JP2001284790A - クリームはんだ印刷目視検査装置および検査方法 - Google Patents
クリームはんだ印刷目視検査装置および検査方法Info
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Abstract
判定を簡単、的確に行なうことができる目視検査支援装
置を提供する。 【解決手段】 モニタ上に、検査したいクリームはんだ
印刷部を表示する。その表示に重ねて、予め教示してお
いた良品のクリームはんだの形状の目安となる図形を表
示する。これらを目視で比較し、良・不良を判定する。
Description
リームはんだを印刷した基板で、クリームはんだ印刷が
正常に行なわれているかどうかを目視により検査するた
めのクリームはんだ印刷目視検査装置およびその方法に
関する。
リーム状はんだを印刷し、その後に電子部品等を搭載し
てプリント基板をリフロー炉に通し、電子部品等のはん
だ付けを行なう表面実装方式が用いられていた。
検査装置によって、クリームはんだ印刷機でプリント基
板に印刷したクリーム状はんだの各印刷箇所を、画像処
理技術を用いて検査し、印刷ずれ、印刷滲み、印刷かす
れなどの印刷不良箇所を検出するようにしていた。
自動検査装置が印刷不良箇所を検出すると、オペレータ
ははんだ印刷工程ラインを停止し、不良と判定された被
検査基板上のはんだの印刷品質を確認していた。
て目視でクリームはんだ印刷後の基板を見て印刷が正常
かどうか判断していた。このとき、検査担当者はクリー
ムはんだ印刷部の形状と、そのクリームはんだの下にあ
るパッド(ランドともいう)形状を比較して判定してい
た。
はんだの量が少なく、かすれた場合や、形状に問題があ
る場合には、下部のパッドが見えるので容易に不良であ
ることが判定できる。しかしながら、クリームはんだの
量を多く、だれて滲みが発生した場合は、下部のパッド
の全部または一部が見えないので容易に判定できず、不
良を見逃すことがあった。
より小さいので、一般的にはパッドより小さくなる。そ
のような印刷状態となるように工程を調整できることが
好ましいが、工場の技術力が十分でない場合にはクリー
ムはんだのサイズがばらつくためパッドより大きい場合
でも良品と判定しないと生産ラインの直行率(製品とし
て合格とみなされる割合)が低くなると言う問題が有っ
た。
合、予め設定された面積基準や、マスク開口部形状等の
データと比較して厳密に検査するので、この場合も生産
ラインの直行率が低くなり、生産に影響をきたすことが
あった。
れた基板の画像をモニタ上に表示し、作業者が目視で本
当に不良と判定すべきかどうか判断していた。そのとき
に、上記のような視認性の問題が生じていた。
るためになされたもので、目視によるクリームはんだ印
刷の良・不良の判定を簡単、的確に行なうことができる
クリームはんだ印刷目視検査装置およびその方法を提供
することを目的とする。
はんだ印刷目視検査装置は、表示装置と、表示装置上に
クリームはんだ印刷の拡大画像を表示する手段と、クリ
ームはんだ印刷の拡大画像に重ねて、予め教示された目
安形状を表示する手段とを含む。
印刷の拡大画像と比較するための図形である。目安形状
としては、クリームはんだ印刷のマスク開口の形状を使
用することができる。また、印刷されたクリームはんだ
の形状がマスク開口に対して大きくなったり小さくなっ
たりする傾向がある場合は、マスク開口の形状を適宜拡
大または縮小して目安形状としてもよい。目安形状とし
ては、クリームはんだ印刷が良好になされた場合のクリ
ームはんだ形状かそれに近い形状を採用するのが便利で
ある。しかし、これに限らず、たとえば良品のクリーム
はんだ形状が円形である場合に、その円形に外接する正
方形のように、形状としては異なるがクリームはんだ形
状の大きさや位置ずれを判断する目安とすることが可能
な図形を採用してもよい。本発明による目安形状は、ク
リームはんだの形状がその形状をはみ出したら不良と判
定するといったような意味での検査基準ではなく、目視
検査者に対してクリームはんだ形状との比較対象を提供
することを目的としたものである。クリームはんだ形状
が目安形状と比較して、どの程度大きさが異なったり位
置ずれしたりしたときに不良と判定するかの判断は目視
検査者に任される。このことにより、それぞれのプリン
ト基板実装ラインの実情に適合した柔軟な目視検査が可
能になる。
刷部を拡大して表示し、その表示に重ねて予め教示して
おいた目安形状を表示するため、クリームはんだ付けの
良、不良を目視で容易に判断することができる。
なる色で示すか、または、一方を実線で、他方を斜線で
示す等、それぞれの表示状態を変えるのが好ましい。
クリームはんだ印刷装置で自動的に印刷された後クリー
ムはんだ自動検査装置で検査され、クリームはんだ印刷
目視検査装置は自動検査装置でクリームはんだの印刷状
態が不良または不良の疑いがあると判定されたときに用
いられる。
ムはんだの印刷状態が不良または不良の疑いがあると判
定され、目視検査が必要と認められたときのみに用いら
れるため、クリームはんだの印刷検査が容易になるとと
もに、既設の検査装置にも設置が可能である。
置は、クリームはんだ印刷自動検査装置と一体の装置と
なし、自動検査装置の撮像機能や表示機能を利用して、
自動検査装置が有する表示装置に、クリームはんだ印刷
の拡大画像に重ねて目安形状を表示することにより実現
することができる。この場合、自動検査機能により不良
と判定された部分を目視検査の対象とするとよい。ま
た、自動検査装置とは独立の装置となし、自動検査装置
で不良と判定された部分を目視検査の対象としてもよ
い。
ずに、単独の目視検査装置として使用することもでき
る。
その間にクリームはんだが乾いてしまうことが考えられ
るので、抜き取り検査的に選択した箇所を対象にして検
査するのがよい。
印刷パターンはCADを用いて作成され、目安形状は、
CADのデータから生成される。
安形状は、クリームはんだ印刷の印刷パターンを形成す
るCADのデータを用いて作成される為、正確な目安形
状を容易に生成することができる。
に基づいて作成しても良いし、基板のパッドや良品のク
リームはんだを撮像したデータに基づいて作成しても良
い。
像上で、マウスを用いて長方形等の図形を描く手法によ
り図形を作成し、その図形を目安形状としてもよい。
はんだ印刷目視検査方法は表示装置上にクリームはんだ
印刷の拡大画像を表示するステップと、クリームはんだ
印刷の拡大画像に重ねて、予め教示された目安形状を表
示するステップと表示されたクリームはんだ印刷の拡大
画像と目安形状とを比較してはんだ付け状態を判断する
ステップ含む。
刷部を拡大して表示し、その表示に重ねて予め教示して
おいた目安形状を表示してはんだ付け状態を判断するた
め、クリームはんだ付けの良、不良を目視で容易に判断
することができる検査方法を提供できる。
を参照して説明する。
ームはんだ印刷目視検査装置の要部を示すブロック図で
ある。
検査装置は、検査対象となるクリームはんだの印刷され
た基板を水平方向に移動するためのXYテーブル19
と、XYテーブル19上に載置された基板の印刷された
クリームはんだの状態を撮像するカメラ11と、撮像さ
れた画像を表示するモニタ17と、良品はんだの目安形
状を記憶する記憶装置21と、キーボードやマウス等の
入出力装置18と、装置全体を制御する制御装置として
のパソコン20とを含む。パソコン20に対してクリー
ムはんだ印刷を行なうための元データとなるマスク開口
を規定するCADからのデータファイル22を読込む。
このデータを目安形状として記憶装置21に記憶してそ
れをオーバレイメモリ14上に描画する。この実施の形
態においては、目安形状のことを基準はんだ形状とい
う。
ータ12でデジタル信号に変換され、フレームメモリ1
3に記憶される。オーバレイメモリ14上に描画された
希望の大きさに近いマスク開口を有するCADデータと
実際に撮像されたフレームメモリ13との画像が合成回
路(OR回路)15で合成され、D/Aコンバータ16
でアナログデータに変換されてモニタ17上に表示され
る。
すフローチャートである。図2を参照して、基準はんだ
形状の記憶においては、まずCADデータを使って対象
基板のマスク開口部の形状を計算する(ステップS1
1、以下ステップを略す)。
状の大きさと異ならせたい場合は、拡大、または縮小す
る処理を行なう(S12)。このように基準はんだ形状
をマスク開口部形状の大きさと異ならせる必要が生じる
のは次の理由による。
は、クリームはんだの形状とマスク開口部形状はほぼ同
じになるが、ピンの小さいICの場合のように、マスク
開口部形状が小さいときは、クリームはんだの形状は、
マスク開口部形状よりかなり小さくなる。また、クリー
ムはんだの粘度が高い場合は、マスク開口部形状より小
さくなり、逆に低い場合はマスク開口部形状より大きく
なる。また、マスク開口部のエッジ部分の処理が滑らか
でないと、エッジ部分にクリ−ムはんだが付着し抜けに
くくなるため、クリームはんだの形状が小さくなる。
決定した後、その形状を記憶装置21に記憶する(S1
3)。
との関係について説明する。図3は基板上に載置された
マスク31と基板30との関係を示す拡大模式図であ
る。(A)は平面図であり、(B)は(A)のIIIB
−IIIBで示す部分の断面図である。
パッド部分にクリームはんだを印刷するためのマスク3
1の開口部寸法aは必ずしもパッド32の寸法bとは一
致せず、一般的にはマスク31の開口部寸法aの方がパ
ッド32の寸法bよりも小さくなる。ここで規定してい
る基準はんだ形状はこのマスク開口寸法aのことをい
う。
を示すフローチャートである。図4を参照して、検査時
には、まず基板をXYテーブル19上に搬入する(S2
1)。XYテーブル19を移動して基板をカメラ11で
撮像する。
基板の画像と、形状記憶装置16に記憶された基準はん
だ形状を重ねて表示する(S23)。
品かどうかを判断する(S24)。これを基板全体を検
査するまで繰返す(S25)。
ーブル19から搬出する。図5はモニタ17上における
基板撮像画面において基準はんだ形状を重ねて表示した
状態を示す図である。(A)は基本的な概念を示し、
(B)は具体的な表示例を示す。
は、形状記憶装置21に記憶された予め教示した基準は
んだ形状41が表示され、そこにカメラ11で撮像した
実際のクリームはんだが印刷された状況42が表示され
る。ここで、撮像された基板の画像を点で示している。
ームはんだが多すぎてはみ出しているのがわかる。図5
(B)は基板の一部を表示した実際のモニタ11上の画
面表示を示す図である。図中実線が基準はんだ形状41
を示し、斜線で示した部分が実際にはんだ付けされてい
る状態を示す。
いるのがわかる。ここでは、一部パッドが見えている
が、見えないことも多い。
を斜線で示したが、実際のモニタ11上では、黄色等の
所望の色で表示してもよい。
目視検査装置を使用してはんだ付け状態の判断を必要と
するためのクリームはんだ自動検査装置について説明す
る。図6は自動検査装置の要部を示すブロック図であ
る。
検査時の基準となるモデル基板134を撮像して得られ
る検査領域のパラメータ(判定データ)と、検査基板1
35を撮像して得られる被検査領域のパラメータ(被検
査データ)とを比較し、被検査基板134の各ランド上
にクリーム状はんだが正しく印刷されているかを検査す
るものである。
01および画像データ処理部102を備え、画像データ
入力部101は基板134、135に印刷されたクリー
ム状はんだを撮像し、その撮像信号を画像データ処理部
102に入力する。画像データ処理部102は入力され
た撮像信号を画像データに変換し、この画像データに基
づいて判定データと被検査データとを作成し、両データ
を比較して被検査基板135上のクリーム状はんだの印
刷状態の良否を検査する。
101は、モデル基板134および被検査基板135を
載置するコンベア131、このコンベア131をY方向
(図の手前方向)に移動させるY軸テーブル部131、
コンベア132に載置された基板134、135を撮像
する撮像部105を含んでいる。
に両方の光を重ねあわせると、白色光となる橙色と青色
の光を照射する2本の蛍光燈を備えている。なお、この
投光部はリフローはんだ付け後の基板の検査装置ではそ
の構成は異なる。また、この構成は撮像部105はカラ
ーテレビカメラとこのカラーテレビカメラをX方向(図
の矢印方向)に移動させるX軸テーブル104を備えて
いる。
04はそれぞれ画像データ処理部102からの制御信号
に基づいて動作する図示のないモータを備えている。こ
れらモータの駆動によって、Y軸テーブル131がコン
ベア132をY方向へ移動させ、X軸テーブル104が
カラーテレビカメラ105をX方向移動させ、基板13
4、135の表面すべての箇所をカラーテレビカメラ1
05で撮像することができるように構成されている。
する。画像データ処理部102は、カラーテレビカメラ
105に接続された撮像部107、108と、画像処理
部109と、X軸テーブル104、Y軸テーブル131
をコントロールするXYテーブルコントローラ110
と、検査部111と、ティーチング部112と、指定箇
所記憶部113と、情報取得・記憶部122と、メモリ
114と、情報出力部123とを含み、これらすべてが
CPU130で制御されている。
RT表示器117、プリンタ118、通信装置119お
よびフロッピーディスク装置120が接続されている。
5から供給されるカラー信号R、G、Bをアナログ/デ
ジタル変換してCPU130に画像データとして出力す
る。メモリ部114はRAM(Random Access Memory)
を備え、CPU130の制御エリアとして使用される。
投光部103および撮像部107との間を接続するイン
ターフェイスとを備え、CPU130からの指示に基づ
き投光部103の各発光体の光量の調整、撮像部107
のカラーテレビカメラ105の各色相光出力の相互バラ
ンスの制御などを行なう。
供給される画像データを処理し、モデル基板134によ
る判定データや被検査基板135による被検査データを
作成し、CPU130および検査部111へ供給する。
130とX軸テーブル104およびY軸テーブル131
との間を接続するインターフェイスとを備え、CPU1
30からの指示に基づきX軸テーブル104およびY軸
テーブル131を制御する。
0から供給された判定データと、画像処理部109から
転送された被検査データとを比較し、被検査基板135
における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CPU130へ出力する。
ド時にCPU130から判定データが供給されたときに
これを記憶する。また、検査モード時にCPU130か
ら転送要求があったときに、この要求に応じて判定デー
タをCPU130および検査部111に供給する。
111からの検査結果データを記憶するもので、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。
印刷箇所ごとにランド単位で出力し、または複数のはん
だ印刷箇所を1つの部品単位にまとめた部品単位で出力
することができるように、各ランドの位置データと各部
品の位置データとを関連性を持って記憶する。
134に関するデータ、モデル基板134上のランドお
よび部品に関するデータと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116から入力され
たデータはCPU130へ供給される。また、キーボー
ド116は情報取得・記憶部122に記憶された検査結
果データをCRT表示器117に表示するための指示を
行なう。
stal Display)等からなる画像表示手段であってもよ
い。CPU130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、情
報取得・記憶部122に記憶された検査結果データに基
づいて被検査基板135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
像および不良内容とを画面上に表示する。
照して説明する。被検査基板135に印加されたクリー
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。
ング部112やキーボード116からその日の日付デー
タや被検査基板135のIDナンバー(識別番号)など
を取込むとともに、ティーチング部112から判定デー
タを読出し、これを検査部111に供給する(S3
1)。
の処理条件を整えた後、検査をスタートさせる(S3
2)。被検査基板135の供給があれば(S33)、Y
軸テーブル131上に被検査基板135をセットし(S
34)、ティーチングモード時と同様に画像処理部10
2にて各色相パターンの検出を行ない、各色相パターン
とランド位置データとに基づいて被検査データを作成す
る(S35)。
査部111に転送し、この被検査データと判定データと
を比較し、被検査基板135の各ランドにつきはんだ印
刷状態の良否を判定する(S36、S37)。
22に検査結果を記憶し、その被検査基板135を搬出
する(S39)。判定結果が不良であれば(S38でN
O)、判定結果をCRT表示器117やプリンタ118
に供給して表示およびプリントアウトし(S42、S4
3)、その後に情報取得・記憶部122に検査結果を記
憶して被検査基板135を搬出する(S39)。表示お
よびプリントアウトする内容としては、被検査基板13
5上の不良箇所の位置、部品名称、不良内容等である。
示したクリームはんだ印刷目視検査装置を用いて正確な
判断が行われているかいなかについて詳細な検査を行
う。すなわち、不良品でないのに不良であると判断され
ている割合が高いときは、直行率が低くなり、効率が悪
くなるため、検査装置の不良と判断する基準を下げる。
逆の場合は、基板としての不良品の発生率があがるた
め、基準を上げる。こうして、適切な処理がされる基準
を後に説明するティーチングモードで設定する。
査基板135の供給が続く限り繰返し、被検査基板13
5の供給が途切れると、被検査基板135の検査が終了
したか否かを判定し、終了するまで検査モードを繰返
す。
ィーチングモードについて説明する。すなわち、CPU
130の制御の下にプリント基板に印刷されたクリーム
状はんだの印刷状態の良否を判断する基準を決める動作
をティーチングモードという。新たな被検査基板135
を検査するときは、CPU130がモデル基板134を
用いて検査時の基準となる判定データを作成するために
ティーチングモードを実行する。モデル基板134は各
ランドにクリーム状はんだが正しく印刷された基準とな
る基板である。
撮像部107をオンし、撮像条件やデータの処理条件を
整える。次に、Y軸テーブル131上にモデル基板13
4をセットし、X軸テーブル104およびY軸テーブル
131を制御してモデル基板134の各所定位置で撮像
部107によってモデル基板134を撮像する。
射光を受けつつ撮像部107のカラーテレビカメラ10
5により撮像される。すなわち、投光部103は撮像コ
ントローラ108からの制御信号に基づいて橙色と青色
の光を異なる入射角で照射し、混合した光によりモデル
基板134を投光する。撮像部107はその反射構造を
カラーテレビカメラ105で撮像して電気信号に変換す
る。
基板134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108によって制御されている。
るような帯波長発光エネルギ分布を有する橙色光スペク
トルと青色光スペクトルの光を発する発光体をもって構
成するとともに、各発光体から照射された光が混色して
白色光となるように各色相光の光量が調整されている。
置されたカラーテレビカメラ105によってモデル基板
134からの反射光を3原色のカラー信号R、G、Bに
変換して画像データ処理部102へ供給する。
号R、G、Bは、A/D変換されて画像データに変換さ
れ、メモリ114にリアルタイムで記憶される。次い
で、CPU130はメモリ部114から各色相に対応す
る画像データを画像処理部109へ転送する。画像処理
部109では各色相の画像データを各色相別の適当なし
きい値で2値化するなどして、赤色、緑色、青色のパタ
ーンを抽出する。
制御して、各ランドの撮像パターンについて明度をチェ
ックするなどして各ランドの位置などを識別する。この
後、CPU130は各色相パターンとランド位置データ
とに基づいて、被検査基板135を検査するのに必要な
判定データを作成してこれをティーチング部122に記
憶して、ティーチングモードを終了する。
る処理手順を示すフローチャートである。図8を参照し
て、ティーチングモードにおいては、まず基板登録があ
るか否かを判断する(S51)。基板登録があれば(S
51でYES)、対象ランドへ移動する(S52)。次
いでパラメータの修正を行ない、基板の搬入を行なう
(S53,S54)。
5)。教示が終了すると基板の搬出を行なう(S56,
S57)。
NO)、基板名の選択を行ない、教示のスタート操作を
行ない、基板の搬入を行なう(S58,S59,S6
0)。次いで対象ランドへ移動し(S61)、パラメー
タの修正を行なう(S61,S62)。これを終了する
まで繰返す(S63)。
かを判断し(S64)、基板入れ替えがあれば(S64
でYES)、S61へ戻る。
O)、修正が終了するまで処理を繰返し、処理が終了す
ると(S65でYES)、基板を搬出する(S66)。
理状態を示す模式図である。図9に示すように、各基板
の同一場所のデータを連続的に取得する。
図であり、情報取得・記憶部122に記憶された検査結
果をCRT表示117に表示した状態を示す図である。
ンドとクリームはんだ部分とのずれがないため検査結果
はOKとなり、計測値は0となる。
ずれ1とあるが、検査結果はOKと判断される。
れ2であるが、検査結果はOKと判断される。
あり、所定のしきい値を超えるため、検査結果はNGと
判断される。
ータとして基板上にランドを形成するためのデータを作
成するCADのデータを用いたが、これに限らず、CA
Dデータを作成するための元データを用いても良い。ま
た、基板を撮像してそのデータに基づいても良いし、人
が手でデータを作成しても良い。
自動検査装置により不良と判定された箇所を対象として
目視検査することに使用することができる。また、この
自動検査装置に本発明の目視検査装置の機能を持たせ、
CRT表示器117にクリームはんだ印刷の拡大画像に
重ねて目安形状を表示するようにしてもよい。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
装置の要部を示すブロック図である。
示すフローチャートである。
クリームはんだ付けが行なわれるパッド部との位置関係
を示す図である。
め教示しておいた基準はんだ形状を表示した状態を示す
図である。
すブロック図である。
ャートである。
フローチャートである。
を示す図である。
ラ、12 A/D変換器、13 フレームメモリ、14
オーバレイメモリ、15 合成回路、16 D/A変
換器、17 モニタ、18 入出力装置、19 XYテ
ーブル、20 制御装置(パソコン)、21 記憶装
置、22 CADデータファイル。
0)
検査時の基準となるモデル基板134を撮像して得られ
る検査領域のパラメータ(判定データ)と、検査基板1
35を撮像して得られる被検査領域のパラメータ(被検
査データ)とを比較し、被検査基板135の各ランド上
にクリーム状はんだが正しく印刷されているかを検査す
るものである。
供給される画像データを処理し、モデル基板134によ
る判定データや被検査基板135による被検査データを
作成し、CPU130および検査部111へ供給する。
射光を受けつつ撮像部107のカラーテレビカメラ10
5により撮像される。すなわち、投光部103は撮像コ
ントローラ108からの制御信号に基づいて橙色と青色
の光を異なる入射角で照射し、混合した光によりモデル
基板134を投光する。撮像部107はその反射光をカ
ラーテレビカメラ105で撮像して電気信号に変換す
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 表示装置と、 前記表示装置上にクリームはんだ印刷の拡大画像を表示
する手段と、 前記クリームはんだ印刷の拡大画像に重ねて、予め教示
された目安形状を表示する手段とを含む、クリームはん
だ印刷目視検査装置。 - 【請求項2】 前記クリームはんだ印刷はクリームはん
だ印刷装置で自動的に印刷された後クリームはんだ自動
検査装置で検査され、 前記クリームはんだ印刷目視検査装置は前記自動検査装
置で前記クリームはんだの印刷状態が不良または不良の
疑いがあると判定されたときに用いられる、請求項1に
記載のクリームはんだ印刷目視検査装置。 - 【請求項3】 前記クリームはんだ印刷の印刷パターン
はCADを用いて作成され、 前記目安形状は、前記CADのデータから生成する、請
求項1に記載のクリームはんだ印刷目視検査装置。 - 【請求項4】 表示装置上にクリームはんだ印刷の拡大
画像を表示するステップと、 前記クリームはんだ印刷の拡大画像に重ねて、予め教示
された目安形状を表示するステップと前記表示されたク
リームはんだ印刷の拡大画像と目安形状とを比較しては
んだ付け状態を判断するステップとを含む、クリームは
んだ印刷目視検査方法。
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