JP2000097671A

JP2000097671A - プリント基板の外観検査装置及び外観検査方法

Info

Publication number: JP2000097671A
Application number: JP10273782A
Authority: JP
Inventors: Yukinaga Shimomichi; 幸永下道
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】プリント基板の表裏面を連続した搬送ライン上
で自動的に検査できるプリント基板の外観検査装置を提
供する。【解決手段】プリント基板を検査位置へ搬送するベルト
コンベア５と、検査位置でベルトコンベア５を停止させ
るため、ベルトコンベア５により搬送されるプリント基
板４の位置を検出する位置センサ１２と、検査位置でプ
リント基板４を撮像する撮像部１１と、撮像部１１で得
られる画像情報に基づいて基板の欠陥を検出する画像処
理部３３と、検査位置でプリント基板４を保持し、基板
を１８０°反転させる基板反転供給機構１４とを備える
プリント基板４の外観検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の外
観不良の有無を検査するプリント基板の外観検査装置及
び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子情報機器の高性能化と高密度
化の動きが一層急激になってきている。これに伴い、プ
リント基板の高密度実装化に向かっている。特にＢＧＡ
（BallGrid Array）に代表されるエリアアレイ端子型パ
ッケージヘのシフトが急である。このような市場動向に
あわせて、エリアアレイ端子型パッケージのプリント基
板の外観上の欠陥をより高速で精度良く検査できる外観
検査装置が求められている。

【０００３】以下に、従来のプリント基板の外観検査装
置の構成及び作用について簡単に説明する。プリント基
板はカセットと呼ばれる収納箱に装入され、このカセッ
トが検査装置に装着される。検査装置に装着されたプリ
ント基板は、搬送機によりカセットから取り出され、自
動的に一枚ずつ搬送ライン上にセッティングされる。セ
ッティングされた基板はベルトコンベア等により検査部
まで搬送ライン上を搬送される。検査部では撮像部によ
るプリント基板の画像検出が行われ、この画像情報（画
像）に基づいて基板上の欠陥の有無が検査される。検査
の終了したプリント基板は、ベルトコンベア等により検
査部から搬送され、上記収納箱と異なる別のカセットに
収納される。

【０００４】次に、表面（おもてめん）の検査が終了し
たプリント基板は、カセットから取り出され、手作業で
表裏反転され後に、カセットに再度装入される。そし
て、表面検査と同様の手順で裏面の検査が行われる。最
終的に、外観不良の有無により、各々別のカセットに収
納されて検査は終了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プリント基板検査装置は、プリント基板の表面（おもて
めん）を検査した後に、手作業で表裏反転され、収納箱
に再度装入されている。従って、手作業による基板の反
転、セッティング工程を要するため、検査時間が長くな
る上にその作業が煩雑である。

【０００６】また、表面の検査終了時にプリント基板
は、収納箱に収納された状態であり、人手によって取り
出されて反転セッティングしなければならないため、そ
れらの取扱い途中において、プリント基板に損傷を与え
てしまう恐れがある。もしくは、基板上にゴミが付着す
るような不具合が生じる恐れがある。

【０００７】さらに、表面検査後に裏面検査を行うた
め、プリント基板を一時保管しておかなければならず、
大量のプリント基板を検査する場合に、工程管理が煩雑
である。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みて成されたもの
であり、プリント基板の表裏面を連続した搬送ライン上
で自動的に検査できるプリント基板の外観検査装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のプリント基板の
外観検査装置は、プリント基板を検査位置へ搬送する搬
送機構と、前記検査位置で前記搬送機構を停止させるた
め、前記搬送機構により搬送される前記プリント基板の
位置を検出するセンサと、前記検査位置で前記プリント
基板を撮像する撮像部と、前記撮像部で得られる画像に
基づいて基板の欠陥を検出する画像処理部と、前記検査
位置でプリント基板を保持し、基板を１８０°反転させ
る機構とを備える。

【００１０】また、第一の面及び第二の面を有するプリ
ント基板の外観検査方法であって、前記プリント基板を
検査位置へ搬送する工程と、前記検査位置で前記プリン
ト基板を停止する工程と、前記プリント基板の前記第一
の面の画像を検出する工程と、前記第一の面の画像に基
づいて前記プリント基板の欠陥を検出する工程と、前記
検査位置で前記プリント基板を反転させ、前記プリント
基板の前記第二の面の画像を検出する工程と、前記第二
の面の画像に基づいて前記プリント基板の欠陥を検出す
る工程と、前記プリント基板の外観の欠陥の有無に応じ
てプリント基板を振り分ける工程と、を含む。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図９を用いて、本
発明の一実施の形態に係るプリント基板の外観検査装置
について説明する。

【００１２】図１及び２は本発明の一実施の形態の構成
の概略を示すものである。なお、図２は、図１のA-A断
面図である。本実施の形態の構成は、大きく分けてプリ
ント基板挿入部１、プリント基板検査部２、プリント基
板排出部３及び制御系３０とからなる。

【００１３】プリント基板４の検査時には、プリント基
板４がベルトコンベア５上を、プリント基板挿入部１、
プリント基板検査部２、そして、プリント基板排出部３
の順に移動する。また、ベルトコンベア５の外側（両
側）には、プリント基板４の搬送方向に延出するガイド
６が設けられており、プリント基板４の位置ズレ及び脱
落等の不具合を防止している。換言すれば、ベルトコン
ベア５とガイド６とがプリント基板４の搬送ラインを構
成していると言える。

【００１４】また、検査されるプリント基板４として
は、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）に代表される
エリアアレイ端子型パッケージが想定される。なお、外
観検査により発見されるプリント基板４の欠陥の種類と
しては、プリントパターンのズレやパターンの形状欠
陥、プリントパターンからの反射光量（輝度）に基づく
パターン欠損等が挙げられる。

【００１５】次に、プリント基板挿入部１、プリント基
板検査部２、プリント基板排出部３及び制御系３０の構
成について説明する。プリント基板挿入部１は、検査前
のプリント基板４が装着される挿入カセット７と、挿入
カセット７からベルトコンベア５上にプリント基板４を
装入する自動挿入機８とからなる。この自動挿入機８
は、図示しない空気吸引（エアチャック）装置を備えて
おり、挿入カセット７に装着されたプリント基板４は、
この空気吸引装置により支持固定され、ベルトコンベア
５まで搬送される。なお、上記搬送ラインと自動挿入機
２０とは、搬送機構を構成する。

【００１６】プリント基板検査部２は、プリント基板４
を撮像するためのカメラ９（CCDカメラ）及びレンズ１
０からなる撮像部１１と、プリント基板４を１８０°反
転させる機構（基板反転供給機構１４）と、プリント基
板４が検査位置に搬送されたかどうかを検知する位置セ
ンサ１２と、位置センサ１２に連動してプリント基板４
を検査位置において固定するストッパー１３と、可動ガ
イド１５とから構成される。なお、可動ガイド１５は、
検査時に、ガイド６の一部を構成し、また、プリント基
板４を反転させる時に、基板反転供給機構１４を円滑に
動作させるため、上下方向（ガイド６の延出する方向に
垂直な方向）に移動する。

【００１７】さらに、プリント基板検査部２の構成につ
いて図３を用いて説明する。なお、図３は、図１に示し
たプリント基板検査部２のB-B断面である。図３から分
かるとおり、プリント基板検査部２は、更に、プリント
基板４の検査面と反対側の面を空気吸引すると共に支持
する基板支持部１６と、プリント基板４を支持する支持
部用アーム１７と、プリント基板４の反転動作に応じ
て、支持部用アーム１７と共に基板を上下動させる基板
上下機構１８と、プリント基板４の反転動作に応じて、
可動ガイド用アーム１９と共に可動ガイド１５を上下動
させるガイド上下機構２０とを備える。

【００１８】なお、基板上下機構１８及びガイド上下機
構２０は、装置本体２１に固定されたエアポンプであ
り、基板支持部１６及び可動ガイド１５を空気圧によっ
て上下動させる。

【００１９】更に、図３を参照して、プリント基板検査
部２の一部である基板反転供給機構１４の構成について
説明する。基板反転供給機構１４は、プリント基板４の
反転動作に応じて供給機構自身が検査装置本体２１上を
移動するための移動機構２２と、移動機構２２に立設さ
れたアーム部２３と、プリント基板４を反転させるため
に、アーム部２３に取り付けられた反転部２４と、プリ
ント基板４の反転時にプリント基板４を上下方向から保
持する板状の基板保持部２５とからなる。

【００２０】次に、図１及び図２に戻り、プリント基板
排出部３について説明する。プリント基板排出部３は、
検査後のプリント基板４をベルトコンベア５から取り上
げるための自動排出機２６と、自動排出機２６によって
取り上げられたプリント基板４を装着するための排出カ
セット２７とから構成される。

【００２１】なお、自動排出機２６は自動挿入機８と同
等な空気吸引装置で構成される。また、排出カセット２
７は、例えば２つの基板装着領域を有し、排出カセット
２７の一方の装着領域には欠陥のないプリント基板４を
装着し、他方の装着領域には欠陥のあるプリント基板４
を装着するように構成される。つまり、検査の後処理を
考慮し、欠陥の有無に応じてプリント基板４を振り分け
るように構成されている。さらには、排出カセット２７
が欠陥の有無にあわせて、複数個用意されることも同様
に効果的である。本実施の形態では、２つの排出カセッ
ト２７を用意した例を示す。

【００２２】次に、図２を用いて制御系３０について説
明する。制御系３０は、検査前、検査時及び検査後の装
置動作の制御を司るコンピュータ（制御部３１）と、撮
像部１１によって得られるプリント基板４の外観像デー
タを制御部（コンピュータ）３１からの情報に基づいて
画像化するモニタ３２と、プリント基板４の外観画像情
報に基づいて、その外観における欠陥の有無を検出する
画像処理部３３と、プリント基板４の検査順番と欠陥情
報（欠陥内容）とを関連付けて記憶する記憶部３４とか
ら構成される。

【００２３】次に、本実施の形態の作用を図３乃至９を
参照して説明する。なお、図３乃至９は、、図１に示し
たプリント基板検査部２のＢ-Ｂ断面である。また、以
下に記載する作用（動作）は上述した制御部（コンピュ
ータ）３１により制御されている。

【００２４】ａ）まず、ベルトコンベア５により基板挿
入部からプリント基板４が基板検査部へ搬送される。搬
送されたプリント基板４の位置は、位置センサ１２によ
り検知され、所望の位置まで達するとベルトコンベア５
がストップする。ベルトコンベア５がストップすると同
時に、プリント基板４は、その進行方向及び進行方向に
直交する方向からストッパー１３により固定され、さら
に、基板支持部１６により空気吸着される。このように
固定された状態で、プリント基板４は撮像部１１により
撮像され、この時の画像情報（画像）に基づいて、所望
の欠陥検査が画像処理部３３で行われる。この検査結果
は、プリント基板４の検査順番と欠陥情報とを関連付け
た状態で記憶部３４に記憶される（図３）。なお、プリ
ント基板４の欠陥情報を記憶部３４に記憶することで、
プリント基板毎の欠陥をより詳細に検討することが可能
となる。例えば、製造プロセスに問題があった場合のプ
リント基板の特徴的な欠陥や歩留まりを統計データとし
て蓄積することが可能になる。更に、欠陥の種類別グラ
フや歩留まりの統計データをモニタ３２にグラフ表示す
ることも好ましい。

【００２５】ｂ）次に、プリント基板４を反転させるた
め、ストッパー１３による固定を解除する。これと同時
に、基板上下機構１８及びガイド上下機構２０を動作さ
せプリント基板４をベルトコンベア５から持ち上げると
共に、可動ガイド１５をガイド６の位置から下げる（図
４）。なお、この時も基板支持部１６はプリント基板４
を空気吸着した状態である。また、基板上下機構１８及
びガイド上下機構２０を動作させることにより、プリン
ト基板４を反転させるまでの工程において、装置構成
（例えば、ベルトコンベア５、可動ガイド１５）とプリ
ント基板４との接触による基板の破損を防止している。

【００２６】ｃ）次に、移動機構２２を動作させて、基
板反転供給機構１４をプリント基板４に近接させる方向
に移動させる。移動機構２２は、プリント基板４が基板
保持部２５の間に挿入された状態でストップする（図
５）。

【００２７】ｄ）次に、基板保持部２５がプリント基板
４を上下方向から挟み込む。この状態で、移動機構２２
を動作させて、プリント基板４が基板支持部１６から離
れるように基板反転供給機構１４を移動させる（図
６）。なお、プリント基板４上の検査位置を保持するこ
とで、基板上に欠陥が発生する恐れがあり、基板保持部
２５がプリント基板４を保持する部分は、プリント基板
上の非検査位置であることが好ましい。これは上記ｃ）
における移動機構２２を適正に制御することで達成され
る。これにより、プリント基板４のプリント部分の破損
が防止される。

【００２８】ｅ）次に、移動機構２２により、プリント
基板４を反転できる位置（例えば、可動ガイド１５の外
側）まで移動した後に、反転部２４はプリント基板４を
１８０°回転させる（図７）。

【００２９】ｆ）次に、移動機構２２は、プリント基板
４を基板支持部１６に支持させるように、再度、基板反
転供給機構１４を移動させる（図８）。ｇ）最後に、基板支持部１６に支持されたプリント基板
４は、基板上下機構１８の動作によりベルトコンベア５
上に載置される。これと同時に、ガイド上下機構２０を
動作させ、可動ガイド１５をガイド６の位置まで持ち上
げ、さらに、ストッパー１３によりプリント基板４を固
定する。これにより、再度、外観検査が可能な状態とな
る（図９）。結果的として、プリント基板４の検査され
ていない面、つまり、裏面が撮像部１１に対向する点を
除けば、図３に示した状態が再現されたことになる。。

【００３０】上述の通り、本実施の形態によれば、プリ
ント基板４を連続した搬送ライン上で自動的に表裏反転
させて、その両面を一連の動作の中で自動的に検査でき
る。換言すれば、搬送ライン上の検査位置でプリント基
板４を表裏反転させるので、一度の検査でプリント基板
４の両面の検査を完了させることができる。

【００３１】また、手作業による基板の反転、セッティ
ングの必要が無いため検査時間が短縮される。さらに、
表面の検査終了時に、手作業によりプリント基板４を反
転させる必要がないことから、それらの取扱い途中（検
査中）に、プリント基板４に損傷を与えたり、基板上に
ゴミが付着するような不具合が生じる恐れがない。

【００３２】なお、本願発明は上記実施の形態に何ら限
定されるものではなく、本件発明の要旨を変更しない範
囲で種々変更することが可能である。本実施の形態の特
徴となる構成を以下にまとめる。

【００３３】（１）プリント基板４を検査位置へ搬送す
る搬送機構（ベルトコンベア５）と、検査位置で搬送機
構を停止させるため、搬送機構により搬送されるプリン
ト基板４の位置を検出する位置センサ１２と、検査位置
でプリント基板４を撮像する撮像部１１（カメラ９、レ
ンズ１０）と、撮像部１１で得られる画像に基づいて基
板の欠陥を検出する画像処理部３３と、検査位置でプリ
ント基板４を保持し、基板を１８０°反転させる機構
（基板反転供給機構１４）とを備えるプリント基板４の
外観検査装置。

【００３４】（２）更に、前記プリント基板４の欠陥の
有無に応じて、基板を振り分ける手段を有する（１）記
載のプリント基板４の外観検査装置。（３）更に、前記プリント基板４の検査順と欠陥情報と
を関連付けて記憶する記憶手段を有することを特徴とす
る（１）または（２）記載のプリント基板４の外観検査
装置。

【００３５】（４）第一の面（プリント基板４の表面）
及び第二の面（プリント基板４の裏面）を有するプリン
ト基板４の外観検査方法であって、以下の工程を含む、
前記プリント基板４を検査位置へ搬送する工程と、前記
検査位置で前記プリント基板４を停止する工程と、前記
プリント基板４の前記第一の面の画像を検出する工程
と、前記第一の面の画像に基づいて前記プリント基板４
の欠陥を検出する工程と、前記検査位置で前記プリント
基板４を反転させ、前記プリント基板４の前記第二の面
の画像を検出する工程と、前記第二の面の画像に基づい
て前記プリント基板４の欠陥を検出する工程と、前記プ
リント基板４の外観の欠陥の有無に応じてプリント基板
４を振り分ける工程と。（５）基板反転供給機構１４は、プリント基板４の非測
定位置を保持することを特徴とする（１）から（３）の
いずれかに記載されたプリント基板４の外観検査装置。

【００３６】（１）、（４）によれば、プリント基板４
の外観検査を行うための連続する搬送ライン上の外観検
査位置において、プリント基板４の表裏面を検査するこ
とが可能となる。また、プリント基板４の表裏反転を自
動化することができ、これによる検査時間の短縮及び反
転・セッティング作業が不要になるので検査が容易にな
る。

【００３７】（２）、（４）によれば、検査終了後に欠
陥のあるプリント基板４を処分を容易に行える。（３）によれば、プリント基板毎の欠陥をより詳細に検
討することが可能になる。また、製造プロセスに問題が
あった場合のプリント基板４の特徴的な欠陥や歩留まり
をデータとして蓄積することが可能になる。

【００３８】（５）によれば、プリント基板４を反転さ
せるときの基板の破損が防止される。

【００３９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、プリント基板の
表裏反転を自動化することができ、これによる検査時間
の短縮及び反転・セッティング作業が不要になるので検
査が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の構成を説明するための
概略図。

【図２】図１と同様に、本発明の一実施の形態の構成を
説明するための概略図。

【図３】図１及び図２に示される構成に基づいた本発明
の一実施の形態の動作を説明する図。

【図４】図１及び図２に示される構成に基づいた本発明
の一実施の形態の動作を説明する図。

【図５】図１及び図２に示される構成に基づいた本発明
の一実施の形態の動作を説明する図。

【図６】図１及び図２に示される構成に基づいた本発明
の一実施の形態の動作を説明する図。

【図７】図１及び図２に示される構成に基づいた本発明
の一実施の形態の動作を説明する図。

【図８】図１及び図２に示される構成に基づいた本発明
の一実施の形態の動作を説明する図。

【図９】図１及び図２に示される構成に基づいた本発明
の一実施の形態の動作を説明する図。

【符号の説明】

１プリント基板挿入部２プリント基板検査部３プリント基板排出部４プリント基板５ベルトコンベア６ガイド７挿入カセット８自動挿入機９カメラ１０レンズ１１撮像部１２位置センサ１３ストッパー１４基板反転供給機構１５可動ガイド１６基板支持部１７支持部用アーム１８基板上下機構１９可動ガイド用アーム２０ガイド上下機構２１装置本体２２移動機構２３アーム部２４反転部２５基板保持部２６自動排出機２７排出カセット３０制御系３１制御部３２モニタ３３画像処理部３４記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板を検査位置へ搬送する搬送機
構と、前記検査位置で前記搬送機構を停止させるため、
前記搬送機構により搬送される前記プリント基板の位置
を検出するセンサと、前記検査位置で前記プリント基板
を撮像する撮像部と、前記撮像部で得られる画像情報に
基づいて基板の欠陥を検出する画像処理部と、前記検査
位置でプリント基板を保持し、基板を１８０°反転させ
る機構とを備えることを特徴とするプリント基板の外観
検査装置。
【請求項２】更に、前記プリント基板の欠陥の有無に応
じて、基板を振り分ける手段を有する請求項１記載のプ
リント基板の外観検査装置。
【請求項３】更に、前記プリント基板の検査順と欠陥情
報とを関連付けて記憶する記憶手段を有することを特徴
とする請求項１又は２記載のプリント基板の外観検査装
置。
【請求項４】第一の面及び第二の面を有するプリント基
板の外観検査方法であって、以下の工程を含む、前記プ
リント基板を検査位置へ搬送する工程と、前記検査位置
で前記プリント基板を停止する工程と、前記プリント基
板の前記第一の面の画像を検出する工程と、前記第一の
面の画像に基づいて前記プリント基板の欠陥を検出する
工程と、前記検査位置で前記プリント基板を反転させ、
前記プリント基板の前記第二の面の画像を検出する工程
と、前記第二の面の画像に基づいて前記プリント基板の
欠陥を検出する工程と、前記プリント基板の外観の欠陥
の有無に応じてプリント基板を振り分ける工程と。