JP6366655B2 - 半田印刷検査装置及び基板製造システム - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板に印刷された半田の印刷状態を検査するための半田印刷検査装置、及び、これを備えた基板製造システムに関するものである。

一般に、プリント基板は、ベース基板の上に電極パターンやパッドを具備し、該パッドを除くその表面がレジストによって保護されている。

かかるプリント基板上に電子部品を実装する場合、まずパッド上にクリーム半田が印刷される。次に、該クリーム半田の粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることで半田付けが行われる。

通常、リフロー炉に導かれる前段階においてクリーム半田の印刷状態が検査される。かかる検査に際しては、三次元計測装置により計測したクリーム半田の高さ等に基づき、その印刷状態の良否判定が行われる。

但し、レジストは、その高さ（厚み）が塗布誤差等により均一にならないこともあるため、一般にはパッドを基準としたクリーム半田の高さ等に基づき、その印刷状態が検査されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に係るパッド基準のクリーム半田の高さの算出方法としては、まず半田印刷前のプリント基板１〔図６（ａ）参照〕において、計測基準面Ｋからのパッド３の高さ（パッド３の絶対高さ）Ｐｋと、計測基準面Ｋからのレジスト８の高さ（レジスト８の絶対高さ）Ｒｋとを計測する。そして、両者の差から、パッド３に対するレジスト８の高さＲｐを算出する〔Ｒｐ＝Ｒｋ−Ｐｋ〕。

尚、引用文献１では、レジスト８の絶対高さＲｋとして、プリント基板１の輝度情報を基に抽出したパッド３周辺のレジスト領域Ｓ〔図５（ａ）参照〕のレジスト８の絶対高さの平均値を用いている。

次に、半田印刷後のプリント基板１〔図６（ｂ）参照〕において、計測基準面Ｋからのクリーム半田４の高さ（クリーム半田４の絶対高さ）Ｈｋを計測する。続いて、該クリーム半田４の絶対高さＨｋから、上記半田印刷前に計測したレジスト８の絶対高さＲｋを減算して、レジスト８に対するクリーム半田４の高さＨｒを算出する〔Ｈｒ＝Ｈｋ−Ｒｋ〕。さらに、該クリーム半田４の高さＨｒに対し、上記半田印刷前に算出したパッド３基準のレジスト８の高さＲｐを加算して、パッド３基準のクリーム半田４の高さＨｐを算出する〔Ｈｐ＝Ｈｒ＋Ｒｐ〕。

特開２０１０−２１７０８６号公報

しかしながら、上述した引用文献１に係る構成では、パッド３基準の適正なクリーム半田４の高さＨｐを取得できないおそれがある。

例えば工場等の基板製造ラインにおける一連の流れ作業の中では、通常、半田印刷の前後でプリント基板１を計測する計測装置が異なるため、高さ計測の際の基準となる計測基準面Ｋと、計測対象であるプリント基板１との相対的な高さ位置関係も計測装置毎に半田印刷の前後で異なるおそれがある。つまり、半田印刷前のレジスト８の絶対高さＲｋ（Ｒｋ１）と、半田印刷後のレジスト８の絶対高さＲｋ（Ｒｋ２）とが異なるおそれがある（Ｒｋ１≠Ｒｋ２）。その結果、上記のように算出されるパッド３基準のクリーム半田４の高さＨｐには大きな誤差が生じるおそれがある。

尚、仮に半田印刷の前後で同一の計測装置を使用したとしても、該計測装置に対しプリント基板１をセットする毎に、その姿勢や反り具合等が変化するため、半田印刷の前後で計測基準面Ｋとプリント基板１との相対的な高さ位置関係が変化し、上記同様の不具合が生じ得る。

一方、引用文献１には、レジスト８の絶対高さＲｋの値について、半田印刷前に取得した値に代えて、半田印刷後に再度取得した値を用いてもよい旨の記載があるものの、引用文献１では、上述したようにレジスト８の絶対高さＲｋとして、パッド３周辺のレジスト領域Ｓのレジスト８の絶対高さの平均値を用いる構成となっているため、以下のような不具合が生じ得る。

例えば、取得した輝度情報からパッド３周辺のレジスト領域Ｓを抽出する際に、画像処理上の問題や、印刷されたクリーム半田４がレジスト領域Ｓにはみ出すこと〔図５（ｂ）参照〕等により、半田印刷の前後で抽出されるパッド３周辺のレジスト領域Ｓが一致しないおそれがある。つまり、レジスト８の絶対高さの平均値を算出するための計測対象領域が異なるおそれがある。

上述したようにレジスト８の高さは均一ではないため、抽出されたレジスト領域Ｓの範囲や面積等が異なると、仮に半田印刷の前後で計測基準面Ｋとプリント基板１との相対的な高さ位置関係が一致していたとしても、パッド３周辺のレジスト領域Ｓから得られるレジスト８の絶対高さの平均値は半田印刷の前後で一致しないこととなる。

その結果、上記のように算出されるパッド３基準のクリーム半田４の高さＨｐに大きな誤差が生じるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、検査精度の向上を図ることのできる半田印刷検査装置及び基板製造システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。

手段１．電極パターン及びパッドが配設されたベース基板に対しレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
所定の基板計測装置によって少なくとも前記パッド及びレジストの三次元計測を行う基板計測工程と、
前記パッド上に半田を印刷する半田印刷工程とを経て製造されたプリント基板上の半田の印刷状態を検査する半田印刷検査工程において用いられる半田印刷検査装置であって、
前記半田印刷検査装置は、
前記基板計測工程において得られた前記基板計測装置の計測基準面からの前記パッドの高さ情報、並びに、前記プリント基板上の所定の座標位置における前記レジストに係る前記基板計測装置の計測基準面からの高さ情報及び当該レジストの高さ情報に関連付けて記憶された前記所定の座標位置に係る座標位置情報、又は、前記プリント基板上の所定の座標位置における前記レジストに係る前記パッドからの高さ情報及び当該レジストの高さ情報に関連付けて記憶された前記所定の座標位置に係る座標位置情報を取得する半田印刷前情報取得手段と、
自身の計測基準面からの前記半田の高さ情報、並びに、前記座標位置情報と一致する前記プリント基板上の前記所定の座標位置における前記レジストに係る自身の計測基準面からの高さ情報を取得する半田印刷後情報取得手段と、
前記半田印刷前情報取得手段と前記半田印刷後情報取得手段とにより取得された各種高さ情報を基に、前記パッドに対する前記半田の高さ情報を算出する演算手段と、
前記演算手段により算出された前記パッドに対する前記半田の高さ情報を基に、当該半田の印刷状態の良否を判定する良否判定手段とを備えたことを特徴とする半田印刷検査装置。

上記手段１によれば、半田印刷の前後で同一座標位置におけるレジストの計測基準面からの高さ情報を取得し、これを基にパッドに対する半田の高さ情報を算出する構成となっている。

これにより、基板計測装置の計測基準面と半田印刷検査装置の計測基準面との違いや、基板計測工程と半田印刷検査工程におけるプリント基板の姿勢や反り具合の違い、基板計測工程と半田印刷検査工程におけるレジスト領域の抽出結果の違い等の影響を受けることなく、パッド基準の半田の高さ情報を取得することが可能となる。結果として、検査精度の向上を図ることができる。

尚、「プリント基板上の所定の座標位置」としては、例えばプリント基板のコーナー部や所定の電極パターンなど、所定の目印を基準とした任意の座標位置を用いることができる。

手段２．前記レジストの高さ情報が取得される前記プリント基板上の所定の座標位置は、前記電極パターンが前記レジストにより被覆された座標位置であることを特徴とする手段１に記載の半田印刷検査装置。

一般にレジストやベース基板は半透明素材により構成される一方、電極パターンは銅箔等の不透明素材により構成されている。レジストやベース基板などの半透明層は、計測用の光の一部を透過させてしまうため、高さ計測時に誤差が生じやすい。また、その誤差は半透明層の厚みに比例して増大するおそれがある。

これに対し、電極パターンなどの不透明層は光を遮るため、当該電極パターンがレジストにより被覆された部位では、電極パターンのない部位よりも計測用の光を透過させてしまう半透明層の厚みが薄くなる。

結果として、上記手段２によれば、レジストの高さ計測をより精度良く行うことができる。

手段３．前記基板計測工程において、前記レジストの高さ情報を取得する前記プリント基板上の所定の座標位置を複数設定し、
前記半田印刷後情報取得手段は、
前記複数の座標位置のうち、少なくとも１つの座標位置を選択し、当該座標位置における前記レジストの高さ情報を取得し、
前記演算手段は、
前記半田印刷前情報取得手段と前記半田印刷後情報取得手段とにより前記選択した座標位置において取得された前記レジストの高さ情報を基に、前記パッドに対する前記半田の高さ情報を算出することを特徴とする手段１又は２に記載の半田印刷検査装置。

上記手段３によれば、半田印刷の前後でレジストの高さ情報を取得する座標位置が一致しない等の不具合の発生を防止することができ、検査精度の向上を図ることができる。

例えば半田印刷工程において半田がレジスト領域にはみ出して印刷され、基板計測工程においてレジストの高さ情報を取得した複数の座標位置（例えば３箇所）のうちの一部（例えば１箇所）が、はみ出した半田により覆われてしまった場合、本来であれば、当該半田に覆われた座標位置においてはレジストの高さ情報を取得できなくなり、半田印刷の前後でレジストの高さ情報を取得する座標位置が一致しない（例えば半田印刷前は３箇所、半田印刷後は２箇所）等の不具合が発生し、検査精度を低下させるおそれがある。

手段４．前記半田印刷検査装置は、
前記プリント基板に対し三次元計測用の光を照射可能な三次元計測用照射手段と、
前記プリント基板に対し二次元計測用の光を照射可能な二次元計測用照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記三次元計測用の光を照射して前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記半田及びレジストの三次元計測を行う三次元計測手段と、
前記二次元計測用の光を照射して前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記半田の領域及び前記レジストの領域を抽出するための二次元計測を行う二次元計測手段とを備え、
前記半田印刷後情報取得手段は、
前記二次元計測手段により抽出された前記半田の領域及び前記レジストの領域を基に、前記複数の座標位置のうちの少なくとも１つの座標位置を選択し、前記三次元計測手段による計測結果を基に、当該座標位置における前記レジストの高さ情報を取得することを特徴とする手段３に記載の半田印刷検査装置。

上記手段４によれば、印刷された半田の領域等を二次元計測により抽出することにより、半田に覆われていないレジスト領域の座標位置をより的確に把握することができる。結果として、上記手段３の作用効果をより高めることができる。

手段５．前記基板計測装置及び前記半田印刷検査装置に対し、前記プリント基板が押圧又は挟持されることなく載置されるように構成することにより、
半田印刷の前後における前記プリント基板の反り具合を変化させることなく前記半田印刷前情報取得手段と前記半田印刷後情報取得手段とにより各種高さ情報の取得を行うことを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の半田印刷検査装置。

仮に基板計測装置及び半田印刷検査装置における計測時に、プリント基板を押圧又は挟持して位置決めする構成となっていると、プリント基板が変形し、反り具合等が変化してしまうおそれがある。その結果、同一座標位置であっても半田印刷の前後で計測されるレジストの高さが変化してしまい、誤差の原因となり得る。

この点、上記手段５によれば、プリント基板に対し無理な力を加えることなく、自然のままの状態で計測することができるため、上記不具合の発生を防止することができる。

手段６．電極パターン及びパッドが配設された基板に対しレジストを塗布するレジスト塗布装置と、
少なくとも前記パッド及びレジストの三次元計測を行う基板計測装置と、
前記パッド上に半田を印刷する半田印刷装置と、
前記半田の印刷状態を検査する手段１乃至５のいずれかに記載の半田印刷検査装置とを備えたことを特徴とする基板製造システム。

上記手段６のように、上記半田印刷検査装置を基板製造システムに備えることで、プリント基板の製造過程において不良品を効率的に除外できる等のメリットが生じる。

プリント基板の一部を拡大した部分拡大平面図である。 プリント基板の製造ラインの一部の構成を示すブロック図である。 半田印刷検査装置の概略構成を模式的に示す斜視図である。 半田印刷検査装置の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は、クリーム半田が適正に印刷された状態のパッド及びその周辺のレジスト領域を示すプリント基板の部分拡大平面図であり、（ｂ）は、クリーム半田がはみ出して印刷された状態のパッド及びその周辺のレジスト領域を示すプリント基板の部分拡大平面図である。 （ａ）は、半田印刷前のパッド及びその周辺のレジスト領域を示すプリント基板の部分拡大断面図であり、（ｂ）は、半田印刷後のパッド及びその周辺のレジスト領域を示すプリント基板の部分拡大断面図である。 半田印刷検査装置によって行われる半田印刷検査工程の検査ルーチンを示すフローチャートである。 計測光がプリント基板を透過する状態を説明するための断面模式図である。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず半田印刷検査装置の検査対象となるプリント基板の構成について図１を参照して説明する。図１は、プリント基板の一部を拡大した部分拡大平面図である。

図１に示すように、プリント基板１は、半透明のガラスエポキシ樹脂等からなる平板状のベース基板７上に、銅箔等からなる電極パターン２やパッド３が多数形成されてなる。また、ベース基板７上には、パッド３を除く部分に、半透明のレジスト８が塗布されている（図６参照）。各パッド３上には、粘性を有するクリーム半田４が印刷されている。尚、図１等では、便宜上、クリーム半田４を示す部分に散点模様が付されている。

次に、プリント基板１を製造する製造ライン、すなわち基板製造システムについて図２を参照して詳しく説明する。図２は、プリント基板１の製造ライン９の一部の構成を示すブロック図である。本実施形態における製造ライン９では、その正面側から見て、左から右へプリント基板１が搬送されるように設定されている。

図２に示すように、製造ライン９には、その上流側（図２左側）から順に、レジスト塗布装置１０、基板計測装置１１、半田印刷機（半田印刷装置）１２、半田印刷検査装置１３、部品実装機１４及びリフロー装置１５が設置されている。つまり、プリント基板１が順次搬送されつつ、レジスト塗布工程→基板計測工程→半田印刷工程→半田印刷検査工程→部品実装工程→リフロー工程が行われるようになっている。

レジスト塗布装置１０は、電極パターン２やパッド３が形成されたベース基板７（プリント基板１）に対しレジスト８を塗布するためのものである。

基板計測装置１１は、レジスト８が形成されたプリント基板１におけるレジスト８の高さやパッド３の高さ等を計測するためのものである。

半田印刷機１２は、プリント基板１のパッド３上に所定量のクリーム半田４を印刷するためのものである。

半田印刷検査装置１３は、印刷されたクリーム半田４の状態を検査するためのものである。

部品実装機１４は、印刷されたクリーム半田４上にチップ等の電子部品５（図１参照）を搭載するためのものである。電子部品５は、複数の電極やリードを備えており、当該各電極やリードがそれぞれ所定のクリーム半田４に対し仮止めされる。

リフロー装置１５は、クリーム半田４を加熱溶融させて、パッド３と、電子部品５の電極やリードとを半田接合（半田付け）するためのものである。

尚、製造ライン９には、例えば半田印刷機１２と半田印刷検査装置１３との間など、上記各装置間において、プリント基板１を移送するための移送手段としてコンベア１６等が設けられている（図２参照）。

また、図示は省略するが、半田印刷検査装置１３と部品実装機１４との間には分岐装置が設けられている。そして、半田印刷検査装置１３にて良品判定されたプリント基板１は、その下流側の部品実装機１４へ案内される一方、不良品判定されたプリント基板１は分岐装置により不良品貯留部へと排出される。

次に、半田印刷検査装置１３の構成について図３を参照して詳しく説明する。図３は、半田印刷検査装置１３の概略構成を模式的に示す斜視図である。

半田印刷検査装置１３は基台２２を備え、当該基台２２上にはＸ軸移動機構２３及びＹ軸移動機構２４が設けられている。Ｙ軸移動機構２４上には、プリント基板１が載置されるレール２５が配設されている。

そして、Ｘ軸移動機構２３及びＹ軸移動機構２４が作動することで、プリント基板１の載置されたレール２５がＸ軸方向及びＹ軸方向へスライド移動する。これにより、プリント基板１が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へ移動可能となる。

また、図示は省略するが、レール２５には、プリント基板１を搬送するための搬送手段が設けられている。

例えばプリント基板１の両側を支持しつつ、当該プリント基板１をレール長手方向に沿って所定の搬送方向（本実施形態では、図４の右方向）へと搬送する一対のコンベアベルトや、当該コンベアベルトを駆動するモータ等が設けられている。

上記構成の下、上流側（本実施形態では、図４の左側）より半田印刷検査装置１３へ搬入され、レール２５上に案内されたプリント基板１は、コンベアベルトの回転により、所定位置にまで案内された後、チャック等により押さえられ、レール２５の所定位置に位置決めされる。そして、検査後には、チャック等による押さえが解除されると共に、プリント基板１は、コンベアベルトの回転により、半田印刷検査装置１３より下流側（本実施形態では、図４の右側）へ搬出される。

また、半田印刷検査装置１３は、三次元計測用照射手段２６Ａ及び二次元計測用照射手段２６Ｂと、当該照射手段２６Ａ，２６Ｂにより所定の光が照射されたプリント基板１を撮像する撮像手段としてのＣＣＤカメラ２７と、半田印刷検査装置１３内における各種制御や画像処理、演算処理等を行うための制御手段３０とを備えている。

三次元計測用照射手段２６Ａは、クリーム半田４の三次元計測を行うにあたり、プリント基板１の上面に対し斜め上方から所定の光パターンを照射するように構成されている。

二次元計測用照射手段２６Ｂは、プリント基板１上のパッド３やクリーム半田４、レジスト８などの各種領域を抽出するための二次元計測を行うにあたり、プリント基板１に対し所定の光を照射するように構成されている。

より詳しくは、二次元計測用照射手段２６Ｂは、青色光を照射可能なリングライト、緑色光を照射可能なリングライト、及び、赤色光を照射可能なリングライトとを具備している。尚、二次元計測用照射手段２６Ｂの構成については、従来技術（特開２００７−２４５１０号公報参照）等と同様であるため、その詳細な説明については省略する。

ＣＣＤカメラ２７は、プリント基板１の真上に配置され、プリント基板１上の光の照射された部分を撮像可能となっている。当該ＣＣＤカメラ２７によって撮像された画像データは、ＣＣＤカメラ２７内部においてデジタル信号に変換された上で、デジタル信号の形で制御手段３０に入力される。そして、制御手段３０は、当該画像データを基に、後述するような画像処理や検査処理等を実施する。

尚、本実施形態におけるＣＣＤカメラ２７は、カラーカメラで構成されている。これにより、二次元計測用照射手段２６Ｂの各色リングライトから同時に照射され、プリント基板１に反射した各色の光を一度に撮像することができる。勿論、モノクロカメラを採用することも可能であるが、かかる場合には、各色リングライトからの照射が交互に切換えられ、各色の光の撮像タイミングをずらして撮像することとなる。勿論、撮像手段は、ＣＣＤカメラに限られるものではなく、例えばＣＭＯＳカメラ等を採用してもよい。

次に、半田印刷検査装置１３の電気的構成について図４を参照して説明する。図４は、半田印刷検査装置１３の電気的構成を示すブロック図である。

半田印刷検査装置１３は、ＣＣＤカメラ２７の撮像タイミング等を制御して撮像を実行する撮像制御手段３１、三次元計測用照射手段２６Ａ及び二次元計測用照射手段２６Ｂを制御する照射制御手段３２、Ｘ軸移動機構２３を制御するＸ軸移動制御手段３３、及び、Ｙ軸移動機構２４を制御するＹ軸移動制御手段３４を備えている。

撮像制御手段３１は、制御手段３０から出力される制御信号に基づき、ＣＣＤカメラ２７の撮像制御を行う。

照射制御手段３２は、制御手段３０から出力される制御信号に基づき、三次元計測用照射手段２６Ａ又は二次元計測用照射手段２６Ｂの照射制御を行う。

Ｘ軸移動制御手段３３及びＹ軸移動制御手段３４は、それぞれ制御手段３０から出力される制御信号に基づき、Ｘ軸移動機構２３及びＹ軸移動機構２４の駆動制御を行う。

制御手段３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、フリーランカウンタなどを備えるコンピュータであり、上記各手段３１〜３４等と電気的に接続されている。そして、これら各手段３１〜３４等との間で各種データや信号の入出力制御を行う機能を有する。

また、半田印刷検査装置１３は、キーボードやマウス、タッチパネル等で構成される入力手段３６と、ＣＲＴや液晶等で構成される表示手段３７と、ＣＣＤカメラ２７により撮像された画像データ等に基づいてクリーム半田４等の三次元計測を行う三次元演算手段（三次元計測手段）３８Ａと、ＣＣＤカメラ２７により撮像された画像データ等に基づいてクリーム半田４等の各種領域を抽出するための二次元計測を行う二次元演算手段（二次元計測手段）３８Ｂと、画像データや三次元計測結果、二次元計測結果、検査結果などの各種データを記憶するためのデータ格納手段３９と、上述した基板計測装置１１や半田印刷機１２、分岐装置などの外部装置と各種情報の送受信を行う通信手段４０とを備えている。

上記各手段３６〜４０は、制御手段３０に対し電気的に接続されている。これにより、例えばデータ格納手段３９に記憶された画像データや三次元計測結果、二次元計測結果、検査結果などの各種データを適宜、表示手段３７に表示させることができる。また、通信手段４０は、基板計測装置１１や半田印刷機１２等の外部装置と、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ケーブル等により接続されている。

尚、基板計測装置１１については、二次元計測に係る各種構成を除き、半田印刷検査装置１３と同様の構成を有しているため、その詳細な説明については省略する。従って、以下、基板計測装置１１に関連する各種説明を行う際には、半田印刷検査装置１３と同一構成部分については同一の名称及び符号を用いて説明する。

次に、上述したプリント基板１の製造工程のうち、本発明の主要部となる基板計測工程及び半田印刷検査工程についてより詳しく説明する。

基板計測装置１１によって行われる基板計測工程では、搬入されたプリント基板１が所定位置にセットされると、まず予め記憶されたガーバデータ等の基板設計データに基づき、計測対象となるプリント基板１上の各パッド３の座標位置及び領域を特定すると共に、当該パッド３に対応して予め設定された当該パッド３周辺のレジスト領域Ｓ内の複数のレジスト計測点Ｐの座標位置を特定する〔図５（ａ）参照〕。

図５（ａ）に示す例では、レジスト計測点Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）、Ｐ３（ｘ３，ｙ３）、Ｐ４（ｘ４，ｙ４）の４箇所が設定されている。尚、複数のレジスト計測点Ｐは、各パッド３毎に設定されており、その相対位置関係も各パッド３毎に異なる。また、かかる座標位置としては、例えばプリント基板１のコーナー部や所定の電極パターン２など、所定の目印を基準とした任意の座標位置を用いることができる。

次にプリント基板１上の所定部位に対し三次元計測用照射手段２６Ａから光パターンが照射されると共に、当該光パターンの照射されたプリント基板１上の所定部位がＣＣＤカメラ２７により撮像される。

尚、以下同様であるが、各種撮像は、プリント基板１に設定される検査エリア単位で行われる。そして、上記移動機構２３，２４によりプリント基板１を順次移動させることによって、プリント基板１全体を撮像することができる。そして、ＣＣＤカメラ２７によって撮像された画像データは、上述したようにＣＣＤカメラ２７内部においてデジタル信号に変換された上で、デジタル信号の形で制御手段３０に入力され、データ格納手段３９に記憶される。

続いて、データ格納手段３９に記憶された画像データに基づき、三次元演算手段３８Ａにて公知の位相シフト法により、各パッド３及びその周辺の複数のレジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の三次元計測（高さ計測）を行う。

より詳しくは、基板計測装置１１の計測基準面Ｋ１からのパッド３の高さ（パッド３の絶対高さ）Ｐｋと、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の計測基準面Ｋ１からの高さ（レジスト８の絶対高さ）Ｒｋ１とを計測し、これらをデータ格納手段３９に記憶する〔図６（ａ）参照〕。

この際、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の絶対高さＲｋ１に関してはそれぞれ、その座標位置と関連付けて記憶される。例えば図５（ａ）に示す例では、Ｒｋ１（ｘ１，ｙ１）、Ｒｋ１（ｘ２，ｙ２）、Ｒｋ１（ｘ３，ｙ３）、Ｒｋ１（ｘ４，ｙ４）の４つのレジスト８の絶対高さＲｋ１とその座標位置とが関連付けて記憶される。

そして、基板計測装置１１は、上記パッド３の絶対高さＰｋ、並びに、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の絶対高さＲｋ１及びこれに関連付けて記憶された座標位置情報を、検査対象となるプリント基板１及びパッド３を識別可能な情報と共に、通信手段４０を介して半田印刷検査装置１３へ送信する。

一方、半田印刷検査装置１３は、通信手段４０を介して、これらの情報を受信すると、これらをデータ格納手段３９に記憶し、その後、当該検査対象となるプリント基板１の検査を行う際に参照する。ここで、これら各種処理を行う通信手段４０及びデータ格納手段３９の機能により、本実施形態における半田印刷前情報取得手段が構成されることとなる。

次に半田印刷検査装置１３によって行われる半田印刷検査工程について図７のフローチャートを参照してより詳しく説明する。

半田印刷検査工程では、搬入されたプリント基板１が所定位置にセットされると、まずステップＳ１０１において二次元計測処理を実行する。

より詳しくは、プリント基板１上の所定部位に対し二次元計測用照射手段２６Ｂから各色の光が同時に照射されると共に、当該各色の光の照射されたプリント基板１上の所定部位がＣＣＤカメラ２７により撮像される。そして、撮像された画像データは、青色成分の輝度画像データ、赤色成分の輝度画像データ、及び、緑色成分の輝度画像データに分離した状態でデータ格納手段３９に記憶される。

続いて、ステップＳ１０２において、データ格納手段３９に記憶された画像データに基づき、二次元演算手段３８Ｂにより領域抽出処理を実行する。

より詳しくは、プリント基板１上の各パッド３の領域、及び、当該パッド３周辺のレジスト領域Ｓを抽出する〔図５（ａ）参照〕。具体的には、青色成分の輝度画像データを二値化し、これを基にクリーム半田４の領域を抽出する。同様に、赤色成分の輝度画像データを二値化し、これを基にパッド３の領域を抽出し、緑色成分の輝度画像データを二値化し、これを基にレジスト８の領域を抽出する。

続いて、上記のように抽出したクリーム半田４の領域やパッド３周辺のレジスト領域Ｓを基に、上記基板計測装置１１から取得した複数のレジスト計測点Ｐのうち、半田印刷後においてもレジスト８が露出した状態となっているレジスト計測点Ｐを選択する。

例えば図５（ａ）に示すように、半田印刷工程においてクリーム半田４が適正に印刷されている場合には、全てのレジスト計測点Ｐ（Ｐ１〜Ｐ４）が選択される。一方、図５（ｂ）に示すように、クリーム半田４がレジスト領域Ｓにはみ出して印刷され、基板計測工程においてレジスト８の絶対高さＲｋ１を取得した４つのレジスト計測点Ｐ１〜Ｐ４の座標位置のうち、レジスト計測点Ｐ３，Ｐ４が、はみ出したクリーム半田４により覆われてしまった場合には、クリーム半田４により覆われていないレジスト計測点Ｐ１，Ｐ２が選択される。

次にステップＳ１０３において、プリント基板１上の所定部位に対し三次元計測用照射手段２６Ａから光パターンが照射されると共に、当該光パターンの照射されたプリント基板１上の所定部位がＣＣＤカメラ２７により撮像され、かかる画像データがデータ格納手段３９に記憶される。

そして、データ格納手段３９に記憶された画像データに基づき、三次元演算手段３８Ａにて公知の位相シフト法により、各クリーム半田４及びその周辺にてクリーム半田４により覆われていないレジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の三次元計測（高さ計測）を行う。例えば図５（ａ）に示す例ではレジスト計測点Ｐ１〜Ｐ４の全て、図５（ｂ）に示す例では、レジスト計測点Ｐ１，Ｐ２の２箇所に係るレジスト８の三次元計測を行う。かかる処理を実行する機能が主として本実施形態における半田印刷後情報取得手段を構成する。

より詳しくは、半田印刷検査装置１３の計測基準面Ｋ２からのクリーム半田４の高さ（クリーム半田４の絶対高さ）Ｈｋと、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の計測基準面Ｋ２からの高さ（レジスト８の絶対高さ）Ｒｋ２を計測し、これらをデータ格納手段３９に記憶する〔図６（ｂ）参照〕。

そして、ステップＳ１０４において、上記ステップＳ１０３にて取得した各種高さ情報と、上記基板計測装置１１から取得した各種高さ情報に基づき、各パッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐを算出する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における演算手段を構成する。

より詳しくは、まず上記ステップＳ１０３の三次元計測により取得したクリーム半田４の絶対高さＨｋから、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の絶対高さＲｋ２を減算する下記の式（１）を基に、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８に対するクリーム半田４の高さＨｒを算出する〔図６（ｂ）参照〕。

Ｈｒ＝Ｈｋ−Ｒｋ２…（１）
これにより、図５（ａ）の例では、４つのレジスト計測点Ｐ１〜Ｐ４に対応して、レジスト８に対するクリーム半田４の高さＨｒが４通り算出され、図５（ｂ）の例では、２つのレジスト計測点Ｐ１，Ｐ２に対応して、レジスト８に対するクリーム半田４の高さＨｒが２通り算出されることとなる。

続いて、上記基板計測装置１１から取得した各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の絶対高さＲｋ１から、パッド３の絶対高さＰｋを減算する下記の式（２）を基に、パッド３に対するレジスト８の高さＲｐを算出する。

Ｒｐ＝Ｒｋ１−Ｐｋ…（２）
これにより、図５（ａ）の例では、４つのレジスト計測点Ｐ１〜Ｐ４に対応して、パッド３に対するレジスト８の高さＲｐが４通り算出され、図５（ｂ）の例では、２つのレジスト計測点Ｐ１，Ｐ２に対応して、パッド３に対するレジスト８の高さＲｐが２通り算出されることとなる。

さらに、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８に対するクリーム半田４の高さＨｒに対し、パッド３に対するレジスト８の高さＲｐを加算する下記の式（３）を基に、パッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐを算出する。

Ｈｐ＝Ｈｒ＋Ｒｐ…（３）
これにより、図５（ａ）の例では、４つのレジスト計測点Ｐ１〜Ｐ４に対応して、パッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐが４通り算出され、図５（ｂ）の例では、２つのレジスト計測点Ｐ１，Ｐ２に対応して、パッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐが２通り算出されることとなる。

そして、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４にて算出されたパッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐを基に、クリーム半田４の印刷状態の良否判定を行う。かかる処理を実行する機能が本実施形態における良否判定手段を構成する。

より詳しくは、複数のレジスト計測点Ｐ個々に対応して算出したパッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐの複数の値又はその平均値が予め設定した基準データと比較判定され、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、所定のパッド３におけるクリーム半田４の印刷状態の良否が判定される。

例えば図５（ａ）の例では、４つのレジスト計測点Ｐ１〜Ｐ４個々に対応して算出したパッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐの４通り全ての値又はその平均値が、図５（ｂ）の例では、２つのレジスト計測点Ｐ１，Ｐ２個々に対応して算出されたパッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐの２通り全ての値又はその平均値がそれぞれ予め設定した基準データと比較判定されることとなる。

制御手段３０は、各パッド３毎に「良品判定（ＯＫ）」又は「不良品判定（ＮＧ）」を行う。そして、プリント基板１上の全てのパッド３におけるクリーム半田４の印刷状態について良品判定された場合には、当該プリント基板１に対し「良品判定（ＯＫ）」を行う。一方、上記個別の良否判定（各パッド３毎の良否判定）において、１つでも「不良品判定（ＮＧ）」がなされた場合には、当該プリント基板１に対し全体として「不良品判定（ＮＧ）」を行う。

その後、制御手段３０は、上記良否判定の行われたプリント基板１に係る判定結果を、当該プリント基板１に係る上記画像データや計測結果等と共にデータ格納手段３９に記憶し、検査を完了する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、半田印刷の前後で同一座標位置におけるレジスト８の計測基準面Ｋからの高さ情報を取得し、これを基にパッド３に対するクリーム半田４の高さ情報を算出する構成となっている。

これにより、基板計測装置１１の計測基準面Ｋ１と半田印刷検査装置１３の計測基準面Ｋ２との違いや、基板計測工程と半田印刷検査工程におけるプリント基板１の姿勢や反り具合の違い、基板計測工程と半田印刷検査工程におけるレジスト領域Ｓの抽出結果の違い等の影響を受けることなく、パッド３基準のクリーム半田４の高さ情報を取得することが可能となる。結果として、検査精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、半田印刷工程においてクリーム半田４がレジスト領域Ｓにはみ出して印刷され、基板計測工程においてレジスト８の高さ情報を取得した複数のレジスト計測点Ｐ（例えばレジスト計測点Ｐ１〜Ｐ４）のうちの一部のレジスト計測点Ｐ（例えばレジスト計測点Ｐ３，Ｐ４）が、はみ出したクリーム半田４により覆われ、レジスト８の高さ情報が取得できなくなった場合でも、クリーム半田４により覆われていないレジスト計測点Ｐ（例えばレジスト計測点Ｐ１，Ｐ２）を選択し、かかるレジスト計測点Ｐに対応して算出したパッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐを基に、当該クリーム半田４の良否判定を行う構成となっている。

その結果、半田印刷の前後でレジスト８の高さ情報を取得するレジスト計測点Ｐが一致しない等の不具合が発生を防止することができ、検査精度の向上を図ることができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、基板計測装置１１から、パッド３の絶対高さＰｋ、並びに、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の絶対高さＲｋ１及びこれに関連付けて記憶された座標位置情報を半田印刷検査装置１３へ送信すると共に、半田印刷検査装置１３において、各レジスト計測点Ｐにおけるレジスト８の絶対高さＲｋ１から、パッド３の絶対高さＰｋを減算し、パッド３に対するレジスト８の高さＲｐを算出する構成となっている。

これに限らず、例えば基板計測装置１１において、上記のようにパッド３に対するレジスト８の高さＲｐを算出し、かかるレジスト８の高さＲｐと、各レジスト計測点Ｐに係る座標位置情報とを関連付けて半田印刷検査装置１３へ送信する構成としてもよい。

（ｂ）上記実施形態では、特に言及していないが、レジスト８の絶対高さＲｋ（Ｒｋ１，Ｒｋ２）を計測するレジスト計測点Ｐの座標位置は、電極パターン２がレジスト８により被覆された座標位置であることが好ましい。

図８に示すように、レジスト８やベース基板７などの半透明層は、計測光Ｍの一部を透過させてしまうため、高さ計測時に誤差が生じやすい。また、その誤差は半透明層の厚みに比例して増大するおそれがある。

これに対し、電極パターン２などの不透明層は光を遮るため、当該電極パターン２がレジスト８により被覆された部位では、電極パターン２のない部位よりも計測光Ｍを透過させてしまう半透明層の厚みが薄くなる。

結果として、上記構成によれば、レジスト８の高さ計測をより精度良く行うことができる。

（ｃ）上記実施形態では、各パッド３毎に複数のレジスト計測点Ｐを設定しているが、これに限らず、各パッド３毎に設定されるレジスト計測点Ｐが１箇所だけの構成としてもよい。また、複数のパッド３に対しレジスト計測点Ｐを１箇所だけ設定する構成としてもよい。つまり、レジスト計測点Ｐを設定する位置は、パッド３周辺のレジスト領域Ｓに限定されるものではなく、パッド３から比較的離れた位置であってもよい。ひいては、プリント基板１に対し１箇所だけレジスト計測点Ｐを設定する構成としてもよい。

（ｄ）上記実施形態に係る半田印刷検査装置１３では、二次元計測用照射手段２６Ｂから３色の光を照射して行う二次元計測により、クリーム半田４の領域やその周辺のレジスト領域Ｓなどを抽出する構成となっているが、クリーム半田４等の領域抽出方法は、これに限定されるものではない。例えば、他の二次元計測により行ってもよいし、三次元計測により行ってもよい。

（ｅ）上記実施形態に係る基板計測装置１１では、予め記憶されたガーバデータ等の基板設計データに基づき、パッド３の領域やその周辺のレジスト領域Ｓを特定する構成となっているが、これに限らず、半田印刷検査装置１３と同様に、二次元計測等によりパッド３の領域等を抽出する構成としてもよい。

（ｆ）上記実施形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、他にも光切断法や、モアレ法、合焦法、共焦点法、空間コード法、格子縞投影法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。

（ｇ）上記実施形態では、基板計測装置１１及び半田印刷検査装置１３において、プリント基板１をチャック等により挟持した状態で、プリント基板１の計測を行う構成となっているが、これに限らず、基板計測装置１１及び半田印刷検査装置１３において、プリント基板１が押圧又は挟持されることなく載置された状態で各種計測が行われる構成としてもよい。

上記実施形態のように、基板計測装置１１及び半田印刷検査装置１３における計測時に、プリント基板１をチャック等により挟持して位置決めする構成となっていると、プリント基板１が変形し、反り具合等が変化してしまうおそれがある。その結果、同一のレジスト計測点Ｐ（同一座標位置）であっても半田印刷の前後で計測されるレジスト８の高さが変化してしまい、誤差の原因となり得る。

この点、上記構成とすれば、プリント基板１に対し無理な力を加えることなく、自然のままの状態で計測することができるため、上記不具合の発生を防止することができる。

（ｈ）クリーム半田４の良否判定方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば複数のレジスト計測点Ｐ個々に対応して算出したパッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐの複数の値のうち、所定数以上の値が許容範囲内にある場合に良品判定されるような構成としてもよい。

また、複数のレジスト計測点Ｐ個々に対応して算出したパッド３に対するクリーム半田４の高さＨｐの複数の値のうち、上限値及び下限値を除く他の値がすべて許容範囲内にある場合に良品判定されるような構成としてもよい。

１…プリント基板、２…電極パターン、３…パッド、４…クリーム半田、７…ベース基板、８…レジスト、９…製造ライン、１０…レジスト塗布装置、１１…基板計測装置、１２…半田印刷機、１３…半田印刷検査装置、２６Ａ…三次元計測用照射手段、２６Ｂ…二次元計測用照射手段、２７…ＣＣＤカメラ、３０…制御手段、３８Ａ…三次元演算手段、３８Ｂ…二次元演算手段、３９…データ格納手段、４０…通信手段、Ｐ（Ｐ１〜Ｐ４）…レジスト計測点、Ｋ（Ｋ１，Ｋ２）…計測基準面、Ｒｋ（Ｒｋ１，Ｒｋ２）…レジストの絶対高さ、Ｐｋ…パッドの絶対高さ、Ｒｐ…パッドに対するレジストの高さ、Ｈｋ…クリーム半田の絶対高さ、Ｈｒ…レジストに対するクリーム半田の高さ、Ｈｐ…パッドに対するクリーム半田の高さ。

Claims (5)

1. 電極パターン及びパッドが配設されたベース基板に対しレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
   所定の基板計測装置によって少なくとも前記パッド及びレジストの三次元計測を行う基板計測工程と、
   前記パッド上に半田を印刷する半田印刷工程とを経て製造されたプリント基板上の半田の印刷状態を検査する半田印刷検査工程において用いられる半田印刷検査装置であって、
   前記半田印刷検査装置は、
   前記基板計測工程において得られた前記基板計測装置の計測基準面からの前記パッドの高さ情報、並びに、前記プリント基板上の所定の座標位置における前記レジストに係る前記基板計測装置の計測基準面からの高さ情報及び当該レジストの高さ情報に関連付けて記憶された前記所定の座標位置に係る座標位置情報、又は、前記プリント基板上の所定の座標位置における前記レジストに係る前記パッドからの高さ情報及び当該レジストの高さ情報に関連付けて記憶された前記所定の座標位置に係る座標位置情報を取得する半田印刷前情報取得手段と、
   自身の計測基準面からの前記半田の高さ情報、並びに、前記座標位置情報と一致する前記プリント基板上の前記所定の座標位置における前記レジストに係る自身の計測基準面からの高さ情報を取得する半田印刷後情報取得手段と、
   前記半田印刷前情報取得手段と前記半田印刷後情報取得手段とにより取得された各種高さ情報を基に、前記パッドに対する前記半田の高さ情報を算出する演算手段と、
   前記演算手段により算出された前記パッドに対する前記半田の高さ情報を基に、当該半田の印刷状態の良否を判定する良否判定手段とを備えたことを特徴とする半田印刷検査装置。
2. 前記レジストの高さ情報が取得される前記プリント基板上の所定の座標位置は、前記電極パターンが前記レジストにより被覆された座標位置であることを特徴とする請求項１に記載の半田印刷検査装置。
3. 前記基板計測工程において、前記レジストの高さ情報を取得する前記プリント基板上の所定の座標位置を複数設定し、
   前記半田印刷後情報取得手段は、
   前記複数の座標位置のうち、少なくとも１つの座標位置を選択し、当該座標位置における前記レジストの高さ情報を取得し、
   前記演算手段は、
   前記半田印刷前情報取得手段と前記半田印刷後情報取得手段とにより前記選択した座標位置において取得された前記レジストの高さ情報を基に、前記パッドに対する前記半田の高さ情報を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の半田印刷検査装置。
4. 前記基板計測装置及び前記半田印刷検査装置に対し、前記プリント基板が押圧又は挟持されることなく載置されるように構成することにより、
   半田印刷の前後における前記プリント基板の反り具合を変化させることなく前記半田印刷前情報取得手段と前記半田印刷後情報取得手段とにより各種高さ情報の取得を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半田印刷検査装置。
5. 電極パターン及びパッドが配設された基板に対しレジストを塗布するレジスト塗布装置と、
   少なくとも前記パッド及びレジストの三次元計測を行う基板計測装置と、
   前記パッド上に半田を印刷する半田印刷装置と、
   前記半田の印刷状態を検査する請求項１乃至４のいずれかに記載の半田印刷検査装置とを備えたことを特徴とする基板製造システム。

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