JP6380544B2 - 電気製品の組み立て工程の管理方法 - Google Patents

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Description

この発明は、電気製品の組み立て工程の管理方法に関する。
半導体部品（ＩＣ、ＬＳＩ、トランジスタなど）が組み込まれた基板や記憶装置等を組み合わせた電気製品を組み立てる際、帯電した工具や人手で作業することを防ぐため、静電気を除去し防止する衣類などが用いられる。しかしながら、組み立て中に、必ずしも電気製品と工具や人とが同電位ではなく、不慮の静電気放電が生じる可能性がある。静電気放電の検出に関し、以下の文献がある。
日本特開平１０−１２６９１号公報には、電子デバイス（例えば薄膜トランジスタ液晶表示ディスプレイ）の製造工程において、基板上で生じる剥離帯電による静電気放電の電磁波または放電光をアンテナで検出し、それにより静電気放電にかかわる被害を検出する技術が開示されている。
日本特表２００９−５１５１７１号公報には、グランドと回路基板との間を抵抗を介して接続した電圧計測回路によって、組立ツールが回路基板に触れた時に発生する静電気放電を計測し、それにより回路基板のＥＳＤ曝露を監視する技術が開示されている。
日本特開平１０−１２６９１号公報 日本特表２００９−５１５１７１号公報
上記の従来技術では、対象物において静電気放電が発生したことを検知することができるが、その静電気放電が対象物に対してその品質に係るほどの影響を与えたかどうかまでは判断することができない。このため、品質に係るほどの影響を受けていない対象物までも不合格品とみなされる場合があり、その分、歩留まりが悪化してしまう。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、静電気放電の影響を受けた電気製品を精度よく識別して管理できる電気製品の組み立て工程の管理方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記の目的を達成するため、半導体部品が搭載された基板と電源回路とを少なくとも備える電気製品の組み立て工程の管理方法であって、
前記電気製品の組み立てが行われている間、前記電気製品の内部のインピーダンス要素を挟んで電気的につながる電気線或いは信号線上の前記インピーダンス要素を挟んだ２点間の電位差を常時計測し、
静電気放電ノイズと正常電位範囲とを区別する所定の閾値を超える変化が前記２点間の電位差に生じた場合、前記２点間の電位差の計測データを記録するとともに、前記電気製品が静電気放電の影響を受けたことを識別するための標識を前記電気製品の計測データに対して電気的に付与することを特徴とする。
本発明によれば、電気製品の内部のインピーダンス要素を挟んで電気的につながる電気線或いは信号線上の２点間の電位差を常時計測し、電気製品の組み立てが行われている間、所定の閾値を超える変化が２点間の電位差に起きていないかどうか監視することによって、静電気放電の影響を受けた電気製品を精度よく識別して管理できる。
本発明の実施の形態１に係る装置構成について説明するための図である。 実施の形態１において、半導体部品５と静電気計測器９との電気的接続について説明するための図である。 実施の形態１において、電気製品２の組立工程の管理方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。 実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る装置構成について説明するための図である。 実施の形態２において、半導体部品５と静電気計測器９との電気的接続について説明するための図である。 実施の形態２において、電気製品２の組立工程の管理方法を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２の１つの変形例について説明するための図である。 実施の形態３において、信号線上の２点間の電位差を計測する例を説明するための図である。 実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。 実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る装置構成について説明するための図である。
図１に示す装置は、作業台１を備えている。電気製品２は、作業台１上に置かれる。電気製品２は、少なくとも基板３と電源回路４とを備えている。基板３は半導体部品５を搭載している。基板３や電源回路４は、工具６を用いて電気製品２に搭載される。
半導体部品５は、電気線７により基板３を介して電源回路４と電気的に接続している。また、電気線７は、端子８を介して静電気計測器９に接続されている。静電気計測器９は、コンピュータ１０に接続されている。
静電気計測器９は、電気製品２の組み立てが行われている間、電気製品２の内部のインピーダンス要素（半導体部品５）を挟んで電気的につながる電気線７上の２点間の電位差を常時計測する。なお、計測周期は１００ｎｓ以下であることが好ましい。
また、静電気計測器９は、静電気放電ノイズと正常電位範囲とを区別する所定の閾値を超える変化が上述の２点間の電位差に生じた場合、上述の２点間の電位差の計測データをコンピュータ１０に送信する。なお、上述の閾値は、品質に影響しうる静電気放電を示す指標であり、予め実験結果やシミュレーション結果に基づいて設定される。一例として、半導体部品の定格電圧が５．５Ｖである場合に、閾値は７Ｖに設定される。
コンピュータ１０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むメモリ、各種情報を入出力する入出力インタフェース、各種情報に基づいて各種演算処理を実行可能なプロセッサを備える。コンピュータ１０は、静電気計測器９から送信された計測データを受信して記録するとともに、電気製品２が静電気放電の影響を受けたことを識別するための標識を電気製品２に対して付与する。具体的には、コンピュータ１０は、計測データに標識を追加する。コンピュータ１０は、出力インタフェースとして画面を有し、標識が追加された計測データを画面に表示する。また、コンピュータ１０は、出力インタフェースとして、外部機器と接続する通信コネクタを有し、通信コネクタを介して計測データを外部に送信する。
図２は、実施の形態１において、半導体部品５と静電気計測器９との電気的接続について説明するための図である。
図１に示す電気線７は、図２に示す２本の電気線７１、７２を含む。２本の電気線７１、７２は、電源回路４（図２では電源装置）と半導体部品５とを結線する。静電気計測器９は、電気線７１上の１点と電気線７２上の１点とに接続する。静電気計測器９は、２本の電気線７１、７２間の電位差を計測する。
（フローチャート）
図３は、実施の形態１において、電気製品２の組立工程の管理方法を説明するためのフローチャートである。図３に示すルーチンは、電気製品２の組立開始毎に実行される。
ステップＳ１０１において、作業者は、電気線７と静電気計測器９を接続する。具体的には、作業者は、２本の電気線７１、７２を静電気計測器９に接続する。なお、作業者は人に限られるものではなく、ロボットアーム等を有する機械設備であってもよい。
ステップＳ１０２において、作業者は、電気製品２の組立工程が完了したか否かを判定する。組立工程が完了していない場合には、ステップＳ１０３の処理が実行される。
ステップＳ１０３において、静電気計測器９は、２本の電気線７１、７２間の電位差を計測する。
ステップＳ１０４において、静電気計測器９は、ステップＳ１０３で計測された電位差が閾値よりも小さいか否かを判定する。上述したように閾値は、静電気放電ノイズと正常電位範囲とを区別するための所定値であり、予め設定されている。
ステップＳ１０４の判定条件が成立する場合には、電気製品２の品質に影響のある静電気放電が生じておらず、ステップＳ１０２から処理を継続する。ステップＳ１０２において電気製品２の組立工程が完了したと判定された場合には、本ルーチンは終了される。
ステップＳ１０４の判定条件が成立しない場合には、ステップＳ１０３で計測された電位差の計測データがコンピュータ１０に記録される（ステップＳ１０５）。具体的には、静電気計測器９は、計測データをコンピュータ１０に送信し、コンピュータ１０は受信した計測データを記憶する。
ステップＳ１０６において、コンピュータ１０は、計測データに標識を付与する。標識とは、電気製品２が静電気放電の影響を受けたことを識別するための標識である。
ステップＳ１０７において、コンピュータ１０は、標識を付与した計測データを画面に表示する。また、コンピュータ１０は、通信コネクタを介して計測データを外部に送信する。これらの処理により、作業者は、製造中の半製品に品質に影響しうる静電気放電が発生したことを知ることができる。
ステップＳ１０８において、作業者は、品質に影響しうる静電気放電が発生した半製品を除去する。ステップＳ１０８の処理後、本ルーチンは終了される。
以上説明したように、実施の形態１に係る電気製品の組立工程の管理方法によれば、電気製品の内部のインピーダンス要素を挟んで電気的につながる電気線７上の２点間の電位差を常時計測し、電気製品の組み立てが行われている間、所定の閾値を超える変化が２点間の電位差に起きていないかどうか監視することによって、静電気放電の影響を受けた電気製品を精度よく識別して管理することができる。また、実施の形態１に係る電気製品の組立工程の管理方法によれば、製造中の半製品に品質に影響しうる静電気放電が発生した場合には、直ちに組み立て途中の半製品を除去することもできる。
（変形例）
上述した実施の形態１の変形例について説明する。
図４は、実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。図４の構成は、コネクタ７１ａ、７２ｂを有する点を除き、図２の構成と同様である。コネクタ７１ａは、電気線７１上の１点に接続され、コネクタ７２ｂは電気線７２上の１点に接続される。静電気計測器９は、コネクタ７１ａと７２ｂに接続される。電位差の計測のためのコネクタ７１ａ、７２ｂが計測箇所である２点に予め用意されているため、静電気計測器９の取り付けが容易となり、電気製品２の組立工程の管理効率が高まる。
図５は、実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。図５の構成は、静電気計測器９が計測データを送信する無線通信機能を備え、無線通信機１１が追加されている点を除き、図１の構成と同様である。無線通信機１１は、静電気計測器９が送信した計測データを受信し、コンピュータ１０に送信する。このように静電気計測器９とコンピュータ１０とを無線接続する構成であってもよい。
図１１は、実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。図１１に示す構成では、作業台毎に静電気計測器９が設けられ、各静電気計測器９は、共通の有線伝送器１２に接続される。有線伝送器１２はコンピュータ１０に接続される。各静電気計測器９は、計測データを有線伝送器１２を介してコンピュータ１０に送信する。このように複数の静電気計測器９と１台のコンピュータ１０とを有線接続する構成であってもよい。この点は以下の実施の形態においても同様である。
図１２は、実施の形態１の１つの変形例について説明するための図である。図１２に示す構成では、作業台毎に静電気計測器９が設けられ、各静電気計測器９は無線通信機能を備える。無線通信機１３は、各静電気計測器９が送信した計測データを受信し、コンピュータ１０に送信する。このように、複数の静電気計測器９と１台のコンピュータ１０とを無線接続する構成であってもよい。この点は以下の実施の形態においても同様である。
実施の形態２．
次に、図６〜図９を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
上述した実施の形態１では、インピーダンス要素（半導体部品）を挟んで電気的につながる電気線上の２点間の電位差を計測するため、電源回路４と半導体部品５との間の電気線７上の２点間の電位差を計測している。しかし、電位差の計測箇所はこれに限定されるものではない。実施の形態２では、電源回路４のコンセントの端子間の電位差を計測することとした。
図６は、本発明の実施の形態２に係る装置構成について説明するための図である。
図６に示す装置は、作業台１を備えている。電気製品２は、作業台１上に置かれる。電気製品２は、少なくとも基板３と電源回路４とを備える。基板３は半導体部品５を搭載している。基板３や電源回路４は、工具６を用いて電気製品２に搭載される。
電源回路４と半導体部品５は、基板３を介して電気線７により電気的に接続している。また、電気線７は、電源回路４内で電気線２０に電気的に接続している。電気線２０はコンセント２１を有する。コンセント２１は、端子８に接続している。そのため、電気線２０は、端子８を介して静電気計測器９に接続している。静電気計測器９は、コンピュータ１０に接続している。
静電気計測器９は、電気製品２の組み立てが行われている間、電気製品２の内部のインピーダンス要素（半導体部品５）を挟んで電気的につながる電気線２０上の２点間の電位差を常時計測する。なお、計測周期は１００ｎｓ以下であることが好ましい。
また、静電気計測器９は、静電気放電ノイズと正常電位範囲とを区別する所定の閾値を超える変化が上述の２点間の電位差に生じた場合、上述の２点間の電位差の計測データをコンピュータ１０に送信する。なお、上述の閾値は、品質に影響しうる静電気放電を示す指標であり、予め実験結果やシミュレーション結果に基づいて設定される。
コンピュータ１０については、実施の形態１で述べた通りであるためその説明は省略する。
図７は、実施の形態２において、半導体部品５と静電気計測器９との電気的接続について説明するための図である。
図６に示す電気線２０は、図７に示す２本の電気線７３、７４を含む。２本の電気線７３、７４は、電源回路４とそのコンセント２１とを結線する。静電気計測器９は、電気線７３上の１点と電気線７４上の１点とに接続する。静電気計測器９は、２本の電気線７３、７４間の電位差を計測する。
（フローチャート）
図８は、実施の形態２において、電気製品２の組立工程の管理方法を説明するためのフローチャートである。図８に示すルーチンは、電気製品２の組立毎に実行される。このルーチンは、ステップＳ１０１がステップＳ２０１に、ステップＳ１０３がステップＳ２０３に、ステップＳ１０４がステップＳ２０４に置き換えられている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。以下、図８において、図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付す。
ステップＳ２０１において、作業者は、電気線２０と静電気計測器９を接続する。具体的には、作業者は、２本の電気線７３、７４を静電気計測器９に接続する。なお、作業者は人に限られるものではなく、ロボットアーム等を有する機械設備であってもよい。
ステップＳ１０２において、作業者は、電気製品２の組立工程が完了したか否かを判定する。組立工程が完了していない場合には、ステップＳ２０３の処理が実行される。
ステップＳ２０３において、静電気計測器９は、２本の電気線７３、７４間の電位差を計測する。
ステップＳ２０４において、静電気計測器９は、ステップＳ２０３で計測された電位差が閾値よりも小さいか否かを判定する。閾値は、静電気放電ノイズと正常電位範囲とを区別する所定値であり、予め設定されている。
ステップＳ２０４の判定条件が成立する場合には、電気製品２の品質に影響のある静電気放電が生じておらず、ステップＳ１０２から処理を継続する。ステップＳ１０２において電気製品２の組立工程が完了したと判定された場合には、本ルーチンは終了される。
ステップＳ２０４の判定条件が成立しない場合には、ステップＳ２０３で計測された電位差の計測データが記録される（ステップＳ１０５）。具体的には、静電気計測器９は、計測データをコンピュータ１０に送信し、コンピュータ１０は受信した計測データを記憶する。
ステップＳ１０６において、コンピュータ１０は、計測データに標識を付与する。標識とは、電気製品２が静電気放電の影響を受けたことを識別するための標識である。

ステップＳ１０７において、コンピュータ１０は、標識を付与した計測データを画面に表示する。また、コンピュータ１０は、通信コネクタを介して計測データを外部に送信する。これらの処理により、作業者は、製造中の半製品に品質に影響しうる静電気放電が発生したことを知ることができる。
ステップＳ１０８において、作業者は、品質に影響しうる静電気放電が発生した半製品を除去する。ステップＳ１０８の処理後、本ルーチンは終了される。
以上説明したように、実施の形態２に係る電気製品の組立工程の管理方法によれば、電気製品の内部のインピーダンス要素を挟んで電気的につながる電気線２０上の２点間の電位差を常時計測し、電気製品の組み立てが行われている間、所定の閾値を超える変化が２点間の電位差に起きていないかどうか監視することによって、静電気放電の影響を受けた電気製品を精度よく識別して管理することができる。また、実施の形態２に係る電気製品の組立工程の管理方法によれば、製造中の半製品に品質に影響しうる静電気放電が発生した場合には、直ちに組み立て途中の半製品を除去することもできる。
（変形例）
上述した実施の形態２の変形例について説明する。図９は、実施の形態２の１つの変形例について説明するための図である。図９の構成は、静電気計測器９が計測データを送信する無線通信機能を備え、無線通信機１１が追加されている点を除き、図６の構成と同様である。無線通信機１１は、静電気計測器９が送信した計測データを受信し、コンピュータ１０に送信する。このように静電気計測器９とコンピュータ１０とを無線接続する構成としてもよい。
実施の形態３．
次に、図１０を参照して本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態１及び２では、電気線上の２点間の電位差を計測している。しかしながら、信号線上に設けられた信号テストのためのコネクタを利用して信号線上の２点間の電位差を計測することとしてもよい。
図１０は、実施の形態３において、信号線上の２点間の電位差を計測する例を説明するための図である。電気製品２は、基板３と電源回路とを備える。基板３上には、半導体部品やメモリ等のインピーダンス要素が配置される。静電気計測器９は、信号線上に設けられた信号テスト用コネクタ８１、８２に接続される。静電気計測器９は、電気製品２の組み立てが行われている間、インピーダンス要素を挟む２つの信号線上の２点（信号テスト用コネクタ８１、８２）間の電位差を常時計測する。静電気計測器９は、静電気放電ノイズと正常電位範囲とを区別する所定の閾値を超える変化が上述の２点間の電位差に生じた場合、上述の２点間の電位差の計測データをコンピュータ１０に送信する。なお、上述の閾値は、品質に影響しうる静電気放電を示す指標であり、予め実験結果やシミュレーション結果に基づいて設定される。コンピュータ１０については、上述実施の形態１で述べた通りであるためその詳細な説明は省略する。コンピュータ１０は、静電気計測器９から送信された計測データを記録するとともに、電気製品２が静電気放電の影響を受けたことを識別するための標識を電気製品２に対して付与する。
１ 作業台
２ 電気製品
３ 基板
４ 電源回路
５ 半導体部品
６ 工具
７ 電気線
８ 端子
９ 静電気計測器
１０ コンピュータ
１１、１３ 無線通信機
１２ 有線伝送器
２０ 電気線
２１ コンセント
７１、７２、７３、７４ 電気線
７１ａ、７２ｂ コネクタ
８１、８２ 信号テスト用コネクタ

Claims (7)

  1. 半導体部品が搭載された基板と電源回路とを少なくとも備える電気製品の組み立て工程の管理方法であって、
    前記電気製品の組み立てが行われている間、前記電気製品の内部のインピーダンス要素を挟んで電気的につながる電気線或いは信号線上の前記インピーダンス要素を挟んだ２点間の電位差を常時計測し、
    静電気放電ノイズと正常電位範囲とを区別する所定の閾値を超える変化が前記２点間の電位差に生じた場合、前記２点間の電位差の計測データを記録するとともに、前記電気製品が静電気放電の影響を受けたことを識別するための標識を前記電気製品の計測データに対して電子的に付与することを特徴とする電気製品の組み立て工程の管理方法。
  2. 前記２点間の電位差として、前記電源回路と前記半導体部品とを結線する２本の電気線間の電位差を計測することを特徴とする請求項１に記載の電気製品の組み立て工程の管理方法。
  3. 電位差の計測のためのコネクタが計測箇所である前記２点に予め用意されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気製品の組み立て工程の管理方法。
  4. 信号線上に設けられた信号テストのためのコネクタを利用して前記２点間の電位差を計測することを特徴とする請求項１に記載の電気製品の組み立て工程の管理方法。
  5. 前記２点間の電位差として、前記電気線に電気的に接続する前記電源回路のコンセントの端子間の電位差を計測することを特徴とする請求項１に記載の電気製品の組み立て工程の管理方法。
  6. 前記２点間の電位差を１００ｎｓ以下の計測周期で計測することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電気製品の組み立て工程の管理方法。
  7. 前記２点間の電位差を計測する静電気計測器と、前記２点間の電位差の計測データを記録するコンピュータとを無線接続することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電気製品の組み立て工程の管理方法。
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