JP5431784B2 - 印刷された半田ペーストの検査方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント回路基板に印刷された半田ペーストを検査する方法、およびその方法を採用した検査装置に関し、さらに詳しくは、プリント回路基板に印刷された半田ペーストを三次元的に計測することによって形状とその特徴を検査する方法および装置に関する。

プリント回路基板に電子部品を実装する製造ラインでは、まず印刷装置によって半田ペーストがプリント回路基板のパッドやランドなどに選択的に印刷され、次に検査装置によって印刷された半田ペーストについて検査される。その後、印刷された半田ペーストについての検査をパスしたプリント回路基板に、電子部品実装装置によって電子部品が搭載される。

一般に、印刷された半田ペーストを検査する装置は２種類に大別される。その一つは、撮像素子で得られた画像に基づき、プリント回路基板上に印刷された半田ペーストの位置や面積を検出する、二次元的に検査する装置である。もう一つは、レーザ光走査や光干渉法により、印刷された半田ペーストの位置や面積だけでなく、その高さや体積をも検出する三次元の検査装置である。半田ペーストの印刷量の過多、過少が品質に大きく影響するため、近年では印刷された半田ペーストを三次元的に検査するための装置が重要視されてきている。

印刷された半田ペーストの形状は、印刷用マスクにおける開口の形状やその三次元形状（立体形状）と同じかそれに近いことが良いと考えられている。しかし実際には、さまざまな要因によって、印刷された半田ペーストの形状（以下、「印刷形状」という）が変形し、半田ペーストの印刷量が増減する。その要因として、印刷装置のスキージ圧やスキージの移動速度、プリント回路基板に半田ペーストの印刷を終えてから印刷用マスクを引き剥がす際の、マスクとプリント回路基板との角度や、その引き剥がしの速度、印刷用マスクの開口の配置密度、半田ペーストの粘度や量、印刷用マスクとプリント回路基板との密着性などが挙げられる。

印刷された半田ペーストの形状を三次元的に検査するための装置は、半田ペーストの印刷された位置やその面積、高さ、体積などの検出値にもとづいて、半田ペーストの印刷結果について良否を判定している。図４に、特許文献１に記載された従来の三次元的に検査するための装置の構成を示す。以下、図４を参照して、この検査装置２０の構成とその動作について説明する。

高さ計測手段２１は、レーザ光走査による方法や光干渉法を用いて、プリント回路基板１のパッドやランドなどに印刷された半田ペースト２の高さ、具体的にはプリント回路基板１の部品実装面をＸＹ平面としたときの各座標位置における基板表面から、印刷された半田ペースト２の表面までの高さを計測する。

形状データ生成手段２２は、高さ計測手段２１からプリント回路基板１上の座標位置と高さについての情報を受け取り、あらかじめ制御部２８から与えられているプリント回路基板１上の計測領域について、印刷された半田ペースト２毎の三次元形状についてのデータを生成する。形状データ生成手段２２で生成された三次元形状データは、印刷箇所毎に決められているプリント回路基板１上の座標値を原点とする相対座標値と高さの値とからなるデータ群として表される。

演算手段２３は、形状データ生成手段２２が生成した三次元形状データにもとづいて各検査項目、すなわち、印刷された半田ペーストの、基準とする面積に対する実際の面積の比率（以下「面積率」という）、基準とする位置に対する実際に印刷された位置のずれの量（以下、「位置ずれ量」という）、印刷された半田ペーストの平均高さ、その頂点の高さ（以降、「頂点高さ」という）、および印刷された半田ペーストについての基準とする体積に対する実際の体積の比率（以下「体積率」という）を演算する。

実際の検査において面積率を求めるときには、印刷された半田ペーストの面積は、プリント回路基板の表面と平行にこの表面から所定の高さ（以下、「高さオフセット値」という）で切断したときの断面（以下、「水平断面」という）の面積が使用される。そして、基準となる面積は、印刷用マスクの開口の面積と等しい面積とする。面積率はこの水平断面の面積の、基準面積に対する比率で表される。

高さオフセット値および各印刷箇所における印刷された半田ペースト２の基準面積は制御部２８から与えられる。高さオフセット値は、プリント回路基板１上に印刷された文字や記号の層や、半田レジスト層などが、検査装置２０により、印刷された半田ペーストと誤って認識されることを防止するために、設定されている。

位置ずれ量は、印刷された半田ペースト２の高さオフセット値における水平断面の重心の、基準座標値に対する相対座標値である。印刷された半田ペースト２の各印刷箇所に対する基準座標値は制御部２８から与えられる。

平均高さは、各印刷された半田ペースト２の三次元形状データのうち、高さオフセット値における水平断面の領域内での高さデータの平均値である。

頂点高さは、各印刷された半田ペースト２の三次元形状データのうち、高さオフセット値における水平断面の領域内での高さデータの最大値である。

体積率は、各印刷された半田ペースト２の三次元形状データのうち、高さオフセット値における水平断面の領域内での高さデータの総和を体積とした場合の、印刷用マスクの開口面積に印刷用マスクの厚みを乗じた基準体積に対する比率である。各印刷箇所に印刷された半田ペースト２の基準体積は制御部２８から与えられる。

良否判定手段２６は、印刷された半田ペースト２それぞれについての面積率、位置ずれ量、平均高さ、頂点高さおよび体積率に対して、制御部２８から与えられている、それぞれの検査項目の閾値にもとづいて印刷の良否を判定する。

出力手段２７は、制御部２８の指示にもとづいて、形状データ生成手段２２で生成された三次元形状データ、演算手段２３の各演算結果、および良否判定手段２６の判定結果を画面に表示し、あるいは外部に電子データとして出力する。

特開平６−７４７１９号公報

プリント回路基板１上における印刷された半田ペースト２の形状は、印刷条件によって変化する。たとえば、印刷装置のスキージの移動速度が速すぎたり、あるいは半田ペーストの粘度が高すぎたりすると、半田ペーストが印刷用マスクの開口部に十分に充填されずに、印刷方向に関してマスクの開口部における手前側が充填不足によって薄くなり、逆にその奥側が厚くなるような、偏った形状になる。

また、印刷用マスクをプリント回路基板から引き剥がす際の角度や速度が不適切であったり、半田ペーストの粘度が低すぎたりすると、印刷された半田ペーストは、形状を保持しきれずにつぶれて、山形に拡がった形状になる。

印刷方向に関してマスクの開口部の奥側に厚くなるような偏った三次元形状や、山形に拡がった三次元形状に印刷された半田ペーストの上に電子部品を搭載した場合、リフロー炉において、印刷された半田ペーストを溶かしてプリント回路基板の配線と電子部品の電極とを接続する際に、電子部品の位置ずれ、配線と電子部品との間の接続不良、および、はみ出した半田による配線間の短絡などという不都合が生じることがある。

このように、印刷された半田ペーストの品質を低下させる要因とその形状との間には密接な関係がある。このため、プリント回路基板上に印刷された半田ペーストについて、全体として、その形状がどのような傾向で変形しているかについての情報を入手することができれば、印刷工程を改善する必要があるかどうかを判断でき、かつ、印刷の品質を低下させている要因を絞り込むことができる。

上述した従来の検査装置は、印刷された半田ペーストの印刷形状について三次元測定を行うことによって、印刷された半田ペースト毎にその立体形状について定量的に検査をするものであり、プリント回路基板に印刷された半田ペースト全体についての印刷形状の特徴を示す情報を入手できるものではなかった。このため、このような装置を用いて、印刷の品質を低下させている要因を探索するのはきわめて困難なことであった。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、プリント回路基板に印刷された半田ペースト全体についての形状の特徴を示す情報を得ることで、印刷工程を改善する際の判断材料を提供できる検査方法、およびその方法を実施するための検査装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる検査方法は、
プリント回路基板上の複数個所に印刷用マスクを使用して印刷された半田ペーストについて、前記プリント回路基板の表面から前記印刷された半田ペーストの表面までの高さを計測する第１のステップと、
前記第１のステップで計測された、前記印刷された半田ペーストの表面の高さと前記プリント回路基板上の座標値とで表される三次元形状データを生成する第２のステップと、
前記第２のステップで生成された三次元形状データから、前記印刷された半田ペーストそれぞれについての、偏りの度合いおよび偏りの方向を示す、三次元形状の特徴量を数値化して抽出する第３のステップと、
前記第３のステップで抽出された、前記印刷された半田ペーストの三次元形状の特徴量に応じて前記印刷された半田ペーストを分類し、その分類毎の前記印刷された半田ペーストの数または割合を算出する第４のステップとを含み、
前記三次元形状の特徴量を数値化するときに、前記印刷用マスクの開口の寸法により前記特徴量を標準化することを特徴とする。
印刷用マスクの開口の直交する２方向の最大寸法により特徴量を標準化するのが好ましい。
または、特徴量の標準化に代えて、
前記第３のステップで、
前記回路基板面から一定距離の面における前記半田ペーストの断面の重心と、前記半田ペーストの体積重心と、を結ぶベクトルの長さを、前記偏りの度合いとして数値化するとともに、前記ベクトルの方向と基準方向との角度を、前記偏りの方向として数値化してもよく、このとき、例えば、第４のステップで、
数値化された偏りの度合いを、その大きさによりグループ化するとともに、数値化された偏りの方向を、その大きさによりグループ化してもよい。

本発明にかかる検査方法は、前記第４のステップで算出された分類毎の前記印刷された半田ペーストの数または割合にもとづいて、検査対象であるプリント回路基板について印刷された半田ペーストの良否を判定する第５のステップをさらに含むことが好ましい。

前記第３のステップで抽出される三次元形状の特徴量は、前記印刷された半田ペーストそれぞれについての、三次元形状の偏りの度合いと偏りの方向であることが好ましい。

参考の形態として、前記第３のステップで抽出される三次元形状の特徴量は、印刷された半田ペーストそれぞれについての側面の、前記プリント回路基板の表面に対する傾斜の度合いであることも考えられる。

半田ペーストが印刷された時刻が異なる複数の前記プリント回路基板を対象として、前記第１から第４のステップを実行し、かつ前記第４のステップの集計結果を前記プリント回路基板毎に記録するようにしてもよい。

本発明にかかる検査装置は、
プリント回路基板上の複数個所に印刷用マスクを使用して印刷された半田ペーストについて、前記プリント回路基板の表面から前記印刷された半田ペーストの表面までの高さを計測する高さ計測手段と、
前記高さ計測手段により計測された、前記印刷された半田ペーストの表面の高さと前記プリント回路基板上の座標値とで表される三次元形状データを生成する形状データ生成手段と、
前記三次元形状データから、印刷された半田ペーストそれぞれについて、偏りの度合いおよび偏りの方向である三次元形状の特徴量を数値化して抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段により抽出された、印刷された半田ペーストそれぞれについての三次元形状の特徴量に応じて、前記印刷された半田ペーストを分類し、その分類毎の前記印刷された半田ペーストの数または割合を算出する集計手段とを備え、
前記特徴抽出手段が、前記三次元形状の特徴量を数値化するときに、前記印刷用マスクの開口の寸法により前記特徴量を標準化する。
または、前記特徴抽出手段は、
前記回路基板面から一定距離の面における前記半田ペーストの断面の重心と、前記半田ペーストの体積重心と、を結ぶベクトルの長さを、前記偏りの度合いとして数値化するとともに、前記ベクトルの方向と基準方向との角度を、前記偏りの方向として数値化してもよく、このとき、例えば、前記集計手段は、
数値化された偏りの度合いを、その大きさによりグループ化するとともに、数値化された偏りの方向を、その大きさによりグループ化してもよい。

本発明にかかる検査装置は、前記集計手段によって算出された分類毎の前記印刷された半田ペーストの数または割合にもとづいて、半田印刷の良否を判定する良否判定手段と、前記良否判定の結果を出力する出力手段とをさらに備えることが好ましい。

また、本発明にかかる検査装置において、前記特徴抽出手段が抽出する三次元形状の特徴量が、印刷された半田ペーストの三次元形状の偏りの度合いと偏りの方向であることが好ましい。

参考の形態として、前記特徴抽出手段が抽出する三次元形状の特徴量は、印刷された半田ペーストそれぞれについての側面の、前記プリント回路基板の表面に対する傾斜度合いであるのもよい。

本発明にかかる検査方法および装置によれば、印刷された半田ペーストの面積や高さ、体積だけでなく、その三次元形状の偏りの度合い、偏りの方向および傾斜度合いなどの、印刷された半田ペースト全体としての印刷形状の特徴を示す情報が得られる。この印刷形状の特徴を示す情報を解析することで、印刷の品質を低下させている要因を効率良く探索でき、その結果、印刷工程を改善して半田付け不良の発生を未然に、あるいは、早期に防止することができる。

本発明の実施の形態にかかる検査装置の構成を示すブロック図である。 プリント回路基板に印刷された半田ペーストの三次元形状の例を示す図である。 図１に示す実施の形態における特徴抽出手段の処理内容を示すフローチャートである。 従来の検査装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態にかかる検査装置１０は、高さ計測手段１１、形状データ生成手段１２、演算手段１３、特徴抽出手段１４、集計手段１５、良否判定手段１６、出力手段１７、および制御部１８を含む。

高さ計測手段１１は、レーザ光走査による方法や光干渉法を用いて、プリント回路基板１上に印刷された半田ペースト２の表面高さ、すなわちプリント回路基板１上の各座標位置における印刷された半田ペースト２の表面の高さを計測する。

形状データ生成手段１２は、高さ計測手段１１からプリント回路基板１上の座標位置と高さの情報を受け取り、あらかじめ制御部１８から与えられているプリント回路基板１上の計測すべき領域について、印刷された半田ペースト２それぞれについての三次元形状データを生成する。形状データ生成手段１２で生成された三次元形状データは、印刷箇所毎にあらかじめ設定されているプリント回路基板１上の座標値と高さとからなるデータ群として表される。

演算手段１３は、前記形状データにもとづいて、印刷された半田ペースト２それぞれについての基準面積に対する面積率、位置ずれ量、平均高さ、頂点高さ、および基準体積に対する体積率を演算する。なお、面積率、位置ずれ量、平均高さ、頂点高さ、および体積率の定義および算出については、背景技術の欄で説明した方法で行うことができる。また、高さオフセット値、印刷された半田ペースト２の各印刷箇所おける基準面積、および基準体積については、制御部１８から与えられる。

上述した高さ計測手段１１、形状データ生成手段１２および演算手段１３は、従来の検査装置２０における計測手段２１、形状データ生成手段２２および演算手段２３のそれぞれと同等の機能を有するものを使用することができる。また、後述する良否判定手段１６および出力手段１７についても、従来の検査装置２０における良否判定手段２６および出力手段２７のそれぞれと同等の機能のものを使用することができる。

本実施の形態の検査装置１０がもっとも特徴としているところは、形状データ生成手段１２と良否判定手段１６との間に、特徴抽出手段１４および集計手段１５を備えていることにある。この点が、本実施の形態の検査装置１０が従来の検査装置２０と基本的に異なっているところである。

特徴抽出手段１４は、形状データ生成手段１２で生成された三次元形状データにもとづいて、各印刷された半田ペースト２の三次元形状の特徴量である形状の偏り度合い、偏りの方向および傾斜度合いを数値化する。図２を参照して、印刷された半田ペースト形状の偏りおよび傾斜について説明する。

図２に、プリント回路基板に印刷された半田ペーストの、基板面に対する垂直方向の断面形状の典型的な例を示す。半田付け用銅箔３が形成されたプリント回路基板１上に、半田ペースト２ａ、２ｂおよび２ｃが印刷されている。図２（ａ）は正常に印刷された半田ペースト２ａの例であり、印刷に使用したスクリーンの開口部分の三次元形状に近い形状をしている。図２（ｂ）は印刷形状すなわちその三次元形状の偏り度合いが大きい半田ペースト２ｂの例であり、その図２（ｃ）は表面の傾斜度合いが大きい半田ペースト２ｃの例である。

図２（ｂ）に示す半田ペースト２ｂのように、その三次元形状の偏り度合いが大きくなる要因として、印刷装置のスキージの移動速度が速すぎる、または、半田ペーストの粘度が高すぎるなどが考えられる。また、図２（ｃ）に示す半田ペースト２ｃのように、傾斜度合いが大きくなる要因として、印刷用マスクをプリント回路基板から引き剥がす際の角度や引き剥がし速度が不適切である、または、印刷に供した半田ペーストの粘度が低すぎるなどが考えられる。

特徴抽出手段１４における偏り度合い、偏りの方向、および傾斜度合いの算出方法については、図３のフローチャートを参照して後述する。

集計手段１５は、特徴抽出手段１４の特徴抽出結果にもとづき、プリント回路基板それぞれにおける各印刷箇所での形状の偏り度合いおよび傾斜度合いを、階層別にグルーピングをする。また集計手段１５は、各グループに属する印刷された半田ペーストの数、および各グループの印刷された半田ペースト数が、検査した総数に対する割合を算出する。

良否判定手段１６は、各印刷された半田ペーストの面積率、位置ずれ量、平均高さ、頂点高さ、および体積率に関して、制御部１８から与えられている印刷された半田ペーストそれぞれに関する検査項目の閾値にもとづいて良否を判定する。さらに、良否判定手段１６は、集計手段１５の集計結果にもとづき、プリント回路基板１の半田ペーストの印刷状態の良否を判定する。

出力手段１７は、制御部１８の指示にもとづいて形状データ生成手段１２で生成された形状データ、演算手段１３の各演算結果、特徴抽出手段１４の各演算結果、集計手段１５の各演算結果、および良否判定手段１６の判定結果をディスプレイ装置で表示し、あるいは必要に応じて外部に電子データとして出力したり、プリンタで印刷したりする。

次に、図３のフローチャートを参照しながら、特徴抽出手段１４における、印刷された半田ペーストの三次元形状の偏り度合い、偏り方向、および傾斜度合いの算出方法について説明する。

まず、ステップＳ２０１において、特徴抽出手段１４は、形状データ生成手段１２で生成された、印刷された半田ペーストについての三次元形状に関するデータを読出す。なお、最初に三次元形状データの読出しをし、その評価を行う半田ペーストの位置については、適宜選定すればよく、以下他の印刷された半田ペーストについて順次同じ手順でデータ読出しとその評価を行う。

次に、ステップＳ２０２において、読出した三次元形状データにもとづいて、特徴検出手段１４は演算手段１３におけると同様の方法で面積率を算出するとともに、面積率算出の対象とした所定の高さオフセット値における水平断面の重心の位置を算出する。面積率は演算手段１３で演算した結果を読出してもよい。

以下、この水平断面を「基準水平断面」と呼び、その重心を「重心ａ」と呼ぶ。その位置を示す座標を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸で三次元の座標系を用いて表す。ここで、図１の紙面およびプリント回路基板１の表面と平行な方向をＸ軸、紙面と直交しかつプリント回路基板１の表面と平行な方向をＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸と直交する方向をＺ軸とすると、重心ａの座標は（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）で表される。

次に、ステップＳ２０３において、特徴抽出手段１４は、上述した演算手段１３と同じ方法で平均高さおよび体積率を算出するとともに、この体積率計算の対象となっている立体の重心を算出する。以下、この重心を「重心ｂ」（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）と呼ぶ。なお、平均高さおよび体積率は演算手段１３で演算した結果を読出してもよい。

ステップＳ２０４において、算出した面積率、平均高さ、および体積率に対して、制御部１８から与えられている各印刷された半田ペーストについての特徴抽出可否判定の結果にもとづいて、以降の処理プロセスが分岐する。

すなわち、このステップ２０４において、面積率、平均高さ、および体積率のいずれか一つ以上が特徴抽出可否判定の閾値未満である場合には、特徴抽出不可能と判定され（Ｎｏ）、ステップＳ２１３に進む。一方、面積率、平均高さ、および体積率の全てが閾値以上である場合には特徴抽出可能と判定され（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５以降の処理に移る。

ステップＳ２０５において、特徴抽出手段１４は、重心ａを始点とし、重心ｂを終点とするベクトルの基準水平断面への投影ベクトル（Ｘｂ−Ｘａ、Ｙｂ−Ｙａ）を算出する。

引き続いてステップＳ２０６において、前記投影ベクトルに対して、当該印刷された半田ペーストに対応する印刷用マスクの開口部形状のＸ方向およびＹ方向の最大長さＬｘ、Ｌｙを用いて標準化を行う。標準化された投影ベクトルは、
[（Ｘｂ−Ｘａ）／Ｌｘ、（Ｙｂ−Ｙａ）／Ｌｙ]
となる。以下、このベクトルを標準化ベクトルと呼ぶ。

特徴抽出手段１４は、ステップＳ２０７において、前記標準化ベクトルの長さを当該印刷された半田ペーストについての三次元形状の偏り度合いとして算出し、またステップＳ２０８において、標準化ベクトルの向きを角度で表してその偏り方向として算出する。なお、偏り方向は、全方位３６０度を幾つかに等分して、どの範囲に属しているかを記号などで表してもよい。

次に、ステップＳ２０９において、前記基準水平断面から上方へ、間隔ｄ毎に水平断面の形状データを抽出する。もっとも高い位置の水平断面の高さは、前記平均高さを超えないものとする。間隔ｄの値は制御部１８から与えられる。引き続きステップＳ２１０において抽出した水平断面の形状データから、各水平断面についての面積を算出する。

次に、ステップＳ２１１において、間隔ｄを隔てた水平断面同士の面積の変化率の平均を算出する。ここで、基準水平断面を１番目としたときのｎ番目（ｎは正の整数）の水平断面の面積をＡ_n、（ｎ＋１）番目の面積をＡ_n+1とし、面積の変化率を下記の数式（１）で定義する。式（１）のｔは印刷用マスクの厚みである。

ステップＳ２１２において、すべての変化率を合計し、その値を（水平断面の個数−１）で除して、面積の変化率の平均を求め、それを印刷された半田ペーストの三次元形状の傾斜度合いとする。印刷された半田ペーストの三次元形状の側面とプリント回路基板表面とのなす内角が小さくなれば、傾斜度合いの値が大きくなる。

ステップＳ２１３において、任意の印刷箇所の特徴抽出処理を終了し、そのときに処理対象となる次の印刷箇所が存在していれば（Ｎｏ）、ステップＳ２０１の処理に戻り、次の印刷された半田ペーストについて上述と同じ方法で処理を行う。検査すべき対象の印刷された半田ペーストが存在しなければ（Ｙｅｓ）、特徴抽出手段１４の処理を終了する。

上述したように、集計手段１５は、特徴抽出手段１４による特徴抽出の結果にもとづき、印刷された半田ペーストそれぞれについての三次元形状の特徴量を、三次元形状の偏り度合いおよび傾斜度合いで階層的にグルーピングするとともに、各グループに属する印刷された半田ペーストの数が、検査対象とした、印刷された半田ペーストの全数（７４４個）に占める比率を算出する。

集計手段１５によるグルーピングの結果および集計結果を表１および表２にそれぞれ示す。表１に偏り度合いの集計結果を示し、表２に傾斜度合いの集計結果を示す。偏り度合いおよび傾斜度合いのグルーピングのための各閾値は、制御部１８から与えられる。

この例では、テスト用の半田ペーストをプリント回路基板１上に、面積および形状がほぼ等しくなるようにして、分散させて印刷した。印刷された半田ペーストそれぞれについて、上述の方法でその三次元形状を測定し、さらに、印刷された半田ペースト毎にその三次元形状の偏り度合いと傾斜度合いとを算出した。

面積率、位置ずれ量、平均高さ、頂点高さ、および体積率について、印刷された半田ペーストそれぞれが良であると判定され、さらに、三次元形状の偏り度合いや傾斜度合いが所定の範囲内の値であるとき、半田ペーストの印刷条件が適切であると判断することができる。

これに対して、面積率、位置ずれ量、平均高さ、頂点高さ、および体積率について、印刷された半田ペーストそれぞれが良であると判定されたとしても、三次元形状の偏り度合いや傾斜度合いの大きいものが多く含まれていた場合には、半田ペーストの印刷条件が適切ではないと判断することができる。このような場合には、実際の不良を発生させる確率が高まると考えられる。

このため、良否判定手段１６において、集計手段１５による集計結果にもとづいて、良否の判定を行う。集計手段１５による結果にもとづく良否判定は、制御部１８から与えられた三次元形状の偏り度合いの値とその値を示す印刷された半田ペーストの数もしくは割合、および三次元形状の傾斜度合いの値とその値を示す印刷された半田ペーストの数もしくは割合にもとづき行われる。ここで、偏り度合いが大きい場合とは、たとえば集計手段１５による集計例を示す表１において、偏り度合いが０．５以上の場合である。同様に傾斜度合いが大きい場合とは、表２において、傾斜度合いが１．０以上の場合である。

前述した従来の検査装置２０では、印刷された半田ペーストの面積や高さ、体積などについて測定をして、印刷された半田ペースト毎にその印刷形状の良否を判定していた。このため、プリント回路基板に印刷された半田ペースト全体、すなわち印刷された半田ペーストの集合体としての印刷形状の特徴を知ることはできなかった。

これに対して、本実施の形態にかかる検査装置１０によれば、印刷された半田ペースト毎にその三次元形状の偏り度合いや傾斜度合いなどの三次元形状の特徴量を抽出するとともに、抽出した特徴量をグルーピングするとともに集計して、集合体としての印刷された半田ペーストの形状の特徴を知ることができる。この集計結果を利用すれば、印刷の品質を低下させている要因を効率良く探索することができる。その結果、印刷工程を改善して半田不良の発生を未然に防止することが可能となる。

表３および表４に、制御部１８から与えられる印刷された半田ペーストの三次元形状の偏り度合いおよび傾斜度合いにもとづいて良否判定をするときの基準について、その具体例を示す。すなわち、表３は、印刷された半田ペーストについての偏り度合いの基準値と、検査した半田ペースト数に対する基準値以上の値を持つものの割合を示す。また、表４は、印刷された半田ペーストの傾斜度合いの基準値と、検査した半田ペースト数に対する基準値以上の値を持つものの割合を示している。

偏り度合いの良否判定において、制御部１８から与えられた偏り度合いの値（表３では０．５）以上の半田ペーストの数もしくは割合が、制御部１８から与えられた印刷された半田ペーストの数もしくは割合（表３では５％）未満では良と判定され、それ以上の場合には不良と判定される。

傾斜度合いの良否判定についても同様に、傾斜度合いの値（表４では１．０）以上の半田ペーストの数もしくは割合が、制御部１８から与えられた半田ペーストの数もしくは割合（表４では５％）未満である場合には良と判定され、それ以上の場合には不良と判定される。

上述したように本実施の形態では、プリント回路基板１上にテスト用に印刷した半田ペーストを対象として、それら個々について、三次元形状の偏り度合いと傾斜度合いを算出した。

しかし、実際には搭載される電子部品の種類によって、印刷される半田ペーストの面積やその三次元形状が異なる。同じ半田ペーストをプリント回路基板に印刷しても、印刷された半田ペーストの面積やその三次元形状が異なると、偏り度合いや傾斜度合いが異なってくる。したがって、通常、実際に検査を行う場合には、面積や形状に応じて、印刷された半田ペーストを複数のグループに分け、代表的なグループに属する、半田ペーストについて偏り度合いや傾斜度合いを算出することが好ましい。

本実施の形態では、１枚のプリント回路基板を対象として印刷された半田ペーストについての検査を行う例について説明した。これに対して、印刷された時刻の異なる複数枚のプリント回路基板を対象として印刷状態の検査を行い、偏り度合いおよび傾斜度合いをプリント回路基板毎に記録し、その経時的な変化を分析すれば、印刷工程の品質悪化の傾向を予測することが可能となる。

本実施の形態では、印刷された半田ペーストの三次元形状の偏り度合いおよび傾斜度合いに基準値を設け、この基準値以上の半田ペーストの数や割合によってプリント回路基板の印刷状態の良否を判定している。このような方法に代えて、印刷された半田ペーストの三次元形状の偏り度合いおよび傾斜度合いの分布を求め、その分布曲線の分散の値や標準偏差の値によって印刷状態の良否を判定してもよい。

本実施の形態では、印刷された半田ペーストの三次元形状の偏り度合いと傾斜度合いをパラメータとして、集合体としての印刷された半田ペーストについての良否判定を行った。しかし、これらのパラメータは例示にすぎず、印刷された半田ペーストの面積率や体積率等の他のパラメータを用いたり、それらのパラメータを組み合わせたりすることによって、半田ペーストの印刷状態に関して、異なる視点での解析や、より精度の高い解析を行うことが可能となる。

本発明にかかる検査方法および装置は、印刷された半田ペーストの三次元形状の特徴を示す情報が得られるため、半田ペーストの印刷工程の管理や半田ペーストの印刷を含む実装工程全体の品質分析等の用途に適用することができる。

Claims (9)

1. プリント回路基板上の複数個所に印刷用マスクを使用して印刷された半田ペーストについて、前記プリント回路基板の表面から前記印刷された半田ペーストの表面までの高さを計測する第１のステップと、
   前記第１のステップで計測された前記印刷された半田ペーストの表面の高さと前記プリント回路基板上の座標値とで表される三次元形状データを生成する第２のステップと、
   前記第２のステップで生成された三次元形状データから、前記印刷された半田ペーストそれぞれについての偏りの度合いおよび偏りの方向である三次元形状の特徴量を数値化して抽出する第３のステップと、
   前記第３のステップで抽出された、前記印刷された半田ペーストの三次元形状の特徴量に応じて前記印刷された半田ペーストを分類し、その分類毎の前記印刷された半田ペーストの数またはそれが検査対象数に占める割合を算出する第４のステップとを含み、
   前記三次元形状の特徴量を数値化するときに、前記印刷用マスクの開口の寸法により前記特徴量を標準化することを特徴とする、印刷された半田ペーストの検査方法。
2. 前記印刷用マスクの開口の直交する２方向の最大寸法により前記特徴量を標準化する請求項１記載の半田ペーストの検査方法。
3. プリント回路基板上の複数個所に印刷用マスクを使用して印刷された半田ペーストについて、前記プリント回路基板の表面から前記印刷された半田ペーストの表面までの高さを計測する第１のステップと、
   前記第１のステップで計測された前記印刷された半田ペーストの表面の高さと前記プリント回路基板上の座標値とで表される三次元形状データを生成する第２のステップと、
   前記第２のステップで生成された三次元形状データから、前記印刷された半田ペーストそれぞれについての偏りの度合いと偏りの方向である三次元形状の特徴量を数値化して抽出する第３のステップと、
   前記第３のステップで抽出された、前記印刷された半田ペーストの三次元形状の特徴量に応じて前記印刷された半田ペーストを分類し、その分類毎の前記印刷された半田ペーストの数またはそれが検査対象数に占める割合を算出する第４のステップとを含み、
   前記第３のステップで、
   前記回路基板面から一定距離の面における前記半田ペーストの断面の重心と、前記半田ペーストの体積重心と、を結ぶベクトルの長さを、前記偏りの度合いとして数値化するとともに、前記ベクトルの方向と基準方向との角度を、前記偏りの方向として数値化することを特徴とする半田ペーストの検査方法。
4. 前記第４のステップで算出された分類毎の前記印刷された半田ペーストの数または割合にもとづいて、印刷の良否を判定する第５のステップをさらに含む請求項１または３に記載の印刷された半田ペーストの検査方法。
5. 半田ペーストが印刷された時刻の異なる複数の前記プリント回路基板を対象として前記第１から第４のステップを実行し、かつ前記第４のステップの集計結果を前記プリント回路基板毎に記録する、請求項１または３に記載の印刷された半田ペーストの検査方法。
6. プリント回路基板上の複数個所に印刷用マスクを使用して印刷された半田ペーストについて、前記プリント回路基板の表面から前記印刷された半田ペーストの表面までの高さを計測する高さ計測手段と、
   前記高さ計測手段により計測された前記印刷された半田ペーストの表面の高さと、前記プリント回路基板上の座標値とで表される三次元形状データを生成する形状データ生成手段と、
   前記三次元形状データから、印刷された半田ペーストそれぞれについて、偏りの度合いおよび偏りの方向である三次元形状の特徴量を数値化して抽出する特徴抽出手段と、
   前記特徴抽出手段により抽出された印刷された半田ペーストそれぞれについての三次元形状の特徴量に応じて前記印刷された半田ペーストを分類し、その分類毎の前記印刷された半田ペーストの数またはそれが検査対象数に占める割合を算出する集計手段と
   を備え、
   前記特徴抽出手段が、前記三次元形状の特徴量を数値化するときに、前記印刷用マスクの開口の寸法により前記特徴量を標準化することを特徴とする、印刷された半田ペーストの検査装置。
7. 前記特徴抽出手段が、前記印刷用マスクの開口の直交する２方向の最大寸法により前記特徴量を標準化する請求項６記載の半田ペーストの検査装置。
8. プリント回路基板上の複数個所に印刷用マスクを使用して印刷された半田ペーストについて、前記プリント回路基板の表面から前記印刷された半田ペーストの表面までの高さを計測する高さ計測手段と、
   前記高さ計測手段により計測された前記印刷された半田ペーストの表面の高さと、前記プリント回路基板上の座標値とで表される三次元形状データを生成する形状データ生成手段と、
   前記三次元形状データから、印刷された半田ペーストそれぞれについて、偏りの度合いおよび偏りの方向である三次元形状の特徴量を数値化して抽出する特徴抽出手段と、
   前記特徴抽出手段により抽出された印刷された半田ペーストそれぞれについての三次元形状の特徴量に応じて前記印刷された半田ペーストを分類し、その分類毎の前記印刷された半田ペーストの数またはそれが検査対象数に占める割合を算出する集計手段と
   を備え、
   前記特徴抽出手段が、
   前記回路基板面から一定距離の面における前記半田ペーストの断面の重心と、前記半田ペーストの体積重心と、を結ぶベクトルの長さを、前記偏りの度合いとして数値化するとともに、前記ベクトルの方向と基準方向との角度を、前記偏りの方向として数値化することを特徴とする、印刷された半田ペーストの検査装置。
9. 前記集計手段によって算出された分類毎の前記印刷された半田ペーストの数または割合にもとづいて、印刷の良否を判定する良否判定手段と、
   前記良否判定の結果を出力する出力手段と
   をさらに備える、請求項６または８に記載の印刷された半田ペーストの検査装置。

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