JP2006105749A

JP2006105749A - 表面実装基板等の外観検査装置

Info

Publication number: JP2006105749A
Application number: JP2004292044A
Authority: JP
Inventors: Riyuutarou Sutoki; 龍太郎寿時
Original assignee: SHINDENSHI CORP
Current assignee: SHINDENSHI CORP
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】撮像のゆがみが表面実装基板等の半田付けなどの検査に際して無視できるとともに、焦点深度を深くし、且つ、検査装置を高速移動しても装置振れや振動の影響が撮像に現れないようにし、同時に、検査装置自体をコンパクトで安価なものにする。
【解決手段】第１ミラー４を、長焦点レンズを備えたビデオカメラ３の下方に当該ビデオカメラ３の光軸に対し４５゜の傾斜角をなして配置し、第２ミラー５を、第１ミラー４から所定間隔を空けて当該第１ミラー４に対向する態様で配置し、第３ミラー６を、第２ミラー５から上方に所定間隔を空けて当該第２ミラー５に対向する態様で配置し、第４ミラー７を、第３ミラー６に対向するとともに、被検査対象Ｗに対向する態様で、且つ、第１ミラー６と第２ミラー７との間隔の略１／２に相当する距離を隔てて配置する。これにより、本外観検査装置１と被検査対象Ｗとの外見上の対物距離は短縮される。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面実装基板等の実装や半田付けなどの良否を判定する外観検査に用いる検査装置に関するものである。

ＩＣチップ等の電子部品が実装された表面実装基板等の実装や半田付けなどの被検査対象の良否を判定する外観検査は、最近では目視検査に代わってビデオカメラ及びコンピュータを用いて行われている（非特許文献１〜３）。図３（Ａ）は、その構成例を図示したものであり、被検査対象Ｗをビデオカメラ１００で撮影し、その撮像信号をコンピュータ１０１に供給し、コンピュータ１０１で上記撮像信号に基づき画像処理し、当該画像処理された入力パターンと予め記憶されている基準パターンとを比較照合などして検査結果を判定している。この場合、ビデオカメラ１００と検査対象Ｗとの距離（対物距離）は比較的近く、およそ５０ｍｍが一般的であり、この理由は、上記距離を長くするとビデオカメラ１００が大型化してしまうことに加え、ビデオカメラ１００を高速移動する場合にカメラ振れや振動の影響が撮像に大きく現れて検査自体が不能になるからである。
図３（Ｂ）は、対物距離５０ｍｍのビデオカメラを用いて被検査対象としての実装基板（同図中の直線Ａで表す）を撮影している状態図であるが、その撮像対象範囲を、実装基板Ａ上に直径１６ｍｍ円をなす円錐Ｓ_１内としている。尚、同図中、直線Ａから上方に５ｍｍのところに示す直線Ｂは、実装基板Ａに半田付けされたＩＣチップの高さを表し、直線Ａから上方に１５ｍｍのところに示す直線Ｃは、実装基板Ａに半田付けされた電解コンデンサの高さを表している。

しかしながら、対物距離５０ｍｍのビデオカメラを用いて、ＩＣチップを図３（Ｂ）のように撮影すると、カメラの中心に位置する撮像にはゆがみが生じないが、カメラの中心から離れるに従ってゆがみが大きくなり、上記円錐Ｓ_１を形成する母線付近では、ＩＣチップの高さに相当するおよそ０．８ｍｍのゆがみが生じてしまう。実際に、図４（Ａ）のような端子Ｐを多数有するＩＣチップＷｃを上記カメラで真上から撮影すると、図４（Ｂ）のような撮像が得られ、ＩＣチップＷｃの端子Ｐは、当該ＩＣチップＷｃの中心付近の撮像にはゆがみが生じていないが、中心から離れるに従ってゆがみが大きくなっていることがわかる。このような撮像からでは、端子間の短絡などの判別が困難であり、上述したような０．８ｍｍのゆがみが生じてしまうカメラでは、例えば端子間のビッチが０．５ｍｍのもの（現在では一般的なもの）の撮像は、不可能となる。
更に、ＩＣチップの近くに電解コンデンサのような高さの高いものが配置されていると、特に、上記円錐Ｓ_１を形成する母線付近では、高さの高いものの陰になり撮像が得られない問題がある。
このような不具合を解消するために、例えば対物距離７００ｍｍのようなカメラ（したがって、焦点距離の極めて長いカメラ）を用いれば上述したゆがみは解消されるが、カメラ振れや振動の影響を受け易く、そもそも装置自体が大型化して実用的ではない。また、テレセントリックレンズを介してゆがみを抑えるようにして撮像している装置があるが、テレセントリックレンズ自体が高価なために一般的ではない。
VISION TESTER ESV-304 M2 カタログ新電子株式会社2003年12月発行 VISION TESTER ESV-304 HS カタログ新電子株式会社2004年3月発行 22XCL series カタログマランツエレクトロニクス株式会社 2004年1月発行

解決しようとする問題点は、撮像のゆがみが表面実装基板等の実装や半田付けなどの検査に際して無視できるとともに、焦点深度を深くし、且つ、検査装置を高速移動しても装置振れや振動の影響が撮像に現れないようにする点であり、同時に、検査装置自体をコンパクトで安価なものにする点である。

本発明の請求項１に係る表面実装基板等の外観検査装置は、ＩＣチップ等の電子部品が実装される表面実装基板等の実装や半田付けなどの被検査対象の良否を判定する外観検査に際し、前記被検査対象を撮影して得られた当該被検査対象の撮像信号を、当該撮像信号に基づき前記検査結果を判定するコンピュータに供給するための検査装置で、焦点距離を極めて長くしたビデオカメラと複数のミラーとをコンパクトな筐体内に配置し、当該筐体の、前記被検査対象を臨む開口部と当該被検査対象との間隔を外見上の対物距離とするものであり、装置自体はコンパクトで安価な構成に係る検査装置であるが、実質的には焦点距離が極めて長い検査装置であるので、撮像のゆがみを表面実装基板等の検査に際して無視することができ、焦点深度が深く鮮鋭な撮像を得やすくでき、更に、検査装置と被検査対象との対物距離が外見上短縮されているので、検査装置を高速移動しても装置振れや振動の影響が撮像に現れないようにできる。

本発明の請求項２に係る表面実装基板等の外観検査装置は、前記複数のミラーのうちの第１ミラーは、前記ビデオカメラの下方に当該ビデオカメラの光軸に対し４５゜の傾斜角をなして配置され、第２ミラーは、前記第１ミラーから所定間隔を空けてこれに対向する態様で配置され、第３ミラーは、前記第２ミラーから上方に所定間隔を空けてこれに対向する態様で配置され、第４ミラーは、前記第３ミラーに対向するとともに、被検査対象に対向する態様で、且つ、前記第１ミラーと第２ミラーとの間隔の略１／２に相当する距離を隔てて配置されようにしたもので、検査装置のより具体的な構成である。

本発明の表面実装基板等の外観検査装置は、複数のミラーと組み合わせて構成される検査装置であるため、装置自体をコンパクトで安価なものにできる一方、実質的には焦点距離が極めて長い検査装置であるため、表面実装基板等の検査に際して撮像のゆがみが無視でき、焦点深度が深くなって鮮鋭な撮像が得やすくなり、更に、検査装置と被検査対象との対物距離が外見上短縮されているので、検査装置を高速移動しても装置振れや振動の影響が撮像に現れないようにできる。

本発明の実施形態に係る表面実装基板等の外観検査装置を図１，２を参照して説明する。
本外観検査装置１は、図１に示すような検査システムに組み入れられ、被検査対象Ｗの撮影に用いられるものであり、本外観検査装置１で撮影して得られた被検査対象Ｗの画像は、撮像信号に変換されてコンピュータ２に供給される。コンピュータ２では、上記撮像信号を取り込み、かかる撮像信号に基づき画像処理し、当該画像処理された入力パターンと予め記憶されている基準パターンとを比較照合などして被検査対象Ｗの良否の判定を行う。尚、この検査システムでは、本外観検査装置１及び／又は被検査対象Ｗは移動可能になっている。
しかるに、本外観検査装置１の具体的構成を、図２（Ａ）を参照して説明すると、本外観検査装置１は、長焦点レンズを備えたビデオカメラ３と、本実施の形態では４つのミラー４〜７とがコンパクトな筐体８内に配置された構成となっており、このうちの第１ミラー４は、ビデオカメラ３の下方に当該ビデオカメラ３の光軸に対し４５゜の傾斜角をなして配置され、第２ミラー５は、第１ミラー４から所定間隔を空けて当該第１ミラー４に対向する態様で配置され、第３ミラー６は、第２ミラー５から上方に所定間隔を空けて当該第２ミラー５に対向する態様で配置され、第４ミラー７は、第３ミラー６に対向するとともに、被検査対象Ｗに対向する態様で、且つ、第１ミラー４と第２ミラー５との間隔の略１／２に相当する距離を隔てて配置されている。そして、本外観検査装置１の筐体８の、被検査対象Ｗを臨む開口部８ａと被検査対象Ｗとの間隔は、上述した従来の対物距離とほぼ変わらず、本外観検査装置１と被検査対象Ｗとの外見上の対物距離は短縮されている。しかるに、本外観検査装置１は、実質的には焦点距離が極めて長く、これに対応する対物距離は、ビデオカメラ３と第１ミラー４間の距離＋第１ミラー４と第２ミラー５間の距離＋第２ミラー５と第３ミラー６間の距離＋第３ミラー６と第４ミラー７間の距離＋第４ミラー７と被検査対象Ｗ間の距離に相当する長距離であり、本実施の形態では７００ｍｍである。

次に、本外観検査装置１を用いて撮影したときに得られる撮像について図２（Ｂ）を参照して説明する。図２（Ｂ）は、本外観検査装置１を用いて被検査対象の実装基板Ａを撮影している状態図であり、その撮像対象範囲を、実装基板Ａ上に直径１６ｍｍ円をなす円錐Ｓ_２内としている。尚、図２（Ｂ）において、図３（Ｂ）の構成部材と同一の部材には同一番号を付し、その説明は割愛する。
本外観検査装置１を用いて、ＩＣチップを図２（Ｂ）のように撮影すると、カメラの中心に位置する撮像にはゆがみが生じないもちろんであるが、実装基板Ａ上に直径１６ｍｍ円をなす円錐Ｓ_２の母線付近で、ＩＣチップの高さに相当するゆがみはおよそ０．０６ｍｍしか生じていない。したがって、端子間のビッチが０．５ｍｍのＩＣチップ、更には０．１５ｍｍのＩＣチップについてもゆがみの無視できる撮像が可能であり、端子間の短絡などの判別が可能になる。これは、焦点距離が極めて長いので、したがって、対物距離が長くなるので、撮像のゆがみを撮像に際して無視することができるほどに小さくできるからであり、また、焦点深度が深く鮮鋭な撮像が得られる。
ところで、本外観検査装置１では、ＩＣチップの近くに電解コンデンサのような高さの高いものが配置されていても、上記円錐を形成する母線付近で、高さの高いものの陰になって撮像が得難いという問題も生じることはない。

本発明は、撮像のゆがみが表面実装基板等の実装や半田付けなどの検査に際して無視できるほどに小さくすべく長焦点レンズを用いたために焦点距離が極めて長くなり、したがって対物距離が長くなるところを、筐体内に配置した複数のミラーとの組み合わせにより、検査装置自体をコンパクト化し、検査装置と被検査対象との対物距離を外見上短縮させたもので、テレセントリックレンズを備えた装置などより安価で実用的であり、この種の検査に広く利用され得るものと言える。

本発明の実施の形態に係る外観検査装置が組み入れられた検査システム図である。図１の外観検査装置の構成図である。従来のビデオカメラが組み入れられた検査システム図である。図３のビデオカメラで撮影された被検査対象の撮像図である。

符号の説明

１外観検査装置
２被検査対象
３ビデオカメラ
４〜７第１ミラー〜第４ミラー
８筐体
８ａ開口部

Claims

ＩＣチップ等の電子部品が実装される表面実装基板等の実装や半田付けなどの被検査対象の良否を判定する外観検査に際し、前記被検査対象を撮影して得られた当該被検査対象の撮像信号を、当該撮像信号に基づき前記検査結果を判定するコンピュータに供給するための外観検査装置において、焦点距離を極めて長くしたビデオカメラと複数のミラーとをコンパクトな筐体内に配置し、当該筐体の、前記被検査対象を臨む開口部と当該被検査対象との間隔を外見上の対物距離としてなることを特徴とする表面実装基板等の外観検査装置。
前記複数のミラーのうちの第１ミラーは、前記ビデオカメラの下方に当該ビデオカメラの光軸に対し４５゜の傾斜角をなして配置され、第２ミラーは、前記第１ミラーから所定間隔を空けてこれに対向する態様で配置され、第３ミラーは、前記第２ミラーから上方に所定間隔を空けてこれに対向する態様で配置され、第４ミラーは、前記第３ミラーに対向するとともに、被検査対象に対向する態様で、且つ、前記第１ミラーと第２ミラーとの間隔の略１／２に相当する距離を隔てて配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の表面実装基板等の外観検査装置。