JP6277754B2 - 品質管理システムおよび内部検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プリント基板に実装された部品の状態を検査するシステムに関する。
プリント基板上に部品を実装する方法のひとつに、表面実装がある。表面実装とは、プリント基板上にはんだペーストを塗布し、実装する部品を載せてから熱を加えてはんだを溶かすことで部品を固定する実装方式である。集積度が高い基板の製造を行えるため、プリント基板上への部品の実装を自動で行う装置では、表面実装が多く用いられている。
基板への部品の実装を自動化する場合、はんだを冷却した後、正常に基板上に部品が実装されているかを検査する必要がある（以下、リフロー後検査）。特に、部品が有する端子と基板上の電極（ランド）との接続部がはんだによって正常に接合されているか否かを正確に判定することは、製品の品質を担保するうえで重要である。
リフロー後検査を行うためには、基板上のどの位置にどの部品が載せられているかを正確に検出する必要がある。これに関連する技術として、特許文献１には、部品を基板に積載するマウンタから、部品の接合状態を検査する検査装置に対して、部品の寸法に関する情報を送信し、検査装置が当該情報に基づいて検査すべき箇所を認識する部品実装システムが開示されている。当該システムによると、部品の大きさが個体差によってばらついている場合であっても、検査装置が部品の大きさを正しく認識することができる。
また、特許文献２には、検査対象の部品を認識し、最も適合する検査ライブラリを選択して検査を実施する方法が記載されている。
リフロー後検査を行う方法には、ＡＯＩとＡＸＩの二種類がある。ＡＯＩ（Automated Optical Inspection）とは、検査対象をカメラによって撮像し、画像を解析することで部品と基板との接合状態を判定する方法である。また、ＡＸＩ（Automated X-ray inspection）とは、検査対象にＸ線を照射し、取得したＸ線像に基づいて部品と基板との接合状態を判定する方法である。ＡＯＩでは、外観に基づいて不良を発見することができ、ＡＸＩでは、外観からでは発見できない不良を発見することができる。
特開２０１１−９１１８１号公報 特開２００４−１５１０５７号公報
リフロー後検査では、端子とはんだとの接合状態を検査するため、端子が存在する領域（以下、端子領域）と、はんだが存在する領域（以下、はんだ領域）とを識別する必要がある。両者を区別できないと、はんだの接触角や、はんだのぬれ上がり高さを正確に判定できないためである。
例えば、ＡＯＩによる検査装置では、カメラを用いて部品を撮像し、得られた画像に基づいて端子領域を識別することができる。一方、ＡＸＩによる検査装置では、導電体と非導電体のＸ線の透過率の差を利用して、金属が存在する領域を検出することができる。また、同じ金属であっても、材質によってＸ線の透過率が異なるため、はんだと端子とを区別することができる。
しかし、ＡＸＩによる検査では、Ｘ線による透過画像を取得し、三次元データを生成したうえで解析を行うため、可視光像を用いた画像解析よりも時間がかかってしまう。一方で、検査時間を短縮しようとすると、解像度を下げる必要があるため、端子とはんだを識別する際の精度が下がってしまう。
一方、特許文献１および２に記載された技術を応用して、端子が存在する領域をあらかじめマウント時に検出しておき、リフロー後検査で使用するという方法も考えられる。しかし、リフロー工程ではんだが溶解すると、マウントされた部品が沈み込むため、部品の高さ方向の位置が変動してしまう。すなわち、リフロー工程よりも前に端子領域を検出しても、リフロー後検査において当該情報を使用することができない。
本発明は上記の課題を考慮してなされたものであり、表面実装ラインにおいて、内部検査を行う速度を向上させる技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る品質管理システムは、リフロー工程が終了した後、ＡＯＩによる検査を行う際に、電子部品が有する端子の位置を検出し、当該端子の位置に関する情報を、ＡＸＩによる検査を行う際に利用するという構成をとった。
具体的には、本発明に係る品質管理システムは、プリント基板上の電極と、はんだによって前記プリント基板上に実装された部品との接合状態を可視光像によって検査する外観検査装置と、プリント基板上の電極と、はんだによって前記プリント基板上に実装された部品との接合状態を可視光像以外によって検査する内部検査装置と、を有する品質管理システムであって、前記外観検査装置が、前記プリント基板上における、前記電子部品が有する端子の位置に関する情報である端子情報を生成し、前記内部検査装置が、前記端子情報に基づいて検査を行う領域を決定することを特徴とする。
Ｘ線などの可視光線以外を用いて、端子領域とはんだ領域を識別しようとした場合、処理に時間がかかるという問題がある。そこで、本発明に係る品質管理システムでは、可視光像を用いてリフロー後検査を行う際に、端子の位置に関する情報である端子情報を生成し、内部検査装置が検査を行う際に、当該端子情報を用いて検査対象領域を決定するという構成をとった。端子情報は、可視光像から得られる情報であるため、例えばＸ線撮影によって得られる三次元データ等と比較すると情報量は少ないが、内部検査装置が検査を行う領域から明らかに無益な領域を除外させることができる。
例えば、基板に実装される部品の高さや長さは、実装状態や部品の個体差によってそれぞれ異なるため、端子情報が無い場合、内部検査装置は、想定される最も広い領域に対してスキャンを行わなければならない。一方、外観検査装置は、可視光像に基づいて、端子の存在状態が明らかである領域を検出し、端子情報を生成する。すなわち、内部検査装置は、端子の存在状態が明らかである領域を認識することができるため、検査対象領域を絞り込むことができる。これにより、無益なスキャンを抑制することができ、内部検査に要する時間を短縮することができる。
また、前記端子情報は、プリント基板上の電極に対する端子の高さを表す情報を含むことを特徴としてもよく、前記内部検査装置は、前記端子情報に基づいて、検査を行う上限の高さを設定し、当該高さよりも低い領域を検査対象とすることを特徴としてもよい。
内部検査が必要な領域は、部品が有する端子の高さを上限とし、基板上の電極の高さを下限とする領域である。すなわち、外観検査装置から内部検査装置に対して、検査対象の端子の高さを通知することで、検査対象領域を絞り込むことができる。
また、前記端子情報は、前記電極上に設定された基準位置に対する端子の相対位置、端子の幅、電極に対するオフセット量を表す情報を含むことを特徴としてもよい。
端子情報は、端子の高さ（Ｚ方向）を表わす情報のほか、平面（ＸＹ平面）上での位置や大きさを表わす情報を含んでいてもよい。かかる構成によると、端子の位置が特定された状態で内部検査を開始することができるため、内部検査を行う際のＸＹ平面の検査対象領域の抽出を省略することができ、検査を高速化することができる。なお、内部検査装置は、プリント基板上の電極を基準として検査を行うため、端子領域は電極を基準とした位置で表すことが好ましい。
また、前記内部検査装置は、Ｘ線断層画像を用いて接合状態の検査を行うことを特徴としてもよい。
本発明は、Ｘ線を用いて内部検査を行うシステムに対して特に好適である。なお、断層画像は、断層撮影によって直接取得してもよいし、角度を変えて複数の透過画像を取得し、取得した透過画像を合成することで立体的な形状を復元し、復元された形状から断層を抜き出すことで取得してもよい。
また、前記内部検査装置は、前記電子部品が有する端子の厚さに関する情報を取得し、当該情報にさらに基づいて検査を行う領域を決定することを特徴としてもよい。
例えば、端子と電極との接合面積を求める場合、複数の断層画像を取得し、端子の下端を検出したうえで面積を算出する必要があるが、端子の厚さを取得することができれば、断層画像を取得すべき高さを特定できるため、取得する断層画像の数が減り、検査を高速化することができる。このように、端子の厚さに関する情報を外部から取得することで、端子の下端位置を特定できるようになるため、内部検査を行う際の処理量をさらに減らすことができる。
なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む品質管理システムとして特定することができる。また、前記品質管理システムの制御方法や、前記品質管理システムを動作させるためのプログラム、当該プログラムが記録された記録媒体として特定することもできる。また、当該品質管理システムを構成する内部検査装置として特定することもできる。
上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
本発明によれば、表面実装ラインにおいて、内部検査を行う速度を向上させることができる。
リフロー方式による基板の生産および検査の流れを説明する図である。 実施形態における、検査の概要を説明する図である。 はんだの接合状態判定を説明する図である。 Ｘ線検査を行う対象領域を説明する図である。 各検査装置に配信される検査対象情報のデータ構造である。 部品が存在する領域を特定する方法を説明する図である。 端子が存在する領域を特定する方法を説明する図である。 第一の実施形態における端子情報の例である。 外観検査装置の動作フローチャートである。 Ｘ線検査装置の動作フローチャートである。 第二の実施形態に係る端子情報の例である。 第二の実施形態において、端子領域を特定する方法を説明する図である。 第三の実施形態における、端子厚を説明する図である。 第三の実施形態における端子厚情報の例である。
（システム構成）
図１は、プリント基板の表面実装ラインにおける生産設備及び品質管理システムの構成例を模式的に示した図である。表面実装（Surface Mount Technology：ＳＭＴ）とは、プリント基板の表面に電子部品をはんだ付けする技術であり、表面実装ラインは、主として、はんだ印刷〜部品のマウント〜リフロー（はんだの溶着）の三つの工程から構成される。
図１に示すように、表面実装ラインでは、生産設備として、上流側から順に、はんだ印刷装置１１０、マウンタ１２０、リフロー炉１３０が設けられる。はんだ印刷装置１１０は、スクリーン印刷によってプリント基板上の電極部（ランドと呼ばれる）にペースト状のはんだを印刷する装置である。マウンタ１２０は、基板に実装すべき電子部品をピックアップし、該当箇所のはんだペーストの上に部品を載置するための装置であり、チップマウンタとも呼ばれる。リフロー炉１３０は、はんだペーストを加熱溶融した後、冷却を行い、電子部品を基板上にはんだ接合するための加熱装置である。これらの生産設備１１０〜１３０は、ネットワーク（ＬＡＮ）を介して生産設備管理装置１４０に接続されている。生産設備管理装置１４０は、生産設備１１０〜１３０の管理や統括制御を担うシステムであり、各生産設備の動作を定義する実装プログラム（動作手順、製造条件、設定パラメータなどを含む）、各生産設備のログデータなどを記憶、管理、出力する機能などを有している。また、生産設備管理装置１４０は、作業者又は他の装置から実装プログラムの変更指示を受け付けると、該当する生産設備に設定されている実装プログラムの更新処理を行う機能も有する。
また、表面実装ラインには、はんだ印刷〜部品のマウント〜リフローの各工程の出口で基板の状態を検査し、不良あるいは不良のおそれを自動で検出する、品質管理システムが設置されている。品質管理システムは、良品と不良品の自動仕分けの他、検査結果やその分析結果に基づき各生産設備の動作にフィードバックする機能（例えば、実装プログラムの変更など）も有している。
図１に示すように、実施形態に係る品質管理システムは、はんだ印刷検査装置２１０、部品検査装置２２０、外観検査装置２３０、Ｘ線検査装置２４０の４種類の検査装置と、検査管理装置２５０、分析装置２６０、作業端末２７０などから構成される。
はんだ印刷検査装置２１０は、はんだ印刷装置１１０から搬出された基板に対し、はんだペーストの印刷状態を検査するための装置である。はんだ印刷検査装置２１０では、基板上に印刷されたはんだペーストを二次元ないし三次元的に計測し、その計測結果から各種の検査項目について正常値（許容範囲）か否かの判定を行う。検査項目としては、例えば、はんだの体積・面積・高さ・位置ずれ・形状などがある。はんだペーストの二次元計測には、イメージセンサ（カメラ）などを用いることができ、三次元計測には、レーザ変位計や、位相シフト法、空間コード化法、光切断法などを利用することができる。
部品検査装置２２０は、マウンタ１２０から搬出された基板に対し、電子部品の配置状態を検査するための装置である。部品検査装置２２０では、はんだペーストの上に載置された部品（部品本体、電極（リード）など部品の一部でもよい）を二次元ないし三次元的に計測し、その計測結果から各種の検査項目について正常値（許容範囲）か否かの判定を
行う。検査項目としては、例えば、部品の位置ずれ、角度（回転）ずれ、欠品（部品が配置されていないこと）、部品違い（異なる部品が配置されていること）、極性違い（部品側と基板側の電極の極性が異なること）、表裏反転（部品が裏向きに配置されていること）、部品高さなどがある。はんだ印刷検査と同様、電子部品の二次元計測には、イメージセンサ（カメラ）などを用いることができ、三次元計測には、レーザ変位計や、位相シフト法、空間コード化法、光切断法などを利用することができる。
外観検査装置２３０は、リフロー炉１３０から搬出された基板に対し、はんだ付けの状態を検査するための装置である。外観検査装置２３０では、リフロー後のはんだ部分を二次元ないし三次元的に計測し、その計測結果から各種の検査項目について正常値（許容範囲）か否かの判定を行う。検査項目としては、部品検査と同じ項目に加え、はんだフィレット形状の良否なども含まれる。はんだの形状計測には、上述したレーザ変位計や、位相シフト法、空間コード化法、光切断法などの他、いわゆるカラーハイライト方式（Ｒ、Ｇ、Ｂの照明を異なる入射角ではんだ面に当て、各色の反射光を天頂カメラで撮影することで、はんだの三次元形状を二次元の色相情報として検出する方法）を用いることができる。
Ｘ線検査装置２４０は、Ｘ線像を用いて基板のはんだ付けの状態を検査するための装置（内部検査装置）である。例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などのパッケージ部品や多層基板の場合には、はんだ接合部が部品や基板の下に隠れているため、外観検査装置２３０では（つまり外観画像では）はんだの状態を検査することができない。Ｘ線検査装置２４０は、このような外観検査の弱点を補完するための装置である。また、Ｘ線検査装置では、端子の下部やバックフィレットなどの、外観では検査できない箇所のはんだの接合検査も可能であり、リフロー後の品質をより詳細に検査することも可能である。Ｘ線検査装置２４０の検査項目としては、例えば、部品の位置ずれ、はんだ高さ、はんだ体積、はんだボール径、バックフィレットの長さ、はんだ接合の良否などがある。なお、Ｘ線像としては、Ｘ線透過画像を用いてもよいし、ＣＴ（Computed
Tomography）画像を用いることも好ましい。
これらの検査装置２１０〜２４０は、ネットワーク（ＬＡＮ）を介して検査管理装置２５０に接続されている。検査管理装置２５０は、検査装置２１０〜２４０の管理や統括制御を担うシステムであり、各検査装置２１０〜２４０の動作を定義する検査プログラム（検査手順、検査条件、設定パラメータなど）や、各検査装置２１０〜２４０で得られた検査結果やログデータなどを記憶、管理、出力する機能などを有している。
分析装置２６０は、検査管理装置２５０に集約された各検査装置２１０〜２４０の検査結果（各工程の検査結果）を分析することで、不良の予測、不良の要因推定などを行う機能や、必要に応じて各生産設備１１０〜１３０へのフィードバック（実装プログラムの変更など）を行う機能などを有するシステムである。
作業端末２７０は、生産設備１１０〜１３０の状態、各検査装置２１０〜２４０の検査結果、分析装置２６０の分析結果などの情報を表示する機能、生産設備管理装置１４０や検査管理装置２５０に対し実装プログラムや検査プログラムの変更（編集）を行う機能、表面実装ライン全体の動作状況を確認する機能などを有するシステムである。
生産設備管理装置１４０、検査管理装置２５０、分析装置２６０はいずれも、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、主記憶装置（メモリ）、補助記憶装置（ハードディスクなど）、入力装置（キーボード、マウス、コントローラ、タッチパネルなど）、表示装置などを具備する汎用的なコンピュータシステムにより構成可能である。これらの装置１４０、２５０、２６０は別々の装置であってもよいが、一つのコンピュータシステムにこれらの装置１４０、２５０、２６０の全ての機能を実装することも可能であるし、生産設備１１０〜１３０や検査装置２１０〜２４０のいずれかの装置が具備するコンピュータに、これらの装
置１４０、２５０、２６０の機能の全部又は一部を実装することも可能である。また、図１では、生産設備と品質管理システムのネットワークを分けているが、相互にデータ通信が可能であればどのような構成のネットワークを用いてもよい。
（第一の実施形態）
次に、前述した表面実装ラインにおける、品質管理システムの実施形態について説明する。第一の実施形態に係る品質管理システムは、外観検査装置２３０、Ｘ線検査装置２４０、および検査管理装置２５０を含んで構成される。図２は、各装置が送受信するデータの流れを示した図である。
前述したように、外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０は、基板上に配置された電子部品の端子が、基板上のランドに正常にはんだ付けされているか否かを可視光線またはＸ線によって検査する装置である。すなわち、製品が完成した状態で検査を行う手段である。ここで不良と判定された基板は、不良品として仕分けられ、必要に応じて目視検査などの追加検査に回される。実施形態の説明では、外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０が行う検査をリフロー後検査と称する。
各検査装置は、検査ライン上に設けられており、搬送される基板に対して検査が実行可能な構成となっている。また、検査管理装置２５０は、各検査装置に対して検査プログラムを配信し、各検査装置は、当該検査プログラムを用いて基板に対する検査を実行する。検査が完了すると、検査結果が生成され、検査管理装置２５０に送信される（端子情報については後述）。
外観検査装置およびＸ線検査装置が行う検査の内容について、ランドと端子がはんだによって接合された部分の断面図である図３を参照しながら説明する。なお、図３中、黒塗りで示した領域が端子であり、ハッチングで示した領域がランドである。
図３に示すように、良品のはんだフィレットは、端子からランドにかけて山の裾野のような広い傾斜面が形成される。これに対し、はんだ不足が起こると、傾斜面の面積が小さくなり、逆にはんだ過多の場合にはフィレットがランド上に盛り上がった形状となる。外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０は、このような、はんだの形状に基づいて接合状態の判定を行う。
接合状態の判定は、例えば、ランド端から端子端までの長さ、フロントフィレットの長さ、ランドや端子に対するはんだの接触角、はんだのぬれ上がり高さなどに基づいて行うことができる。
ここで問題となるのが、Ｘ線検査装置２４０が行う検査に時間がかかるという点である。
Ｘ線検査装置は、主に複数回の撮影を行い、得られたＸ線像に基づいて三次元データを生成して、端子領域とはんだ領域を識別したうえで接合状態の検査を行う。
Ｘ線による検査には、外側から見えない部分を検査することができるという利点がある一方、前述したように、検査時間が外観検査と比較して長くかかるという欠点がある。Ｘ線検査に要する時間が、外観検査に要する時間より長くなると、ライン数より多くの検査装置を用意しなければならず、コストが上昇してしまう。したがって、Ｘ線による検査時間をできるだけ短縮することが求められている。
ここで、Ｘ線検査装置が行う検査の範囲について説明する。図４は、ランドと端子がはんだによって接合された部分の断面について、二つのパターンを比較した図である。図４（ａ）の例では、Ｘ線検査装置２４０は、点線で囲った領域４０１に対して検査を行えばよい。一方、図４（ｂ）の例では、Ｘ線検査装置２４０は、点線で囲った領域４０２に対して検査を行う必要がある。このように、Ｘ線検査装置２４０が検査を行う領域の大きさ
は、部品のマウント状態や、更には部品の個体差によって変化する。
また、Ｘ線検査装置２４０は、角度の異なる複数の透過画像を取得して合成することで断層画像を取得し、検査を行う。従って、はんだの接合状態を正確に判定するためには、想定される最大の範囲において、透過画像の合成処理を行わなければならない。また、断層画像を取得した後の、端子とはんだとの接合部分を特定するための処理についても同様である。例えば、図４（ａ）のように端子の高さがｈである場合、高さｈまでの範囲を処理対象とすればよいが、図４（ｂ）のように、想定される最大の高さがｈ’である場合、常に高さｈ’までの範囲を処理対象としなければならず、検査時間の増大を招いてしまう。
そこで、第一の実施形態に係る品質管理システムは、外観検査を行う際に、基板上の端子の位置を確認し、当該端子の位置に関する情報をＸ線検査において利用する。
具体的には、外観検査装置２３０が、外観検査を行った際に、部品が有する複数の端子の高さをそれぞれ取得し、当該端子の高さを表す情報（以下、端子情報）を生成して、検査結果とともに検査管理装置２５０に送信する。また、Ｘ線検査装置２４０が検査を行う際に、検査管理装置２５０から端子情報を取得し、端子が存在する最大の高さよりも低い領域を対象としてＸ線検査を行う。以下、それぞれの処理について詳しく説明する。
最初に、各検査装置が行う検査の概要について説明する。本実施形態に係る品質管理システムでは、検査管理装置２５０が、前述したように、検査プログラムを各検査装置に配信し、各検査装置が当該検査プログラムを用いて検査を行う。検査プログラムには、検査手順のほか、検査を行う対象についての情報（以下、検査対象情報）が含まれている。
図５は、検査対象情報のデータ構造を表した例である。検査対象情報には、基板に実装される部品についての情報（部品情報）と、検査領域についての情報（検査領域情報）が含まれている。検査領域とは、検査を行う単位を表したものあり、部品本体であってもよいし、部品が有する端子であってもよい。また、当該端子が接続されるランドであってもよい。リフロー後検査では、ランドを対象に検査を行う。検査領域情報には、検査対象の位置や大きさ、角度についての情報と、検査項目や検査基準などが記録されており、各検査装置は、当該情報を参照しながら検査を行う。
図５の例では、部品ごとに、基板を基準とする座標および角度が定義されている。また、検査領域ごとに、部品を基準とする座標、高さ、および角度が定義されている。なお、検査領域が部品自体である場合、部品を基準とする座標、高さ、および角度はいずれも０となる。
まず、外観検査装置が行う処理について説明する。
外観検査装置２３０にプリント基板が搬入されると、外観検査装置２３０は、搬入されたプリント基板の基板ＩＤを取得する。基板ＩＤは、生産設備管理装置１４０などから取得してもよいし、プリント基板を撮像することで読み取りが可能な場合は、基板から直接読み取ってもよい。そして、搬入されたプリント基板に対応する検査対象情報を検査管理装置２５０から取得し、外観検査を実行する。
外観検査では、検査領域として定義されたランドに対して検査を行う。ここで、図５に示した検査対象情報と、検査装置が実際に検査を行う領域との対応関係を、図６および図７を参照しながら説明する。
まず、図６を参照しながら、部品を特定する方法について説明する。図６中、符号６０１は搬入されたプリント基板を表し、符号６０２は、当該プリント基板上の、部品が存在する領域を表す。また、図中に示したＸ軸およびＹ軸は、部品の位置を表すための軸である。部品の位置は、基板の中心を原点（０，０）としたＸ−Ｙ座標系で表される。例えば
、符号６０２で表された部品の位置は、部品の中心点の座標（Ｘp，Ｙp）と、基板に対する角度（例えばＸ軸正方向を０度として反時計回りに定義する。本例では０度）で表すことができる。各パラメータは、図５に示した部品情報のうち、それぞれ「Ｘ座標（対基板）」「Ｙ座標（対基板）」「角度（対基板）」に対応する。これらの部品情報によって、プリント基板上に配置された部品の位置および姿勢が定義される。
次に、図７を参照しながら、検査領域であるランドを特定する方法について説明する。検査領域の位置は、部品を基準とした位置で表される。図７中、符号７０１は部品本体を表し、符号７０２は当該部品が有する端子が接続されるランドを表す。また、図中に示したＸ軸およびＹ軸は、ランドの位置を表すための軸である。ランドの位置は、部品の中心を原点（０，０）としたＸ−Ｙ座標系で表される。例えば、符号７０２で表されたランドは、ランドの左下に対応する点７０３の座標（Ｘl，Ｙl）と、端子の横方向の長さＷlと
、縦方向の長さＨl、および部品に対する角度（０度）で表すことができる。各パラメー
タは、図５に示した検査領域情報のうち、それぞれ「Ｘ座標（対部品）」「Ｙ座標（対部品）」「横長さ」「縦長さ」「角度（対部品）」に対応する。また、「高さ」は、当該ランドに接続される端子の、想定される最大高さである。
以上に説明したように、部品情報および検査領域情報によって、検査を行う対象の領域がプリント基板上のどこにあるかが表わされる。
なお、基板に設定された原点は、検査装置間で共有される。すなわち、原点を基準として位置を表わすことで、プリント基板上の領域を一意に特定することができる。
外観検査装置は、このようにして定義された領域（ランド）に対して外観検査（すなわち、はんだフィレットが正しく形成されているか等の検査）を実行し、検査結果を生成して、検査管理装置２５０に送信する。
前述したように、部品の実装位置には揺らぎがあるため、同じ部品が実装されていても、基板ごとに端子の高さが異なる。また、これに起因して、Ｘ線検査に要する時間が長くなってしまう。このため、外観検査装置２２０は、外観検査の完了後に、ランドに接続されている端子の高さを表す情報である端子情報を生成する。
図８は、外観検査装置２３０が生成する端子情報の例である。端子情報には、端子を一意に識別するためのキー（基板ＩＤ，部品ＩＤ，端子番号）と、当該端子の高さについての情報が含まれる。図８に示した「端子高さ」は、スペックに基づいた値ではなく、実測値である。端子の高さは、外観検査で撮像した画像に基づいて、端子ごとに算出される。画像に基づいて端子の高さを算出する方法には、公知の解析方法を用いることができる。
検査管理装置２５０に送信された端子情報は一時的に記憶され、リフロー後検査にて用いられる検査プログラムとともに、Ｘ線検査装置２４０へ配信される。
そして、Ｘ線検査装置２４０が、端子とランドとの接合状態を検査する際に、取得した端子情報を参照して、基板上で最も高い位置にある端子を特定し、当該端子の高さよりも低い領域に対してＸ線検査を行う。具体的には、図４のように、基板の高さから、当該端子の高さまでの領域を所定の高さピッチでＸＹ方向にスライスした複数の断層画像を取得し、三次元データを生成して、はんだ接合状態を検査する。
なお、基板上にある端子のうち、いずれかの端子について端子情報が存在しない場合、見落としを防止するため、想定される最大の高さまでスキャンを行う。
（処理フローチャート）
図９は、外観検査装置２３０が行う検査処理のフローチャートである。図９に示した処理は、検査対象のプリント基板が搬入されたタイミングで実行される。なお、検査プログラムは予め検査管理装置２５０から配信されているものとする。
まず、ステップＳ１１で、カメラを用いて検査対象の基板を撮像する。ここで撮像される画像は、外観検査を行うための画像であるが、端子の高さを計測するための画像が更に必要な場合、別途撮像を行ってもよい。また、複数回撮像を行う場合、それぞれ異なるカメラを用いてもよい。外観検査が行え、かつ、端子の高さを計測することができれば、画像はどのように取得されてもよい。
次に、ステップＳ１２で、検査プログラムに含まれる検査対象情報を参照し、検査対象であるランドを抽出する。
ステップＳ１３では、ステップＳ１１で取得した画像を用いて、各検査対象に対する外観検査を実施し、検査結果を生成する。
ステップＳ１４では、ステップＳ１１で取得した画像を用いて、対象の基板に含まれる端子の高さを計測する。そして、端子情報を生成し、ステップＳ１３で生成した検査結果とともに、検査管理装置２５０に送信する（ステップＳ１５）。
図１０は、Ｘ線検査装置２４０が行う検査処理のフローチャートである。図１０に示した処理は、プリント基板が搬入され、Ｘ線検査が開始されるタイミングで実行される。なお、検査プログラムは予め検査管理装置２５０から配信されているものとする。
まず、ステップＳ２１で、検査プログラムに含まれる検査対象情報を参照し、検査対象であるランドを抽出する。
次に、ステップＳ２２で、検査対象のランドに対応する端子情報を、検査管理装置２５０から取得する。検査対象の端子は、基板ＩＤ，部品ＩＤおよび端子番号によって識別する。本ステップにより、検査対象の複数のランドに対応した端子の高さがそれぞれ取得できるため、このうち、最も高さが高い端子を特定し、当該高さを一時的に記憶する。なお、検査対象のランドに対応する端子情報を取得できなかった場合、検査対象情報に含まれる情報を用いて、最も高さが高い端子を特定する。
ステップＳ２３では、検査対象のランドに対するＸ線検査を実施する。ここでは、前述したように、基板の高さを下限、ステップＳ２２で記憶した高さを上限とした範囲で、透過画像を合成して断層画像を生成する処理を行い、所定の高さピッチで検査を実施する。検査が完了すると、検査結果を生成し、検査管理装置２５０に送信する。
以上に説明したように、第一の実施形態に係る品質管理システムでは、リフロー工程が終了した後の外観検査において、端子の高さ（すなわちＺ軸方向の高さ）を検出して保存しておき、Ｘ線検査において、当該情報を用いて検査を実行する。Ｘ線検査では、複数の断層画像に基づいて検査を行うため、Ｚ軸方向の情報が無い場合、想定される最大の高さに応じた数の断層画像を取得しなければならない。これに対し、第一の実施形態では、無益な断層画像の取得を抑え、取得する断層画像の数を最小限にすることができるため、検査を高速化することができる。すなわち、検査コストを削減し、生産性を向上させることができる。
（第二の実施形態）
第一の実施形態では、端子情報として、「端子の高さ（すなわちＺ軸方向の情報）」を定義した。これに対し第二の実施形態は、端子情報に、「ＸＹ平面上で端子が存在する領域」についての情報を追加した実施形態である。第二の実施形態に係る品質管理システムの構成は、第一の実施形態と同様であるため、システム構成についての説明は省略し、第一の実施形態と異なる部分についてのみ説明を行う。
図１１は、第二の実施形態に係る端子情報の例である。第二の実施形態では、第一の実施形態に対して、端子情報に「端子位置」「端子幅」「オフセット」の三つの項目が追加されている。図１２を参照しながら、各項目について説明する。
端子位置とは、ランドに対する端子の相対位置を表わす値である。本例では、端子に対応するランドの上辺から端子の中心線までの距離を「端子位置」とする。
また、端子幅とは、端子の幅を表わす値であり、オフセットとは、ランドの先端位置（部品と反対側の端辺）から端子の先端位置までの距離を表わす値である。
第二の実施形態では、以上の情報を端子情報に追加することにより、ＸＹ平面上で端子が存在する領域の位置を表わすことができる。なお、端子の高さについては、第一の実施形態と同様である。
次に、第一の実施形態における検査処理（図９および図１０）との相違点について説明する。
第二の実施形態では、外観検査装置２３０が、ステップＳ１４で端子の高さを計測した後に、ＸＹ平面上にて端子領域を特定する。画像に基づいて端子領域の位置を特定する方法には、公知の解析方法を用いることができる。
また、ステップＳ１５では、図１１に示した端子情報が端子ごとに生成される。
また、ステップＳ２３でＸ線検査を行う際に、Ｘ線検査装置２４０が、図１１に示した端子情報に基づいて検査対象領域を特定する。端子の位置を表わすための基準となるランドの位置は、検査対象情報によって共有されているため、Ｘ線検査装置２４０は、端子が存在する領域を三次元的に特定することができる。
第二の実施形態によると、端子の高さに加えて、ＸＹ平面上における端子領域の位置をＸ線検査装置に伝達することができるため、ＸＹ平面における検査対象領域の抽出を省略することができ、Ｘ線検査を行う際の検査速度をより向上させることができる。
（第三の実施形態）
第三の実施形態は、検査管理装置２５０からＸ線検査装置２４０に対して、端子の厚さについての情報を送信する実施形態である。第三の実施形態に係る品質管理システムの構成は、第一の実施形態と同様であるため、システム構成についての説明は省略し、第一の実施形態と異なる部分についてのみ説明を行う。
第三の実施形態では、検査管理装置２５０が、端子の厚さ（端子厚）を表わす情報（以下、端子厚情報）を保持し、検査開始前に、Ｘ線検査装置２４０に対して送信する。図１３は端子厚を説明する図であり、図１４は端子厚情報の例である。端子厚情報には、端子を一意に識別するためのキー（基板ＩＤ，部品ＩＤ，端子番号）と、当該端子に対応する端子厚が含まれる。端子厚情報は、部品のスペックに基づいた情報であり、事前に作成され、検査管理装置２５０によって保持される。
なお、チップ部品など、部品の厚さと端子の厚さがほぼ等しい部品については、端子厚を部品の厚さで代用してもよい。
また、Ｘ線検査装置２４０は、ステップＳ２３でＸ線検査を行う際に、当該端子厚を用いて検査を行う。例えば、端子下面のはんだ面積を計測する際は、端子高さから端子厚を引いた高さと、ランド高さの中間に位置する断層画像を取得し、はんだ面積を計測する。端子厚を用いない場合、複数の断層画像を取得したうえで、端子の下部がどこにあるかを探索しなければならないが、このようにすることで、断層画像を一回取得するのみで、はんだ面積を取得することができる。
端子厚は、他の項目を計測する際にも用いることができる。例えば、接合部のはんだ体積を取得したい場合、端子厚に基づいて端子の体積を推定し、当該体積を、接合部全体の体積から引けばよい。当該方法を用いると、端子領域とはんだ領域とを識別する処理を省略できるため、検査速度を向上させることができる。
このように、第三の実施形態では、端子の厚さに関する情報をＸ線検査装置に送信し、Ｘ線検査装置が当該情報を用いて検査を行うことで、Ｘ線検査に要する時間をさらに短縮させることができる。
なお、第三の実施形態では、端子厚情報を予め生成しておき、検査領域情報に含めてＸ線検査装置２４０に送信したが、当該情報は、他の方法で生成および配信してもよい。例えば、部品を基板上に配置するマウンタ１２０や、部品の配置状態を検査する部品検査装置２２０が、端子の厚さを計測し、端子厚情報を生成したうえで、検査管理装置２５０を経由してＸ線検査装置２４０に送信するようにしてもよい。また、検査管理装置２５０を介さずに直接送信するようにしてもよい。
（変形例）
なお、実施形態の説明は本発明を説明する上での例示であり、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。
例えば、実施形態の説明では、ランドの端辺からの距離を用いて端子の相対位置を表わしたが、端子領域の位置は、Ｘ線検査装置が特定することができれば、どのような方法によって表されてもよい。例えば、ランドの中心に基準点を設定し、基準点からの相対座標によって表してもよい。
また、実施形態の説明では、検査管理装置２５０が全ての端子情報を一旦集約して、外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０に配信したが、端子情報は、検査装置間で直接送受信するようにしてもよい。
１１０・・・はんだ印刷装置
１２０・・・マウンタ
１３０・・・リフロー炉
１４０・・・生産設備管理装置
２１０・・・はんだ印刷検査装置
２２０・・・部品検査装置
２３０・・・外観検査装置
２４０・・・Ｘ線検査装置
２５０・・・検査管理装置
２６０・・・分析装置
２７０・・・作業端末

Claims (6)

  1. プリント基板上の電極と、はんだによって前記プリント基板上に実装された部品との接合状態を可視光像によって検査する外観検査装置と、プリント基板上の電極と、はんだによって前記プリント基板上に実装された部品との接合状態を可視光像以外によって検査する内部検査装置と、を有する品質管理システムであって、
    前記外観検査装置が、前記プリント基板上における、電子部品が有する端子の位置に関する情報である端子情報を生成し、
    前記内部検査装置が、前記端子情報に基づいて検査を行う領域を決定し、
    前記端子情報は、プリント基板上の電極に対する端子の高さを表す情報を含む
    ことを特徴とする、品質管理システム。
  2. 前記内部検査装置は、前記端子情報に基づいて、検査を行う上限の高さを設定し、当該高さよりも低い領域を検査対象とする
    ことを特徴とする、請求項１に記載の品質管理システム。
  3. 前記端子情報は、前記電極上に設定された基準位置に対する端子の相対位置、端子の幅、電極に対するオフセット量を表す情報を含む
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載の品質管理システム。
  4. 前記内部検査装置は、Ｘ線断層画像を用いて接合状態の検査を行う
    ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の品質管理システム。
  5. 前記内部検査装置は、前記電子部品が有する端子の厚さに関する情報を取得し、当該情報にさらに基づいて検査を行う領域を決定する
    ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の品質管理システム。
  6. プリント基板上の電極と、はんだによって前記プリント基板上に実装された部品との接合状態を可視光像によって検査する外観検査装置と通信可能に構成され、プリント基板上の電極と、はんだによって前記プリント基板上に実装された部品との接合状態を可視光像以外によって検査する内部検査装置であって、
    前記外観検査装置から、前記プリント基板上における、電子部品が有する端子の位置に関する情報である端子情報を取得し、前記端子情報に基づいて、検査を行う領域を決定し、
    前記端子情報は、プリント基板上の電極に対する端子の高さを表す情報を含む
    ことを特徴とする、内部検査装置。
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