JP7039899B2 - 識別装置、識別方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線基板の製造ラインにおいてそれぞれの基板を識別するための識別システム、識別方法およびプログラムに関する。

車載製品などの電子機器には、信頼性の観点から追跡可能性（以下、トレーサビリティ：Traceability）の仕組みが求められる。電子機器の製造ラインでは、品質向上を目的とし、製造ラインを構成する装置や検査などに関する情報の分析のために、製造履歴に関するデータを製品に紐付けることによってトレーサビリティを実現する。製造ラインにおいてトレーサビリティの仕組みを構築するためには、製造ラインを構成する各工程において、製造中の製品を個々に識別する必要がある。

プリント配線基板等の回路基板を製造・販売する場合においては、基板製品の製造工程管理や品質検査、出荷検査、販売管理等の目的でトレーサビリティが求められる。そのため、個々の回路基板に品名や品番、製造年月日等の個体識別情報を設定し、それらの情報に基づいて各回路基板を追跡する。

個々の回路基板を識別するために、それぞれの回路基板を識別するための個体識別情報を回路基板に付与すればよい。例えば、個体識別情報を印字したバーコードやＱＲコード（登録商標）等のラベルや、個体識別情報を格納したＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）を回路基板に直接貼り付けることによって、個体識別情報を基板に設定できる。また、個体識別情報は、レーザーマーカーやインクジェットプリンタによって基板に直接印刷することもできる。

ところで、ラベルや印字によって個体識別情報を基板に付与する場合、個体識別情報を印字するためのラベルや、個体識別情報を基板に印刷するための印刷設備が必要となるため、製造コストが高くなるという問題がある。また、個体識別情報を基板に貼り付けたり、印刷したりする作業が必要となると、製造時間が増大するという問題があった。

特許文献１には、基板を識別する個体識別情報を基板に付与せずに、個々の基板を識別できる識別装置について開示されている。特許文献１の装置は、対象基板のはんだ状態に関する情報を含む画像を撮像し、撮像された画像に含まれるはんだ状態に関する情報から対象基板の特徴量を抽出する。そして、特許文献１の装置は、所定の基板のはんだ状態に基づいた特徴量を予め格納手段に格納しており、抽出された特徴量が格納手段に格納されている場合、その対象基板が所定の基板であると判定する。

特開２０１３－２２１８６１号公報

特許文献１の装置によれば、基板を識別する個体識別情報を基板に付与せずに、基板に部品を実装した後のどの段階においては、個々の基板を識別できる。しかしながら、特許文献１の装置では、基板に部品を実装する前の段階では、個々の基板を識別できなかった。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、基板を識別する個体識別情報を基板に付与せずに、基板にはんだを印刷した後のどの段階においても、個々の基板を識別できる識別装置を提供することにある。

本発明の一態様の識別装置は、プリント配線基板の製造ラインを構成するはんだ印刷装置、部品搭載装置およびリフロー装置のそれぞれの後に設置された三次元外観検査装置から、対象基板の所定のランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果を取得する検査結果取得手段と、リフロー前後におけるはんだ構造の体積変化率が格納される体積変化情報記憶手段と、リフロー前の検査結果に含まれるリフロー前のはんだ構造の体積の計測値と、体積変化情報記憶手段に記憶された体積変化率とを用いてリフロー後のはんだ構造の体積の計算値を計算するはんだ体積計算手段と、リフロー前のはんだ構造の体積の計測値と、リフロー後のはんだ構造の体積の計算値とが少なくとも対象基板の識別子に紐付けられた識別情報が格納される識別情報記憶手段と、識別情報記憶手段に格納されたリフロー後のはんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の検査結果に含まれるはんだ構造の体積の計測値とを比較して対象基板を識別する判別手段と、判別手段による識別結果および識別情報のうち少なくともいずれかを含む基板情報を出力する出力手段とを備える。

本発明の一態様の方法では、プリント配線基板の製造ラインを構成するはんだ印刷装置、部品搭載装置およびリフロー装置のそれぞれの後に設置された三次元外観検査装置から、対象基板の所定のランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果を取得し、リフロー前の検査結果に含まれるリフロー前のはんだ構造の体積の計測値と、リフロー前後におけるはんだ構造の体積変化率とを用いてリフロー後のはんだ構造の体積の計算値を計算し、リフロー後のはんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の検査結果に含まれるはんだ構造の体積の計測値とを比較して対象基板を識別する。

本発明の一態様のプログラムは、プリント配線基板の製造ラインを構成するはんだ印刷装置、部品搭載装置およびリフロー装置のそれぞれの後に設置された三次元外観検査装置から、対象基板の所定のランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果を取得する処理と、リフロー前の検査結果に含まれるリフロー前のはんだ構造の体積の計測値と、リフロー前後におけるはんだ構造の体積変化率とを用いてリフロー後のはんだ構造の体積の計算値を計算する処理と、リフロー後のはんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の検査結果に含まれるはんだ構造の体積の計測値とを比較して対象基板を識別する処理とをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、基板を識別する個体識別情報を基板に付与せずに、基板にはんだを印刷した後のどの段階においても、個々の基板を識別できる識別装置を提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る識別装置と検査装置との接続関係の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の識別情報記憶部に格納される識別情報テーブルの一例である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の識別情報記憶部に格納される識別情報テーブルの別の一例である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の体積変化率記憶部に格納される体積変化情報テーブルの一例である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の識別対象であるプリント基板の製造工程におけるはんだの体積変化について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の識別対象であるプリント基板の製造工程におけるはんだの体積変化について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の識別対象であるプリント基板の製造ラインに設置される３次元光学検査装置の測定原理について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の識別対象であるプリント基板の製造ラインに設置される３次元光学検査装置の測定原理について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置の識別対象であるプリント基板の製造ラインに設置される３次元光学検査装置の測定原理について説明するための概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置と検査装置の変形例との接続関係を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る識別装置と検査装置との接続関係を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係るトレーサビリティシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る識別装置を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る識別装置について図面を参照しながら説明する。一般的な回路基板の製造ラインにおいては、はんだ印刷後や部品搭載後、リフロー後に検査装置が使用される。検査装置としては、対象基板に印刷されたはんだのはんだ状態を三次元的に検査できる３次元印刷検査装置や３次元外観検査装置が使用される。本実施形態では、３次元印刷検査装置や３次元外観検査装置などの検査装置を併用することによって、製造中の対象基板を識別する。なお、以下において、３次元印刷検査装置のことも３次元外観検査装置と呼ぶことがある。

（構成）
図１は、本実施形態の識別装置１０と、製造ライン１００に設置された検査装置との接続関係の一例を示す概念図である。識別装置１０は、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネットなどのネットワーク１５０を介して検査装置と接続される。識別装置１０は、ネットワーク１５０を介して、検査装置から識別対象であるプリント基板（以下、対象基板と呼ぶ）の検査情報を取得する。なお、ネットワーク１５０は、有線および無線のいずれであってもよい。

〔製造ライン〕
図１のように、製造ライン１００は、対象基板の製造装置として、印刷装置１１０、搭載装置１２０、リフロー装置１３０を備える。また、製造ライン１００は、製造中の対象基板の検査装置として、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１、第３検査装置１３１を備える。対象基板は、ベルトコンベアなどの搬送装置によって装置間を搬送される。

識別装置１０、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１および第３検査装置１３１によって、識別システム１６０が構成される。なお、図１においては、ネットワーク１５０が識別システム１６０に含まれるように図示しているが、通常は識別システム１６０にネットワーク１５０を含めない。ただし、ネットワーク１５０がＬＡＮの場合、識別システム１６０にネットワーク１５０を含めてもよい。

印刷装置１１０（はんだ印刷装置とも呼ぶ）は、対象基板の所定のランドにはんだペーストを印刷する。印刷装置１１０は、部品が搭載されるランドとともに、少なくとも一つの空きランドにはんだペーストを印刷する。なお、空きランドとは、部品を搭載しないランドである。部品が搭載されるランドは、検査対象となる検査用ランドを含む。空きランドは、対象基板の識別に用いられる識別用ランド（所定のランドとも呼ぶ）を含む。本実施形態においては、検査用ランドおよび識別用ランドは、予め設定されたものとする。

識別用ランドは、対象基板上の空きランドの全てに設定してもよい。また、識別用ランドは、対象基板の製造枚数に応じた数だけ設定してもよい。例えば、生産枚数が１０枚の場合は１０箇所の空ランドを識別用ランドに設定し、生産枚数が２０枚の場合は２０箇所の空ランドを識別用ランドに設定すればよい。また、同一ロットの対象基板に関してはんだ体積のばらつきが大きくなる空ランドを、ばらつきの大きい方から複数選択して識別用ランドに設定してもよい。

第１検査装置１１１は、印刷装置１１０の後に設置される。第１検査装置１１１は、対象基板のランドに印刷されたはんだペーストを検査するはんだペースト検査装置（ＳＰＩ：Solder Paste Inspection）である。

第１検査装置１１１は、対象基板の検査用ランドおよび識別用ランドに印刷されたはんだに関して、光学的な３次元外観検査を実施する。第１検査装置１１１は、各ランドに印刷されたはんだペーストの体積（はんだ体積とも呼ぶ）を計測する。

第１検査装置１１１は、検査用ランドおよび識別用ランドに印刷されたはんだペーストのはんだ量に関する３次元データを収集する。第１検査装置１１１は、収集したはんだ状態に関する３次元データｖｄ１を識別装置１０に対して出力する。

搭載装置１２０（部品搭載装置とも呼ぶ）は、はんだペーストが印刷された所定のランドに部品を搭載する。

第２検査装置１２１は、搭載装置１２０の後に設置される。第２検査装置１２１は、対象基板に部品が搭載された後に、対象基板のランドのはんだペーストを検査する自動光学検査装置（ＡＯＩ：Automated Optical Inspection）である。第２検査装置１２１のことを、第１自動光学検査装置とも呼ぶ。

第２検査装置１２１は、対象基板の検査用ランドおよび識別用ランドのはんだペーストに関して、光学的な３次元外観検査を実施する。第２検査装置１２１は、各ランドのはんだペーストの体積（はんだ体積とも呼ぶ）を計測する。

第２検査装置１２１は、対象基板のランドのはんだのはんだ量に関する３次元データを収集する。第２検査装置１２１は、部品が搭載された検査用ランドおよび識別用ランドのはんだのはんだ状態に関する３次元データｖｄ２を識別装置１０に対して出力する。

リフロー装置１３０は、部品が搭載された対象基板を所定の熱プロファイルで加熱し、はんだ接合部を形成させ、対象基板に部品を実装する。

第３検査装置１３１は、リフロー装置１３０の後に設置される。第３検査装置１３１は、対象基板に部品が実装された後に、対象基板のランドに融着したはんだを検査する自動光学検査装置である。第３検査装置１３１のことを、第２自動光学検査装置とも呼ぶ。

第３検査装置１３１は、対象基板の検査用ランドと、識別用ランドとに融着したはんだに関して、光学的な３次元外観検査を実施する。第３検査装置１３１は、各ランドに融着したはんだの体積（はんだ体積とも呼ぶ）を計測する。なお、各ランドに印刷されたはんだペーストと、各ランドに融着されたはんだとのことを併せてはんだ構造と呼ぶ。また、各ランドの上に形成されたはんだ構造の体積をはんだ体積と呼ぶ。

第３検査装置１３１は、対象基板のランドに印刷されたはんだのはんだ量に関する３次元データを収集する。第３検査装置１３１は、部品が実装された検査用ランドと、識別用ランドとに融着したはんだのはんだ状態に関する３次元データｖｄ３を識別装置１０に対して出力する。

これ以降、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１および第３検査装置１３１をまとめて検査装置を呼ぶことがある。

〔識別装置〕
図２のように、識別装置１０は、検査結果取得部１１、はんだ体積計算部１２、体積変化情報記憶部１３、識別情報登録部１４、判別部１５、識別情報記憶部１６、出力部１７を備える。

検査結果取得部１１は、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１および第３検査装置１３１から検査結果を取得する。検査結果取得部１１は、識別ランドごとのはんだ体積を検査結果として取得する。

検査結果取得部１１は、第１検査装置１１１から取得した検査結果（ｖｄ１）については、はんだ体積計算部１２に送信する。検査結果取得部１１は、第２検査装置１２１および第３検査装置１３１から取得した検査結果（ｖｄ２、ｖｄ３）については、はんだ判別部１５に送信する。なお、第２検査装置１２１から取得した検査結果（ｖｄ２）をはんだ体積計算部１２に送信するように構成してもよい。

はんだ体積計算部１２は、第１検査装置１１１の検査結果（ｖｄ１）を検査結果取得部１１から取得する。また、はんだ体積計算部１２は、対象基板に印刷されたはんだペーストがリフロー装置１３０の熱プロファイルを経てはんだとして固化した際の体積変化率を含む体積変化情報を体積変化情報記憶部１３から取得する。

はんだ体積計算部１２は、取得した検査結果（ｖｄ１）および体積変化率を用いて、リフロー装置１３０の熱プロファイルを経た後のはんだ体積を識別用ランドごとに計算する。はんだ体積計算部１２は、識別用ランドごとに計算したはんだ体積を対象基板の識別子に紐付けて識別情報記憶部１６に格納する。

体積変化情報記憶部１３には、はんだペーストがリフロー装置１３０の熱プロファイルを経てはんだとして固化した際の体積変化率を含む体積変化情報が格納される。体積変化情報記憶部１３には、はんだペーストの製品ごとの体積変化率を予め格納しておけばよい。体積変化情報記憶部１３に格納する体積変化率としては、事前に計測したデータを用いることが好ましい。

判別部１５は、第２検査装置１２１の検査結果（ｖｄ２）または第３検査装置１３１の検査結果（ｖｄ３）を検査結果取得部１１から取得する。

判別部１５は、第２検査装置１２１の検査結果（ｖｄ２）を取得すると、識別情報記憶部１６を参照し、取得した検査結果（ｖｄ２）に含まれるはんだ体積と一致するはんだ体積を有する対象基板（基板Ａ）を識別用ランドごとに検証する。

判別部１５は、第３検査装置１３１の検査結果（ｖｄ３）を取得すると、識別情報記憶部１６を参照し、取得した検査結果（ｖｄ３）に含まれるはんだ体積と一致するはんだ体積が算出された対象基板（基板Ａ）を識別用ランドごとに検証する。

例えば、判別部１５は、同じ箇所に識別用ランドが設定された異なる対象基板同士を比較する場合、同じ位置の識別用ランドのはんだ体積を比較すればよい。また、判別部１５は、複数の箇所に識別用ランドが設定された異なる対象基板を比較する場合、複数の箇所の識別用ランドのはんだ体積をそれぞれ比較すればよい。

判別部１５は、同じ位置の識別ランドにおいてはんだ体積が一致する対象基板（基板Ａ）を検出した場合、第３検査装置１３１において検査結果（ｖｄ３）が取得された対象基板（基板Ｂ）が基板Ａであると判定する。判別部１５は、基板Ｂの検査結果を基板Ａの識別子および検査結果と紐付けて識別情報記憶部１６に格納する。

また、判別部１５は、判定結果を出力部１７に送信する。なお、識別対象の基板がいずれの基板であるのかを示す情報や、識別情報記憶部１６に格納された識別情報などの任意の情報を判定結果として設定できる。

識別情報記憶部１６には、対象基板の識別子と、その対象基板に設定された識別用ランドの位置を示す番号（ランド番号）と、各検査装置によって取得された検査結果から得られたはんだ体積とが紐付けて格納される。識別情報記憶部１６には、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１、第３検査装置１３１によって計測されたはんだ体積が格納される。

出力部１７は、判別部１５から受信した判定結果を出力する。例えば、出力部１７は、図示しない表示装置に判定結果を表示させる。また、例えば、出力部１７は、図示しない上位システムに判定結果や識別情報を送信する通信手段として構成してもよい。

図３は、識別情報記憶部１６に格納される識別情報の一例を示す識別情報テーブル１６２である。識別情報テーブル１６２には、対象基板を一意に識別するための識別子に紐付けて、その対象基板に設定される識別用ランドのランド番号が格納される。また、識別情報テーブル１６２には、ランド番号に対応させて、第１検査装置１１１および第２検査装置１２１によって実測されたはんだペーストのはんだ体積と、実測されたはんだペーストのはんだ体積から計算されるリフロー後のはんだ体積とが格納される。例えば、第３検査装置１３１によって計測されたはんだ体積によって対象基板が特定された場合、識別情報テーブル１６２のリフロー後のはんだ体積を実測値と置換してもよい。

図４は、識別情報記憶部１６に格納される識別情報の別の一例を示す識別情報テーブル１６２－２である。識別情報テーブル１６２－２には、対象基板を一意に識別するための識別子に紐付けて、対象基板１枚１枚に対し、第１検査装置１１１および第２検査装置１２１によって実測された全ての識別用ランドのはんだペーストのはんだ体積の総量が格納される。また、識別情報テーブル１６２－２には、対象基板１枚１枚に対して実測された全ての識別用ランドのはんだペーストのはんだ体積の総量から計算されるリフロー後のはんだ体積の総量の計算値が格納される。なお、第３検査装置１３１によってリフロー後のはんだ体積の総量の実測値に基づいて対象基板が特定された後に、識別情報テーブル１６２－２に格納されたリフロー後のはんだ体積の総量の計算値を実測値に置換してもよい。

〔はんだ体積変化率〕
はんだの体積変化率は、はんだペーストの種類ごとに予め設定しておく。図５は、はんだペーストのロットごとのはんだの体積変化率をまとめた体積変化情報テーブル１３２である。体積変化情報テーブル１３２には、はんだペーストの製品名やロットに紐付けて、体積変化率が格納される例を示す。

はんだペーストは揮発成分を含むため、製造ライン１００における製造プロファイルに合わせてはんだの体積変化率を予め実測しておくことが好ましい。例えば、実製品ではない試験用の対象基板を製造ライン１００に搬入し、各検査装置ではんだ体積を計測し、リフロー前後のはんだ体積を用いて体積変化率を計算できる。また、はんだの体積変化率ｒｄは、はんだペーストやはんだの組成から、リフロー前のはんだ体積に対するリフロー後のはんだ体積の比率を求めて設定してもよい。

なお、はんだの体積変化率は、生産ロットや全基板に関して、第１検査装置１１１によって計測されたはんだペーストのはんだ体積の合計値と、第３検査装置１３１によって計測されたはんだのはんだ体積の合計値とを用いて算出してもよい。また、はんだの体積変化率は、生産ロットや全基板に関して、第２検査装置１２１によって計測されたはんだペーストのはんだ体積の合計値と、第３検査装置１３１によって計測されたはんだのはんだ体積の合計値とを用いて算出するようにしてもよい。

また、例えば、生産ロットの先頭や末尾の対象基板のように、第１検査装置１１１や第２検査装置１２１によって計測されたはんだ体積に対して、同一基板のリフロー後の検査結果を特定できる場合がある。そのような場合、その対象基板におけるリフロー前後のはんだ体積比率を用いてはんだ体積変化率を算出してもよい。

〔はんだ体積の計算方法〕
ここで、第１検査装置１１１または第２検査装置１２１の検査結果（ｖｄ１、ｖｄ２）を用いてはんだ体積を計算する方法例について具体的に説明する。

図６は、対象基板５０の識別用ランド５２に印刷されたはんだペースト５１がリフローによってはんだ５３として固化した際の変化について説明するための概念図である。

例えば、図６において、第１検査装置１１１によって計測されたはんだペースト５１のはんだ体積がＳｋであり、第３検査装置１３１によって計測されたはんだ５３のはんだ体積がＳｋｒであったとする（Ｓｋ、Ｓｋｒは正の実数）。このとき、使用されているはんだペーストをリフローすることによる体積変化率をｒｄとすると、リフロー後のはんだ５３のはんだ体積Ｓｋｒは、以下の式１によって求められる。
Ｓｋｒ＝Ｓｋ×ｒｄ・・・（１）
図７は、対象基板５０の識別用ランド５２（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ）に印刷されたはんだペーストが、リフロー装置１３０における熱プロファイルを経た際のはんだ体積変化の一例を示す概念図である。

図７の例では、リフローによって、各識別用ランド５２のはんだ体積が１０％減少する例を示す。実際には、同じ位置の識別用ランド５２のはんだ体積の減少率が対象基板ごとに一律になるとは限らない。そのため、全ての識別用ランド５２のうちいくつかにおいてはんだ体積が一致すれば、識別中の対象基板が登録された対象基板のいずれかであると判定するようにしてもよい。

例えば、図７の識別用ランド５２ｅにおいて、第１検査装置１１１によって計測されたはんだペーストのはんだ体積がＳｎであり、リフロー後のはんだのはんだ体積がＳｎｒであったとする（Ｓｎ、Ｓｎｒは正の実数）。このとき、使用されているはんだペーストをリフローすることによる体積減少率は１０％なので、リフロー後のはんだのはんだ体積Ｓｎｒは、以下の式２によって求められる。
Ｓｎｒ＝Ｓｎ×０．９・・・（２）
（動作）
次に、本実施形態の識別装置１０の動作について図面を参照しながら説明する。図８は、識別装置１０の動作について説明するためのフローチャートである。以下の図８のフローチャートに沿った説明においては、識別装置１０を動作主体として説明する。

図８のフローチャートにおいて、まず、識別装置１０は、印刷装置１１０によって識別用ランドに印刷されたはんだペーストに関する検査結果を第１検査装置１１１から取得する（ステップＳ１１）。

次に、識別装置１０は、第１検査装置１１１の検査結果に基づいて、リフロー後のはんだ量を識別用ランドごとに計算し、計算したはんだ体積を対象基板の識別子に紐付けて格納する（ステップＳ１２）。

次に、識別装置１０は、搭載装置１２０による部品搭載後における識別用ランドのはんだペーストに関する検査結果を第２検査装置１２１から取得する（ステップＳ１３）。

次に、識別装置１０は、第２検査装置１２１の検査結果に基づいて、リフロー後のはんだ量を識別用ランドごとに計算し、計算したはんだ体積を対象基板の識別子に紐付けて格納する（ステップＳ１４）。

次に、識別装置１０は、リフロー装置１３０によるリフロー後における識別用ランドのはんだに関する検査結果を第３検査装置１３１から取得する（ステップＳ１５）。

そして、識別装置１０は、識別情報記憶部１６を参照し、第２検査装置１２１の検査結果に基づいて対象基板を特定する（ステップＳ１６）。

以上が、本実施形態の識別装置１０の動作に関する説明である。なお、図８のフローチャートに沿った説明は一例であって、本実施形態の識別装置１０の動作の全てを限定するものではない。

〔はんだ体積の計測方法〕
ここで、はんだ体積を測定する３次元光学検査の計測方式について図９～図１１を用いて説明する。例えば、３次元光学検査の計測方式には、光切断法や位相シフト法、ステレオマッチング法などといった手法が用いられる。なお、図９～図１１を用いた説明は、光切断法や位相シフト法について例示的に説明したものであって、それらの手法の全てについて説明したものではない。また、はんだ体積は、図９～図１１に示す手法以外の手法で求めてもよい。

図９は、光切断法について説明するための概念図である。光切断法では、レーザ光源２１から照射角度や照射位置を変化させながらレーザ光を対象基板５０の実装面に対して照射し、反射光を撮像素子などのセンサ２２で受光する。計測対象の高さによってセンサ２２の受光位置が変わるため、反射光に基づいて計算される位置情報に対応させて計測対象の高さを計測できる。

図１０および図１１は、位相シフト法について説明するための概念図である。位相シフト法では、プロジェクタなどの投射装置２３から縞状のパターン光を対象基板５０の計測対象面に対してある角度をつけて投射する。そして、対象基板５０の計測対象面を撮像させるカメラ２４に投射されたパターン光を撮影させる。パターン光は斜めに照射されるため、図１１のように、カメラ２４によって撮像されたパターン光には計測対象面上の対象物の高さに応じたずれが観測される。パターン光のずれ量と、投射光の入射角度に基づいて計測対象の高さを求めることができる。

以上のように、本実施形態の識別装置によれば、基板を識別する個体識別情報を基板に付与せずに、個々の基板を識別できる識別装置を提供することが可能になる。特に、本実施形態の識別装置によれば、基板にはんだを印刷した後のどの段階においても、個々の基板を識別できる識別装置を提供することが可能になる。

（変形例）
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について図面を参照しながら説明する。本変形例は、第１の実施形態の第１検査装置、第２検査装置および第３検査装置に加えて、第４検査装置を備える製造ラインに関する。

図１２は、本変形例の構成を示す概念図である。図１２のように、製造ライン１００－２は、製造中の対象基板の検査装置として、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１および第３検査装置１３１に加えて、第４検査装置１４１を備える。なお、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１および第３検査装置１３１は、第１の実施形態と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。

識別装置１０、第１検査装置１１１、第２検査装置１２１、第３検査装置１３１および第４検査装置１４１によって、識別システム１６０－２が構成される。なお、図１２においては、ネットワーク１５０が識別システム１６０－２に含まれるように図示しているが、通常は識別システム１６０－２にネットワーク１５０を含めない。ただし、ネットワーク１５０がＬＡＮの場合、識別システム１６０－２にネットワーク１５０を含めてもよい。

第４検査装置１４１は、第３検査装置１３１の後に設置される。例えば、第４検査装置１４１は、部品が実装された対象基板のＸ線検査をするＸ線自動検査装置（ＡＸＩ：Automated X-ray Inspection）である。なお、第４検査装置１４１は、部品が実装された対象基板を検査する装置であれば、ＡＸＩに限られない。第４検査装置１４１による検査結果は、識別装置１０による識別情報に加えてもよいし、加えなくてもよい。第４検査装置１４１を第３検査装置１３１の直後におけば、対象基板が一意に特定された段階で、その対象基板の別の検査結果を得ることができる。

本変形例によれば、はんだ体積を計測する検査装置以外の検査装置の検査結果を対象基板の識別情報に紐付けて格納できる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る識別装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態は、第１の実施形態の識別装置が検査結果を取得する検査装置の中から第２検査装置を省略した構成を有する。

図１３のように、製造ライン２００は、製造中の対象基板の検査装置として、第１検査装置１１１、第３検査装置１３１を備える。すなわち、製造ライン２００は、第１の実施形態に示した製造ライン１００から第２検査装置１２１を省略した構成を有する。識別装置１０、第１検査装置１１１および第３検査装置１３１によって、識別システム２６０が構成される。

本実施形態における識別装置１０の構成について簡単に説明する。

検査結果取得部１１は、印刷装置１１０の後に設置された第１検査装置１１１と、リフロー装置１３０の後に設置された第３検査装置１３１とから、対象基板の所定のランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果を取得する。

体積変化情報記憶部１３には、リフロー前後におけるはんだ構造の体積変化率が格納される。例えば、体積変化情報記憶部１３には、製造ラインに投入された試験用の対象基板の所定のランドに形成されたはんだ構造のリフロー前後における体積の実測値を用いて計算された体積変化率が格納される。例えば、体積変化情報記憶部１３には、対象基板の所定のランドに印刷されるはんだペーストの種類ごとの体積変化率が格納される。

はんだ体積計算部１２は、リフロー前の検査結果に含まれるリフロー前のはんだ構造の体積の計測値と、体積変化情報記憶部１３に記憶された体積変化率とを用いてリフロー後のはんだ構造の体積の計算値を計算する。

識別情報記憶部１６には、リフロー前のはんだ構造の体積の計測値と、リフロー後のはんだ構造の体積の計算値とが少なくとも対象基板の識別子に紐付けられた識別情報が格納される。

判別部１５は、識別情報記憶部１６に格納されたリフロー後のはんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の検査結果に含まれるはんだ構造の体積の計測値とを比較して対象基板を識別する。例えば、判別部１５は、対象基板の複数の所定のランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果に基づいて、所定のランドごとにはんだ構造の体積を比較する。例えば、判別部１５は、対象基板の複数の所定のランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果に基づいて、少なくとも二つの識別用ランドのはんだ構造の体積の合計値を比較する。

出力部１７は、判別部１５による識別結果および識別情報のうち少なくともいずれかを含む基板情報を出力する。

第１検査装置１１１によって計測されるはんだ体積と、搭載装置１２０を経由した後のはんだ体積とは、リフロー後のはんだ体積と比べれば変化が小さい。また、第１検査装置１１１とリフロー装置１３０との間においてはんだペーストが揮発することなどに起因してはんだ体積に変動が生じる場合、その変動量を予測することは簡単ではない。そのため、第１検査装置１１１において計測される印刷直後のはんだペーストのはんだ体積に基づいて、リフロー後のはんだ体積を計算する方が精度の高い場合がある。ただし、第１検査装置１１１とリフロー装置１３０との間において、はんだペーストの体積変化が誤差程度の変化しかしない場合は、搭載装置１２０の後に対象基板を追跡可能な第１の実施形態の構成の方が追跡精度は大きくなる。

以上のように、本実施形態の識別装置によれば、基板を識別する個体識別情報を基板に付与せずに、基板にはんだを印刷した後のどの段階においても、個々の基板を識別できる識別装置を提供することが可能になる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るトレーサビリティシステムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態のトレーサビリティシステムは、第１または第２の実施形態の識別装置を生産履歴サーバに接続した構成を有する。

図１４は、本実施系形態のトレーサビリティシステム３００の構成を示すブロック図である。図１４のように、本実施系形態のトレーサビリティシステム３００は、第１の実施形態の識別装置１０と生産履歴サーバ３０とを備える。なお、製造ライン１００の検査装置をトレーサビリティシステム３００に追加した構成としてもよい。識別装置１０と生産履歴サーバ３０と製造ライン１００とは、ＬＡＮやインターネットなどのネットワーク１５０を介してそれぞれ接続される。

識別装置１０は、生産履歴サーバ３０に判定結果や識別情報などの基板情報を送信する。基板情報には、対象基板が製造ライン１００のいずれかの製造装置を通過した際の通過履歴や、製造装置の稼働履歴などの履歴情報を含めてもよい。

生産履歴サーバ３０は、対象基板に関するトレーサビリティ等の情報を管理するサーバである。生産履歴サーバ３０は、一般的なサーバで構成すればよい。生産履歴サーバ３０は、製造ライン１００または識別装置１０から履歴情報を取得する。また、生産履歴サーバ３０は、その履歴情報に対応する対象基板の判定結果や識別情報を識別装置１０から取得する。生産履歴サーバ３０は、対象基板の識別情報と履歴情報とを紐付けて登録する。なお、対象基板の識別情報と履歴情報とを合わせて基板情報とも呼ぶ。

以上のように、本実施形態のトレーサビリティシステムによれば、基板の搬送状態や生産状況の履歴を生産履歴サーバで管理することができる。そのため、本実施形態によれば、回路基板の製造工程を一括して管理することができる。また、回路基板に不具合が見出された場合は、生産履歴サーバに蓄積された履歴情報を検証することによって、不具合の原因を知ることができる。

（ハードウェア）
ここで、本発明の各実施形態に係る識別装置実現するハードウェア構成について、図１５の情報処理装置９０を一例として挙げて説明する。なお、図１５の情報処理装置９０は、各実施形態の識別装置を実現するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

図１５のように、情報処理装置９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６を備える。図１５においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記する。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ通信可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続される。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、情報処理装置９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る識別装置が実行する処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、種々のデータを記憶する。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、種々のデータを主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、情報処理装置９０と周辺機器とを接続するためのインターフェースである。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークを通じて、外部のシステムや装置に接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

情報処理装置９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続するように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ通信は、入出力インターフェース９５に仲介させればよい。

また、情報処理装置９０には、情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、情報処理装置９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）が備えられていることが好ましい。表示機器は、入出力インターフェース９５を介して情報処理装置９０に接続すればよい。

また、情報処理装置９０には、必要に応じて、ディスクドライブを備え付けてもよい。ディスクドライブは、バス９９に接続される。ディスクドライブは、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、情報処理装置９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体で実現できる。また、記録媒体は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＳＤ（Secure Digital）カードなどの半導体記録媒体や、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、その他の記録媒体によって実現してもよい。

以上が、本発明の各実施形態に係る識別装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。なお、図１５のハードウェア構成は、各実施形態に係る識別装置を実現するためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る識別装置に関する処理をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係るプログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。各実施形態の識別装置の構成要素は、任意に組み合わせることができる。また、各実施形態の識別装置の構成要素は、ソフトウェアによって実現してもよいし、回路によって実現してもよい。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０ 識別装置
１１ 検査結果取得部
１２ はんだ体積計算部
１３ 体積変化情報記憶部
１４ 識別情報登録部
１５ 判別部
１６ 識別情報記憶部
１７ 出力部
１１０ 印刷装置
１２０ 搭載装置
１３０ リフロー装置
１１１ 第１検査装置
１２１ 第２検査装置
１３１ 第３検査装置
１４１ 第４検査装置

Claims (10)

1. プリント配線基板の製造ラインを構成するはんだ印刷装置、部品搭載装置およびリフロー装置のそれぞれの後に設置された三次元外観検査装置から、対象基板の所定の識別用ランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果を取得する検査結果取得手段と、
   リフロー前後における前記はんだ構造の体積変化率が格納される体積変化情報記憶手段と、
   リフロー前の前記検査結果に含まれるリフロー前の前記はんだ構造の体積の計測値と、前記体積変化情報記憶手段に記憶された前記体積変化率とを用いてリフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値を計算するはんだ体積計算手段と、
   リフロー前の前記はんだ構造の体積の計測値と、リフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値とが少なくとも前記対象基板の識別子に紐付けられた識別情報が格納される識別情報記憶手段と、
   前記識別情報記憶手段に格納されたリフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の前記検査結果に含まれる前記はんだ構造の体積の計測値とを比較して前記対象基板を識別する判別手段と、
   前記判別手段による識別結果および前記識別情報のうち少なくともいずれかを含む基板情報を出力する出力手段とを備える識別装置。
2. 前記判別手段は、
   前記対象基板の複数の前記所定の識別用ランドに形成された前記はんだ構造の体積に関する検査結果に基づいて、前記所定の識別用ランドごとに前記はんだ構造の体積を比較する請求項１に記載の識別装置。
3. 前記体積変化情報記憶手段には、前記製造ラインに投入された試験用の前記対象基板の前記所定の識別用ランドに形成された前記はんだ構造のリフロー前後における体積の実測値を用いて計算された前記体積変化率が格納される請求項１または２に記載の識別装置。
4. 前記体積変化情報記憶手段には、同一のロットを構成する全ての前記対象基板の同じ位置の前記所定の識別用ランドに関して、リフロー後の前記はんだ構造の体積の実測値の合計値をリフロー前の前記はんだ構造の体積の実測値の合計値で割ることによって計算された前記体積変化率が格納される請求項３に記載の識別装置。
5. 前記体積変化情報記憶手段には、同一のロットを構成する複数の前記対象基板のうち、前記ロットの先頭および最後の前記対象基板のうち少なくともいずれかに関するリフロー前後の前記はんだ構造の体積の実測値を用いて計算された前記体積変化率が格納される請求項３または４に記載の識別装置。
6. 前記体積変化情報記憶手段には、前記対象基板の前記所定の識別用ランドに印刷されるはんだペーストの種類ごとの前記体積変化率が格納される請求項１乃至５のいずれか一項に記載の識別装置。
7. 前記検査結果取得手段は、
   前記製造ラインを構成する部品搭載装置と前記リフロー装置との間に設置された前記三次元外観検査装置から前記検査結果を取得し、
   前記はんだ体積計算手段は、
   部品搭載後の前記検査結果に含まれるリフロー前の前記はんだ構造の体積の計測値と、前記体積変化情報記憶手段に記憶された前記体積変化率とを用いてリフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値を計算して前記識別情報記憶手段に格納し、
   前記判別手段は、
   前記識別情報記憶手段に格納されたリフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の前記対象基板の前記検査結果に含まれる前記はんだ構造の体積の計測値とを比較して前記対象基板を識別する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の識別装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の識別装置と、
   前記識別装置および前記製造ラインにネットワークを介して接続され、前記対象基板が前記製造ラインを構成するいずれかの製造装置を通過した際の通過履歴および前記製造装置の稼働履歴を含む履歴情報と、前記履歴情報に対応する前記対象基板に関する前記基板情報を取得する生産履歴サーバとを備えるトレーサビリティシステム。
9. プリント配線基板の製造ラインを構成するはんだ印刷装置、部品搭載装置およびリフロー装置のそれぞれの後に設置された三次元外観検査装置から、対象基板の所定の識別用ランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果を取得し、
   リフロー前の前記検査結果に含まれるリフロー前の前記はんだ構造の体積の計測値と、リフロー前後における前記はんだ構造の体積変化率とを用いてリフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値を計算し、
   リフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の前記検査結果に含まれる前記はんだ構造の体積の計測値とを比較して前記対象基板を識別する識別方法。
10. プリント配線基板の製造ラインを構成するはんだ印刷装置、部品搭載装置およびリフロー装置のそれぞれの後に設置された三次元外観検査装置から、対象基板の所定の識別用ランドに形成されたはんだ構造の体積に関する検査結果を取得する処理と、
    リフロー前の前記検査結果に含まれるリフロー前の前記はんだ構造の体積の計測値と、リフロー前後における前記はんだ構造の体積変化率とを用いてリフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値を計算する処理と、
    リフロー後の前記はんだ構造の体積の計算値と、リフロー後の前記検査結果に含まれる前記はんだ構造の体積の計測値とを比較して前記対象基板を識別する処理とをコンピュータに実行させるプログラム。

Images