(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に印刷された半田の印刷状態を評価する方法であって、
前記電極を複数に区画した各領域に印刷されている半田の代表的な高さを求める工程と、前記各領域に対して求められた半田の前記代表的な高さに基づいて段階的な評価を前記各領域に対して与える工程と、
前記各領域に対して与えられた前記評価に基づいて前記電極の半田の印刷状態を評価する工程を含み、
前記各領域に与えられた前記評価の分布状態と印刷不良の要因を関連付けた不良要因相関テーブルを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
電極に印刷された半田の印刷状態を評価する装置であって、
前記電極を複数に区画した各領域に印刷されている半田の代表的な高さを求める手段と、前記各領域に対して求められた半田の前記代表的な高さに基づいて段階的な評価を前記各領域に対して与える手段と、
前記各領域に対して与えられた前記評価に基づいて前記電極の半田の印刷状態を評価する手段を備え、
前記各領域に与えられた前記評価の分布状態と印刷不良の要因を関連付けた不良要因相関テーブルを備えることを特徴とする装置。
【請求項３】
さらに、表示装置を備え、
前記表示装置は、前記不良要因相関テーブルに基づいて、前記各領域に与えられた前記評価と前記印刷不良の発生要因を表示することを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記電極を複数に区画した前記各領域を任意に設定できることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記各領域の前記評価に重み付けができることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマスクを用いて基板に印刷された半田の印刷状態の評価を行う方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板に電子部品を実装する場合、基板表面の電極が形成されたランド部に半田を供給し、これに電子部品を搭載した後に加熱して半田付けを行っている。同一の基板に同一パターンで半田を印刷する場合にはスクリーン印刷が広く用いられている。スクリーン印刷は電極と対応する位置が開口された所定の厚さを有するマスクを用いた印刷方法であり、基板に被せたマスク上でクリーム半田をスキージングすることで電極に一定量のクリーム半田を印刷する。スクリーン印刷によれば、同一のマスクを用いている限り複数の基板間でクリーム半田の印刷面積や印刷厚さ等の印刷状態は常に同一になるのであるが、実際には印刷条件や印刷環境の経時的な変化によって各基板間で印刷状態にばらつきが生じることがある。半田の印刷状態が悪いと理想的な半田付けが実現されないので実装強度を長期に亘って保てない場合がある。従来、電子部品の搭載に先立って半田の印刷状態を検査することを目的として、クリーム半田の印刷状態を数値化して評価することが行われている。また、この評価結果から得られた知見をスキージ速度等の印刷条件にフィードバックして印刷品質の向上を図っている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２−２０８５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
印刷状態を数値化して評価する方法は、閾値処理によって画一的に効率良く評価することができるという利点を有するが、評価基準となる閾値をどのように設定するかが問題であり、評価対象の性質に応じた適切な設定になっていないと実際の印刷状態と乖離した評価がなされてしまうことがある。スクリーン印刷の場合、スキージング時やマスク取り外し時にクリーム半田に作用する力は電極に半田の印刷範囲として設定された領域全体において均一ではないので、これを考慮した評価基準を設定することでより適切な評価ができる。
【０００４】
本発明は、半田の印刷状態を適切に評価することができる半田の印刷状態を評価する方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の方法は、電極に印刷された半田の印刷状態を評価する方法であって、前記電極を複数に区画した各領域に印刷されている半田の代表的な高さを求める工程と、前記各領域に対して求められた半田の前記代表的な高さに基づいて段階的な評価を前記各領域に対して与える工程と、前記各領域に対して与えられた前記評価に基づいて前記電極の半田の印刷状態を評価する工程を含み、前記各領域に与えられた前記評価の分布状態と印刷不良の要因を関連付けた不良要因相関テーブルを備える。
【０００６】
請求項２に記載の装置は、電極に印刷された半田の印刷状態を評価する装置であって、前記電極を複数に区画した各領域に印刷されている半田の代表的な高さを求める手段と、前記各領域に対して求められた半田の前記代表的な高さに基づいて段階的な評価を前記各領域に対して与える手段と、前記各領域に対して与えられた前記評価に基づいて前記電極の半田の印刷状態を評価する手段を備え、前記各領域に与えられた前記評価の分布状態と印刷不良の要因を関連付けた不良要因相関テーブルを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電極の形状に応じて領域の形状や数を変更ことができるので、複雑な形状の電極であっても半田の印刷状態を適切に評価することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付した図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成を示したブロック図、図２は基板に形成されている電極を示す斜視図、図３は半田の平均高さに基づいた評価の一例を示す説明図、図４は電極に印刷された半田の印刷状態を示す平面図、図５は半田の印刷状態を表す評価データの一例を示す説明図である。
【０００９】
図１において、電子部品実装装置１は、基板の搬送方向に対して上流から下流に向けて配置された基板検査装置２と半田印刷装置３と印刷状態検査装置４と電子部品搭載装置５と搭載状態検査装置６とリフロー装置７と実装状態検査装置８と管理コンピュータ９で構成されている。電子部品実装装置１は、これら各装置においてそれぞれ所定の処理を施すことで基板に電子部品を実装する。
【００１０】
基板検査装置２は実装対象となる基板の外観検査を行う。この外観検査には非接触型の三次元計測器を用いる。三次元計測器は基板表面に光を走査させ、基板表面で反射した光を受光した位置に応じてサンプリング測点の高さ（Ｚ座標値）を計測する。サンプリング測点は基板の全面に適宜分布するように水平位置（ＸＹ座標値）が予め設定されている。サンプリング測点の高さ（Ｚ座標値）に予め定めた許容値を超えるものがなかった場合には、基板には品質上問題となる反りは生じていないと判断され、次の半田印刷装置３に移送される。
【００１１】
半田印刷装置３は基板表面に形成されている電極に半田のスクリーン印刷を行う。スクリーン印刷に用いるマスクは基板表面に密着させる必要があり、顕著な反りがある基板とは密着しないので、そのような反りを生じている基板は基板検査装置２によって電子部品実装装置１から排除される。半田印刷装置３は基板の電極に対応する位置に開口が設けられているマスクを備えており、移送されてきた基板の表面にマスクを重ね、マスク上でスキージングしたクリーム状の半田を電極上に印刷する。マスクは基板の種類（電極の位置）によって専用のものが準備されている。同種の基板に対しては同一のマスクを使用して印刷を行う。半田印刷装置３で半田が印刷された基板は印刷状態検査装置４に順次移送される。
【００１２】
印刷状検査装置４は半田印刷装置３から順次移送されてきた基板に印刷されている半田の外観検査を行う。半田の外観検査は、三次元測定器によって取得した半田表面の三次元データを用いて行う。この三次元データに基づいて印刷面積、体積、厚さ、位置等の要素からなる半田の印刷状態を評価し、その良否を判断する。印刷状態検査装置４による半田の印刷状態の評価結果は表示パネル１０に表示され、その内容がオペレータ等に報知されるようになっている。
【００１３】
次に図２乃至図４を参照して半田の印刷状態の評価方法について説明する。図２において電極１１の表面には半田印刷面１２が設定されている。電極１１の表面は縦２つ横３つの計６つの領域Ａ〜Ｆに仮想的に区画されている。ここで仮想的に区画されているとは、三次元データの演算処理において必要となる電算上の区画という意味であり、現実の電極が物理的に区画されているということではない。
【００１４】
印刷状態検査装置４は、半田の表面を計測して取得した三次元データを演算処理し、各領域Ａ〜Ｆにおける半田の平均高さを求める。そして、求められた半田の平均高さに基づいて段階的な評価を各領域Ａ〜Ｆに与え、各領域Ａ〜Ｆに与えた評価に基づいて半田の印
刷状態を評価する。各領域Ａ〜Ｆにおける半田の平均高さに対して段階的な評価を与える方法としては、図３に示すように、半田印刷面１２に対する高さを０（なし）、１（過少）、２（適正）、３（過多）の４段階に区分する評価テーブルを予め作成しておき、各領域Ａ〜Ｆにおいて求められた半田の平均高さに対して０〜３の何れかの評価を与える方法がある。
【００１５】
図４に不良な印刷状態にある半田の例を示す。このうち（ａ）に示した半田１３は、領域Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅでは正常に印刷されているが、領域Ｃ、Ｆでは半田印刷面１２を大きくはみ出している。このような印刷状態は、半田付けの際に領域Ｃ、Ｆ側に溶出して隣の電極に印刷されている半田との間で短絡を引き起こす原因となる。領域Ｃ、Ｆにおいて半田１３が半田印刷面１２をはみ出した分だけ、半田印刷面１２の面積に対する半田量が増大し、結果として領域Ｃ、Ｆにおける半田の平均高さを押し上げることになる。これにより半田１３の印刷状態の評価は、領域Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅでは２（適正）、領域Ｃ、Ｆでは３（過多）となる。
【００１６】
これに対し（ｂ）に示した半田１４は、領域Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅでは正常に印刷されているが、領域Ｃ、Ｆにはほとんど印刷されていない。このような印刷状態は、半田付けの際の強度不足を招き、基板と電子部品の接触不良等の不具合を引き起こす原因となる。半田１４の印刷状態の評価は、領域Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅでは２（適正）、領域Ｃ、Ｆでは０（なし）となる。
【００１７】
このようにして各領域Ａ〜Ｆに与えられた評価に基づいて半田の印刷状態についての最終評価を下すことになる。全領域Ａ〜Ｆにおいて２（適正）の評価が与えられた場合には非常に良好な印刷状態にあると評価することができる。各領域Ａ〜Ｆに与えられた評価に基づいて印刷状態を良好であると評価する際の基準は、製品として要求される水準に基づいて予め設定しておく。また特に印刷状態が良好であることが要求される領域に関しては評価の重み付けを行うことも可能である。電極１１の表面を仮想的に区画する領域は自由に設定することができ、その形状や数は限定されないので、電極の形状やサイズに応じた領域を設定することでより適切な最終評価を下すことができる。
【００１８】
また、印刷不良には半田の外観が異なるいくつかの態様があり、半田の外観形状から印刷不良の要因を推察することができる。この半田の外観形状は各領域Ａ〜Ｆに与えられた評価によって近似することができる。従って、各領域に与えられた評価の分布状態と印刷不良の要因を関連付けた不良要因相関テーブルを予め作成しておき、最終的に不良と評価された印刷状態については、各領域に与えられた評価とともに印刷不良の発生要因を併せて提示することもできる。半田の外観形状から印刷不良の発生要因を推察するにはある程度の熟練を要するが、このように各領域に与えられた評価から一義的に印刷不良の発生要因を特定し、これを表示パネル１０に表示することで、経験の浅いオペレータに対して有用な情報を提示することができる。
【００１９】
このようにして印刷状態が良好であると評価された基板は電子部品搭載装置５に移送される。電子部品搭載装置５は電子部品の電極が半田に接触するように電子部品の搭載を行う。搭載状態検査装置６は基板表面の三次元計測によって電子部品の搭載状態の検査を行う。電子部品が正常な搭載状態にある基板はリフロー装置７に移送され、ここで電子部品を基板に半田付けする。これで電子部品と基板が電気的および機械的に完全に接続された状態となり、電子部品の実装工程が完了する。
【００２０】
実装状態検査装置８は、実装を終えた基板の外観検査を行う。この外観検査は基板が製品として出荷できる品質であるかどうかの最終確認を行うものであり、半田のリフロー時に移動した電子部品が許容範囲内にあるかどうかを基板表面の三次元計測によって確認す
る。
【００２１】
管理コンピュータ９は、前記各装置２〜８の動作制御を行うとともに、個々の基板に対して各装置２〜８で実行した作業に関するデータをデータベース化して記憶する。図５は半田の印刷状態の評価に関するデータを模式的に表したものである。ここでは１つの領域に与えられる評価（０〜３）を２ビットで表し、全ての領域Ａ〜Ｆに対して合計１２ビットで表している。図５（ａ）に示した評価データは図４（ａ）に示した半田の評価データであり、図５（ｂ）に示した評価データは図４（ｂ）に示した半田の評価データである。このように実際には複雑な半田の形状を極めて小さいデータ容量で表すようにしたことで、限られたデータベースを有効に活用することができるとともに、より容量の少ない安価なシステムでの運用を可能にしている。
【００２２】
なお、本発明を構成する「半田の代表的な高さ」としては要約統計量を使用するのが一般的であり、ここでは比較的用いられる頻度が高いと思われる「平均値（平均高さ）」を最良の形態としているが、印刷状態の検査の目的等に応じて、「最大値（最も半田が厚い部分の高さ）」や「最小値（最も半田が薄い部分の高さ）」、「最頻値」、「中央値」を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は品質の高い半田付けが要求される電子部品の実装分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の電子部品実装装置の構成を示したブロック図
【図２】基板に形成されている電極を示す斜視図
【図３】半田の平均高さに基づいた評価の一例を示す説明図
【図４】電極に印刷された半田の印刷状態を示す平面図
【図５】半田の印刷状態を表す評価データの一例を示す説明図
【符号の説明】
【００２５】
１  電子部品実装装置
４  印刷状態検査装置
１１  電極
１３、１４  半田
Ａ〜Ｆ  電極を区画した領域
【図１】
0004941394.tif 000002
【図２】
0004941394.tif 000003
【図３】
0004941394.tif 000004
【図４】
0004941394.tif 000005
【図５】
0004941394.tif 000006