JP2000019122A - はんだ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板上に印刷されたクリーム状はん
だの印刷状態の良否を検査するはんだ検査装置に関し、
クリーム状はんだの印刷状態を３次元的に検査すること
を目的とする。 【解決手段】 ランド上にはんだが印刷されたプリント
基板ＰＢの表面を撮像し撮像信号を出力する撮像手段１
４と、はんだの表面に計測光を照射しその反射光を受光
してセンサ信号を出力する計測手段１５ａ，１５ｂと、
撮像信号からプリント基板の２次元的な平面情報を有す
る被検査データを作成する画像処理手段２１と、センサ
信号から高さ情報を有する被検査データを作成するセン
サデータ処理手段２３と、被検査データと予め記憶され
ている判定データとを比較して各はんだ印刷箇所の印刷
状態を３次元的に検査する検査手段２６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板上に
電子部品等を表面実装するために、プリント基板上に印
刷されたクリーム状はんだの印刷状態の良否を検査する
はんだ検査装置に関し、とくにクリーム状はんだの印刷
状態を３次元的に検査することができるはんだ検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プリント基板上の所定位置に
クリーム状はんだを印刷し、その上に電子部品等を仮止
めしてプリント基板をリフロー炉に通し、電子部品等の
はんだ付けを行う表面実装方式が用いられている。

【０００３】プリント基板上に印刷したクリーム状はん
だの各印刷箇所は、検査装置によって画像処理技術を用
いて検査し、印刷ずれ、印刷にじみ、印刷かすれなどの
印刷不良を検出するようにしている（例えば、特開平４
−１０４０４４号参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の検査装置では、
プリント基板の表面に垂直方向に設置した撮像装置によ
ってプリント基板を撮像し、それによって得た撮像信号
をディジタル画像データに変換し、画像処理技術を用い
てクリーム状はんだの印刷不良を検出するようにしてい
る。

【０００５】このため、ランド（電極）に対するクリー
ム状はんだの印刷ずれ等の２次元的な平面状の検査は可
能であるが、クリーム状はんだの高さ方向を含む形状認
識やはんだの印刷量等の検査を行うための精密な高さ情
報を得ることができないという不都合があった。

【０００６】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、プリント基板上におけるクリ
ーム状はんだの印刷状態を、３次元的に検査することが
できるはんだ検査装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による請求項１記
載のはんだ検査装置は、ランド上にはんだが印刷された
プリント基板の表面を撮像し撮像信号を出力する撮像手
段と、はんだの表面に計測光を照射しその反射光を受光
してセンサ信号を出力する計測手段と、撮像信号からプ
リント基板の２次元的な平面情報を有する被検査データ
を作成する画像処理手段と、センサ信号から高さ情報を
有する被検査データを作成するセンサデータ処理手段
と、被検査データと予め記憶されている判定データとを
比較して各はんだ印刷箇所の印刷状態を３次元的に検査
する検査手段とを備える。

【０００８】また、本発明による請求項２記載のはんだ
検査装置は、請求項１に記載の発明において、計測手段
は、はんだの表面をレーザ光で走査しその反射光を受光
するレーザ変位センサである。

【０００９】本発明によれば、クリーム状はんだの印刷
状態を３次元的に検査することができるので、クリーム
状はんだの高さ方向を含む形状認識やはんだの印刷量等
の検査など多項目の検査を精密に行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるはんだ検査装
置の一実施の形態を示すブロック図である。このはんだ
検査装置は被検査対象となるプリント基板ＰＢを撮像し
て得られる撮像信号、およびレーザ光で走査して得られ
るセンサ信号から被検査データを作成し、予め記憶され
ている検査時の基準となる判定データと比較して、プリ
ント基板ＰＢの所定のランド上にクリーム状はんだが正
しく印刷されているか否かを検査するものである。

【００１１】また、このはんだ検査装置は画像データ入
力部１および画像データ処理部２を備え、画像データ入
力部１はプリント基板ＰＢ上に印刷されたクリーム状は
んだの撮像およびレーザ光による走査を行い、その撮像
信号およびセンサ信号を画像データ処理部２に入力す
る。

【００１２】画像データ処理部２は入力された撮像信号
およびセンサ信号をディジタルデータである画像データ
およびセンサデータに変換し、この画像データおよびセ
ンサデータから被検査データを作成し、判定データと比
較してプリント基板ＰＢ上のクリーム状はんだの印刷状
態の良否を検査する。

【００１３】画像データ入力部１は、プリント基板ＰＢ
を載置する基板搬送ステージ１１、この基板搬送ステー
ジ１１をＸ−Ｙ方向に移動させるＸＹステージ１２、基
板搬送ステージ１１に載置されたプリント基板ＰＢを照
明する照明部１３、プリント基板ＰＢを撮像する撮像部
１４、プリント基板ＰＢをレーザ光で走査して高さを計
測する計測手段としてのレーザ変位センサ１５ａ，１５
ｂを備えている。

【００１４】照明部１３はプリント基板ＰＢに赤色光、
緑色光、青色光をそれぞれ異なる入射角で照射するリン
グ状の発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃを備え、撮像部１
４はＣＣＤカメラ１６を備えている。

【００１５】ＸＹステージ１２は画像データ処理部２か
らの制御信号に基づき動作するモータ（図示せず）を備
え、このモータの回転によってＸＹステージ１２を駆動
し基板搬送ステージ１１をＸＹ方向へ移動させる。これ
によってＣＣＤカメラ１６およびレーザ変位センサ１５
ａ，１５ｂはプリント基板ＰＢの表面上の全ての箇所を
撮像し、走査できるように構成されている。

【００１６】画像データ処理部２は、画像処理部２１、
メモリ部２２、センサデータ処理部２３、撮像コントロ
ーラ２４、ＸＹテーブルコントローラ２５、検査部２
６、ティーチング部２７、検査結果記憶部２８を備え、
これら各部はバスライン２９を介して制御部（ＣＰＵ）
３０に接続されている。また、制御部３０には、キーボ
ード３１、表示装置３２、プリンタ３３、通信部３４お
よびフロッピーディスク装置３５がそれぞれ接続されて
いる。

【００１７】画像処理部２１は撮像部１４によってプリ
ント基板ＰＢを撮像して得られる撮像信号をアナログ／
ディジタル変換し、２次元的な平面情報を有する被検査
データを作成する。

【００１８】メモリ部２２はＲＡＭ（ランダム・アクセ
ス・メモリ）を備え、制御部３０の作業エリアとして使
用される。

【００１９】センサデータ処理部２３はレーザ変位セン
サ１５ａ，１５ｂによってプリント基板ＰＢを走査して
得られるセンサ信号をアナログ／ディジタル変換し、高
さ情報を有する被検査データを作成する。

【００２０】撮像コントローラ２４は制御部３０と照明
部１３および撮像部１４との間を接続するインターフェ
イス等を備え、制御部３０からの指示に基づき照明部１
３の各発光体１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの光量の調整、撮
像部１４のＣＣＤカメラ１６の各色相光出力の相互バラ
ンスの制御などを行う。

【００２１】ＸＹテーブルコントローラ２５は制御部３
０とＸ軸テーブル部１７およびＹ軸テーブル部１２との
間を接続するインターフェイス等を備え、制御部３０か
らの指示に基づきＸＹステージ１２を制御する。

【００２２】検査部２６は検査時にティーチング部２７
から供給される判定データとセンサデータ処理部２１お
よび画像処理部２２で作成された被検査データとを比較
し、プリント基板ＰＢ上のクリーム状はんだの印刷状態
の良否を判定し、その結果を検査結果記憶部２８に供給
する。

【００２３】ティーチング部２７は検査部２６で判定デ
ータと被検査データとを比較する際に、基準となる判定
データを予め記憶する。判定データを得る方法として
は、例えば、予め基準となるモデル基板を画像データ入
力部１で撮像および走査し、センサデータ処理部２１お
よび画像処理部２２で作成する方法がある。

【００２４】検査結果記憶部２８は検査時に検査部２６
から供給される検査結果データを記憶する。検査結果デ
ータとしては、各はんだ印刷箇所に相当するランドの位
置データ、各部品の位置データ、各ランドにおけるはん
だ印刷状態の良否データ、不良内容に関するデータ等で
ある。

【００２５】キーボード３１は操作情報や基板上のラン
ドおよび部品に関するデータ等を入力するのに必要な各
種のキーを備えており、このキーボード３１から入力さ
れたデータは制御部３０へ供給される。また、キーボー
ド３１は検査結果記憶部２８に記憶された検査結果デー
タを表示装置３２に表示するための指示を行う。

【００２６】表示装置３２はＣＲＴ（ブラウン管）また
はＬＣＤ（液晶表示装置）等からなる画像表示手段であ
り、制御部３０から供給される画像データ、判定結果、
キー入力データなどを画面上に表示する。また、検査結
果記憶部２８に記憶された検査結果データに基づいてプ
リント基板ＰＢの各はんだ印刷箇所の良否を示す基板画
像、特定の印刷不良箇所を拡大して示す個別画像および
不良内容等を画面上に表示することができる。

【００２７】次に、図２に示すフローチャート図を参照
しながら、プリント基板ＰＢに印刷されたクリーム状は
んだの印刷状態の良否を検査する動作について説明す
る。

【００２８】まず、制御部３０は装置各部を制御して照
明部１３や撮像部１４を起動し、ティーチング部２７や
キーボード３１からプリント基板ＰＢのＩＤナンバー
（識別番号）などを取り込むと共に、ティーチング部２
７から判定データを読み出し、検査部２６に供給する
（ステップＳ１）。

【００２９】次いで、制御部３０は撮像条件やデータの
処理条件を整え、検査をスタートする（ステップＳ
２）。プリント基板ＰＢが供給されると（ステップＳ
３）、制御部３０はプリント基板ＰＢを搬入して基板搬
送ステージ１１上にセットする（ステップＳ４）。

【００３０】次いで、制御部３０は最初のクリーム状は
んだがＣＣＤカメラ１６の撮像エリアの中心に来るよう
にＸＹステージ１２を移動制御し（ステップＳ５）、そ
の位置でプリント基板ＰＢ上のクリーム状はんだを撮像
する（ステップＳ６）。そのときのプリント基板ＰＢ上
の座標を（ｍ，ｎ）とする。

【００３１】また、照明部１３は撮像コントローラ２４
からの制御に基づいて発光体１３ａ〜１３ｃから赤色
光、緑色光、青色光を異なる入射角で照射し、３原色光
の混合した光によりプリント基板ＰＢを照明する。撮像
部１４はその反射光像をＣＣＤカメラ１６で撮像し電気
信号に変換する。

【００３２】また、照明部１３は、その照明下でプリン
ト基板ＰＢ上のクリーム状はんだの印刷状態を検出する
ことを可能とするために、発光体１３ａ〜１３ｃが発す
る各色相の光が混色されると、完全な白色光となるよう
に撮像コントローラ２４によって制御される。

【００３３】すなわち、発光体１３ａ〜１３ｃは混色に
より白色光となるような対波長発光エネルギー分布を有
する赤色光スペクトル、緑色光スペクトル、青色光スペ
クトルの光を発する発光体をもって構成すると共に、照
射する赤色光、緑色光、青色光を混色すると白色光とな
るように各色相光の光量を調整する。

【００３４】撮像部１４は、照明部１３の上方に配置さ
れたＣＣＤカメラ１６によってプリント基板ＰＢからの
反射光を３原色のカラー信号からなる撮像信号に変換
し、画像データ処理部２へ供給する。この撮像信号は画
像処理部２１で画像データに変換され（ステップＳ７，
Ｓ８）、各色相別の適当な閾値で２値化されるなどして
赤色、緑色、青色の各パターンを抽出し、メモリ部２２
に２次元的な平面情報を有する被検査データとしてリア
ルタイムで記憶される（ステップＳ９）。

【００３５】こうして、プリント基板ＰＢ上の全てのは
んだ印刷箇所の撮像を終了すると、制御部３０は各はん
だ印刷箇所をレーザ変位センサ１５ａまたは１５ｂで計
測するために座標変換を行う（ステップＳ１０）。この
処理はＣＣＤカメラ１６で捕らえた各はんだ印刷箇所の
座標（ｍ，ｎ）に基づいて、レーザ変位センサ１５ａま
たは１５ｂを移動させるための座標を求める処理であ
る。

【００３６】図３は、ＣＣＤカメラ１６による撮像エリ
アとレーザ変位センサ１５ａ，１５ｂによる測定エリア
との関係を示す平面図である。同図から明らかなよう
に、レーザ変位センサ１５ａ，１５ｂの測定エリアはＣ
ＣＤカメラ１６の撮像エリアの中心位置から距離ａだけ
離れた図で左右対称の位置に設定されている。

【００３７】ステップＳ１０の座標変換は、測定物であ
るクリーム状はんだをＣＣＤカメラ１６の撮像エリアか
らレーザ変位センサ１５ａ，１５ｂの測定エリアに移動
させるために行うものである。

【００３８】この場合、測定物をレーザ変位センサ１５
ａの測定エリアに移動するには、測定物を座標（ｍ−
ａ，ｎ）に移動することで行える。同様に測定物をレー
ザ変位センサ１５ｂの測定エリアに移動するには、測定
物を座標（ｍ＋ａ，ｎ）に移動することで行える。

【００３９】測定物がＣＣＤカメラ１６の撮像エリアの
中心でなくても、撮像エリア内で捕らえた測定部物であ
れば、その測定物をレーザ変位センサ１５ａ，１５ｂの
測定位置に移動させることができる。ＣＣＤカメラ１６
で撮像したエリアの情報は、画像処理部２１でアナログ
／ディジタル変換されピクセルデータとして保存され
る。個々のピクセルを座標にあてがうことができれば、
撮像したプリント基板ＰＢのデータに対し、そのエリア
の中心からどれだけ離れているかを座標で表示すること
ができる。その座標を用いて座標変換を行えばよい。

【００４０】なお、２つのレーザ変位センサ１５ａ，１
５ｂを左右に配置しているのは、プリント基板ＰＢの左
側の領域の測定物はレーザ変位センサ１５ａで測定し、
右側の領域の測定物はレーザ変位センサ１５ｂで測定す
ることにより、ＸＹステージ１２のＸ軸方向の移動距離
を少なくすることができるためである。同様に上下にも
２つのレーザ変位センサを追加すると、Ｙ軸方向の移動
距離を少なくすることができる。

【００４１】こうして、制御部３０はＸＹテーブルコン
トローラ２５を制御してＸＹステージ１２を変換後の座
標に基づいて移動させる（ステップＳ１１）。レーザ変
位センサ１５ａの測定位置に測定物であるクリーム状は
んだが移動すると、レーザ変位センサ１５ａはクリーム
状はんだの表面をレーザ光で走査する（ステップＳ１
２）。

【００４２】レーザ変位センサ１５ａはその反射光を内
部の受光器で受光し、電気信号に変換してセンサデータ
処理部２３にセンサ信号として出力する。センサデータ
処理部２３では、センサ信号からクリーム状はんだの高
さ分布データを作成し（ステップＳ１３）、高さ情報を
有する被検査データとしてメモリ部２３にリアルタイム
で記憶する（ステップＳ１４）。

【００４３】こうして、レーザ変位センサ１５ａ，１５
ｂによるプリント基板ＰＢ上の全てのはんだ印刷箇所の
計測が終了すると、制御部３０はメモリ部２２から被検
査データを読み出し検査部２６に転送する。検査部２６
では、被検査データと判定データとを比較し、プリント
基板ＰＢ上の各はんだ印刷箇所の印刷状態の良否を判定
する（ステップＳ１５）。

【００４４】判定結果が良であれば（ステップＳ１
６）、表示装置３２およびプリンタ３３に良表示を行い
（ステップＳ１７）、不良であれば不良表示を行う（ス
テップＳ１８）。表示装置３２およびプリンタ３３に表
示する内容としては、プリント基板ＰＢ上の不良箇所の
位置、部品名称、不良内容等である。

【００４５】そして、制御部３０は検査結果を検査結果
記憶部２８に記憶し（ステップＳ１９）、基板搬送ステ
ージ１１を制御してそのプリント基板ＰＢを搬出する
（ステップＳ２０）。

【００４６】制御部３０はこの一連の処理（ステップＳ
３〜Ｓ２０）をプリント基板ＰＢの供給が続く限り繰り
返し、プリント基板ＰＢの供給が途切れると、プリント
基板ＰＢの検査が終了したか判定し（ステップＳ２
１）、終了していなければステップＳ３以降の処理を繰
り返す。終了していれば検査を終了する。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、プリント基板上に印刷
されたクリーム状はんだの印刷状態を３次元的に検査す
ることができるので、クリーム状はんだの高さ方向を含
む形状認識やはんだの印刷量等の検査など多項目の検査
を精密に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるはんだ検査装置の一実施の形態を
示すブロック図である。

【図２】本発明によるはんだ検査装置の検査手順を示す
フローチャート図である。

【図３】撮像エリアと測定エリアとの関係を示す平面図
である。

【符号の説明】

１ 画像データ入力部 ２ 画像データ処理部 １１ 基板搬送ステージ １２ ＸＹステージ １３ 照明部 １３ａ〜１３ｃ 発光体 １４ 撮像部 １５ａ，１５ｂ レーザ変位センサ １６ ＣＣＤカメラ ２１ 画像処理部 ２２ メモリ部 ２３ センサデータ処理部 ２４ 撮像コントローラ ２５ ＸＹテーブルコントローラ ２６ 検査部 ２７ ティーチング部 ２８ 検査結果記憶部 ２９ バスライン ３０ 制御部（ＣＰＵ） ３１ キーボード ３２ 表示装置 ３３ プリンタ ３４ 通信部 ３５ フロッピーディスク装置 ＰＢ プリント基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランド上にはんだが印刷されたプリント
   基板の表面を撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、 前記はんだの表面に計測光を照射しその反射光を受光し
   てセンサ信号を出力する計測手段と、 前記撮像信号から前記プリント基板の２次元的な平面情
   報を有する被検査データを作成する画像処理手段と、 前記センサ信号から高さ情報を有する被検査データを作
   成するセンサデータ処理手段と、 前記被検査データと予め記憶されている判定データとを
   比較して各はんだ印刷箇所の印刷状態を３次元的に検査
   する検査手段と、を備えることを特徴とするはんだ検査
   装置。
2. 【請求項２】 前記計測手段は、前記はんだの表面をレ
   ーザ光で走査しその反射光を受光するレーザ変位センサ
   であることを特徴とする請求項１記載のはんだ検査装
   置。