JP2005093462A - Inspection device - Google Patents

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茂樹 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that the inspection data of entire surface inspection system mounted substrate inspection device cannot be utilized as quality control data because the component number and coordinate corresponding to a failure point are not attached to the inspection data. <P>SOLUTION: In the inspection device of a mounted substrate for comparing/inspecting the entire surface of the substrate, different points between a reference substrate and a substrate to be inspected detected by automatic inspection and the component region based on computer design data are displayed simultaneously on a substrate image while being superposed, failure points are selected among different points by reinspection, failure points hitting to the component region are attached with component ID data and reported as mounting failure points or component failure points whereas other failure points are attached with substrate coordinate data and reported as surface failure points thus realizing a report of quality information inspection data. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エレクトロニクス工場等において、プリント基板上の部品の実装品質検査やはんだ付品質検査を行う検査装置に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus that performs mounting quality inspection and soldering quality inspection of components on a printed circuit board in an electronics factory or the like.

電子部品を搭載した基板の組立品質検査の自動化に関しては、多くの種類の検査装置が開発され、すでにエレクトロニクス製造現場で利用されている。
従来の基板実装検査機は、ユーザが電源を投入しただけでは使用できない。ユーザは検査装置に、検査に必要なすべての基板情報を教えなければならない。それは、例えばテレビや携帯電話の場合のように、製品によって基板のサイズも回路も使用部品の種類も数も非常に異なるからである。
ユーザは、基板種ごとに検査すべき位置と範囲である「検査領域」を教示し、その検査領域に部品の種類ごとの良否判定プログラムを適用し、更に良否判定の適用水準(厳しい判定をするか緩い判定をするか)を調整する必要があった。
1種類の基板において、教示しなければならない検査領域の数は、数百から数千箇所に達することがしばしばある。抵抗器やコンデンサなどチップ部品では通常、はんだ検査用に2領域、部品搭載検査用に1領域、計3領域の設定を要し、コネクタやICのような多電極部品では、1部品につき数領域の設定が必要であった。
With regard to the automation of assembly quality inspection of substrates on which electronic components are mounted, many types of inspection devices have been developed and are already used at the electronics manufacturing site.
The conventional board mounting inspection machine cannot be used only by the user turning on the power. The user must tell the inspection apparatus all board information necessary for the inspection. This is because, for example, in the case of a television or a mobile phone, the size of the board, the circuit, the types and the number of parts used are very different depending on the product.
The user teaches the “inspection area”, which is the position and range to be inspected for each board type, applies the pass / fail judgment program for each type of component to the inspection area, and further applies the pass / fail judgment level (strict judgment) It was necessary to adjust whether or not to make a loose judgment.
Often, the number of inspection areas that must be taught on a single substrate can reach hundreds to thousands. Chip parts such as resistors and capacitors usually require 2 areas for solder inspection and 1 area for component mounting inspection, and a total of 3 areas are required. For multi-electrode parts such as connectors and ICs, several areas are required for each part. It was necessary to set.

この教示の時間は、部品数と判定の難度に依存するが、通常数時間ないし十数時間を要していた。更に、判定基準の調整には高度な技能が必要であり、洗練した技巧を持った専従の技術者が取扱わなければ、検査自動化の効果が発揮できなかった。従って、パートタイマによって作業が行われることの多い中小規模のユーザでは、従来検査機はほとんど操作不可能であった。   The teaching time depends on the number of parts and the difficulty of determination, but usually takes several hours to several tens of hours. Furthermore, the adjustment of the judgment standard requires a high level of skill, and unless it was handled by a full-time engineer with a sophisticated technique, the effect of inspection automation could not be exhibited. Therefore, the conventional inspection machine can hardly be operated by small and medium-sized users who often perform work by the part timer.

基板実装検査機における教示の問題を解決するために、本出願人は検査領域の教示と、良否判定プログラムの適用及び水準の調整を必要としない技術を考案し、既に特許出願をしている(特願2002−196844、特願2003−84161、並びに特願2003−153620)。   In order to solve the problem of teaching in a board mounting inspection machine, the present applicant has devised a technique that does not require teaching of an inspection area, application of a pass / fail judgment program, and adjustment of a level, and has already filed a patent application ( Japanese Patent Application Nos. 2002-196844, 2003-84161, and 2003-153620).

これらの出願の基本をなす技術は、基準基板と検査基板の全面画像を獲得して両者の比較画像処理を行うため、上述の検査領域の教示も、又良否判定プログラムの適用とその調整も不要になった。   The technology that forms the basis of these applications acquires the entire image of the reference board and the inspection board and performs comparison image processing on both, so there is no need to teach the inspection area as described above, nor to apply and adjust the pass / fail judgment program. Became.

しかしながらこの技術は、基板全面の比較によって不良箇所を検出するだけなので、検出された不良箇所が部品の実装不良であってもその部品のIDデータがないため、基板の実装品質データが得られなかった。部品のIDデータがあれば、不良解析からその原因を追求し、クリームはんだ印刷段階の問題であるか、部品搭載段階の問題であるか、又リフローはんだ付段階の問題であるかに問題を絞りこんで、その発生の一般的な対策が可能になる。このように、部品のIDデータを伴う実装品質データは、品質向上や、製品化後の品質追跡(トレーサビリティ)に利用する点において、生産技術上極めて重要な情報であるので、全面比較検査装置においてこのデータが得られないことは、品質管理上大きな問題であった。   However, since this technique only detects a defective portion by comparing the entire surface of the board, even if the detected defective portion is a component mounting failure, there is no ID data for the component, and thus the board mounting quality data cannot be obtained. It was. If there is part ID data, the cause is investigated from failure analysis, and the problem is narrowed down to whether it is a problem at the cream solder printing stage, a problem at the part mounting stage, or a problem at the reflow soldering stage. This makes it possible to take general measures against the occurrence. As described above, the mounting quality data accompanying the part ID data is extremely important information in terms of production technology in terms of quality improvement and quality tracking (traceability) after commercialization. The inability to obtain this data was a major problem in quality control.

そこで本発明は、検査領域設定不要の全面検査方式検査装置において、検出された不良箇所と搭載部品のIDデータを対応付けることによって、部品実装不良と基板表面不良を区別して報告し、部品実装不良箇所には部品実装データを添付し、又基板表面不良箇所には基板座標を添付することによって、基板品質データを獲得し、品質改善や品質追跡に役立つ報告を可能にする問題を解決しようとしている。
製造者責任がより強く問われるようになった現在、メーカが製品品質の把握のために、品質情報を伴う検査データを保有すべきことは当然であって、本発明は最便利、最速、最廉価の全面検査方式検査装置の課題であった問題を解決しようとしている。
In view of this, the present invention, in a full inspection method inspection apparatus that does not require inspection area setting, distinguishes and reports component mounting defects and board surface defects by associating the detected defective portions with the ID data of the mounted components. Attach component mounting data and attach board coordinates to defective board surface areas to acquire board quality data and solve the problem of enabling reports useful for quality improvement and quality tracking.
Now that the responsibility of the manufacturer has become more urgent, it is natural that manufacturers should have inspection data with quality information in order to understand product quality, and the present invention is the most convenient, fastest, We are trying to solve the problem that was the problem of the low-cost full-scale inspection system.

前記目的を達成するために、本発明の請求項1記載の検査装置は、部品実装基板全面を比較画像処理することで検査領域設定を不要化した検査装置であって、
基板の種類・番号(ID)とコンピュータ設計(CAD)データと部品領域の設定方式を教示する教示手段と、
ピクセル配置がX軸方向に沿う1次元イメージセンサ及びX軸に直交するYテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にY軸移動して基板全面の画像を獲得する撮像手段と、
獲得した基板全面の画像を保存するデータ保存手段と、
撮像手段が獲得した検体基板画像と保存した基準基板画像との比較画像処理を行って両者の相違点を抽出するアルゴリズムを備える画像処理手段と、
基板画像に部品領域と相違点とを同時に重ねて表示する表示手段と、
相違点を目視判定して不良箇所のみを選別する再検査手段と、
不良箇所がヒットした部品領域において、教示されていた部品IDデータを顕現化して添付して部品実装不良箇所とし、それ以外の不良箇所に基板座標値を添付して基板表面不良箇所とする、検査データの品質情報化手段とより成る。
In order to achieve the above object, an inspection apparatus according to claim 1 of the present invention is an inspection apparatus that eliminates the need to set an inspection region by performing comparative image processing on the entire surface of a component mounting board.
Teaching means for teaching a board type / number (ID), computer design (CAD) data, and component area setting method;
An imaging unit having a one-dimensional image sensor whose pixel arrangement is along the X-axis direction and a Y table orthogonal to the X-axis, and moving the substrate or the sensor relative to the Y-axis to obtain an image of the entire surface of the substrate;
Data storage means for storing the acquired image of the entire substrate surface;
An image processing means comprising an algorithm for extracting a difference between the specimen substrate image acquired by the imaging means and the stored reference substrate image by performing comparison image processing;
Display means for simultaneously superimposing and displaying the component area and the difference on the board image;
Re-inspection means for visually judging the difference and selecting only the defective part;
In the parts area where the defective part is hit, the part ID data that has been taught is actualized and attached to make the part mounting defective part, and the board coordinate value is attached to the other defective part to make the substrate surface defective part It consists of data quality information means.

この検査装置は、基準基板の全面画像を保存し、検体基板全面画像との比較画像から両基板の相違点を見出し、それらの相違点を再検査して不良箇所を選別し、不良部品実装箇所には部品IDデータを添付し、それ以外の基板表面不良箇所には基板座標を添付して検査結果データを報告するので、基板の品質情報化検査データ報告を実現している。   This inspection device saves the entire image of the reference substrate, finds the difference between the two substrates from the comparison image with the entire sample substrate image, re-inspects the difference and selects the defective part, Is attached with component ID data, and substrate coordinates are attached to other defective portions of the substrate surface to report the inspection result data, thereby realizing the quality information inspection data report of the substrate.

また、請求項2記載の検査装置は、部品実装基板全面を比較画像処理することで検査領域設定を不要化した検査装置であって、
基板の種類・番号(ID)とコンピュータ設計(CAD)データと部品領域の設定方式を教示する教示手段と、
2次元イメージセンサ及びXYテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にXY移動して基板全面の画像を獲得する撮像手段と、
獲得した基板全面の画像を保存するデータ保存手段と、
撮像手段が獲得した検体基板の個々の視野画像と、基準基板において対応する視野の保存画像との比較画像処理を行って、両者の相違点を抽出するアルゴリズムを備える画像処理手段と、
基板画像に部品領域と相違点とを同時に重ねて表示する表示手段と、
相違点を目視判定して不良箇所のみを選別する再検査手段と、
不良箇所がヒットした部品領域において、教示されていた部品IDデータを顕現化して添付して部品実装不良箇所とし、それ以外の不良箇所に基板座標値を添付して基板表面不良箇所とする、検査データの品質情報化手段とより成る。
The inspection apparatus according to claim 2 is an inspection apparatus that eliminates the need for an inspection region setting by performing comparative image processing on the entire surface of the component mounting board.
Teaching means for teaching a board type / number (ID), computer design (CAD) data, and component area setting method;
An imaging means comprising a two-dimensional image sensor and an XY table, and acquiring an image of the entire surface of the substrate by moving the substrate or the sensor relative to the XY;
Data storage means for storing the acquired image of the entire substrate surface;
An image processing means comprising an algorithm for performing a comparative image processing of an individual visual field image of the specimen substrate acquired by the imaging means and a stored image of the corresponding visual field on the reference substrate, and extracting a difference between them;
Display means for simultaneously superimposing and displaying the component area and the difference on the board image;
Re-inspection means for visually judging the difference and selecting only the defective part;
In the parts area where the defective part is hit, the part ID data that has been taught is actualized and attached to make the part mounting defective part, and the board coordinate value is attached to the other defective part to make the substrate surface defective part It consists of data quality information means.

この検査装置は、基準基板の全面画像を保存し、検体基板全面画像との比較画像から両基板の相違点を見出し、それらの相違点を再検査して不良箇所を選別し、不良部品実装箇所には部品IDデータを添付し、それ以外の基板表面不良箇所には基板座標を添付して検査結果データを報告するので、基板の品質情報化検査データ報告を実現している。   This inspection device saves the entire image of the reference substrate, finds the difference between the two substrates from the comparison image with the entire sample substrate image, re-inspects the difference and selects the defective part, Is attached with component ID data, and substrate coordinates are attached to other defective portions of the substrate surface to report the inspection result data, thereby realizing the quality information inspection data report of the substrate.

本発明になる請求項1記載の検査装置によれば、1次元イメージセンサを使用して部品実装基板の全面を撮像して検査する検査装置において、結果報告が不良部品の部品IDデータ等の品質情報をまったく伴っていなかった問題を解決したので、ユーザにおける実装不良の解析、実装品質の向上、及び製品化後の品質追跡(トレーサビリティ)が、初めて可能になる。   According to the inspection apparatus of the first aspect of the present invention, in the inspection apparatus that images and inspects the entire surface of the component mounting board using a one-dimensional image sensor, the result report shows the quality such as the component ID data of the defective component. Since the problem that was not accompanied by any information has been solved, it becomes possible for the first time to analyze the mounting failure, improve the mounting quality, and track the quality (traceability) after commercialization.

又、本発明になる請求項2記載の検査装置によれば、2次元イメージセンサを使用して部品実装基板の全面を撮像して検査する検査装置において、結果報告が不良部品の部品IDデータ等の品質情報をまったく伴っていなかった問題を解決したので、ユーザにおける実装不良の解析、実装品質の向上、及び製品化後の品質追跡(トレーサビリティ)が、初めて可能になる。   According to the inspection apparatus of the second aspect of the present invention, in the inspection apparatus that images and inspects the entire surface of the component mounting board using the two-dimensional image sensor, the result report is the component ID data of the defective component, etc. Since the problem that was not accompanied by quality information at all has been solved, it becomes possible for the first time to analyze mounting defects, improve the mounting quality, and track the quality (traceability) after commercialization.

部品実装基板の全面を撮像して検査する検査装置において、結果報告に不良部品の部品IDデータ等の品質情報を添付するという目的を、検出した不良箇所が、基板のコンピュータ設計(CAD)データに基づいて設定した部品領域にヒットした場合に、その箇所を部品IDデータ付実装不良箇所とすることによって実現した。   In an inspection apparatus that images and inspects the entire surface of a component-mounted board, the detected defect location is added to the computer design (CAD) data of the board for the purpose of attaching quality information such as part ID data of the defective part to the result report. This is realized by setting a location where the component area set based on the location is hit as a defective mounting location with component ID data.

図1は、本発明装置の第1実施例の全体構成図である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a first embodiment of the apparatus of the present invention.

図1において、基板1上には電子部品2が搭載され、基板1は、Yテーブル3に保持されている。   In FIG. 1, an electronic component 2 is mounted on a substrate 1, and the substrate 1 is held on a Y table 3.

基板1の上方には、1次元イメージセンサカメラ4が配置されている。1次元イメージセンサカメラ4はラインCCDカメラであって、ピクセル配列が基板1のX軸に沿うように設置されている。そこで、基板1のY方向移動で、基板1の全景を撮像するようにしている。ここで逆に、1次元イメージセンサカメラ4をY方向移動し、基板1を固定しておいても、同じ画像が得られることは言うまでもない。   A one-dimensional image sensor camera 4 is disposed above the substrate 1. The one-dimensional image sensor camera 4 is a line CCD camera, and is installed so that the pixel array is along the X axis of the substrate 1. Therefore, the entire view of the substrate 1 is imaged by moving the substrate 1 in the Y direction. On the contrary, it goes without saying that the same image can be obtained even if the one-dimensional image sensor camera 4 is moved in the Y direction and the substrate 1 is fixed.

1次元イメージセンサカメラ4は、制御装置5に接続され、制御装置5は、1次元センサ撮像ユニット6、画像保存ユニット7、画像処理演算ユニット8、システム全体を制御する統合システム制御ユニット9、教示ユニット10、及び品質情報化ユニット11を有し、各ユニット6、7,8,9、10、及び11は、バス16を通じてデータの交換を行う。   The one-dimensional image sensor camera 4 is connected to a control device 5, which includes a one-dimensional sensor imaging unit 6, an image storage unit 7, an image processing arithmetic unit 8, an integrated system control unit 9 that controls the entire system, and teaching. Each unit 6, 7, 8, 9, 10, and 11 exchanges data through a bus 16.

また、制御装置5には、入力ユニット12と、出力ユニット13と、通信ユニット14と、表示ユニット15が接続されている。   In addition, an input unit 12, an output unit 13, a communication unit 14, and a display unit 15 are connected to the control device 5.

次に、図2のフロー図に従って、この実施形態になる検査装置の教示ステップを説明する。まず基準とする基板1をテーブルに装填し(ST1)、基板IDと部品ライブラリを含むコンピュータ設計(CAD)データと画像座標変換の際に用いる部品領域の設定方式を教示し(ST2)、その後基準基板をY軸移動して1次元イメージセンサカメラ4で基板全面を撮像する(ST3)。この全面画像を画像保存ユニット7に保存する(ST4)。   Next, the teaching steps of the inspection apparatus according to this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, a substrate 1 as a reference is loaded on a table (ST1), computer design (CAD) data including a substrate ID and a component library, and a component area setting method used for image coordinate conversion are taught (ST2), and then a reference is made. The substrate is moved in the Y axis, and the entire surface of the substrate is imaged by the one-dimensional image sensor camera 4 (ST3). This entire image is stored in the image storage unit 7 (ST4).

次に、この実施形態の検査装置における自動検査と再検査と品質情報化の動作を、図3のフロー図に沿って説明する。   Next, operations of automatic inspection, re-inspection, and quality information conversion in the inspection apparatus of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、図1において検体基板1をYテーブル3に装填し(ST11)、検体基板種のIDデータを入力するか又は読取ると(ST12)、制御装置5の指令で検体基板1をY軸移動し、1次元センサ撮像ユニット6の制御によって1次元イメージセンサカメラ4が検体基板1の全面を撮像する(ST13)。   First, in FIG. 1, the sample substrate 1 is loaded on the Y table 3 (ST11), and when the ID data of the sample substrate type is input or read (ST12), the sample substrate 1 is moved in the Y-axis by a command from the control device 5. The one-dimensional image sensor camera 4 images the entire surface of the sample substrate 1 under the control of the one-dimensional sensor imaging unit 6 (ST13).

そこで、画像処理演算ユニット8が、画像保存ユニット7に保存された基準基板画像と検体基板画像の比較画像処理を行う(ST14)。   Accordingly, the image processing arithmetic unit 8 performs comparative image processing of the reference substrate image and the sample substrate image stored in the image storage unit 7 (ST14).

その他の実施形態では、この比較画像処理を、基準基板と検体基板のそれぞれ対応する部品領域同士で行うこともできる。この場合、比較画像処理を行う対象画素数が全面画像比較に比べて著しく少ないので、処理スピードの向上というメリットがある。しかし一方、部品領域以外の箇所に異常箇所が発生しても、検出しないという、デメリットもある。   In other embodiments, this comparison image processing can be performed between the corresponding component regions of the reference substrate and the sample substrate. In this case, since the number of target pixels to be subjected to the comparison image processing is remarkably smaller than that of the entire image comparison, there is an advantage that the processing speed is improved. However, there is a demerit that even if an abnormal part occurs in a part other than the part area, it is not detected.

次に獲得画像から例えば特定のホール(穴)画像を検出し、その中心位置から基板の基準点を割出し、ST2で教示された部品ライブラリを含むCADデータを利用して、品質情報化ユニット11が基板座標を画像座標に変換し、各部品領域を画像座標に位置付けて部品IDデータを添付する(ST15)。   Next, for example, a specific hole (hole) image is detected from the acquired image, the reference point of the board is determined from the center position thereof, and the quality information conversion unit 11 is obtained by using the CAD data including the component library taught in ST2. Converts the board coordinates into image coordinates, positions each component area at the image coordinates, and attaches component ID data (ST15).

部品領域は、教示した設定方式に従って設定される。この実施の形態では拡大率を教示し、図7の模式図に示した太線枠のように、部品外形領域よりもやや拡大した領域を設定するようにしている。これは、基板のはんだ付パタン(ランド)や搭載ずれの範囲をカバーするためである。   The parts area is set according to the taught setting method. In this embodiment, an enlargement ratio is taught, and an area that is slightly larger than the part outline area is set, such as the thick line frame shown in the schematic diagram of FIG. This is to cover the soldering pattern (land) of the substrate and the range of mounting displacement.

ST14の比較画像処理によって検出された基準基板と検体基板の相違点は、図8(C)に模式的に示すように基板画像上に表示される(基板画像は図示せず)。重畳する部品画像を参考にして、検査員は再検査作業を行うことができるが、実装部品と相違点とが情報的に関連付けられていないために、どの部品が不良であるかの情報が欠落しており、基板実装の品質データとして保存することができない。即ち、品質改善や品質記録ができないので、製品化後の品質保証ができないのである。   The difference between the reference substrate and the sample substrate detected by the comparison image processing in ST14 is displayed on the substrate image as schematically shown in FIG. 8C (the substrate image is not shown). The inspector can perform re-inspection work with reference to the superimposed component image, but the information on which component is defective is missing because the mounted component and the difference are not related in information. Therefore, it cannot be stored as quality data for board mounting. That is, since quality improvement and quality recording cannot be performed, quality assurance after commercialization cannot be performed.

そこで、この実施の形態になる検査装置では、ST15で作成した基板の画像座標変換データを用いて、表示ユニット15に相違点画像付きの基板画像を表示し、その上に部品領域を重ねて描出する(ST16)(図8(B))。   Therefore, in the inspection apparatus according to this embodiment, the substrate image with the difference image is displayed on the display unit 15 using the image coordinate conversion data of the substrate created in ST15, and the component area is overlaid on the display. (ST16) (FIG. 8B).

以上のステップで自動検査が終了し、再検査のステップに進む。再検査ステップでは、検査員が、前ステップで表示された相違点と部品領域が重畳した基板画像を目視するか、又は検体基板のその箇所を目視することによって、真の不良箇所を選別する(ST17)。この選別は、比較画像処理で検出される相違点には、多少の良品の過検出をも含んでいるために実施される。   The automatic inspection is completed by the above steps, and the process proceeds to the re-inspection step. In the re-inspection step, the inspector visually identifies the substrate image in which the difference displayed in the previous step and the component area are superimposed, or by visually observing the portion of the specimen substrate, thereby selecting a true defective portion ( ST17). This selection is performed because the difference detected by the comparison image processing includes some overdetection of non-defective products.

相違点画像は、検査員がクリックすれば順次表示ユニット15に拡大表示されるので(図示せず)、詳しい画像再検査が可能である。図8(B)は不良箇所選別後の基板画像を模式的に表しており、相違点の中、黒色塗りつぶし箇所が選別された不良箇所を示し、斑点塗りつぶし箇所が品質に無関係な過検出点である。過検出点は、この時点でデータ消去される。   If the inspector clicks the difference image, the difference image is sequentially enlarged and displayed on the display unit 15 (not shown), so that detailed image reexamination is possible. FIG. 8B schematically shows a substrate image after selecting a defective portion. Among the differences, a black portion is indicated as a defective portion, and the spot-filled portion is an overdetection point unrelated to quality. is there. The over-detection point is erased at this point.

検査員がすべての相違点の再検査を完了すると、検査データが確定し、不良箇所を重畳した基板画像が表示される。この時、不良箇所がヒットした部品領域画像を着色等でマーキング表示し(図8(A))、CADデータ導入によって潜在的に添付されていた部品IDデータが顕在化され、どの部品に不良が発生したかがデータとして保存される。このデータは基板の品質データであるから、自動実装やはんだ付の改善、あるいは採用部品の再検討に利用することができる。又部品領域以外の不良箇所は表面不良箇所として基板座標を添付し、同じく基板製造の改善等に利用することができる。   When the inspector completes the re-inspection of all the differences, the inspection data is confirmed and a substrate image on which the defective portion is superimposed is displayed. At this time, the part area image in which the defective part is hit is marked and displayed by coloring or the like (FIG. 8A), and the part ID data potentially attached by the introduction of the CAD data is revealed, and any part has a defect. The occurrence is saved as data. Since this data is board quality data, it can be used for automatic mounting, improvement of soldering, or reexamination of adopted parts. In addition, a defective portion other than the component region is attached with a substrate coordinate as a defective surface portion and can be used for improving the manufacturing of the substrate.

最後に、最終結果を表示・報告し(ST18)、検体基板をYステージ3から除去する(ST19)。   Finally, the final result is displayed and reported (ST18), and the sample substrate is removed from the Y stage 3 (ST19).

この実施の形態になる検査装置を使用すれば、以上のように基板画像データが品質情報化され、実装不良箇所には部品IDデータが、又表面不良箇所には座標がそれぞれ添付されたので、全面検査装置利用の製造ラインにおいて初めて、検査データを不良発生原因の解析あるいは品質改善作業に利用したり、又出荷後の品質追跡(トレーサビリティ)に利用できるようになったのである。   If the inspection apparatus according to this embodiment is used, the board image data is converted into quality information as described above, the component ID data is attached to the mounting failure portion, and the coordinates are attached to the surface failure portion. For the first time in a production line using a full-scale inspection device, inspection data can be used for analysis of causes of defects or quality improvement work, and for quality tracking (traceability) after shipment.

図4は、本発明装置の第2実施例の全体構成図である。   FIG. 4 is an overall configuration diagram of a second embodiment of the apparatus of the present invention.

図4において、基板1上には電子部品2が搭載され、基板1は、まずXYテーブル3に装填される。   In FIG. 4, an electronic component 2 is mounted on a substrate 1, and the substrate 1 is first loaded on an XY table 3.

基板1の上方には、2次元イメージセンサカメラ4が配置されている。2次元イメージセンサカメラ4はエリアCCDカメラである。   A two-dimensional image sensor camera 4 is disposed above the substrate 1. The two-dimensional image sensor camera 4 is an area CCD camera.

2次元イメージセンサカメラ4は、制御装置5に接続され、制御装置5は、2次元センサ撮像ユニット6、画像保存ユニット7、画像処理演算ユニット8、及びシステム全体を制御する統合システム制御ユニット9、教示ユニット10、及び品質情報化ユニット11を有し、各ユニット6、7,8、9、10、及び11は、バス16を通じてデータの交換を行う。   The two-dimensional image sensor camera 4 is connected to a control device 5. The control device 5 includes a two-dimensional sensor imaging unit 6, an image storage unit 7, an image processing arithmetic unit 8, and an integrated system control unit 9 that controls the entire system. The unit 6, the quality information unit 11, and the units 6, 7, 8, 9, 10, and 11 exchange data through the bus 16.

また、制御装置5には、入力ユニット12と、出力ユニット13と、通信ユニット14と、表示ユニット15が接続されている。   In addition, an input unit 12, an output unit 13, a communication unit 14, and a display unit 15 are connected to the control device 5.

次に、図5のフロー図に従って、第2の実施形態になる検査装置の教示ステップを説明する。まず基準とする基板1をXYテーブル3に装填し(ST21)、基板IDと部品ライブラリを含むコンピュータ設計(CAD)データと画像座標変換の際に用いる部品領域の設定方式を教示し(ST22)、その後基準基板をXY移動して教示された視野を2次元イメージセンサカメラ4で撮像する(ST23)。獲得した基準基板の全視野の画像を、画像保存ユニット7に保存する(ST24)。   Next, the teaching steps of the inspection apparatus according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the reference board 1 is loaded on the XY table 3 (ST21), and the computer ID (CAD) data including the board ID and the parts library and the component area setting method used for image coordinate conversion are taught (ST22). Thereafter, the reference substrate is moved XY to capture the taught field of view with the two-dimensional image sensor camera 4 (ST23). The acquired image of the entire field of view of the reference substrate is stored in the image storage unit 7 (ST24).

次に、この実施形態の検査装置における自動検査と再検査と品質情報化の動作を、図6のフロー図に沿って説明する。   Next, operations of automatic inspection, re-inspection, and quality information conversion in the inspection apparatus of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、図4において検体基板1をXYテーブル3に装填し(ST31)、検体基板種のIDデータを入力するか又は読取ると(ST32)、制御装置5の指令により検体基板1をXY移動し、2次元センサ撮像ユニット6の制御によって2次元イメージセンサカメラ4が検体基板1の教示視野を撮像(ST33)する。   First, in FIG. 4, the sample substrate 1 is loaded on the XY table 3 (ST31), and when ID data of the sample substrate type is input or read (ST32), the sample substrate 1 is moved XY by the command of the control device 5, Under the control of the two-dimensional sensor imaging unit 6, the two-dimensional image sensor camera 4 images the teaching visual field of the sample substrate 1 (ST33).

そこで、画像処理演算ユニット8が、画像保存ユニット7に保存された基準基板画像と検体基板画像の比較画像処理を行う(ST34)。   Therefore, the image processing arithmetic unit 8 performs comparative image processing of the reference substrate image and the sample substrate image stored in the image storage unit 7 (ST34).

その他の実施形態では、この比較画像処理を、基準基板と検体基板のそれぞれ対応する部品領域同士で行うこともできる。この場合、比較画像処理を行う対象画素数が全面画像比較に比べて著しく少ないので、処理スピードの向上というメリットがある。しかし一方、部品領域以外の箇所に異常箇所が発生しても、検出しないという、デメリットもある。   In other embodiments, this comparison image processing can be performed between the corresponding component regions of the reference substrate and the sample substrate. In this case, since the number of target pixels to be subjected to the comparison image processing is remarkably smaller than that of the entire image comparison, there is an advantage that the processing speed is improved. However, there is a demerit that even if an abnormal part occurs in a part other than the part area, it is not detected.

次に獲得画像から例えば特定のホール(穴)画像を検出し、その中心位置から基板の基準点を割出し、ST2で教示された部品ライブラリを含むCADデータを利用して、品質情報化ユニット11が基板座標を画像座標に変換し、各部品領域を画像座標に位置付けて部品IDデータを添付する(ST35)。   Next, for example, a specific hole (hole) image is detected from the acquired image, the reference point of the board is determined from the center position thereof, and the quality information conversion unit 11 is obtained by using the CAD data including the component library taught in ST2. Converts the board coordinates into image coordinates, positions each component area at the image coordinates, and attaches component ID data (ST35).

部品領域は、教示した設定方式に従って設定される。この実施の形態では拡大率を教示し、図7の模式図に示した太線枠のように、部品外形領域よりもやや拡大した領域を設定するようにしている。これは、基板のはんだ付パタン(ランド)や搭載ずれの範囲をカバーするためである。   The parts area is set according to the taught setting method. In this embodiment, an enlargement ratio is taught, and an area that is slightly larger than the part outline area is set, such as the thick line frame shown in the schematic diagram of FIG. This is to cover the soldering pattern (land) of the board and the range of mounting displacement.

ST34の比較画像処理によって検出された基準基板と検体基板の相違点は、図8(C)に模式的に示すように基板画像上に表示される(部品画像は図示せず)。重畳する部品画像を参考にして、検査員は再検査作業を行うことができるが、実装部品と相違点とが情報的に関連付けられていないために、どの部品が不良であるかの情報が欠落しており、基板実装の品質データとして保存することができない。即ち、品質改善や品質記録ができないので、製品化後の品質保証ができないのである。   The difference between the reference substrate and the sample substrate detected by the comparison image processing in ST34 is displayed on the substrate image (part image is not shown) as schematically shown in FIG. The inspector can perform re-inspection work with reference to the superimposed component image, but the information on which component is defective is missing because the mounted component and the difference are not related in information. Therefore, it cannot be stored as quality data for board mounting. That is, since quality improvement and quality recording cannot be performed, quality assurance after commercialization cannot be performed.

そこで、この実施の形態になる検査装置では、ST35で作成した基板の画像座標変換データを用いて、表示ユニット15に相違点画像付きの基板画像を表示し、その上に部品領域を重ねて描出する(ST36)(図8(B))。   Therefore, in the inspection apparatus according to this embodiment, the substrate image with the difference image is displayed on the display unit 15 using the image coordinate conversion data of the substrate created in ST35, and the component area is overlaid on the display. (ST36) (FIG. 8B).

以上のステップで自動検査が終了し、再検査のステップに進む。再検査ステップでは、検査員が、前ステップで表示された相違点と部品領域が重畳した基板画像を目視するか、又は検体基板のその箇所を目視することによって、真の不良箇所を選別する(ST37)。この選別は、比較画像処理で検出される相違点には、多少の良品の過検出をも含んでいるために実施される。   The automatic inspection is completed by the above steps, and the process proceeds to the reinspection step. In the re-inspection step, the inspector visually identifies the substrate image in which the difference displayed in the previous step and the component area are superimposed, or by visually observing the portion of the specimen substrate, thereby selecting a true defective portion ( ST37). This selection is performed because the difference detected by the comparison image processing includes some overdetection of non-defective products.

相違点画像は、検査員がクリックすれば順次表示ユニット15に拡大表示されるので(図示せず)、詳しい画像再検査が可能である。図8(B)は不良箇所選別後の基板画像を模式的に表しており、相違点の中、黒色塗りつぶし点が選別された不良箇所を示し、斑点塗りつぶし点が品質に無関係な過検出点である。無関係な点は、この時点でデータ消去される。   If the inspector clicks the difference image, the difference image is sequentially enlarged and displayed on the display unit 15 (not shown), so that detailed image reexamination is possible. FIG. 8B schematically shows a substrate image after selecting a defective portion. Among the differences, a black portion is indicated as a defective portion, and the spot filled point is an overdetection point that is not related to quality. is there. Unrelated points are erased at this point.

検査員がすべての相違点の再検査を完了すると、検査データが確定し、不良箇所を重畳した基板画像が表示される。この時、不良箇所がヒットした部品領域画像は着色等でマーキング表示し(図8(A))、CADデータ導入によって潜在的に添付されていた部品IDデータが顕在化され、どの部品に不良が発生したかがデータとして保存される。このデータは基板の品質データであるから、自動実装やはんだ付の改善、あるいは採用部品の再検討に利用することができる。又部品領域以外の不良箇所は表面不良箇所として基板座標を添付し、同じく基板製造の改善等に利用することができる。   When the inspector completes the reinspection of all the differences, the inspection data is confirmed and a board image on which the defective portion is superimposed is displayed. At this time, the part area image in which the defective part is hit is marked by coloring or the like (FIG. 8A), and the part ID data potentially attached by the introduction of the CAD data is revealed, and any part has a defect. The occurrence is saved as data. Since this data is board quality data, it can be used for automatic mounting, improvement of soldering, or reexamination of adopted parts. In addition, a defective portion other than the component region is attached with a substrate coordinate as a defective surface portion and can be used for improving the manufacturing of the substrate.

最後に、最終結果を表示・報告し(ST38)、検体基板をYステージ3から除去する(ST39)。   Finally, the final result is displayed and reported (ST38), and the sample substrate is removed from the Y stage 3 (ST39).

この実施の形態になる検査装置を使用すれば、以上のように基板画像データが品質情報化され、実装不良箇所には部品IDデータが、又表面不良箇所には座標がそれぞれ添付されたので、全面検査装置利用の製造ラインにおいて初めて、検査データを不良発生原因の解析あるいは品質改善作業に利用したり、又出荷後の品質追跡(トレーサビリティ)に利用できるようになったのである。   If the inspection apparatus according to this embodiment is used, the board image data is converted into quality information as described above, the component ID data is attached to the mounting failure portion, and the coordinates are attached to the surface failure portion. For the first time in a production line using a full-scale inspection device, inspection data can be used for analysis of causes of defects or quality improvement work, and for quality tracking (traceability) after shipment.

取り扱いが最も便利で最高速の実装基板全面検査装置の検査データにおいて、これまで欠落していた実装品質データが添付されようになったので、製造方法の改善や製品製造責任のベースとなるトレーサビリティが不可欠なメーカの用途にも適用できる。   Mounting quality data that has been missing until now is attached to the inspection data of the mounting board full-surface inspection equipment that is the most convenient and fastest to handle. It can also be used for essential manufacturers.

検査装置の全体構成と基板を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the whole structure and board | substrate of an inspection apparatus. (Example 1) 検査装置における教示動作を示すフロー図である。(実施例1)It is a flowchart which shows the teaching operation | movement in an inspection apparatus. (Example 1) 検査装置における自動検査と再検査と結果表示の動作を示すフロー図である。(実施例1)It is a flowchart which shows the operation | movement of the automatic test | inspection in a test | inspection apparatus, re-examination, and a result display. (Example 1) 検査装置の全体構成と基板を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the whole structure and board | substrate of an inspection apparatus. (Example 2) 検査装置における教示動作を示すフロー図である。(実施例2)It is a flowchart which shows the teaching operation | movement in an inspection apparatus. (Example 2) 検査装置における自動検査と再検査と結果表示の動作を示すフロー図である。(実施例2)It is a flowchart which shows the operation | movement of the automatic test | inspection in a test | inspection apparatus, re-examination, and a result display. (Example 2) 検査装置における拡大部品領域を模式的に示す図である。(実施例1と実施例2)It is a figure which shows typically the expansion component area | region in an inspection apparatus. (Example 1 and Example 2) 検査装置における全面検査不良点と部品領域との重畳表示を模式的に示す図である。(実施例1と実施例2)It is a figure which shows typically the superimposed display of the whole surface inspection defect point and component area | region in an inspection apparatus. (Example 1 and Example 2)

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 電子部品
3 Yテーブル
4 1次元イメージセンサカメラ
5 制御装置
6 1次元センサ撮像ユニット
7 画像保存ユニット
8 画像処理演算ユニット
9 統合システム制御ユニット
10 教示ユニット
11 品質情報化ユニット
12 入力ユニット
13 出力ユニット
14 通信ユニット
15 表示ユニット
16 データバス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Electronic component 3 Y table 4 One-dimensional image sensor camera 5 Control apparatus 6 One-dimensional sensor imaging unit 7 Image storage unit 8 Image processing arithmetic unit 9 Integrated system control unit 10 Teaching unit 11 Quality information unit 12 Input unit 13 Output Unit 14 Communication unit 15 Display unit 16 Data bus

Claims (2)

部品実装基板全面を比較画像処理することで検査領域設定を不要化した検査装置であって、
基板の種類・番号(ID)とコンピュータ設計(CAD)データと部品領域の設定方式を教示する教示手段と、
ピクセル配置がX軸方向に沿う1次元イメージセンサ及びX軸に直交するYテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にY軸移動して基板全面の画像を獲得する撮像手段と、
獲得した基板全面の画像を保存するデータ保存手段と、
撮像手段が獲得した検体基板画像と保存した基準基板画像との比較画像処理を行って両者の相違点を抽出するアルゴリズムを備える画像処理手段と、
基板画像に部品領域と相違点とを同時に重ねて表示する表示手段と、
相違点を目視判定して不良箇所のみを選別する再検査手段と、
不良箇所がヒットした部品領域において、教示されていた部品IDデータを顕現化して添付して部品実装不良箇所とし、それ以外の不良箇所に基板座標値を添付して基板表面不良箇所とする、検査データの品質情報化手段とより成る検査装置。
An inspection apparatus that eliminates the need for inspection area setting by performing comparative image processing on the entire surface of the component mounting board,
Teaching means for teaching a board type / number (ID), computer design (CAD) data, and component area setting method;
An imaging unit having a one-dimensional image sensor whose pixel arrangement is along the X-axis direction and a Y table orthogonal to the X-axis, and moving the substrate or the sensor relative to the Y-axis to obtain an image of the entire surface of the substrate;
Data storage means for storing the acquired image of the entire substrate surface;
An image processing means comprising an algorithm for extracting a difference between the specimen substrate image acquired by the imaging means and the stored reference substrate image by performing comparison image processing;
Display means for simultaneously superimposing and displaying the component area and the difference on the board image;
Re-inspection means for visually judging the difference and selecting only the defective part;
In the parts area where the defective part is hit, the part ID data that has been taught is actualized and attached to make the part mounting defective part, and the board coordinate value is attached to the other defective part to make the substrate surface defective part An inspection apparatus comprising data quality information means.
部品実装基板全面を比較画像処理することで検査領域設定を不要化した検査装置であって、
基板の種類・番号(ID)とコンピュータ設計(CAD)データと部品領域の設定方式を教示する教示手段と、
2次元イメージセンサ及びXYテーブルを備え、基板あるいはセンサを相対的にXY移動して基板全面の画像を獲得する撮像手段と、
獲得した基板全面の画像を保存するデータ保存手段と、
撮像手段が獲得した検体基板の個々の視野画像と、基準基板において対応する視野の保存画像との比較画像処理を行って、両者の相違点を抽出するアルゴリズムを備える画像処理手段と、
基板画像に部品領域と相違点とを同時に重ねて表示する表示手段と、
相違点を目視判定して不良箇所のみを選別する再検査手段と、
不良箇所がヒットした部品領域において、教示されていた部品IDデータを顕現化して添付して部品実装不良箇所とし、それ以外の不良箇所に基板座標値を添付して基板表面不良箇所とする、検査データの品質情報化手段とより成る検査装置。
An inspection apparatus that eliminates the need for inspection area setting by performing comparative image processing on the entire surface of the component mounting board,
Teaching means for teaching a board type / number (ID), computer design (CAD) data, and component area setting method;
An imaging means comprising a two-dimensional image sensor and an XY table, and acquiring an image of the entire surface of the substrate by moving the substrate or the sensor relative to the XY;
Data storage means for storing the acquired image of the entire substrate surface;
An image processing means comprising an algorithm for performing a comparative image processing of an individual visual field image of the specimen substrate acquired by the imaging means and a stored image of the corresponding visual field on the reference substrate, and extracting a difference between them;
Display means for simultaneously superimposing and displaying the component area and the difference on the board image;
Re-inspection means for visually judging the difference and selecting only the defective part;
In the parts area where the defective part is hit, the part ID data that has been taught is actualized and attached to make the part mounting defective part, and the board coordinate value is attached to the other defective part to make the substrate surface defective part An inspection apparatus comprising data quality information means.
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KR20140071251A (en) 2012-12-03 2014-06-11 쥬키 가부시키가이샤 Management system
KR101423583B1 (en) * 2014-01-15 2014-07-28 주식회사 대윤엔지니어링 Array sheet inspection system for information and communication equipment
CN113805365A (en) * 2020-06-16 2021-12-17 艾聚达信息技术(苏州)有限公司 Marking apparatus and defect marking method

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