プリント基板製造システム及び製造方法
【課題】半田付検査の虚報の件数を削減することを可能とすること。
【解決手段】半田印刷検査工程は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、半田付検査工程は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査する。
【解決手段】半田印刷検査工程は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、半田付検査工程は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板製造システム及び製造方法に係り、特に、基板上に電子部品を半田付けしてプリント基板を製造するプリント基板製造システム及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、基板上に電子部品を半田付けしてプリント基板を製造するプリント基板の製造の従来技術を図面により説明する。
【０００３】
図７は従来技術によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【０００４】
図７（ａ）に示すように、従来技術によるプリント基板の製造は、半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程の各工程を経て行われる。
【０００５】
そして、前述の各工程は、図７（ｂ）に示すように、印刷装置２１、印刷検査装置２２、部品搭載装置２３、リフロー装置２４、半田付検査装置２５の各装置により行われ、これらの各装置は、コンベア２６により接続されている。プリント基板は、コンベア２６で印刷装置２１から順に各装置へ送られながら電子部品の半田付けが行われる。印刷検査装置２２は、印刷検査結果格納サーバ２７とＬＡＮ２８を介して接続されている。また、印刷検査装置２２は、プリント基板に予め刻印されたバーコードを読み取ることが可能であり、印刷検査装置２２での検査結果をテキストファイル形式で、ＬＡＮ２８を介して印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。その際、印刷検査装置２２の検査結果ファイル名は、検査したプリント基板のバーコードを読み取ったデータに設定される。
【０００６】
図８は半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程について説明する図であり、次に、図８を参照して、印刷装置２１による半田印刷工程について説明する。
【０００７】
まず、図８（ａ）に示すように、プリント基板２上のパッド３４に合わせた大きさの開口部を設けたメタルマスク３３をプリント基板２上に重ね、スキージ３１を動かして、半田ペースト３２を印刷する。これにより、プリント基板２上のパッド３４の上のメタルマスク３３の開口部に半田ペースト３２が埋め込まれ、半田ペースト３２がパッド３４上に印刷される。
【０００８】
その後、メタルマスク３３を外すと、図８（ｂ）に示すように、印刷済半田ペースト３５がプリント基板２上のパッド３４上に転写された状態になる。
【０００９】
印刷検査装置２２による半田印刷検査工程は、メタルマスク３３の厚さと開口部の口径とから計算される前述のメタルマスクの開口部内に埋め込まれた半田ペーストの体積である理論体積を１００％（理論体積比）としたとき、印刷検査装置２２が計測した実半田ペーストの体積の前述した理論体積に対する比率を算出し、その体積比が基準の範囲内に収まっているか否かを確認する工程である。そして、印刷検査装置２２は、検査結果として、多数のパッド３４上の全ての実半田ペーストのそれぞれの体積比率を、テキストファイル形式で、印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。
【００１０】
印刷検査結果格納サーバ２７に格納された前述の検査結果は、後刻、プリント基板製造システムの機能の検証等のために利用される。
【００１１】
部品搭載装置２３による部品搭載工程は、印刷工程でプリント基板２上に印刷された半田ペースト３５上に電子部品の接続端子が接触するように、ＢＧＡ、チップ抵抗等の電子部品をプリント基板２上に搭載する工程である。この工程は、半田ペーストが融解させられる前に行われる工程であり、プリント基板上のパッドと電子部品との溶着を行うことのない工程である。
【００１２】
リフロー装置２４によるリフロー工程は、炉内温度が半田ペースト３５の融解温度以上に保たれたリフロー装置２４の炉内に電子部品が搭載されたプリント基板２を格納し、電子部品の接続端子がパッド３４に接続されように電子部品が搭載されている半田ペースト３５を融解させ、プリント基板２上のパッド３４と電子部品とを溶着させる工程である。
【００１３】
図９はプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図であり、次に、図９を参照して、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査装置２５による半田付検査工程での検査について説明する。なお、ここでは、電子部品１として、ＢＧＡによる電子部品をプリント基板２上に半田付けしたものとして説明する。
【００１４】
電子部品１とプリント基板２とは、図９（ａ）に示すように、リフロー工程で半田３６により溶着されている。電子部品１とプリント基板２との間の高さ３７は、半田印刷工程で印刷された半田ペースト３５の体積で決まる。半田３６は、通常、樽形の形状となる。
【００１５】
半田付検査は、Ｘ線撮影を行って、図９（ｂ）に示すように、切断線３を基準に半田３６の水平面の断面を断面写真３８として撮影してその断面直径３９を測定し、この断面直径３９の測定値と判定値とを比較することにより行われる。
【００１６】
前述の判定値としては、未接続不良判定値１２とショート不良判定値２０との２つが予め設定されている。そして、半田付検査装置２５は、撮影された半田３６の切断線３での断面直径３９が未接続不良判定値１２より短い（小さい）場合、未接続不良であると検出し、断面直径３９がショート不良判定値２０より長い（大きい）場合、ショート不良であると検出する。前述の未接続不良とは、電子部品とプリント基板とが溶着されていない状態の不良であり、また、ショート不良とは、隣同士の半田３６が接触した状態の不良である。
【００１７】
切断線３は、プリント基板２の上面からの相対距離４で決められ、この相対距離４は、半田印刷工程において、使用したメタルマスク３３の厚さと開口部の口径とから計算される前述した理論体積から電子部品１とプリント基板２とを溶着している半田３６の高さ３７の中央となるように算出した値である。
【００１８】
図１０はショート不良を生じている場合のプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００１９】
図１０（ａ）に示しているように、ショート不良を生じている場合、隣同士の半田が接触した状態４１となっている。このようなショート不良の検出は、図９により説明したように、電子部品１とプリント基板２とを溶着している半田を切断線３を基準に断面を撮影し断面直径を測定して行われる。半田付検査装置２５は、図１０（ｂ）に示しているように、半田４０について切断線３を基準に断面を撮影した断面写真４２の断面直径４３とショート不良判定値２０とを比較したとき、断面直径４３がショート不良判定値２０より大きいため、半田４０がショート不良であるとして検出することができる。
【００２０】
図１１は未接続不良を生じている場合のプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００２１】
図１１（ａ）に示しているように、未接続不良を生じている場合、電子部品とプリント基板とが溶着されていない未接続状態４５となっている。このような未接続不良の検出は、図９により説明したように、電子部品１とプリント基板２とを溶着している半田を切断線３を基準に断面を撮影し断面直径を測定して行われる。半田付検査装置２５は、図１１（ｂ）に示しているように、切断線３を基準に半田３６の断面を撮影し、断面写真４６から断面直径を測定する。しかし、未接続状態４５となっている部位の半田４４の断面写真４６には、半田４４が写りこんでいないため、半田付検査装置２５は、断面直径が０であると測定し、この断面直径が、未接続不良判定値１２より小さいため、半田４４が未接続不良であるとして検出することができる。
【００２２】
なお、プリント基板の製造に関する従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。この従来技術は、不良が発生した際に、不良箇所の半田量のアンバランスさから不良原因を推定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００６−２１６５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
前述した従来技術は、プリント基板の製造において、半田付検査装置２５が検出した不良の中には、実際には不良でない場合があり、あるいは、不良と判定されなかったにもかかわらず、実際には不良である場合があるという問題点を有している。これらの誤判定の報告を、以下では虚報ということとする。以下、虚報の例を図面により説明する。
【００２５】
図１２は不良と検出された場合で実際には不良でない場合の例を示すプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。なお、図１２には、比較のために、実際に印刷された半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積となっている場合の例を、図の左側に示している。
【００２６】
電子部品１とプリント基板２との間の高さは、すでに説明したように、半田印刷工程で印刷した半田ペースト３５の印刷体積により決まる。しかし、半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積より少ない場合、図１２（ａ）に体積が小さい半田５として示すように、電子部品１とプリント基板２との間に存在する半田量が少ないため、電子部品１とプリント基板２の間の距離が短くなる。この場合、半田付検査装置２５は、前述したように、理論体積から決められた切断線３を基準にして半田付検査を行うことになるため、図１２（ｂ）に示すように、体積が小さい半田５の断面写真８から計測される断面直径１０が、未接続不良判定値１２より小さいと判定することになる。しかし、実際には電子部品１とプリント基板２とは正常に溶着されている。この虚報は、体積が小さい半田５は、電子部品１とプリント基板２との間を小さい高さで溶着することになり、半田ペーストの理論体積から決められた切断線３の位置が半田５の高さの中央とならず、断面直径１０が最大となる位置での計測を行うことができなかったことに起因するものである。
【００２７】
図１３は不良と判定されなかったにも係わらず不良である場合の例を示すプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。図１３に示す例は、半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積より多い場合の例である。なお、図１３には、比較のために、実際に印刷された半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積となっている場合の例を、図の左側に示している。
【００２８】
図１３（ａ）に示すように、半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積より多い場合、電子部品１とプリント基板２との間を接続する半田１３の半田量も多くなるため、電子部品１とプリント基板２との間の距離が長くなる。この場合も、半田付検査装置２５は、理論体積から決められた切断線３を基準にして半田付検査を行うことになる。このため、図１３（ｂ）に示すように、半田１３の断面写真１６から計測される半田１３の断面直径１８は、ショート不良判定値２０より小さくなり、半田付検査装置２５は、正常であると判定することになる。しかし、実際には電子部品１とプリント基板２とを接続している半田１３の実直径１９は、半田１３の体積が大きいため、ショート不良判定値２０より大きく、ショート不良となるものである。この虚報は、体積が大きい半田１３は、電子部品１とプリント基板２との間を大きい高さで溶着することになり、理論体積から決められた切断線３の位置が半田１３の高さの中央とならず、断面直径が最大となる位置での断面写真１７を得ることができず、これによる計測を行うことができなかったことに起因するものである。
【００２９】
このように、図１３に示す例の場合、見かけ上正常な体積の多い半田の断面写真１６から計測される見かけ上正常な体積の大きい半田の断面直径１８が、ショート不良判定値２０より小さくなり、実際には、計測すべき体積の大きい半田の断面直径１９はショート不良となるところが正常とみなされ、ショート不良を見逃してしまっている。
【００３０】
前述したような虚報は、使用半田ペーストの種類、メタルマスク開口部の半田ペーストのつまり等により、印刷検査では不良とならない半田ペースト印刷量のばらつきが起因となって発生する。
【００３１】
また、前述したような半田付けの不良、検査結果の虚報は、同一のメタルマスク多数回に渡って使用したときに、半田ペーストによるメタルマスクの汚染の結果、印刷される半田ペーストの印刷量であるパッド毎の理想体積に対する体積比がメタルマスクの使用回数が多くなるほど小さくなることに起因して生じることが多い。従って、１枚のプリント基板に設けられる多数のパッドに印刷される半田ペーストの体積比のばらつきはそれほど大きいものではない。
【００３２】
そして、一般に、半田付検査において、半田付検査装置２５が不良を検出した際には、逐次、現場作業員に確認が求められる。この確認要求は、１枚の基板につき数十件程度発生し、現場作業員の負担を大きくし、プリント基板製造工程全体の効率に影響を与えている。また、不良の見逃しは、プリント基板の製造品質に大きな影響を与えることになる。
【００３３】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解決し、半田付検査の虚報の件数を削減することを可能としたプリント基板製造システム及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明によれば前記目的は、半田ペーストをプリント基板上に印刷する半田印刷工程と、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程と、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程と、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程と、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程とを備えるプリント基板製造方法において、前記半田印刷検査工程は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、前記半田付検査工程は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査することにより達成される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、半田付検査装置の検査精度を向上させることができ、半田付検査の虚報件数を削減することができる。現場作業員の確認作業件数を削減と、プリント基板製造品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より小さい場合の電子部品及びプリント基板の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より大きい場合の電子部品及びプリント基板の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【図４】制御サーバでの処理動作を説明するフローチャートである。
【図５】半田印刷検査結果格納サーバに格納された半田ペーストの印刷検査装置による検査の結果である印刷検査結果ファイルの内容を説明する図である。
【図６】制御サーバ内に格納されている異なる相対距離が設定された複数の半田付検査プログラムの１つを、印刷半田ペーストの平均半田体積比から決定する検査プログラム決定テーブルの構成を説明する図である。
【図７】従来技術によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【図８】半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程について説明する図である。
【図９】プリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１０】ショート不良を生じている場合のプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１１】未接続不良を生じている場合のプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１２】不良と検出された場合で実際には不良でない場合の例を示すプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１３】不良と判定されなかったにも係わらず不良である場合の例を示すプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明によるプリント基板製造システム及び製造方法の実施形態を図面により詳細に説明する。
【００３８】
図１は本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より小さい場合の電子部品１及びプリント基板２の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００３９】
半田ペーストの印刷体積が従来技術で説明した半田ペーストの理論体積より小さい場合、図２（ａ）に示すように、プリント基板２と電子部品１とを接続する半田５の体積が半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より小さくなり、また、プリント基板２と電子部品１との間の距離も半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より小さくなるので、図１（ｂ）に示すように、理論体積から決められた切断線３を基準にした半田の断面写真８から計測される半田の断面直径１０が、未接続不良判定値１２より小さくなり、この結果、半田付検査装置が虚報を発することとなってしまう。
【００４０】
そこで、本発明の実施形態では、印刷検査結果から、体積が小さい半田５の水平断面が最も大きい部分を横切るようなプリント基板２からの相対距離７を算出し、半田の体積が小さい場合の前述で求めた相対距離７から新たに体積が小さい場合の切断線６を設定することとしている。そして、体積が小さい場合の切断線６を基準に、体積が小さい場合の切断線６による半田５の断面写真９を撮影し、体積が小さい場合の切断線６による断面直径１１を計測する。
【００４１】
本発明の実施形態は、前述のような方法を用いることにより、半田の体積が小さい場合場合であっても、切断線６よる断面直径１１が未接続不良判定値１２よりも大きいため未接続不良の虚報を発することを防止することができる。
【００４２】
図２は本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より大きい場合の電子部品１及びプリント基板２の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００４３】
半田ペーストの印刷体積が従来技術で説明した半田ペーストの理論体積より大きい場合、図２（ａ）に示すように、プリント基板２と電子部品１とを接続する半田５の体積が半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より大きくなり、また、プリント基板２と電子部品１との間の距離も半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より大きくなるので、図２（ｂ）に示すように、半田ペーストの理論体積から決められた切断線３を基準にした半田の断面写真１６から計測される半田の断面直径１８が、ショート不良判定値２０よりも小さくなるため不良の見逃しとなってしまう。
【００４４】
そこで、本発明の実施形態では、印刷検査結果から体積が大きい半田１３の水平断面が最も大きい部分を横切るようなプリント基板２からの相対距離１５を算出し、この相対距離の位置に新たに体積が大きい場合の切断線１４を設定することとしている。そして、体積が大きい場合の切断線１４を基準に、計測すべき体積が大きい半田の断面写真１７を撮影し、計測すべき体積が大きい半田の断面直径１９を計測する。
【００４５】
本発明の実施形態は、前述のような方法を用いることにより、計測すべき体積が大きい半田の断面直径１９が、ショート不良判定値２０よりも大きくなるため、不良の見逃しを防止して、見かけ上正常という虚報を防ぐことができる。
【００４６】
図３は本発明の一実施形態によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、本発明の実施形態によるプリント基板の製造は、前述した従来技術の場合と同様に、半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程の各工程を経て行われる。
【００４８】
そして、前述の各工程は、図３（ｂ）に示すように、印刷装置２１と、印刷検査装置２２と、部品搭載装置２３と、リフロー装置２４と、バーコード読取装置３０及び半田付検査装置２５との各装置により行われ、これらの各装置は、コンベア２６により接続されている。プリント基板は、コンベア２６で印刷装置２１から順に各装置へ送られながら電子部品の半田付けが行われる。印刷検査装置２２、印刷検査結果格納サーバ２７、制御サーバ２９、バーコード読取装置３０は、印刷検査結果格納サーバ２７及び制御サーバ２９とＬＡＮ２８を介して接続されている。
【００４９】
印刷検査装置２２は、プリント基板に予め刻印されたバーコードを読み取ることが可能であり、印刷検査装置２２での検査結果をテキストファイル形式で、ＬＡＮ２８を介して印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。その際、印刷検査装置２２の検査結果ファイル名は、検査したプリント基板のバーコードを読み取ったデータに設定される。
【００５０】
バーコード読取装置３０は、半田付検査装置２５へ送られるプリント基板に刻印されたバーコードを読み取り、読み取ったバーコードをＬＮＡ２８を介して制御サーバ２９へ送信する。制御サーバ２９内には、後述するように、異なる相対距離４が設定された複数の半田付検査プログラムの１つを、印刷半田ペーストの平均体積比から決定する検査プログラム決定テーブルが格納されている。検査プログラムとは、半田付検査装置２５を制御するプログラムであり、切断線３を設定する基準となる相対距離４等のパラメータを持っている。
【００５１】
図４は制御サーバ２９での処理動作を説明するフローチャート、図５は半田印刷検査結果格納サーバ２７に格納された半田ペーストの印刷検査装置による検査の結果である印刷検査結果ファイルの内容を説明する図であり、以下、これらの図を参照して、制御サーバ２９での処理動作を説明する
図４に示すフローによる処理動作を説明する前に、まず、図５を参照して、印刷検査結果ファイルの内容について説明する。
【００５２】
半田ペーストの印刷は、図８により説明した従来技術の場合と同様に行われ、また、印刷検査装置２２が計測した実半田ペーストの体積の理論体積に対する比率を算出し、その体積比が基準の範囲内に収まっているか否かを確認することも、前述した従来技術の場合と同様に行われる。
【００５３】
印刷検査装置２２は、検査結果として、多数のパッド３４上の全ての実半田ペーストの体積比率を、テキストファイル形式でプリント基板１枚毎に、印刷結果ファイルとして作成し、印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。１つの印刷結果ファイルには、図５に示すように、１つのプリント基板２の全てのパッド３４の印刷検査結果が記録されており、１行に１つのパッド３４の印刷済の半田ペースト３５の体積比が記録される。１行は、カンマを区切りとして、前半部が、印刷検査装置２２がプリント基板２上のパッド３４を一意に識別するためのパッド番号を表し、後半部が、印刷済半田ペースト３５の体積比をパーセント形式で表したものとなっている。
【００５４】
次に、図４の参照に戻って制御サーバ２９での処理動作を説明する。
【００５５】
（１）制御サーバ２９は、バーコード読取装置３０からバーコードが送信されてくると、受け取ったバーコードを変数［バーコード］に格納し、変数［バーコード］を検索キーとして、印刷検査結果格納サーバ２７にアクセスしてファイル名検索を行う（ステップＳ１００、Ｓ１０１）。
【００５６】
（２）制御サーバ２９は、ステップＳ１０１でのファイル名検索で該当した検査結果ファイルの内容の全て、すなわち、図５により説明したような全ての行について、カンマを区切りとした後半部の体積比を配列変数［検査結果］に格納する（ステップＳ１０２）。
【００５７】
（３）その後、制御サーバ２９は、配列変数［検査結果］に格納された全ての体積比の平均を算出し、変数［平均体積比］に格納し、変数［平均体積比］を検索キーとして、［検査プログラム決定テーブル］からこのテーブルに格納された半田付検査プログラムを検索し、該当する半田付検査プログラムを変数［配信検査プログラム］へ格納する（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。
【００５８】
（４）制御サーバ２９は、変数［配信検査プログラム］に格納された検査プログラムを半田付検査装置２５へ送信する（ステップＳ１０５）。
【００５９】
半田付検査装置２５は、前述したような処理を行った結果として制御サーバ２９から送信されてきたプリント基板面から切断線までの相対距離が動的に調整されている検査プログラムにより、半田付が正常に行われているか否かの検査を行う。
【００６０】
図６は制御サーバ２９内に格納されている異なる相対距離４が設定された複数の半田付検査プログラムの１つを、印刷半田ペーストの平均半田体積比から決定する検査プログラム決定テーブルの構成を説明する図である。このテーブルは、前述したステップＳ１０４の処理において、半田ペーストの平均体積比から半田付検査プログラムを検索する際に使用されるテーブルである。
【００６１】
検査プログラム決定テーブルは、図６に示すように、印刷半田ペースト平均体積比と半田付プログラムとの２列から構成されている。半田付検査プログラムの列には、印刷半田ペーストの平均体積比から計算された相対距離が設定された半田付検査プログラムが格納されている。
【００６２】
印刷半田ペースト平均体積比が理論体積比と同一の場合、半田付検査プログラム［ｉ］が対応する半田付検査プログラムとして採用され、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比＋α以下、かつ、理論体積比より大きい場合、半田付検査プログラム［ｉ−１］が採用される。同様に、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比＋β以下、かつ、理論体積比＋αより大きい場合、半田付検査プログラム［ｉ−２］が採用され、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比−γより大きく、かつ、理論体積比以下の場合、半田付検査プログラム［ｉ＋１］が採用される。さらに同様に、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比−θより大きく、かつ、理論体積比−γ以下場合、半田付検査プログラム［ｉ＋２］が採用される。
【００６３】
本発明の実施形態は、前述のようにして、印刷半田ペースト平均体積比で検査プログラム決定テーブルを検索することにより、補正された相対距離が設定された半田付検査プログラムを選択することが可能となり、使用半田ペーストの種類、メタルマスク開口部の半田ペーストのつまり等により、印刷検査では不良とならない半田ペースト印刷量のばらつきにより発生する半田付検査装置２５からの虚報を防止することができ、現場作業員の確認作業件数を削減し、プリント基板製造の品質を向上させることができる。
【００６４】
前述した本発明の実施形態は、制御サーバ２９が、半田ペーストの平均体積比により、プリント基板面から切断線までの相対距離を動的に調整するとして説明したが、本発明は、制御サーバの機能の全てを半田付制御装置に持たせるようにすることができ、また、バーコード読取装置の機能を半田付制御装置に持たせるようにすることもできる。さらに、本発明は、印刷検査装置内に半田ペーストの印刷状態の検査結果を格納しておくようにすることもできる。
【００６５】
また、前述した本発明の実施形態での処理は、制御サーバ２９が、半田ペーストの平均体積比により、プリント基板面から切断線までの相対距離が動的に調整されている検査プログラムを選択した半田付検査装置２５に配信するとしているが、本発明は、制御サーバが、半田ペーストの平均体積比により、プリント基板面から切断線までの相対距離を動的に調整して生成し、生成した相対距離をプログラムに埋め込んで半田付検査装置２５に配信するようにしてもよく、あるいは、半田付検査装置２５に、相対距離を埋め込んで使用するプログラムを持たせておき、制御サーバから生成した相対距離の情報を配信するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ 電子部品
２ プリント基板
３、６、１４ 切断線
４、７、１５ 相対距離
５、１３ 半田
８、９、１６、１７、３８ 半田の断面写真
１８、１９、３９ 半田の断面直径
２０ ショート不良判定値
２１ 半田印刷装置
２２ 印刷検査装置
２３ 部品搭載装置
２４ リフロー装置
２５ 半田付検査装置
２７ 印刷検査結果格納サーバ
２８ ＬＡＮ
２９ 制御サーバ
３０ バーコード読取装置
３１ スキージ
３２ 半田ペースト
３３ メタルマスク
３４ パッド
３５ 印刷済半田ペースト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板製造システム及び製造方法に係り、特に、基板上に電子部品を半田付けしてプリント基板を製造するプリント基板製造システム及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、基板上に電子部品を半田付けしてプリント基板を製造するプリント基板の製造の従来技術を図面により説明する。
【０００３】
図７は従来技術によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【０００４】
図７（ａ）に示すように、従来技術によるプリント基板の製造は、半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程の各工程を経て行われる。
【０００５】
そして、前述の各工程は、図７（ｂ）に示すように、印刷装置２１、印刷検査装置２２、部品搭載装置２３、リフロー装置２４、半田付検査装置２５の各装置により行われ、これらの各装置は、コンベア２６により接続されている。プリント基板は、コンベア２６で印刷装置２１から順に各装置へ送られながら電子部品の半田付けが行われる。印刷検査装置２２は、印刷検査結果格納サーバ２７とＬＡＮ２８を介して接続されている。また、印刷検査装置２２は、プリント基板に予め刻印されたバーコードを読み取ることが可能であり、印刷検査装置２２での検査結果をテキストファイル形式で、ＬＡＮ２８を介して印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。その際、印刷検査装置２２の検査結果ファイル名は、検査したプリント基板のバーコードを読み取ったデータに設定される。
【０００６】
図８は半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程について説明する図であり、次に、図８を参照して、印刷装置２１による半田印刷工程について説明する。
【０００７】
まず、図８（ａ）に示すように、プリント基板２上のパッド３４に合わせた大きさの開口部を設けたメタルマスク３３をプリント基板２上に重ね、スキージ３１を動かして、半田ペースト３２を印刷する。これにより、プリント基板２上のパッド３４の上のメタルマスク３３の開口部に半田ペースト３２が埋め込まれ、半田ペースト３２がパッド３４上に印刷される。
【０００８】
その後、メタルマスク３３を外すと、図８（ｂ）に示すように、印刷済半田ペースト３５がプリント基板２上のパッド３４上に転写された状態になる。
【０００９】
印刷検査装置２２による半田印刷検査工程は、メタルマスク３３の厚さと開口部の口径とから計算される前述のメタルマスクの開口部内に埋め込まれた半田ペーストの体積である理論体積を１００％（理論体積比）としたとき、印刷検査装置２２が計測した実半田ペーストの体積の前述した理論体積に対する比率を算出し、その体積比が基準の範囲内に収まっているか否かを確認する工程である。そして、印刷検査装置２２は、検査結果として、多数のパッド３４上の全ての実半田ペーストのそれぞれの体積比率を、テキストファイル形式で、印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。
【００１０】
印刷検査結果格納サーバ２７に格納された前述の検査結果は、後刻、プリント基板製造システムの機能の検証等のために利用される。
【００１１】
部品搭載装置２３による部品搭載工程は、印刷工程でプリント基板２上に印刷された半田ペースト３５上に電子部品の接続端子が接触するように、ＢＧＡ、チップ抵抗等の電子部品をプリント基板２上に搭載する工程である。この工程は、半田ペーストが融解させられる前に行われる工程であり、プリント基板上のパッドと電子部品との溶着を行うことのない工程である。
【００１２】
リフロー装置２４によるリフロー工程は、炉内温度が半田ペースト３５の融解温度以上に保たれたリフロー装置２４の炉内に電子部品が搭載されたプリント基板２を格納し、電子部品の接続端子がパッド３４に接続されように電子部品が搭載されている半田ペースト３５を融解させ、プリント基板２上のパッド３４と電子部品とを溶着させる工程である。
【００１３】
図９はプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図であり、次に、図９を参照して、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査装置２５による半田付検査工程での検査について説明する。なお、ここでは、電子部品１として、ＢＧＡによる電子部品をプリント基板２上に半田付けしたものとして説明する。
【００１４】
電子部品１とプリント基板２とは、図９（ａ）に示すように、リフロー工程で半田３６により溶着されている。電子部品１とプリント基板２との間の高さ３７は、半田印刷工程で印刷された半田ペースト３５の体積で決まる。半田３６は、通常、樽形の形状となる。
【００１５】
半田付検査は、Ｘ線撮影を行って、図９（ｂ）に示すように、切断線３を基準に半田３６の水平面の断面を断面写真３８として撮影してその断面直径３９を測定し、この断面直径３９の測定値と判定値とを比較することにより行われる。
【００１６】
前述の判定値としては、未接続不良判定値１２とショート不良判定値２０との２つが予め設定されている。そして、半田付検査装置２５は、撮影された半田３６の切断線３での断面直径３９が未接続不良判定値１２より短い（小さい）場合、未接続不良であると検出し、断面直径３９がショート不良判定値２０より長い（大きい）場合、ショート不良であると検出する。前述の未接続不良とは、電子部品とプリント基板とが溶着されていない状態の不良であり、また、ショート不良とは、隣同士の半田３６が接触した状態の不良である。
【００１７】
切断線３は、プリント基板２の上面からの相対距離４で決められ、この相対距離４は、半田印刷工程において、使用したメタルマスク３３の厚さと開口部の口径とから計算される前述した理論体積から電子部品１とプリント基板２とを溶着している半田３６の高さ３７の中央となるように算出した値である。
【００１８】
図１０はショート不良を生じている場合のプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００１９】
図１０（ａ）に示しているように、ショート不良を生じている場合、隣同士の半田が接触した状態４１となっている。このようなショート不良の検出は、図９により説明したように、電子部品１とプリント基板２とを溶着している半田を切断線３を基準に断面を撮影し断面直径を測定して行われる。半田付検査装置２５は、図１０（ｂ）に示しているように、半田４０について切断線３を基準に断面を撮影した断面写真４２の断面直径４３とショート不良判定値２０とを比較したとき、断面直径４３がショート不良判定値２０より大きいため、半田４０がショート不良であるとして検出することができる。
【００２０】
図１１は未接続不良を生じている場合のプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００２１】
図１１（ａ）に示しているように、未接続不良を生じている場合、電子部品とプリント基板とが溶着されていない未接続状態４５となっている。このような未接続不良の検出は、図９により説明したように、電子部品１とプリント基板２とを溶着している半田を切断線３を基準に断面を撮影し断面直径を測定して行われる。半田付検査装置２５は、図１１（ｂ）に示しているように、切断線３を基準に半田３６の断面を撮影し、断面写真４６から断面直径を測定する。しかし、未接続状態４５となっている部位の半田４４の断面写真４６には、半田４４が写りこんでいないため、半田付検査装置２５は、断面直径が０であると測定し、この断面直径が、未接続不良判定値１２より小さいため、半田４４が未接続不良であるとして検出することができる。
【００２２】
なお、プリント基板の製造に関する従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。この従来技術は、不良が発生した際に、不良箇所の半田量のアンバランスさから不良原因を推定するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００６−２１６５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
前述した従来技術は、プリント基板の製造において、半田付検査装置２５が検出した不良の中には、実際には不良でない場合があり、あるいは、不良と判定されなかったにもかかわらず、実際には不良である場合があるという問題点を有している。これらの誤判定の報告を、以下では虚報ということとする。以下、虚報の例を図面により説明する。
【００２５】
図１２は不良と検出された場合で実際には不良でない場合の例を示すプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。なお、図１２には、比較のために、実際に印刷された半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積となっている場合の例を、図の左側に示している。
【００２６】
電子部品１とプリント基板２との間の高さは、すでに説明したように、半田印刷工程で印刷した半田ペースト３５の印刷体積により決まる。しかし、半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積より少ない場合、図１２（ａ）に体積が小さい半田５として示すように、電子部品１とプリント基板２との間に存在する半田量が少ないため、電子部品１とプリント基板２の間の距離が短くなる。この場合、半田付検査装置２５は、前述したように、理論体積から決められた切断線３を基準にして半田付検査を行うことになるため、図１２（ｂ）に示すように、体積が小さい半田５の断面写真８から計測される断面直径１０が、未接続不良判定値１２より小さいと判定することになる。しかし、実際には電子部品１とプリント基板２とは正常に溶着されている。この虚報は、体積が小さい半田５は、電子部品１とプリント基板２との間を小さい高さで溶着することになり、半田ペーストの理論体積から決められた切断線３の位置が半田５の高さの中央とならず、断面直径１０が最大となる位置での計測を行うことができなかったことに起因するものである。
【００２７】
図１３は不良と判定されなかったにも係わらず不良である場合の例を示すプリント基板２及び電子部品１を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。図１３に示す例は、半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積より多い場合の例である。なお、図１３には、比較のために、実際に印刷された半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積となっている場合の例を、図の左側に示している。
【００２８】
図１３（ａ）に示すように、半田ペーストの印刷体積が前述した理論体積より多い場合、電子部品１とプリント基板２との間を接続する半田１３の半田量も多くなるため、電子部品１とプリント基板２との間の距離が長くなる。この場合も、半田付検査装置２５は、理論体積から決められた切断線３を基準にして半田付検査を行うことになる。このため、図１３（ｂ）に示すように、半田１３の断面写真１６から計測される半田１３の断面直径１８は、ショート不良判定値２０より小さくなり、半田付検査装置２５は、正常であると判定することになる。しかし、実際には電子部品１とプリント基板２とを接続している半田１３の実直径１９は、半田１３の体積が大きいため、ショート不良判定値２０より大きく、ショート不良となるものである。この虚報は、体積が大きい半田１３は、電子部品１とプリント基板２との間を大きい高さで溶着することになり、理論体積から決められた切断線３の位置が半田１３の高さの中央とならず、断面直径が最大となる位置での断面写真１７を得ることができず、これによる計測を行うことができなかったことに起因するものである。
【００２９】
このように、図１３に示す例の場合、見かけ上正常な体積の多い半田の断面写真１６から計測される見かけ上正常な体積の大きい半田の断面直径１８が、ショート不良判定値２０より小さくなり、実際には、計測すべき体積の大きい半田の断面直径１９はショート不良となるところが正常とみなされ、ショート不良を見逃してしまっている。
【００３０】
前述したような虚報は、使用半田ペーストの種類、メタルマスク開口部の半田ペーストのつまり等により、印刷検査では不良とならない半田ペースト印刷量のばらつきが起因となって発生する。
【００３１】
また、前述したような半田付けの不良、検査結果の虚報は、同一のメタルマスク多数回に渡って使用したときに、半田ペーストによるメタルマスクの汚染の結果、印刷される半田ペーストの印刷量であるパッド毎の理想体積に対する体積比がメタルマスクの使用回数が多くなるほど小さくなることに起因して生じることが多い。従って、１枚のプリント基板に設けられる多数のパッドに印刷される半田ペーストの体積比のばらつきはそれほど大きいものではない。
【００３２】
そして、一般に、半田付検査において、半田付検査装置２５が不良を検出した際には、逐次、現場作業員に確認が求められる。この確認要求は、１枚の基板につき数十件程度発生し、現場作業員の負担を大きくし、プリント基板製造工程全体の効率に影響を与えている。また、不良の見逃しは、プリント基板の製造品質に大きな影響を与えることになる。
【００３３】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解決し、半田付検査の虚報の件数を削減することを可能としたプリント基板製造システム及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明によれば前記目的は、半田ペーストをプリント基板上に印刷する半田印刷工程と、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程と、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程と、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程と、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程とを備えるプリント基板製造方法において、前記半田印刷検査工程は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、前記半田付検査工程は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査することにより達成される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、半田付検査装置の検査精度を向上させることができ、半田付検査の虚報件数を削減することができる。現場作業員の確認作業件数を削減と、プリント基板製造品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より小さい場合の電子部品及びプリント基板の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より大きい場合の電子部品及びプリント基板の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【図４】制御サーバでの処理動作を説明するフローチャートである。
【図５】半田印刷検査結果格納サーバに格納された半田ペーストの印刷検査装置による検査の結果である印刷検査結果ファイルの内容を説明する図である。
【図６】制御サーバ内に格納されている異なる相対距離が設定された複数の半田付検査プログラムの１つを、印刷半田ペーストの平均半田体積比から決定する検査プログラム決定テーブルの構成を説明する図である。
【図７】従来技術によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【図８】半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程について説明する図である。
【図９】プリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１０】ショート不良を生じている場合のプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１１】未接続不良を生じている場合のプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１２】不良と検出された場合で実際には不良でない場合の例を示すプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【図１３】不良と判定されなかったにも係わらず不良である場合の例を示すプリント基板及び電子部品を接続している半田の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明によるプリント基板製造システム及び製造方法の実施形態を図面により詳細に説明する。
【００３８】
図１は本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より小さい場合の電子部品１及びプリント基板２の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００３９】
半田ペーストの印刷体積が従来技術で説明した半田ペーストの理論体積より小さい場合、図２（ａ）に示すように、プリント基板２と電子部品１とを接続する半田５の体積が半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より小さくなり、また、プリント基板２と電子部品１との間の距離も半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より小さくなるので、図１（ｂ）に示すように、理論体積から決められた切断線３を基準にした半田の断面写真８から計測される半田の断面直径１０が、未接続不良判定値１２より小さくなり、この結果、半田付検査装置が虚報を発することとなってしまう。
【００４０】
そこで、本発明の実施形態では、印刷検査結果から、体積が小さい半田５の水平断面が最も大きい部分を横切るようなプリント基板２からの相対距離７を算出し、半田の体積が小さい場合の前述で求めた相対距離７から新たに体積が小さい場合の切断線６を設定することとしている。そして、体積が小さい場合の切断線６を基準に、体積が小さい場合の切断線６による半田５の断面写真９を撮影し、体積が小さい場合の切断線６による断面直径１１を計測する。
【００４１】
本発明の実施形態は、前述のような方法を用いることにより、半田の体積が小さい場合場合であっても、切断線６よる断面直径１１が未接続不良判定値１２よりも大きいため未接続不良の虚報を発することを防止することができる。
【００４２】
図２は本発明の一実施形態により基板上に電子部品を半田付けした場合で、半田ペーストの印刷体積が理論体積より大きい場合の電子部品１及びプリント基板２の溶着部分の縦断面、及び、溶着部分の水平断面を示す図である。
【００４３】
半田ペーストの印刷体積が従来技術で説明した半田ペーストの理論体積より大きい場合、図２（ａ）に示すように、プリント基板２と電子部品１とを接続する半田５の体積が半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より大きくなり、また、プリント基板２と電子部品１との間の距離も半田ペーストの理論体積で接続した半田の場合より大きくなるので、図２（ｂ）に示すように、半田ペーストの理論体積から決められた切断線３を基準にした半田の断面写真１６から計測される半田の断面直径１８が、ショート不良判定値２０よりも小さくなるため不良の見逃しとなってしまう。
【００４４】
そこで、本発明の実施形態では、印刷検査結果から体積が大きい半田１３の水平断面が最も大きい部分を横切るようなプリント基板２からの相対距離１５を算出し、この相対距離の位置に新たに体積が大きい場合の切断線１４を設定することとしている。そして、体積が大きい場合の切断線１４を基準に、計測すべき体積が大きい半田の断面写真１７を撮影し、計測すべき体積が大きい半田の断面直径１９を計測する。
【００４５】
本発明の実施形態は、前述のような方法を用いることにより、計測すべき体積が大きい半田の断面直径１９が、ショート不良判定値２０よりも大きくなるため、不良の見逃しを防止して、見かけ上正常という虚報を防ぐことができる。
【００４６】
図３は本発明の一実施形態によるプリント基板製造システム及び製造方法を説明する図である。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、本発明の実施形態によるプリント基板の製造は、前述した従来技術の場合と同様に、半田ペーストを基板上に印刷する半田印刷工程、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程の各工程を経て行われる。
【００４８】
そして、前述の各工程は、図３（ｂ）に示すように、印刷装置２１と、印刷検査装置２２と、部品搭載装置２３と、リフロー装置２４と、バーコード読取装置３０及び半田付検査装置２５との各装置により行われ、これらの各装置は、コンベア２６により接続されている。プリント基板は、コンベア２６で印刷装置２１から順に各装置へ送られながら電子部品の半田付けが行われる。印刷検査装置２２、印刷検査結果格納サーバ２７、制御サーバ２９、バーコード読取装置３０は、印刷検査結果格納サーバ２７及び制御サーバ２９とＬＡＮ２８を介して接続されている。
【００４９】
印刷検査装置２２は、プリント基板に予め刻印されたバーコードを読み取ることが可能であり、印刷検査装置２２での検査結果をテキストファイル形式で、ＬＡＮ２８を介して印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。その際、印刷検査装置２２の検査結果ファイル名は、検査したプリント基板のバーコードを読み取ったデータに設定される。
【００５０】
バーコード読取装置３０は、半田付検査装置２５へ送られるプリント基板に刻印されたバーコードを読み取り、読み取ったバーコードをＬＮＡ２８を介して制御サーバ２９へ送信する。制御サーバ２９内には、後述するように、異なる相対距離４が設定された複数の半田付検査プログラムの１つを、印刷半田ペーストの平均体積比から決定する検査プログラム決定テーブルが格納されている。検査プログラムとは、半田付検査装置２５を制御するプログラムであり、切断線３を設定する基準となる相対距離４等のパラメータを持っている。
【００５１】
図４は制御サーバ２９での処理動作を説明するフローチャート、図５は半田印刷検査結果格納サーバ２７に格納された半田ペーストの印刷検査装置による検査の結果である印刷検査結果ファイルの内容を説明する図であり、以下、これらの図を参照して、制御サーバ２９での処理動作を説明する
図４に示すフローによる処理動作を説明する前に、まず、図５を参照して、印刷検査結果ファイルの内容について説明する。
【００５２】
半田ペーストの印刷は、図８により説明した従来技術の場合と同様に行われ、また、印刷検査装置２２が計測した実半田ペーストの体積の理論体積に対する比率を算出し、その体積比が基準の範囲内に収まっているか否かを確認することも、前述した従来技術の場合と同様に行われる。
【００５３】
印刷検査装置２２は、検査結果として、多数のパッド３４上の全ての実半田ペーストの体積比率を、テキストファイル形式でプリント基板１枚毎に、印刷結果ファイルとして作成し、印刷検査結果格納サーバ２７に格納する。１つの印刷結果ファイルには、図５に示すように、１つのプリント基板２の全てのパッド３４の印刷検査結果が記録されており、１行に１つのパッド３４の印刷済の半田ペースト３５の体積比が記録される。１行は、カンマを区切りとして、前半部が、印刷検査装置２２がプリント基板２上のパッド３４を一意に識別するためのパッド番号を表し、後半部が、印刷済半田ペースト３５の体積比をパーセント形式で表したものとなっている。
【００５４】
次に、図４の参照に戻って制御サーバ２９での処理動作を説明する。
【００５５】
（１）制御サーバ２９は、バーコード読取装置３０からバーコードが送信されてくると、受け取ったバーコードを変数［バーコード］に格納し、変数［バーコード］を検索キーとして、印刷検査結果格納サーバ２７にアクセスしてファイル名検索を行う（ステップＳ１００、Ｓ１０１）。
【００５６】
（２）制御サーバ２９は、ステップＳ１０１でのファイル名検索で該当した検査結果ファイルの内容の全て、すなわち、図５により説明したような全ての行について、カンマを区切りとした後半部の体積比を配列変数［検査結果］に格納する（ステップＳ１０２）。
【００５７】
（３）その後、制御サーバ２９は、配列変数［検査結果］に格納された全ての体積比の平均を算出し、変数［平均体積比］に格納し、変数［平均体積比］を検索キーとして、［検査プログラム決定テーブル］からこのテーブルに格納された半田付検査プログラムを検索し、該当する半田付検査プログラムを変数［配信検査プログラム］へ格納する（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。
【００５８】
（４）制御サーバ２９は、変数［配信検査プログラム］に格納された検査プログラムを半田付検査装置２５へ送信する（ステップＳ１０５）。
【００５９】
半田付検査装置２５は、前述したような処理を行った結果として制御サーバ２９から送信されてきたプリント基板面から切断線までの相対距離が動的に調整されている検査プログラムにより、半田付が正常に行われているか否かの検査を行う。
【００６０】
図６は制御サーバ２９内に格納されている異なる相対距離４が設定された複数の半田付検査プログラムの１つを、印刷半田ペーストの平均半田体積比から決定する検査プログラム決定テーブルの構成を説明する図である。このテーブルは、前述したステップＳ１０４の処理において、半田ペーストの平均体積比から半田付検査プログラムを検索する際に使用されるテーブルである。
【００６１】
検査プログラム決定テーブルは、図６に示すように、印刷半田ペースト平均体積比と半田付プログラムとの２列から構成されている。半田付検査プログラムの列には、印刷半田ペーストの平均体積比から計算された相対距離が設定された半田付検査プログラムが格納されている。
【００６２】
印刷半田ペースト平均体積比が理論体積比と同一の場合、半田付検査プログラム［ｉ］が対応する半田付検査プログラムとして採用され、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比＋α以下、かつ、理論体積比より大きい場合、半田付検査プログラム［ｉ−１］が採用される。同様に、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比＋β以下、かつ、理論体積比＋αより大きい場合、半田付検査プログラム［ｉ−２］が採用され、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比−γより大きく、かつ、理論体積比以下の場合、半田付検査プログラム［ｉ＋１］が採用される。さらに同様に、印刷半田ペースト平均体積比が、理論体積比−θより大きく、かつ、理論体積比−γ以下場合、半田付検査プログラム［ｉ＋２］が採用される。
【００６３】
本発明の実施形態は、前述のようにして、印刷半田ペースト平均体積比で検査プログラム決定テーブルを検索することにより、補正された相対距離が設定された半田付検査プログラムを選択することが可能となり、使用半田ペーストの種類、メタルマスク開口部の半田ペーストのつまり等により、印刷検査では不良とならない半田ペースト印刷量のばらつきにより発生する半田付検査装置２５からの虚報を防止することができ、現場作業員の確認作業件数を削減し、プリント基板製造の品質を向上させることができる。
【００６４】
前述した本発明の実施形態は、制御サーバ２９が、半田ペーストの平均体積比により、プリント基板面から切断線までの相対距離を動的に調整するとして説明したが、本発明は、制御サーバの機能の全てを半田付制御装置に持たせるようにすることができ、また、バーコード読取装置の機能を半田付制御装置に持たせるようにすることもできる。さらに、本発明は、印刷検査装置内に半田ペーストの印刷状態の検査結果を格納しておくようにすることもできる。
【００６５】
また、前述した本発明の実施形態での処理は、制御サーバ２９が、半田ペーストの平均体積比により、プリント基板面から切断線までの相対距離が動的に調整されている検査プログラムを選択した半田付検査装置２５に配信するとしているが、本発明は、制御サーバが、半田ペーストの平均体積比により、プリント基板面から切断線までの相対距離を動的に調整して生成し、生成した相対距離をプログラムに埋め込んで半田付検査装置２５に配信するようにしてもよく、あるいは、半田付検査装置２５に、相対距離を埋め込んで使用するプログラムを持たせておき、制御サーバから生成した相対距離の情報を配信するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１ 電子部品
２ プリント基板
３、６、１４ 切断線
４、７、１５ 相対距離
５、１３ 半田
８、９、１６、１７、３８ 半田の断面写真
１８、１９、３９ 半田の断面直径
２０ ショート不良判定値
２１ 半田印刷装置
２２ 印刷検査装置
２３ 部品搭載装置
２４ リフロー装置
２５ 半田付検査装置
２７ 印刷検査結果格納サーバ
２８ ＬＡＮ
２９ 制御サーバ
３０ バーコード読取装置
３１ スキージ
３２ 半田ペースト
３３ メタルマスク
３４ パッド
３５ 印刷済半田ペースト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ペーストをプリント基板上に印刷する半田印刷装置と、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査装置と、電子部品を基板上に搭載する部品搭載装置と、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー装置と、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査装置とを備えるプリント基板製造システムにおいて、
前記半田印刷検査装置は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、
前記半田付検査装置は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査することを特徴とするプリント基板製造システム。
【請求項２】
制御サーバをさらに備え、該制御サーバは、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、算出した距離を検査位置として設定した検査プログラムを前記半田付検査装置に配信することを特徴とする請求項１記載のプリント基板の製造システム。
【請求項３】
半田ペーストをプリント基板上に印刷する半田印刷工程と、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程と、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程と、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程と、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程とを備えるプリント基板製造方法において、
前記半田印刷検査工程は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、
前記半田付検査工程は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査することを特徴とするプリント基板製造方法。
【請求項１】
半田ペーストをプリント基板上に印刷する半田印刷装置と、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査装置と、電子部品を基板上に搭載する部品搭載装置と、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー装置と、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査装置とを備えるプリント基板製造システムにおいて、
前記半田印刷検査装置は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、
前記半田付検査装置は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査することを特徴とするプリント基板製造システム。
【請求項２】
制御サーバをさらに備え、該制御サーバは、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、算出した距離を検査位置として設定した検査プログラムを前記半田付検査装置に配信することを特徴とする請求項１記載のプリント基板の製造システム。
【請求項３】
半田ペーストをプリント基板上に印刷する半田印刷工程と、印刷された半田ペーストの検査を行う半田印刷検査工程と、電子部品を基板上に搭載する部品搭載工程と、半田ペーストを溶解させて電子部品を基板上に半田付けするリフロー工程と、半田付けが正常に行われているか否かを検査する半田付検査工程とを備えるプリント基板製造方法において、
前記半田印刷検査工程は、前記プリント基板に半田ペーストを印刷するときに使用する前記プリント基板上の多数のパッドに対応して開口部が設けられたメタルマスクの厚さと前記開口部の口径とから計算される前記メタルマスクの開口部内に埋め込まれる半田ペーストの体積である理論体積と、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積との比率である実半田ペーストの体積比率をパッド毎に算出しておき、
前記半田付検査工程は、前記多数のパッド上に印刷された全ての実半田ペーストの体積比率を平均して平均体積比を算出し、算出した平均体積比から、電子部品とプリント基板との間のプリント基板面から半田付検査の検査位置までの距離を算出し、検査プログラムに算出した距離を検査位置として設定して半田付けが正常に行われているか否かを検査することを特徴とするプリント基板製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１２４２６９（Ｐ２０１２−１２４２６９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２７１９（Ｐ２０１０−２７２７１９）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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