データのほか、不良の原因を導き出した根拠を示すデータなどを含めることができる。

上記システムのより好ましい態様においては、前記情報処理装置は、前記各検査装置から前記検査に用いた画像の送信を受ける画像受信手段と、前記最終工程の検査装置で検出された不良部位について、前記画像受信手段が各検査装置から受信した画像を１つの画面内に並列配置して表示する表示手段とをさらに備える。また前記分析情報出力手段は、前記表示手段による画像表示が行われている状態下で前記分析情報を表示手段に出力する。

上記の構成によれば、各工程実行後の不良部位の画像が並列表示された画面とともに分析情報を提示することができるので、ユーザーは、分析情報により示された不良の原因を画面内の各画像により確認することができ、判別結果に対するユーザーの信頼度や理解度を高めることができる。また、分析情報を画像表示と共に表示することができるので、判別結果の確認作業を容易に行うことが可能になる。

この発明によれば、各工程の検査装置により実行された検査の結果や検査に使用された画像を用いて熟練者と同様の判別処理を行って、不良の原因を判別することが可能になるから、熟練者でなくとも、不良の発生に対して適切な措置を迅速にとることが可能になる。よって、不良品の発生率が減り、基板製造ラインにおける品質管理能力を高めることが可能になる。

図１は、この発明の一実施例にかかる基板検査システムの構成を示す。
この基板検査システムは、半田印刷機４、部品実装機５、およびリフロー炉６が組み込まれた基板製造ラインに設定されるもので、４台の検査装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄと、情報解析装置２と、作業用端末装置３とを、通信回線８を介して相互に接続した構成のものである。なお、図１においては、紙面の左手が基板製造ラインの上流であり、右手が下流である。

前記４台の検査装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、いずれも基板を撮像して検査を行う外観検査装置であり、基板製造ラインに沿って順に配置される。
最初の検査装置１Ａは、ラインに導入された直後のベア基板の状態を検査する。２番目の検査装置１Ｂは、半田印刷機５による印刷工程後の基板（以下、「印刷後基板」という。）を対象として、半田ペーストの印刷状態を検査する。３番目の検査装置１Ｃは、部品実装機５による実装工程を経た基板（以下、「実装後基板」という。）を対象として、部品の実装状態などを検査する。最後の検査装置１Ｄは、リフロー炉６によるリフロー工程を経た基板（以下、「リフロー後基板」という。）を対象として、半田付けの状態などを検査する。

なお、以下では、各検査装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを個別に示す場合には、それぞれ「ベア基板検査装置１Ａ」「印刷後基板検査装置１Ｂ」「実装後基板検査装置１Ｃ」「リフロー後基板検査装置１Ｄ」と記載する。また、以下では、ベア基板検査装置１Ａを除く３台の検査装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを総称する機会が多いため、これらの検査装置１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを総称する場合には、「検査装置１」と記載することにする。

図２は、上記検査装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに共通の構成を示す。いずれの検査装置も、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３のほか、ハードディスク装置１４、撮像部１５、照明部１６、ＸＹステージ１７などが設けられる。撮像部１５は、ＣＣＤなどの撮像素子を有し、静止画像を生成するタイプのカメラである。照明部１６は検査対象の基板を照明するためのもので、蛍光灯やＬＥＤなどにより構成される。

ＸＹステージ１７は、検査対象の基板を支持するためのもので、ＣＰＵ１１からの指令に応じて、基板の所定範囲が撮像部１５の視野に含まれるように位置合わせを行う。
ハードディスク装置１４には、画像情報データベース１０１、検査結果データベース１０２、検査用プログラム記憶部１０３などが設定される。画像情報データベース１０１には、撮像部１５により生成された検査のための画像が順次蓄積される。検査結果データベース１０２には、毎時の検査対象の基板について、その基板上の各部品に対する検査結果をまとめたデータファイルが順次蓄積される。検査用プログラム記憶部１０３には、検査のためのプログラムや各種設定値（検査対象部位を抽出するための２値化しきい値、検査領域の設定データ、判定用のしきい値など）が格納される。

図１に戻って、情報解析装置２は、いわゆるサーバー用のコンピュータであり、ＣＰＵのほか、大容量のハードディスク装置（いずれも図示せず。）などを具備する。作業用端末装置３はパーソナルコンピュータであって、キーボード３１、マウス３２、モニタ３３などが含まれる。なお、キーボード３１やマウス３２は、主として、情報解析装置２へのコマンド入力のために用いられる。またモニタ３３は、情報解析装置２から送信された表示用画像を表示するために用いられる。なお、特許請求の範囲でいうところの「情報処理装置」は、この実施例の場合、情報解析装置２および作業用端末装置３により構成されると考えることができる。

上記の基板検査システムにおいて、各検査装置１における検査結果や検査に使用された画像は、適宜、情報解析装置２に送信される。情報解析装置２では、作業用端末装置３からのコマンドに応じて、システム内で検出された不良について、その原因や対策を分析したり、その分析結果や照合用の画像を表示するなどの処理を実行する。
なお、この明細書では、各検査装置１で検出された基板の不具合を「異常」と呼び、このうち最終のリフロー後基板検査装置１Ｄで検出された異常を「不良」と呼ぶことにする。また、この不良が生じた部品を「不良部品」という。

部品実装基板に生じる不良の多くについては、１つの原因に限らず、複数の原因が想定可能である。
以下、ブリッジ不良を例に、図３〜８を用いて、この不良の生じる原因、およびその原因により発生する異常状態を詳細に説明する。なお、図３〜８において、「印刷後」は印刷後基板の状態を、「実装後」は実装後基板の状態を、「リフロー後」はリフロー後基板の状態を、それぞれ示す。また、図３，７では、リフロー工程実行中の基板の状態を、「リフロー中」として示す。また、図３〜８のいずれでも、基板上のランドを符号３０により、部品のリードを符号３２により、それぞれ示すが、部品の本体については、図示を省略する。また、リフロー処理の前の半田ペースト、およびリフロー工程により溶融・固化した半田については、すべて符号３１を付すとともに、呼び名を「半田３１」に統一する。

図３の例では、実装工程において部品の実装位置にずれが生じたが、リフロー工程実行中に半田３１が溶融した際に、その表面張力によって位置ずれが修正されている。しかし、この位置ずれ修正の際に、部品のリード３２に半田３１が引っ張られ、その引っ張られた半田３１がちぎれないまま固まった結果、リフロー後基板にブリッジ３６が発生している。

図４の例では、印刷工程において、ランド３０に塗布された半田３１の量が基準の量を超えていたために、半田３１がランド３０の外にはみ出し（以下、この異常を「半田にじみ」という。）、さらに隣り合うランド３０，３０間における半田にじみがつながっている。この異常は実装工程でも維持され、さらにリフロー工程において、前記半田にじみの部分が溶融した後、固まってブリッジ３６が形成されている。
なお、以下では、この図４に示す不良原因を『印刷工程における「印刷面積大」』という。

図５の例でも、印刷工程において、基準量を超える量の半田３１が塗布されているが、この例の半田３１は図４の例のように横に広がらず、上方に盛り上がっている。しかし、この種の検査では、一般に基板を上方から撮像した画像を使用するため、印刷工程で半田の高さに異常が生じていても、その異常を検出できない。
次の実装工程では、前記部品実装機５により部品が押し込まれて半田３１がつぶされ、図４の例と同様の半田にじみが生じている。この状態下でリフロー工程が実行されることによって、ランド３０，３０間の半田にじみがブリッジ３６に変化する。
なお、以下では、この図４に示す不良原因を『印刷工程における「印刷高さ大」』という。

図６の例では、印刷工程では異常は発生しないが、実装工程で部品を押し込む際の力が強すぎたため、半田３１がランド３０からはみだし、半田にじみが生じている。この後、リフロー工程において、ランド３０，３０間の半田にじみがブリッジに変化する。
なお、以下では、この図６に示す不良原因を『実装工程における「部品の押し込みすぎ」』という。

図７の例では、印刷後工程および実装後工程の基板はいずれも正常であるが、リフロー工程における温度や加熱時間に不備があったため、半田３１に熱だれが生じている。さらに、ランド３０，３０間に流出した半田３１が繋がって、溶融・固化した結果、ブリッジ３６が発生している。

図８の例では、印刷工程において、半田３１を塗布する範囲にずれが生じている。実装工程では、部品は正しい位置に実装されているが、半田３１の位置ずれは維持されるため、隣り合うランド３０，３０やリード３２，３２は半田３１を介して接続された状態になる。さらにリフロー工程において、前記の接続状態が維持されたまま、半田３１が溶融・固化した結果、ブリッジ３６が発生している。

上記の各事例のうち、図４，５，６では、一工程後における基板の状態（実装後基板の状態）は同様であるが、その他の工程後の基板の状態が不良原因によって異なる場合がある。また、図３のように、前の工程後に異常が生じても、つぎの工程後にはその異常が解消している場合や、図５のように、不良の原因がある工程後に異常が生じているのに、その異常が検出されず、次の工程後に初めて異常が検出される場合もある。

さらに、前記図３〜８の各例では、不良の原因を１つに限定したが、複数の原因が複合的に作用して不良が生じることもある。たとえば、印刷後基板および実装後基板に半田にじみが生じている場合には、印刷工程における「半田面積大」のみならず、印刷工程における「印刷高さ大」や実装工程における「部品の押し込みすぎ」も生じている可能性がある。しかし、この場合には、実装工程後には、その工程で生じた原因によって半田にじみに変化が生じると考えられる。

このように、不良の原因によって、発生する異常の種類やその異常が生じる工程が異なる可能性がある。また、不良の原因が複数ある場合には、工程が進行するにつれて異常の状態が変化する可能性がある。したがって不良の原因を正しく認識するには、工程間における不良部品の画像を相互に比較し、異常の内容を詳細に分析するのが望ましい。

そこで、この実施例の情報解析装置２は、リフロー後基板検査装置１Ｄで検出された不良部品について、各検査装置１（１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）から取得した画像を並列配置したウィンドウ（以下、「照合用ウィンドウ」という。）を作成し、これを前記作業用端末装置３のモニタ３３に表示するようにしている。さらに、情報解析装置２は、前記各検査装置１における検査結果や画像を用いて、前記不良部品にかかる不良の原因やその対策などを特定する処理（以下、この処理を「分析処理」という。）を実行し、導き出した結論を前記照合用ウィンドウと同じ画面内に表示する。

上記の分析処理のために、この実施例の情報解析装置２には、各検査装置１からの画像や検査結果を用いて前記の分析処理を実行するためのプログラム（以下、「分析用プログラム」という。）が複数組み込まれている。これらの分析用プログラムは、いずれも熟練者がその知識や経験に基づいて行っていた原因特定処理に基づいて設計されたものである。各分析用プログラムには、それぞれ熟練者がその分析を行う条件としている異常の状態を示すデータが対応づけられる。情報解析装置２は、各検査装置１における検査結果に基づき、実際に基板に生じた異常がどの条件にあてはまるかを判別し、その判別した条件に対応するプログラムを選択して実行する。なお、ここで実行するプログラムは１つに限らず、複数のプログラムを実行することが可能である。

図９は、前記分析用プログラムのうちの１つ（ファイル名：ＢＲＩＤＧＥ＿０００１）を実行する場合の処理の手順を示す。なお、この手順では各ステップを「ＳＴ」と示し、処理の開始のステップをＳＴ１０１とする。

このプログラムは、リフロー後基板にブリッジ不良が発生し、かつ印刷後基板および実装後基板に半田にじみが生じていることを条件に実行される。
図４を用いて説明したように、印刷後基板および実装後基板に半田にじみが生じた後にブリッジ不良が発生した場合の不良原因は、印刷工程における「印刷面積大」である可能性が高いが、印刷工程における「印刷高さ大」や実装工程における「部品の押し込みすぎ」も生じている可能性がある（以下、これら想定可能な原因を「不良原因候補」という。）。図９に示す分析用プログラムでは、前記３種類の不良原因を不良原因候補として、前記半田にじみの状態や工程間における半田にじみの差違に基づき、発生している可能性の高い不良原因候補を特定する。

図９において、最初のＳＴ１０１では、印刷後基板における半田にじみの面積を、つぎのＳＴ１０２では、実装後基板における半田にじみの面積を、それぞれ計測する。
図１０は、ＳＴ１０１，１０２の計測処理の具体例を示す。図中のｒは、半田３１の本来塗布される範囲に合わせて設定された検査領域である。半田にじみを計測する処理では、この検査領域ｒを左右、上下の各方向にそれぞれ所定画素数分だけ広げた領域Ｒ（以下、「拡張領域Ｒ」という。）を設定し、この拡張領域Ｒ内の画像を２値化するなどして、半田の画像（図中、符号３１１，３１２，３１３により示す。）を検出する。さらに、元の検査領域ｒの外で検出された半田の画像３１２，３１３について、それぞれその画像が前記検査領域ｒに接しているか否かを判別する。そして、検査領域ｒに接しているもの（図１０では画像３１２）を半田にじみが発生した異常部位と判別する。そして、この異常部位３１２の画素数を計測し、その計測値の合計値を半田にじみの面積とする。

ＳＴ１０３では、ＳＴ１０１で求めた印刷後基板における半田にじみとＳＴ１０２で求めた実装後基板における半田にじみの面積との差を求める（具体的には、ＳＴ１０２で求めた面積からＳＴ１０１で求めた面積を減算する。）。さらにＳＴ１０４では、前記面積の差を所定のしきい値と比較する。
ここで前記面積差がしきい値以上であれば、ＳＴ１０５に進み、印刷工程における「印刷高さ大」、および実装工程における「部品の押し込みすぎ」を、発生の可能性の高い不良原因候補として特定する。一方、面積差が前記しきい値を下回る場合には、ＳＴ１０５の特定処理はスキップされる。

つぎのＳＴ１０６では、印刷後基板における半田にじみの面積を所定のしきい値（前記ＳＴ１０４でのしきい値とは異なる値である。）と比較する。ここで、前記面積がしきい値以上であれば、ＳＴ１０７に進み、印刷工程における印刷面積大を、発生の可能性の高い不良原因候補として特定し、しかる後にＳＴ１０８に進む。一方、前記面積がしきい値を下回る場合には、上記の特定処理を行わずにＳＴ１０８に進む。

ＳＴ１０８では、これまでの処理においていずれかの不良原因候補が特定されたかどうかを確認する。前記３種類の原因の少なくとも１つが特定されている場合には、ＳＴ１０８は「ＹＥＳ」となり、ＳＴ１０９において、その特定された不良原因候補を示すデータ（候補のコード情報など）を出力する。一方、３種類の原因のいずれも不良原因候補として特定されなかった場合には、ＳＴ１０８は「ＮＯ」となってＳＴ１１０に進み、候補が特定されなかったことを示すデータ（Null値など）を出力する。

上記の処理によれば、ＳＴ１０４，ＳＴ１０６のしきい値を調整することにより、印刷後基板で検出された半田にじみの量と実装後基板で検出された半田にじみの量とがほぼ等しい場合には、前記３種類の不良原因候補のうち、印刷工程における「印刷面積大」のみを特定することができる。一方、実装後基板における半田にじみが印刷後基板の半田にじみより明らかに多くなっている場合には、印刷工程における「印刷面積大」に加え、「印刷高さ大」および「部品押し込みすぎ」の２つも特定することができる。

上記ＢＲＩＤＧＥ＿０００１以外の分析用プログラムも同様に、発生している異常の状態や工程間における異常の差違に基づき、１〜複数種の不良原因候補について、それぞれ生じている可能性の高い候補であるか否かを判別するように設計される。

図１１は、情報解析装置２の機能を示す。この情報解析装置２には、前記各検査装置からの画像や検査結果を蓄積するための検査結果記憶部２０１と、前記分析処理用のプログラムやデータが格納された分析用情報記憶部２０２とが組み込まれる。

前記検査結果記憶部２０１には、各検査装置１に対応する４種類のデータベース２１１，２１２，２１３，２１４（図中、ベア基板用ＤＢ、印刷後基板用ＤＢ、実装後基板用ＤＢ、リフロー後基板用ＤＢと示す。）が設定される。一方、分析用情報記憶部２０２には、分析用プログラムデータベース２２１、分析用プログラム選択テーブル２２２、原因−対策テーブル２２３、原因−根拠テーブル２２４、表示用画像データベース２２５などが設けられる。

さらに、この情報解析装置２には、不良確認部２１、データ抽出部２２、照合用画面表示処理部２３、異常状態認識部２４、分析処理部２５、分析結果表示処理部２６などが設けられる（以下、これらを総称する場合には処理部２１〜２６という。）。
上記の処理部２１〜２６は、情報解析装置２のＣＰＵにプログラムにより設定された機能である。各種プログラム、前記検査結果記憶部２０１、および分析用情報記憶部２０２は、いずれも情報解析装置２のハードディスク内に保存されている。

不良確認部２１は、リフロー後基板用データベース２１４に蓄積された各基板の検査結果をサーチし、不良が発生した基板およびその不良部品を識別する情報を抽出する。この抽出結果は、データ抽出部２２に渡される。

データ抽出部２２は、不良確認部２１から渡された情報に基づき、前記検査結果記憶部２０１のデータベース２１２，２１３，２１４からそれぞれ前記不良が発生した基板の画像を読み出す。さらに、データ抽出部２２は、読み出した画像から前記不良部品の画像を切り出すとともに、前記データベース２１２，２１３，２１４から前記不良部品に対応する検査結果を読み出す。ここで切り出された画像および読み出された検査結果は照合用画面表示処理部２３に供給される。照合用画面表示処理部２３は、供給された画像や検査結果を用いて前記照合用ウィンドウを作成し、これを前記作業用端末装置３の前記モニタ３３に表示させる処理を実行する。

前記分析用プログラムデータベース２２１には、前記した分析用プログラムが複数格納される。
前記異常状態認識部２４は、前記データ抽出部２２から前記不良部品に対応する検査結果の供給を受け、発生した異常の種類およびその異常が生じた工程を認識する。分析処理部２５は、この認識結果に基づき前記分析プログラム選択テーブル２２２を照合して、検出結果に適合する分析用プログラムを選択する。そして、この選択したプログラムを実行することにより、各工程における異常の状態や工程間における異常の差違を計測し、その計測結果に基づいて前記不良部品にかかる不良の原因を判別する。

分析処理部２５の判別結果は分析結果表示処理部２６に渡される。分析結果表示処理部２６では、プログラム毎に特定された不良原因候補をとりまとめるとともに、原因−対策テーブル２２３、原因−根拠テーブル２２４、および表示用画像データベース２２５を参照して、各候補を導き出した根拠を示す表示用データや対策データを抽出する。さらに分析結果表示処理部２６は、これら抽出したデータを前記分析結果とともに表したウィンドウ（以下、「分析結果表示用ウィンドウ」という。）を作成し、これを前記照合用ウィンドウが表示されているのと同じ画面上に表示する。

つぎに、分析用情報記憶部２０２内の各テーブル２２２，２２３，２２４の構成について、それぞれ例を示しながら説明する。なお、分析用プログラムデータベース２２１や表示用画像データベース２２５については具体的なデータ構成例は示していないが、複数のプログラムまたは表示用データがそれぞれ個別のファイルに編集されて格納されている。

図１２は、前記分析用プログラム選択テーブル２２２のデータ構成例である。なお、このテーブル２２２において、Ｐは印刷工程を、Ｚは実装工程を、Ｓはリフロー工程をそれぞれ意味する記号である。

この例の分析用プログラム選択テーブル２２１では、印刷工程、実装工程、リフロー工程について、それぞれその工程で発生し得る各種の異常を列挙し、これらの異常について、それぞれ「異常がある（×）」「正常（○）」「異常・正常のどちらでも良い（−）」のいずれかを選択することにより、発生している異常の状態を表すようにしている（以下、この異常の状態を表すデータ構成を「異常状態パターン」という。）。

さらに、この分析用プログラム選択テーブル２２２では、前記分析用プログラムデータベース２２１に格納された分析用プログラムについて、それぞれそのプログラムの実行条件に適合する異常状態パターン、および前記プログラムにより特定され得る不良原因候補を対応づけている。なお、図示のテーブルの最上段に示す分析用プログラム（ＢＲＩＤＧＥ＿０００１）は、前記図９に示したものである。

図１３は、原因−対策テーブル２２３のデータ構成例を示す。
このテーブル２２３では、各工程における具体的な対策方法を示すデータ（以下、「対策データ」という。）を列挙するとともに、各種不良原因について、それぞれ前記列挙された対策データの中から当該不良原因を解消するのに適当なものを選択している。なお、対策方法の選択はフラグのオン設定により行われるが、図１３では、フラグがオン設定された状態を○印により示している。

図１４（１）は、原因−根拠テーブル２２４のデータ構成を、図１４（２）は前記表示用画像データベース２２５に格納されている表示用画像の例を示す。
原因−根拠テーブル２２４では、リフロー後基板検査装置１Ｄで検出される各種不良を「不良種」として、これらの不良種にかかる不良原因を１つずつ対応づけている。さらに、不良種と不良原因の組み合わせ毎に、「根拠ＩＤ」と称される固有の識別データを設定している。

前記根拠ＩＤは、表示用画像データベース２２５に格納されている特定の表示用データのデータファイル名である。表示用データは、前記根拠ＩＤに対応する不良原因につき、その原因が導き出された根拠を説明する画像や説明文を含むテーブルＴＢを表示するように設定されている。図１４（２）に示すテーブルＴＢは、前記原因−根拠テーブル２２４中の２番目のデータに含まれる根拠ＩＤ（Ｋ＿ＢＲＩＤＧＥ＿００２）に対応するもので、ブリッジ不良の一原因（印刷工程における「印刷高さ大」）について、各工程後の基板のサンプル画像や解説が含められている。

つぎに、図１５を用いて情報処理装置２で実行される一連の処理を説明する。
この処理は、前記検査結果記憶部２０１のリフロー後基板用データベース２１４に不良部品として登録された部品について実行されるものである。最初のステップであるＳＴ１では、検出された不良について、その不良の種類、不良が発生した基板および不良部品などを認識する。つぎのＳＴ２では、印刷後基板用データベース２１２、実装後基板用データベース２１３、リフロー後基板用データベース２１４から、それぞれ前記不良部品の画像や検査結果を読み出す。

ＳＴ３では、前記データ抽出部２２や照合用画面表示処理部２３の機能を用いて、照合用ウィンドウの作成および表示を行う。
図１６は、前記照合用ウィンドウの一例を示す。この照合用ウィンドウ３０１は、前記作業用端末装置３のモニタ３３に表示されるもので、特定の基板の特定の不良部品にかかる３つの工程（印刷工程、実装工程、およびリフロー工程）の画像の表示領域３１１，３１２，３１３が、横一列に配置されている。またこれらの表示領域３１１，３１２，３３３の下方には、それぞれ該当する工程の検査装置１で得られた検査結果の表示領域３１４，３１５，３１６が設けられている。なお、これらの領域３１４〜３１６では、異常が発生していることを×（ＮＧの意）、異常が発生していないことを○（ＯＫの意）の記号により表している。
さらに照合用ウィンドウ３０１内の適所には、分析開始を指示するボタン３１７や、前後の不良部品の表示への移動を指示するボタン３１８などが設定されている。

上記の照合用ウィンドウ３０１において、移動用ボタン３１８がクリック操作された場合には、ＳＴ４が「ＮＯ」、ＳＴ５が「ＹＥＳ」となってＳＴ１に戻り、１つ前または後の不良部品について、上記と同様にＳＴ１〜ＳＴ３が実行されて、その不良部品に対応する照合用ウィンドウ３０１が表示される。
一方、分析開始ボタン３１７が操作されると、ＳＴ４が「ＹＥＳ」となってＳＴ６に進む。このＳＴ６では、前記異常状態認識部２４の機能により、発生した異常の種類やその異常が発生した工程が認識される。さらにＳＴ７では、前記分析用プログラム選択テーブル２２２中の異常状態パターンの中から前記ＳＴ６の認識結果に適合するパターンが抽出され、そのパターンに対応する分析用プログラムが選択される。

なお、ここで選択される分析用プログラムは１つに限らず、複数のプログラムが選択される場合がある。たとえば、前記図１６の照合用ウィンドウ３０１に示された検査結果によれば、リフロー工程においてブリッジ不良が検出されており、その不良に対し、印刷工程において、半田にじみが検出され、実装工程において、半田にじみと部品のずれが検出されている。この場合、前記図１２に示したテーブルの構成によれば、ＢＲＩＤＧＥ＿０００１、ＢＲＩＤＧＥ＿０００５、およびＢＲＩＤＧＥ＿０００６が選択されることになる。

ＳＴ８では、前記選択されたプログラムを順に実行することにより、そのプログラムに対応づけられた不良原因候補の中から着目中の不良部品に適したものを特定する。ＳＴ９では、これらの判別結果のうち、ＳＴ８で特定された不良原因候補により前記原因−対策テーブル２２３を照合し、前記不良原因候補に対応する対策データを抽出する。

さらに、つぎのＳＴ１０では、前記ＳＴ１で認識された不良種と前記ＳＴ９で抽出された対策データとの組み合わせにより原因−根拠テーブル２２４を照合し、その組み合わせに対応する根拠ＩＤを抽出する。なお、対策データが複数抽出された場合には、抽出されたデータ毎に対応する根拠ＩＤを抽出する。

さらにつぎのＳＴ１１では、抽出された根拠ＩＤに対応する表示用データを前記表示用画像データベース２２５から読み出す。そして最終のＳＴ１２では、前記ＳＴ８で特定した原因を分析結果として、ＳＴ９で抽出した対策データやＳＴ１１で読み出した表示用データに対応づけて分析結果表示用ウィンドウを作成する。そして、このウィンドウを前記照合用ウィンドウが表示されているのと同じ画面上に表示する。

図１７は、前記分析結果表示用ウィンドウの表示例を示す。このウィンドウ３０２には、ブリッジ不良について特定した原因を分析結果として表示する欄３０３、この欄３０３に１番目に表示された原因を表示する欄３０４やその原因の対策データを表示する欄３０５などが設定されている。さらに、表示欄３０４，３０５の間には、前記根拠ＩＤに基づいて表示用画像データベース２２５から抽出された表示用データに基づくテーブルＴＢが表示されている。

なお、この状態下で前記ウィンドウ３０２の最下段のボタン３０７がクリック操作されると、前記表示欄３０４，３０５、およびテーブルＴＢの表示は、２番目の原因に対応するものに切り替えられる。また前記照合用ウィンドウ３０１のボタン３１８が操作されると、ＳＴ５が「ＹＥＳ」となってＳＴ１に戻り、次に検出された不良部品について、上記と同様の流れによる処理が実行される。

ところで上記の実施例では、ラインの最初に設置されたベア基板検査装置１Ａにおける検査結果や画像をなんら活用していないが、これに限らず、この検査装置１Ａで作成された画像を含めた照合用ウィンドウ３０１を表示することも可能である。また、不良原因を分析する処理では、たとえば印刷後基板について半田にじみを検出する場合に、前記検査領域ｒに代えて、ベア基板の画像から抽出したランドの範囲を用いるなど、各工程の基板の異常を抽出する処理に使用することができる。

加えて、上記の実施例では、照合用ウィンドウ３０１と分析結果表示用ウィンドウ３０２とを、同じモニタ３３の画面に表示するようにしたが、これに代えて、各ウィンドウ３０１，３０２をそれぞれ個別のモニタに表示するようにしてもよい。ただし、この場合には、ユーザーの確認作業に支障が生じないように、各モニタを並べて表示するのが望ましい。

この発明の一実施例にかかる基板検査システムの構成を示すブロック図である。 検査装置の構成を示すブロック図である。 ブリッジ不良の一原因および各工程後の基板に生じる状態の関係を示す説明図である。 ブリッジ不良の一原因および各工程後の基板に生じる状態の関係を示す説明図である。 ブリッジ不良の一原因および各工程後の基板に生じる状態の関係を示す説明図である。 ブリッジ不良の一原因および各工程後の基板に生じる状態の関係を示す説明図である。 ブリッジ不良の一原因および各工程後の基板に生じる状態の関係を示す説明図である。 ブリッジ不良の一原因および各工程後の基板に生じる状態の関係を示す説明図である。 ある分析用プログラムによってブリッジ不良の原因を特定する場合の処理の流れを示すフローチャートである。 半田にじみの検出方法を示す説明図である。 情報解析装置の機能ブロック図である。 分析用プログラム選択テーブルの構成例を示す説明図である。 原因−対策テーブルの構成例を示す説明図である。 原因−根拠テーブルの構成例およびこのテーブルにリンクする表示用データの構成例を示す説明図である。 情報解析装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 照合用ウィンドウの表示例を示す説明図である。 分析結果表示用ウィンドウの表示例を示す説明図である。

符号の説明

１（１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ） 検査装置
２ 情報解析装置
３ 作業用端末装置
４ 半田印刷機
５ 部品実装機
６ リフロー炉
３３ モニタ
２１ 不良確認部
２２ データ抽出部
２３ 照合用画面表示処理部
２４ 異常状態認識部
２５ 分析処理部
２６ 分析結果表示処理部
２０１ 検査結果記憶部
２２１ 分析用プログラムデータベース
２２２ 分析用プログラム選択テーブル

Claims (4)

1. 部品実装基板を製造するために実行される複数の工程に、それぞれ当該工程実行後の基板を撮像して検査を行う検査装置が配備されるとともに、各検査装置との通信が可能な情報処理装置が設けられたシステムであって、
   前記情報処理装置は、
   最終形態の部品実装基板に発生し得る不良について、その不良の発生部位に対する検査で当該不良に関与している可能性のある異常が検出されている工程における前記異常の程度および工程間における当該異常の差違を計測し、その計測結果に基づき前記不良の原因を判別するように構成された複数種のプログラムを、それぞれ前記異常の種類および当該異常が検出され得る工程の組み合わせに対応づけて記憶するプログラム記憶手段と、
   最終工程の検査装置で検出された不良部位について各検査装置における検査結果を示す情報を取り込んで、これらの情報に基づき前記不良部位に対して各工程で検出された異常の種類を認識する異常認識手段と、
   前記異常認識手段により認識された異常の種類およびその異常が認識された工程の組み合わせにより前記プログラム記憶手段を検索して、前記認識結果に適合する全てのプログラムを選択するプログラム選択手段と、
   前記プログラム選択手段により選択されたプログラムを実行することにより、前記不良部位にかかる不良の原因を判別する判別手段と、
   前記判別手段による判別結果を含む分析情報を作成して出力する分析情報出力手段とを、具備することを特徴とする基板検査システム。
2. 前記各検査装置は、それぞれ当該装置が検査した基板について、その基板上の各検査対象部位に対する検査結果を含む情報を前記情報処理装置に送信する手段を具備し、
   前記情報処理装置は、前記各検査装置から送信された情報を蓄積する情報蓄積手段をさらに備え、前記異常認識手段は、前記最終工程の検査装置から送信されて前記情報蓄積手段に蓄積された情報を用いて不良部位のある基板およびその不良部位を認識した後、この認識結果に基づき、最終工程以外の工程の検査装置から送信されて前記情報蓄積手段に蓄積された情報の中から前記不良部位にかかる情報を抽出して、この不良部位に対して各工程で検出された異常の種類を認識する請求項１に記載された基板検査システム。
3. 前記情報処理装置は、前記最終形態の部品実装基板に発生し得る不良について、その不良の発生を防止するための対策を示す対策データを不良の原因毎に保存した対策データ記憶手段をさらに具備し、
   前記分析情報出力手段は、前記最終工程の検査装置で検出された不良につき、前記判別手段により判別された不良の原因毎にその原因に対応する対策データを前記対策データ記憶手段から読み出し、この対策データを含む分析情報を作成する請求項１または２に記載された基板検査システム。
4. 前記情報処理装置は、前記各検査装置から前記検査に用いた画像の送信を受ける画像受信手段と、前記最終工程の検査装置で検出された不良部位について、前記画像受信手段が各検査装置から受信した画像を１つの画面内に並列配置して表示する表示手段をさらに具備し、
   前記分析情報出力手段は、前記表示手段による画像表示が行われている状態下で前記分析情報を表示手段に出力する請求項１〜３のいずれかに記載された基板検査システム。

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