JP2006058284A - 基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法、基板検査方法、基板検査用の検査データ作成方法、および基板検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 部品検査機1は、部品実装後基板のモデルを撮像するとともに、前工程の検査機であるはんだ印刷検査機3から同一基板の画像の提供を受ける。そして、これらの画像間の差分演算や差画像の2値化処理により、基板上の各部品を抽出した後、各種部品の標準検査データが登録された部品ライブラリを抽出した部品の大きさにより照合することにより、各部品を特定する。また抽出された部品に応じて部品ウィンドウの設定条件を決定し、その設定条件を部品の特定情報とともに登録する。そして、検査の際には、登録された設定条件に基づき検査対象の部品実装画像上に部品ウィンドウを設定し、そのウィンドウ内の画像データと部品特定情報に対応する標準検査データとを用いて部品の実装状態を検査する。
【選択図】 図13
Description
このほか、基板のCADデータを利用する方法もある。たとえば、部品検査用のウィンドウの設定条件を決める場合には、CADデータに登録されている部品の枠情報(部品の輪郭を表すもの)を用いてCADデータ上に自動的に検査用ウィンドウを貼り付け、そのウィンドウの位置や大きさを設定条件とすることができる。
この発明が基板検査用のウィンドウの設定条件の決定方法として提供する第1の方法は、製作中または製作終了後の基板を検査するために、前記基板を撮像して得られた画像上に設定する検査用のウィンドウを設定条件の決定する場合に適用されるもので、以下の第1、第2、第3の各ステップを実行する。
第3ステップでは、第1ステップおよび第2ステップで取得した2つの画像間における差異を抽出し、その抽出結果を用いて所定の部位を検査するためのウィンドウの設定条件を決定する。なお、ウィンドウの設定条件とは、ウィンドウの位置および大きさを表す情報であると考えることができる。
(1)−1 第1の態様
この態様では、第1ステップではんだ印刷後の基板を撮像し、第2ステップで部品実装後の当該基板を撮像する。この場合、第3ステップで抽出された差異は、部品実装工程で基板に付加された構成、すなわち部品に相当すると考えることができる。よって第3ステップでは、前記2つの画像間で差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、部品検査用のウィンドウの設定条件を決定する。
このように、実際の基板の画像から部品検査用のウィンドウの設定条件を自動抽出することが可能になるので、領域指定のための操作を行ったり、CADデータを使用する必要がなく、ユーザーの負担を大幅に軽減することが可能になる。
この態様では、第1ステップで部品実装後の基板を撮像し、第2ステップではんだ付け後の当該基板を撮像する。この場合、第3ステップで抽出された差異は、ランド上のクリームはんだが溶融したことによる変化に相当すると考えることができる。よって第3ステップでは、前記2つの画像間で差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定する。
なお、この場合の検査用ウィンドウは、抽出された領域に外接する矩形とするか、またはこの矩形より若干大きい形状に設定するのが望ましい。
ここで、「基板の地の色が現れた領域」とは、部品やランドが存在しない基板本体の表面に対応すると考えることができる。この領域は、はんだ付け後の基板の画像をあらかじめ設定したしきい値で2値化するなどして抽出することができる。ウィンドウの補正処理では、ウィンドウのうち、基板の地の色の領域に重なる部分を削除したり、ウィンドウの境界が基板の地の色の領域の境界に近づくようにウィンドウの幅を拡張することができる。このような補正処理により、はんだの印刷領域に不備がある場合でも、ランドに対応する範囲内に検査用ウィンドウを設定することが可能になり、検査用ウィンドウの設定条件を精度良く決定することが可能になる。
この態様でも、第1の態様と同様に、第1ステップではんだ印刷後の基板を撮像し、第2ステップで部品実装後の当該基板を撮像する。一方、第3ステップでは、前記2つの画像間で抽出された差異に含まれる所定の特徴点を基準として、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定する。
この発明は、はんだ付け後の基板を検査対象として、その基板のはんだ付け状態を検査する方法に適用することができる。以下、この発明にかかる2通りの基板検査方法について説明する。
この基板検査方法では、はんだ付け後の基板を撮像し、生成された画像を取得する第1ステップ;前記第1ステップの撮像対象となった基板をはんだ付け前に撮像して生成された画像を取得する第2ステップ;前記第1ステップおよび第2ステップで取得した2つの画像間の差異を抽出し、差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定する第3ステップ;前記第3ステップで決定した設定条件に基づき、前記はんだ付け後の基板の画像上に検査用ウィンドウを設定し、そのウィンドウ内の画像データを用いてはんだ付け状態にかかる検査を実行する第4ステップ;の各ステップを実行する。
この基板検査方法では、検査対象の基板上の各部品の位置および部品種を示す実装部品データと、各種部品のはんだ付け状態の検査にかかる標準検査データとを、登録する第1ステップ;はんだ付け後の基板を撮像して、生成された画像を取得する第2ステップ;前記第2ステップの撮像対象となった基板をはんだ付け前に撮像して生成された画像を取得する第3ステップ;前記第2ステップおよび第3ステップで取得した2つの画像間の差異を抽出する第4ステップ;前記実装部品データが登録された部品毎にその位置データを前記第4のステップで差異が抽出された領域の位置と比較して、基板上の各部品に対応する領域を特定する第5ステップ;前記第5ステップで対応部品が特定された領域の位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定する第6ステップ;前記第6ステップで決定した設定条件に基づき、前記はんだ付け後の基板の画像上に検査用ウィンドウを設定し、そのウィンドウ内の画像データとウィンドウに対応する部品の標準検査データとを用いてはんだ付け部位に対する検査を実行する第7ステップ;の各ステップを実行する。
さらに、第6ステップでは、対応づけがなされた領域の位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウを設定することにより、実際のはんだ付け部位に応じて検査用ウィンドウを可変設定するとともに、その他の検査データについては、標準検査データを使用することができる。よって、ランドの位置や大きさのばらつきに対応しながら、効率の良い検査を実行することができる。
この方法は、部品実装状態の検査に使用する検査データを作成する方法であって、各種部品について、それぞれその部品の大きさデータを含む標準検査データを登録する第1ステップ;部品実装前の基板を撮像し、生成された画像を取得する第2ステップ;前記第2ステップの撮像対象となった基板を、部品実装後に再度撮像して生成された画像を取得する第3ステップ;前記第2ステップおよび第3ステップで取得した2つの画像間の差異を抽出し、差異が抽出された領域毎にその大きさを前記標準検査データ中の大きさデータと比較して、前記領域に対応する部品を特定する第4ステップ;前記第4ステップで対応部品が特定された領域の位置および大きさに基づき、部品検査用のウィンドウの設定条件を決定するとともに、前記対応部品の標準検査データを前記検査用ウィンドウに対応づけた検査データを作成する第5ステップ;の各ステップを実行する。
この発明では、基板の部品実装状態を検査する装置として、部品実装後基板の画像を入力する第1の画像入力手段と、前記部品実装後基板について、この基板を部品実装前に撮像して生成された画像を入力する第2の画像入力手段、特定の基板について、前記第1,第2の各画像入力手段が入力した画像間の差異を抽出する差異抽出手段、前記差異抽出手段により差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、部品検査用のウィンドウの設定条件を決定する設定条件決定手段、前記設定条件決定手段が決定したウィンドウの設定条件を記憶する記憶手段、前記第1の画像入力手段により検査対象の部品実装後基板の画像が入力されたとき、この入力画像上に前記記憶手段に記憶された設定条件に基づき部品検査用のウィンドウを設定するウィンドウ設定手段、前記ウィンドウ設定手段により設定されたウィンドウ内の画像データを用いて部品に対する検査を実行する検査実行手段、の各手段を具備する装置を提供する。
なお、はんだ付け状態の検査装置には、前記第2の基板検査方法を実施するための構成を、設定することもできる。
この部品検査機1は、部品実装工程を経てリフロー炉に導入される前の基板を検査対象として、部品の実装間違い、位置ずれ、回転ずれなど、部品実装状態の適否を検査するものである。
つぎのST3では、前記ST1,2で入力した画像を用いて、前述した要領で差画像を生成する。ST4ではこの差画像を2値化し、さらにノイズ除去処理を実行する。ST5では、ノイズ除去後の2値画像に輪郭追跡処理やラベリング処理を実行し、各部品に対応する黒画素領域を抽出する。
すべての部品に対する処理が終了すると、ST9が「YES」となってST10に進み、部品毎の組み合わせデータを前記ウィンドウ設定用ファイルとしてとりまとめ、これを登録用のメモリに格納する。
つぎのST12では、前記作業メモリから部品ウィンドウの設定データと部品特定情報との最初の組み合わせを読み出す。ST13では、前記ST12で読み出した設定データに基づき、前記実装後基板画像上に部品ウィンドウを設定する。
なお、部品の有無を検査するための方法としては、前記部品ウィンドウを部品の幅方向に沿って走査しつつ、電極の色彩が現れる領域の有無を判別する方法が考えられる。また、実装状態の適否を判別する場合には、部品ウィンドウ内の画像を2値化するなどして部品を抽出し、その重心や主軸角を計測するなどの処理が行われる。
なお、ST21では、後記するカメラ51からの画像を入力し、ST22では、他の検査機から送信された画像を入力することができる。ただし、これに限らず、各ステップとも、あらかじめ生成して保存されていた画像を入力するようにしてもよい。
この後は、抽出した部品に順に着目して、部品毎にST26〜30のステップを実行する。まず、ST26では、着目中の部品にかかる黒画素領域の構成画素数を部品ライブラリ19内の各部品の大きさデータと比較することにより、部品を特定する。
なお、上記図6の手順では、基板上の各部品の特定処理と部品ウィンドウの設定処理とを完了した後に、各部品の検査を実行しているが、これに限らず、部品の特定処理、部品ウィンドウの設定処理、および検査を、部品毎に順に実行するようにしてもよい。
このはんだ付け検査機2は、リフロー炉ではんだ付けがなされた基板を対象として、各部品のはんだ付けの適否を検査するもので、実装部品データ入力部20、実装後基板画像入力部21、リフロー後基板画像入力部22、差画像生成部23、2値化処理部24、ノイズ除去部25、ランド抽出部26、ウィンドウデータ作成部27、検査部28、部品ライブラリ29などを具備する。
図8は、特定の部品にかかる実装後基板画像およびリフロー後基板画像の例と、これらの画像から生成される差画像および2値画像を、それぞれ示す。なお、この例の差画像では、色彩の変化の態様が複雑であるため、便宜上、変化が抽出された部分を一種類のパターンで示す。
図9(1)の実装後基板画像では、クリームはんだ102がランド101に対して位置ずれしており、図9(2)の実装後基板画像では、クリームはんだ102の量が多く、ランド101が完全に覆われた状態になっている。しかし、いずれの例でも、リフロー後基板画像上のはんだ106は、ランド101の形成範囲内に収まっている。これは、リフロー工程ではんだが溶融した際の表面張力の作用によって、ランド外のはんだが適切な範囲に引き戻されたことによるものである。
図11および図12は、リード部品を検査対象とする場合に、リフロー後の各リードのはんだ付け状態を検査する際のランドウィンドウの設定データを部品検査機で作成する場合の例を示す。リード部品のはんだ付け状態を検査するには、リード毎にランドウィンドウを設定する必要がある。この実施例では、リードは部品実装後に初めて画像上に現れる構成である点に着目し、はんだ付け検査機2でなく、部品検査機1でランドウィンドウの設定データを作成するようにしている。
この実施例でも、前記図2の例と同様に、実装前基板画像と実装後基板画像との差画像を作成した後に2値化を行って、リードを含む部品全体の画像領域104aを抽出する(図11参照)。
さらにこの実施例では、図12に示すように、前記画像領域104aから各リードの先端エッジを構成する点P0〜P9(以下、これらを「先端エッジ点」という。)を抽出する。そして、この先端エッジ点P0〜P9を基準に、当該先端エッジ点を含む所定範囲に矩形領域W30〜W39を設定し、これらをそれぞれランドウィンドウとする。これらのランドウィンドウW30〜W39の設定データは、はんだ付け検査機2に送信され、前記リード部品のはんだ付け検査の際に使用される。なお、先端エッジ点P0〜P9は、画像の投影処理、パターンマッチングなどの公知の画像処理を用いて抽出することができる。
図13は、部品実装基板の製造および検査を自動化した基板製造ラインの例を示す。この基板製造ラインには、プリント配線板へのクリームはんだの印刷を行うためのはんだ印刷機201、はんだ印刷後の基板に部品を実装するためのマウンタ202、部品実装後の基板を加熱処理するリフロー炉203の各装置が配備される。また、はんだ印刷機201とマウンタ202との間には、はんだ印刷検査機3が、マウンタ202とリフロー炉203との間には部品検査機1が、リフロー炉203の下流には、はんだ付け検査機2が、それぞれ配備される。これらの装置間には、基板搬送用のコンベアが配備されており、各装置に基板が順に送られて処理される。また、各検査機1,2,3は、LAN回線などのネットワーク回線4を介して接続され、相互に通信可能な状態に設定される。
この検査機は、コンピュータから成る制御部50に、画像入力部52、XYステージ制御部54、入力部55、モニタ56、メモリ57、通信インターフェース58などが接続されたものである。なお、制御部50には、CPUのほか、基本的なプログラムが格納されたROMや作業用メモリであるRAMが含まれる。一方、メモリ57は、大容量のハードディスク装置であって、検査にかかるプログラム、部品ライブラリなどが格納される。また、検査に使用した画像データや検査結果なども、このメモリ57内に蓄積される。
すべての部品に対する処理が終了すると、ST70が「YES」となってST71に進む。ST71では、前記一時保存された各部品の検査データをとりまとめた検査データファイルを作成し、これを前記メモリ57内に登録し、処理を終了する。
2 はんだ付け検査機
11 実装前基板画像入力部
12 実装後基板画像入力部
13,23 差画像生成部
14,24 2値化処理部
16 部品抽出部
17,27 ウィンドウデータ作成部
18,28 検査部
19,29 部品ライブラリ
20 実装部品データ入力部
21 実装後基板画像入力部
22 リフロー後基板画像入力部
50 制御部
51 カメラ
58 通信インターフェース
W1 部品ウィンドウ
W2,W30〜39 ランドウィンドウ
Claims (12)
- 製作中または製作終了後の基板を検査するために、前記基板を撮像して得られた画像上に設定する検査用のウィンドウの設定条件を決定する方法において、
部品実装基板の製作のために実行される複数の工程のうちの所定の工程を実行した後に、その工程の実行対象とした基板を撮像し、生成された画像を取得する第1ステップと、
前記第1ステップで撮像対象となった基板を、前記所定の工程の次の工程が実行された後に再度撮像し、生成された画像を取得する第2ステップと、
前記第1ステップおよび第2ステップで取得した2つの画像間における差異を抽出し、その抽出結果を用いて所定の部位を検査するためのウィンドウの設定条件を決定する第3ステップとを、実行することを特徴とする基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法。 - 前記第1ステップにおいて、はんだ印刷後の基板を撮像するとともに、第2ステップにおいて、部品実装後の当該基板を撮像し、第3ステップにおいて、前記2つの画像間で差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、部品検査用のウィンドウの設定条件を決定するようにした請求項1に記載された基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法。
- 前記第3ステップには、前記はんだ印刷後の基板の画像からクリームはんだの印刷領域を抽出するステップと、前記部品検査用のウィンドウの位置を前記クリームはんだの印刷領域に対する位置関係に基づき補正するステップとが含まれている請求項2に記載された基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法。
- 前記第1ステップにおいて、部品実装後の基板を撮像するとともに、第2ステップにおいて、はんだ付け後の当該基板を撮像し、第3ステップにおいて、前記2つの画像間で差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定するようにした請求項1に記載された基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法。
- 前記第3ステップには、前記はんだ付け後の基板の画像から基板の地の色が現れた領域を抽出するステップと、前記はんだ付け検査用のウィンドウを前記基板の地の色の領域の抽出結果に基づき補正するステップとが含まれている請求項4に記載された基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法。
- 前記第1ステップにおいて、はんだ印刷後の基板を撮像するとともに、第2ステップにおいて、部品実装後の当該基板を撮像し、第3ステップにおいて、前記2つの画像間で抽出された差異に含まれる所定の特徴点を基準として、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定するようにした請求項1に記載された基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法。
- 基板の部品実装状態を検査するために、前記基板を撮像して得られた画像上に設定する検査用のウィンドウの設定条件を決定する方法において、
各種部品について、それぞれその部品の大きさデータを含む標準検査データを登録する第1ステップと、
部品実装前の基板を撮像し、生成された画像を取得する第2ステップと、
前記第2ステップの撮像対象となった基板を、部品実装後に再度撮像して生成された画像を取得する第3ステップと、
第2ステップおよび第3ステップで取得した2つの画像間の差異を抽出し、差異が抽出された領域毎にその大きさを前記標準検査データ中の大きさデータと比較して、前記領域に対応する部品を特定する第4ステップと、
前記第4ステップで対応部品が特定された領域の位置および大きさに基づき、部品検査用のウィンドウの設定条件を決定する第5ステップとを、実行することを特徴とする基板検査用ウィンドウの設定条件の決定方法。 - 基板のはんだ付け状態を検査する方法において、
はんだ付け後の基板を撮像し、生成された画像を取得する第1ステップと、
前記第1ステップの撮像対象となった基板をはんだ付け前に撮像して生成された画像を取得する第2ステップと、
前記第1ステップおよび第2ステップで取得した2つの画像間の差異を抽出し、差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定する第3ステップと、
前記第3ステップで決定した設定条件に基づき、前記はんだ付け後の基板の画像上に検査用ウィンドウを設定し、そのウィンドウ内の画像データを用いてはんだ付け状態にかかる検査を実行する第4ステップとを、実行することを特徴とする基板検査方法。 - 基板のはんだ付け状態を検査する方法において、
検査対象の基板上の各部品の位置および部品種を示す実装部品データと、各種部品のはんだ付け状態の検査にかかる標準検査データとを、登録する第1ステップと、
はんだ付け後の基板を撮像して、生成された画像を取得する第2ステップと、
前記第2ステップの撮像対象となった基板をはんだ付け前に撮像して生成された画像を取得する第3ステップと、
前記第2ステップおよび第3ステップで取得した2つの画像間の差異を抽出する第4ステップと、
前記実装部品データが登録された部品毎にその位置データを前記第4ステップで差異が抽出された領域の位置と比較して、基板上の各部品に対応する領域を特定する第5ステップと、
前記第5ステップで対応部品が特定された領域の位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウの設定条件を決定する第6ステップと、
前記第6ステップで決定した設定条件に基づき、前記はんだ付け後の基板の画像上に検査用ウィンドウを設定し、そのウィンドウ内の画像データとウィンドウに対応する部品の標準検査データとを用いてはんだ付け部位に対する検査を実行する第7ステップとを、実行することを特徴とする基板検査方法。 - 基板の部品実装状態を検査するための検査データを作成する方法であって、
各種部品について、それぞれその部品の大きさデータを含む標準検査データを登録する第1ステップと、
部品実装前の基板を撮像し、生成された画像を取得する第2ステップと、
前記第2ステップの撮像対象となった基板を、部品実装後に再度撮像して生成された画像を取得する第3ステップと、
前記第2ステップおよび第3ステップで取得した2つの画像間の差異を抽出し、差異が抽出された領域毎にその大きさを前記標準検査データ中の大きさデータと比較して、前記領域に対応する部品を特定する第4ステップと、
前記第4ステップで対応部品が特定された領域の位置および大きさに基づき、部品検査用のウィンドウの設定条件を決定するとともに、前記対応部品の標準検査データを前記検査用ウィンドウに対応づけた検査データを作成する第5ステップとを、実行することを特徴とする基板検査用の検査データ作成方法。 - 基板の部品実装状態を検査する装置であって、
部品実装後基板の画像を入力する第1の画像入力手段と、
前記部品実装後基板について、この基板を部品実装前に撮像して生成された画像を入力する第2の画像入力手段と、
特定の基板について、前記第1,第2の各画像入力手段が入力した画像間の差異を抽出する差異抽出手段と、
前記差異抽出手段により差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、部品検査用のウィンドウの設定条件を決定する設定条件決定手段と、
前記設定条件決定手段が決定したウィンドウの設定条件を記憶する記憶手段と、
前記第1の画像入力手段により検査対象の部品実装後基板の画像が入力されたとき、この入力画像上に前記記憶手段に記憶された設定条件に基づき部品検査用のウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、
前記ウィンドウ設定手段により設定されたウィンドウ内の画像データを用いて部品に対する検査を実行する検査実行手段とを具備して成る基板検査装置。 - 基板のはんだ付け状態を検査する装置であって、
検査対象のはんだ付け後基板の画像を入力する第1の画像入力手段と、
前記はんだ付け後基板について、この基板をはんだ付け前に撮像して生成された画像を入力する第2の画像入力手段と、
前記第1、第2の各画像入力手段が入力した2つの画像間の差異を抽出する差異抽出手段と、
前記差異抽出手段により差異が抽出された領域の位置および大きさに基づき、前記はんだ付け後基板の画像上にはんだ付け検査用のウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、
前記ウィンドウ設定手段により設定されたウィンドウ内の画像データを用いてはんだ付け状態にかかる検査を実行する検査実行手段とを具備して成る基板検査装置。
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