JP2005051032A - Method for inspecting package component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チップ抵抗やチップコンデンサ等の実装部品が実装された被検査基板を撮像し、その画像に基づいて被検査基板を検査する実装部品検査方法に関する。 The present invention relates to a mounting component inspection method for imaging a substrate to be inspected on which a mounting component such as a chip resistor or a chip capacitor is mounted, and inspecting the substrate to be inspected based on the image.
従来におけるこの種の実装部品検査方法は、例えば下記の特許文献1に記載されている。この特許文献1記載の実装部品検査方法は、実装部品が実装された回路基板を撮像してその画像を取得し、その回路基板の画像と基準のマスタデータとの間でマッチング処理を行って差分データを検出し、その差分データに基づいて実装部品の実装状態を検査するというものである。
しかしながら、上述した実装部品検査方法にあっては、実装部品の実装状態が適正な場合にも、撮像時のカメラに対する回路基板の位置ずれによって差分データが検出されてしまい、実装部品が適正に実装されていないという誤判断が下されるおそれがある。 However, in the mounting component inspection method described above, even when the mounting state of the mounting component is appropriate, the difference data is detected due to the displacement of the circuit board with respect to the camera at the time of imaging, and the mounting component is mounted properly. There is a risk of misjudgment that it has not been done.
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、撮像時における被検査基板の位置ずれの有無に拘わらず、被検査基板における実装部品の実装状態を精度良く検査することのできる実装部品検査方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and can accurately inspect the mounting state of the mounted component on the board to be inspected regardless of whether the board to be inspected is misaligned during imaging. An object of the present invention is to provide a mounting component inspection method that can be used.
上記目的を達成するために、本発明に係る実装部品検査方法は、実装部品が実装された被検査基板を検査する実装部品検査方法であって、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得する工程と、マスタ基板の画像と、実装部品が実装される領域をマスキング領域とするマスク画像とに基づいて、マスタ基板の画像からマスキング領域に対応する領域を除去した第1の画像を生成する工程と、被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、被検査基板の画像とマスク画像とに基づいて、被検査基板の画像からマスキング領域に対応する領域を除去した第2の画像を生成する工程と、マスタ基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも1つの第1の画像における位置と、被検査基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも1つの第2の画像における位置との間の位置ずれ量を算出する工程と、被検査基板の画像において位置ずれ量の補正を行い、その補正後の被検査基板の画像とマスタ基板の画像との比較を行う工程とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a mounting component inspection method according to the present invention is a mounting component inspection method for inspecting a substrate to be inspected on which a mounting component is mounted, and a master on which a reference mounting component serving as an inspection reference is mounted. An area corresponding to the masking area is determined from the master board image based on the process of capturing the board and acquiring the image, the master board image, and the mask image having the mounting component mounting area as the masking area. Corresponding to the masking region from the image of the inspected substrate based on the step of generating the removed first image, the step of capturing the image of the inspected substrate and acquiring the image, and the image of the inspected substrate and the mask image A step of generating a second image from which a region to be removed is removed, a position of at least one first image of a circuit configuration unit and a printing unit provided on the master substrate, and a substrate provided on the substrate to be inspected A step of calculating a misregistration amount between at least one second image of the path forming unit and the printing unit; and correcting the misregistration amount in the image of the inspected substrate, and the inspected substrate after the correction And a step of comparing the image of the master and the image of the master substrate.
この実装部品検査方法においては、マスタ基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも1つの第1の画像における位置と、被検査基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも1つの第2の画像における位置との間の位置ずれ量を算出し、被検査基板の画像において位置ずれ量の補正を行う。そして、このようにして補正した被検査基板の画像を、検査基準であるマスタ基板の画像と比較するため、撮像時における被検査基板の位置ずれの有無に拘わらず、被検査基板における実装部品の実装状態(欠品や位置ずれ等)を精度良く検査することができる。しかも、第1の画像では基準実装部品の像が除去され、第2の画像では実装部品の像が除去されているため、位置ずれ量の算出工程においては、位置ずれを起こした実装部品等がノイズになるのを防止することができ、処理速度を向上させることが可能になる。更に、位置ずれ量の算出工程においては、マスタ基板及び被検査基板に設けられている回路構成部や印刷部を位置基準として用いるため、位置基準となるものを別途設けておく必要がなく、簡便な実装部品の検査が可能となる。 In this mounted component inspection method, the position of at least one of the circuit configuration unit and the printing unit provided on the master substrate in the first image and the at least one first of the circuit configuration unit and the printing unit provided on the board to be inspected. The amount of positional deviation between the positions in the second image is calculated, and the amount of positional deviation is corrected in the image of the substrate to be inspected. Then, in order to compare the image of the substrate to be inspected thus corrected with the image of the master substrate that is the inspection reference, the mounted component on the substrate to be inspected regardless of whether or not the substrate to be inspected is misaligned. It is possible to accurately inspect the mounting state (out of stock, misalignment, etc.). In addition, since the image of the reference mounting component is removed in the first image and the image of the mounting component is removed in the second image, the mounting component that has caused the misalignment is calculated in the misregistration amount calculation step. Noise can be prevented and the processing speed can be improved. Furthermore, in the positional deviation amount calculation process, the circuit configuration part and the printing part provided on the master substrate and the substrate to be inspected are used as the position reference. It is possible to inspect the mounted parts.
また位置ずれ量を算出する工程において、回路構成部はスルーホール及び配線パターンの少なくとも1つであることが好ましい。スルーホール及び配線パターンは、マスタ基板及び被検査基板にほぼ確実に設けられているため、第1の画像及び第2の画像にほぼ確実に撮像され、位置基準として用いることができるからである。 In the step of calculating the positional deviation amount, it is preferable that the circuit component is at least one of a through hole and a wiring pattern. This is because the through-hole and the wiring pattern are almost certainly provided on the master substrate and the substrate to be inspected, so that the first and second images are almost certainly captured and can be used as a position reference.
以上説明したように、本発明に係る実装部品検査方法によれば、撮像時における被検査基板の位置ずれの有無に拘わらず、被検査基板における実装部品の実装状態を精度良く検査することができる。 As described above, according to the mounting component inspection method according to the present invention, it is possible to accurately inspect the mounting state of the mounting component on the substrate to be inspected regardless of whether or not the substrate to be inspected is displaced at the time of imaging. .
以下、本発明に係る実装部品検査方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a mounting component inspection method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、実装部品検査方法を実施するための実装部品検査装置1は、チップ抵抗やチップコンデンサ等の実装部品が実装された被検査基板Sを載置するための測定ステージ2を有している。この測定ステージ2の上方には、被検査基板Sを撮像するカメラ3が駆動機構2aを介して設置されており、このカメラ3の前段部には、撮像時に点灯して被検査基板Sに光を照射するリング型照明4が設けられている。このような構成により、カメラ3は、駆動機構2aによって、測定ステージ2の上面と平行な平面内をX軸方向及びY軸方向に駆動され、被検査基板S上の検査すべき部分を順次撮像していく。
As shown in FIG. 1, a mounting
更に、カメラ3には、撮像された画像を取込む処理装置5が接続されている。この処理装置5は、被検査基板Sの画像等に基づいて各種処理を実行し、被検査基板Sにおいて実装部品が適正に実装されているか否かを判断する。更に、処理装置5には、ユーザインタフェースとしてのコンピュータ6が接続され、このコンピュータ6には、操作者の操作により入力された信号をコンピュータ6に出力するキーボード等の入力部7や、処理装置5による処理結果等を表示する表示部8が接続されている。
Further, the
なお、コンピュータ6の記憶部には、被検査基板Sにおける各実装部品の基準座標データが保存されている。ここで、基準座標とは、被検査基板S上に設定されたX−Y座標系における座標であって、被検査基板Sに実装部品を実装する際に目標となる座標のことである。
The storage unit of the
以上のように構成された実装部品検査装置1において実施される実装部品検査方法について説明する。
A mounting component inspection method performed in the mounting
初めに、検査基準であるマスタ基板の画像から、基準実装部品が実装される領域を除去した第1の画像の生成を行う。処理装置5による第1の画像の生成処理について、図2に示すフローチャートに従って説明する。まず、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板M上の検査すべき部分をカメラ3により撮像してその画像Aを取得する(ステップS102)。この画像Aには、図3(a)に示すように、各基準座標αm(m=1,2,3・・・)に対して適正に実装された基準実装部品15の他、マスタ基板M上に設けられたスルーホール(回路構成部)16、配線パターン(回路構成部)17及びシルク印刷文字(印刷部)18が撮像されている。なお、マスタ基板Mの撮像に際しては、各基準実装部品15の両端部に設けられた電極15aがクリーム半田14等と判別し易い明るさとなるようにリング型照明4を調節する。
First, a first image is generated by removing an area on which a reference mounting component is mounted from an image of a master substrate that is an inspection reference. The first image generation processing by the
画像Aの取得に続いて、基準実装部品15を実装する前のプリント基板(未実装基板)11上の検査すべき部分(マスタ基板M上の検査すべき部分に対応する部分)をカメラ3により撮像してその画像Bを取得する(ステップS104)。この画像Bには、図3(b)に示すように、基準実装部品15が接続される導電パターン12が撮像されている。続いて、プリント基板11上に基準実装部品15を接続するためのクリーム半田が印刷された半田印刷済基板(半田基板)13上の検査すべき部分(マスタ基板M上の検査すべき部分に対応する部分)をカメラ3により撮像してその画像Cを取得する(ステップS106)。この画像Cには、図4(a)に示すように、プリント基板11上の導電パターン12を覆うクリーム半田14が撮像されている。
Following the acquisition of the image A, a portion to be inspected on the printed circuit board (unmounted substrate) 11 before mounting the reference mounting component 15 (a portion corresponding to a portion to be inspected on the master substrate M) is captured by the
画像B及び画像Cを取得した後、両画像間において画像を構成する各画素毎に輝度値の差をとって差画像Dを生成する(ステップS108)。この処理により画像Dには、図4(b)に示すように、画像Cにおいてクリーム半田14が塗布された領域に対応する複数の半田領域Rn(n=1,2,3・・・)が現われることになる。続いて、各実装部品の基準座標αmのデータをコンピュータ6の記憶部から読み込む(ステップS110)。
After obtaining the image B and the image C, a difference image D is generated by taking a difference in luminance value for each pixel constituting the image between the two images (step S108). As a result of this processing, the image D has a plurality of solder regions Rn (n = 1, 2, 3,...) Corresponding to the region where the
そして、複数の半田領域Rnから、各基準座標αmに最も近い半田領域Rnを2つずつ選出し、その半田領域Rnの形状や間隔から部品形状を推定する。そして、基準座標αm毎に選出された2つの半田領域Rnを含む領域(すなわち、各基準座標αmに対して実装部品が実装される領域)をマスキング領域Wm(m=1,2,3・・・)とするマスク画像Eを生成する(ステップS112)。例えば、図4(b)に示す画像Dにおいては、半田領域R1,R7が基準座標α1に対応することとなり、図5(a)に示すマスク画像Eにおいては、XY平面内において半田領域R1,R7を含む矩形状のマスキング領域W1が、基準座標αmに対して実装部品が実装される領域となる。 Then, two solder regions Rn closest to each reference coordinate αm are selected from the plurality of solder regions Rn, and the component shape is estimated from the shape and interval of the solder regions Rn. A region including two solder regions Rn selected for each reference coordinate αm (ie, a region where a mounting component is mounted for each reference coordinate αm) is designated as a masking region Wm (m = 1, 2, 3,... A mask image E is generated (step S112). For example, in the image D shown in FIG. 4B, the solder areas R1, R7 correspond to the reference coordinate α1, and in the mask image E shown in FIG. 5A, the solder areas R1, R1 are in the XY plane. A rectangular masking region W1 including R7 is a region where the mounting component is mounted with respect to the reference coordinate αm.
ここで、基準座標αmに最も近い2つの半田領域Rnとは、基準座標αmに一番近い半田領域Rn、及びその次に近い半田領域Rnのことである。また、マスキング領域Wmは、図5(a)に示すように、基準座標αm毎に選出された2つの半田領域Rnから所定量(X軸方向にdx、Y軸方向にdy)外側に外周を有する領域である。なお、マスク画像Eの生成に際しては、被検査基板Sに実装される実装部品の位置ずれを考慮し、位置ずれした実装部品をも含むように所定量dx,dyを十分大きくとってマスキング領域Wmとする。 Here, the two solder regions Rn closest to the reference coordinate αm are the solder region Rn closest to the reference coordinate αm and the solder region Rn closest thereto. In addition, as shown in FIG. 5A, the masking region Wm has an outer periphery outside a predetermined amount (dx in the X-axis direction, dy in the Y-axis direction) from the two solder regions Rn selected for each reference coordinate αm. It is an area to have. In generating the mask image E, the masking region Wm is set by taking a predetermined amount dx, dy sufficiently large so as to include the misplaced mounted components in consideration of the misalignment of the mounted components mounted on the board S to be inspected. And
マスク画像Eの生成に続いて、ステップS102で取得したマスタ基板Mの画像Aをマスク画像Eによりマスキング処理し、マスタ基板Mの画像Aからマスキング領域Wmに対応する領域を除去した第1の画像Fを生成する(ステップS114)。この処理により第1の画像Fでは、図5(b)に示すように、基準実装部品15の像が除去され、マスタ基板M上のスルーホール16、配線パターン17及びシルク印刷文字18の像が残ることになる。この第1の画像Fをコンピュータ6の記憶部に保存して第1の画像の生成処理が終了となる。
Subsequent to the generation of the mask image E, the image A of the master substrate M acquired in step S102 is masked with the mask image E, and the first image obtained by removing the region corresponding to the masking region Wm from the image A of the master substrate M. F is generated (step S114). With this processing, in the first image F, as shown in FIG. 5B, the image of the
次に、被検査基板Sにおける実装部品の実装状態(欠品や位置ずれ等)の検査を行う。処理装置5による被検査基板Sの検査処理について、図6に示すフローチャートに従って説明する。まず、被検査基板Sの検査すべき部分をカメラ3により撮像してその画像Gを取得する(ステップS202)。この画像Gには、図7(a)に示すように、各基準座標αmに位置させるべく実装が行われた実装部品19の他、被検査基板S上に設けられたスルーホール(回路構成部)16、配線パターン(回路構成部)17及びシルク印刷文字(印刷部)18が撮像されている。この被検査基板Sにおいては、基準座標α1,α2に位置させるべく実装が行われた実装部品19が位置ずれを起こしている。また、基準座標α3に位置させるべく実装が行われた実装部品19が欠品している。なお、被検査基板Sの撮像に際しては、各実装部品19の両端部に設けられた電極19aがクリーム半田14等と判別し易い明るさとなるようにリング型照明4を調節する。
Next, a mounting state (a missing part, a positional deviation, etc.) of the mounting component on the board S to be inspected is inspected. The inspection process of the inspected substrate S by the
続いて、ステップS112で生成したマスク画像Eにより画像Gをマスキング処理し、被検査基板Sの画像Gからマスキング領域Wmに対応する領域を除去した第2の画像Hを生成する(ステップS204)。この処理により第2の画像Hでは、図7(b)に示すように、実装部品19の像が除去され、被検査基板S上のスルーホール16、配線パターン17及びシルク印刷文字18の像が残ることになる。
Subsequently, the image G is masked with the mask image E generated in step S112, and a second image H is generated by removing the region corresponding to the masking region Wm from the image G of the substrate S to be inspected (step S204). By this processing, in the second image H, as shown in FIG. 7B, the image of the mounted
そして、ステップS114で生成した第1の画像Fをコンピュータ6の記憶部から読み込み、第1の画像Fと第2の画像Hとのパターンマッチングを行うことで、画像上におけるマスタ基板Mと被検査基板Sとの位置ずれ量を算出する(ステップS206)。具体的には、図7(b)に示すように、第1の画像Fにおけるマスタ基板Mのスルーホール16の位置と(同図において破線で示す)、第2の画像Hにおける被検査基板Sのスルーホール16の位置との間において、X軸方向の位置ずれ量及びY軸方向の位置ずれ量を算出する。なお、1つのスルーホール16に着目して位置ずれ量を算出してもよいし、複数のスルーホール16に着目し平均値として位置ずれ量を算出してもよい。
Then, the first image F generated in step S114 is read from the storage unit of the
続いて、被検査基板Sの画像Gにおいて、X軸方向の位置ずれ量及びY軸方向の位置ずれ量の補正を行い、位置補正画像Jを生成する(ステップS208)。この位置補正画像Jにおいては、図8に示すように、第1の画像Fにおけるマスタ基板Mのスルーホール16の位置と(同図において破線で示す)、第2の画像Hにおける被検査基板Sのスルーホール16の位置とがほぼ一致することになる。
Subsequently, in the image G of the substrate S to be inspected, the positional deviation amount in the X-axis direction and the positional deviation amount in the Y-axis direction are corrected to generate a position-corrected image J (step S208). In this position correction image J, as shown in FIG. 8, the position of the through
この補正の後、ステップS102で取得したマスタ基板Mの画像Aと位置補正画像Jとの間において画像を構成する各画素毎に輝度値の差をとるなどして、マスタ基板Mの画像Aと位置補正画像Jとの比較を行い、被検査基板Sにおいて各基準座標αmに実装部品が適正に実装されているか否かを判断して(ステップS210)、被検査基板Sの検査処理が終了となる。なお、撮像時の照明により周囲の輝度に比べて高い輝度値を有する電極15a,19aに着目して、マスタ基板Mの画像Aと位置補正画像Jとの比較を行えば、被検査基板Sにおける実装部品19の欠品や位置ずれ等の検査結果を高精度且つ簡易に得ることができる。
After this correction, the difference between the brightness value of each pixel constituting the image between the image A of the master substrate M acquired in step S102 and the position-corrected image J is obtained, for example, A comparison with the position correction image J is performed, and it is determined whether or not the mounting component is properly mounted on each reference coordinate αm on the inspected substrate S (step S210), and the inspection processing of the inspected substrate S is completed. Become. Note that if the image A of the master substrate M and the position correction image J are compared by paying attention to the
以上のように、実装部品検査装置1により実施される実装部品検査方法においては、マスタ基板Mに設けられたスルーホール16の第1の画像Fにおける位置と、被検査基板Sに設けられたスルーホール16の第2の画像Hにおける位置との間の位置ずれ量を算出し、被検査基板Sの画像Gにおいて位置ずれ量の補正を行う。そして、この補正後の位置補正画像Jを、検査基準であるマスタ基板Mの画像Aと比較するため、被検査基板Sの検査すべき部分がカメラ3に対して位置ずれした状態で撮像されても、被検査基板Sにおいて各基準座標αmに実装部品が適正に実装されているか否かを精度良く判断することができる。
As described above, in the mounting component inspection method performed by the mounting
しかも、第1の画像Fでは基準実装部品15の像が除去され、第2の画像Hでは実装部品19の像が除去されているため、ステップS206の位置ずれ量の算出においては、位置ずれや欠品を起こした実装部品19がノイズになるのを防止することができ、処理速度を向上させることが可能になる。更に、ステップS206の位置ずれ量の算出においては、マスタ基板M及び被検査基板Sに設けられているスルーホール16を位置基準として用いるため、位置基準となるマーク等を別途設けておく必要がなく、簡便な実装部品の検査が可能となる。
In addition, since the image of the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、スルーホール16を位置基準として、画像上におけるマスタ基板Mと被検査基板Sとの位置ずれ量の算出を行ったが、スルーホール16に限らず、配線パターン17やシルク印刷文字18等、画像において判別可能な基板上のものを位置基準として用いることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the amount of misalignment between the master substrate M and the substrate S to be inspected on the image is calculated using the through
15…基準実装部品、16…スルーホール(回路構成部)、17…配線パターン(回路構成部)、18…シルク印刷文字(印刷部)、19…実装部品、A…マスタ基板の画像、B…プリント基板の画像、C…半田印刷済基板の画像、D…半田領域を抽出した画像、E…マスク画像、F…第1の画像、G…被検査基板の画像、H…第2の画像、J…位置補正画像、M…マスタ基板、S…被検査基板、Wm(m=1,2,3・・・)…マスキング領域。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記マスタ基板の画像と、前記実装部品が実装される領域をマスキング領域とするマスク画像とに基づいて、前記マスタ基板の画像から前記マスキング領域に対応する領域を除去した第1の画像を生成する工程と、
前記被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記被検査基板の画像と前記マスク画像とに基づいて、前記被検査基板の画像から前記マスキング領域に対応する領域を除去した第2の画像を生成する工程と、
前記マスタ基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも1つの前記第1の画像における位置と、前記被検査基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも1つの前記第2の画像における位置との間の位置ずれ量を算出する工程と、
前記被検査基板の画像において前記位置ずれ量の補正を行い、その補正後の前記被検査基板の画像と前記マスタ基板の画像との比較を行う工程とを備えることを特徴とする実装部品検査方法。 A mounting component inspection method for inspecting a substrate to be inspected on which a mounting component is mounted,
Imaging a master board on which a reference mounting component as an inspection standard is mounted and acquiring the image;
Based on the image of the master board and the mask image having the area where the mounting component is mounted as a masking area, a first image is generated by removing the area corresponding to the masking area from the image of the master board. Process,
Imaging the substrate to be inspected and acquiring the image;
Generating a second image obtained by removing a region corresponding to the masking region from the image of the substrate to be inspected based on the image of the substrate to be inspected and the mask image;
The position in the first image of at least one of the circuit configuration unit and the printing unit provided on the master substrate and the second image in at least one of the circuit configuration unit and the printing unit provided on the inspected substrate Calculating the amount of positional deviation between the position,
A mounting component inspection method comprising: correcting the displacement amount in an image of the substrate to be inspected, and comparing the corrected image of the substrate to be inspected with the image of the master substrate. .
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