(57)【要約】【課題】印刷された加熱前のクリームはんだの印刷態様を検査して不合格の場合はその位置で修正作業を行う。【解決手段】印刷はんだ検査装置は、基板１２の上方を移動自在に配置されて基板１２上に印刷されたクリームはんだ１３の位置と高さを検出する検査ヘッド２０を備えた検査手段と、検査ヘッド２０と一体に設けられた印刷はんだの除去手段２４と、検査ヘッド２０と一体に設けられたクリームはんだの補充手段２６を備え、基板１２上に印刷された加熱前のクリームはんだ１３を検査して修正を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１２）上に印刷されたはんだ（１３）を検査して修正を行うための印刷はんだ検査装置において、
前記基板の上方で移動自在となるように設けられて前記基板上に印刷されたはんだの位置と高さを検出する検査ヘッド（２０）を備えた検査手段と、前記基板の上方で移動自在となるように設けられたはんだの除去手段（２４）と、前記基板の上方で移動自在となるように設けられたはんだの補充手段（２６）とを備えたことを特徴とする印刷はんだ検査装置（１）。
【請求項２】
前記はんだの検査と修正を前記はんだの印刷箇所ごとに連続して行うこと特徴とする請求項１記載の印刷はんだ検査装置（１）。
【請求項３】
前記はんだの修正を行った箇所ごとに続けて再検査を行うことを特徴とする請求項１記載の印刷はんだ検査装置（１）。
【請求項４】
前記はんだを拡大して撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によるはんだの映像から修正の要否を目視で判断して必要に応じて修正の指示を行う手動モードと、前記検査ヘッドにより検出した前記はんだの高さが予め定めた基準値から所定の量だけ外れた場合に自動的に修正を行う自動モードとを任意に選択できる制御手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の印刷はんだ検査装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷されたはんだを検査して、修正が必要な場合には直接不良個所の修正を行えるようにした印刷はんだ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板上に各種電子部品を実装し、はんだにより電気的接続を行う方法の１つに、印刷手法により基板の電気的接続位置に予め所定のパターンでクリームはんだ（ペースト状フラックスに低温溶融形はんだ粒子を所定の配合比で混合分散した組成物）を形成配置しておき、この配置個所に各種電子部品の接続端子を配置した後、前記クリームはんだを加熱溶融することによって、電子部品の回路基板上への固定と同時に、電気的接続を行う方法がある。
【０００３】
この方法においては、前記クリームはんだの印刷工程と部品実装工程の間に検査工程を設け、はんだの印刷位置や、印刷したはんだの体積、高さの良否、ブリッジ（隣接する独立したはんだ同士が接合してしまうこと）の生成などの印刷欠陥の有無を検査し、合格品のみ次工程である部品実装工程に送るようにしている。
【０００４】
ところでこの種はんだの検査システムとしては、従来では、下記特許文献に示すはんだの検査修正システムが知られている。このシステムでは、検査装置で検査された基板のうち半田不良と判定された基板を自動修正装置または修正台に送り、それぞれの位置で自動または人手によって修正後、再度検査装置に戻して再検査を行っている。
【特許文献１】特開平６−１５２３１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記検査システムでは、検査と修正とが別個の場所で行われるため、検査修正毎の基板の搬送に手数がかかり、かつ再び検査位置に戻した際における修正位置の再現精度も低下する原因となる。
【０００６】
また、該検査システムでは、既に部品を実装した後のはんだ位置を判定するものであって、はんだも固まっているため、はんだを加熱し再溶融しなければ修正が出来ず、加熱時における電子部品への熱的影響のおそれも生じていた。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的とするところは、予め印刷されたクリームはんだの合否判定を順次行い、不合格の場合には直接修復作業を行えるようにした印刷はんだ検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため請求項１の発明は、基板１２上に予め印刷されたはんだ１３を検査して修正を行うための印刷はんだ検査装置１において、前記基板１２の上方で移動自在となるように設けられて前記基板１２上に印刷されたはんだ１３の位置と高さを検出する検査ヘッド２０を備えた検査手段と、前記基板１２の上方で移動自在となるように設けられたはんだの除去手段２４と、前記基板１２の上方で移動自在となるように設けられたはんだの補充手段２６とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、前記はんだ１３の検査と修正を前記はんだ１３の印刷箇所ごとに連続して行うこと特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明は、前記はんだ１３の修正を行った箇所ごとに続けて再検査を行うことを特徴としている。
【００１１】
請求項４の発明は、前記はんだ１３を拡大して撮像する撮像手段と、前記撮像手段によるはんだ１３の映像から修正の要否を目視で判断して必要に応じて修正の指示を行う手動モードと、前記検査ヘッドにより検出した前記はんだの高さが予め定めた基準値から所定の量だけ外れた場合に自動的に修正を行う自動モードとを任意に選択できる制御手段とをさらに有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、従来のような検査−修正毎の基板の移送の手間や、再検査時における基準位置ずれの誤差による不具合の発生も未然に防止できる。また、本発明では部品実装前であって、加熱前のはんだの検査・修正を行うため、加熱除去などに伴う部品の熱的影響もない。
【００１３】
請求項２の発明によれば、不合格と判定されたはんだ位置を直ちに修復できる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、修復状態における合否判定も行えるため、より確実な検査結果を得ることが出来る。
【００１５】
請求項４の発明によれば、合否判定の境界が不明瞭の場合等に、熟練工の目視確認により確実な合否判定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の実施形態につき図面を参照して説明する。まず図１（ａ）〜（ｄ）は、基板上に印刷された加熱前のクリームはんだ（以下、単に「はんだ」と呼ぶ）において、修正前の問題のある印刷態様及び修正後における基板に対する付着態様を示している。
【００１７】
図１（ａ）では、はんだの印刷中心が設定位置（ｘ軸とｙ軸の交点位置）から外れたものを、これの印刷中心を設定位置に修正した場合、（ｂ）でははんだの印刷量が設定された量より少ないものを、これを設定量まで増量した場合、（ｃ）では前記とは逆にはんだの印刷量が多いものを、これを設定量までに減量した場合、（ｄ）でははんだの印刷位置が込入っている箇所において、ブリッジ現象により隣合うはんだ同士が付着接続している場合に、これを分離した場合をそれぞれ示している。本発明は、以上述べた加熱前の印刷不具合箇所に対する検査と、その結果に基づく修正を行うものである。
【００１８】
図２は本実施形態に係る印刷はんだ検査装置と、該印刷はんだ検査装置と周辺機器との関係を示している。図において、印刷はんだ検査装置１の前段には印刷機２が設けられており、印刷機２で後述の基板表面にはんだを所定パターンで印刷した後、当該基板をコンベア３を介して印刷はんだ検査装置１に搬入し、ここで印刷状態を検査し、不具合箇所があればここで修正される。検査修正後の基板はコンベア４を介して後段のチップマウンタ５内に導入され、ここで各種電子部品の実装とはんだの加熱溶融による固定と電気的接続が同時に行われる。
【００１９】
前記検査装置１は、図示は省略するが、前記コンベア３により前記検査装置１の内部に搬入された基板の上方所定高さ位置でｘ軸及びｙ軸方向に移動するｘｙ移動テーブルに支持されて前記基板の原点位置を基点に順次ｘｙ方向に移動しつつはんだの印刷位置、形状を検出する後述する検査ヘッドと、はんだ除去装置（はんだ除去手段）及び補充装置（はんだ補充手段）とを備えている。
【００２０】
また、印刷はんだ検査装置１には図示しない制御部（制御手段）も内蔵されており、前記基板の搬入から排出動作、検査ヘッドの移動制御などを行うとともに、この制御部には前記印刷機２で印刷されたはんだの印刷パターンを表す印刷データが転送され、この印刷データと前記検査ヘッドで検出した測定データとを比較し、この比較結果を元に合否判定を行うとともに、検査装置１に設けられたディスプレイ６にその内容を表示することができる。また、ディスプレイ６の横には、検査ヘッドに設けたＣＣＤカメラなどの撮像手段で撮像された修正必要箇所を表示するモニタ７が配置されている。さらに、図中符号８は、印刷はんだ検査装置１上にあって、検査−修正の進行状況を段階表示するための表示灯である。
【００２１】
なお、図１では前記ディスプレイ６には図１（ｄ）に示すブリッジ現象の発生位置がグラフィック表示されているとともに、モニタ７にはその拡大映像が表示されている場合を示している。
【００２２】
図３は、前述する検査ヘッド並びにこれと一体に配置された除去装置及び補充装置の第１の実施形態を示している。図において、前述の基板１０の表面には絶縁層１１に囲われた金属導電層１２が形成され、この金属導電層１２の表面には前工程ではんだ層１３が印刷により所定の盛りつけ高さに形成されている。本実施形態ではこのはんだ層１３の高さが設定値より小さい場合を例示して説明する。
【００２３】
図において、符号２０は前記基板１０上において、所定高さを保持しつつｘｙ方向に移動自在な検査ヘッドであり、この検査ヘッド２０の側方には水平な支持アーム２２を介してはんだの除去手段としての除去装置２４及びはんだの補充手段としての補充装置２６がその先端を基板１０側に向けて昇降可能に並列配置されている。
【００２４】
前記検査ヘッド２０には、レーザ測距手段及び当該検査位置の拡大表示用のＣＣＤカメラなどの計測手段が内蔵され、同図３（ａ）に示すように、検査位置直上ではんだ層１３の基準面（導電層１２）からの高さを計測し、そのデータを制御部に送出する。
【００２５】
前記除去装置２４は先端先細りのスポイト状をなし、かつその先細り状先端外周にはヒータ２８が設けられているとともに、上部は吸引チューブ３０を介して図示しない吸引ポンプなどに接続している。
【００２６】
前記補充装置２６は前記と同様に先端先細りのスポイト状をなし、その上部には供給チューブ３２を介して図示しないはんだの定量吐出用ポンプなどに接続されている。
【００２７】
以上において、図３（ａ）で示す検査ヘッド２０の測定結果が想像線で示す設定高さを満たさず、不合格と判定された場合に、図３（ｂ）に示すように、横移動により除去装置２４が検査位置の直上に配置され、図示しない昇降機構によって下降してその先端がはんだ層１３の内部に突刺さる。次いで、ヒータ２８により加熱されてはんだ層１３は溶融しつつ、吸引ポンプの駆動により除去装置２４を通じて吸引除去される。
【００２８】
その後は図３（ｃ）に示すように、除去装置２４を上部待機位置に位置させるとともに、さらに横移動させて補充装置２６を検査位置直上に配置し、下降により適当な高さに配置した後にポンプを通じてはんだを供給することにより、図示のごとくはんだ層１３を再び導電層１２上に盛上げる。
【００２９】
このとき前記制御部では、印刷データを参照して当該位置のはんだの吐出量を決定し、それに応じてポンプを駆動する。したがって、補充後のはんだ層１３の量及び高さは設定値とほぼ同一となる。
【００３０】
図４は前記基板１０の印刷はんだ検査装置１内に対する搬入から搬出までの一連の手順を示しており、前記制御部によって統轄的に制御される。まず装置１のシャッタが開き、コンベアを通じてはんだが印刷された基板１０が搬入され、基板１０は位置決め用ストッパに度当りし、クランパによりその位置に位置決め状態に固定される（ステップＳＴ１，２）。
【００３１】
基板１の固定後、検査ヘッド２０による計測が開始され、検査ヘッド２０は、基板上１０の基準位置を原点としてｘｙ軸方向に順次移動しつつ、はんだ位置と、その高さ等を検出し、そのデータを制御部に送る。制御部では、同測定データと印刷データとを照合して合否判定を行う（ステップＳＴ３）。
【００３２】
なお、検査・修正手順としては、逐次全はんだ位置を連続的に検出して不合格位置を特定し、その後当該不合格位置毎に連続的に修正動作が実行されるようになっている。
【００３３】
したがって、検査ヘッド２０を終点位置までスキャンした後、ディスプレイ６にその判定結果が表示されると同時に、全ての検査箇所で合格判定されたなら、測定終了処理がなされ、基板１０に対するクランプの解除と、装置１内からの排出動作により全処理を終了する（ステップＳＴ４，５，１３〜１５）。
【００３４】
これに対し、不合格箇所があると判定された場合（ステップＳＴ５でＹＥＳ）、その箇所の修正の要不要が判断される。この場合の判定は、前記制御部において設定値と計測値の差から自動的に判定し、後述する修正も自動的に行う自動モードで行われる。
【００３５】
しかし、モニタ７を介して監視員の目視によって判定し、これによって修正走査も行う手動モードとすることもできる。この場合には監視員がＹＥＳ，ＮＯを選択する釦などを装置１のパネルに設けておくことで、人手による判定を行うことができる。この判定結果で全ての箇所について修正が不要と判定されたなら（ステップＳＴ６でＮＯ）、前記と同様ステップＳＴ１３〜１５にジャンプし、全処理を終了する。
【００３６】
これに対し、修正が必要（ステップＳＴ６でＹＥＳ）と判定された場合には、検査ヘッド２０はその不合格箇所に移動し、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、はんだの除去と補充作業を行い、修正後の形状をモニタ７に表示した後、再び検査ヘッド２０が測定動作し、そのデータを受けて制御部ではその結果をディスプレイ６に表示する（ステップＳＴ７，８，９，１０）。
【００３７】
これと同時に制御部ではその測定データと印刷データを比較し、不合格（ステップＳＴ１１でＮＯ）であるなら、再びステップＳＴ６で再度合否判定がなされ、不合格である場合には再度同一手順で除去、補充、再検査がなされる。
【００３８】
また合格（ステップＳＴ１１でＹＥＳ）であるなら、検査ヘッド２０は次の不合格位置に移動し、前記と同一手順で合否判定と修正、再検査がなされる。
【００３９】
このようにして全ての不合格位置の修正と再検査終了後（ステップＳＴ１２でＹＥＳ）はステップＳＴ１３〜１５にジャンプし、全処理を終了することになる。
【００４０】
なお、以上の説明では、１つの基板の全印刷箇所について一連に検査し、その後に判定して修正にかかっていたが、各印刷箇所を検査する度に判定を行い、直ちに必要な修正及び再検査を行い、その後、次の印刷箇所に移って再び検査・修正・再検査を行うという手順をとることもできる。
【００４１】
図５は検査ヘッド部分の第２実施形態を示す。なお、図において前記第１実施形態と実質的に同一の箇所には同一符号を付して説明を省略し、異なる箇所のみ異なる符号を用いて説明する。
【００４２】
図５において、検査ヘッド２０の側部には支持アーム２２を介してはんだの除去手段と補充手段を兼用する除去補充装置４０が並列配置されている。この除去補充装置４０は前記実施形態と同様に先端が先細りのスポイト形状をなし、その先端外周にヒータ２８を備え、上部には吸引チューブ３０及び供給チューブ３２が二股状に接続され、それぞれの他端側を吸引ポンプ及びはんだの吐出ポンプに接続している。
【００４３】
この構成において、図５（ａ）に示すように、検査ヘッド２０の測定による結果が基準高さを満たさず、不合格であった場合には、（ｂ）に示すように、横移動により除去補充装置４０が検査位置の直上に配置され、図示しない昇降機構によって下降してその先端がはんだ層１３の内部に突刺さる。次いで、ヒータ２８により加熱されてはんだ層１３は溶融しつつ、吸引ポンプの駆動により除去装置２４及び吸引チューブを通じて吸引除去される。
【００４４】
その後は図５（ｃ）に示すように、その位置において除去補充装置４０を再下降させ、その先端が導電層１２上に接した直後より、引上げつつポンプを通じてはんだを供給することにより、図示のごとく規定量のはんだを供給してはんだ層１３を所定高さで導電層１２上に盛上げることができる。
【００４５】
本実施形態では、修正動作毎の横移動が一回で良いため、制御が簡単となり、しかも吸引と補充の２つを兼用するため、構成も簡単である。
【００４６】
なお、本実施形態では、はんだの除去手段と補充手段が除去補充装置４０として一つの装置で兼用されているので、個々のはんだ層１３毎に除去と補充を連続して行う操作を繰り返すのではなく、基板上の対象となるすべてのはんだ層１３について、まず除去を行い、その後に一連の動作で補充を行うこととした方が作業効率はより高まる。
【００４７】
図６は検査ヘッド部分の第３実施形態を示す。本実施形態では第１実施形態の吸引による除去装置２４に替えてはんだ除去手段としてのレーザヘッド５０を備えた点が異なるのみで、その他は第１実施形態と同様である。
【００４８】
この構成において、図６（ａ）に示すように、検査ヘッド２０の測定結果が設定高さを満たさず、不合格であった場合には、（ｂ）に示すように、横移動によりレーザヘッド５０を検査位置の直上に配置し、レーザをはんだ層１３に照射することで、はんだ層１３は加熱蒸発して導電層１２状から消滅する。その後は前記と同様（ｃ）に示すように補充装置２６を検査位置の直上に配置し、下降によりその先端が導電層１２上に接した直後より引上げつつポンプを通じて所定量のはんだを供給することにより、図示のごとく規定量のはんだを供給してはんだ層１３を所定高さで導電層１２上に盛上げることができる。
【００４９】
本実施形態では、瞬時に規定外のはんだを除去することができるので、除去処理時間が短縮され、全体の工程時間の短縮につながる。なお、以上の説明では、検査ヘッド、除去装置及び補充装置が一体であったが、これに限らずそれぞれがＸ，Ｙ軸の移動手段を持つ構造でもよい。このようにすれば、検査ヘッドが計測している間に合否判定をして、修正が必要である場合には直ちに修正を行うことができる。
【００５０】
さらに他のはんだ除去手段としては、図７（ａ）に示すように、除去アーム６０を用い、スイング動作によりその先端に設けたナイフエッジ状の除去板部６０ａをはんだ層１３に当て、はんだをすくい取って導電層１２上より除去する構成としてもよいし、図７（ｂ）に示すように、はんだ吸着性のある金属加熱棒７０をはんだ層１３に押し当て、これを溶融させて加熱棒７０の先端外周に表面張力で吸着して除去する手段も用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、はんだの修正前、修正後における基板に対する印刷形態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る検査装置と、該検査装置と周辺機器の関係を示す外観説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は検査ヘッドとこれに附属する除去装置及び補充装置の動作説明図である。
【図４】印刷基板の装置内搬入から搬出までの一連の手順を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は第２実施形態による検査ヘッドとこれに附属する除去補充装置の動作説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は第３実施形態による検査ヘッドとこれに附属する除去装置及び補充装置の動作説明図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は除去手段のさらに他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  印刷はんだ検査装置
７  モニター
１０  基板
１３  はんだ層
２０  検査ヘッド
２４  除去手段としての除去装置
５０  除去手段としてのレーザヘッド
６０  除去手段としての除去アーム
７０  除去手段としての金属加熱棒
２６  補充手段としての補充装置
４０  除去手段と補充手段を兼ねる除去補充装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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