JP4257159B2 - 検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などの部品の基板への実装状態を検査する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板に電子部品を実装する部品実装システムでは、製造ライン上にハンダ印刷機、部品実装機、リフロー装置が配設されている。製造ラインにおいて、ハンダ印刷機が基板にクリームハンダを塗布し、部品実装機がクリームハンダを塗布された領域にリードや電極が位置するように電子部品を実装し、リフロー装置がクリームハンダをリフローさせて、基板と電子部品とをハンダ接合する。ハンダ印刷機と部品実装機の間には印刷検査機が配設され、部品実装機とリフロー装置の間には実装検査機が配設される。印刷検査機はクリームハンダの塗布状態を検査し、実装検査機は電子部品の実装状態を検査する。このようなシステムの管理手法として、例えば、特許文献1には、部品実装機における部品切れに対処する方法が開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特許第2885908号明細書
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、回路に搭載する電子部品の数が飛躍的に増加し、電子部品の実装に多くの部品実装機およびこれらの部品実装機を統括して制御する制御装置が使用されるようになった。検査機側では、CADデータに基づいて、各部品実装機が実装を担当する電子部品を把握し、電子部品の実装不良が生じた場合に、不良実装を行った部品実装機を特定して、その部品実装機に実装処理の修正指示をだす。例えば、ある部品実装機が特定の電子部品の搭載に不調をきたしていることが判明した場合、制御装置は、その部品実装機において使用する部品テープカセットや吸引ノズルを変更したり、別の部品実装機にその部品の搭載を担当させるなどして、的確に対処することが好ましい。
【0005】
しかしながら、従来の部品実装システムでは、部品実装機自体の変更や、部品実装機内において使用する吸引ノズルの変更などを、検査機側で認識することができない。そのため、検査機側で実装不良が検出されても、どの部品実装機が、または部品実装機におけるどの構成が不調であるのかを判断することができなかった。そのため、実装不良を検出できても、部品実装機に対して適切な修正指示をだすことが困難であった。
【0006】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の製造ラインの状況を的確に把握し、部品実装を適切に行うことのできる部品実装システムを提供し、特に部品実装システムにおける検査装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、基板に部品を実装する1以上の部品実装機と、部品実装機の動作を定める設定データを生成する実装機制御装置とを備えた部品実装システムにおいて、設定データに対応した検査基準データをもとに実装後の状態を検査する検査装置であって、実装不良を検出した場合に、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送り、その後、所定の条件が満たされるまで、同一種類の実装不良を検出しても、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送らないことを特徴とする検査装置を提供する。なお、同一種類の実装不良とは、部品種類や搭載条件または搭載箇所などが同一または同一種類の実装不良を意味し、不良の内容が厳密に同一であることまでは要しない。この態様の検査装置によると、警報指示または修正指示を生成して送った後は、所定の条件が満たされるまで同一種類の実装不良が検出されても再度の警報指示または修正指示を生成せずに待機することにより、部品実装機における実装処理を過剰に修正する事態を回避できる。
【0008】
部品実装システムは、検査装置の検査結果をもとにオペレータが実物の状態を確認するための修正ターミナルをさらに備え、修正ターミナルが警報指示または修正指示を実装機制御装置に送った場合に、当該検査装置は、その後、所定の条件が満たされるまで、同一種類の実装不良を検出しても、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送らない。検査装置は、警報指示または修正指示が実装機制御装置に送られた後、所定枚数の基板の検査結果に対して、同一種類の実装不良につき警報指示または修正指示を実装機制御装置に送らないことが好ましい。この基板の枚数は、不良実装を行った部品実装機に応じて定められてもよい。例えばこの基板の枚数は、製造ラインにおける部品実装機の位置に基づいて定められ、実装検査機から近いほど少なく、実装検査機から遠いほど多くなるように予め設定されてもよい。
【0009】
検査装置は、実装不良の検出に応じて部品実装機の設定データが修正されたことを示す修正完了信号を受け取った後、検査基準データを所定のタイミングに同期させて変更してもよい。検査装置は、修正した設定データをもとに実装された基板が当該検査装置に到達したときに、検査基準データを変更してもよく、また修正完了信号を受け取ってから所定枚数の基板を検査した後、検査基準データを変更してもよい。
【0010】
また検査装置は、実装不良の検出に応じて部品実装機の設定データが修正されたことを示す修正完了信号を受け取った後、修正された設定データに、検査基準データを照合してから、警報の停止状態を解除してもよい。検査装置は、修正した設定データをもとに実装された基板が当該検査装置に到達したときに、警報の停止状態を解除してもよく、また修正完了信号を受け取ってから所定枚数の基板を検査した後、警報の停止状態を解除してもよい。なお、修正した設定データをもとに実装された基板が当該検査装置に到達したことの判断は、基板に付与された識別番号をもとに行ってもよい。基板IDを用いた制御を行うことにより、生成する警報指示または修正指示の信頼性を高めることが可能となる。
【0011】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の形態に係る部品実装システム1の構成を示す。部品実装システム1は、ハンダ印刷機10、印刷検査機12、複数の部品実装機14、16および18、実装検査機20、リフロー装置22、リフロー検査機24、修正ターミナル26および実装機制御装置30を備える。実装機制御装置30は、複数の部品実装機14、16および18を統括的に制御する機能をもつ。
【0013】
ハンダ印刷機10、印刷検査機12、第1部品実装機14、第2部品実装機16、第3部品実装機18、実装検査機20、リフロー装置22、リフロー検査機24および修正ターミナル26は、基板の製造ライン上に配設される。基板は、上流側のハンダ印刷機10から下流側の修正ターミナル26に移送される。製造ライン上に配設される複数の部品実装機14、16および18は、用途および機能に応じて、いくつかの群に分けることも可能である。部品実装機として、チップを専用に実装するチップ実装機や、ICを専用に実装するIC実装機などが存在し、複数のチップ実装機の集合をチップ実装機群、複数のIC実装機の集合をIC実装機群と呼ぶ場合、チップ実装機群やIC実装機群ごとに実装機制御装置30が設けられてもよい。以下では、図示のごとく、第1部品実装機14、第2部品実装機16、第3部品実装機18を1つの実装機群とし、実装機制御装置30が、これらを統括的に制御する場合を例にとる。なお部品実装機は製造ライン上に1つのみ配設されるものであってもよい。
【0014】
まず、基板がハンダ印刷機10に移送され、ハンダ印刷機10が、基板のランド上にクリームハンダを塗布する。印刷検査機12は、クリームハンダの塗布状態を検査する。印刷検査機12は、基板を高解像度で撮影して塗布状態を解析する外観検査技術を用いてもよい。印刷検査機12は検査機能だけでなく、ハンダ印刷機10の管理機能も有し、塗布不良が生じている場合には、ハンダ印刷機10に対してハンダ量を増加させるなどの修正指示をだす。
【0015】
各部品実装機は、電子部品を吸引ノズルを使って部品テープカセットから吸着し、基板上の所定の位置に実装する。実装機制御装置30は、第1部品実装機14、第2部品実装機16、第3部品実装機18のそれぞれに対して、実装を担当する電子部品、使用する吸引ノズルや部品テープカセットなど、実装処理において各部品実装機の動作を定める設定データを生成する。電子部品の側からみると、設定データは、電子部品と、その電子部品を実装する部品実装機の吸着ノズルとの対応関係を表現し、また基板上の実装位置を示している。実装機制御装置30は、設定データを状況に応じて適宜変更することができる。例えば、第2部品実装機16の吸引ノズルの調子が悪い場合、実装機制御装置30は、第2部品実装機16内の別の吸引ノズルに切り替えるか、または別の部品実装機、例えば第3部品実装機18に実装処理の担当を切り換えてもよい。製造ラインにおいて、設定データは頻繁に更新され、また容易に更新できるようになっている。設定データの更新は、実装機制御装置30を介してオペレータにより手動で行われてもよく、また実装機制御装置30により自動的に行われてもよい。
【0016】
クリームハンダの塗布状態が良好な基板は、印刷検査機12から第1部品実装機14、第2部品実装機16、第3部品実装機18に移送され、それぞれの部品実装機においてクリームハンダ上に電子部品を搭載される。電子部品を搭載した基板は実装検査機20に移送される。実装検査機20は、その動作前に、各部品実装機に対して定められた設定データを実装機制御装置30から受け取り、設定データに対応した検査基準データ、すなわち実際に検査を行う際に検査の基準となるデータを作成しておく。部品実装システム1の動作時、実装検査機20は、設定データに対応した検査基準データをもとに、電子部品の実装後の状態を検査する。実装検査機20は、印刷検査機12と同様に、基板を高解像度で撮影して実装状態を解析する外観検査技術を用いてもよい。
【0017】
実装検査機20は、回路基板の実装検査を行うたびに、実装機制御装置30に対して最新の設定データを要求する。この要求は、実装検査機20における検査の前になされることが好ましいが、実装検査機20の検査中になされてもよい。実装検査機20は、実装機制御装置30に対して設定データの変更の有無を確認することにより、最新の設定データを要求してもよい。実装機制御装置30は、この要求を受けると、実装検査機20に最新の設定データを提供する。設定データに変更がない場合、実装機制御装置30は、変更がない旨を実装検査機20に通知してもよく、また前回と同一の設定データを最新の設定データとして実装検査機20に提供してもよい。別の例として、実装機制御装置30は、設定データを変更すると、自発的に最新の設定データを実装検査機20に提供してもよい。実装検査機20は、最新の設定データを受け取り、自身のハードディスクなどの記憶装置に保持する。このとき、変更前の設定データも記憶装置に保持しておくことが好ましい。
【0018】
実装検査機20が実装検査を終了すると、この検査結果と検査基準データとを照合する。実装検査機20は最新の検査基準データを用いて検査結果の解析を行うため、部品の実装不良が生じた場合に、その部品を実装した部品実装機を特定することができる。なお、実装検査機20は、設定データの変更直後に部品の実装不良が生じた場合には、実装検査機20までの基板の到達遅延を考慮して、変更前の設定データを用いて検査結果の解析を行ってもよい。
【0019】
リフロー装置22は、クリームハンダをリフローさせて、基板と電子部品とをハンダ接合する。リフロー検査機24はその状態を検査する。リフロー検査機24は、不良を検出した場合、修正ターミナル26に不良検出情報と不良箇所の位置情報ないしは不良箇所の画像情報などを伝送する。修正ターミナル26は拡大顕微鏡を装備し、オペレータは、リフロー検査機24から伝送される不良箇所の位置情報をもとに不良箇所を拡大顕微鏡で目視し、または、伝送される画像情報を目視することによって、実装不良の最終確認を行う。このように、修正ターミナル26において、オペレータは、リフロー検査機24の検査結果をもとに、実物の状態を確認することができる。なお、修正ターミナル26は実装検査機20の直後方にも配置され、リフロー後においては実装の品質保証を、リフロー前においては品質管理を効率よく行うようにしてもよい。実装検査機20およびリフロー検査機24は、実装後の状態を検出することから、単に検査装置と呼んでもよい。
【0020】
図2は、検査装置の一例として実装検査機20の構成を示す。実装検査機20は、不良検出部40、指示生成部42、送信部44、条件判定部46、受信部48、基準データ生成部50および指示生成停止部52を備える。不良検出部40は、各部品実装機に対応した検査基準データをもとに部品実装後の状態を検査し、実装不良を検出する。不良検出部40が不良を検出した場合、指示生成部42が警報指示または修正指示を生成する。
【0021】
指示生成部42は、各部品実装機の最新の設定データに対応した検査基準データをもとに、電子部品の不良実装を行った部品実装機、さらにはその部品実装機における吸引ノズルを特定することができる。指示生成部42は、不良実装を行った部品実装機に対して実装処理の修正指示を生成し、送信部44が、それを実装機制御装置30に送る。
【0022】
指示生成部42は、例えば、電子部品の実装位置が左に0.2mmずれている場合には、その電子部品を実装した部品実装機の吸引ノズルが、実装位置を今よりも0.2mm右にずらすように修正指示をだす。修正指示は実装機制御装置30を介して不良実装を行った部品実装機に伝達され、その部品実装機は、修正指示に基づいて吸引ノズルの実装処理を調整する。指示生成部42より生成される修正指示は、実装機制御装置30において部品実装機に合わせた形式、具体的には新たな設定データの形式に変換されてもよい。前述の例では、部品実装機が、修正指示により指定された吸引ノズルの実装位置を右に0.2mmずらすように調整する。
【0023】
部品実装機の実装処理を調整しても、その調整が反映されるのは、当該部品実装機が次に実装する基板からであり、その部品実装機における実装が既に完了した基板については、同一の実装不良が存在したまま製造ラインにのっている可能性が高い。例えば、特定の吸引ノズルの動作状態が突然回復不能なほど悪化した場合には、状態悪化後の吸引ノズルにより電子部品を実装された全ての基板に同一の実装不良が発生することになる。
【0024】
すなわち、第1部品実装機14において、ある吸引ノズルが不調になった場合、その直後に実装処理された実装不良の基板が、第2部品実装機16、第3部品実装機18、実装検査機20と移送され、実装検査機20において検査されることにより、はじめて第1部品実装機14に不調をきたしていることが判明する。不調の第1部品実装機14は、不調が判明するまで実装不良の基板を供給し続けるため、不調が判明した時点では、第1部品実装機14から第3部品実装機18までの製造ラインに存在する全ての基板が実装不良を示すことになる。そのため不良検出部40は、連続して同一種類の実装不良を検出することになる。指示生成部42がこの検査結果に応じて修正指示を次々にだしていくと、結果として第1部品実装機14の設定データを過剰に修正することになる。
【0025】
前述の例を用いて説明すると、第1部品実装機14の動作状態が回復不能に悪化している場合に、まず、ある電子部品の実装位置が左に0.2mmずれていたため、それを右に0.2mmずらすように修正指示をだした後、次の基板においても同じ電子部品の実装位置が左に0.2mmずれていたことが判明したとする。この時点では、修正指示を受けた第1部品実装機14は、実装処理の調整を行って、基板上の所望の位置に電子部品を搭載できる状態にある。しかしながら、今回の検査結果が左に0.2mmずれているため、それを右に0.2mmずらすように修正指示を再度だしたとすれば、第1部品実装機14は、結果的に、その修正指示を受けて、電子部品を所望の位置よりも右に0.2mmずれた位置に搭載することになる。引き続き、検査結果に合わせて修正指示をだしていくと、電子部品の搭載位置は、ますます右にずれていく。これでは修正の意味がないため、本実施の形態において、指示生成部42は、修正指示をだした後、条件判定部46において所定の条件が満たされたことが判定されるまで、不良検出部40により同一の実装不良が検出されても修正指示を生成しないこととする。条件判定部46は、この条件を例えば所定の時間待機することと設定してもよいが、製造ラインでは、部品実装機が故障するなど、様々な予測不能なエラーが発生することが多い。そのため、時間を条件とすることは、不測の事態に対応できず、条件として厳しいことも考えられる。
【0026】
一例として、条件判定部46は、指示生成部42における修正指示の生成後、不良検出部40が所定の枚数の基板を検査したか否かを判定する。指示生成停止部52は、条件判定部46における判定結果を受け、条件判定部46により条件がクリアされたことを判定されるまで、指示生成部42が、不良検出部40において検出された同一種類の実装不良につき修正指示を生成させないように制御する。条件となる基板の枚数は、不良実装を行った部品実装機に応じて定められる。説明の便宜上、前提として、基板の製造中、部品実装機間に基板が待機することなく、部品実装機間を順次移送される場合を想定する。指示生成部42が実装検査機20の手前にある第3部品実装機18の不調に対して修正指示をだした場合、第3部品実装機18は、実装処理を調整した後、電子部品の実装を行うため、実装検査機20には修正の反映された基板が移送されることになる。そのため、指示生成部42は、その基板について通常と同様の解析を行い、前回と同一の実装不良が検出された場合であっても、修正指示を生成することになる。これにより、修正指示が不適切であった場合に、適切な修正指示を迅速にだすことができる。
【0027】
一方、第2部品実装機16の不調に対して修正指示をだした場合には、第2部品実装機16の実装処理に修正がなされるものの、修正がなされる以前に実装された基板が第3部品実装機18にも存在している。したがって、指示生成部42は、不良検出部40により次の基板に同一の実装不良が検出されても修正指示を生成しない。つまり、第2部品実装機16に修正指示をだした場合、不良検出部40による次の1枚の検査結果に対して、指示生成部42は、同一の実装不良につき修正指示を生成しないこととする。同様に、第1部品実装機14に修正指示をだした場合には、不良検出部40による次の2枚の検査結果に対して、同一の実装不良につき修正指示を生成しないこととする。このように、部品実装機の配設位置に応じて、設定データの修正遅延が異なるため、条件判定部46は、指示生成部42が同一種類の実装不良につき修正指示を生成しない条件を適宜設定し、判定することが好ましい。実装不良を行った部品実装機が実装検査機20に近いほど、指示生成部42が待機する枚数は少なく、遠いほど枚数は多くなる。
【0028】
別の例として、基板にIDが付与されている場合、部品実装機が、修正指示に基づいて実装処理の調整を行って、調整後に実装した基板のIDを実装機制御装置30に通知してもよい。実装機制御装置30は、この基板IDを実装検査機20に送信する。実装検査機20において、受信部48がこの基板IDを受け取り、条件判定部46に伝送する。このとき条件判定部46は、不良検出部40から検査中の基板IDを受け取り、実装機制御装置30から通知された調整済みの基板IDと一致するか否かを、指示生成部42の動作の可否を判定する条件とする。条件判定部46の判定結果は、指示生成停止部52に伝送される。指示生成停止部52は、検査中の基板IDと、調整済みの基板IDとが一致するとの判定結果を受けるまで、指示生成部42が同一の実装不良につき修正指示を生成しないように制御する。検査中の基板IDと調整済みの基板IDとが一致した場合には、指示生成停止部52は、不良検出部40が既に調整済みの基板を検査していることを認識して、指示生成部42に対して、指示生成停止の解除指示を供給する。
【0029】
上記は、指示生成部42が、部品実装機に対して修正指示を生成する場合を説明したが、修正指示以外にも、警報の発生指示を生成してもよい。この警報指示は、同様に送信部44から実装機制御装置30に送信される。警報指示も、修正指示と同様に、条件判定部46において所定の条件が満たされるまで、同一種類の実装不良が検出されても実装機制御装置30には送られない。修正指示の送信に関して説明したように、例えば、警報指示を送った後、所定枚数の基板の検査結果に対して、同一種類の不良実装についての警報指示は、実装機制御装置30に送られない。また同一種類の不良実装についての警報指示は、調整済みの基板が実装検査機20に到達するまで、実装機制御装置30に送られないようにしてもよい。
【0030】
修正指示をもとに部品実装機の設定データが修正されると、実装機制御装置30が、実装検査機20からの要求を受けて、または自発的に、設定データが修正されたことを示す修正完了信号を実装検査機20に送信する。修正完了信号は、修正された設定データを表現する。実装検査機20において、受信部48が修正完了信号を受け取り、基準データ生成部50に送る。基準データ生成部50は、修正された設定データをもとに、検査基準データを生成する。
【0031】
受信部48が修正完了信号を受け取った後、不良検出部40は、検査基準データを所定のタイミングに同期させて変更する。具体的には、条件判定部46による判定結果に同期して、すなわち条件判定部46により所定の条件が満たされたことの判定に同期して、基準データ生成部50で生成された検査基準データに変更する。これにより、検査基準データを適切なタイミングで修正することが可能となる。また、修正された設定データに検査基準データを照合してから、警報の停止状態を解除してもよい。この解除条件は、上記した判定条件と同様である。
【0032】
なお、以上は実装検査機20などの検査装置が警報指示または修正指示を生成する場合について説明したが、修正ターミナル26が警報指示または修正指示を生成してもよい。修正ターミナル26は、オペレータからの操作結果と、予め設定されている条件によって、自動的に警報指示または修正指示を生成する。警報指示または修正指示は実装機制御装置30に送られ、実装検査機20は、実装機制御装置30から、修正ターミナル26より警報指示または修正指示が発せられたことを通知される。このとき、不良実装を行った部品実装機を特定するためのデータなども通知される。実装検査機20は、実装検査機20から修正ターミナル26までに移送されている基板の枚数を把握しているため、その分を考慮した所定枚数の検査結果に対して、同一種類の不良実装につき警報指示または修正指示を行わないようにし、また実装不良の基板IDが通知されている場合には、その基板IDを検査するまで、同一種類の不良実装につき警報指示または修正指示を行わないようにする。このように、実装検査機20は、自身で警報指示等をだした場合だけでなく、修正ターミナル26が警報指示等をだした場合であっても、同様の制御を行うことができる。
【0033】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の製造ラインの状況を的確に把握し、部品実装を適切に行う部品実装システムにおける検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態に係る部品実装システムの構成を示す図である。
【図2】 実装検査機の構成を示す図である。
【符号の説明】
1・・・部品実装システム、10・・・ハンダ印刷機、12・・・印刷検査機、14、16、18・・・部品実装機、20・・・実装検査機、22・・・リフロー装置、24・・・リフロー検査機、26・・・修正ターミナル、30・・・実装機制御装置、40・・・不良検出部、42・・・指示生成部、44・・・送信部、46・・・条件判定部、48・・・受信部、50・・・基準データ生成部、52・・・指示生成停止部。
Claims (6)
- 基板に部品を実装する1以上の部品実装機と、前記部品実装機の動作を定める設定データを生成する実装機制御装置とを備えた部品実装システムにおいて、設定データに対応した検査基準データをもとに実装後の状態を検査する検査装置であって、
実装不良を検出した場合に、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送り、その後、所定枚数の基板を検査したか否かを判定することを所定の条件とし、前記所定の条件が満たされるまで、同一種類の実装不良を検出しても、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送らないことを特徴とする検査装置。 - 基板に部品を実装する1以上の部品実装機と、前記部品実装機の動作を定める設定データを生成する実装機制御装置とを備えた部品実装システムにおいて、設定データに対応した検査基準データをもとに実装後の状態を検査する検査装置であって、
実装不良を検出した場合に、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送り、その後、実装機制御装置から通知される調整済みの基板IDと検査中の基板IDとが一致するか否かを判定することを所定の条件とし、前記所定の条件が満たされるまで、同一種類の実装不良を検出しても、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送らないことを特徴とする検査装置。 - 部品実装システムは、検査装置の検査結果をもとにオペレータが実物の状態を確認するための修正ターミナルをさらに備え、前記修正ターミナルが警報指示または修正指示を実装機制御装置に送った場合に、その後、前記所定の条件が満たされるまで、同一種類の実装不良を検出しても、警報指示または修正指示を実装機制御装置に送らないことを特徴とする請求項1または2に記載の検査装置。
- 基板の前記枚数は、不良実装を行った部品実装機に応じて定められることを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
- 実装不良の検出に応じて前記部品実装機の設定データが修正されたことを示す修正完了信号を受け取った後、検査基準データを所定のタイミングに同期させて変更することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の検査装置。
- 実装不良の検出に応じて前記部品実装機の設定データが修正されたことを示す修正完了信号を受け取った後、修正された設定データに、検査基準データを照合してから、警報の停止状態を解除することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の検査装置。
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