JP2002261500A - 基板検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に実装したチップ部品の実装状態をより
確実に検査する。 【解決手段】 半透明の基板１表面に実装したチップ部
品５の実装状態を検査する検査方法であって、前記チッ
プ部品５を実装した後の前記基板１に裏面側から照明手
段２によって照明をおこない、前記基板１を透過した透
過光の明度を画像データとして、この画像データに対し
て所定の画像処理をおこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に対してチッ
プ部品の実装状態を検査する基板検査方法に用いて好適
な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基板等の基板上にチップ
部品を実装した際に、このチップ部品の有無を検査する
ことがおこなわれている。この検査としては、例えば、
チップ部品を実装した実装面側から基板に照明手段によ
って光が照射され、ＣＣＤカメラによって、基板表面か
らの反射光を一枚の画像として捉えている。

【０００３】ＣＣＤカメラによって捉えられる基板の反
射光による画像は、画像処理装置によって所定の処理を
施され、これによって、画像処理装置は、各チップ部品
毎の実装状態を検出して基板の良否を判定し、この結果
をモニタ等に表示するなどの出力をおこなっていた。こ
のとき、画像処理装置におけるＣＣＤカメラからの処理
としては、例えば、ＣＣＤカメラからの画像を白黒２値
データとしてチップ部品のコントラストと基板のコント
ラストとの差からチップ部品の有無を検査する、あるい
は、チップ部品の色と基板の色とを比較してその色合い
の差や濃淡の差からチップ部品の有無を検査することが
おこなわれていた。

【０００４】または、ＣＣＤカメラによる映像の替わり
に、チップ部品の高さ方向において、基板上のチップ部
品の実装される場所までの距離をレーザスキャン等によ
りスキャンしてその距離の差を計測し、この距離の差の
情報によりチップ部品の有無を検査することが考えられ
る。

【０００５】さらに、図８に示すように、実装面の裏側
に位置するＣＣＤカメラによって検査をおこなう方法も
あった。図において、符号２１は基板であり、この基板
２１のチップ部品２５の実装された実装面側に位置する
照明手段２２によって光が照射され、基板２１を透過し
た光を、基板２１の位置に焦点をあわせたＣＣＤカメラ
２３で捉え、この画像を実装面側からの検査と同様に処
理して検査していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＣＣＤ
カメラからの画像を処理する際、反射光を白黒２値デー
タとするコントラストの差による検査や、色合いの差や
濃淡の差からの検査をおこなった際には、チップ部品の
実装状態を正確に認識できずに検査漏れを生じる可能性
があり、発明者らには、より確実性の高い検査をおこな
いたいという要求が存在していた。また、レーザアブレ
ーション等によって、チップ部品の高さを検出する検査
方法は実質的におこなわれていない。これは、レーザス
キャンをＸＹ方向（２次元的）におこなうか、基板側を
移動する必要があり、検査時間がかかるという問題があ
るとともに、また、スキャン範囲が広くなった場合には
検査設備費が高額となってしまうという問題があるとい
う理由による。

【０００７】さらに、図８に示す上記の検査をおこなう
際には、銅薄膜等の配線パターンのように高さ寸法の小
さいものであれば問題がないが、チップ部品２５のよう
に高さ寸法２５Ｓが２ｍｍ程度のものであると、ＣＣＤ
カメラ２３の焦点位置である基板２１に、チップ部品２
５の影として、このチップ部品２５の輪郭に対応した濃
い影の領域２５Ａと、チップ部品２５の周囲にできる薄
い影の領域２５Ｂとが存在し、この薄い影の領域２５Ｂ
のために、ＣＣＤカメラ２３に取り込まれる画像情報の
輪郭が不鮮明になり、その結果、チップ部品２５の取り
付け位置等の検査結果が不正確になるという問題が生じ
ていた。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、基板に実装したチップ部品の実装状態をより確実
に検査することという目的を達成しようとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の基板検査方法
は、半透明の基板表面に実装したチップ部品の実装状態
を検査する検査方法であって、前記チップ部品を実装し
た後の前記基板に裏面側から照明手段によって照明をお
こない、前記基板を透過した透過光の明度を画像データ
として、この画像データに対して所定の画像処理をおこ
なうことにより上記課題を解決した。本発明において、
あらかじめ記憶された初期データと前記画像データとを
差分する処理をおこない、その後、さらに基準データと
比較する処理をおこなうことがより好ましい。また、本
発明において、前記初期データが、前記チップ部品を実
装する前の前記基板に裏面側から照明手段によって照明
をおこない、前記基板を透過した透過光の明度を画像デ
ータとして得られる手段を採用することもできる。

【００１０】本発明の基板検査方法は、チップ部品を実
装した後の半透明の基板に、チップ部品の実装面と逆の
裏面側から照明手段によって照明をおこない、前記基板
を透過した透過光の明度を画像データとして、この画像
データに対して所定の画像処理をおこなうことにより、
光の透過する基板そのものに対して、銅等の金属からな
るプリント配線部分および実装されたチップ部品部分で
は光が透過しないため、透過光の明度を映像データとす
ることによりチップ部品の有無などの実装状態を確実に
把握することができるため、基板の実装面側から照明を
おこないその反射光によってチップ部品の実装状態を検
査する方法に比べて、より確実にチップ部品の基板に対
する実装状態の検査をおこなうことができる。また、チ
ップ部品に高さ寸法のばらつきがある場合や、チップ部
品の厚み寸法が薄い場合でも実装状態を検査することが
できる。

【００１１】ここで、過光を撮影する手段としてはＣＣ
Ｄカメラ等のカメラを適応することができ、また、照明
手段としてはハロゲンランプ等を採用することができ
る。さらに、半透明の基板とは、照明手段によって基板
を照射した際に、その透過光がカメラによって撮影可能
なものを意味しており、これらの組み合わせとしては、
例えば、基板として、０．５ｍｍ程度の厚さを有するエ
ポキシ樹脂等からなるもの、照明手段として、色温度３
００Ｋ，照度５０００００ルクス程度以上の可視光を有
するもの、ＣＣＤカメラとして、最低被写体照度３．０
ルクス，感度Ｆ４（４００ルクス時）程度で、ｆ＝５０
ｍｍレンズ使用時に基板から５０ｃｍ程度の距離に設置
されたものが挙げられる。なお、本発明は、上記の条件
を満たしていれば、個々の構成はいかなるものであって
も適応可能である。上記以外にも、使用するカメラのＣ
ＣＤインチ数、感度により照明は、ある程度の範囲で設
定でき、基板の大きさにより、倍率は任意に設定するこ
とが可能である。

【００１２】また、照明手段としては検査しようとする
基板全体に略一定の光量を照射可能なものが好ましく、
例えば、液晶表示装置のバックライトとして使用される
平面反射型の照明装置のような、冷陰極管等から略水平
方向に入射した光を反射板によって垂直方向に反射する
構成のものなどが適応可能である。

【００１３】上記カメラにおいて撮影可能とは、チップ
部品を実装した部分とそれ以外の部分とが基板を透過し
た透過光において判別可能であることを意味し、このよ
うな感度を有するカメラであればどのようなものでも適
応可能であり、例えば赤外線カメラを適応することも可
能である。このときは、照明手段として赤外線照射ラン
プを採用することができる。

【００１４】さらに上記基板においては、例えば、１０
０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の高周波用のものが適応され
ること、つまり、銅等の金属からなるプリント配線が平
面視して交わらないように形成されていることが好まし
い。これにより、検査すべきチップ部品の配置場所にプ
リント電極が重なり実装状態を検査できないことがな
い。また、平面視してプリント配線の領域内に含まれる
位置にチップ部品が重ねて実装される場合には、透過光
による検出はおこなわず、上述のように反射光等による
検査方法を併用するものとする。なお、ＦＰＣ（flexib
le printed covercoat）等に適応することも可能であ
る。なお、チップ部品としては、コンデンサ、抵抗、イ
ンダクタンス、ＩＣ部品等が考えられる。

【００１５】本発明において、あらかじめ記憶された初
期データと前記画像データとを差分する処理をおこな
い、その後、さらに基準データと比較する処理をおこな
うことにより、初期データにおけるチップ部品の実装さ
れた部分を明確にするとともに、この部分の明度が基準
データと比較して所定の範囲にある際に、チップ部品が
実装状態であることを確認することができる。このと
き、画像データと初期データとを差分するとは、それぞ
れのデータの各部分における明度の値の差をとることを
意味する。さらにこの差分をおこなった差分データを所
定の基準値（しきい値）に関して２値化をおこない、こ
れよりチップ部品の実装状態をより一層明確にすること
ができる。

【００１６】また、本発明において、前記初期データ
を、前記チップ部品を実装する前の前記基板に裏面側か
ら照明手段によって照明をおこない、前記基板を透過し
た透過光の明度を画像データとして得ることにより、画
像データからチップ実装部分以外を消去した差分データ
を得ることができ、チップ部品の輪郭による実装状態を
明確にすることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る基板検査方法
の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本
実施形態における検査方法を示す模式図であり、図２は
本実施形態における非実装状態の基板における透過光の
画像としての初期データを示す図であり、図３は実装状
態の基板における画像データを示す図であり、図４は判
定データを示す図、図５は本実施形態における検査方法
を示すフローチャート、図６は図２〜図４における拡大
図である。図において、符号１は基板、２は照明手段、
３はカメラである。

【００１８】本実施形態における基板検査方法において
は、図１に示すように、略水平に支持された基板１に照
明手段２によって下側から照射された透過光を上方に設
けられたカメラ３によって撮影し、チップ部品５の有無
を検査するものである。

【００１９】ここで、基板１は、例えば１００ＭＨｚ〜
１０ＧＨｚ程度の高周波用のものとされて、図１，図２
に示すように、単層の銅薄膜等からなるプリント配線４
のパターンが両面にそれぞれ設けられる。基板１は厚さ
０．４ｍｍ〜１．０ｃｍ以下のエポキシ樹脂等からなる
ものとされ、この基板１の両面においては、プリント配
線４，４どうしがそれぞれ交差しないように設けられて
いる。プリント配線４，４の所定の部分にはチップ部品
５，５が実装されることになる。

【００２０】照明手段２は、被検査対象である基板１全
面に対して均等に照射可能なものとされ、例えばハロゲ
ンランプ等からなり、色温度３００Ｋ，照度５００００
０ルクス程度以上の白色可視光線を照射可能なものとさ
れる。なお、照明手段２は、上記の条件を満たしていれ
ば、個々の構成はいかなるものであっても適応可能であ
る。

【００２１】カメラ３は、最低被写体照度３．０ルク
ス，感度Ｆ４（４００ルクス時）程度のＣＣＤカメラが
採用され、ｆ＝５０ｍｍレンズ使用時に基板１から５０
ｃｍ程度の距離離間した位置に設けられる。これら基板
１、照明手段２、カメラ３は、基板１を照明手段２によ
って照射して、その透過光をカメラ３によって撮影した
際に、基板１の画像データにおいて、プリント配線４の
ない透過部分６と、プリント配線４の部分との判別が可
能なものとされている。チップ部品６としては、コンデ
ンサ、抵抗、インダクタンス、ＩＣ部品等が適応され、
照明手段２の照射光に対して、プリント配線４と同等の
透過率とされている。

【００２２】次に、図５に示すフローチャートに基づい
て、検査の手順を説明する。

【００２３】〔初期データ処理Ｓ１〕先ず、チップ部品
５の実装されていない基板１に対して、図１に示すよう
に、略水平に支持された基板１を照明手段２によって下
側から照明する。すると、プリント配線４が設けられた
部分ではプリント配線４によって遮蔽されて、照明手段
２からの光が透過せず、また、プリント配線４のない透
過部分６においては照明手段２からの光が基板１を透過
する。このとき照射された光のうち基板１の透過部分６
等を通った透過光を上方に設けられたカメラ３によって
撮影し、この画像を、図２および図６（ａ）に示すよう
に、初期データとして図示しない画像処理装置に記憶し
ておく。初期データは、図２に示すように、基板１に対
応する基板領域１１において、プリント電極４に対応す
るプリント電極領域１４と、透過部分６に対応する透過
領域１６との明度のコントラストが判別できる画像とな
っている。

【００２４】〔画像データ処理Ｓ２〕次に、チップ部品
５，５を実装して、その後に、チップ部品５の実装され
た基板１に対して、図１に示すように、略水平に支持さ
れた基板１に照明手段２によって下側から光を照射し、
この基板１を透過した透過光を上方に設けられたカメラ
３によって、図３および図６（ｂ）に示すように、画像
データとして撮影する。画像データは、図３に示すよう
に、基板１に対応する基板領域１１において、プリント
電極４に対応するプリント電極領域１４およびチップ部
品５に対応するチップ部品領域１５と、透過部分６に対
応する透過領域１６とのコントラストが判別できる画像
となっている。ここで、プリント電極領域１４とチップ
部品領域１５とは画像データ中の明度の値は略同程度に
なっている。

【００２５】〔差分データ処理Ｓ３〕画像処理装置にお
いて、これらの画像データと初期データにおいて差分処
理をおこない、図６（ｃ）に示すように、差分データを
得る。この画像処理装置における差分処理は、明度の数
値データとしての画像データと初期データとにおいて、
基板１の同一部分にそれぞれ対応する位置における数値
データどうしでの差をとることで算出される。差分デー
タにおいては、図１に示すように、チップ部品５の実装
前には光の透過していた判定部分５Ａに対応した箇所が
明確に判別できるようになる。

【００２６】〔２値化処理Ｓ４〕さらに、画像処理装置
は、この差分をおこなった差分データに対して、明度に
おける所定の基準値（しきい値）に関して２値化をおこ
ない、図４および図６（ｄ）に示すように、２値データ
を得る。この２値データにおいては、チップ部品５に対
応する領域のうち判定領域１５Ａが顕在化することにな
る。

【００２７】〔抽出処理Ｓ５〕画像処理装置において、
２値データのうち、検査をおこなうべきチップ部品５の
実装されない部分以外、つまり判定領域１５Ａ以外の部
分をデータから取り除き判定領域１５Ａのみのデータを
抽出する。

【００２８】〔判定処理Ｓ６〕そして、画像処理装置に
おいて、あらかじめ設定しておいたチップ部品５の実装
状態を示す画像としての基準データと、２値データから
抽出された判定データとを比較して、チップ部品５の有
無および実装状態を判断する。ここで画像処理装置は、
各チップ部品毎の実装状態を検出して基板１の良否を判
定するが、基板１に対する基準データと判定データが一
致しない場合には、これを不良と判断し、基準データと
判定データが一致する場合には良品であると判断し、こ
の結果をモニタ等に出力する。

【００２９】本実施形態の基板検査方法においては、基
板１を透過してきた透過光をカメラ３により撮影し、こ
の画像データをあらかじめ設定された初期データと差分
して求めたデータを基準データと比較することで、チッ
プ部品５の実装状態を判定することにより、基板１の検
査をおこなうことができる。ここで、透過光を用いた画
像データにより検査をおこなうので、チップ部品５の実
装状態を正確に認識することができ、検査漏れが発生す
ることを防止できる。

【００３０】また、反射光によって認識する方法に比べ
て、チップ部品が大きな高さ方向寸法を有する場合に
も、例えば照明により陰を生じて実際のチップ部品の形
状と異なる映像として認識されることなどにより誤認識
してしまうことを防止でき、より正確に検査をおこなう
ことが可能となる。

【００３１】なお、基板１はエポキシ樹脂以外のものか
らなるものでもよく、また、照明手段２は、可視光線以
外にも、赤外線等、所望の周波数の光を照射するものと
することができる。また、カメラ３はＣＣＤカメラ以外
のもので例えば高感度カメラとすることもできる。な
お、基板１としては、ＦＰＣ等の可撓性を有するものを
適応することも可能である。これらの例以外にも、使用
するカメラのＣＣＤインチ数、感度により照明は、ある
程度の範囲で設定でき、基板の大きさにより、倍率は任
意に設定することが可能である。

【００３２】また、カメラ３による画像データおよび差
分データが基準データとの比較に充分耐えうるコントラ
ストを有している場合には、２値化処理をおこなわない
ことも可能である。さらに、チップ部品５を載置した状
態で、基板１を検査することが可能であるとともに、照
明手段が基板１の上側（実装面側）に、カメラ３が基板
の下側に位置するように設けることも可能である。

【００３３】なお、図７に示すように、基板１が例えば
１００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ程度の高周波用のものとされ
て、その片側のみにチップ部品５が実装される場合に
は、画像データ処理Ｓ２において、チップ部品が大きな
高さ方向寸法を有する場合にも、基板１上に焦点位置を
あわせたカメラ３による画像データは、裏面に位置する
照明手段２から照射される光によって基板１上のチップ
部品５の輪郭を正確に捉えたものとすることができ、図
８に示した従来例のようによりチップ部品２５の外側に
できた薄い影２５Ｂを捉えてしまうことはなく、基板１
上におけるチップ部品５の輪郭線Ｓを正確に認識するこ
とが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の基板検査方法によれば、チップ
部品を実装した後の半透明の基板に、チップ部品の実装
面と逆の裏面側から照明手段によって照明をおこない、
前記基板を透過した透過光の明度を画像データとして、
この画像データに対して所定の画像処理をおこなうこと
により、光の透過する基板そのものに対して、銅等の金
属からなるプリント配線部分および実装されたチップ部
品部分では光が透過しないため、透過光の明度を映像デ
ータとすることによりチップ部品の有無などの実装状態
を確実に把握することができるため、基板の実装面側か
ら照明をおこないその反射光によってチップ部品の実装
状態を検査する方法に比べて、より確実にチップ部品の
基板に対する実装状態の検査をおこなうことができると
いう効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る基板検査方法の一実施形態を
示す模式図である。

【図２】 本発明に係る基板検査方法の一実施形態に
おける初期データを示す図である。

【図３】 本発明に係る基板検査方法の一実施形態に
おける画像データを示す図である。

【図４】 本発明に係る基板検査方法の一実施形態に
おける判定データを示す図である。

【図５】 本発明に係る基板検査方法の一実施形態を
示すフローチャートである。

【図６】 （ａ）は、図２における初期データの拡大
図、（ｂ）は（ａ）に対応して図３における画像データ
の拡大図、（ｃ）は（ａ）対応する差分データを示す拡
大図、（ｄ）は（ａ）に対応する２値化データを示す拡
大図である。

【図７】 本発明に係る基板検査方法の一実施形態を
説明するための模式図である。

【図８】 従来の基板検査方法を示す模式図である。

【符号の説明】

１…基板 ２…照明手段 ３…カメラ ４…プリント配線 ５…チップ部品 ５Ａ…判定部分 ６…透過部分 １１…基板領域 １４…プリント基板領域 １５…チップ部品領域 １５Ａ…判定領域 １６…透過領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/00 ３００ Ｇ０６Ｔ 7/00 ３００Ｅ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA16 CC01 CC28 FF01 FF02 FF04 FF46 GG02 GG15 HH03 JJ03 JJ26 PP22 QQ04 QQ13 SS04 2G051 AA65 AB14 CA03 CB02 EA08 EA11 EB01 ED04 5B047 AA12 AB02 BA02 BB04 BC12 CA19 DB03 5B057 AA03 BA02 BA29 CA08 CA12 CA16 CB06 CB12 CB16 CH11 DC33 5L096 AA06 BA03 CA02 CA14 DA02 GA08 HA07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半透明の基板表面に実装したチップ部
   品の実装状態を検査する検査方法であって、 前記チップ部品を実装した後の前記基板に裏面側から照
   明手段によって照明をおこない、前記基板を透過した透
   過光の明度を画像データとして、この画像データに対し
   て所定の画像処理をおこなうことで実装状態を検査する
   ことを特徴とする基板検査方法。
2. 【請求項２】 あらかじめ記憶された初期データと前
   記画像データとを差分する処理をおこない、その後、さ
   らに基準データと比較する処理をおこなうことを特徴と
   する請求項１記載の基板検査方法。
3. 【請求項３】 前記初期データが、前記チップ部品を
   実装する前の前記基板に裏面側から照明手段によって照
   明をおこない、前記基板を透過した透過光の明度を画像
   データとして得られることを特徴とする請求項２記載の
   基板検査方法。