JP4700653B2 - 実装ライン、実装基板の検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハンダが塗布されて部品が搭載された後、ハンダがリフローされる実装基板に対して実装状態を検査する実装ライン、実装基板の検査装置および検査方法に関する。

印刷機によってハンダを印刷（塗布）した基板に対し、実装機によって部品を搭載するようにした実装ラインが周知である。

このような実装ラインにおいて実装基板の実装状態を検査する方法としては特許文献１，２に示す方法が周知である。

特許文献１，２の検査方法は、ハンダを印刷した後、部品を実装する前に、ハンダの印刷状態を検査するとともに、実装機により部品を実装した後、部品の実装状態を検査するようにしている。
特許第３６８５０３５号（図１） 特開２００５−２５２２９０号（図１）

上記特許文献１，２に示す従来の実装基板の検査方法は、ハンダの印刷位置や部品の搭載位置を検査するものであるが、これらの位置データからは、不良原因を正確に特定することは困難であった。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、不良原因を正確に特定することができる実装ライン、実装基板の検査装置および検査方法を提供することを目的とする。

本発明は下記の手段を提供する。

［１］ ハンダが塗布されて部品が搭載された後、ハンダがリフローされる実装基板に対して実装状態を検査する実装基板の検査装置であって、
部品を搭載した後、ハンダをリフローする前に、部品およびハンダの接合状態を３次元形状で認識してその認識画像データを取得する認識画像データ取得手段と、
不良とされる部品に対応する不良画像データが不良原因と関連付けされて蓄積されたデータベースと、
前記認識画像データに基づいて、部品とハンダとの接合状態が不良と判断された実装基板に対し、認識画像データと、前記データベースに蓄積された不良画像データとを照合して、不良画像データの中から、認識画像データに類似する不良画像データを検索し、当該不良画像データに関連付けされた不良原因を、前記認識画像データの不良原因として特定する不良原因特定手段と、を備えたことを特徴とする実装基板の検査装置。

［２］ 前記データベースは、不良原因の種類毎に、どの設備のどの動作を修正すれば当該不良原因を取り除くことができるかの情報である不良原因と設備動作との関連情報を保持し、
不良原因特定手段によって特定された不良原因に応じて、前記不良原因と設備動作との関連情報を参照することにより、ハンダ塗布用のハンダ塗布機における塗布条件あるいは部品搭載用の実装機における実装条件の内少なくとも一方の条件を補正するための補正値を算出する補正値算出手段を備えた前項１に記載の実装基板の検査装置。

［３］ 基板にハンダを塗布するハンダ塗布機と、ハンダが塗布された基板に部品を搭載する実装機と、部品が搭載された基板のハンダをリフローするリフロー炉と、を備えた実装ラインであって、
実装機とリフロー炉との間に検査装置が設けられ、
前記検査装置は、
部品とハンダとの接合状態を３次元形状で認識してその認識画像データを取得する認識画像データ取得手段と、
不良とされる部品に対応する不良画像データが不良原因と関連付けされて蓄積されたデータベースと、
前記認識画像データに基づいて、部品とハンダとの接合状態が不良と判断された実装基板に対し、認識画像データと、前記データベースに蓄積された不良画像データとを照合して、不良画像データの中から、認識画像データに類似する不良画像データを検索し、当該不良画像データに関連付けされた不良原因を、前記認識画像データの不良原因として特定する不良原因特定手段と、を備えたことを特徴とする実装ライン。

［４］ 前記データベースは、不良原因の種類毎に、どの設備のどの動作を修正すれば当該不良原因を取り除くことができるかの情報である不良原因と設備動作との関連情報を保持し、
不良原因特定手段によって特定された不良原因に応じて、前記不良原因と設備動作との関連情報を参照することにより、ハンダ塗布機の塗布条件および実装機の実装条件を補正するようにした前項３に記載の実装ライン。

［５］ ハンダを塗布して部品を搭載した後、ハンダをリフローする実装基板に対して実装状態を検査する実装基板の検査方法であって、
部品を搭載した後、ハンダをリフローする前に、部品とハンダとの接合状態を３次元形状で認識してその認識画像データを取得し、
データベースに、不良とされる部品に対応する不良画像データを不良原因と関連付けして蓄積しておき、
前記認識画像データに基づいて、部品とハンダとの接合状態の良否を判断し、不良と判断された実装基板に対し、認識画像データと、前記データベースに蓄積された不良画像データとを照合して、不良画像データの中から、認識画像データに類似する不良画像データを検索し、当該不良画像データに関連付けされた不良原因を、前記認識画像データの不良原因として特定するようにした実装基板の検査方法。

上記発明［１］にかかる実装基板の検査装置によると、ハンダをリフローする前に、部品とハンダとの接合状態を３次元の認識画像データに基づいて検査できるため、不良原因の特定を正確に行うことができる。

上記発明［２］にかかる実装基板の検査装置によると、不良品が発生するのを有効に防止することができる。

上記発明［３］にかかる実装ラインによると、上記と同様に、不良原因の特定を正確に行うことができる。

上記発明［４］にかかる実装ラインによると、上記と同様に、不良品が発生するのを有効に防止することができる。

上記発明［５］にかかる実装基板の検査方法によると、上記と同様に、不良原因の特定を正確に行うことができる。

図１はこの発明の一実施形態にかかる実装ラインを示す概略正面図である。同図に示すように、この実装ラインは、上流側から下流側にかけて、基板搬入機１、印刷機２、複数台の実装機１０…、検査装置３、リフロー炉４および基板搬出機５等の設備が並んで配置されている。

基板搬入機１は、未実装状態の多数の基板が収容されており、その基板を印刷機２に順次搬入する。

印刷機２は、搬入された基板に、ステンシル（マスク）を重装し、ステンシル上に供給したクリームハンダをスキージによって拡張することにより、ステンシルに形成された開口部（パターン孔）を介して基板の所定領域にクリームハンダを印刷（塗布）する。

実装機１０…は、部品をピックアップ自在なヘッドを有し、そのヘッドにより部品供給部に供給される電子部品をピックアップした後、そのヘッドを、搬入された基板位置まで移動させて、部品を基板の所定位置に搭載する。

検査装置３は、後に詳述するように、搬入された基板における実装状態を検査して、良否を判断したり、不良原因を特定する。

リフロー炉４は、クリームハンダをリフローさせて成形した後、硬化させて、そのハンダによって部品の端子と基板の電極とを接続する。

基板搬出機５は、リフロー炉４から搬出された実装済の基板を順次収容していく。

本実施形態において、実装ラインを構成する各設備は、コントローラとしてパーソナルコンピュータ等によって構成される制御装置６…をそれぞれ備え、各制御装置６…によって各設備の動作が制御されるようになっている。

さらに各制御装置６…は、ネットワーク回線等の通信手段を介して互いに接続されており、各制御装置６…間において、信号の送受信が行われることにより、実装ライン全体として統括的な動作が行われる。

また各設備の制御装置６…には、動作状況などを表示する液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示ユニット６２…がそれぞれ設けられている。さらに各制御装置６…には、各種の情報を入力するためのキーボードやマウス等の入力ユニット（図示省略）が接続されている。

本実施形態の実装ラインにおいては、基板搬入機１から搬入される基板Ｗ、つまりハンダが印刷される前の基板Ｗには図３（ａ）に示すように、パッド（電極）Ｐが形成されている。

そしてこの基板Ｗが印刷機２に搬入されて印刷処理が施されると図３（ｂ）に示すように、パッドＰ上に所定の形状で所定の大きさ（量）でクリームハンダＳが印刷される。

ハンダＳが印刷された後、基板Ｗが実装機１０に搬入されて部品Ｅが搭載されると図３（ｃ）に示すように、部品Ｅはその端子ＴがハンダＳに押し込まれてパッドＰに接触あるいは近接した状態で基板Ｗ上に配置される。

部品Ｅが搭載された後、基板Ｗがリフロー炉４に搬入されてハンダＳがリフローされて硬化されると図３（ｄ）に示すように、ハンダＳが部品Ｅの端子表面からパッド表面を覆うように配置される。

こうしてハンダＳが硬化された後、基板Ｗが基板搬出機５に搬入される。このような動作が順次繰り返されることにより、部品Ｅが実装された基板Ｗが順次生産される。

ここで本実施形態の実装ラインにおいて、印刷機２に起因する印刷不良、実装機１０に起因する搭載不良、リフロー炉４に起因するリフロー不良について説明する。

図４（ａ）に示す正常な基板Ｗに対して、印刷機２による不良を生じさせる不良原因としては、図４（ｂ−１）に示すようにハンダＳの量が少ないハンダ量不足、図４（ｂ−２）に示すようにハンダＳの印刷位置がパッドＰに対し位置ずれするハンダ位置ずれ、図４（ｂ−３）に示すようにハンダＳの形状が異形となるハンダ形状異常（ハンダ不均衡）等が例示される。

ハンダ量不足の不良原因がある場合に、図４（ｃ−１）に示すように実装機１０およびリフロー炉４によって、正常に搭載処理およびリフロー硬化処理が行われると、ハンダＳがパッドＰおよび端子Ｔに十分に接合されない状態、すなわち図４（ｄ−１）に示すようにハンダぬれ不足不良が発生する。

ハンダ位置ずれの不良原因がある場合に、図４（ｃ−２）に示すように正常に搭載処理およびリフロー処理が行われると、端子Ｔが浮き上がって、端子ＴとハンダＳが未接続の状態、すなわち図４（ｄ−２）に示すように端子浮き上がり不良が発生する。

またハンダ形状異常の不良原因がある場合に、図４（ｃ−２）に示すように正常に搭載処理およびリフロー処理が行われると、ハンダ位置ずれの場合とほぼ同様に、図４（ｄ−３）に示すように端子浮き上がり不良が発生する。

また図５（ａ）（ｂ）に示すように正常な基板Ｗに、ハンダＳが正常に印刷された際に、その基板Ｗに対して、実装機１０による不良を生じさせる不良原因としては、図５（ｃ−１）に示すようにヘッドが部品Ｅを基板Ｗに移載する際におけるヘッドの下降量の不足（下降量不足、斜め搭載）、図５（ｃ−２）に示すようにヘッドが部品Ｅを基板Ｗに移載する際においてヘッドが下降状態で維持される時間の不足（タイマー不足、基板未達）や搭載圧力不足、図５（ｃ−３）に示すように部品ＥのハンダＳ（パッドＰ）に対し位置ずれする搭載位置ずれ等が例示される。

下降量不足の不良原因がある場合に、正常にリフロー処理が行われると図５（ｄ−１）に示すように、ハンダぬれ不足不良が発生する。

タイマー不足の不良原因がある場合に、正常にリフロー処理が行われると図５（ｄ−２）に示すように、ハンダぬれ不足不良が発生する。

搭載位置ずれの不良原因がある場合に、正常にリフロー処理が行われると図５（ｄ−３）に示すように端子浮き上がり不良が発生する。

また図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、正常な基板Ｗに印刷機２による印刷処理および実装機１０による搭載処理が正常に行われた際に、その基板Ｗに対して、リフロー炉４による不良を生じさせる不良原因としては、図６（ｄ−１）に示すようにリフロー処理時の熱量が不足する熱量不足、図６（ｄ−２）に示すようにリフロー温度にバラツキがあるリフロー温度不均衡等が例示される。

熱量不足の不良原因があると、ハンダ硬化後には、上記したハンダぬれ不足不良が発生するとともに、リフロー温度不均衡の不良原因があると、上記した端子浮き上がり不良が発生する。

このようにハンダ硬化後に判明する不良にはそれぞれ不良原因があるが、ハンダ硬化後の不良状態から必ずしも、不良原因を特定することはできなない。例えば不良原因が印刷機２による印刷位置ずれの場合には（図４（ｂ−２）参照）、ハンダ硬化後においては端子浮き上がり不良が発生し（図４（ｄ−２）参照）、さらに不良原因が実装機１０による実装位置ずれの場合（図５（ｃ−３）参照）や、リフロー炉４によるリフロー温度不均衡の場合であっても、ハンダ硬化後においては上記と同様に、端子浮き上がり不良が発生する（図５（ｄ−３），図６（ｄ−２）参照）。

従ってハンダ硬化後に端子浮き上がり不良が判明したとしても、その不良原因が、印刷機２の印刷位置ずれによるものか、実装機１０の搭載位置ずれによるものか、あるいはリフロー炉４のリフロー温度不均衡によるものか、を簡単に判断することは困難であった。

これに対し、実装機１０による部品搭載後、リフロー炉４によるリフロー前の状態において、不良原因が印刷位置ずれの場合には図４（ｃ−１）に示すように、パッドＰに対してハンダＳが位置ずれしているのを明確に認識でき、不良原因が印刷位置ずれであると正確に判断することができる。

さらに、印刷に関しては不良原因がハンダ不足やハンダ形状異常であるかも正確に判断することができる。

同様に、不良原因が搭載位置ずれである場合には図５（ｃ−３）に示すように部品Ｅの端子Ｔが、ハンダＳ（パッドＰ）に対して位置ずれしているのを明確に認識でき、不良原因が搭載位置ずれであると正確に判断することができる。

同様に、不良原因がその他の搭載不良であるかも正確に判断することができる。

このように部品搭載後、リフロー前においては、部品に対して部品の外周に露出しているハンダの状況、あるいはさらに部品の端子と接続されるべき基板のパッド（電極）に対するハンダの状況に基づいて、不良がある場合の不良原因を正確に特定することができる。そこで本実施形態（本発明）においては、この点に留意して、後に詳述するように不良原因の特定を正確に行うようにしている。

一方、本実施形態において、検査装置３は、ハンダＳ上に部品Ｅの端子Ｔが搭載された状態で、部品の外形形状、部品外周に露出しているハンダの３次元形状、及びハンダ外周に露出している基板のパッド（電極）形状を認識可能な撮像手段を備えており、その撮像手段によって認識された３次元画像データを取得できるようになっている。

３次元画像データを取得する方法としては、従来より周知の方法を採用することができる。例えば撮像方向の異なる複数の箇所から撮像した複数の撮像データを画像処理して３次元画像データを取得する方法、Ｘ線による透視画像に基づいて３次元画像データを取得する方法、レーザや赤外線による反射ビームに基づいて３次元画像データを取得する方法、さらにこれらを組み合わせた方法等を採用することができる。

図２は検査装置３の制御系を示すブロック図である。同図に示すように、検査装置３には、上記したように制御装置６が設けられており、制御装置６によって、検査装置３の各駆動部の駆動が制御されて、後述する実装基板の検査が自動的に行われる。

この制御装置６は、演算処理部６０、データ記憶部６３、良否判定部６４、不良原因特定部６５、補正値算出部６６および画像処理部６７を備えている。

演算処理部６０は、検査装置３の各種動作を統括的に管理する。

データ記憶部６３は、検査装置３の検査に必要な各種のデータを一時的に記憶保持する。

良否判定部６４は、実装基板における部品に対するハンダの接合状態、あるいはさらに基板のパッド（電極）に対するハンダの接合状態の良否を判定する。

不良原因特定部６５は、不良の実装基板の不良原因を特定するためのプログラムを含み、このプログラムに従って、各種情報を処理することによって、後述するように不良原因を特定する。

補正値算出部６６は、印刷条件および実装条件を補正する際の補正値を算出するプログラムを含み、このプログラムに従って、各種情報を処理することによって、後述するように補正値を算出する。

画像処理部６７は、上記した３次元形状撮像手段によって撮像された画像データを処理して、ハンダ表面を３次元座標で表した複数点Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）〜Ｐｎ（ｘｎ，ｙｎ，ｚｎ）として把握するとともに、検査に適した画像データ、例えば後述する基準画像データや不良画像データと対比し易い複数の横断面画像等の画像データ（認識画像データ）を作成する。これらの画像データではハンダ部分に加え部品、及びパッド部が画素の明るさが異なる形で付加されている。

さらに検査装置７は、上記したように、各種の情報を表示するためのＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等の表示ユニット６２が接続されるとともに、各種の情報を入力するためのキーボードやマウス等の入力ユニット（図示省略）が接続されている。

また検査装置３の制御装置６は、サンプル画像データが多数蓄積されたデータベース７１に接続されている。

このデータベース７１には、実装機１０により実装された後、リフロー炉４によってリフロー硬化される前の状態において理想とされる、部品に対して部品の外周に露出しているハンダの３次元形状を、複数箇所のハンダ横断面の集合として構成したサンプル画像データ（基準の画像データ）が蓄積されている。具体的には図３（ｃ）に示すもののハンダ部分を複数箇所で切断したとして得られる複数の横断面が、部品、及びパッド部が付加された形で基準の画像データとして蓄積されている。

さらにデータベース７１には、実装後、リフロー前の状態において、不良とされる、部品に対して部品の外周に露出しているハンダの３次元形状を、複数箇所のハンダ横断面（部品、及びパッド部が付加された形のもの）の集合として構成した不良のサンプル画像データ（不良の画像データ）が、不良原因と関連付けされて、テーブルデータ等として多数蓄積されている。具体的には、図４（ｃ−１）〜（ｃ−３）の欄および図５（ｃ−１）〜（ｃ−３）の欄に示すもののハンダ部分を複数箇所で切断したとして得られる複数の横断面が、部品、及びパッド部が付加された形の不良の画像データが、不良原因と関連付けされてテーブルデータとして蓄積されている。なお図４，５においては、不良の画像データがそれぞれ３種類のみ示されているが、実際には多数の不良画像データが蓄積されている。

従って、制御装置６は、検査装置３において取得した部品Ｅとハンダ、および部品とパッドを含むハンダ回りの画像データ（認識画像データ）を、図３（ｃ）に示す基準の画像データに照合させることにより、基準の画像に対する実際の画像の位置、角度姿勢のずれ量から、不良であるか否か（良否）の判断を行うことができる。

さらに制御装置６は、認識画像データと、上記不良の画像データとが順次照合させて、その不良画像データの中に、認識画像データに類似する不良画像データが存在する場合には、当該不良画像データに関連付けされた不良原因が、認識画像データ（検査対象部品）の不良原因であると推定できて、検査対象部品の不良原因を特定することができる。

なお不良画像データや基準画像データは、実際の基板の実装状態を撮像して得られる撮像データを利用して作成したり、部品メーカが作成する電子カタログ等に含まれる画像データを利用して作成したり、あるいは実装プログラム作成時に用いられた数値データを含む人工の画像データを利用して作成することができる。

またデータベース７１には、不良原因の種類毎に、どの設備のどの動作を修正すれば当該不良原因を取り除くことができるかの情報、つまり不良原因と、その原因に関連する印刷機２および実装機１０の動作（設備動作）とが関連付けされた情報（不良原因と設備動作との関連情報）が保持されている。

例えば印刷機２によるハンダ量不足の不良原因に対しては、状況に応じて印刷機２の印刷クリーニングやスキージ速度変更を行うという情報、印刷機２によるハンダ位置ずれの不良原因に対しては、印刷機２のステンシル位置（固定）に対する基板位置の補正を行うという情報、印刷機２によるハンダ形状異常の不良原因に対しては、状況に応じて印刷機２の版離れ動作変更やスキージ速度変更を行うという情報、実装機１０による下降量不足（斜め搭載）の不良原因に対しては、実装機１０の下降速度調整や下降量調整を行うという情報、実装機１０によるタイマー不足（基板未達）の不良原因に対しては、実装機１０の下降量調整や下降時間調整を行うという情報、実装機１０による搭載位置ずれの不良原因に対しては、実装機１０の搭載位置調整を行うという情報が保持されている。

従って検査装置３の制御装置６は、この不良原因と設備動作との関連情報を参照することによって、上記したように特定された不良原因に基づいて、その不良原因を解消するために、どの動作を補正するかの情報を取得することができる。

なおこの不良原因と設備動作との関連情報は、過去の生産データや実験データ等に基づいて適宜取得することができる。

次に検査装置３による検査動作について説明する。

まず印刷機２による印刷処理および実装機１０…による搭載処理が施された基板Ｗが検査装置３に搬入されると、図７に示すように、基板Ｗ上の所定の部品（未検査の部品）に対してハンダ接合状態の検査が行われる（ステップＳ１でＹＥＳ）。

すなわち検査装置３における撮像手段（図示省略）によって当該部品の部品ＥとハンダＳとの接合状態が３次元で撮像されて認識され（ステップＳ２）、その撮像画像データが制御装置６に取得される。

次に取得した部品ＥとハンダＳとの接合状態の画像データが画像処理部６７によって処理されて、検査に適した横断面画像等の画像データ（認識画像データ）に加工される。

なお本実施形態においては、所定のプログラムに従って認識画像データを作成する検査装置３の制御装置６が、認識画像データ取得手段として機能する。

制御装置６に取得された認識画像データは、データベース７１に保持された部品ＥとハンダＳとの接合状態における基準の画像データと比較照合される（ステップＳ３）。

そして認識画像データにおける各部位の位置、角度姿勢のずれ等が、基準の画像データに対して所定の公差の範囲内に存在する場合には、良品であると判断される。

良品である（不良でない）場合には（ステップＳ４でＮＯ）、当該部品に対する検査が終了する（ステップＳ１０）。

また認識画像データが不良の場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、認識画像データが、データベース７１に保持された部品ＥとハンダＳとの接合状態における不良の画像データと順次比較照合されて、不良画像データの中から、認識画像データに類似した不良画像データが検索される（ステップＳ５）。

なお認識画像データが不良画像データに対し類似か非類似かの判断方法は、認識画像データにおける各部位の位置、角度姿勢のずれ等が、照合される不良画像データに対し所定の範囲内に存在する場合には、類似であると判断し、所定の範囲を逸脱する場合には、非類似と判断する方法を採用することができる。

また多数の不良画像データの中から認識画像データに類似した不良画像データを検索方法としては、多数の不良画像データを１番目から順に１つずつ、認識画像データに照合していく方法の他に、認識画像データを、不良原因に応じて分類していき、最終的に分類された中の不良画像データを順次、認識画像データに照合していく階層式の検索方法を採用することもできる。

検索の結果、認識画像データに類似した不良画像データが存在する場合には（ステップＳ６でＹＥＳ）、その不良画像データに関連付けされた不良原因情報から、検査対象の部品に関わるハンダ印刷や実装おける不良原因が特定される。

特定された不良原因が印刷機２に起因する場合には（ステップＳ７で「印刷機」）、後に詳述するように印刷条件が補正される（ステップＳ８）。

また特定された不良原因が実装機１０に起因する場合には（ステップＳ７で「実装機」）、後に詳述するように実装条件が補正される（ステップＳ９）。

印刷条件および実装条件が補正されると、当該部品に対する検査が終了し（ステップＳ１０）、次の部品に対して（ステップＳ１でＹＥＳ）、上記と同様の検査が行われる。

こうして基板上の全ての部品に対して検査されて、基板上に未検査の部品が無くなると（ステップＳ１でＮＯ）、１つの基板に対する検査装置の動作が終了して、検査済の基板が次の設備、つまりリフロー炉４へと搬送される。

なお本実施形態においては、所定のプログラムに従って不良原因を特定する検査装置３の制御装置６が、不良原因特定手段として機能する。

一方、検査装置３の動作中において、不良の実装状態であるにもかかわらず（ステップＳでＹＥＳ）、不良画像データの中に、認識画像データに類似した不良画像データが見当たらない場合には（ステップＳ６でＮＯ）、不良原因を特定できず、不良原因特定不可エラーとなり、エラー警告されて検査装置３の動作が終了する。なお、エラー警告としては、表示ユニット６２におけるディスプレイ画面への表示や、ブザー音、警告灯等が用いられる。

次に、印刷機２に不良原因がある場合における塗布条件の補正動作（図７のステップＳ８）について説明する。

図８に示すように、認識画像データに類似した不良画像データから、不良原因が特定される（ステップＳ８０１）。

不良原因がハンダ量不足（図４（ｃ−１）参照）である場合（ステップＳ８０２）、ハンダ量が全体的に不足しているか否かが判断される（ステップＳ８０３）。この判断方法としては、認識画像データにおけるハンダ部分の面積（体積）および形状に基づいて判断する方法を用いることができる。

ハンダ量が部分的に不足してハンダ量にバラツキがある場合には（ステップＳ８０３でＮＯ）、その不良原因に関する情報が、検査装置３から印刷機２に送信される。そしてその情報を受信した印刷機３は、クリーニング処理を実行する（ステップＳ８０４）。すなわち印刷機２に設けられたクリーナーによって、ステンシル（マスク）が自動的にクリーニングされる。

なおハンダ量バラツキの不良原因に対して、クリーニングを選択しているが、この選択は、上記したようにデータベース７１に保持された不良原因と設備動作とが関連付けられた不良原因と設備動作との関連情報に基づいて行われる。

ハンダ量が全体的に不足している場合には（ステップＳ８０３でＹＥＳ）、不足量が算出されて、不良原因および不足量（補正値）に関する情報が、検査装置３から印刷機２に送信される。そしてその情報を受信した印刷機２は、不良原因および補正値に応じて、印刷機２におけるスキージの移動速度、基板に対する角度（アタック角）、あるいは印圧荷重等を変更（修正）する（ステップＳ８０５）。

なおハンダ量全体不足の不良原因に対して、スキージの速度変更が選択されているが、この選択は、上記したデータベース７１の不良原因と設備動作との関連情報に基づいて行われるとともに、速度（パラメータ）は、算出された補正値に対応して調整される。以下同様にして、設備動作の選択や、パラメータの調整が行われる。

またハンダ不足量の算出方法としては、認識画像データのハンダ部分と、予め設定された基準となる理想の画像データのハンダ部分との面積（体積）差に基づいて、ハンダ不足量を算出する方法等を採用できる。

不良原因がハンダ位置ずれ（図４（ｃ−２）参照）である場合には（ステップＳ８０６）、位置ずれ量（補正値）が算出されて、不良原因および補正値の情報が印刷機２に送信される。そしてその情報を受信した印刷機２は、不良原因および補正値に応じて、ステンシル（マスク）に位置合わせする基板の位置を修正する（ステップＳ８０７）。

ハンダの位置ずれ量（補正値）の算出は、認識画像データと基準画像データとを比較することによって行うことができる。なお以下において補正値を算出する場合には、上記と同様に、認識画像データと基準画像データとを比較することによって算出される。

不良原因がハンダ形状異常（図４（ｃ−３）参照）である場合には（ステップＳ８０８）、さらに不良部分が詳細に分析される（ステップＳ８０９）。その結果、ハンダ部分におけるエッジが正しく形成されていない場合には（エッジ立ち不良：ステップＳ８１０）、不良の度合（補正値）が算出されて、不良原因および補正値の情報が印刷機２に送信される。そしてその情報を受信した印刷機２は、不良原因および補正値に応じて、印刷機２におけるステンシルに対する基板の離脱動作（版離れ動作）を修正する（ステップＳ８１１）。

またハンダ部分においてエッジまで十分にハンダが行き渡っていない場合（エッジ不足：ステップＳ８１２）、エッジにおけるハンダの不足量（補正値）が算出されて、不良原因および補正値の情報が印刷機２に送信される。そして印刷機２は、不良原因および補正値に応じて、印刷機２におけるスキージの速度を修正する（ステップＳ８１３）。

このように特定された不良原因から、不良の度合（補正値）が求められて、不良原因および補正値が印刷機２にフィードバックされ、不良原因および補正値に応じて、印刷機２の制御パラメータ（印刷条件）が修正される。

次に、実装機１０に不良原因がある場合における搭載条件（実装条件）の補正動作（図７のステップＳ９）について説明する。

図９に示すように、認識画像データに類似した不良画像データから、不良原因が特定される（ステップＳ９０１）。

不良原因が斜め搭載（図５（ｃ−１）参照）である場合（ステップＳ９０２）、部品姿勢の不良の度合（補正値）が算出されて、不良原因および補正値の情報が、対応する実装機１０に送信される。そしてその情報を受信した実装機１０は、不良原因および補正値に応じて、部品搭載時におけるヘッドの基板に対する下降速度や下降量を調整（修正）する（ステップＳ９０３，Ｓ９０５）。

不良原因が基板未達（図５（ｃ−２）参照）である場合（ステップＳ９０４）、基板（パッドＰ）までの距離等の不良の度合（補正値）が算出されて、不良原因および補正値の情報が、対応する実装機１０に送信される。そしてその情報を受信した実装機１０は、不良原因および補正値に応じて、ヘッドの下降量を調整するとともに（ステップＳ９０５）、ヘッドが下降状態で維持される時間（下降時間）を調整する（ステップＳ９０６）。

不良原因が搭載位置ずれ（図５（ｃ−３）参照）である場合（ステップＳ９０７）、位置ずれ量（補正値）が算出されて、不良原因および補正値の情報が、対応する実装機１０に送信される。そしてその情報を受信した実装機１０は、不良原因および補正値に応じて、ヘッドによる搭載位置を修正する（ステップＳ９０８）。

このように不良の部品に対して、不良の度合（補正値）が求められるとともに、不良原因および補正値の情報が、実装機１０にフィードバックされ、不良原因および補正値に応じて、実装機２の制御パラメータ（実装条件）が修正される。

印刷条件や実装条件は、補正値を求める毎に補正（修正）するようにしても良いし、所定の時間毎や、所定の生産数毎にまとめて補正するようにしても良い。まとめて補正する場合には、補正値として、複数の補正値の平均値等を用いるようにすれば良い。

本実施形態においては、所定のプログラムに従って位置ずれ量やハンダ不足量等の補正値を算出する検査装置３の制御装置６が、不良原因特定手段として機能する。

以上のように、本実施形態における実装基板の検査装置３によれば、実装機１０により部品を搭載した後、リフロー炉４によりハンダをリフローする前に、部品ＥとハンダＳとの接合状態を３次元形状で認識して検査するようにしているため、部品端子が押し付けらて変形した状態のハンダ形状を検査することができる。このようにハンダを部品に関連させた状態で検査できるため、部品を搭載する前にハンダ状態のみを検査する場合等と比較して、より明確に良否の判定を行えるとともに、不良の場合における不良原因の特定を正確に行うことができる。すなわち、検査精度を一層向上させることができる。

しかも本実施形態では、ハンダをリフローする前に、ハンダの形状を認識して、その認識結果に基づいて不良原因を特定しているため、リフロー後に不良原因を特定する場合と異なり、リフローによってハンダが変形して不良原因の特定が困難になる等の不具合を確実に防止でき、不良原因を一層正確に特定することができる。

さらに本実施形態においては、上記したように不良原因を正確に特定できるため、その不良原因に対し、的確に対処することができ、不良の発生を未然に有効に防止でき、歩留まりおよび生産性を一層向上させることができる。

なお、リフロー炉４の下流側に検査機を配置し、ハンダ硬化処理が終了した基板の検査を行うことで、ハンダ付けの不良箇所を発見することができても、本実施形態が可能な不良原因の特定は困難である。

さらに本実施形態においては、ハンダ硬化処理が終了した基板の検査と組み合わせることで、不良原因がリフロー炉４にある場合であっても、不良原因を確実に特定することができる。すなわち本実施形態の検査装置３によって、部品搭載後、リフロー硬化前に検査を行って、良好と判定された場合、その良好な基板がリフロー炉４によってリフロー硬化された後、不良が発生したとすると、その不良原因は、リフロー硬化処理によるものと断定することができる。

具体的には、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、正常な基板Ｗに正常に印刷処理および実装処理が行われた際に、その基板Ｗにおいてリフロー炉４によるリフロー硬化後に、図６（ｄ−１）に示すようにハンダぬれ不足不良が発生した場合には、その不良原因はリフロー炉４による熱量不足であると特定することができる。さらにリフロー硬化後に、図６（ｄ−２）に示すように端子浮き上がり不良が発生した場合には、その不良原因はリフロー炉４による温度不均衡であると特定することができる。

このように不良原因がリフロー炉４にある場合であっても、不良原因の種類を絞り込むことができ、不良対策を確実に行えて、歩留まりおよび生産性をより一層確実に向上させることができる。

なお上記実施形態においては、位置ずれ量やハンダ不足量等の補正値の算出を、検査装置３の制御装置６によって行うようにしているが、それだけに限られず、本実施形態においては、補正値の算出を、検査装置以外の制御装置等のコンピュータによって行うようにしても良い。例えば印刷に関する補正値の算出を、印刷機の制御装置（コンピュータ）によって行ったり、実装に関する補正値の算出を、実装機の印刷装置（コンピュータ）によって行うようにしても良い。さらに実装ラインの各設備の制御装置（コンピュータ）を統括する上位のホストコンピュータを設けるような場合には、そのホストコンピュータによって、補正値の算出を行うようにしても良い。

さらに上記実施形態においては、検査装置によって、実装基板における部品とハンダとの接合状態の良否を判断するようにしているが、それだけに限られず、本発明の検査装置においては、良否判断は行わずに、不良原因の特定のみを行うようにしても良い。例えば本発明の検査装置を、実装ラインに対し並列的に配置しておき、基板生産とは別に、検査装置によって不良原因の特定を行うようにしても良い。この場合には、良否判断用の装置を実装ラインに配置しておいて、その装置によって不良と判断された基板のみを検査装置に移載するようにするのが良い。

また上記実施形態においては、印刷機の下流側に隣接させるように実装機を配置しているが、それだけに限られず、本発明においては、印刷機と実装機との間に、ハンダ状態を２次元あるいは３次元で検査する検査装置を配置するようにしても良い。この場合には、実装前のハンダ状態も検出できるため、より一層検査精度を向上させることができる。

この発明の一実施形態にかかる実装ラインを示す概略正面図である。 実施形態の実装ラインに採用された検査装置の制御系を示すブロック図である。 実施形態の実装ラインによって理想的に生産される基板を各処理毎の状態で示す横断面図である。 実施形態において印刷機に不良原因が合った場合に実装ラインによって生産される基板を各処理毎の状態で示す横断面図である。 実施形態において実装機に不良原因が合った場合に実装ラインによって生産される基板を各処理毎の状態で示す横断面図である。 実施形態においてリフロー炉に不良原因が合った場合に実装ラインによって生産される基板を各処理毎の状態で示す横断面図である。 実施形態の検査装置における検査動作を説明するためのフローチャートである。 実施形態の検査装置における印刷条件の補正動作を説明するためのフローチャートである。 実施形態の検査装置における実装条件の補正動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

２ 印刷機
３ 検査装置
４ リフロー炉
１０ 実装機
Ｅ 部品
Ｓ ハンダ
Ｗ 基板

Claims (5)

1. ハンダが塗布されて部品が搭載された後、ハンダがリフローされる実装基板に対して実装状態を検査する実装基板の検査装置であって、
   部品を搭載した後、ハンダをリフローする前に、部品およびハンダの接合状態を３次元形状で認識してその認識画像データを取得する認識画像データ取得手段と、
   不良とされる部品に対応する不良画像データが不良原因と関連付けされて蓄積されたデータベースと、
   前記認識画像データに基づいて、部品とハンダとの接合状態が不良と判断された実装基板に対し、認識画像データと、前記データベースに蓄積された不良画像データとを照合して、不良画像データの中から、認識画像データに類似する不良画像データを検索し、当該不良画像データに関連付けされた不良原因を、前記認識画像データの不良原因として特定する不良原因特定手段と、を備えたことを特徴とする実装基板の検査装置。
2. 前記データベースは、不良原因の種類毎に、どの設備のどの動作を修正すれば当該不良原因を取り除くことができるかの情報である不良原因と設備動作との関連情報を保持し、
   不良原因特定手段によって特定された不良原因に応じて、前記不良原因と設備動作との関連情報を参照することにより、ハンダ塗布用のハンダ塗布機における塗布条件あるいは部品搭載用の実装機における実装条件の内少なくとも一方の条件を補正するための補正値を算出する補正値算出手段を備えた請求項１に記載の実装基板の検査装置。
3. 基板にハンダを塗布するハンダ塗布機と、ハンダが塗布された基板に部品を搭載する実装機と、部品が搭載された基板のハンダをリフローするリフロー炉と、を備えた実装ラインであって、
   実装機とリフロー炉との間に検査装置が設けられ、
   前記検査装置は、
   部品とハンダとの接合状態を３次元形状で認識してその認識画像データを取得する認識画像データ取得手段と、
   不良とされる部品に対応する不良画像データが不良原因と関連付けされて蓄積されたデータベースと、
   前記認識画像データに基づいて、部品とハンダとの接合状態が不良と判断された実装基板に対し、認識画像データと、前記データベースに蓄積された不良画像データとを照合して、不良画像データの中から、認識画像データに類似する不良画像データを検索し、当該不良画像データに関連付けされた不良原因を、前記認識画像データの不良原因として特定する不良原因特定手段と、を備えたことを特徴とする実装ライン。
4. 前記データベースは、不良原因の種類毎に、どの設備のどの動作を修正すれば当該不良原因を取り除くことができるかの情報である不良原因と設備動作との関連情報を保持し、
   不良原因特定手段によって特定された不良原因に応じて、前記不良原因と設備動作との関連情報を参照することにより、ハンダ塗布機の塗布条件および実装機の実装条件を補正するようにした請求項３に記載の実装ライン。
5. ハンダを塗布して部品を搭載した後、ハンダをリフローする実装基板に対して実装状態を検査する実装基板の検査方法であって、
   部品を搭載した後、ハンダをリフローする前に、部品とハンダとの接合状態を３次元形状で認識してその認識画像データを取得し、
   データベースに、不良とされる部品に対応する不良画像データを不良原因と関連付けして蓄積しておき、
   前記認識画像データに基づいて、部品とハンダとの接合状態の良否を判断し、不良と判断された実装基板に対し、認識画像データと、前記データベースに蓄積された不良画像データとを照合して、不良画像データの中から、認識画像データに類似する不良画像データを検索し、当該不良画像データに関連付けされた不良原因を、前記認識画像データの不良原因として特定するようにした実装基板の検査方法。
   

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