品质管理装置及其控制方法
【专利摘要】品质管理装置具有：设备信息获取部，获取在由生产设备处理制品时观测的、表示所述生产设备的状态的设备状态值的数据；制品信息获取部，获取从由所述生产设备处理的制品计测的表示所述制品的状态的制品状态值的数据。在判定某个制品为不合格品的情况下，通过与制品状态值的合格品分布进行比较，来判定该不合格品的制品状态值是否为异常值，并且，通过与设备状态值的合格品分布进行比较，来判定处理该不合格品时的设备状态值是否为异常值，在判定与所述不合格品相关的制品状态值和设备状态值全为异常值的情况下，判断为所述生产设备存在异常。
【专利说明】
品质管理装置及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及管理生产线的品质的技术。
【背景技术】
[0002]在自动化、省力化不断发展的生产线中，在生产线的中间工序或最终工序设置检查装置，从而自动地进行不合格的检测或不合格品的区分等。另外，也尝试根据检查装置的检查结果推定不合格的主要原因，并活用于品质管理和生产设备的维护。
[0003]在该种品质管理系统中，若没有合适地设定检查的判定基准和品质的管理基准，则可能导致生产线的效率降低。其原因在于，例如，若基准太宽松，则会导致不合格品增加、目视检查的负担和不合格品的废弃成本增大，相反，若基准太严格，因所谓的“过度观察”的增加，会存在如下情况，将合格品不必要地排除或误检测出生产设备异常、不正常而白费地停止生产线。
[0004]作为鉴于这样的问题的现有技术，在专利文献I中公开了如下方法，在印刷基板的表面安装生产线中，基于回流焊后检查的良否判定结果来调整焊锡印刷检查装置中的检查项目(焊锡的面积和体积)的判定基准。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本特开2007-43009号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的问题
[0009]若如上述以往例所述那样，使用生产线的后工序中的检查结果来调整中间工序的检查项目的判定基准，则能够期待在中间工序发现在后工序可能发展为不合格的事件(不合格的预兆)。然而，该方法会导致在中间工序的过度观察的增加。由于发生不合格的机理不单纯，还具有在其他工序存在原因的情况和多个原因复合地作用而发现不合格的情况，因此，只观察一个中间工序中的制品的状态来预测最终的合格/不合格是不妥当的。在以表面安装生产线的例子进行说明时，即使焊锡的面积和体积相比于正常值多少有些偏离，但通过贴装在焊锡上的电极的位置、按入量、回流焊条件等，使得成为合格品的情况、成为不合格品的情况都有可能发生。因此，在使用以往例的方法时，会过度地检测焊锡印刷装置的异常，从而会使生产线的效率降低。
[0010]本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种技术，用于在生产线的品质管理中能够抑制生产设备的异常的误报。
[0011]解决问题的手段
[0012]为了达到上述目的，在本发明中，采用如下结构，在判定某个制品为不合格品的情况下，若表示该不合格品的状态的指标(制品状态值)和表示处理该不合格品时的生产设备的状态的指标(设备状态值)都背离通常状态，则判断为生产设备异常。
[0013]具体而言，本发明的品质管理装置，对包含一个以上的生产设备的生产线进行品质管理，其特征在于，
[0014]具有:
[0015]设备信息获取部，获取由生产设备处理制品时观测的、表示所述生产设备的状态的设备状态值的数据，
[0016]制品信息获取部，获取从由所述生产设备处理过的制品计测的、表示所述制品的状态的制品状态值的数据，
[0017]存储部，对与过去生产的多个合格品相关的设备状态值的数据组和与多个所述合格品相关的制品状态值的数据组进行存储，
[0018]判定部，在判定某个制品为不合格品的情况下，通过与由蓄存于所述存储部的多个合格品的制品状态值的数据组形成的制品状态值的合格品分布进行比较，来判定该不合格品的制品状态值是否为异常值，并且，通过与由蓄存于所述存储部的多个合格品的设备状态值的数据组形成的设备状态值的合格品分布进行比较，来判定处理该不合格品时的设备状态值是否为异常值，
[0019]异常检测部，在判定与所述不合格品相关的制品状态值和设备状态值全为异常值的情况下，判断为所述生产设备存在异常。
[0020]根据该结构，在满足如下条件的情况下判断为生产设备存在异常，S卩，判定某个制品为不合格品，该不合格品的制品状态值在与合格品分布的比较中为异常值，且处理该不合格品时的设备状态值在与合格品分布的比较中为异常值。因此，能够只检测出影响制品的最终品质且制品的状态与生产设备的状态全都背离通常状态的状态，因此，能够抑制生产设备的异常的误报(过度的品质管理)。
[0021]还可以具有更新部，在判定某个制品为合格品的情况下，该更新部将该制品的制品状态值追加至蓄存于所述存储部的制品状态值的数据组。另外，在判定某个制品为不合格品的情况下，且在通过所述判定部判定为该不合格品的制品状态值不是异常值的情况下，所述更新部也可以将存储于所述存储部的制品状态值的数据组的一部分数据删除，以便容易判定该不合格品的制品状态值为异常值。制品状态值的合格品分布相当于表示制品状态值的各值为合格品的概率的概率分布。如上所述，通过使用在生产线实际运转中所得到的合格品和不合格品的信息来更新(学习)合格品分布，能够提高合格品分布的可靠性，甚至能够提高异常判断的稳妥性和准确度。
[0022]在判断为所述生产设备存在异常的情况下，所述异常检测部输出异常的信息或自动地变更所述生产设备的动作条件或在从用户接收所述生产设备的动作条件的变更许可后变更所述生产设备的动作条件。所述异常的信息也可以至少包含对判断为存在异常的生产设备进行确定的信息、判定为异常值的设备状态值、对判定为不合格品的制品进行确定的信息以及判定为异常值的制品状态值中的任一个。通过输出异常的信息，能够催促用户需要进行生产设备的条件变更、维护。另外，根据自动地或接收用户的变更许可后变更生产设备的动作条件的结构，能够简单地实现生产线的品质的维持。
[0023]所述判定部能够针对从同一制品计测的多个项目的制品状态值分别判定是否为异常值，所述判定部能够从多个所述项目中选择成为判定对象的项目。通过能够根据制品的种类或规格选择(限定)作为判定对象的制品状态值，能够抑制过度的品质管理。
[0024]优选地，所述生产线为印刷基板的表面安装生产线，所述生产设备是向印刷基板上印刷焊锡膏的焊锡印刷装置、向印刷基板上安装电子部件的贴装机、加热焊锡膏的回流焊炉中的至少一个，所述制品的状态是回流焊后的焊锡的形状。在表面安装生产线上，不容易确定不合格的主要原因，如以往例所述那样在只利用一个工序检查的良否判定来进行生产设备的异常检测时导致过度的品质管理的可能性高。
[0025]优选地，焊锡是合格品还是不合格品的判定结果从利用X射线图像来检查焊锡与电子部件的电极的接合状态的X射线检查装置获取。由此，能够高精度地获得从外观难以识别的焊锡与电极的接合状态，从而能够尽量消除合格品与不合格品的误判定，因此，能够抑制过度的品质管理。
[0026]此外，本发明能够提供包含上述手段的至少一部分的品质管理装置。另外，本发明能够提供品质管理装置的控制方法、用于使该方法的各步骤在计算机中执行的计算机程序、非暂时地存储该程序的计算机可读取的存储介质。上述结构以及各个处理只要不产生技术上的矛盾，就能够相互组合来构成本发明。
[0027]发明效果
[0028]根据本发明，在生产线的品质管理中能够抑制生产设备的异常的误报。
【附图说明】
[0029]图1是表示表面安装生产线中的生产设备以及品质管理系统的结构的图。
[0030]图2是设备状态值数据的例子和生产信息数据的例子。
[0031]图3是焊锡的各部分的名称和表示焊锡形状的制品状态值的例子。
[0032]图4是制品状态值数据的例子。
[0033]图5是选择成为计测对象的制品状态值的用户界面的例子。
[0034]图6是说明部件的位置偏移所导致的焊锡形状的变化和外观检查的问题的图。
[0035]图7是分析装置的功能框图。
[0036]图8是表示分析装置的异常检测处理的流程的流程图。
[0037]图9是检查结果数据的一个例子。
[0038]图10是合格品分布的一个例子。
[0039]图11是说明异常检测处理的举动的图。
【具体实施方式】
[0040]下面，参照附图并基于实施例对用于实施本发明的方式例示地进行详细说明。但是，关于该实施例所记载的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等，只要没有特别地记载，本发明的范围就并非只限定于此。
[0041 ]〈系统结构〉
[0042]图1是示意地表示印刷基板的表面安装生产线上的生产设备以及品质管理系统的结构例的图。表面安装(Surface Mount Technology:SMT)是指在印刷基板的表面焊接电子部件的技术，表面安装生产线主要由焊锡印刷?部件的贴装?回流焊(焊锡的熔敷)这三个工序构成。
[0043]如图1所示，在表面安装生产线上，作为生产设备，从上游侧依次设置有焊锡印刷装置X1、贴装机X2、回流焊炉X3。焊锡印刷装置Xl是通过丝网印刷向印刷基板上的电极部(称为焊盘)印刷膏状焊锡的装置。贴装机X2是用于拾取要安装在基板上的电子部件并将部件载置于相应位置的焊锡膏上的装置，也称为芯片贴装机。回流焊炉X3是用于将焊锡膏加热熔化后进行冷却，并将电子部件焊接在基板上的加热装置。这些生产设备Xl?X3经由网络(LAN)与生产设备管理装置X4连接。生产设备管理装置X4是负责生产设备Xl?X3的管理和综合控制的系统，具有对定义各生产设备的动作的安装程序(包含动作顺序、制造条件、设定参数等)、各生产设备的日志数据等进行存储、管理、输出的功能等。另外，生产设备管理装置X4还具有如下功能:从操作人员或其他装置接收安装程序的变更指示时，进行在相应的生产设备中所设定的安装程序的更新处理。
[0044]另外，在表面安装生产线上设置有品质管理系统Y，该品质管理系统Y在焊锡印刷?部件的贴装?回流焊的各工序的出口对基板的状态进行检查，自动检测出不合格或不合格的可能性。品质管理系统Y除了具有合格品与不合格品的自动分类的功能以外，还具有基于检查结果及其分析结果向各生产设备的动作进行反馈的功能(例如，安装程序的变更等)。如图1所示，本实施方式的品质管理系统Y由焊锡印刷检查装置Y1、部件检查装置Y2、夕卜观检查装置Y3、X射线检查装置Y4这4种检查装置、检查管理装置Y5、分析装置Y6、作业终端Y7等构成。
[0045]焊锡印刷检查装置Yl是用于针对从焊锡印刷装置Xl搬运出的基板检查焊锡膏的印刷状态的装置。在焊锡印刷检查装置Yl中，对基板上印刷的焊锡膏进行二维或三维计测，并根据计测结果判定各种检查项目是否为正常值(容许范围)。作为检查项目，例如包括焊锡的体积、面积、高度、位置偏移、形状等。在焊锡膏的二维计测中，能够使用图像传感器(摄像头)等，在三维计测中，能够使用激光位移计、相位移法、空间编码法、光切法等。
[0046]部件检查装置Y2是用于针对从贴装机X2搬运出的基板检查电子部件的配置状态的装置。在部件检查装置Y2中，对载置在焊锡膏上的部件(可以是部件主体、电极(引线)等部件的一部分)进行二维或三维计测，并根据计测结果来判定各种检查项目是否为正常值(容许范围)。作为检查项目，例如包括部件的位置偏移、角度(旋转)偏移、缺件(没有配置部件)、部件错误(配置有不同的部件)、极性错误(部件侧与基板侧的电极的极性不同)、正反面颠倒(部件朝向反面)、部件高度等。与焊锡印刷检查一样，在电子部件的二维计测中，能够使用图像传感器(摄像头)等，在三维计测中，能够使用激光位移计、相位移法、空间编码法、光切法等。
[0047]外观检查装置Y3是用于针对从回流焊炉X3搬运出的基板检查焊接的状态的装置。在外观检查装置Y3中，对回流焊后的焊锡部分进行二维或三维计测，并根据计测结果来判定各种检查项目是否为正常值(容许范围)。作为检查项目，除了与部件检查相同的项目之夕卜，还包含焊脚形状是否合格等。在焊锡的形状计测中，除了能够使用上述的激光位移计、相位移法、空间编码法、光切法等，还能够使用所谓的彩色高亮(color highlight)方式(将R、G、B的照明以不同的入射角照射焊锡面，并通过天顶摄像头对各种颜色的反射光进行拍摄，从而将焊锡的三维形状作为二维的色调信息进行检测的方法)。
[0048]X射线检查装置Y4是用于使用X射线图像检查基板的焊接状态的装置。例如，在BGA(Ball Grid Array:球栅阵列封装)、CSP(Chip Size Package:芯片尺寸封装)等封装部件或多层基板的情况下，由于焊锡接合部隐藏于部件或基板之下，因此，使用外观检查装置Y3(即外观图像)不能检查焊锡的状态。X射线检查装置Y4是用于弥补这样的外观检查的弱点的装置。作为X射线检查装置Υ4的检查项目，例如包括部件的位置偏移、焊锡高度、焊锡体积、焊锡球径、后焊脚(back fillet)的长度、焊锡接合是否合格等。此外，作为X射线图像，可以使用X射线透视图像，还可以优选使用CT(Computed Tomography:计算机断层扫描)图像。
[0049]这些检查装置Yl?Y4经由网络(LAN)与检查管理装置Y5连接。检查管理装置Y5是负责检查装置Yl?Y4的管理和综合控制的系统，具有对定义各检查装置Yl?Y4的动作的检查程序(检查顺序、检查条件、设定参数等)、各检查装置Yl?Y4所得到的检查结果和日志数据等进行存储、管理、输出的功能等。
[0050]分析装置Y6是具有如下功能等的系统:通过对检查管理装置Y5所汇集的各检查装置Yl?Y4的检查结果(各工序的检查结果)进行分析来进行不合格预测、不合格原因推测等的功能;根据需要向各生产设备Xl?X3进行反馈(安装程序的变更等)的功能。
[0051]作业终端Y7是具有如下功能等的系统:显示生产设备Xl?X3的状态、各检查装置Yl?Y4的检查结果、分析装置Y6的分析结果等信息的功能;对生产设备管理装置X4和检查管理装置Y5进行安装程序或检查程序的变更(编辑)的功能;确认表面安装生产线整体的动作状况的功能。
[0052]生产设备管理装置X4、检查管理装置Y5、分析装置Y6全都能够由具有CPU(中央运算处理装置)、主存储装置(存储器)、辅助存储装置(硬盘等)、输入装置(键盘、鼠标、控制器、触摸板等)、显示装置等的通用的计算机系统构成。这些装置X4、Y5、Y6既可以是彼此独立的装置，也可以在一个计算机系统中安装这些装置Χ4、Υ5、Υ6的全部功能，还能够在生产设备Xl?Χ3和检查装置Yl?Υ4的任一个装置所具有的计算机中安装这些装置Χ4、Υ5、Υ6的功能的全部或一部分。另外，尽管在图1中生产设备与品质管理系统的网络是分开的，但只要能够相互进行数据通信，则使用哪种结构的网络均可。
[0053]〈设备状态值的蓄存〉
[0054]在本实施方式中，为了监视并记录焊锡印刷装置X1、贴装机Χ2、回流焊炉Χ3各自的动作，利用传感器或计测器等观测各设备的运转中的状态，并将该观测值(称为设备状态值)蓄存于生产设备管理装置Χ4。其中，在“观测值(设备状态值)”中除了包含利用传感器等所测定的物理量以外，还包含从传感器等的测定数据计算出的值和提取的特征量等。在各生产设备要观测的项目能够任意地决定。例如，在焊锡印刷装置Xl的情况下，作为能够影响焊锡的印刷品质的条件，可列举出刮刀压力、刮刀速度、印刷压力、焊锡膏的粘度等。另外，在贴装机Χ2的情况下，作为能够影响电子部件的安装品质的条件，可列举出吸嘴的吸附真空压力、部件的按入量等，在回流焊炉Χ3的情况下，作为能够影响焊锡的接合品质的条件，可列举出预热温度、预热时间、溶解温度、溶解时间、炉内气体环境等。此外，这些项目只是一个例子，也可以观测其他项目。另外，用户可以使用生产设备管理装置Χ4、作业终端Υ7、分析装置Υ6选择在各生产设备中要观测的项目。
[0055]图2(a)?图2(c)分别是焊锡印刷装置Xl的设备状态值数据的例子、贴装机Χ2的设备状态值数据的例子、回流焊炉Χ3的设备状态值数据的例子。在焊锡印刷装置Xl的数据中，将用于确定所处理的基板的基板ID、所使用的焊锡膏的批号、在处理该基板时所观测的一个以上的设备状态值建立对应地进行记录。在贴装机Χ2的数据中，将基板ID、用于确定在部件的吸附中使用的吸嘴的吸嘴ID、用于确定在部件的供给中使用的送料器的送料器ID、确定基板上的部件贴装目的地的电路编号、在贴装部件时所观测的一个以上的设备状态值建立对应地进行记录。另外，在回流焊炉X3的数据中，将基板ID和在处理该基板时所观测的一个以上的设备状态值建立对应地进行记录。
[0056]图2(d)是表示记录于生产设备管理装置X4的生产信息数据的例子。生产信息数据是指，记录了在该生产线上生产的基板的履历的数据，如图所示，将基板ID、生产批号、日期和时间的信息等建立对应地进行记录。在后述的合格品分布的制作处理中，该生产信息数据在提取所需期间的设备状态值数据或删除旧的设备状态值数据时被参照。此外，通过在图2(a)?图2(c)的设备状态值数据中记录日期和时间信息和生产批号，也能够省略生产信息数据。
[0057]〈制品状态值的蓄存〉
[0058]在本实施方式中，为了监视并记录作为最终制品的焊锡品质，利用传感器或检查器等计测形成于各焊盘的各个焊锡的状态(形状)，并将计测值(称为制品状态值)蓄存于检查管理装置Y5。其中，在“计测值(制品状态值)”中除了包含由传感器等所测定的物理量以夕卜，还包含从传感器等的测定数据计算出的值或提取的特征量等。
[0059]在图3(a)?图3(d)是表示焊锡的各部分的名称和表示焊锡形状的制品状态值的一个例子。图3(a)是从与基板平行的方向观察焊锡的侧视图，图3(b)是从基板的上方观察焊锡的俯视图。另外，图3(c)、图3(d)分别是将图3(a)、图3(b)的一部分放大来表示的图。为了便于说明，部件主体等省略图示。
[0060]在本实施方式中，将焊锡整体分为“前焊脚”、“后焊脚”、“右侧焊脚”、“左侧焊脚”、“电极下部”这5个部分进行识别。前焊脚是形成于部件电极的前端侧的焊脚部分，后焊脚是形成于部件电极的后端侧的焊脚部分。右侧焊脚是从部件电极的后端侧观察前端侧时位于部件电极的右侧的焊脚部分。另外，左侧焊脚是从部件电极的后端侧观察前端侧时位于部件电极的左侧的焊脚部分。电极下部是指位于电极的正下方的焊锡部分。
[0061]如图3(c)、图3(d)所示，针对各焊脚的形状，定义“湿润角度”“湿润面积” “湿润高度” “焊脚长度” “焊脚宽度”这5个项目的制品状态值。湿润角度是焊脚的倾斜角，在本实施方式中，将连接焊脚的顶点与端点的直线和焊盘所成的角定义为焊脚的倾斜角。湿润面积是焊锡与焊盘的接触部分(图的斜线部)的面积。湿润高度是焊脚的顶点相对于焊盘的高度。焊脚长度和焊脚宽度是焊锡与焊盘的接触部分中的最大长度以及最大宽度。此外，长度方向定义为与连接焊脚的顶点与端点的直线平行的方向，宽度方向定义为与长度方向垂直的方向。另外，如图3(a)所示，针对电极下部，定义“焊锡高度”这I个项目的制品状态值。焊锡高度是电极下部的中央部中的焊锡的厚度。
[0062]这些制品状态值能够基于外观检查装置Y3的形状计测结果和X射线检查装置Y4的形状计测结果来求得。各个状态值的具体的计算方法可以使用任何算法。例如，通过从由彩色高亮方式所得到的外观图像提取出现RGB的色调的部分，能够裁出焊脚，从而能够计算出湿润面积、焊脚长度、焊脚宽度。并且，若通过激光位移计或相位移法能够计测湿润高度，则能够通过计算求出湿润角度。
[0063]图4是表示记录于检查管理装置Y5的制品状态值数据的例子。在制品状态值数据中，将一个以上的制品状态值与基板ID、电路编号、焊盘ID、组别ID—起建立对应地进行记录。该制品状态值数据的各行表示从一个焊锡(即，一个焊盘)所计测的信息。此外，焊盘ID是指，确定电路内的焊盘的位置的信息，例如，在具有8个电极的部件的情况下，焊盘ID的值设为I?8。另外，组别ID是表示焊盘与电极的形状相同且形成的焊锡也应该是相同的形状(即，能够利用同一基准管理并评价制品状态值)的信息。例如，对部件编号分配组别ID，在基板上配置有多个相同编号的部件的情况下，分配有同一组别ID的焊盘全部为共同的组别ID。另外，在一个部件内电极或焊盘的形状不同且具有能够形成不同形状的焊锡的焊盘的情况下(例如，QFP(Quad Flat Package:四侧引脚扁平封装)的端引脚和除此之外的引脚等)，也能够分别对形成有同一形状的焊锡的焊盘分配相同的组别ID。
[0064]但是，因部件种类或焊盘设计的不同，使得所形成的焊锡的形状不同。例如，在电极的间距小且焊盘宽度也小的情况下，几乎不形成侧面焊脚，在焊盘长度短的情况下，前焊脚也很小。因此，在检查管理装置Y5、分析装置Y6、作业终端Y7中，用户可以根据每个部件种类或每个焊盘选择成为计测对象的焊锡形状(制品状态值)。图5(a)?图5(d)是用于选择计测对象的用户界面的一个例子。图5(a)是在焊盘尺寸标准的情况下设定为对前焊脚、后焊脚、右侧焊脚、左侧焊脚、电极下部这5个部位的制品状态值全部进行计测的例子。图5(b)是在焊盘的长度短的情况下限定为只对后焊脚与电极下部这2个部位的制品状态值进行计测的例子。另外，图5(c)是能够单独地选择要计测的制品状态值的用户界面的例子，图5(d)是从下拉菜单选择部件种类后自动地设定合适的计测对象的例子。这样，通过根据部件种类或焊盘设计能够限定成为计测对象的制品状态值，能够缩短制品状态值的计测或计算所要的时间。此外，这些制品状态值在后述的异常检测处理中用于有无异常的评价，但是，若根据部件种类或焊盘设计合适地设定成为评价对象的项目，则具有能够回避过度的品质管理和异常检测的效果(异常检测在后面进行详细叙述)。
[0065]〈焊锡接合状态的判定〉
[0066]在外观检查装置Y3中，一般情况下将充分地形成前焊脚作为合格品的条件。这是因为，电极下表面和后焊脚的形状利用外观检查装置Y3不能直接观测。但是，焊锡与部件电极之间的接合强度不仅依靠前焊脚的部分，电极下表面、焊锡的接合部、后焊脚的部分的作用也很大。因此，若只依赖于外观检查的结果，则不能避免所谓的过度观察的发生。
[0067]图6(a)、图6(b)是表示其一个例子。图6(a)是表示部件的贴装位置正确的情况的焊锡形状，图6(b)是表示部件的贴装位置向电极的前端方向偏移的情况的焊锡形状的变化。在图6(a)中，由于前焊脚充分地形成，因此，在外观检查中为合格判定，从而得到正确的检查结果。另一方面，在部件向电极的前端方向偏移时，如图6(b)所示，前焊脚会缩小。在该情况下，虽然后焊脚充分地形成而能够确保接合强度(即，虽然焊锡的接合状态良好)，但是在外观检查中也会为不合格判定，从而会作为不合格基板丢弃或误检测为生产设备异常，由此，白费地停止生产线。这会造成因过度观察所导致的效率降低。
[0068]在本实施方式中，为了准确地判定图6(b)那样的情况的良否，基于X射线检查装置Y4的检查结果来进行焊锡的最终的良否判定。由于在电极与焊锡中X射线吸收率不同，因此，在X射线图像(X射线透射图像或断层图像)中，在电极部分与焊锡部分之间会产生亮度差。由此，通过对X射线图像进行解析，能够检查在电极下表面电极与焊锡有没有接合或计测电极与焊锡的接合面积(相当于接合强度)。
[0069]〈异常检测处理〉
[0070]接着，对利用分析装置Y6的异常检测处理进行说明。异常检测处理是如下的处理:在生产线的运转中，通过始终监视焊锡的接合品质，检测各生产设备Xl?Χ3的异常，并根据需要向设备的动作条件进行反馈。
[0071]图7是表示分析装置Υ6的异常检测处理的功能框。分析装置Υ6具有检查结果获取部60、设备信息获取部61、制品信息获取部62、合格品分布制作用数据库63、数据更新部64、判定部65、异常检测部66等的功能。这些功能通过分析装置Υ6(的CPU)执行计算机程序来实现。此外，在图7中，只示出分析装置Y6所具有的功能中的与异常检测处理相关的功能，对其他功能进行了省略。
[0072]基于图8的流程图对异常检测处理的流程和各功能模块的具体的处理内容进行说明。以从X射线检查装置Y4获得一个基板的检查结果作为触发条件来执行图8的处理。
[0073]首先，检查结果获取部60从X射线检查装置Y4(或经由检查管理装置Y5)获取检查结果的数据(步骤S80)。如图9所示，在检查结果的数据中包含基板ID、电路编号、焊盘ID、组另IJID、表示焊锡的接合状态的特征量的值、对该特征量的值的判定结果等。作为表示接合状态的特征量，能够使用例如电极与焊锡的接合面积、X射线图像中的电极部分与周围的亮度差、后焊脚的长度、宽度、面积等。此外，表示接合状态的特征量和判定结果的组可以仅是一个项目，也可以是多个项目。下面，将得到检查结果的基板(以基板ID确定的基板)称为“对象基板”。
[0074]接着，设备信息获取部61基于基板ID从生产设备管理装置Χ4获取对象基板的设备状态值数据(步骤S81)。设备状态值数据的内容如图2(a)?图2(c)所示。另外，制品信息获取部62基于基板ID从检查管理装置Υ5获取对象基板的制品状态值数据(步骤S82)。制品状态值数据的内容如图4所示。
[0075]通过步骤S80?S82备齐与对象基板相关的、焊锡接合状态的最终的检查结果数据、处理该基板时的各生产设备的设备状态值数据以及形成于各焊盘的焊锡的制品状态值数据。接着，针对对象基板上的各个焊盘(焊锡)执行步骤S83以后的处理。下面，将处理对象的焊盘称为“对象焊盘”。
[0076]在步骤S83中，判定部65参照对象焊盘的检查结果来确认表示接合状态的特征量是否全部为合格判定。在全部的项目得到合格判定的情况下(步骤S83为“是”)，将对象焊盘判定为合格品，数据更新部64将对象焊盘的焊锡的制品状态值数据(参照图4)以及设备状态值数据(参照图2(a)?图2(c))追加至合格品分布制作用数据库63(步骤S84)。
[0077]合格品分布制作用数据库63是对与过去生产的多个合格品相关的制品状态值以及设备状态值的数据组进行蓄存的存储部。在此蓄存的数据组用于评价制品状态值和设备状态值的合格品分布。在初始状态(例如，量产试制开始时)，合格品分布制作用数据库63是空的，但随着生产线的运转，数据的蓄存不断进行，从而合格品分布的可靠性变高。此外，非常旧的数据和生产批次改变前的数据等在评价合格品分布时存在不妥当的情况，因此，数据更新部64也可以定期地或在生产批次改变后的时机进行删除过去的数据的处理。
[0078]但是，在步骤S83中，在表示对象焊盘的接合状态的特征量中即使存在一个不合格判定的特征量的情况下，判定部65也将对象焊盘判定为不合格品，从而处理进入步骤S85。此外，在步骤S85以后的处理中，由于参照制品状态值和设备状态值的合格品分布，如果在合格品分布制作用数据库63是空的或没有充分的数据蓄存的情况下，可跳过步骤S85以后的处理，中断异常检测处理。下面，以在合格品分布制作用数据库63内蓄存充分的数据为前提进彳丁说明。
[0079]在步骤S85中，判定部65获取对象焊盘的焊锡(不合格品)的制品状态值数据。并且，判定部65从合格品分布制作用数据库63读取组别ID与对象焊盘相同的合格品的制品状态值数据，并制作制品状态值的合格品分布(步骤S86)。在制品状态值数据中包含多个项目的制品状态值的情况下，对每个制品状态值制作合格品分布。图10(a)是表不制品状态值的合格品分布的例子。在本实施方式中，计算合格品的制品状态值的平均值μ和标准偏差σ，并使合格品的制品状态值的偏差利用正规分布进行近似。但是，合格品分布的制作方法并不限定于此，也可以使用直方图(频数分布)。
[0080]接着，判定部65对各个制品状态值的合格品分布和对象焊盘(不合格品)的值进行比较，并判定对象焊盘(不合格品)的值是在通常范围(合格品范围)内还是异常值(步骤S87)。通常范围能够设定为例如合格品分布的μ±ησ。!!的值能够根据要求的品质由用户进行设定，优选设定为2?5(典型为3?4)。
[0081]在步骤S87中，在判定对象焊盘(不合格品)的制品状态值全部在通常范围(合格品范围)内的情况下，通过数据更新部64进行合格品分布的更新(学习)(步骤S89)。在此的更新是用于修正合格品分布以便容易判定对象焊盘(不合格品)的制品状态值为异常值的操作。作为具体的操作，从蓄存于合格品分布制作用数据库63的合格品的数据组中删除具有与对象焊盘的制品状态值相同的值的I个样本的合格品的数据(在没有相同的值的数据的情况下，为最接近的值的数据)。由此，能够使判定对象焊盘的制品状态值在通常范围内的概率降低。合格品分布的更新操作也可以是其他方法。例如，也可以删除具有与对象焊盘的制品状态值最接近的值的η个样本(η>1)的合格品数据。另外，作为例外处理，在对象焊盘的制品状态值接近合格品分布的平均值μ的情况下(例如，在μ±2σ以内等)，优选不进行合格品分布的更新。
[0082]在步骤S89中进行合格品分布的更新的情况下，再次执行步骤S87的处理，并进行对象焊盘(不合格品)的制品状态值和更新后的合格品分布的比较。在与更新后的合格品分布的比较中，在判定对象焊盘的制品状态值全部在通常范围内的情况下，视为生产设备没有异常(即，对象焊盘的不合格为特殊或原因不明的事件)，从而结束异常检测处理。此外，在第二次评价的情况下(步骤S88)，不进行合格品分布的更新。
[0083]在步骤S87的处理中，在对象焊盘(不合格品)的制品状态值中只存在一个表示出异常值的制品状态值的情况下，判定部65判断为在生产设备中可能产生异常，从而处理进入步骤S90。在步骤S90中，判定部65获取与对象焊盘的焊锡(不合格品)相关的设备状态值数据。并且，判定部65从合格品分布制作用数据库63读取分别与在制品状态值的合格品分布的制作中使用的多个合格品相对应的设备状态值数据，并制作设备状态值的合格品分布(步骤S91)。在设备状态值数据中包含多个项目的设备状态值的情况下，针对每个设备状态值制作合格品分布。图10(b)是表不设备状态值的合格品分布的例子。在本实施方式中，与制品状态值的合格品分布相同，计算设备状态值的平均值μ和标准偏差σ，并使合格品的设备状态值的偏差以正规分布进行近似。但是，合格品分布的制作方法并不限定于此，也可以使用直方图(频数分布)。
[0084]接着，判定部65对各个设备状态值的合格品分布和对象焊盘(不合格品)的值进行比较，并判定对象焊盘(不合格品)的值是在通常范围(合格品范围)内还是否为异常值(步骤S92)。通常范围能够设定为例如合格品分布的μ±ησ。!!的值能够根据要求的品质或设备性能由用户进行设定，优选设定为2?5(典型为3?4)。通过制品状态值和设备状态值也可以使通常范围的设定(η的值)不同。
[0085]在步骤S92中，在判定处理对象焊盘(不合格品)时的设备状态值全部在通常范围(合格品范围)内的情况下，判定部65判定生产设备没有异常，从而结束异常检测处理(步骤S92 为“是”)。
[0086]另一方面，在步骤S92中，在处理对象焊盘(不合格品)时的设备状态值中存在一个表示出异常值的设备状态值的情况下，异常检测部66判断为在生产设备中产生异常，从而执行必要的处理(步骤S93)。例如，为了向用户通知异常的发生，能够向分析装置、作业终端、相应的生产设备输出确定存在异常嫌疑的生产设备的信息(例如，设备名称)、表示异常的设备状态值、可采取的对策(例如，动作条件的变更、修理、复位方法等)等的信息。此时，优选输出与不合格品相关的信息(确定对象基板与对象焊盘的信息、表示不合格判定的接合状态的特征量及其值等)、表示异常的制品状态值、设备状态值与制品状态值的合格品分布等的信息。信息的输出方法可以是在监视器显示、在打印机打印、利用扬声器输出声音、发送邮件等任何方法。或者，异常检测部66为了纠正异常，也可以判断如何变更生产设备的动作条件即可呢，从而变更相应的生产设备的动作条件(安装程序等)。在该情况下，异常检测部66也可以自动地变更生产设备的动作条件，也可以是在分析装置、作业终端、生产设备的监视器上显示“变更动作条件吗? ”等向用户询问变更与否，在从用户接受变更许可后执行动作条件的变更处理。
[0087]若对全部的焊盘执行以上的处理，则完成图8的异常检测处理。图11是使用具体的案例说明图8的异常检测处理的举动的图。在该例子中，表示接合状态的特征量、设备状态值、制品状态值分别使用了 2个项目。
[0088](I)案例I是表示接合状态的特征量全都为合格判定的情况。在该情况下，对象焊盘被判定为合格品，从而与对象焊盘相关的设备状态值数据以及制品状态值数据被追加至合格品分布的数据组(在步骤S83中为是，进入S84)。在案例I中，由于对对象焊盘的设备状态值和制品状态值不做任何评价，因此，如图10所示，即使在设备状态值和制品状态值中包含有异常值(合格品范围外)的状态值，表示接合状态的特征量(焊锡形状的最终的良否判断)也被优先。
[0089](2)案例2是在表示接合状态的特征量中包含有不合格判定的特征量，但对象焊盘的制品状态值全部在合格品范围内的案例。在该情况下(对象焊盘虽然是不合格品)，判断为在生产设备中没有异常，从而不进行向生产设备的反馈(步骤S87;“是”)。
[0090](3)案例3是在表示接合状态的特征量中包含有不合格判定的特征量，在对象焊盘的制品状态值中包含有异常值(合格品范围外)的特征量的案例。在该情况下，先进行生产设备的设备状态值的评价，若存在表示异常值(合格品范围外)的设备状态值，则判断为在生产设备中存在异常。
[0091]〈本实施方式的优点〉
[0092]根据上述的本实施方式的结构，在满足如下条件的情况下，判断为在生产设备中存在异常，从而向用户或生产设备进行反馈，S卩，判定焊锡的接合状态不合格，该不合格品的焊锡形状的状态(制品状态值)在与合格品分布的比较中为异常值，且处理该不合格品时的生产设备的状态(设备状态值)在与合格品分布的比较中为异常值。因此，能够只对影响制品的最终品质且制品的状态与生产设备的状态全都背离通常状态的状态进行检测，因此，能够抑制生产设备的异常的误报(过度的品质管理)。另外，在本实施方式中，由于使用X射线检查的检查结果，因此，能够高精度地获得从外观难以识别的焊锡与电极的接合状态，从而能够尽量消除合格品与不合格品的误判定，因此，能够抑制过度的品质管理。而且，能够根据部件种类或焊盘规格选择(限定)成为判定对象的制品状态值，因此，能够实现处理的高速化和过度的品质管理的抑制。另外，通过使用在生产线实际运转中所得到的合格品和不合格品的信息来自动地更新(学习)合格品分布，能够提高合格品分布的可靠性，甚至能够提尚异常判断的稳安性和准确度。
[0093]〈其他〉
[0094]上述的实施方式的说明只不过是例示地说明本发明，本发明并不限定于上述的具体的方式。本发明在其技术思想的范围内能够进行各种各样的变形。
[0095]例如，在上述实施方式中，通过X射线检查来判定焊锡的接合状态的良否，但也可以使用其他检查手段。例如，可以使用外观检查装置、利用超声波的非破坏检查装置、通过导通测试检查接合状态的装置等，或者，也可以是操作者进行目视检查，并将其结果向检查管理装置输入。
[0096]另外，在上述实施方式中，例示了表面安装生产线，但本发明并不限定于表面安装生产线，只要是包含一个以上的生产设备的生产线即可，能够适用于任何种类的生产线的品质管理。
[0097]另外，在上述实施方式中，如图3(a)?图3(d)所示，将焊锡整体分为5个部分进行了识别，但这只不过是一个例子，也可以采用分为前焊脚、后焊脚、电极下部这3个部分的方法等其他分法。另外，对焊脚的“湿润角度” “湿润面积” “湿润高度” “焊脚长度” “焊脚宽度”这5个项目的制品状态值、电极下部的“焊锡高度”这I个项目的制品状态值进行了计测，但这也只不过是一个例子，也可以使用其他制品状态值。例如，也可以分别计测焊盘侧的湿润角度和电极侧的湿润角度，也可以分别计测焊脚宽度中的电极前端部分的宽度和焊盘前端部分的宽度。
[0098]附图标记的说明:
[0099]60:检查结果获取部
[0100]61:设备信息获取部
[0101]62:制品信息获取部
[0102]63:合格品分布制作用数据库
[0103]64:数据更新部
[0104]65:判定部
[0105]66:异常检测部
[0106]X1:焊锡印刷装置
[0107]X2:贴装机
[0108]X3:回流焊炉
[0109]X4:生产设备管理装置
[0110]Yl:印刷检查装置
[0111]Y2:部件检查装置
[0112]Y3:外观检查装置
[0113]Y4:X射线检查装置
[0114]Υ5:检查管理装置
[0115]Υ6:分析装置
[0116]Υ7:作业终端
【主权项】
1.一种品质管理装置，对包含一个以上的生产设备的生产线进行品质管理，其特征在于， 具有: 设备信息获取部，获取在由生产设备处理制品时观测的、表示所述生产设备的状态的设备状态值的数据， 制品信息获取部，获取从由所述生产设备处理过的制品计测的、表示所述制品的状态的制品状态值的数据， 存储部，对与过去生产的多个合格品相关的设备状态值的数据组和与多个所述合格品相关的制品状态值的数据组进行存储， 判定部，在判定某个制品为不合格品的情况下，通过与由蓄存于所述存储部的多个合格品的制品状态值的数据组形成的制品状态值的合格品分布进行比较，来判定该不合格品的制品状态值是否为异常值，并且，通过与由蓄存于所述存储部的多个合格品的设备状态值的数据组形成的设备状态值的合格品分布进行比较，来判定处理该不合格品时的设备状态值是否为异常值， 异常检测部，在判定与所述不合格品相关的制品状态值和设备状态值全为异常值的情况下，判断为所述生产设备存在异常。2.如权利要求1所述的品质管理装置，其特征在于， 还具有更新部，在判定某个制品为合格品的情况下，该更新部将该制品的制品状态值追加至蓄存于所述存储部的制品状态值的数据组。3.如权利要求2所述的品质管理装置，其特征在于， 在判定某个制品为不合格品的情况下，且在通过所述判定部判定该不合格品的制品状态值不是异常值的情况下，所述更新部删除在所述存储部存储的制品状态值的数据组的一部分数据，以便容易判定该不合格品的制品状态值为异常值。4.如权利要求1?3中任一项所述的品质管理装置，其特征在于， 在判断为所述生产设备存在异常的情况下，所述异常检测部输出异常的信息或自动地变更所述生产设备的动作条件或在从用户接收所述生产设备的动作条件的变更许可后变更所述生产设备的动作条件。5.如权利要求4所述的品质管理装置，其特征在于， 所述异常的信息至少包含对判断为存在异常的生产设备进行确定的信息、判定为异常值的设备状态值、对判定为不合格品的制品进行确定的信息以及判定为异常值的制品状态值中的任一个。6.如权利要求1?5中任一项所述的品质管理装置，其特征在于， 所述判定部能够针对从同一制品计测的多个项目的制品状态值分别判定是否为异常值， 所述判定部能够从多个所述项目中选择成为判定对象的项目。7.如权利要求1?6中任一项所述的品质管理装置，其特征在于， 所述生产线为印刷基板的表面安装生产线， 所述生产设备是向印刷基板上印刷焊锡膏的焊锡印刷装置、向印刷基板上安装电子部件的贴装机、加热焊锡膏的回流焊炉中的至少一个， 所述制品的状态是回流焊后的焊锡的形状。8.如权利要求7所述的品质管理装置，其特征在于， 焊锡是合格品还是不合格品的判定结果从X射线检查装置获取，该X射线检查装置利用X射线图像来检查焊锡与电子部件的电极的接合状态。9.一种品质管理装置的控制方法，对包含一个以上的生产设备的生产线进行品质管理，其特征在于， 包括: 设备信息获取步骤，获取在由生产设备处理制品时观测的、表示所述生产设备的状态的设备状态值的数据， 制品信息获取步骤，获取从由所述生产设备处理过的制品计测的、表示所述制品的状态的制品状态值的数据， 制品状态判定步骤，在判定某个制品为不合格品的情况下，通过与由过去生产的多个合格品相关的制品状态值的数据组形成的制品状态值的合格品分布进行比较，来判定该不合格品的制品状态值是否为异常值， 设备状态判定步骤，通过与由多个所述合格品相关的设备状态值的数据组形成的设备状态值的合格品分布进行比较，来判定处理所述不合格品时的设备状态值是否为异常值， 异常检测步骤，在判定与所述不合格品相关的制品状态值和设备状态值全为异常值的情况下，判断为所述生产设备存在异常。10.—种程序，使计算机执行权利要求9所述的品质管理装置的控制方法的各步骤。
【文档编号】G05B19/418GK105940354SQ201580005005
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】田中真由子, 森弘之
【申请人】欧姆龙株式会社