JP6295668B2 - 内部検査装置の制御装置および内部検査装置の制御方法 - Google Patents

内部検査装置の制御装置および内部検査装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、プリント基板における部品の実装状態を検査する装置に関する。
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。特に、部品が有する端子と基板上の電極（ランド）との接続部が正常にはんだ付け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。
部品の接合状態を検査する方法に、ＡＯＩとＡＸＩの二種類がある。ＡＯＩ（Automated Optical Inspection）とは、検査対象を可視光カメラによって撮像し、画像を解析することで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。
また近年、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やフィレットレス部品、シールド部品など、外
観から端子の接合状態を検査することができない部品が増えており、ＡＸＩを利用するケースが増えている。
さらに、ＡＯＩとＡＸＩの双方を使用して検査を行うことで、プリント基板の製造品質を向上させることができる。例えば、特許文献１には、ＡＯＩとＡＸＩを併用し、ＡＸＩによる検査を行う際に、ＡＯＩによって行った検査結果を参照しながら不良分析を行うことができる検査装置が記載されている。
特開２０１０−２７１１６５号公報
ＡＸＩ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、検査時間がＡＯＩと比較して長くかかるという欠点がある。ＡＸＩ検査に要する時間が、生産に要する時間より長くなると、生産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。一方、ＡＯＩのみを用いた検査では、見えない部分に対する検査を行うことができない。従って、ＡＯＩによる検査とＡＸＩによる検査を併用する必要性が高まっている。
一方、外から見えない部品に対してのみＡＸＩによる検査を行い、それ以外の部品はＡＯＩによる検査を行うという方法も考えられる。しかし、ＡＯＩはあくまで外観に基づいて良不良の判定を行うため、実際は問題なく端子が接続されている場合であっても、見える部分の状態が疑わしい場合、不良判定を行ってしまうケースがある。
また、部品の高密度化により、端子が接続されるランドが小さい部品が増加している。
こういった部品は、微細化が進んでいることもあり、フロントフィレットが形成される領域が狭い。そのため、端子は接合できているが、十分なフロントフィレットが形成されないケースがあり、このような部品をＡＯＩにより検査すると、良品を不良品と判定してしまう場合がある。
すなわち、ＡＯＩで検査できる部品を全てＡＯＩのみによって検査すると、不良品を流出させないという目的は達成できるが、良品を不良品と判定してしまうことで品質が過剰となるという問題が発生し、正確な判定を行うため、ＡＯＩの代わりにＡＸＩによる検査を行うと検査コストが上昇するという問題が発生する。
本発明は上記の課題を考慮してなされたものであり、プリント基板に実装された部品の接合状態を検査するシステムにおいて、検査精度と検査速度を両立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、本発明に係る内部検査装置の制御装置は、検査を行うべき対象箇所のうち、ＡＯＩによる検査が行えない箇所と、ＡＯＩによる検査にて接合状態が疑わしいと判定された箇所に対してのみ、ＡＸＩによる検査を実行させるという構成をとった。
具体的には、本発明に係る内部検査装置の制御装置は、
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、を有する検査システムにおける、前記内部検査装置を制御する制御装置であって、可視光像によって接合状態を判定できない検査対象箇所である第一の検査対象箇所を記憶する検査対象記憶手段と、前記外観検査装置によって接合不良が疑われると判定された検査対象箇所である第二の検査対象箇所を取得する追加検査対象取得手段と、前記第一の検査対象箇所および前記第二の検査対象箇所に対して検査を実行する検査実行手段と、を有することを特徴とする。
第一の検査対象箇所とは、例えば、端子が部品の裏に隠れている、シールドによって覆われているなど、可視光像によって接合状態を検査できない検査対象箇所である。すなわち、第一の検査対象箇所は、可視光像以外による検査（内部検査）を行うべき検査対象箇所である。なお、検査対象箇所は、部品ごとに設定されていてもよいし、端子ごとに設定されていてもよい。
また、第二の検査対象箇所は、可視光像を用いた検査を行った結果、接合不良が疑われると判定された検査対象箇所である。すなわち、第二の検査対象箇所は、外観による検査のみでは、良品を不良品と判定してしまう可能性があり、良不良を確定することができない検査対象箇所であり、良不良を確定させるために内部検査を行うべきであると判定された検査対象箇所である。
検査実行手段は、本来の検査対象である第一の検査対象箇所に加え、第二の検査対象箇所に対して検査を実行する。本発明に係る内部検査装置の制御装置は、このように、可視光像による検査のみで良不良が確定できる箇所については内部検査を行わず、可視光像による検査のみでは良不良を確定できない箇所についてのみ内部検査を行う。これにより、検査精度の確保と検査時間の短縮を両立させることができる。
また、前記第二の検査対象箇所は、接合箇所における端子の高さが所定の高さよりも高い箇所であることを特徴としてもよい。
接合箇所における端子の高さが所定値以上である場合、端子がランドから浮いている可
能性がある。一方で、はんだの付着状況によっては端子が問題なく固定されている可能性もある。従って、このような場合は、外観のみでは接合状態の良不良を確定させることができないため、内部検査を行うことが好ましい。
また、前記第二の検査対象箇所は、接合箇所に形成されたフロントフィレットの長さが所定の長さよりも短い箇所であることを特徴としてもよく、前記第二の検査対象箇所は、接合箇所に形成されたフロントフィレットにおけるはんだのぬれ角が所定の角度よりも大きい箇所であることを特徴としてもよい。また、前記第二の検査対象箇所は、接合箇所に形成されたフロントフィレットの高さが所定の高さよりも低い箇所であることを特徴としてもよい。
フロントフィレットとは、端子の外方に向かって形成されたはんだフィレットである。当該フィレットの長さが十分に長く、フィレットの高さが十分に高い場合、端子が問題なくランドに固定されていることがわかるが、フィレットの長さが短い場合、またはフィレットの高さが低い場合、固定が不十分な可能性がある。ただし、バックフィレット（端子の内方に向かって形成されたはんだフィレット）によって固定強度が確保されている可能性もあるため、このような場合は、接合箇所の良不良を確定させるために内部検査を行うことが好ましい。
また、はんだのぬれ角（すなわち、はんだとランドの接触角）が所定の角度以上である場合も、固定強度が確保できていない可能性があるため、同様に内部検査を行うことが好ましい。
また、本発明に係る内部検査装置の制御装置は、前記外観検査装置によって接合状態が明らかに不良であると判定された検査対象箇所である第三の検査対象箇所を取得し、前記第一の検査対象箇所から、前記第三の検査対象箇所を除外する検査対象除外手段をさらに有することを特徴としてもよい。
接合状態が明らかに不良である場合とは、例えば、端子の高さが高すぎる場合、接合すべき端子や部品が存在しない場合、誤った端子が接続されている場合などである。当該ケースは、外観検査によって不良を確定することができるため、たとえ内部検査の対象であっても、内部検査を行わないようにする。このようにすることで、無用な検査が行われることを防ぐことができる。
また、本発明に係る内部検査装置は、Ｘ線を用いたコンピュータ断層撮影によっ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線を用いた内部検査装置の制御に特に好適である。
なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む内部検査装置の制御装置として特定することができる。また、前記内部検査装置の制御方法や、前記内部検査装置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、本発明は、前記外観検査装置および前記内部検査装置からなる検査システム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、プリント基板に実装された部品の接合状態を検査するシステムにおいて、検査精度と検査速度を両立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。 検査プログラムに含まれる検査対象情報のデータ構造である。 分析装置に送信される検査結果情報のデータ構造である。 はんだの接合状態判定を説明する第二の図である。 外観検査装置が生成する追加検査情報のデータ構造である。 外観検査装置の動作フローチャートである。 外観検査装置が良不良判定を行う際の基準である。 Ｘ線検査装置の動作フローチャートである。 Ｘ線検査装置が検査対象リストを生成する際の処理フローチャートである。 最終検査結果を判断する処理のフローチャートである。
（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、本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。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。
（外観検査およびＸ線検査）
次に、外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０が行う検査の詳細について、データの流れを示した図である図２を参照しながら説明する。当該各検査装置は、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検査する装置である。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（製造工程が完了した検査対象の基板）に対して検査が実行可能な構成となっている。
各検査装置は、検査管理装置２５０から、装置を動作させるためのプログラム（検査プログラム）をロードし、当該プログラムによって動作する。
外観検査装置２３０は、前述したように、リフロー後のプリント基板を撮像し、はんだ付け不良の有無や不良の種類を判定する装置である。具体的には、互いに入射角の異なる複数色の光源（例えばＲ，Ｇ，Ｂの三色）によって基板を照射し、反射光を撮像することで、擬似カラー画像を取得する。このように構成すると、取得した画像には、検査対象の表面の傾斜に応じた色の光が記録される。よって、はんだの形状に応じて、撮像画像の色彩パターンに明確な差異が現れる。これにより、接合部の形状を二次元または三次元的に解析することができ、部品のはんだ付け状態の良否を判定することができる。このような外観画像（可視光画像）による検査を、本明細書では外観検査と称する。
外観検査装置２３０が実行する検査の内容を、詳細に説明する。ここでは、基板検査処理の一例として、フィレット検査および端子検査を説明する。フィレット検査とは、はんだフィレットの形状に基づいて、接合状態の良不良を判定する検査である。図３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図である。なお、はんだによって端子をランドに接合する場合、部品外方に位置するフロントフィレットと、部品内方に位置するバックフィレットがそれぞれ形成されるが、バックフィレットは外部からの観察が困難であるため、外観検査装置は、フロントフィレットのみを検査の対象とする。
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は、当該形状に基づいて、接合状態の判定を行う。
接合状態の判定は、例えば、フロントフィレットの長さおよび高さ、ランドに対するはんだの接触角などに基づいて行うことができる。
図３の例の場合、例えば、ランド端から端子端までの長さａ、フロントフィレットの長さｂ、はんだの接触角θなどを取得することができる。
また、端子検査とは、端子の高さに基づいて、接合状態の良不良を判定する検査である。端子の高さが高すぎる場合、端子がランドに接合しておらず、浮いていると判定することができる。
図３の例の場合、例えば、端子の高さとして高さｈ（本例では、ランドから当該ランドに接続される端子端の上面までの高さ）を取得することができる。
検査管理装置２５０は、外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０を動作させるための検査プログラムを記憶しており、要求に応じて各検査装置に検査プログラムを配信する装置である。
検査プログラムとは、検査装置を動作させるためのプログラムおよびデータであり、検査の手順を規定する情報と、検査対象についての詳細な情報（以下、検査対象情報）からなる。検査プログラムには、例えば、撮像画像に対して画像処理を行うための命令や、画像から抽出する特徴量、抽出された特徴量と比較する判定基準などが含まれている。外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０は、当該検査プログラムを用いて撮像画像を解析し、端子の接合状態を検査して、検査結果を出力する。
図４は、検査プログラムに含まれる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、ランドに接続される端子ごとに、当該箇所に対してＡＯＩによる検査が行えるか、ＡＸＩによる検査を行うべきかを表すフィールドが定義されており（図４中の「検査種別情報」に含まれる「検査種別」）、各検査装置は当該フィールドを参照しながら検査を行う。
なお、図４に示した検査種別は、端子ごとに定義が可能となっているが、本実施形態では、同一の部品に対しては全て同一の検査種別が与えられているものとする。もちろん、端子ごとに異なる検査種別を設定してもよい。
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プログラムを検査管理装置２５０から取得する。その後、検査プログラムに含まれる検査対象情報を参照して、当該プリント基板上に実装された部品の中からＡＯＩによる検査対象を抽出し、外観検査を実行する。
外観検査が完了すると、外観検査装置２３０は、図５に示した検査結果情報を生成し、分析装置２６０に送信する。送信された検査結果は、分析装置２６０によって一時的に記憶される。ここで、「検査種別」は、検査の種別（ＡＯＩまたはＡＸＩ）が記録されるフィールドであり、「検査結果」は、検査の結果（良または不良）が記録されるフィールドである。また、「計測情報」は、検査で取得した計測値などの情報が記録されるフィールドである。
次に、Ｘ線検査装置２４０について説明する。外観検査装置２３０で検査されたプリント基板は、Ｘ線検査装置２４０に搬送される。Ｘ線検査装置２４０では、はんだ付けを完了したプリント基板の外部から、放射線であるＸ線を照射して走査し、走査によって得られた複数の画像を合成することによって、内部構造を表す画像を生成し、検査を行う。
Ｘ線検査装置２４０が生成する画像は、前述したようにＸ線透過画像であってもよいし、コンピュータ断層撮影によって得られた三次元画像であってもよい。Ｘ線検査装置２４０では、外部から直接観察することができないはんだの形状を取得することができる。
Ｘ線検査装置２４０にプリント基板が搬入されると、Ｘ線検査装置２４０は、搬入されたプリント基板の基板ＩＤを取得し、搬入されたプリント基板に対応する検査プログラムを検査管理装置２５０から取得する。その後、検査プログラムに含まれる検査対象情報を参照して、当該プリント基板上に実装された部品の中からＡＸＩによる検査対象を抽出し、Ｘ線検査（内部検査）を実行する。
Ｘ線検査が終了すると、検査管理装置２５０は、外観検査装置２３０と同様に、図５に示した検査結果情報を生成し、分析装置２６０に送信する。送信された検査結果は、分析装置２６０によって記憶され、最終的な検査結果の判定に用いられる。
（追加検査の要否判定）
以上のような構成によると、外観による検査を行える検査対象箇所についてはＡＯＩを用いた検査を行い、外観による検査を行えない検査対象箇所についてはＡＸＩを用いた検査を行うことができる。
ここで問題となるのが、ＡＯＩによる検査では、良品を不良判定してしまうおそれがあり、品質が過剰となる点である。当該問題について、図６を参照しながら説明する。
ここでは、「端子の高さ」「フィレットの長さ比」「はんだのぬれ角」に基づいて接合状態の良不良を判定するものとする。例えば、
条件１：端子の高さが０．２ｍｍ以下
条件２：端子端からランド端までの長さに対するフィレットの長さ比が５０％以上
条件３：はんだぬれ角が４５度以下
である場合に、当該接合箇所に「良」判定を与えるものとする。すなわち、図３の符号を用いて置き換えると、
条件１：ｈ≦０．２ｍｍ
条件２：ｂ／ａ≧０．５
条件３：θ≦４５°
の全てを満たす場合に「良」判定を行い、一つでも条件を満たさない場合は「不良」判定を行うものとする。
ここで、図６を参照しながら、様々なパターンについて考える。図６（Ａ）のパターンでは、いずれの条件も満たすため、接合状態は「良」と判定される。当該パターンは、ＡＯＩによって正しく判断が行えるパターンである。
一方、図６（Ｂ）のパターンの場合、端子の高さが０．２５ｍｍであり、基準値を外れているため、はんだ接合状態が「不良」と判定される。これは、端子の位置が高すぎるため、接合不良を起こしている可能性があるためである。
一方、はんだの接合強度は、ランドと端子との接合面積によって定まるため、仮に端子の位置が高くても、バックフィレットが正常に形成されており、接合面積が確保されていれば品質に問題は生じない。しかし、バックフィレットの状態は、外観だけでは判定できないため、ＡＯＩによる検査では、良不良の確定ができず、結果として不良判定をせざるを得ない。例えば、図６（Ｃ）のパターンでは、端子の高さは図６（Ｂ）と同様に０．２５ｍｍであるが、端子がランドから完全に浮いてしまっており、接合されていない。
次に、図６（Ｄ）のパターンを考える。当該パターンでは、端子の高さは問題ないが、フィレットの形状が条件を満たさないため、「不良」と判定される。しかし、前述したように、仮にフロントフィレットの形状が既定外であっても、接合面積が確保されていれば品質に問題は生じない。当該パターンの場合、バックフィレットが正常に形成されており、接合面積が確保できているため、品質に問題は生じない。しかし、図６（Ｂ）のパターンと同様に、バックフィレットがどのように形成されているかは外観からは判定ができないため、ＡＯＩによる検査では、良不良の確定ができず、結果として不良判定をせざるを得ない。
図６（Ｅ）のパターンは、部品が載置されていないパターンである。このような場合、端子自体を検出することができないため、ＡＯＩによる検査で正しく不良を検出すること
ができる。
以上説明した五つのパターンをＡＯＩによって検査した場合、実際は図６（Ａ），図６（Ｂ），図６（Ｄ）のパターンが良品であるにもかかわらず、図６（Ａ）以外の全てのパターンが不良と判定されてしまう。すなわち、品質が過剰となってしまう。
そこで、本実施形態に係る品質管理システムでは、まず、外観検査装置２３０がＡＯＩによる検査を行い、接合状態の良不良が確定できないケースが生じた場合に、「要追加検査」を表す情報を生成してＸ線検査装置２４０に送信し、Ｘ線検査装置２４０が、本来の検査対象箇所に加えて、「要追加検査」とされた検査対象箇所をＡＸＩによって検査する。
図７は、外観検査装置２３０からＸ線検査装置２４０へ送信される追加検査情報のデータ構造を表す図である。追加検査情報は、Ｘ線による追加検査が必要な端子を特定する情報である。
このように構成することにより、本実施形態に係る品質管理システムでは、ＡＯＩによる検査において、外観から不良が確定できるもののみを不良判定し、外観からでは不良が確定できないものをＡＸＩによる検査に回すことができる。すなわち、必要最小限の検査で、はんだ接合状態の良不良を確実に判定することができる。
なお、図７では、追加検査が必要な端子を特定する情報を例示したが、追加検査情報は、追加検査が必要な箇所を特定することができれば、どのような形式であってもよい。例えば、部品のみを特定する情報であってもよい。
（処理フローチャート）
次に、外観検査装置２３０およびＸ線検査装置２４０が行う処理のフローチャートについて説明する。
図８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８に示したフローチャートは、搬入されたプリント基板を識別した後、実装された部品それぞれについて実行される。
まず、ステップＳ１１で、基板上に実装された部品本体の外観検査を実施する。当該ステップは、部品の欠損や極性誤りなど、はんだの接合状態を検査するまでもない明らかな不良を発見するステップである。当該検査は、検査プログラムに含まれる検査対象情報（図４中の「部品情報」）を参照して、全ての部品に対して行われる。
次に、ステップＳ１２で、部品本体が不良であるか否かの判定を行い、不良である場合、ステップＳ１７へ遷移して、図５に示した検査結果情報を生成し、分析装置２６０に記憶させる。
ステップＳ１３では、検査対象部品が有する端子と、基板上のランドとの接合状態を検査する。当該検査は、検査対象情報に含まれる「検査種別」フィールドを参照し、外観検査が可能な部品を特定したうえで行われる。
この結果、対象部品が有する全ての接合箇所が正常、すなわち「良」判定であった場合は（ステップＳ１４−Ｙｅｓ）、ステップＳ１７へ遷移して、対応する部品についての検査結果情報を生成し、分析装置２６０に記憶させる。
一方、いずれかの端子に異常が疑われる場合（ステップＳ１４−Ｎｏ）、ステップＳ１５へ遷移する。異常が疑われる場合とは、前述したように、
条件１：端子の高さが０．２ｍｍ以下
条件２：端子端からランド端までの長さに対するフィレットの長さ比が５０％以上
条件３：はんだぬれ角が４５度以下
の、少なくともいずれかの条件に一致しない場合である。
ステップＳ１５では、検出した異常が、明らかな接合不良を示すものであるか否かを判定する。明らかな接合不良とは、ＡＯＩによる検査のみで不良を確定できるものである。例えば、印刷されたはんだペーストの厚さと、部品が有する端子の厚さがともに最大０．１５ｍｍであって、計測した端子の高さが０．４ｍｍである場合、明らかに端子とランドが接合していないことがわかる。このような場合、ＡＸＩによる検査を行うまでもなく、不良を確定できるため、ステップＳ１７へ遷移し、当該部品に対する検査結果情報を生成する。
ステップＳ１５で異常を確定できなかった場合、当該部品は「要追加検査」となる。ステップＳ１６では、当該部品に関する情報を、図７のような追加検査情報に追加する。
本実施形態における、部品の判定基準を表にまとめると、図９のようになる。
次に、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を参照しながら説明を続ける。図１０に示したフローチャートは、Ｘ線検査装置にプリント基板が搬入された場合に実行される。
まず、ステップＳ２１で、搬入されたプリント基板の基板ＩＤを取得する。基板ＩＤは、前述したように、生産設備管理装置１４０などから取得してもよいし、プリント基板から直接読み取ってもよい。
次に、ステップＳ２２で、当該プリント基板に対応する追加検査情報を取得する。そして、ステップＳ２３で、内部検査を行う対象のリストである検査対象リストを生成する。
ステップＳ２３は、「常にＸ線による検査を行うべき検査対象箇所」と、「外観検査装置によって異常を確定できなかった検査対象箇所」からなる検査対象リストを生成するステップである。ステップＳ２３で行う処理について、当該ステップの処理をより詳しく表したフローチャートである図１１を参照しながら説明する。
処理がステップＳ２３に遷移すると、まず、ステップＳ２３１で、検査対象情報を参照し、対象のプリント基板に対応する最初の部品ＩＤを選択する。
次に、ステップＳ２３２で、選択中の部品に含まれる端子の検査種別を取得し、ステップＳ２３３で検査種別を判定する。検査種別とは、「常にＡＸＩ検査」「追加検査要求時のみＡＸＩ検査」「常にＡＯＩ検査」の三種類である。それぞれの種別について説明する。
（１）常にＡＸＩ検査
選択中の部品が外観から確認できず、Ｘ線による検査が必須である場合、当該部品に含まれる端子の検査種別は、全て「常にＡＸＩ検査」となる。この場合、ステップＳ２３４へ遷移し、検査結果情報を参照したうえで、ＡＯＩによる検査で当該部品が「不良」と確定しているか否かを判定する。ＡＯＩによる検査で不良が確定している場合、部品の欠品や端子の誤りといった致命的な不良が含まれていることを意味するため、当該部品に対するＸ線検査は行わない。
当該部品が不良と確定していない場合、ステップＳ２３５で、当該部品に含まれる端子番号すべてを検査対象リストに追加する。
（２）追加検査要求時のみＡＸＩ検査
外観から部品を確認できるが、ＡＯＩによる検査のみでは不良を確定できないケースが考えられる場合、当該部品に含まれる端子の検査種別は、全て「追加検査要求時のみＡＸＩ検査」となる。この場合、ステップＳ２３６へ遷移し、外観検査装置が生成した追加検査情報に、当該部品ＩＤがあるか否かを確認し、あった場合、当該部品の対応する端子番号を検査対象リストに追加する（ステップＳ２３７）。
（３）常にＡＯＩ検査
外観から部品を確認でき、かつ、ＡＯＩによる検査のみで不良が確定できるような部品である場合、当該部品に含まれる端子の検査種別は、全て「常にＡＯＩ検査」となる。この場合、Ｘ線による検査は不要であるため、当該部品の検査対象リストへの追加は行わない。
選択中の部品に対して以上の処理が完了すると、検査対象情報を参照して、次の部品があるかをチェックし（ステップＳ２３８）、ある場合は、次の部品ＩＤを選択し（ステップＳ２３９）、処理を継続する。次の部品が無い場合は、処理は終了する。
図１０へ戻り、ステップＳ２４から説明を続ける。
ステップＳ２４では、検査対象リストにある最初の部品を選択し、ステップＳ２５で、当該部品に対するＸ線検査を実施する。
ステップＳ２６では、検査対象リストに次の部品があるかをチェックし、ある場合、当該次の部品を選択し（ステップＳ２８）、Ｘ線検査を続行する。次の部品が無い場合、検査結果を生成し（ステップＳ２７）、処理は終了する。
以上の処理が完了すると、各検査対象箇所に対して、ＡＯＩおよびＡＸＩによる検査結果が生成された状態となる。ここで、当該検査結果を参照し、プリント基板に対する最終検査結果を確定させる処理について説明する。
図１２は、分析装置２６０が行う、最終検査結果を確定させる処理のフローチャートである。当該処理は、検査結果情報（図５）が有するレコードごとに実行される。
まず、ステップＳ４１で、ＡＯＩによる検査結果を取得する。ここで、検査結果が「良」であった場合（ステップＳ４２）、最終検査結果は「良」となる（ステップＳ４３）。当該ケースは、ＡＯＩによる検査のみで品質を確定できる場合である。
ＡＯＩによる検査結果が「不良」であった場合（ステップＳ４２−Ｎｏ）、ステップＳ４４に遷移し、ＡＸＩによる検査結果があるか否かをチェックする。この結果、ＡＸＩによる検査結果が無かった場合、不良を確定できないか、明らかな不良であるかのどちらかであるため、最終検査結果を「不良」とする（ステップＳ４５）。
ＡＸＩによる検査結果を取得でき、かつ、検査結果が「良」であった場合、最終検査結果は「良」となる。当該ケースは、外観検査では異常を確定できなかったが、Ｘ線検査で問題ないことがわかった場合である。なお、ＡＸＩによる検査結果が「不良」であった場合、当然のごとく最終検査結果は「不良」となる。
分析装置２６０は、上記の処理を行い、判定結果が「不良」である端子が一つでも含まれる基板については、不良品と判定する。実装された部品が有する端子が全て「良」判定であった場合、当該基板は良品と判定される。
最終検査結果は、作業端末２７０を通して利用者に通知してもよいし、通知を行わず、自動的に検査後の製品を良品と不良品とに分類するようにしてもよい。また、利用者に通知を行う際は、検査対象（部品や端子）ごとに、不良が確定した検査工程（ＡＯＩやＡＸＩ）を提示するようにしてもよいし、各検査工程における検査結果をそれぞれ提示するようにしてもよい。
また、追加検査情報（すなわち、ＡＯＩによる検査で異常が確定できず、ＡＸＩによる検査を行った対象についての情報）を利用者に提示するようにしてもよい。このように、どのようなプロセスを経て品質が判定されたかを提示することで、目視検査などにかかる工数を削減することができる。
なお、追加検査情報は、最終検査結果と同時に提示してもよいし、検査中に随時提示するようにしてもよい。
本実施形態に係る品質管理システムでは、以上に説明したように、可視光像を用いた検査（外観検査）で異常を確定できる箇所については外観検査装置によって検査を行い、可視光像を用いた検査を行えない箇所と、外観検査にて異常が確定できなかった箇所についてのみ、Ｘ線による検査を行う。このようにすることで、検査量を最小限にしたうえで、信頼性の高い検査結果を得ることができる。すなわち、設備コストと、過剰品質によるコスト（廃棄コスト等）を削減することができる。
（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、検査管理装置２５０に記憶されたプログラムによって各検査装置を動作させたが、各検査装置を連携して動作させることができれば、必ずしも共通の検査管理装置を用いる必要はない。例えば、プログラムを各検査装置内のメモリにそれぞれ予め格納し、内蔵されたプロセッサによって実行するように構成してもよい。また、分析装置２６０のかわりに、固定ディスクや不揮発メモリ等で構成される記憶装置を用い、システムの利用者が検査結果情報を参照することで最終検査結果を判断するようにしてもよい。
また、実施形態の説明では、共通の検査対象情報を外観検査装置とＸ線検査装置に配信し、各検査装置が検査種別を参照することで検査の要否を判定したが、検査対象情報は必ずしも共通でなくてもよい。例えば、外観検査装置には、ＡＯＩによる検査を行う対象のみが記録された検査対象情報を記憶させるようにしてもよい。ただし、Ｘ線による検査は、全ての部品が対象となりうるため、Ｘ線検査装置には、全ての検査対象箇所が記録された検査対象情報を記憶させることが好ましい。
また、図１１の説明では、同一の部品に含まれる端子については、全て同じ検査種別が設定されているものとしたが、検査種別は端子ごとに異なっていてもよい。この場合、ＡＸＩによる検査を行うと決定した端子のみを検査対象リストに追加すればよい。
また、実施形態に係る外観検査装置では、「端子高さ」「フィレット長さ比」「ぬれ角」の三つによって接合状態の判定を行ったが、外観に基づく基準であれば、他の基準を用いてもよい。例えば、端子の長さや、フィレット自体の高さを測定し、判定を行うようにしてもよい。
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 (10)

  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、を有する検査システムにおける、前記内部検査装置を制御する制御装置であって、
    可視光像によって接合状態を判定できない検査対象箇所である第一の検査対象箇所を記憶する検査対象記憶手段と、
    前記外観検査装置によって接合不良が疑われると判定された検査対象箇所である第二の検査対象箇所を取得する追加検査対象取得手段と、
    前記第一の検査対象箇所および前記第二の検査対象箇所に対して検査を実行する検査実行手段と、
    を有することを特徴とする、内部検査装置の制御装置。
  2. 前記第二の検査対象箇所は、接合箇所における端子の高さが所定の高さよりも高い箇所である
    ことを特徴とする、請求項１に記載の内部検査装置の制御装置。
  3. 前記第二の検査対象箇所は、接合箇所に形成されたフロントフィレットの長さが所定の長さよりも短い箇所である
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載の内部検査装置の制御装置。
  4. 前記第二の検査対象箇所は、接合箇所に形成されたフロントフィレットにおけるはんだのぬれ角が所定の角度よりも大きい箇所である
    ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の内部検査装置の制御装置。
  5. 前記第二の検査対象箇所は、接合箇所に形成されたフロントフィレットの高さが所定の高さよりも低い箇所である
    ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の内部検査装置の制御装置。
  6. 前記外観検査装置によって接合状態が明らかに不良であると判定された検査対象箇所である第三の検査対象箇所を取得し、前記第一の検査対象箇所から、前記第三の検査対象箇所を除外する検査対象除外手段をさらに有する
    ことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の内部検査装置の制御装置。
  7. 前記内部検査装置は、Ｘ線を用いたコンピュータ断層撮影によっ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６のいずれかに記載の内部検査装置の制御装置。
  8. 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、を有する検査システムにおける、前記内部検査装置の制御方法であって、
    可視光像によって接合状態を判定できない検査対象箇所である第一の検査対象箇所を取得する検査対象取得ステップと、
    前記外観検査装置によって接合不良が疑われると判定された検査対象箇所である第二の検査対象箇所を取得する追加検査対象取得ステップと、
    前記第一の検査対象箇所および前記第二の検査対象箇所に対して検査を実行する検査実
    行ステップと、
    を含むことを特徴とする、内部検査装置の制御方法。
  9. 請求項８に記載の内部検査装置の制御方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
  10. 外観検査装置と、内部検査装置と、からなり、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検査する検査システムであって、
    前記外観検査装置は、
    検査対象箇所に対して可視光像による検査を行う第一の検査手段と、
    前記第一の検査手段が行った検査の結果、接合不良が疑われると判定した検査対象箇所を、追加検査対象箇所として前記内部検査装置に送信する追加検査情報送信手段と、
    を有し、
    前記内部検査装置は、
    可視光像によって接合状態を判定できない検査対象箇所と、前記外観検査装置から取得した追加検査対象箇所に対して、可視光像以外による検査を行う第二の検査手段を有する
    ことを特徴とする、検査システム。
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