JP6682467B2

JP6682467B2 - 検査装置、検査方法および検査プログラム

Info

Publication number: JP6682467B2
Application number: JP2017054777A
Authority: JP
Inventors: 廣美安井; 安和森本
Original assignee: Nagoya Electric Works Co Ltd
Current assignee: Nagoya Electric Works Co Ltd
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: JP2018155701A

Description

本発明は、基板に放射線を照射して半田の３次元像を取得し、複数の半田の傾向的なずれを計測する検査装置、検査方法および検査プログラムに関する。

従来、Ｘ線透過画像によって半田のずれを取得し、検査を行う検査装置が知られている。例えば、特許文献１には、半田接合部における透視階調像に基づいて重心が算出され、算出された重心が基準の重心と比較され、重心間の距離が直径の４０％を超えているとずれていると判断される技術が開示されている。

特開２００３−３４４３１２号公報

上述した従来の装置においては、個別の半田のずれを取得しており、当該ずれに基づいて各半田の良否を判定している。このように個別の半田のずれに着目すると、半田の良否を検査することはできるが、不良半田の原因を解消することはできなかった。例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）における半田などにおいては、部品が設計位置からずれた位置に実装されるなどにより複数の半田が同一の傾向でずれる場合があるが、個別の半田のずれを検査する限り、部品の実装位置ずれが生じているか否かを特定することはできず、従って、傾向的なずれを解消し得る情報を得ることもできなかった。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、半田の傾向的なずれを解消し得る情報を得る技術の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、検査装置は、複数の半田について、ランドと半田とのずれの統計値を取得し、出力する。当該統計値は複数の半田について統計値であるため、ランドと半田とのずれの傾向を示している。従って、当該統計値は、半田の傾向的なずれを解消し得る情報となる。当該統計値は、半田の傾向的なずれを示しているため、複数の半田を同一傾向にずらす原因を解消するために利用可能である。

例えば、ある部品が複数の半田によってランドに実装される場合において、当該部品の実装装置の経時的な変化等によって部品の実装位置が設計位置に対して特定の傾向でずれる場合、検査装置から実装装置に統計値に関連する値を出力することにより、当該特定の傾向を示す値を実装装置に供給することができる。このため、実装装置においては、当該統計値に基づいて、当該統計値が示すずれを解消するように部品の実装位置を変化させることにより、半田の傾向的なずれを解消することが可能になる。なお、検査装置は、検査を実行する装置であるため、半田の３次元像に基づいて半田の基準からのずれ等を計測し、半田の良否を計測しても良い。

ここで、搬送手段は、半田によってランドに対して部品が実装された基板を搬送することができればよい。すなわち、基板には、検査対象となる部品の実装に利用される半田が含まれており、搬送手段は、放射線照射領域に対して基板を搬送することができればよい。半田は、放射線による検査対象となる各種の態様であって良く、例えば、ＢＧＡやＣＳＰにおける半田バンプや、リードによって実装を行う部品の半田であっても良く、種々の半田が想定されて良い。

ランドは半田の接点となる部位であれば良く、基板上に形成されていればよい。基板は、各種の基板であって良く、搬送経路も任意である。基板の製造ラインに検査装置が組み込まれる場合であれば、実装装置によって部品が実装され、リフロー炉を経て部品がランドに接合された基板が検査装置に搬送されることが好ましく、検査装置の搬送手段は、当該基板を放射線照射領域に搬送できることが好ましい。むろん、放射線の照射後に、検査装置の外部に基板を搬送可能であっても良い。

３次元像取得手段は、放射線照射領域に搬送された基板に放射線を照射して半田の３次元像を取得することができればよい。例えば、部品や半田を透過する放射線によって複数の方向から半田を撮影し、得られた画像を所定の座標系の座標軸方向に補正し、補正後の画像に基づいて再構成演算を実行することにより、半田の３次元像を取得することができればよい。

このような撮影のための撮影方法としては、種々の態様を想定可能であるが、例えば、放射線発生器と放射線検出器とを結ぶ直線が基板に垂直な軸に対して傾斜しているとともに当該直線が軸を中心に回転する構成等が挙げられる。当該回転は、種々の構成要素の動作によって実現可能であり、例えば、放射線発生器と放射線検出器との回転によって実現される構成や、放射線発生器が固定され、ステージの移動と放射線検出器の回転とによって実現される構成等が挙げられる。

３次元像は、少なくとも半田について取得されるが、ランドについて取得されても良い。ランドについて３次元像が取得されない場合、ランドと半田とのずれは、ランドの設計位置と３次元像によって特定される半田の位置とのずれによって特定され得る。ランドについても３次元像が取得される場合、３次元像によって特定されるランドの位置と半田の位置とのずれが特定される。

なお、ＢＧＡやＣＳＰにおける半田は、部品実装後に部品に半田が隠れるため目視することができない。また、３次元像ではなく、垂直撮影等の透過像を解析しようとしても、積層される基板やシールド材などの影響によって鮮明な画像を得ることができない。従って、放射線の照射に基づいて半田の３次元像を取得し、解析する構成によれば、目視で検査することができない状態の半田について統計的なずれを取得することができ、好ましい。なお、放射線は、半田を透過する電磁波等であれば良く、例えば、γ線やＸ線が放射線に該当する。

ずれ取得手段は、ランドと半田とのずれを複数の半田について取得することができればよい。すなわち、ランドは、半田の位置の基準となり、３次元像に基づいて特定される半田の位置は半田の実際の位置となるため、ランドと半田とのずれを設計と実装のずれとして取得することができればよい。また、当該ずれは、種々の手法によって特定可能であり、例えば、３次元像に基づいてランドや半田の重心位置が特定され、当該重心位置が比較対象となること等によって特定される。

統計値取得手段は、複数のランドについてのずれの統計値を取得することができればよい。すなわち、統計値取得手段は、ずれの傾向を示し得る統計値を取得することができればよい。統計は、種々の方法で実現可能であり、例えば、平均値、中央値等が挙げられる。

統計値出力手段は、統計値に関連する値を出力することができればよく、各種の装置で利用可能に統計値に関連する値を出力することができればよい。統計値に関連する値の出力先としては、種々の装置が想定可能であり、基板に対して部品を実装する実装装置に対して統計値に関連する値を出力する態様や、統計値の表示等を行うディスプレイ装置に出力する態様や、基板の製造工程を一括管理する工程管理装置に出力する態様や、メンテナンスの通知を行う通知装置に出力する態様など、種々の態様を想定可能である。なお、統計値に関連する値は、統計値自体であっても良いし、統計値を直接的または間接的に示す値であっても良い。このような値としては、部品の実装位置の座標を統計値によって補正した後の座標等が挙げられる。

さらに、統計値取得手段は、放射線照射領域に搬送された複数の基板における複数のランドに使用された複数の半田について統計値を取得する構成であっても良い。この構成によれば、複数の基板に渡って共通して発生するずれの傾向を示す統計値に関連する値を出力することが可能になる。

さらに、統計値取得手段は、特定の部品の複数個において実装に使用された複数の半田について統計値を取得する構成であっても良い。この構成によれば、特定の部品において共通して発生するずれの傾向を示す統計値に関連する値を出力することが可能になる。

さらに、統計値出力手段は、基板の実装面に平行な直交２軸についてのずれの相関係数の絶対値が閾値以上である場合に統計値に関連する値を出力する構成であっても良い。すなわち、基板の実装面に平行な直交２軸についてのずれの相関係数は、各軸方向についてのずれに相関があるか否かを示している。そして、相関係数の絶対値が閾値以上である状態は、各軸方向についてのずれに相関があることを示している。

各軸方向についてのずれに相関があれば、２次元平面の任意の方向へのずれや、回転方向のずれが特定の傾向として発生している可能性が高い。従って、相関係数の絶対値が閾値以上である場合に統計値に関連する値を出力する構成によれば、ずれが傾向として発生しているか否か定かではない状態において統計値に関連する値を出力することを防止することができる。

以上は、本発明が装置として実現される場合について説明したが、かかる装置を実現する方法やプログラムを実現することも可能である。以上のような検査装置は単独で実現される場合もあるし、ある方法に適用され、あるいは同方法が他の機器に組み込まれた状態で利用されることもあるなど、発明の思想としてはこれに限らず、各種の態様を含むものである。むろん、発明の実施態様がソフトウェアであったりハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。また、ソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。一次複製品、二次複製品などの複製段階についても同等である。さらに、一部がソフトウェアであって、一部がハードウェアで実現されている場合においても発明の思想において全く異なるものではなく、一部を記録媒体上に記憶しておいて必要に応じて適宜読み込まれるような形態であってもよい。

検査装置の概略ブロック図である。図２Ａは３次元像の撮影を説明するための図、図２Ｂはずれの検出を示す図である。Ｘ線検査処理のフローチャートである。図４Ａは傾向的なずれを示す図、図４Ｂは傾向的なずれが解消した状態を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態を、放射線にＸ線を用いた場合について説明する。
（１）検査装置の構成：
（２）Ｘ線検査処理：
（３）他の実施形態：

（１）検査装置の構成：
図１は本発明の一実施形態にかかる検査装置１の概略ブロック図である。検査装置１は、Ｘ線撮影機構部１０と制御部２０とを備えている。Ｘ線撮影機構部１０は、Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１２とＸ−Ｙステージ１３とを備えている。Ｘ線撮影機構部１０は、Ｘ−Ｙステージ１３上の基板ＰとＸ線発生器１１とＸ線検出器１２とが所定の相対位置関係となった状態で、Ｘ線発生器１１によって基板ＰにＸ線を照射させる。

Ｘ線発生器１１は、Ｘ線を出力するＸ線出力部１１ａを備えており、所定の強度でＸ線を基板Ｐに照射することができる。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線の強度を検出する検出面１２ａを備えており、基板Ｐを透過したＸ線の透過量を反映したＸ線画像を撮影することができる。撮影されたＸ線画像はＸ線画像データ２６ｂとしてメモリ２６に記録される。

本実施形態において基板ＰはＸ線検査の対象となる半田を含んでいる。すなわち、基板Ｐは複数のランドを備えており、複数のランドと部品とを接続する複数の半田によって部品が基板Ｐに実装されている。基板ＰはＸ−Ｙステージ１３により、Ｘ線の照射領域内で移動される。

Ｘ−Ｙステージ１３は、所定の平面（Ｘ−Ｙ平面と呼ぶ）に沿って２次元的に移動対象（基板等）を移動させることが可能な装置であり、本実施形態においては、基板ＰをＸ−Ｙ平面に沿って移動させる。なお、基板ＰのＸ−Ｙステージ１３への搬送は、図示しない搬送機構によって実行される。すなわち、実装装置２によって基板Ｐに対する部品の実装が完了すると、図示しない搬送機構によって基板Ｐがリフロー炉３に搬送され、リフロー炉３内で半田が溶融することによって部品が基板Ｐのランドに接合される。この後、リフロー炉３から搬送機構によって未検査の基板Ｐが検査装置１に搬入され、Ｘ−Ｙステージ１３に受け渡される。Ｘ−Ｙステージ１３に基板Ｐが受け渡されると、Ｘ−Ｙステージ１３はＸ線の照射領域に基板Ｐを配置し、検査が行われた後に搬送機構によって基板Ｐが搬出される。当該搬送機構およびＸ−Ｙステージ１３が搬送手段を構成する。

図２Ａは、Ｘ線が基板Ｐに照射される様子を示す模式図であり、同図においては、横方向がＸ−Ｙ平面に平行な方向であり、上下方向がＸ−Ｙ平面に垂直なＺ方向である。同図２Ａにおいては、基板Ｐ上の半田Ｓ、Ｘ−Ｙ平面Ｓｆ、Ｘ線発生器１１のＸ線出力部１１ａおよびＸ線検出器１２の検出面１２ａを模式的に示している。本実施形態において、Ｘ線出力部１１ａはＺ軸に平行なＡ軸を含む所定の立体角の範囲にＸ線を出力する。Ａ軸はＸ線出力部１１ａからＸ線の出力範囲のほぼ中央においてＺ軸方向に平行に延びる軸であり、当該Ａ軸を回転中心としてＸ線検出器１２の検出面１２ａが回転する。当該回転においては、Ｘ線出力部１１ａと検出面１２ａの中央とを結ぶ直線Ｌと検出面１２ａとが常に垂直な状態となるように検出面１２ａの向きが変化しながら回転移動が行われるように設計されている（軸Ａと直線Ｌとの角度はＤ）。

また、Ｘ−Ｙステージ１３は、検出面１２ａの回転移動に同期させ、Ｘ線出力部１１ａと検出面１２ａの中央とを結ぶ直線Ｌ上に半田Ｓが配置されるように基板Ｐを移動させる。すなわち、撮影が行われる際には、検出面１２ａおよび半田Ｓが図２Ａに示す破線の矢印に沿って回転するように検出面１２ａの回転とＸ−Ｙステージ１３による基板Ｐの移動が行われる。本実施形態においては、Ａ軸周りの回転角が異なる複数の撮影位置で半田Ｓが撮影されることにより、複数の方向から撮影されたＸ線画像が取得される。むろん、回転移動のための構成は一例であり、基板Ｐを固定し、Ｘ線出力部１１ａおよび検出面１２ａが回転移動される構成等であっても良い。

次に制御部２０について説明する。制御部２０は、発生器制御部２１と撮影画像取得部２２と撮影機構制御部２３と入力部２４と出力部２５とメモリ２６とＣＰＵ２７とを備えている。メモリ２６はデータを記憶可能な記憶媒体であり、プログラムデータ２６ａとＸ線画像データ２６ｂと３次元像データ２６ｃとずれデータ２６ｄとが記憶される。ＣＰＵ２７は、プログラムデータ２６ａを読み出して実行することにより、後述する各種処理のための演算を実行する。なお、メモリ２６はデータを記憶することができればよく、ＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ，ＨＤＤ等種々の記憶媒体を採用可能である。

撮影機構制御部２３はＸ線発生器１１，Ｘ線検出器１２およびＸ−Ｙステージ１３を制御し、基板ＰのＸ線画像を撮影する撮影位置および倍率となるようにＸ−Ｙステージ１３の位置と検出面１２ａの位置およびＸ線出力部１１ａの高さを調整する。発生器制御部２１は、Ｘ線発生器１１を制御し、Ｘ線発生器１１から基板Ｐに対してＸ線を照射させる。撮影画像取得部２２は、Ｘ線検出器１２が検出したＸ線の強度、すなわち透過量の画像を示すＸ線画像データ２６ｂを取得する。Ｘ線画像データ２６ｂは複数の画素の階調値によって構成される画像データであり、各画素の階調値はＸ線検出器１２が検出したＸ線の強度を示す。３次元像データ２６ｃは、Ｘ線画像データ２６ｂに基づいて再構成処理が行われることによって生成される半田やランドの３次元像を示すデータである。ずれデータ２６ｄは、ランドと半田とのずれの量を示すデータであり、基板Ｐ上で検査対象となった半田のそれぞれについて算出され、順次追加されていく。

出力部２５は基板Ｐの検査結果等を表示するディスプレイであり、入力部２４は利用者の入力を受け付ける操作入力機器である。ＣＰＵ２７は、プログラムデータ２６ａが示すプログラムを実行することにより、基板Ｐに含まれる基板Ｐの良否判定と、ずれの傾向を示す統計値の算出を行う。良否判定は、半田が不良であるか否かを個別に判定する処理であり、詳細は後述する。

ずれの傾向を示す統計値は、個別の半田の良否ではなく、複数の半田が全体としてずれている傾向にある場合に、そのずれの量を示す値であり、当該統計値の算出のために、ＣＰＵ２７はプログラムデータ２６ａに基づいて３次元像取得部２７ａとずれ取得部２７ｂと統計値取得部２７ｃと統計値出力部２７ｄとの各機能を実行する。

３次元像取得部２７ａは、Ｘ線照射領域に搬送された基板ＰにＸ線を照射して半田の３次元像を取得する機能である。すなわち、ＣＰＵ２７は、３次元像取得部２７ａの機能により、Ｘ線画像データ２６ｂを参照し、半田の３次元像を生成する。具体的には、ＣＰＵ２７は、各半田を複数の位置から撮影して得られたＸ線画像データ２６ｂに基づいて再構成演算を実行して３次元像を生成する。生成された３次元像を示す情報は３次元像データ２６ｃとしてメモリ２６に記録される。なお、当該再構成演算によって得られた３次元像は、半田の検査にも利用されるため、半田の検査の際に取得された３次元像がずれの算出に流用される構成であっても良い。

ずれ取得部２７ｂは、ランドと半田とのずれを複数の半田について取得する機能である。図２Ｂは、基板Ｐ、ランドＬ、半田Ｓ、部品Ｐｔを模式的に示す図であり、Ｙ軸方向から基板Ｐ等を眺めた状態を示している。ずれは、各種の手法で特定可能であるが、ここでは一例として、半田Ｓの高さ方向の中心における断面の面積重心位置ＳｇとランドＬの高さ方向の中心における断面の面積重心位置Ｌｇとのずれが取得される例を説明する。

この場合、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの機能により、半田Ｓの３次元像を半田Ｓの高さ方向にスキャンし、高さ方向の中点を通り、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向の断面の像を取得する。さらにＣＰＵ２７は、当該像に基づいて半田Ｓの面積を特定し、面積重心位置Ｓｇを取得する。また、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの機能により、ランドＬの３次元座標をランドＬの高さ方向にスキャンし、高さ方向の中点を通り、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向の断面の像を取得する。さらにＣＰＵ２７は、当該像に基づいてランドＬの面積を特定し、面積重心位置Ｌｇを取得する。なお、ランドＬの面積重心位置Ｌｇは、他の手法で算出されても良い。例えば、通常、半田ＳはランドＬの外周にも存在する状態となる（図２Ｂに示すＳｒ等）ため、ランドＬの高さで３次元像をスライスすれば、リング状または円弧状の半田Ｓの像が得られる。そこで、半田Ｓのリングまたは円弧からランドＬの外周を構成する円の中心を特定し、面積重心位置Ｌｇと見なす構成等が採用されてもよい。

そして、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの機能により、Ｘ−Ｙ平面におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれについて、半田Ｓの面積重心位置ＳｇとランドＬの面積重心位置Ｌｇとのずれを取得する。図２Ｂにおいては、左側の半田Ｓ₁においてずれが０であり、右側の半田Ｓ₂においてずれがＸ方向にΔＸである例が示されている。ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの機能により、基板Ｐ上の検査対象となっている全ての半田について当該ずれを取得し、ずれデータ２６ｄとしてメモリ２６に記憶させる。

統計値取得部２７ｃは、複数の半田についてのずれの統計値を取得する機能である。すなわち、ＣＰＵ２７は、統計値取得部２７ｃの機能により、ずれデータを参照し、全ての半田についてのずれの平均値をＸ方向、Ｙ方向のそれぞれについて取得する。むろん、平均値は、各種の統計技法を利用して算出されて良く、ノイズデータを除外するなどの処理が行われてもよい。

統計値出力部２７ｄは、統計値に関連する値を出力する機能である。すなわち、統計値は複数の半田におけるずれの傾向を示しているため、当該傾向をキャンセルするように部品の実装位置を変化させると、複数の半田におけるずれをまとめて解消することができる。そこで、本実施形態においてＣＰＵ２７は、統計値出力部２７ｄの機能により、図示しないインターフェースを介して実装装置２に対して統計値を出力する。実装装置２が統計値を取得すると、実装装置２は、当該統計値が示すＸ方向のずれと、Ｙ方向のずれのそれぞれをキャンセルするように部品の実装位置を変化させる。この結果、半田の傾向的なずれを解消することが可能になる。

なお、本実施形態においてＣＰＵ２７は、統計値が複数の半田の傾向を示している可能性が高いか否かを判定し、複数の半田の傾向を示している可能性が高い場合に統計値を出力し、複数の半田の傾向を示している可能性が低い場合には統計値を出力しないように構成されている。具体的には、ＣＰＵ２７は、統計値出力部２７ｄの機能により、Ｘ方向およびＹ方向についてのずれの相関係数を取得する（詳細は後述）。

そして、ＣＰＵ２７は、相関係数の絶対値が閾値以上である場合に、統計値を出力する。すなわち、相関係数の絶対値が閾値以上である場合、Ｘ方向のずれとＹ方向のずれが有意に関連している。そこで、ＣＰＵ２７は、相関係数の絶対値が閾値以上である場合にはＸ方向のずれとＹ方向のずれが、半田のずれの傾向を示している可能性が高いと見なし、統計値を実装装置２に対して出力する。以上の構成によれば、ずれを誤修正する可能性を低減することができる。

（２）Ｘ線検査処理：
図３は、Ｘ線検査処理を示すフローチャートである。検査装置１は、基板Ｐの検査を行うために図３に示すＸ線検査処理を実行する。Ｘ線検査処理が開始されると、ＣＰＵ２７は、撮影機構制御部２３を制御し、実装装置２からリフロー炉３を経て搬送される基板Ｐを検査装置１内に搬送し、Ｘ−Ｙステージ１３によってＸ線の照射領域に基板Ｐを搬送する（ステップＳ１００）。

次に、ＣＰＵ２７は、３次元像取得部２７ａの処理により、Ｘ線検出器１２の回転角に対応する変数ｎを１に初期化する（ステップＳ１０５）。次に、ＣＰＵ２７は、３次元像取得部２７ａの処理により、ｎ番目の撮影位置にＸ線検出器１２の検出面１２ａを移動させ、ｎ番目のＸ線画像を撮影する（ステップＳ１１０）。すなわち、Ｘ線検出器１２の検出面１２ａを１回転させる過程での半田Ｓの撮影回数は予め決められており、ｎが１の場合、ＣＰＵ２７は、撮影機構制御部２３に制御信号を出力し、Ｘ−Ｙステージ１３およびＸ線検出器１２を制御して初回撮影位置に移動させる。

ｎが２以上の場合、ＣＰＵ２７は、初回撮影位置から（３６０／撮影回数）×ｎの角度が検出面１２ａの角度であると見なし、撮影機構制御部２３に制御信号を出力し、Ｘ線検出器１２を制御して当該角度に検出面１２ａを配置する。また、ＣＰＵ２７は、撮影機構制御部２３に制御信号を出力し、Ｘ−Ｙステージ１３を制御して検出面１２ａとＸ線出力部１１ａとを結ぶ直線Ｌ上に半田Ｓを配置する。

移動が完了すると、ＣＰＵ２７は、発生器制御部２１に制御信号を出力し、Ｘ線発生器１１からＸ線を出力させる。この結果、Ｘ線発生器１１からＸ線が出力されると、半田Ｓを透過したＸ線を含むＸ線がＸ線検出器１２で検出される。そこで、ＣＰＵ２７は、撮影画像取得部２２に制御信号を出力し、Ｘ線検出器１２が出力するＸ線画像を取得し、Ｘ線画像データ２６ｂとしてメモリ２６に記録する。

以上のようにしてｎ番目の角度においてＸ線画像が取得されると、ＣＰＵ２７は、３次元像取得部２７ａの処理により、ｎが予め決められた最大値Ｎであるか否かを判定し（ステップＳ１１５）、ｎが最大値Ｎであると判定されない場合、ｎをインクリメントしてステップＳ１１０以降の処理を繰り返す。ステップＳ１１５において、ｎが最大値Ｎであると判定された場合、ＣＰＵ２７は、３次元像取得部２７ａの処理により、再構成演算を実行する（ステップＳ１２０）。

再構成演算は、半田Ｓの３次元構造を再構成することができれば良く、種々の処理を採用可能である。例えば、フィルタ補正逆投影法を採用可能である。この処理においてＣＰＵ２７は、まず、複数のＸ線画像のいずれかに対してフーリエ変換を実施し、フーリエ変換で得られた結果に対して周波数空間でフィルタ補正関数を乗じる。さらに、この結果に対して逆フーリエ変換を実施することで、フィルタ補正を行った画像を取得する。尚、このフィルタ補正関数は、画像のエッジを強調するための関数等を採用可能である。

続いて、フィルタ補正後の画像を、それが投影された軌跡に沿って３次元空間へ逆投影する。すなわち、Ｘ線検出器１２の検出面１２ａにおけるある位置の像に対応する軌跡は、Ｘ線発生器１１の焦点とこの位置とを結ぶ直線であるので、この直線上に画像を逆投影する。以上の逆投影を複数のＸ線画像のすべてについて行うと、３次元空間上で基準のサンプルが存在する部分のＸ線吸収係数分布が強調され、基準のサンプルの３次元形状を示す再構成情報が得られる。生成された再構成情報は３次元像データ２６ｃとしてメモリ２６に記録される。

次に、ＣＰＵ２７は、半田を検査する（ステップＳ１２５）。すなわち、ステップＳ１２０により、３次元空間上で半田を示す再構成情報が得られた状態である。そこで、ＣＰＵ２７は、半田の品質に対応した特徴量を取得する。特徴量としては、種々の量を採用可能であり、例えば、半田の中のボイドの大きさや形状等が挙げられる。当該特徴量には予め良否を判定するための閾値が設定されており、ＣＰＵ２７は、特徴量と当該閾値を比較することによって半田を検査する。半田が不良と判定された場合、ＣＰＵ２７は当該半田が不良であることを示す情報を出力部２５に出力させる。

次に、ＣＰＵ２７は、基板上の半田の検査が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。すなわち、基板Ｐには複数の位置に半田が存在するため、ステップＳ１１０〜Ｓ１１５で撮影できない領域や正確な検査ができない領域に検査対象の半田が残っている場合、ＣＰＵ２７は、基板上の半田の検査が終了していないと判定する。ステップＳ１３０において、基板上の半田の検査が終了したと判定されない場合、ＣＰＵ２７は、残りの半田の検査を撮影対象としてステップＳ１０５以後の処理を繰り返す。

ステップＳ１３０において、基板上の半田の検査が終了したと判定された場合、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの処理により、検査済の基板の枚数が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３５）。本実施形態においては、新たに検査した基板が閾値以上となるたびにずれの統計を行うように構成されており、予め閾値が規定されている。そこで、ＣＰＵ２７は、最後にずれの測定を行ってから検査を行った基板の枚数が閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳ１３５において、検査済の基板の枚数が閾値以上であると判定されない場合、ＣＰＵ２７は、ステップＳ１００以降の処理を繰り返す。

ステップＳ１３５において、検査済の基板の枚数が閾値以上であると判定された場合、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂおよび統計値取得部２７ｃの処理により、半田のずれの統計値を取得する（ステップＳ１４０）。すなわち、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの処理により、３次元像データ２６ｃを参照し、再構成演算実施済の各半田について、半田の３次元像から半田Ｓの高さ方向の上端および下端（Ｚ軸方向の両端）を特定し、高さ方向の中央位置をスライス位置として特定する。そして、ＣＰＵ２７は、当該スライス位置の画像の面積重心位置Ｓｇを特定する。

また、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの処理により、再構成演算済の３次元像から各半田の下部に存在する基板Ｐ上のランドＬの像を特定し、ランドＬの高さ方向の上端および下端を特定する。そして、ＣＰＵ２７は、高さ方向の中央位置をスライス位置として特定し、当該スライス位置の画像の面積重心位置Ｌｇを特定する。さらに、ＣＰＵ２７は、ずれ取得部２７ｂの処理により、各半田の面積重心位置Ｓｇと各半田に対応するランドＬの面積重心位置ＬｇとをＸ方向およびＹ方向で比較し、各方向のずれΔＸおよびΔＹを取得する。

以上の処理により、検査済の全ての半田とランドとの組み合わせについてずれΔＸおよびΔＹが取得されると、ＣＰＵ２７は、統計値取得部２７ｃの処理により、当該ずれΔＸおよびΔＹの平均値を統計値として取得する。すなわち、ＣＰＵ２７は、Ｘ方向のずれΔＸの総和をサンプル数で除した値をＸ方向の統計値として取得し、Ｙ方向のずれΔＹの総和をサンプル数で除した値をＹ方向の統計値として取得する。

このように、本実施形態においてＣＰＵ２７は、統計値取得部２７ｃの処理により、Ｘ線照射領域に搬送された複数の基板Ｐにおける複数のランドＬに使用された複数の半田Ｓについて統計値を取得する。すなわち、本実施形態においては、基板全体に存在する半田Ｓのずれの傾向を取得している。この構成によれば、特定の部品に限らず、複数の基板に渡って傾向的にずれているか否かを特定可能な統計値を取得することができ、実装装置２におけるずれを特定の部品に限定することなく特定することができる。

次に、ＣＰＵ２７は、統計値出力部２７ｄの処理により、相関係数を取得する（ステップＳ１４５）。本実施形態において相関係数ｒはｒ＝ｓ_xy／（ｓ_x・ｓ_y）で表現される。ここで、ｓ_xyはＸ方向、Ｙ方向のずれの共分散、ｓ_xはＸ方向のずれの標準偏差、ｓ_yはＹ方向のずれの標準偏差である。相関係数ｒは下記（１）によって算出可能である。

ここで、ｘ_iはサンプル番号ｉの半田のＸ方向のずれ、ｘバーはＸ方向のずれの統計値、ｙ_iはサンプル番号ｉの半田のＹ方向のずれ、ｙバーはＹ方向のずれの統計値、ｎはサンプル数である。

相関係数は、Ｘ方向のずれとＹ方向のずれとが互いに相関しているか否かを示しており、相関がある場合にはＸ方向のずれとＹ方向のずれが互いに関連して発生することが統計的に裏付けられる。そこで、ＣＰＵ２７は、統計値出力部２７ｄの処理により、相関係数の絶対値が０．４以上であるか否かを判定し（ステップＳ１５０）、０．４以上であると判定された場合に、ＣＰＵ２７は、統計値出力部２７ｄの処理により、統計値を実装装置２に出力する（ステップＳ１５５）。

ステップＳ１５０において、相関係数の絶対値が０．４以上であると判定されない場合、ＣＰＵ２７は、ステップＳ１００以降の処理を繰り返す。すなわち、本実施形態においては、相関係数の絶対値が０．４より小さい場合には相関が低く、傾向的なずれを発生させる原因が発生していない（または発生しているか否か不明）であると見なす。一方、相関係数の絶対値が０．４以上である場合、ＣＰＵ２７は、Ｘ方向のずれとＹ方向のずれが互いに関連して発生しており、実装装置２において有意なずれ（例えば、実装装置２における部品搬送部の経時的な劣化や実装装置２における部品吸着装置のずれ等）が発生していると見なし、統計値を出力する。以上の構成によれば、検査装置１において他の装置である実装装置２におけるずれの発生を検知し、実装装置２に通知することができる。

実装装置２において、設計値の座標からＸ方向、Ｙ方向のずれを減じる補正を行うなどして統計値が示すずれを解消する補正を行った場合、傾向的なずれを解消することができる。図４Ａは、相関係数ｒが−０．４より小さい（絶対値が０．４より大きい）場合のずれをプロットしたグラフである。図４Ａに示す例においては、Ｘ方向の統計値が−Ｘａであり、Ｙ方向の統計値がＹａである。

この例においては相関係数の絶対値が０．４より大きいため、検査装置１から実装装置２に統計値が出力され、実装装置２において部品の実装位置が統計値の逆方向に修正される。すなわち、Ｘ方向にＸａ、Ｙ方向に−Ｙａだけずれた位置に部品が実装される。従って、実装位置の傾向的なずれが解消される。図４Ｂにおいては、ずれが解消された後に検査された基板についてずれが計測された場合のプロット例を示しており、同図４Ｂに示すようにずれの傾向が解消している。また、この場合には相関係数の絶対値が０．４より小さくなる。

（４）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、ランドと半田とのずれを複数の半田について取得して統計し、出力する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、本実施形態に係る検査装置１と実装装置２とリフロー炉３は、一体の装置であっても良いし、より多くの装置が一体化されたシステムであってもよい。また、検査装置１から出力される値は統計値自体に限定されず、統計値から算出された値であっても良い。このような値としては、例えば、実装装置２における部品の実装位置の座標を統計値によって補正した後の座標等が挙げられる。

さらに、統計によって把握される傾向は、複数の基板に共通して発生する半田のずれの傾向に限定されない。例えば、ＣＰＵ２７が統計値取得部２７ｃの処理により、特定の部品の複数個において実装に使用された複数の半田について、統計値を取得する構成であっても良い。すなわち、特定の部品の複数個にわたって半田のずれの統計値を取得する構成であっても良い。この構成は、例えば、図１に示す構成において、図３に示すフローチャートのステップＳ１４０で、部品毎に半田のずれの統計値を取得する構成が挙げられる。

この場合、部品毎に相関係数が取得され、部品毎に相関係数の絶対値が０．４以上であるか否か判定される。そして、相関係数の絶対値が０．４以上である部品についてはその部品の統計値が実装装置２に出力される。実装装置２においては、統計値を取得し、当該統計値に対応する部品については実装位置を統計値に基づいて補正する。この構成によれば、部品毎に実装位置のずれの傾向を解消することができる。

むろん、他にも種々の単位で統計が行われて良く、例えば、量産試作段階であれば、基板１枚の検査が終了するたびに統計値が取得され、当該統計値が出力されても良い。

１…検査装置、２…実装装置、３…リフロー炉、１０…Ｘ線撮影機構部、１１…Ｘ線発生器、１１ａ…Ｘ線出力部、１２…Ｘ線検出器、１２ａ…検出面、１３…Ｘ−Ｙステージ、２０…制御部、２１…発生器制御部、２２…撮影画像取得部、２３…撮影機構制御部、２４…入力部、２５…出力部、２６…メモリ、２６ａ…プログラムデータ、２６ｂ…Ｘ線画像データ、２６ｃ…３次元像データ、２６ｄ…ずれデータ、２７…ＣＰＵ、２７ａ…３次元像取得部、２７ｂ…ずれ取得部、２７ｃ…統計値取得部、２７ｄ…統計値出力部

Claims

半田によってランドに対して部品が実装された基板を搬送する搬送手段と、
放射線照射領域に搬送された前記基板に放射線を照射して前記半田の３次元像を取得する３次元像取得手段と、
前記３次元像に基づいて前記ランドと前記半田とのずれを複数の前記半田について取得するずれ取得手段と、
複数の前記半田についての前記ずれの統計値を取得する統計値取得手段と、
前記基板の実装面に平行な直交２軸についてのずれの相関係数の絶対値が閾値以上である場合に、前記統計値に関連する値を出力する統計値出力手段と、
を備える検査装置。
前記統計値出力手段は、
前記基板に対して前記部品を実装する実装装置に対して前記統計値に関連する値を出力する、
請求項１に記載の検査装置。
前記統計値取得手段は、
前記放射線照射領域に搬送された複数の前記基板における複数の前記ランドに使用された複数の前記半田について、前記統計値を取得する、
請求項１または請求項２のいずれかに記載の検査装置。
前記統計値取得手段は、
特定の前記部品の複数個において実装に使用された複数の前記半田について、前記統計値を取得する、
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の検査装置。
半田によってランドに対して部品が実装された基板を搬送する搬送工程と、
放射線照射領域に搬送された前記基板に放射線を照射して前記半田の３次元像を取得する３次元像取得工程と、
前記３次元像に基づいて前記ランドと前記半田とのずれを複数の前記半田について取得するずれ取得工程と、
複数の前記半田についての前記ずれの統計値を取得する統計値取得工程と、
前記基板の実装面に平行な直交２軸についてのずれの相関係数の絶対値が閾値以上である場合に、前記統計値に関連する値を出力する統計値出力工程と、
を含む検査方法。
半田によってランドに対して部品が実装された基板を搬送する搬送機能と、
放射線照射領域に搬送された前記基板に放射線を照射して前記半田の３次元像を取得する３次元像取得機能と、
前記３次元像に基づいて前記ランドと前記半田とのずれを複数の前記半田について取得するずれ取得機能と、
複数の前記半田についての前記ずれの統計値を取得する統計値取得機能と、
前記基板の実装面に平行な直交２軸についてのずれの相関係数の絶対値が閾値以上である場合に、前記統計値に関連する値を出力する統計値出力機能と、
をコンピュータに実現させる検査プログラム。