JP2001156425A - プリント基板検査装置 - Google Patents
プリント基板検査装置Info
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Abstract
き、特にプリント基板上の変位量を精度良く検出するこ
とができること。 【解決手段】 センサヘッド20は、所定の走査範囲で
レーザビームをプリント基板に照射して変位量を測定す
る。センサヘッド20は、Z軸移動手段29により高さ
方向に移動自在であり、プリント基板Pの半田の突起に
応じて常時一定間隔となるよう移動する。X軸移動手段
28はセンサヘッド20をレーザビームの走査方向に沿
ってこのレーザビームの走査範囲の間隔で移動させる。
Y軸移動手段は、センサヘッド20のレーザビームの走
査方向と直交する方向にプリント基板Pを移動させる。
これにより、プリント基板Pの全面を短時間で測定で
き、この際プリント基板Pの反りに影響を受けずに測定
できる。
Description
査するプリント基板検査装置に係り、特に、基板表面の
各種状態を高速に検査できるプリント基板検査装置に関
する。
の半田付け状態や、部品の搭載状態を検査装置で検査す
るようになっている。この基板の製造ラインは、例えば
半田印刷機〜検査装置〜部品搭載機で構成されている。
上記ライン上での検査装置には、前段の半田印刷機で半
田が印刷されたプリント基板が搬入され、このプリント
基板に印刷された半田の状態を検査して後段の部品搭載
機に搬出する。部品搭載機ではプリント基板に電子部品
を実装する。
刷された箇所を搬送装置の上部に配置されたCCDやレ
ーザ変位計等の検査手段で検出し、半田印刷の状態(欠
損の有無等)を検査するようになっている。この検査手
段は、プリント基板上を走査して各半田を検出するよう
になっている。
検出原理を示す概要図である。光源51からのレーザビ
ームをプリント基板Pの基板面に照射し、その照射点S
の反射光による像を結像レンズ53によって受光素子5
4の受光面54aに結像させる構成である。
に移動すると(半田等の突起があると)、照射点Sが
S’あるいはS”に移動し、対応して受光素子54の受
光面54aの結像点Kの位置がK’あるいはK”に移動
する。受光素子54は、この結像点Kの位置に対応した
検出信号を出力し、この信号の変化量に基づきプリント
基板P上の突起(半田)の変位量(高さや外形)を出力
する。レーザ変位計が検出可能な検出範囲は、図示の如
く所定の範囲を有している。
のレーザ変位計を用いると、半田の高さを検出でき、面
積と高さから体積を得ることができる。しかしながら、
従来の検査装置に用いたレーザ変位計は、プリント基板
Pに対してレーザビームを1点の照射点Sに照射する構
成であるため、この検査手段をプリント基板Pに対し相
対的に縦横方向(X,Y軸)に走査移動させねばならな
かった。
場合、このCCDを搬送方向と直交する方向に(Y軸に
沿って)配置すれば、CCDはプリント基板の搬送方向
(X軸)にのみ移動させれば検査できる。しかし、CC
Dは半田の外形しか検出できず高さ、及び体積を求める
ことができず、プリント基板Pの検査項目を増やすこと
ができなかった。
れたものであり、プリント基板の各種項目を短時間で検
査でき、特にプリント基板上の変位量を精度良く検出す
ることができるプリント基板検査装置の提供を目的とし
ている。
め、本発明のプリント基板検査装置は、プリント基板の
表面状態を検査するプリント基板検査装置において、前
記プリント基板に対向配置され、該プリント基板にレー
ザビームを照射する光源と、該光源から出射されたレー
ザビームをプリント基板上で走査させる偏向手段と、前
記プリント基板の反射光の検出位置に基づきプリント基
板上の突起の変位量を前記走査範囲で連続的に検出する
受光素子からなる非接触型のセンサヘッドと、前記セン
サヘッドを前記突起の変位方向に移動自在なZ軸移動手
段と、前記センサヘッドから出力された変位量の検出信
号に基づき、前記Z軸移動手段を駆動して前記センサヘ
ッドを前記プリント基板に対して常時測定可能な所定間
隔となるよう制御する処理手段と、を備えたことを特徴
とする。
から出力される1走査期間中における所定ポイントの変
位量の平均値を演算する平均化手段と、前記センサヘッ
ドの検出範囲に対応して前記Z軸移動手段を移動制御す
るための設定範囲が設定される範囲設定手段と、前記平
均化手段で平均化された変位量が前記範囲設定手段の設
定範囲を超える場合に前記センサヘッドと前記プリント
基板との間隔が一定な所定間隔となるよう前記Z軸移動
手段を所定の移動量だけ駆動制御する移動量算出手段
と、によって構成することができる。
ーザビームの走査方向と直交する方向に相対的に前記Z
軸移動手段を移動させるY軸移動手段を備えた構成とし
てもよい。
ーザビームの走査方向に沿って前記プリント基板を搬出
入する搬送手段と、前記センサヘッドから出射されるレ
ーザビームの走査方向と直交する方向に前記搬送手段を
移動させるY軸移動手段と、前記Z軸移動手段を前記プ
リント基板の搬送方向に沿って移動させるX軸移動手段
とを備え、前記センサヘッドは、前記搬送手段の搬送方
向中途位置に設けられており、該中途位置で停止される
プリント基板を検査するものであり、前記プリント基板
の検査時は、前記Y軸移動手段により前記プリント基板
を搬送方向と直交する方向に移動させ、また、前記X軸
移動手段により前記センサヘッドを搬送方向に沿って移
動させることにより基板面全体の検査を実行させる構成
としてもよい。
基板上に照射されるレーザビームの走査範囲の間隔で前
記センサヘッドを前記搬送方向に移動させる構成にもで
きる。
ーザビームを所定の走査範囲でプリント基板Pに照射さ
せ、この走査範囲の変位量を連続的に出力する。処理手
段32は、平均化手段33が1走査期間中の所定ポイン
トの変位量の平均値を演算する。移動量算出手段35
は、変位量の平均値が範囲設定手段34に設定された所
定範囲内に納まっているか否かを判断する。所定範囲を
超える場合、Z軸移動手段29を駆動し、センサヘッド
20とプリント基板Pの間の距離が一定な距離になるよ
う制御する。これにより、センサヘッド20は、プリン
ト基板P上の反りや傾きに対応して高さ方向に移動しな
がら変位量を測定していき常時測定可能にする。
実施形態を説明する。図1は、プリント基板検査装置の
側面図、図2は同平面図である。検査装置1の筐体内部
には、搬送手段2が設けられプリント基板Pを図中X軸
方向に搬送させる。この搬送方向手前側には前段装置の
搬出部が設けられ、搬送方向後端側には後段装置の搬入
部が設けられている。
有して配置された一対のレール3(3a,3b)及びベ
ルト4(4a,4b)を有する。このY軸はX軸(搬送
方向)と直交する方向である。一方は固定レール3aで
あり、ベルト4aはこの固定レール3a上を移動する無
端状に形成される。他方は固定レール3aと平行な可動
レール3bであり、同様に無端状のベルト4bを有す
る。ベルト4a,4bはそれぞれ両端が回転軸5で軸支
され、モータ6の回転でプリント基板PをX軸方向に搬
送移動させる。
は、Y軸テーブル7上に設けられている。Y軸テーブル
7は、Y軸方向に延びる複数の支軸、ボールネジ、及び
モータ等からなるY軸移動手段8によってY軸方向に移
動自在である。このY軸テーブル7上には、支軸、ボー
ルネジ、及びモータ等からなるW軸移動手段10が設け
られ、可動レール3bをW軸方向に移動自在に支持して
いる。W軸はY軸と同方向である。これにより、可動レ
ール3bは固定レール3aに対してY軸方向に移動し、
互いの間隔が可変自在であり、搬送するプリント基板P
の幅に対応することができる。なお、不図示であるが、
固定レール3a、及び可動レール3bには側部位置にそ
れぞれプリント板Pを案内する側板が設けられている。
基板Pを検査する検査手段12が設けられている。この
検査手段12にはレーザ変位計が用いられ、プリント基
板Pの表面側の状態を検出する。例えば前段装置が半田
印刷機であれば半田の突起(高さ方向Zの変位量を検出
する。この検査手段12は、X,Y軸方向に移動走査さ
れ、プリント基板Pの3次元データを出力する。検査手
段12の検出信号は処理手段32に出力される。
ッド20と走査移動手段27を備えている。走査移動手
段27は、X軸移動手段28と、Z軸移動手段29で構
成され、Z軸移動手段29にセンサヘッド20が設けら
れている。X軸移動手段28は、プリント基板Pの検査
位置上部においてX軸方向に沿って水平な支軸、ボール
ネジ、及びモータ等で構成されている。このX軸方向の
長さはプリント基板Pの長さ程度である。
モータによってX軸方向に移動自在な移動体29aと、
移動体29aの上下方向(Z軸方向)に設けられた支
軸、ボールネジ、及びモータ等で構成されている。この
移動体29aはボールネジに螺合しており、ボールネジ
の回転によって上下動自在である。これにより、センサ
ヘッド20は、プリント基板Pの搬送方向(X軸方向)
に走査移動自在である。ここで、Z軸移動手段29は、
プリント基板Pと所定の間隔を維持した状態で変位量を
測定する倣い計測を行うため、センサヘッド20を高さ
方向に移動させる。
視図に示す。このセンサヘッド20の投光系では、光源
21から放射されるレーザビームを振動ミラー型等の偏
向装置22によって一定角度内の範囲で偏向させ、この
偏向されたビームをレンズ23によってその光軸が一平
面上で平行に移動するビームにする。そして、このビー
ムをプリント基板Pの表面に所定の入射角度により照射
し、その照射点Sを直線的に往復走査又は片道走査す
る。
入射角度と同じ角度で正反射され、その照射点Sの像を
第1の円筒面レンズ(シリンドリカルレンズ)24及び
第2の円筒面レンズ25によって受光素子26の受光面
26aに結像される。上記走査によりプリント基板P上
の半田突起の高さに対応した検出信号が受光素子26か
ら出力される。そして、上記走査により半田突起の高さ
を一方向に渡って連続的に測定する。ここで、センサヘ
ッド20による走査範囲を図2中xAで示す。この走査
方向は、プリント基板Pの搬送方向Xに沿った方向であ
る。
図である。処理手段32は、センサヘッド20から出力
される高さデータを含む検出信号に基づき、プリント基
板P上の半田の面積、体積等を演算して求め、予め記憶
されている座標形式の各半田のデータベースと照合し各
半田の状態(欠損等)を検査する。なお、この検査を実
行する構成は図示していない。
る構成のみを抽出してある。図示のように、センサヘッ
ド20の検出信号(高さデータ)は、平均化手段33で
平均化される。範囲設定手段34には、高さ方向に関す
る所定の設定範囲が設定されている。移動量算出手段3
5は、平均化手段33の高さの平均値が、範囲設定手段
34に設定された設定範囲内に納まっているか否かを判
断し、納まっているときには、Z軸移動手段29の高さ
制御を実行しない。一方納まっていないときには、納ま
る方向にZ軸移動手段29を高さ制御する。範囲設定手
段に設定する設定範囲は、センサヘッド20の高さ方向
の検出範囲(図5参照)に対応して設定される。少なく
とも、設定範囲はセンサヘッドの検出範囲に対して十分
に狭い範囲に設定する。
る。プリント基板Pは、搬送手段2のモータ6が回転に
よりベルト4a,4b上をX軸方向に移動する。略中央
部の検査位置には固定用のストッパ13が突出してお
り、プリント基板Pがこの検査位置にて停止するように
なっている。プリント基板Pは位置検出センサ(不図
示)により検査位置に達したことが検出された後、モー
タ6の停止で検査手段12の直下に位置する。この状態
でプリント基板Pは不図示の矯正機構により搬送方向の
反りが矯正される。具体的には、レール3a,3bは、
この長さ方向に渡ってプリント基板Pの両端部を挟持
し、この両端部は長さ方向の反りが矯正される。
される。センサヘッド20は、プリント基板P上の変位
量(半田突起)をX,Y軸方向に走査して行う。うちX
軸方向の走査は走査移動手段27によりセンサヘッド2
0を移動制御して行う。また、Y軸方向の走査は、搬送
装置1のY軸テーブル7を移動制御して行うようになっ
ている。
センサヘッド20によるレーザビームの照射点Sをプリ
ント基板Pの4隅部分(位置T1)から開始し、同時に
モータを駆動してY軸テーブル7をこのプリント基板P
の幅Dに対応した距離だけY1方向に移動させて(同Y
軸方向を主走査方向とする)、連続的に半田突起の変位
量を検出していく。このY軸テーブル7の移動時、固定
レール3a及び可動レール3bの間隔は不変であるため
プリント基板Pは、同Y1方向に移動する。レーザビー
ムの照射点Sがプリント基板Pの他端側(位置T2)ま
で移動すると、モータ8bの駆動を停止させる。
28のモータを駆動してセンサヘッド20をX軸方向に
所定量(位置T3)まで移動(副走査)させる。このX
軸方向への移動量は、センサヘッド20の走査範囲xA
に対応している。図2記載のように、センサヘッド20
がレーザビームをX軸方向に図中xAの幅で走査する場
合、この走査幅xAに対応した所定量だけセンサヘッド
20をX軸方向に移動させる。
動させて連続的に半田突起の変位量を検出していく。こ
の後、走査移動手段27のX軸移動手段28のモータを
駆動してセンサヘッド20をX軸方向に所定量(位置T
4まで)移動(副走査)させる。以上のようなX,Y軸
への移動走査の繰返しでプリント基板P上の半田突起の
変位量を連続的に検出していく。
可能な構成であることを利用して、プリント基板Pの検
査処理時に、センサヘッド20側はX軸方向にのみ移動
制御するようになっている。
ト基板Pに対して相対的にX,Y軸方向に走査すること
によって、センサヘッド20からは連続的にプリント基
板P上の半田の突起に対応した高さデータ(検出信号)
を連続出力する。この際、処理手段30は倣い制御を実
行する。センサヘッド20が走査範囲xAを1回走査し
た際に得られた複数ポイントの高さデータは、平均化手
段33で平均化処理される。例えば、1回の走査で15
00ポイントの高さデータが得られるが、平均化手段3
3は所定ポイント間隔で複数、例えば10ポイントの高
さデータを抽出して抽出した10ポイントの高さデータ
の平均値を求める。
タの平均値が範囲設定手段34に設定されている範囲
(α±β)内にあるか否かを判断する。高さデータの平
均値が設定範囲(α±β)内に納まっている時には、次
回のセンサヘッド20による走査時におけるZ軸移動手
段29の高さ制御を実行せず、プリント基板Pとセンサ
ヘッド20の間隔が一定な状態で走査を実行させる。
±β)から外れた場合には、次回のセンサヘッド20に
よる走査時にZ軸移動手段29の高さ制御を実行する。
例えば、プリント基板Pが傾いていて、センサヘッド2
0との間隔が以前に比して短くなった場合(+γ:γ>
β)、一定間隔(L)を保持するためにセンサヘッド2
0を(−γ)分だけ離す方向(上方向)にZ軸移動手段
29を移動制御する。また、センサヘッド20との間隔
が以前に比して長くなった場合(−γ:γ>β)、一定
間隔(L)を保持するためにセンサヘッド20を(+
γ)分だけ近づける方向(下方向)にZ軸移動手段29
を移動制御する。このように、プリント基板P上の突起
の形状に対応して、センサヘッド20がこの突起と常に
一定距離を保つよう制御する。
(a)に示すように、センサヘッド20は所定の作動距
離L(センサヘッド20筐体からプリント基板Pまでの
間の物理的最短距離)を有し、この作動距離Lを中心と
して検出範囲±Bを有している。したがって、平均値が
常時作動距離Lのほぼ中心に位置するよう(α=0)、
設定範囲α±βを検出範囲±Bの範囲内に設定すればよ
い。これに限らず、図5(b)に示すように、検出範囲
±Bの範囲内であれば、作動距離Lから離れた位置を基
準(α≠0)として設定範囲α±βを設定することもで
きる。図示の例では、設定範囲α±βを作動距離Lの上
方位置にやや偏位させた状態である。但し、設定範囲α
±βは、検出範囲±Bの範囲内に設定する必要がある。
リント基板Pの反りや傾きの影響を除去した変位データ
(検出信号)を得ることができるようになる。即ち、プ
リント基板Pが反っていても、この反りに沿ってセンサ
ヘッド20が高さ移動し、このプリント基板P上の半田
の変位量を測定できるようになる。処理手段32は、プ
リント基板P上に形成された大部分を占めるレジスト面
を高さの基準データとして取込み、センサヘッド20が
このレジスト面の高さを測定後、半田の高さを測定する
ことにより、直前のレジスト面を基準として半田の高さ
を補正する。
サヘッド20の走査速度が高速であることから、1走査
中で間引きした変位量の平均を演算する構成としたが、
平均化演算が高速に行えるのであれば、1走査全ての変
位量の平均を演算する構成とすることもできる。
ント基板Pの検査を終了した後は、ストッパ13が退避
してモータ6の駆動によりプリント板PはX軸方向の後
段装置に搬出される。
ッド20を移動させ、Y軸方向にプリント基板Pを移動
させる構成を説明したが、これに限らず相対的に移動す
る構成であればよい。例えば、プリント基板P側が固定
でセンサヘッド20側がX,Y軸いずれにも移動する構
成にもできる。
ーザビームを走査させるため、プリント基板を高速に検
査することができる。この際プリント基板の突起の変位
量を検出でき、面積、高さ、体積等の各種項目を検査で
きるようになる。また、プリント基板の反りや傾きに応
じてZ軸移動手段を駆動させセンサヘッドをこの変位方
向に移動させる構成であるため、プリント基板の反りや
傾きの影響を受けずに基板面に対する突起の変位量を正
確に測定できるようになる。また、センサヘッドから出
力される1走査期間中における所定ポイントの変位量の
平均値を設定範囲と比較して平均化された変位量が設定
範囲を超える場合にセンサヘッドと前記プリント基板と
の間隔が一定となるようセンサヘッドを移動制御するこ
とにより、突起の状態が変化しても常時この突起の変位
量を正確に測定できるようになる。また、Y軸移動手段
によりセンサヘッドをレーザビームの走査方向と直交す
る方向に相対的に移動させることにより、センサヘッド
の走査範囲の幅で直交する方向に渡る面積の変位量を短
時間で検査できるようになる。また、Y軸移動手段でプ
リント基板側をY軸に移動させ、X軸移動手段でセンサ
ヘッドをX軸方向に移動させることにより、プリント基
板の基板面全体の検査を短時間で行えるようになる。こ
の際、X軸移動手段は、前記プリント基板上に照射され
るレーザビームの走査範囲に対応してセンサヘッドを搬
送方向に移動させることにより、プリント基板の検査を
最も効率的に行えるようになる。
示す側面図。
ブル、8…Y軸移動手段、12…検査手段、20…セン
サヘッド、28…X軸移動手段、29…Z軸移動手段、
32…処理手段、33…平均化手段、34…範囲設定手
段、35…移動量算出手段、P…プリント基板。
Claims (5)
- 【請求項1】 プリント基板の表面状態を検査するプリ
ント基板検査装置において、 前記プリント基板に対向配置され、該プリント基板にレ
ーザビームを照射する光源と、該光源から出射されたレ
ーザビームをプリント基板上で走査させる偏向手段と、
前記プリント基板の反射光の検出位置に基づきプリント
基板上の突起の変位量を前記走査範囲で連続的に検出す
る受光素子からなる非接触型のセンサヘッドと、 前記センサヘッドを前記突起の変位方向に移動自在なZ
軸移動手段と、 前記センサヘッドから出力された変位量の検出信号に基
づき、前記Z軸移動手段を駆動して前記センサヘッドを
前記プリント基板に対して測定可能な所定間隔となるよ
う制御する処理手段と、を備えたことを特徴とするプリ
ント基板検査装置。 - 【請求項2】 前記処理手段は、前記センサヘッドから
出力される1走査期間中における所定ポイントの変位量
の平均値を演算する平均化手段と、 前記センサヘッドの検出範囲に対応して前記Z軸移動手
段を移動制御するための設定範囲が設定される範囲設定
手段と、 前記平均化手段で平均化された変位量が前記範囲設定手
段の設定範囲を超える場合に前記センサヘッドと前記プ
リント基板との間隔が一定な所定間隔となるよう前記Z
軸移動手段を所定の移動量だけ駆動制御する移動量算出
手段と、からなる請求項1記載のプリント基板検査装
置。 - 【請求項3】 前記センサヘッドから出射されるレーザ
ビームの走査方向と直交する方向に相対的に前記Z軸移
動手段を移動させるY軸移動手段を備えた請求項1記載
のプリント基板検査装置。 - 【請求項4】 前記センサヘッドから出射されるレーザ
ビームの走査方向に沿って前記プリント基板を搬出入す
る搬送手段と、 前記センサヘッドから出射されるレーザビームの走査方
向と直交する方向に前記搬送手段を移動させるY軸移動
手段と、 前記Z軸移動手段を前記プリント基板の搬送方向に沿っ
て移動させるX軸移動手段とを備え、 前記センサヘッドは、前記搬送手段の搬送方向中途位置
に設けられており、該中途位置で停止されるプリント基
板を検査するものであり、 前記プリント基板の検査時は、前記Y軸移動手段により
前記プリント基板を搬送方向と直交する方向に移動さ
せ、また、前記X軸移動手段により前記センサヘッドを
搬送方向に沿って移動させることにより基板面全体の検
査を実行させる構成とされた請求項1記載のプリント基
板検査装置。 - 【請求項5】 前記X軸移動手段は、前記プリント基板
上に照射されるレーザビームの走査範囲の間隔で前記セ
ンサヘッドを前記搬送方向に移動させる構成とした請求
項4記載のプリント基板の検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33634299A JP4008168B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | プリント基板検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33634299A JP4008168B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | プリント基板検査装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001156425A true JP2001156425A (ja) | 2001-06-08 |
JP4008168B2 JP4008168B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=18298138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33634299A Expired - Fee Related JP4008168B2 (ja) | 1999-11-26 | 1999-11-26 | プリント基板検査装置 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP4008168B2 (ja) |
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