JP5891345B2

JP5891345B2 - 実装部品検査装置及び実装部品検査方法

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Publication number: JP5891345B2
Application number: JP2011170683A
Authority: JP
Inventors: 谷口　昌弘; 昌弘谷口; 井上　雅文; 雅文井上; 聖古市
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: JP2013038114A; CN202738378U

Description

本発明は、部品を基板に実装する部品実装装置で実装された部品実装済み基板の検査を行う実装部品検査装置及び実装部品検査方法に関するものである。

電子部品等の部品を基板に実装する部品実装においては、基板の下面を下受けピン等の複数のバックアップ支持部材によって支持し、基板の上面に設けられた複数の部品実装位置に部品を実装する方法が広く知られている。下受けピンは基板の種類に応じてその配置が変更されるが、従来技術として、画像投影装置によって基板の裏面に部品が装着された状態を、基板の表面側から透視したものに相当する画像を下受けピンが取り付けられる支持板の支持面に投影することで、作業者がその投影像を見ながら下受けピンを支持面上の部品と干渉しない部品に配置する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。部品が実装された実装基板はその後、検査装置によって基板の各部品実装位置における実装の良否についての検査を受け、検査結果がモニタ等の表示手段によって表示される。

特開２００４―２２１１６５号公報

実装の良否検査においては、基板上のある部品実装位置で連続的に実装不良の検査結果があらわれることがある。しかしながら、部品実装装置を取り扱う作業員が経験の浅い者である場合には、当検査結果を見てもそれがどのような原因によるものであるかを理解することは困難であった。その結果、迅速な実装不良対策を講じることができず、実装基板の生産性が低下するという問題が生じていた。

そこで本発明は、基板上のある部品実装位置において連続的に実装不良が検出された場合、経験の浅い作業員でも迅速な実装不良対策を講じることができる実装部品検査装置及び実装部品検査方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の実装部品検査装置は、バックアップ支持部材により下面が支持された基板の当該基板上に設定された複数の部品実装位置に対して部品実装のための作業を行う部品実装用装置を含む部品実装システムにより実装作業が行われた部品実装済み基板を対象として実装状態の検査を行う実装部品検査装置であって、部品実装後の基板において部品実装位置を撮像する撮像手段と、前記撮像手段による撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定手段と、前記判定結果を複数の部品実装済み基板について部品実装位置毎に累積記憶する記憶手段と、部品実装済み基板における部品実装位置を部品実装位置マップとして視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示手段と、前記部品実装位置マップ上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示手段と、前記判定手段において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断手段と、前記判断手段において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、前記判定結果累積表示手段が前記部品実装位置マップに視覚的に表示すると共に当該部品実装位置の周辺のバックアップ支持部材の配置状況を確認する旨の報知を行う報知手段を備えた。

請求項２記載の本発明の実装部品検査方法は、バックアップ支持部材により下面が支持された基板の当該基板上に設定された複数の部品実装位置に対して部品実装のための作業を行う部品実装用装置を含む部品実装システムにより実装作業が行われた部品実装済み基板を対象として実装状態の検査を行う実装部品検査方法であって、部品実装後の基板において部品実装位置を撮像する撮像工程と、前記撮像工程における撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定工程と、前記判定結果を複数の部品実装済み基板について部品実装位置毎に累積記憶する記憶工程と、部品実装済み基板における部品実装位置を部品実装位置マップとして視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示工程と、前記部品実装位置マップ上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示工程と、前記判定工程において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断工程と、前記判断工程において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、前記部品実装位置マップに視覚的に表示すると共に当該部品実装位置の周辺のバックアップ支持部材の配置状況を確認する旨の報知を行う報知工程を含む。

本発明によれば、実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たした部品実装位置がある場合には、当該部品実装位置の周辺のバックアップ支持部材の配置状況を確認する旨の報知が行われることから、部品実装分野での経験が浅い作業員でも実装不良の原因を的確に理解することができ、当該部品実装位置周辺にバックアップ支持部材を新たに追加して配置する等、迅速な実装不良対策を講じることできる。その結果、実装不良基板の発生を抑制して実装基板の生産性を向上せさることができる。

本発明の一実施の形態の部品実装ラインの平面図本発明の一実施の形態の印刷装置の断面図本発明の一実装の形態の印刷装置及び部品実装装置に設けられた基板支持機構の斜視図本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の部品実装装置の断面図本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の実装部品検査装置の（ａ）平面図（ｂ）側面図本発明の一実施の形態の実装部品検査装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の実装部品検査装置のタッチパネルに表示される画像を示す図（ａ）本発明の一実施の形態の部品実装装置にて実装作業の対象となる多面取り基板の平面図（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の部品実装装置にて実装作業の対象となる多面取り基板に部品実装作業を行う場合の説明図本発明の一実施の形態の部品実装装置にて実装作業の対象となる多面取り基板の下面に下受けピンを追加して配置した状態を示す図本発明の一実施の形態の実装部品検査方法のフロー図本発明の一実施の形態の実装部品検査方法のフロー図

まず図１を参照して、本発明の部品実装検査装置を含んだ部品実装システムについて説明する。この部品実装システムを形成する部品実装ライン１は、基板２上に設定された複数の部品実装位置としての電極３のそれぞれに、部品としての電子部品４を実装した部品実装済み基板（以下、「実装基板５」と称する）を製造・検査するための各装置を連結して成る。

図１に示すように、部品実装ライン１は上流側（図１において左側）から印刷装置Ｍ１、印刷状態検査装置Ｍ２、複数の部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５、及び実装部品検査装置Ｍ６の各装置を、基板搬送方向であるＸ方向に連結して構成されている。印刷装置Ｍ１は、部品実装のための基板２上に設定された複数の電極３上に接合材料としてのクリーム半田Ｐｔ（図２参照）を印刷する機能を有する。印刷状態検査装置Ｍ２は、電極３上にクリーム半田Ｐｔが印刷された基板２の印刷状態を検査する機能を有する。部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５は、クリーム半田Ｐｔが印刷された基板２上に電子部品４を実装する機能を有する。実装部品検査装置Ｍ６は、電子部品４が実装された実装基板５を対象として電子部品４の実装状態の検査を行う機能を有する。これらの各装置は通信ネットワーク６を介して管理コンピュータ７に接続され、管理コンピュータ７は部品実装ライン１の各装置による実装・検査作業を統括して制御する。

また図１に示すように、本実施の形態における印刷状態検査装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５、実装部品検査装置Ｍ６は、それぞれ後述する一対の搬送コンベアを各装置の前側、後側にそれぞれ備えており、各装置の前側（図１における下側）において一の搬送コンベアが連結して形成される第１搬送ラインＬ１、各装置の後側（図１における上側）において他の搬送コンベアが連結して形成される第２搬送ラインＬ２上で各装置における所定の作業が同時並行的に行うことができるようになっている。このような構成を採用することで、実装基板の生産性を向上させることができる。

次に、図１〜３を用いて印刷装置Ｍ１について説明する。基台１０の上面にはそれぞれ個別に制御され独立して印刷動作が可能な第１の印刷機構１１Ａ、第２の印刷機構１１Ｂが、基板２の搬送方向であるＸ方向と直交するＹ方向に並んで配置されている。図２において、印刷機構１１Ａ，１１Ｂは主としてマスク枠１２に展張されたマスクプレート１３と、マスクプレート１３の上方に配設されたスキージヘッド１４から成っている（便宜上、図１においてはスキージヘッド１４の図示を省略している）。マスクプレート１３には、印刷対象となる基板２上の電極３の形状・位置に対応してパターン孔１３ａが形成されており、マスクプレート１３の上面にはクリーム半田供給装置（不図示）によってクリーム半田Ｐｔが供給される。

図２において、スキージヘッド１４は、板状のスキージ部材１５が装着されたスキージホルダ１６を昇降させるスキージ昇降機構１７を水平なフレーム１８に配設した構成となっている。フレーム１８の上面に配設されたスキージ昇降機構１７は、下部から下方に延出する昇降軸１７ａを有しており、昇降軸１７ａの下端部にはスキージホルダ１６が固着している。

図２において、基台１０の上方であってマスクプレート１３の下方には、基板２をＸ方向に搬送する一対の基板搬送コンベア１９が設けられている。一対の基板搬送コンベア１９は支持台２０上にてＹ軸方向に対向して設けられた一対のコンベア支持部材２１によって支持されており、各コンベア支持部材２１の上端には基板２を両側から挟み込むクランプ部材２２が設けられている。

一対の基板搬送コンベア１９上に基板２が保持された状態において、当該基板２の下方には基板支持機構２３が配設されている。基板支持機構２３は、支持台２０上に設けられた第１昇降駆動部２４によって昇降する下受け基部２５に複数の下受けピン２６を立設させた構成となっている。

図３において、第１昇降駆動部２４の昇降軸２４ａに結合された下受け基部２５の上面には、所定の規則配列で複数のピン保持孔２５ａが形成されており、ピン保持孔２５ａに下受けピン２６を挿入することにより下受けピン２６は下受け基部２５に垂直姿勢で保持される。この下受けピン２６は下受け基部２５に対して着脱自在となっている。印刷作業を開始するにあたっては、作業員が基板２上の電極３の配置に応じて複数のピン保持孔２５ａのうち任意のピン保持孔２５ａに選択的に下受けピン２６を挿入する。

図２において、基台１０上には支持台２０をＸ、Ｙ方向に移動させるＸテーブル２７Ｘ、Ｙテーブル２７Ｙが段積み状態で設けられており、上段のＸテーブル２７Ｘ上には、支持台２０を昇降させる第２昇降駆動部２８が設けられている。

次に、印刷動作について説明する。印刷装置Ｍ１の上流側に設けられた一対の基板搬送コンベア２９Ａ（図１参照）によって搬入される基板２は基板搬送コンベア１９に受け渡された後、所定の印刷位置まで搬送される。所定の印刷位置まで搬送された基板２は、第１昇降駆動部２４によって下受け基部２５が基板２の下方から上昇（図２の矢印ａ）することによって、当該下受け基部２５に保持された下受けピン２６によって下受けされる。即ち、下受けピン２６は基板２を下面から支持するバックアップ支持部材となっている。

この後さらに基板２を所定の高さまで上昇させたならば、クランプ部材２２によって基板２をその両側から挟み込む。基板２を挟み込んだ状態でさらに下受け基部２５を上昇させることにより、基板２の上面とクランプ部材２２の上面を同一の高さにする。この後、第２昇降駆動部２８によって支持台２０を基台１０に対して上昇（図２の矢印ｂ）させることによって基板２の上面をマスクプレート１３の下面に接触させる。この状態でクリーム半田Ｐｔが供給されたマスクプレート１３上でスキージ移動手段（不図示）によって２つのスキージ部材１５をＹ方向に摺動させることより、パターン孔１３ａを介して基板２の各電極３上にクリーム半田Ｐｔが転写（印刷）される。

各電極３上にクリーム半田Ｐｔが転写されたら、下受け基部２５がマスクプレート１３に対して下降することによって基板２がマスクプレート１３から離版する。その後、各電極３上にクリーム半田Ｐｔが転写された基板２は、印刷装置Ｍ１の下流側に設けられた一対の基板搬送コンベア２９Ｂ（図１参照）に受け渡され、下流の印刷状態検査装置Ｍ２に搬送される。

次に、図１を用いて印刷状態検査装置Ｍ２について説明する。印刷状態検査装置Ｍ２は基台３０上にＹ軸方向に延びたＹ軸移動テーブル３１と、Ｙ軸移動テーブル３１に対してＹ方向に移動自在な２つのＸ軸移動テーブル３２と、Ｘ軸移動テーブル３２に対してＸ軸方向に移動自在な２つのプレート３３から成るヘッド移動機構を有し、このヘッド移動機構の各プレート３３には、撮像視野を下方に向けた検査カメラを備えた印刷状態検査ヘッド３４がそれぞれ設けられている。また基台３０の上面の中央には、第１搬送ラインＬ１、第２搬送ラインＬ２の一部を構成して印刷装置Ｍ１から受け渡された基板２を基板搬送方向（Ｘ方向）に搬送する一対の基板搬送コンベア３５が、印刷状態検査装置Ｍ２の前後にそれぞれ設けられている。

印刷状態検査装置Ｍ２は、上流側の印刷装置Ｍ１から受け渡された基板２を基板搬送コンベア３５によって搬送して位置決めし、ヘッド移動機構によって検査カメラを移動させて基板２上の各電極３を上方から撮像する。そして、撮像された各電極３の画像に基づいて画像認識を行い、各電極３にクリーム半田Ｐｔが正常に印刷されているか否かの印刷状態検査を行う。

次に、図４〜図６を参照して部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５の構成を説明する。なお、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５は同一構造であるので、代表して部品実装装置Ｍ３について説明する。図４、図５において、基台４０の上面の中央には、第１搬送ラインＬ１、第２搬送ラインＬ２を構成してＸ方向に延びた一対の基板搬送コンベア４１が部品実装装置Ｍ３の前側・後側にそれぞれ設けられている。一対の基板搬送コンベア４１は、基台４０上にてＹ軸方向に対向して設けられた一対のコンベア支持部材４２によって支持されている。各コンベア支持部材４２の上端には、基板搬送コンベア４１の上方に張り出して位置する一対の基板端部押え部材４２ａが設けられている。

図５に示すように、一対の基板搬送コンベア４１上に基板２が保持された状態において、当該基板２の下方には基板支持機構４３が配設されている。基板支持機構４３は前述した印刷装置Ｍ１の基板支持機構２３と同様の構成となっており、昇降駆動部４４によって昇降する下受け基部４５に複数の下受けピン４６を立設させた構成となっている。図３に示すように、昇降駆動部４４の昇降軸４４ａに結合された下受け基部４５の上面には、所定の規則配列で複数のピン保持孔４５ａが形成されており、ピン保持孔４５ａに下受けピン４６を挿入することにより下受けピン４６は下受け基部４５に垂直姿勢で保持される。この下受けピン４６は下受け基部４５に対して着脱自在となっている。部品実装作業を開始するにあたっては、作業員が基板２の上面の電極３の配置に応じて複数のピン保持孔４５ａのうち任意のピン保持孔４５ａに選択的に下受けピン４６を挿入する。基板２の下面に部品が実装されている場合は、この部品と干渉しないように下受けピン４６を配置する。

図５に示すように、昇降駆動部４４を駆動して下受け基部４５を基板２に対して下方から上昇させると（矢印ｃ）、複数の下受けピン４６の上端部に基板２の下面２ａが当接し、さらに下受け基部４５を上昇させると、基板２はその上面が基板端部押え部材４２ａの下面に当接した位置で停止する。これにより、基板２は実装作業高さ位置に保持される。即ち、下受けピン４６は上述した印刷装置Ｍ１における下受けピン２６と同様に、基板２を下面から支持するバックアップ支持部材となっている。

図４において、部品実装装置Ｍ３の両側には、それぞれ部品供給部としての複数のテープフィーダ４７が装着されている。テープフィーダ４７は電子部品４を保持したキャリアテープ（不図示）をピッチ送りすることにより、電子部品４を部品取出位置４７ａに供給する機能を有する。

図４および図５において、基台４０上にはＹ軸方向に延びたＹ軸移動テーブル４８と、Ｙ軸移動テーブル４８に対してＹ方向に移動自在な２つのＸ軸移動テーブル４９と、Ｘ軸移動テーブル４９に対してＸ軸方向に移動自在な２つのプレート５０から成るヘッド移動機構５１が配設されており、２つのプレート５０のそれぞれには実装ヘッド５２が装着されている。実装ヘッド５２は複数の保持ヘッドを備えた多連型ヘッドであり、それぞれの保持ヘッドの下端部には電子部品４を吸着して保持し個別に昇降可能な吸着ノズル５２ａが装着されている。また、実装ヘッド５２にはＸ軸移動テーブル４９の下面側に位置して一体的に移動する基板認識カメラ５３が装着されている。さらに、テープフィーダ４７と基板搬送コンベア４１との間には、吸着ノズル５２ａに吸着保持された電子部品４を撮像する部品認識カメラ５４が設けられている。

次に図６を参照して、制御系の構成を説明する。部品実装装置Ｍ３に備えられた制御部５５は部品実装装置Ｍ３をそれぞれ構成する以下の各部を制御する。制御部５５がヘッド移動機構５１、実装ヘッド５２、テープフィーダ４７を制御することにより、基板搬送コンベア４１により搬送される基板２に対して部品実装作業が実行される。また、制御部５５が基板支持機構４３を制御することにより、下受けピン４６を上昇させて基板２を下面から下受け支持する基板支持作業が実行される。

制御部５５には通信部５６、入出力部としてのタッチパネル５７及び記憶部５８が接続されている。通信部５６は図１に示す管理コンピュータ７を介して他装置との間で制御信号やデータの授受を行う。タッチパネル５７は装置稼働のための操作入力や生産データ等の入力に用いられ、また制御部５５からの出力情報を表示する。記憶部５８は基板搬送動作や部品実装動作を実行するための必要な実装プログラムや生産情報を記憶する。

次に、部品実装装置Ｍ３における動作について説明する。部品実装装置Ｍ３の制御部５５は上流側の装置から基板２が送られてきたことを検知すると、基板搬送コンベア４１を動作させて基板２を受け取って搬送し、所定の部品実装位置に基板２を位置決めする。次いで、制御部５５は昇降駆動部４４を駆動して下受けピン４６が装着された下受け基部４５を基板２に対して下方から上昇（図５の矢印ｃ）させることで、基板２の下面２ａに下受けピン４６の上端を当接させる。この状態でさらに下受け基部４５が上昇すると、基板２は下受けピン４６により下面２ａを支持された状態のままその上面が基板端部押え部材４２ａの下面に当接した位置で停止する。基板２の上面が基板端部押え部材４２ａの下面に当接した位置で停止したならば、制御部５５はヘッド移動機構５１を駆動することにより基板認識カメラ５３を基板２の上方に移動させて基板２を撮像し、基板２の位置ずれを検出する。

基板２の撮像後、制御部５５は実装ヘッド５２をテープフィーダ４７の部品取出位置４７ａ上に移動させ、部品取出位置４７ａ上にて吸着ノズル５２ａを下降させることにより吸着ノズル５２ａに電子部品４を吸着保持させる。次いで制御部５５は、電子部品４を保持した実装ヘッド５２を部品認識カメラ５４の上方に移動させ（図４参照）、部品認識カメラ５４にて吸着ノズル５２ａに吸着保持された電子部品４を撮像して認識し、電子部品４の吸着ノズル５２ａに対する位置ずれを検出する。

位置ずれ検出後、制御部５５は実装ヘッド５２を基板２の上方に移動させて位置合わせし、吸着ノズル５２ａを基板２に対して下降させることにより電子部品４を基板２に実装する。このとき、制御部５５は部品認識カメラ５４による電子部品４の認識結果と、基板認識カメラ５３による基板２の認識結果とを加味した実装位置補正を行って電子部品４を基板２の電極３上に実装する。部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５のうち最下流に配設された部品実装装置Ｍ５にて実装作業を終えた実装基板５は、下流の実装部品検査装置Ｍ６に搬送される。

次に、実装部品検査装置Ｍ６について、図７〜図１３を用いて説明する。図７および図８において、実装部品検査装置Ｍ６は、基台６０と、基台６０に設けられ電子部品４が実装された実装基板５の搬送及び実装基板５を検査位置に位置決めする一対の基板搬送コンベア６１と、基台６０に設けられたヘッド移動機構６２と、ヘッド移動機構６２によって移動される実装状態検査ヘッド６３を備えて成る。また、基台６０には入出力装置としてのタッチパネル６４が備えられている。

一対の基板搬送コンベア６１はＸ方向に延びた状態で実装部品検査装置Ｍ６の前側・後側にそれぞれ設けられており、各基板搬送コンベア６１はそれぞれ第１搬送ラインＬ１、第２搬送ラインＬ２の一部を構成している。ヘッド移動機構６２は基台６０上にＹ軸方向に延びたＹ軸移動テーブル６５と、Ｙ軸移動テーブル６５に対してＹ方向に移動自在な２つのＸ軸移動テーブル６６と、Ｘ軸移動テーブル６６に対してＸ軸方向に移動自在な２つのプレート６７から成る。実装状態検査ヘッド６３は各プレート６７に取り付けられており、また撮像視野を下方に向けた検査カメラ６３ａを備えている。このため実装状態検査ヘッド６３は、ヘッド移動機構６２を構成するＹ軸移動テーブル６５に対するＸ軸移動テーブル６６のＹ方向への移動動作と、Ｘ軸移動テーブル６６に対するプレート６７のＸ方向への移動動作とを組み合わせることによって水平面内で移動させることができる。

基板搬送コンベア６１による実装基板５の搬送動作は、実装部品検査装置Ｍ６が備える制御部６８が有する機構制御部６９が図示しないアクチュエータ等から成る基板搬送コンベア駆動部の作動制御を行うことによってなされ、また実装状態検査ヘッド６３の移動動作は、同じく機構制御部６９が前述のヘッド移動機構６２の作動制御を行うことによってなされる。

次に図８を参照して、実装部品検査装置Ｍ６の制御系の構成について説明する。制御部６８は機構制御部６９、検査処理部７０、記憶部７１を有している。検査処理部７０は画像処理部７０ａ、良否検査部７０ｂ、カウント部７０ｃ、統計処理部７０ｄ、判断部７０ｅ、表示処理部７０ｆから構成されている。また記憶部７１はプログラム記憶部７２、検査用データ記憶部７３、検査済実装基板目標枚数記憶部７４、実装不良累積データ記憶部７５、実装不良判定割合しきい値記憶部７６から構成されている。

制御部６８には前述のタッチパネル６４が接続されており、タッチパネル６４からの入力信号が制御部６８に入力され、タッチパネル６４には制御部６８からの出力情報が表示される。即ち、タッチパネル６４の出力動作は制御部６８によって制御される。

次に、記憶部７１について説明する。プログラム記憶部７２には、ヘッド移動機構６２、実装状態検査ヘッド６３による検査動作のための処理プログラムが記憶されている。検査用データ記憶部７３には部品実装位置データ７３ａ、実装部品データ７３ｂ、及び検査しきい値データ７３ｃが記憶されている。部品実装位置データ７３ａは、基板２において電子部品４が実装される部品実装位置の基板２における座標位置を示すデータである。実装部品データ７３ｂは、各部品実装位置に実装される電子部品４の種類を示すデータである。検査しきい値データ７３ｃは、電子部品４の正規位置に対する許容位置ずれ量を定めたデータである。検査済実装基板目標枚数記憶部７４は、後述する実装不良判定割合の算出に必要な検査済み実装基板５の目標となる枚数を記憶する。実装不良累積データ記憶部７５は、統計処理部７０ｄにて統計処理された各部品実装位置における実装不良累積データを記憶する。実装不良判定割合しきい値記憶部７６は、後述する実装不良詳細画像８３にて推定不良要因を表示するか否かのしきい値を記憶する。

次に、機構制御部６９について説明する。機構制御部６９は、基板搬送コンベア６１、ヘッド移動機構６２、検査カメラ６３ａを含む実装状態検査ヘッド６３、及び実装状態検査ヘッド６３の撮像制御を行うＣＣＵ（カメラコントロールユニット）７７の検査処理実行に供する機構部７８を制御する。

次に、検査処理部７０について説明する。画像処理部７０ａはＣＣＵ７７を介して実装状態検査ヘッド６３によって撮像された実装基板５の画像データを受信し、所定の部品実装位置に対する電子部品４の位置ずれ検出等の所定の画像処理を行う。良否検査部７０ｂは画像処理部７０ａによって処理された画像処理結果と、検査用データ記憶部７３に記憶された各データとを比較することによって電極３に電子部品４が正常に実装されているか否かの部品実装状態の良否を判定し、判定結果を統計処理部７０ｄに出力する。具体的には、電子部品４の所定の部品実装位置に対するずれ量が検査しきい値データ７３ｃに記憶されているしきい値を超えている場合には実装不良と判定する。即ち、画像処理部７０ａ及び良否検査部７０ｂは撮像手段による撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定手段となっている。

この判定手段による判定結果の出力に際しては実装不良の判定のみならず、実装不良の種類も併せて出力する。具体的には、判定手段は電子部品４の実装位置が正規位置から外れた場合には「部品位置ずれＮＧ」と判定し、部品実装位置に電子部品４が実装されていない場合には「部品無しＮＧ」と判定し、電子部品４が表裏反転して実装された場合には「反転ＮＧ」と判定し、電子部品４の実装方向が誤った状態で実装された場合には「極性ＮＧ」と判定し、部品実装位置に異物が混入している場合には「異物ＮＧ」と判定する。

カウント部７０ｃは、判定手段によって実装の良否の判定を終えた検査済み実装基板５の枚数をカウントし、検査済み実装基板５の枚数が検査済実装基板目標枚数記憶部７４に記憶された枚数に達したと判断した場合、統計処理部７０ｄに対して後述する実装不良判定割合を算出するよう指令を出す。

統計処理部７０ｄは判定手段による実装基板５毎の判定結果を累積集計し、所定の統計処理を行う。具体的には、部品実装位置毎に実装不良と判定された回数をカウントするとともに、実装基板５毎の各部品実装位置における実装不良の種類の割合を算出する。さらに統計処理部７０ｄは、カウント部７０ｃからの指令を受けて統計処理結果を実装不良累積データ記憶部７５に出力するとともに、各部品実装位置において実装不良と判定された割合を算出し、算出結果を実装不良累積データ記憶部７５に出力する。実装不良の判定割合は、各部品実装位置において実装不良と判定された回数から検査を終えた実装基板５の枚数を除算することによって算出される。即ち、統計処理部７０ｄは判定手段において実装不良と判定された割合を部品実装位置毎に算出する実装不良判定割合算出手段となっている。

判断部７０ｅは、統計処理部７０ｄによって算出された各部品実装位置における実装不良の判定割合が、実装不良判定割合しきい値記憶部７６に記憶されているしきい値を超えているか否かを判断する。そして、実装不良判定割合がしきい値を超えたと判断した場合、当該しきい値を超えたと判断された部品実装位置に対して後述する推定不良要因の表示処理を行うよう表示処理部７０ｆに指令を出す。即ち、判断部７０ｅは判定手段において実装不良と判定された割合が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断手段となっている。

表示処理部７０ｆは、検査を受けた実装基板５の部品実装位置を示す画像をタッチパネル６４に表示する。また、実装不良累積データ記憶部７５に記憶された各部品実装位置における統計処理データを表示処理し、タッチパネル６４に出力する。さらに、判断部７０ｅによって実装不良判定割合が所定のしきい値を超えたと判断された部品実装位置に対して、後述する推定不良要因の表示処理を行う。

図９は、実装不良累積データ記憶部７５に記憶されたデータを表示処理部７０ｆによって表示処理してタッチパネル６４に表示した画像を示している。タッチパネル６４に表示される画像には基板２上にて実装不良と判定された箇所を部品実装位置毎に表示する部品実装位置マップ７９が含まれている。

制御部６８が行う部品実装位置マップ７９における実装不良箇所の表示方法について詳しく説明する。タッチパネル６４に表示された累積表示ボタン８０を作業員が操作すると、表示処理部７０ｆは部品実装位置マップ７９に表示された実装基板の画像上において、実装不良が発生した部品実装位置に対して実装不良判定データを表示する。本実施の形態では実装不良判定データの表示方法として、部品実装位置マップ７９にて実装不良と判定された部品実装位置にプロットマークＰを用いて表示し、且つ実装不良の判定割合に応じてプロットマークＰの色を異ならしめている。プロットマークＰの色の割り当ては、タッチパネル６４に表示されるカラー参照欄８１によって確認することができる。これにより作業員は、部品実装位置マップ７９上に表示されたプロットマークＰの色をカラー参照欄８１と対比することにより、実装不良の判定割合を視覚的に知ることができる。

なお、実装不良の判定割合に応じて割り当てられるプロットマークＰの色、プロットマークＰの色を割り当てる数値の範囲等は任意に設定可能である。そして制御部６８は、作業員によってタッチパネル６４に表示された累積リセットボタン８２が操作された場合には、記憶した実装不良累積データをリセットし、その時点から判定結果の累積記憶を新たに開始する。

上記構成において、実装不良累積データ記憶部７５は判定結果を複数の実装基板５について部品実装位置毎に累積記憶する記憶手段となっており、表示処理部７０ｆ及びタッチパネル６４は、実装基板５における部品実装位置を部品実装位置マップ７９として視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示手段となっている。また統計処理部７０ｄ及び表示処理部７０ｆは、部品実装位置マップ７９上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示手段を構成する。

部品実装位置マップ７９上にて表示されるプロットマークＰを作業員が選択すると、制御部６８は当該プロットマークＰにおける実装不良の詳細な情報を表示する実装不良詳細画像８３をタッチパネル６４に表示する。実装不良詳細画像８３には、部品実装位置マップ７９に表示された検査対象である実装基板５の品種を示す「基板Ｎｏ．」、多面取り基板の場合には当該部品実装位置が属するパターンを示す「パターンＮｏ．」、選択した部品実装位置において実装された電子部品４の基板２における実装順序を示す「ブロックＮｏ．」、選択した部品実装位置において電子部品４の実装作業を行った部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５を示す「実装マシンＮｏ．」、前記「実装マシンＮｏ．」にて示された部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５に備えられた複数の吸着ノズル５２ａのうち、選択した部品実装位置に実装された電子部品４の実装作業に用いられた吸着ノズル５２ａを示す「使用ノズルＮｏ．」、選択した部品実装位置に実装された電子部品４を供給したテープフィーダ４７を示す「供給フィーダＮｏ．」、選択した部品実装位置における電子部品４の位置ずれや部品無し等、実装不良の具体的な内容を示す「不良内容」、及び「推定不良要因：下受けピンの配置不備」という文言が含まれる。

上述した実装不良詳細画像８３のうち「不良内容」については、選択した部品実装位置における実装不良の内容は単位実装基板毎に異なる場合があるので、「部品位置ずれＮＧ」、「部品無しＮＧ」、「反転ＮＧ」、「極性ＮＧ」、「異物混入ＮＧ」の発生比率が円グラフとして表示される。これにより、各部品実装位置における実装不良の詳細を容易に把握することができる。また「推定不良要因：下受けピンの配置不備」の文言は、プロットマークＰが表示された部品実装位置のうち、実装不良と判定された割合が、実装不良判定割合しきい値記憶部７６に記憶されているしきい値を超えたと判断部７０ｅが判断した部品実装位置に対して表示される。例えば、ある部品実装位置における実装不良の判定割合が４１％を超えたと判断部７０ｅが判断した場合、判断部７０ｅはその判断結果を表示処理部７０ｆに出力し、表示処理部７０ｆが当該判断結果に基づきタッチパネル６４に上記文言の表示処理を行う。なお、しきい値は作業員が任意に設定するようにしてもよい。

上述のように、基板２に電子部品４を実装して実装基板５を製造する電子部品実装においては、複数の部品実装位置にて実装ＮＧが発生し得る。また、部品実装位置毎における実装ＮＧの発生頻度や不具合の具体的な内容も様々である。このような実装ＮＧの発生は実装基板５の品質に重大な影響を及ぼすので、実装ＮＧの発生割合が高い部品実装位置が発生した場合、作業員は実装ＮＧとなった原因をつきとめて迅速な対策をとる必要がある。ここで、制御部６８によって実装不良詳細画像８３に推定不具合要因が表示されるのは、実装不良と判定された原因の一つとして下受けピン４６の配置状態が適切ではないことが考えられるものの、経験の浅い作業員はその原因を容易に理解することができず、具体的な対策を講じることができない傾向にあり、上記文言の表示に接した作業者は速やかに下受けピン４６の配置不備を考慮した対策をとることができる。以下、この下受けピン４６の配置不備によって発生し得る実装不良の内容とその対策方法について説明する。

図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、下受けピン４６の配置不備によって実装ＮＧが発生している状態の一例を示している。図１０（ａ）にて図示する基板９０は、複数の単位基板９０ａを単一基板に作り込んだ多面取り基板である。単位基板９０ａは分割スリット９０ｂによって予め区分され、各単位基板９０ａは部分的に形成されたブリッジ部９０ｃのみによって基板９０の本体部と結合されている。

図１０（ｂ）に示すように、基板９０において単位基板９０ａの下面以外の箇所に下受けピン４６を配置すると、単位基板９０ａがその自重によって凹状に撓む場合がある。ここで、吸着ノズル５２ａの単位基板９０ａに対する下降距離（矢印ｄ）は撓みのないフラットな状態の基板を前提として定められているので、単位基板９０ａが凹状に撓んだ状態のまま電子部品４の実装を行うと、吸着ノズル５２ａに吸着された電子部品４は単位基板９０ａ上に形成された電極９０ｄとの間で撓み量分の隙間を有した状態で吸着ノズル５２ａによる吸着が解除され、その結果、位置ずれを起こして実装される事態が発生し得る。

また図１０（ｃ）に示すように、単位基板９０ａが凹状に撓んでいない場合であっても、単位基板９０ａの下面が下受けピン４６により支持されていない部品実装位置に電子部品４の実装を行うと、単位基板９０ａに対する電子部品４の下方への押圧力（矢印ｅ）によって単位基板９０ａが凹状に撓み、この撓みに起因して電子部品４が位置ずれを起こして実装される事態が発生し得る。

このように、下受けピン４６の配置が適切でないにも拘らず電子部品４の実装作業が続けられると、当該部品実装位置にて連続して実装不良が発生し得る。なお、下受けピン４６の配置不備に起因する実装不良は、上記した基板９０のような多面取り基板を用いた場合に限定されるものでなく、例えば極めて薄い樹脂製の基板に対して電子部品を実装する場合にも上記と同様のケースが生じ得る。

制御部６８によって実装不良詳細画像８３上に「推定不具合要因：下受けピンの配置不備」との表示がなされたら、作業員は実装不良詳細画像８３上の「実装マシンＮｏ．」、「使用ノズルＮｏ．」、「供給フィーダＮｏ．」等に表示される内容に基づいて、配置不備の指摘を受けている下受けピン４６が配置されている実装作業箇所を特定し、下受けピン４６の実際の配置状況を確認する。下受けピン４６の配置が適切でない場合には、作業員は下受けピン４６の配置の変更を行い、必要に応じて図１１に示すように下受けピン４６Ａを追加して挿入する。

上記構成において、タッチパネル６４及びその制御を行う制御部６８は、判定手段において実装不良と判定された割合が所定の条件を満たした部品実装位置について、当該部品実装位置周辺のバックアップ支持部材の配置状況を確認する旨の報知を行う報知手段となっている。

次に、実装部品検査の実行フローについて図１２、図１３を用いて説明する。まず、制御部６８は実装不良の判定割合を算出するために必要となる所定枚数分の実装基板５の検査データを取得する（ＳＴ１）。この実装基板５の検査データ取得のための実行フローについて、図１２を用いて説明する。

図１３に示すように、まず、機構制御部６９が基板搬送コンベア６１を制御することによって実装基板５を実装部品検査装置Ｍ６内に搬入する（ＳＴ１１）。次いで、機構制御部６９はヘッド移動機構６２を駆動して実装状態検査ヘッド６３を実装基板５上に移動させ、検査カメラ６３ａによって検査対象となる１つあるいは検査カメラ６３ａの撮像範囲に含まれる複数の部品実装位置を撮像することで実装基板５の実装部品画像を取得する（ＳＴ１２）。即ち、実装状態検査ヘッド６３は部品実装後の基板２において部品実装位置を撮像する撮像手段となっている。この実装部品画像を画像処理部７０ａによって画像処理し、この処理結果に基づいて良否検査部７０ｂによって部品実装位置における実装状態の良否検査を行う（ＳＴ１３）。

そして、良否検査部７０ｂによって部品実装位置の実装状態の良否を判定し（ＳＴ１４）、実装不良と判定した場合、良否検査部７０ｂは当該部品実装位置及び実装不良の内容を含めた実装基板５の検査データを統計処理部７０ｄに出力する（ＳＴ１５）。そして、制御部６８は１枚の実装基板５における全ての部品実装位置についての良否検査が終了したか否かを判断し（ＳＴ１６）、全ての部品実装位置についての良否検査が終了していなければ、（ＳＴ１２）に戻って未だ良否検査を行っていない他の部品実装位置における実装部品画像を取得して同様の処理を実行する。そして、制御部６８は全ての部品実装位置の検査についての良否検査が終了したと判断した場合、実装基板５を実装部品検査装置Ｍ６から搬出する（ＳＴ１７）。搬出された実装基板５はカウント部７０ｃによってカウントされ、検査済実装基板目標枚数記憶部７４に記憶された所定枚数分の実装基板５についての検査データを統計処理部７０ｄが取得したか否かが判断される（ＳＴ１８）。所定枚数分に達していなければ（ＳＴ１１）に戻って実装基板５の検査を続行する。このように実装基板５の検査処理を反復実行することで、統計処理部７０ｄは所定枚数分の実装基板の検査データを取得する。

図１２に示すように、カウント部７０ｃは所定枚数分の実装基板５についての検査データを統計処理部７０ｄが取得したと判断したならば、統計処理部７０ｄに対して実装基板５の各部品実装位置における実装不良の判定割合を算出するよう指令を出す。この指令を受けて統計処理部７０ｄは実装不良の判定割合を算出し（ＳＴ２）、算出した各部品実装位置における実装不良の判定割合、各部品実装位置の実装不良回数、各部品実装位置における実装不良の種類の割合を含め、統計処理した実装不良の累積データを実装不良累積データ記憶部７５に出力し、実装不良累積データ記憶部７５はこれを記憶する。そして、表示処理部７０ｆは実装不良累積データ記憶部７５に記憶されたデータに基づいて、部品実装位置を含めた実装基板５の画像を部品実装位置マップ７９上に表示する。

そして作業員がタッチパネル６４上に表示される累積表示ボタン８０を操作すると、表示処理部７０ｆは実装不良累積データ記憶部７５に記憶されたデータを、プロットマークＰを用いて部品実装位置マップ７９上に表示処理する。そして作業員が部品実装位置マップ７９上に表示されたプロットマークＰを操作すると、上述した実装不良詳細画像８３が表示処理部７０ｆによってタッチパネル６４上に表示処理される。

この表示処理部７０ｆによる実装不良詳細画像８３の表示処理に際しては、判断部７０ｅによってプロットマークＰが表示された部品実装位置における実装不良の判定割合が所定のしきい値を超えているか否かが部品実装位置毎に判断され（ＳＴ３）、判断部７０ｅがしきい値を超えていると判断した場合、判断結果は表示処理部７０ｆに出力される。そして、表示処理部７０ｆはこの判断結果を受けて実装不良詳細画像８３にて推定不良要因を表示する処理を行う（ＳＴ４）。

実装不良詳細画像８３上で上記文言の報知がなされたら、作業員は下受けピン４６の配置不備の指摘を受けている部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５における下受けピン４６の配置状況を確認する。そして、作業員は状況に応じて下受けピン４６を新たに追加して設定する等の措置をとる。実装部品検査を終え、不良が検出されなかった実装基板５は、下流側に接続されたリフロー装置９１（図１参照）に搬入され、ここで実装基板５を加熱することにより基板２と電子部品４は半田接合される。

なお、部品実装ライン１においては設備面積の都合等により印刷状態検査装置Ｍ２が配設されない場合もあり得る。かかる場合、印刷状態の検査が行われないまま部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５にて部品実装作業が行われるため、発生した実装不良の要因が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５での下受けピン４６の配置不備ではなく、印刷装置Ｍ１での下受けピン２６の配置不備によって生じたクリーム半田Ｐｔの印刷不良に起因する場合もあり得る。したがって、印刷状態検査装置Ｍ２を含まない部品実装ライン１で製造された実装基板５の検査において上記推定不良要因の表示がなされた場合、印刷装置Ｍ１における下受けピン２６の配置状況も併せて確認し、その不備が確認されたならば下受けピン２６を新たに配置する等の措置をとる。

上記構成において、印刷装置Ｍ１、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ５は、バックアップ支持部材により下面２ａが支持された基板２の当該基板２上に設定された複数の部品実装位置に対して部品実装のための作業を行う部品実装用装置となっている。そして実装部品検査装置Ｍ６は、部品実装用装置を含む部品実装システムにより実装された実装基板５を対象として実装状態の検査を行う。

そして、バックアップ支持部材により下面が支持された基板の当該基板上に設定された複数の部品実装位置に対して部品実装のための作業を行う部品実装用装置を含む部品実装システムにより実装作業が行われた部品実装済み基板を対象として実装状態の検査を行う実装部品検査方法においては、部品実装後の基板において部品実装位置を撮像する撮像工程と、撮像工程における撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定工程と、判定結果を複数の基板について部品実装位置毎に累積記憶する記憶工程と、基板における部品実装位置を部品実装位置マップとして視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示工程と、部品実装位置マップ上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示工程と、判定工程において実装不良と判定された割合が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断工程と、判断手段において実装不良と判定された割合が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、当該部品実装位置の近傍の計測点の設定状況を確認する旨の報知を行う報知工程を含む形態となっている。

これにより、部品実装分野での経験が浅い作業員でも実装不良の具体的な原因を容易且つ迅速に理解し、下受けピン２６，４６の配置不備が指摘された部品実装位置周辺に対して下受けピン２６，４６を新たに追加する等の措置を速やかにとることができる。その結果、実装不良基板の発生を抑制して実装基板の生産性を向上せさることができる。

そして実装不良の発生傾向を分析することにより，実装不良の発生要因を実証的データに基づいて推定して、下受けピン２６，４６をより適正に設定することが可能となる。すなわち実装部品検査において求められた検査結果情報を有効に活用し、部品実装状態検査の有用性を向上させることができる。

前述した本実施の形態では、実装不良詳細画像８３における推定不良要因の表示は、プロットマークＰが表示された部品実装位置において実装不良と判定された割合が所定の条件を満たした場合に行うようにしているが、実装不良と判定された回数が所定の条件を満たした場合に行うようにしてもよい。つまり、検査済み実装基板５の枚数が検査済実装基板目標枚数記憶部７４に記憶された枚数に達したとカウント部７０ｃが判断したならば、統計処理部７０ｄによって統計処理された各部品実装位置における実装不良と判定された回数が所定のしきい値を超えているか否かを判断部７０ｅが判断し、所定のしきい値を超えていると判断したならば、表示処理部７０ｆは実装不良詳細画像８３にて上記推定不良要因を表示する処理を行う。即ち、本発明における判定手段（判定工程）は、実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断するよう構成され、また報知手段（報知工程）は、判断手段（判定工程）において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、当該部品実装位置の近傍の計測点の設定状況を確認する旨の報知を行うよう構成される。

本発明の実装部品検査装置および実装部品検査方法は、実装部品検査において求められた検査結果情報を有効に活用してバックアップ支持部材の配置不備を是正し、実装部品検査の有用性を向上させることができるという効果を有し、基板に実装された部品の実装状態を検査する分野に有用である。

２基板
４電子部品
５実装基板
２６，４６下受けピン
６３実装状態検査ヘッド
６８制御部
７０検査処理部
７０ａ画像処理部
７０ｂ良否検査部
７０ｃカウント部
７０ｄ統計処理部
７０ｅ判断部
７０ｆ表示処理部
７５実装不良累積データ記憶部
７９部品実装位置マップ
８３実装不良詳細画像
Ｍ３〜Ｍ５部品実装装置
Ｍ６実装部品検査装置

Claims

バックアップ支持部材により下面が支持された基板の当該基板上に設定された複数の部品実装位置に対して部品実装のための作業を行う部品実装用装置を含む部品実装システムにより実装作業が行われた部品実装済み基板を対象として実装状態の検査を行う実装部品検査装置であって、
部品実装後の基板において部品実装位置を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定手段と、
前記判定結果を複数の部品実装済み基板について部品実装位置毎に累積記憶する記憶手段と、
部品実装済み基板における部品実装位置を部品実装位置マップとして視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示手段と、
前記部品実装位置マップ上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示手段と、
前記判定手段において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断手段と、
前記判断手段において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、前記判定結果累積表示手段が前記部品実装位置マップに視覚的に表示すると共に当該部品実装位置の周辺のバックアップ支持部材の配置状況を確認する旨の報知を行う報知手段を備えたことを特徴とする実装部品検査装置。
バックアップ支持部材により下面が支持された基板の当該基板上に設定された複数の部品実装位置に対して部品実装のための作業を行う部品実装用装置を含む部品実装システムにより実装作業が行われた部品実装済み基板を対象として実装状態の検査を行う実装部品検査方法であって、
部品実装後の基板において部品実装位置を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程における撮像結果に基づいて実装状態の良否を判定して判定結果を出力する判定工程と、
前記判定結果を複数の部品実装済み基板について部品実装位置毎に累積記憶する記憶工程と、
部品実装済み基板における部品実装位置を部品実装位置マップとして視覚的に画像表示する部品実装位置マップ表示工程と、
前記部品実装位置マップ上において部品実装位置毎に累積記憶された判定結果を表示する判定結果累積表示工程と、
前記判定工程において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたか否かを部品実装位置毎に判断する判断工程と、
前記判断工程において実装不良と判定された割合又は回数が所定の条件を満たしたと判断された部品実装位置について、前記部品実装位置マップに視覚的に表示すると共に当該部品実装位置の周辺のバックアップ支持部材の配置状況を確認する旨の報知を行う報知工程を含むことを特徴とする実装部品検査方法。