(57)【要約】【課題】予め未印刷基板で測定された各部の高さと、実際にはんだが印刷された基板を測定して得られた各部の高さとから、パッド部分の面からのはんだ高さを測定する技術を提供する。【解決手段】プリント板にはんだを印刷する前の段階で測定手段が該プリント板を走査して測定した高さを基に、はんだ箇所であるパッド部の高さとその周辺のレジスト部の高さとの差を求めるオフセット算出手段３ａと、はんだが印刷された前記プリント板もしくは前記プリント基板と同一形状のプリント板を測定手段が測定して求めた前記はんだ箇所におけるはんだ高さ、その周辺のレジスト部の高さ、及び前記オフセット算出手段が求めた該差を基に、前記パッドからのはんだの高さを算出するはんだ高さ算出手段３ｃとを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント板の表面に光を照射させ、その反射光を受光するセンサ（２ａ）を有し、該センサを該プリント板に対して相対的に走査させて該センサの出力を基に該プリント板表面の各位置における高さを含む測定値を取得する測定手段（２）を備え、該測定値に基づいてはんだの印刷状態を判定する印刷はんだ検査装置において、
前記プリント板にはんだを印刷する前の段階で前記測定手段が該プリント板を走査して測定した高さを基に、はんだ箇所であるパッド部の高さ（Ｈｐ）とその周辺のレジスト部の高さ（Ｈｒ）との差を求めるオフセット算出手段（３ａ）と、
前記はんだが印刷された、前記プリント板もしくは前記プリント基板と同一形状のプリント板を前記測定手段が測定して求めた前記はんだ箇所におけるはんだ高さ（Ｈｈ）、その周辺のレジスト部の高さ（Ｈｒ）、及び前記オフセット算出手段が求めた該差を基に、前記パッドからのはんだの高さ（Ｈｈｐ）を算出するはんだ高さ算出手段（３ｃ）と、
を備えたことを特徴とする印刷はんだ検査装置。
【請求項２】
はんだが印刷されていない未印刷プリント板の表面に光を照射させ、その反射光を受光するセンサ（２ａ）を用いて、該センサを該プリント板に対して相対的に走査させて該センサの出力を基に該未印刷プリント板表面の各位置における高さを含む測定値を取得する予備測定段階と、
該未印刷プリント板のはんだ箇所であるパッド部の高さとその周辺のレジスト部の高さとの差を求めるオフセット算出段階と、
前記はんだが印刷された前記プリント板もしくは前記プリント基板と同一形状の印刷されたプリント板の表面を前記センサにより相対的に走査させて該センサの出力を基に該はんだ箇所の高さとその周辺のレジスト部の高さとを測定する本測定段階と、
前記本測定段階のはんだ箇所の高さ及び前記周辺のレジスト部の高さ、並びに前記オフセット算出段階で求めたはんだ箇所の前記差を基に、前記パッドからのはんだの高さを算出するはんだ高さ算出段階と、
を備えたことを特徴とする印刷はんだ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等を表面実装するためのプリント板上にクリーム状はんだが印刷されたときのはんだの形成状態を測定し、検査する印刷はんだ検査装置に関する。特に、プリント板には、はんだが印刷される予定の箇所（以下、「はんだ箇所」と言う。）であるパッド部とそれ以外のはんだが印刷されていないレジスト部があるが、この発明は、実際に印刷されたはんだの高さをパッド部の面からの高さとして測定できる技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷はんだ検査装置としては、プリント板（以下、はんだが印刷されたプリント板を単に「基板」と言い、はんだが印刷されていないプリント板を「未印刷基板」と言う。）の表面をレーザ光等で照射し、基板の表面からの反射光を受光するセンサを有し、そのセンサにより測定（三角測量）した結果として得られた測定値、例えば、基板上の印刷されたはんだ箇所の変位（高さを含む）或いは輝度（基板から反射した光の量、受光量（光の強さ）を含む。）の測定値を基に、判定の基準となる基準データと比較して判定している（特許文献１、２）。
【０００３】
そのとき、はんだが印刷されたはんだの高さを基板のどこを基準にして測定するかで、その高さの値が変わる。一般には、基板の一部領域を基準として測定しているのが多い。特許文献１では、はんだ箇所の周辺のレジスト部分の平均高さを求めて、そのレジスト部分の平均高さを基準としてはんだ高さを測定している。特許文献１の技術では、はんだ箇所の周辺のレジスト部分の平均高さを求めるにあたっては、レジスト部分とはんだ箇所との間に隙間があるので、その部分を除いたレジスト部分の平均高さを求めて、これを基準としている。
【０００４】
特許文献２の技術は、はんだが印刷された基板にレーザー光を照射して、基板から反射されてくる光から輝度値と高低レベル（高さ）値を求めて、輝度情報からはんだ箇所（領域）の両端の座標を検出して、その２つの座標における高低レベル値を直線で結び、この直線で表される高低レベル値を基準として、そのはんだ箇所（領域）に印刷されたはんだ高さを測定するものである。つまり、特許文献２の技術は、はんだ領域の境界の高さを基準として、はんだ高さを求めている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２８５９７号公報
【特許文献２】特許３２０３３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、最近は、はんだを印刷している分野からは、印刷されたはんだ量を正確に知りたい、そのために、はんだを印刷する箇所であるパッド部の面からその上に実際に印刷されたはんだの高さを測定したいという要望が、多くなってきた。そうすると、特許文献１の技術では、そのまま適用できない。また、特許文献２の技術では、はんだが印刷されたときパッドの一部が露出していれば適用可能である。しかし、特許文献２の技術は、例えば、はんだが印刷されたときパッドの一部が露出していない場合高さの基準としたい領域がレーザー光で認識できない、或いはレジスト部分との境をはんだ領域の端と認識してしまう、恐れがある。
【０００７】
本発明の目的は、予め未印刷基板で測定された各部の高さと、実際にはんだが印刷された基板を測定して得られた各部の高さとから、パッド部分の面からのはんだ高さを測定する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、未印刷基板でパッド部分の高さＨｐとその周辺のレジスト部分の高さＨｒを検出し、基板で周辺のレジスト部の高さＨｒと実際に印刷されたはんだの高さＨｈとの差を求め、それらからパッド部分（面）に対するはんだ高さＨｈｐを測定する構成としている。  つまり、はんだ高さＨｈｐは、周辺のレジスト部の高さを基準に置き換えて、それを仲介役として求めている。    
【０００９】
本発明では、単に、高さ、パッド部の高さＨｐ、周辺のレジスト部の高さＨｒ又はその平均値Ｈｒａｖ及びはんだ高さ（Ｈｈ）というように単独で表現している高さは、いずれも基板又は未印刷基板の１領域の位置を基準位置として測定した高さ方向の変位量である。ただし、パット部に対する実際に印刷されたはんだ高さは、パット部を基準としたはんだ高さであるが、これも単に「はんだ高さ」（ただし、符号として「Ｈｈｐ」を付して識別してある。）と言うことがある。
【００１０】
そうすると、上記のように本発明の目的を達成するために、周辺のレジスト部を仲介役とすることなく、上記の基板又は未印刷基板の１領域の位置を基準位置として仲介して測定（算出）すれば、直接に、はんだ高さＨｈｐ＝Ｈｈ―Ｈｐとして求めることができる。しかし、一般にはプリント板にはそりが生ずることがある。また、このそりは、パッド部の高さＨｐ、周辺のレジスト部の高さＨｒ及びはんだ高さ（Ｈｈ）のそれぞれの値に同じ影響を及ぼすとは限らない。したがって、上記基準位置とパッド部分との間に距離間隔があると、その間隔にそりがあった場合、そり分が誤差になる恐れがあるため、本発明では、パッド部の周辺にあるレジスト部の高さを仲介役としてそり等の影響を軽減してはんだ高さＨｈｐを求めているのが特徴である。
【００１１】
具体的な構成として、請求項１に記載の発明は、プリント板の表面に光を照射させ、その反射光を受光するセンサ（２ａ）を有し、該センサを該プリント板に対して相対的に走査させて該センサの出力を基に該プリント板表面の各位置における高さを含む測定値を取得する測定手段（２）を備え、該測定値に基づいてはんだの印刷状態を判定する印刷はんだ検査装置において、
前記プリント板にはんだを印刷する前の段階で前記測定手段が該プリント板を走査して測定した高さを基に、はんだ箇所であるパッド部の高さＨｐとその周辺のレジスト部の高さＨｒとの差を求めるオフセット算出手段（３ａ）と、
前記はんだが印刷された前記プリント板もしくは前記プリント基板と同一形状のプリント板を前記測定手段が測定して求めた前記はんだ箇所におけるはんだ高さＨｈ、前記周辺のレジスト部の高さＨｒ、及び前記オフセット算出手段が求めた該差を基に、前記パッドからのはんだの高さＨｈｐを算出するはんだ高さ算出手段（３ｃ）と、を備えた。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、はんだが印刷されていない未印刷プリント板の表面に光を照射させ、その反射光を受光するセンサ（２ａ）を用いて、該センサを該プリント板に対して相対的に走査させて該センサの出力を基に該未印刷プリント板表面の各位置における高さを含む測定値を取得する予備測定段階と、
該未印刷プリント板のはんだ箇所であるパッド部の高さとその周辺のレジスト部の高さとの差を求めるオフセット算出段階と、
前記はんだが印刷された前記プリント板もしくは前記プリント基板と同一形状の印刷されたプリント板の表面を前記センサにより相対的に走査させて該センサの出力を基に該はんだ箇所の高さとその周辺のレジスト部の高さとを測定する本測定段階と、
前記本測定段階のはんだ箇所の高さ及び前記周辺のレジスト部の高さ、並びに前記オフセット算出段階で求めたはんだ箇所の前記差を基に、前記パッドからのはんだの高さを算出するはんだ高さ算出段階と、を備えた。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１及び２のそれぞれの本発明によれば、未印刷基板のはんだ箇所であるパッド部の高さ（Ｈｐ）とその周辺のレジスト部の高さ（Ｈｒ）との差（Ｈｒ−Ｈｐ）を求め、さらにはんだが実際に印刷された基板を測定して前記周辺のレジスト部に対する該はんだ箇所の高さ（Ｈｈ―Ｈｒ）を求める構成なので、パッド部の面に対するはんだ高さ（Ｈｈ−Ｈｐ）を測定できる。強いては、パッド部の面に対する高さに基づいて、はんだ状態を表す形状値（例えば、はんだの体積、面積、高さ、ずれ、幅、高さムラ等）等を求め、これらの良否判定を行うことができる。
【００１４】
また、例えば、周辺のレジスト部に印刷パターンが走っていてそのパターンの上にレジストがあるような場合は、レジスト部の高さに誤差（Ｈｒ＋Δｈｒ）が出る可能性があるが、はんだ高さを算出する過程でその誤差をうち消すことができる。つまり、本発明によればレジスト部の高さ測定時の誤差を軽減して、パット部の面に対するはんだ高さを測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を図を用いて説明する。図１は、本発明に係る実施形態の構成を示す機能ブロック図である。図２は、基板に印刷されたはんだの形状を模式的に表した例を示す図である。図３は、印刷はんだされる前の未印刷基板の例を示す図である。図４は、はんだ高さ算出過程での誤差を説明するための図である。
【００１６】
図１において、測定手段２は、制御手段９からの指示を受けて、はんだが印刷されていないプリント板１ｂ（以下。未印刷基板１ｂと言う。）を測定する予備測定モード、及びはんだが印刷されたプリント板１ａ（以下。基板１ａと言う。）を測定する本測定モード、の２つのモードで選択的に測定する。前者は、レイアウトや用途が同一の複数の基板を生産するときに、予め測定して、未印刷基板１ｂのはんだ箇所であるパッド部の高さ（Ｈｐ）とその周辺のレジスト部の高さ（Ｈｒ）との差（Ｈｒ−Ｈｐ）（以下、「オフセット値」と言う。）を求める為のモードであり、例えば、基板１ａの生産ロット毎に１枚を測定しておく。後者は、実際の印刷された基板１ｂを測定して周辺のレジスト部に対するはんだ箇所の高さ（Ｈｈ―Ｈｒ）を求め、この求めた値と先に求めたオフセット値を基にさらにパッド部の面に対するはんだ高さ（Ｈｈ−Ｈｐ）を求めるためのモードである。これは、基板１ａの枚数毎に測定が行われる。
【００１７】
図１において、測定手段２は、制御手段９からの指示を受けて、本測定モードのときは、測定対象とする基板１ａのレイアウト情報（外形寸法、はんだ位置）等の情報を受けて、センサ２ａを基板１ａに対して相対的に移動走査させる移動機構部（不図示）を有し、レイアウトに沿ってはんだ位置における高さ方向の変位を測定する。併せてはんだ位置に対する輝度を測定することもある。予備測定モードの場合は、未印刷基板１ｂが対象であるが、動作は、基板１ａを測定する場合と同様である。
【００１８】
図１における測定手段２は、いわば、三角測量によるレーザ変位計の例であって、センサ２ａは、基板１に対して移動機構部（不図示）によって走査されながらＸ軸又はＹ軸の方向にレーザを照射可能なレーザ光源と、基板１からの反射光を受光する受光手段からなり、特にはんだが印刷されたはんだ箇所の変位、つまりはんだ箇所の高さ（Ｚ軸方向）をその印刷はんだ箇所の位置と対応づけて測定する。そのときはんだ面からは、位置に対応した受光量（輝度）も得られる。レーザ変位計としての詳細の動作説明は省くが、原理としては、同一出願人が出願している特開平３−２９１５１２号公報のものがある。
【００１９】
オフセット補正手段３は、オフセット算出手段３ａ、オフセット値記憶手段３ｂ、はんだ高さ算出手段３ｃ、及びモード切換手段３ｄで構成される。
【００２０】
モード切換手段３ｄは制御手段９からの予備測定モードの指示があったときは、測定手段２の出力をオフセット算出手段３ａの入力へ接続し、本測定モードの指示があったときは、測定手段２の出力をはんだ高さ算出手段３ｃの入力へ接続させる。
【００２１】
オフセット算出手段３ａは、予備測定モード時に、測定手段２から送られてくる未印刷基板１ｂ（図３を参照）の各パッド部１２（印刷はんだ予定箇所）底面のパッド１２ａの高さＨｐ及びその周辺のレジスト部１１の高さを表す測定値を受けている。この測定値は、いわば、未印刷基板１ｂ（基板１ａも同じ）のある安定した位置、例えば、端部等を基準とし、その基準とする端部に対する高さ（変位量）である。そして、パッド部１２毎に、その周辺のレジスト部１１の高さの平均値Ｈｒａｖを算出する。そして、周辺のレジスト部１１の平均高さＨｒａｖからパッド部１２の底面のパッド１２ａの高さＨｐを差し引いて、オフセット値Ｈｒｐ＝Ｈｒａｖ―Ｈｐを求める。そして、求めたオフセット値Ｈｒｐをパッド１２ａの高さＨｐを求めたはんだ箇所位置情報（パット部１２の中の詳細位置情報）とともに、オフセット値記憶手段３ｂへ送って、対応させて記憶させる。
【００２２】
図３は、図２のはんだが印刷された基板１ａに対する未印刷基板１ｂの図であって、未印刷基板１ｂの表面はレジストされており、ところどころに、図２のようにはんだ印刷が予定されているパッド部１２が凹状に設けられている。
【００２３】
オフセット値記憶手段３ｂは、予備測定モードのときは、制御手段９からの指示でオフセット値Ｈｒｐをパッド部１２の底面のパッド１２ａの高さＨｐを求めたはんだ箇所位置情報と共に記憶し、本測定モード時は、制御手段９からの指示で測定手段が測定しているはんだ箇所の位置情報を受けて、該当する位置におけるオフセット値Ｈｒｐをはんだ高さ算出手段３ｃへ送る。
【００２４】
はんだ高さ算出手段３ｃは、本測定モード時に、モード切換手段３ｄを介して測定手段２が測定した図２に示すようなパッド部１２に印刷されたはんだ箇所の高さＨｈ及びレジスト部１１の平均高さＨｒａｖを受けるとともに、先ず、オフセット値記憶手段３ｂからそのはんだ箇所の位置に該当するオフセット値Ｈｒｐを受けて、下記の計算により、パッド１２ａからのはんだ高さＨｈｐを算出する。
はんだ高さＨｈｐ＝Ｈｈ―Ｈｒａｖ＋オフセット値＝Ｈｈ―Ｈｒａｖ＋Ｈｒａｖ―Ｈｐ
＝Ｈｈ―Ｈｐ
【００２５】
また、図４（Ａ）に示すように周辺のレジスト部１１の一部に盛り上がった異常レジスト部１１ａがあるような場合は、図４（Ａ）の矢視Ａからみた断面図である図４（Ｂ）ように本来のオフセット値ＨｒｐにΔｈに応じた誤差（Δｈを周辺のレジスト部１１の領域で平均化するので、そのまま誤差にはならない）が出る可能性がある。しかし、上記式からすると次のように計算されるので、周辺のレジスト部１１ａの高さの誤差の影響をうち消すことができる。
はんだ高さＨｈｐ＝Ｈｈ―（Ｈｒａｖ＋Δｈ誤差）＋オフセット値
＝Ｈｈ―（Ｈｒａｖ＋Δｈ誤差）＋（Ｈｒａｖ＋Δｈ誤差）―Ｈｐ
＝Ｈｈ―Ｈｐ
【００２６】
さらに、周辺のレジスト部１１は、検査しようとするはんだ箇所の近くの周辺位置であることが好ましい。離れるとはんだのそり等の影響で誤差がでやすいからである。また、周辺のレジスト部１１の高さは、測定しようとするはんだ箇所の最寄りの四方周辺の平均値とすることが望ましい（これは、オフセット算出手段３ａが測定手段２が測定した測定値を受けて、四方周辺の予め決めておいた所定範囲に亘って平均化する事により、達成できる。）。周辺のレジスト部１１の高さＨｒのバラツキの影響を防止するため。
【００２７】
判定用データ生成手段４は、オフセット補正手段３で補正されたはんだ高さの値（一旦、図示しない記憶手段に記憶しておく。）を受けて、フィルタ、はんだブリッジやはんだパターンエッジ等の繊細パターンを識別する感度を示す数々の所定の画像パラメータ値を基に、測定値を各印刷されたはんだ箇所のはんだ量を表す判定用のデータ、つまり図２に示すように印刷されたはんだの形状を定量な形状値として表すための加工処理をする。なお、基板１の良否を判定するには上記の画像の全てを必要とするとは限らないが、体積、面積、高さ、幅、ずれ、高さムラ、及び／又は欠損の内、少なくともいずれか１つは不可欠である。
【００２８】
判定手段５は、この判定用データ生成手段４が出力する判定用形状値（算出した体積、面積、高さ、幅、ずれ、高さムラ、及び／又は欠損）を、図１の制御手段９内の設計情報記憶手段９ａに基準データとして記憶している、予め印刷されたはんだ箇所毎に設計された体積、面積、高さ、幅の設計値とを比較し、判定用形状値が、基準データに対して所定の許容範囲に入っていれば良と判定し、範囲外であれば否と判定する。
【００２９】
また、判定手段５は、判定用データ生成手段４からの実測のはんだ箇所（はんだ位置）に対するはんだの形状値についての良否判定を行うことから、否つまり不良と判定されたはんだ箇所を特定できる。したがって、表示制御手段６は、制御手段９からはんだ箇所を示すレイアウトを受けて、表示手段７に対してそのレイアウトを表示させるとともに、そのレイアウト上に良又は不良と判定されたはんだ箇所を指し示すことができる。さらには、許容範囲等も表示することができる。
【００３０】
設計情報記憶手段９ａが記憶している内容の概要の一部は、上記に説明済みなので、簡単に説明する。設計情報記憶手段９ａは、上記判定用形状値と同じ種類の設計値、つまり、はんだ箇所の体積、面積、高さ、幅、ずれに対するはんだ位置等についての設計値を基準データとしてはんだ箇所（位置）に対応して記憶されている。実用上は、設計情報記憶手段９ａは、検査対象とする基板１の種類毎にレイアウト（基板１の配置図、寸法、はんだ位置等）を記憶し、検査開始のときは、基板１の種類リストを表示手段７に表示し、操作手段８で選択可能にされている。
【００３１】
制御手段９は、操作手段８からの予備測定モードと本測定モードとの切り換え指示を受けて、各部へ指示を出すとともに、各部が処理するのに必要な情報を送るとともに、各部の上記動作を統括制御している。
【００３２】
上記構成における、測定手段２の一部、オフセット補正手段３、判定用データ生成手段４、判定手段５、制御手段９及び表示制御手段６は、ＣＰＵ及びそのＣＰＵに上記説明の機能を動作させるためのプログラムを記憶したメモリ（ＲOＭ）、及び上記機能動作過程でデータを貯えるメモリ（ＲＡＭ）等で構成される。
【００３３】
次に一連の動作を検査の流れに沿って説明する。
【００３４】
ステップ１：ある同一ロットで生産された未印刷基板１ｂの内１枚を予備測定モードで測定を開始する。測定は、測定手段２のセンサ２ａによって、未印刷基板の表面を光を照射させ、かつ相対的に走査して、その反射光を受光して、そのセンサ２ａの出力を基に未印刷基板１ｂの表面の各位置における高さを含む測定値を、測定した位置情報に対応づけて取得する。この測定値の中には、パッド部１２ａの高さＨｐ、その周辺のレジスト部１１の高さＨｒが含まれる。
ステップ２：未印刷基板１ｂは、はんだの印刷工程に回される。
ステップ３：オフセット算出手段３ａは、ステップ１で測定した未印刷基板１ｂのはんだ箇所であるパッド部１２の高さと、その周辺のレジスト部１１の高さＨｒを平均した値Ｈｒａｖとの差をオフセット値として算出する。
ステップ４：オフセット記憶手段３ｂは、オフセット値を該当するパッド部１２の位置情報と共に記憶する。
ステップ５：印刷工程で印刷された基板１ａを測定する本測定モードに切り換え、前記基板１ａの表面を測定手段２でステップ１と同様に走査しながらパッド部１２に印刷されたはんだの高さＨｈを測定する。また周辺のレジスト部１１の平均高さＨｒａｖを求める。
ステップ６：本測定モードで測定されたはんだ高さＨｈと同じく該当する位置の周辺のレジスト部１１の平均高さＨｒａｖとにより、それらの差を算出し、さらにオフセット値を加えて、パッド１２ａのはんだ高さＨｈｐを算出する。これをパッド部１２毎に繰り返して算出する。
ステップ７：ステップ３からステップ６を残った基板１ａの全てについて実行する。
ステップ８：基板の製造ロットが代わったときは、各パッド１２ａにおけるオフセットが変動している可能性があるため、あらためてステップ１から始めることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る実施形態の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】基板に印刷されたはんだの形状を模式的に表した例を示す図である。
【図３】はんだが印刷される前の未印刷基板の例を示す図である。
【図４】はんだ高さ算出過程での誤差を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ  プリント板（基板）、１ｂ  未印刷プリント板（未印刷基板）、２  測定手段、３  オフセット補正手段、３ａ  オフセット算出手段、３ｂ  オフセット値記憶手段、３ｃ  はんだ高さ算出手段、３ｄ  モード切換手段、  ４  判定用データ生成手段、５  判定手段、６  表示制御手段、７  表示手段、８  操作手段、９  制御手段、９ａ  設計情報記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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