JP2010091529A - プリント基板の検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板や表面実装部品の形状に依存することなく、精密かつ汎用的にプリント基板の検査を行う。
【解決手段】フラックス４に覆われた導体パターン２、表面実装部品３、外部接続端子３ａが存在するプリント基板１に対して赤外照明５からフラックス４を透過する近赤外光５ａを照射し、その反射光を、近赤外光５ａを検出可能な赤外画像検出装置６で撮影することにより、表面のフラックス４に妨げられずに、下側の導体パターン２、表面実装部品３、外部接続端子３ａの画像を画像処理部７に入力して、プリント基板１の上における導体パターン２、表面実装部品３、外部接続端子３ａの位置や、欠陥の有無を判別する。フラックス４の影響を排除するために照明の方向やプリント基板１１の姿勢等が制約されず、汎用的に高精度なプリント基板１１の検査が可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント基板の検査方法および検査装置に関する。

たとえば、電子部品の実装基板として用いられるプリント基板では、当該プリント基板上を引き回される導体パターンの形状や、表面実装部品のハンダ付けの状態等を検査することが行われている。

従来、このようなプリント基板の検査技術としては、特許文献１に開示された技術が知られている。
すなわち、この特許文献１には、複数のピンを介してプリント基板上に実装された表面実装部品におけるハンダ付け不良の検査において、プリント基板の真上にカメラを下向きに配置するとともに、表面実装部品の周囲に突設された前記ピンの長手方向（突出方向）に交差する方向から照明するように照明装置を配置した構成の検査装置が開示されている。

このような特許文献１の検査装置によれば、前記プリント基板の表面実装部品の各ピンの半田付け部の長手方向に対して交差する方向に照明光を照射し、前記プリント基板の上方に配設された前記カメラが、照明光が照射した前記表面実装部品の各ピンの半田付け部の画像を撮像するので、前記ピンの半田不良部以外のフラックス部には光が照射されないため、フラックス部に発生した輝点の誤検知を防止し、前記ピンの半田不良部とそれ以外のフラックス部とに同一の明るさの輝点が発生することによるＳ／Ｎ比の悪化を防止する効果を奏する、としている。

ところが、上記従来技術の場合には、対象となるプリント基板や表面実装部品の形状に応じて、照射の方向やプリント基板の向きを変えなければならず、汎用性に欠けるとともに、照明の角度を変えるだけではフラックスの表面の凹凸等の影響により当該フラックスの輝点の影響を完全に排除できない懸念があり、精密性にも欠ける、いう技術的課題がある。
特開平１１−６７１８号公報

本発明の目的は、プリント基板や表面実装部品の形状に依存することなく、精密かつ汎用的にプリント基板の検査を行うことが可能な検査技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、赤外域の波長の照明光を照射して前記プリント基板の画像を検出するプリント基板の検査方法を提供する。
本発明の第２の観点は、赤外域の波長の照明光をプリント基板に照射する照明光源と、
前記赤外域の波長の前記照明光による前記プリント基板の画像を検出する撮像手段と、
前記撮像手段に接続され、前記画像を処理する画像処理手段と、
を含む検査装置を提供する。

本発明によれば、プリント基板や表面実装部品の形状に依存することなく、精密かつ汎用的にプリント基板の検査を行うことが可能な検査技術を提供することができる。

本実施の形態の第１態様にかかるプリント基板検査方法では、フラックスを透過する赤外域の波長の照明光を照射できる赤外照明を用いて検査を行う。
また、第２態様および第３態様にかかるプリント基板検査方法では、フラックスを透過する赤外域の波長の照明光を検出できる赤外カメラを用いて検査を行う。

また、第４態様にかかるプリント基板検査方法では、フラックスを透過する赤外域の波長の照明光を照射できる赤外照明と、フラックスで反射する波長帯域の可視光を照射できる可視照明を用い、フラックスを透過する波長帯域からフラックスを反射する波長帯域の光を検出できるカメラを用いて検査を行う。

上述の本実施の形態の各態様のプリント基板検査方法においては、フラックスを透過する波長帯域の赤外光を利用することでフラックス上の輝点の発生を抑制することでき、プリント基板上の導体パターンや表面実装部品の位置や欠陥を精密に認識することができる。

また、プリント基板や表面実装部品の形状によって特に照射方向を変える必要がないため、プリント基板上の導体パターンや表面実装部品を汎用的に検査することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
（構成）
図１は、本発明の一実施の形態であるプリント基板の検査方法を実施する検査装置の構成の一例を示す概念図であり、図２Ａおよび図２Ｂは、その作用の一例を示す説明図である。

本実施の形態の検査装置Ｍ１は、検査ステージ８と、この検査ステージ８の上方に配置された赤外照明５（照明光源）および赤外画像検出装置６（撮像手段）を備えている。
赤外照明５は、検査ステージ８に載置される後述のプリント基板１に近赤外光５ａ（照明光）を照射して照明し、赤外画像検出装置６は、プリント基板１で反射された近赤外光５ａを検出してプリント基板１の画像を取り込む。

赤外画像検出装置６には、画像処理部７（画像処理手段）が接続されており、画像処理部７は、赤外画像検出装置６で取り込まれた近赤外光５ａによるプリント基板１の画像を処理する。

本実施の形態の場合、プリント基板１には、導体パターン２が配置され、さらに外部接続端子３ａを備えた表面実装部品３がハンダ付けで実装されている。
図２Ａに例示されるように、プリント基板１上の導体パターン２および表面実装部品３には、ハンダ付けのためのフラックス４が塗布されている。

このため、通常の可視光による照明光はフラックス４に反射され、下側の導体パターン２や表面実装部品３は見えにくくなっている。
本実施の形態の場合、赤外照明５から出射される近赤外光５ａの波長λ１は、プリント基板１に塗布されたフラックス４を透過する０．７〜２．５μｍに設定されている。

すなわち、近赤外光５ａの照明で上述のような構成のプリント基板１を撮影した場合、フラックス４からの反射光の輝点等に妨げられることなく、当該フラックス４に覆われた導体パターン２および表面実装部品３、外部接続端子３ａを精度よく明瞭に観察すること
ができる。
（作用）
次に、本実施の形態におけるフラックス４が塗布されたプリント基板１の検査装置Ｍ１の作用について説明する。

検査装置Ｍ１は、上述のように、赤外照明５で例えば波長λ１が０．７〜２．５μｍの近赤外光５ａをプリント基板１に照射して照明する。
光は一般的に波長の４乗に反比例して散乱するため、波長が短いほど散乱しやすく、波長が長いほど透過しやすい性質がある。

そのため、検査装置Ｍ１の赤外照明５から照射された近赤外光５ａは、プリント基板１に塗布されたフラックス４を透過し、プリント基板１上の導体パターン２や表面実装部品３、外部接続端子３ａで反射される。

そして、導体パターン２および表面実装部品３、外部接続端子３ａ等で反射された近赤外光５ａは、波長λ１が０．７〜２．５μｍの当該近赤外光５ａを検出できる赤外画像検出装置６で検出される。

このため、本実施の形態の検査装置Ｍ１のように、赤外照明５から出射される近赤外光５ａの照明にて図２Ａのようにフラックス４が塗布されたプリント基板１を観察した場合には、図２Ｂに例示されるように、フラックス４に邪魔されることなく、導体パターン２および表面実装部品３、および表面実装部品３の外部接続端子３ａの明瞭な観察画像を赤外画像検出装置６にて撮影し、画像処理部７に入力することができる。

このため、画像処理部７では、ノイズのない導体パターン２および表面実装部品３、外部接続端子３ａ等の明瞭な画像に基づいて、導体パターン２、表面実装部品３、外部接続端子３ａのプリント基板１における位置情報や、形状情報を正確に得ることができる。

この結果、画像処理部７では、この導体パターン２、表面実装部品３、外部接続端子３ａのプリント基板１における正確な位置情報や形状情報に基づいて、導体パターン２、表面実装部品３、外部接続端子３ａの配置精度や、外形欠陥、外部接続端子３ａのプリント基板１に対するハンダ付け欠陥等を正確に検出して検査を行うことができる。

このように、本実施の形態の検査装置Ｍ１では、フラックス４を透過する波長λ１を有する近赤外光５ａを用いてプリント基板１を照明して検査を行うので、フラックス４からの反射光の輝点等に起因するノイズを含まない導体パターン２や表面実装部品３、表面実装部品３の外部接続端子３ａの鮮明な画像を用いて高精度に検査を行うことができる。

また、プリント基板１の表面実装部品３における外部接続端子３ａに対して特定の方向に近赤外光５ａを傾斜させる等の配慮も全く不要であり、また、赤外画像検出装置６の配置姿勢の制約もなく、プリント基板１に対して汎用的に検査を行うことができる。
（実施の形態２）
（構成）
図３および図４は、本発明の他の実施の形態であるプリント基板の検査方法を実施する検査装置の構成および作用を示す概念図である。

図５は、本実施の形態のプリント基板の検査方法および検査装置における画像処理の作用の一例を示す説明図である。
この実施の形態２の検査装置Ｍ２では、プリント基板１１が載置される検査ステージ２１の上方に、近赤外光１７ａ（第１照明光）を出射する赤外照明１７（第１照明光源）の
他に、可視光１８ａ（第２照明光）を出射する可視照明１８（第２照明光源）を備えるとともに、近赤外光１７ａおよび可視光１８ａの双方を検出することが可能な画像検出装置１９（撮像手段）を備えた構成となっている。

画像検出装置１９には、後述のような画像処理を行う画像処理部２０（画像処理手段）が接続されている。
本実施の形態２の場合、検査ステージ２１に載置されるプリント基板１１上には、導体パターン１２、外部接続端子１３ａを介してプリント基板１１に実装された表面実装部品１３、および導体パターン１５が存在している。

この場合、導体パターン１２、表面実装部品１３、外部接続端子１３ａの上にはフラックス１６が塗布されている。さらに、導体パターン１５はソルダレジスト１４で覆われている。

すなわち、図３および図４の場合には、プリント基板１１の導体パターン１５は、ハンダ付け工程の対象外となっており、導体パターン１５に誤ってハンダが付着すること等に起因する短絡などの障害を防止すべく、導体パターン１５がソルダレジスト１４にて覆われてハンダから保護されている例が示されている。
（作用）
次に、本実施の形態２の検査装置Ｍ２の作用について説明する。

上述の実施の形態１と同様に、最初に、図３のように赤外照明１７で例えば波長λ１が０．７〜２．５μｍの近赤外光１７ａを検査ステージ２１に載置されたプリント基板１１に照射すると、照射された近赤外光１７ａはフラックス１６およびソルダレジスト１４を透過し、プリント基板１１上の導体パターン１２や表面実装部品１３、導体パターン１５で反射される。

こうしてプリント基板１１から反射された近赤外光１７ａは、波長λ１が０．７〜２．５μｍの近赤外光１７ａを検出できる画像検出装置１９で検出される。このとき画像検出装置１９で検出された近赤外光１７ａの画像を画像処理部２０で２値化したものを画像Ａ（第１の２値画像）（図５の上段参照）とする。

この画像Ａでは、フラックス１６やソルダレジスト１４に妨げられることなく、その下の導体パターン１２、表面実装部品１３、外部接続端子１３ａ、さらには導体パターン１５が見えている。

次に、図４のように可視照明１８を用いて例えば波長λ２が０．４〜０．７μｍの可視光１８ａをプリント基板１１に照射すると、照射された可視光１８ａは導体パターン１２および表面実装部品１３、外部接続端子１３ａを覆うフラックス１６では反射されるが、導体パターン１５を覆うソルダレジスト１４では吸収される。

すなわち、可視照明１８から出射される可視光１８ａの照明による画像では導体パターン１５は見えない状態となる。
こうしてプリント基板１１から反射された可視光１８ａは、波長λ２が０．４〜０．７μｍの可視光１８ａを検出できる画像検出装置１９で検出される。

このとき画像検出装置１９で検出された可視光１８ａの画像を画像処理部２０で２値化したものを画像Ｂ（第２の２値画像）（図５の中段参照）とする。
この画像Ｂでは、可視光１８ａを反射するフラックス１６の画像のみが見え、上述のように導体パターン１５の画像は消失している。

画像処理部２０で画像Ａと画像Ｂの論理積を演算すると、ソルダレジスト１４に覆われた導体パターン１５を排除した導体パターン１２および表面実装部品１３の２値化画像として画像Ｃ（第３の２値画像）（図５の下段参照）が得られる。

これにより、ソルダレジスト１４で保護されハンダ付けの対象外である導体パターン１５を除いた、導体パターン１２および表面実装部品１３、外部接続端子１３ａの欠陥の有無やプリント基板１１における位置の正確かつ汎用的な検査が可能になる。

また、プリント基板１１においてソルダレジスト１４が塗布されたハンダ付けの対象外の領域を除外した画像Ｃを用いて検査を行うことができるため、画像処理部２０が処理すべき画像のデータ量を削減でき、検査の高速化、処理負荷の削減を実現できる。

以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、フラックスやソルダレジスト等が塗布されたプリント基板上の導体パターンや表面実装部品、外部接続端子等の位置や欠陥を精密かつ汎用的に検査することが可能となる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、プリント基板に塗布される物質としてはフラックスやソルダレジストに限らず、他の塗布物でもよい。その場合には、当該塗布物の特性に応じて、上述の波長λ１や波長λ２を変化させればよい。
（付記１）
フラックスが塗布されたプリント基板と赤外光を照射するための赤外光源部によって構成され、前記プリント基板にフラックスを透過する波長帯域の赤外光を照射し、導体パターンや表面実装部品の位置や欠陥を画像検出することを特徴とするプリント基板検査方法。
（付記２）
赤外光を検出する赤外画像検出部によって構成され、導体パターンや表面実装部品で反射される反射光を検出することを特徴とする付記１記載のプリント基板検査方法。
（付記３）
画像検出部から送られる画像を基に導体パターンや表面実装部品の位置や欠陥を検出する画像処理部によって構成される付記２記載のプリント基板検査方法。
（付記４）
フラックスが塗布されたプリント基板と赤外光を照射するための赤外光源部と、可視光を照射するための可視光源部と、赤外領域から可視領域の光を検出できる画像検出部と、検出した画像を処理する画像処理部によって構成され、前記プリント基板にフラックスを透過する波長帯域の赤外光を照射し、その反射光を検出した画像と、前記プリント基板にフラックスを反射する波長帯域の可視光を照射し、その反射光を検出した画像を、前記画像処理部で積算することによって導体パターンや表面実装部品の位置や欠陥を画像検出することを特徴とするプリント基板検査方法。

本発明の一実施の形態であるプリント基板の検査方法を実施する検査装置の構成の一例を示す概念図である。 その作用の一例を示す説明図である。 その作用の一例を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態であるプリント基板の検査方法を実施する検査装置の構成および作用を示す概念図である。 本発明の他の実施の形態であるプリント基板の検査方法を実施する検査装置の構成および作用を示す概念図である。 本発明の一実施の形態であるプリント基板の検査方法および検査装置における画像処理の作用の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ プリント基板
２ 導体パターン
３ 表面実装部品
３ａ 外部接続端子
４ フラックス
５ 赤外照明
５ａ 近赤外光
６ 赤外画像検出装置
７ 画像処理部
８ 検査ステージ
１１ プリント基板
１２ 導体パターン
１３ 表面実装部品
１３ａ 外部接続端子
１４ ソルダレジスト
１５ 導体パターン
１６ フラックス
１７ 赤外照明
１７ａ 近赤外光
１８ 可視照明
１８ａ 可視光
１９ 画像検出装置
２０ 画像処理部
２１ 検査ステージ
Ａ 近赤外光１７ａの照明で得られた画像
Ｂ 可視光１８ａの照明で得られた画像
Ｃ 画像Ａと画像Ｂの論理積の画像
Ｍ１ 検査装置
Ｍ２ 検査装置
λ１ 波長
λ２ 波長

Claims (8)

1. 照明光を照射してプリント基板の画像を検出するプリント基板の検査方法において、
   前記照明光は、前記プリント基板に塗布されたフラックスを透過する赤外域の波長を有し、
   前記プリント基板上の前記フラックスで覆われた導体パターンおよび表面実装部品の少なくとも一方の前記画像を検出することを特徴とするプリント基板の検査方法。
2. 請求項１記載のプリント基板の検査方法において、
   前記画像に基づいて、前記導体パターンおよび前記表面実装部品の少なくとも一方の、位置または欠陥を検出することを特徴とするプリント基板の検査方法。
3. 照明光を照射してプリント基板の画像を検出するプリント基板の検査方法において、
   赤外域の波長の第１照明光を照射して前記プリント基板の第１の２値画像を得る工程と、
   可視域の波長の第２照明光を照射して前記プリント基板の第２の２値画像を得る工程と、
   前記第１の２値画像と前記第２の２値画像との論理演算によって第３の２値画像を得る工程と、
   を含むことを特徴とするプリント基板の検査方法。
4. 請求項３記載のプリント基板の検査方法において、
   前記プリント基板には、フラックスが塗布された領域と、ソルダレジストが塗布された領域とが混在し、
   前記フラックスおよび前記ソルダレジストの双方を透過する前記赤外域の波長の前記第１照明光による前記第１の２値画像と、前記フラックスでは反射され、前記ソルダレジストでは吸収される前記可視域の波長の前記第２照明光による前記第２の２値画像との論理積により、前記ソルダレジストで覆われた領域以外の前記プリント基板の画像を検出することを特徴とするプリント基板の検査方法。
5. 赤外域の波長の照明光をプリント基板に照射する照明光源と、
   前記赤外域の波長の前記照明光による前記プリント基板の画像を検出する撮像手段と、
   前記撮像手段に接続され、前記画像を処理する画像処理手段と、
   を備え、
   前記照明光は、前記プリント基板に塗布されたフラックスを透過する前記赤外域の波長を有し、
   前記プリント基板上の前記フラックスで覆われた導体パターンおよび表面実装部品の少なくとも一方の前記画像を検出することを特徴とするプリント基板の検査装置。
6. 請求項５記載のプリント基板の検査装置において、
   前記画像処理手段は、前記画像に基づいて、前記導体パターンおよび前記表面実装部品の少なくとも一方の、位置または欠陥を検出することを特徴とするプリント基板の検査装置。
7. 赤外域の波長の第１照明光をプリント基板に照射する第１照明光源と、
   可視域の波長の第２照明光を前記プリント基板に照射する第２照明光源と、
   前記赤外域の波長の前記第１照明光と、前記可視域の波長の前記第２照明光の双方による前記プリント基板の前記画像を検出する撮像手段と、
   前記撮像手段に接続され、前記赤外域の波長の前記第１照明光による前記プリント基板の第１の２値画像と、前記可視域の波長の前記第２照明光による前記プリント基板の第２
   の２値画像との論理演算を行う画像処理手段と、
   を備えたことを特徴とするプリント基板の検査装置。
8. 請求項７記載のプリント基板の検査装置において、
   前記プリント基板には、フラックスが塗布された領域と、ソルダレジストが塗布された領域とが混在し、
   前記画像処理手段は、
   前記フラックスおよび前記ソルダレジストの双方を透過する前記赤外域の波長の前記第１照明光による前記第１の２値画像と、前記フラックスでは反射され、前記ソルダレジストでは吸収される前記可視域の波長の前記第２照明光による前記第２の２値画像との論理積により、前記ソルダレジストで覆われた領域以外の前記プリント基板の画像を検出することを特徴とするプリント基板の検査装置。

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