JP2011158363A - Soldering inspection device for pga mounting substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soldering inspection device for a PGA (Pin Grid Array) mounting substrate capable of detecting and evaluating a defect precisely by measuring directly a solder creeping-up height on the side surface of a pin erected on a substrate. <P>SOLUTION: This soldering inspection device for the PGA mounting substrate for imaging a soldered image of the pin arranged on the PGA mounting substrate, and evaluating a bonding state of the pin based on acquired image data includes: a substrate mounting stand 11 on which the PGA mounting substrate K is mounted; a camera moving stand 12 provided extendedly in the oblique direction with respect to the longitudinal direction A of the substrate mounting stand; a camera imaging part 13 installed on the camera moving stand 12, for imaging the PGA mounting substrate from the oblique upper direction; and a camera imaging part moving means 14 for moving the camera imaging part in the longitudinal direction on the camera moving stand. A sensor row of a linear image sensor 13a provided in the camera imaging part so as to be intersected on a projection line X with a grid-like array of the pin on the PGA mounting substrate is moved by the camera imaging part moving means, and thereby the PGA mounting substrate is imaged from the oblique upside. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はPGA(Pin Grid Array)実装基板に実装されたピンの半田付け状態を判別するためのPGA実装基板の半田付け検査装置に関する。   The present invention relates to a soldering inspection apparatus for a PGA mounting board for determining a soldering state of pins mounted on a PGA (Pin Grid Array) mounting board.

PGA実装基板は、数百から千を超えるピンがリフロー半田付けによりマトリックス状にプリント基板上に接合されて製造されるICチップなどであり、コンピュータなどの電子機器に搭載される。このようなPGA実装基板の製造においては、実装基板に半田付けされたピンへの半田はい上がり等の欠陥を検査するために光学的検査手法が多く採用されている。
例えば特許文献1(特開平6−58729号公報)では、I/Oピンを有する基板を照明器で照射して撮像装置により多階調画像データが生成される。このデータを2値化してピンの位置検出のためのパターンマッチングや2値化データによる暗部領域の特定が行われ、最終的に半田付け状態の検査が行われるようにした半田付け状態検査装置が開示されている。
また、特許文献2(特開平11−6718号公報)には、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射する照明装置と、表面実装部品を撮像するカメラから出力されるピン半田付け部の画像の明るさにより、半田付け不良を判別するプリント基板半田不良検査装置が開示されている。ここでは、ワーク直上部に配置した2次元カメラを用いて、プリント基板の画像を撮影して、基板の欠陥が判定されるようになっている。
A PGA mounting board is an IC chip or the like manufactured by bonding several hundred to over a thousand pins on a printed board in a matrix by reflow soldering, and is mounted on an electronic device such as a computer. In the manufacture of such a PGA mounting substrate, an optical inspection method is often employed in order to inspect defects such as solder rising on pins soldered to the mounting substrate.
For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-58729), multi-tone image data is generated by an imaging device by irradiating a substrate having an I / O pin with an illuminator. A soldering state inspection apparatus in which this data is binarized, pattern matching for pin position detection, dark area identification by binarization data is performed, and finally a soldering state inspection is performed. It is disclosed.
Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-6718) discloses an illumination device that irradiates in a direction intersecting with the longitudinal direction of the soldering portion of each pin of a surface mount component, and a camera that images the surface mount component. Has disclosed a printed circuit board solder defect inspection apparatus that discriminates a soldering defect based on the brightness of an image of a pin soldering portion output from the circuit board. Here, an image of the printed circuit board is taken using a two-dimensional camera arranged immediately above the workpiece, and the defect of the board is determined.

特開平6−58729号公報JP-A-6-58729 特開平11−6718号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-6718

しかしながら、前記従来の基板の検査技術においては、図9に示すように、ワーク真上に配置した2次元カメラを用いて、半田はい上がりによるピンの形態を判定するため、基板上に立設されたピン側面における欠陥の大きさや半田はい上がり部分の高さを直接的に計測することはできず、欠陥を誤認識しやすいという問題点があった。さらに、近年、検査工程における欠陥検査を厳格に行うことが求められ、これに伴ってカメラの分解能を更に高めたり、カメラを多数台設置したりして対応せざるを得ない状況ともなっていてコスト面やメンテナンス面での対応に問題があった。
また、前記特許文献1、2の検査技術のものは、プリント基板に突設されたピンの半田不良部以外の部分にも撮影用の照明光が散乱して画像データからの半田部分の識別が困難で欠陥を誤検知しやすいとともに、その視野中央と周辺では視野角が大きく異なりので、画像のあおりや歪の効果により基板欠陥部分の長さ測定を精密に行うことが困難であるという問題点もあった。
However, in the conventional substrate inspection technique, as shown in FIG. 9, a two-dimensional camera placed directly above the workpiece is used to determine the form of the pin due to the solder rising, so that it is erected on the substrate. In addition, the size of the defect on the side surface of the pin and the height of the solder rising portion cannot be directly measured, and there is a problem that the defect is easily recognized erroneously. Furthermore, in recent years, it has been required to strictly perform defect inspection in the inspection process, and this has led to a situation in which it is necessary to cope with further increasing the resolution of the camera or installing a large number of cameras. There was a problem in handling in terms of maintenance and maintenance.
Further, in the inspection techniques of Patent Documents 1 and 2, the illumination light for photographing is scattered in the portions other than the defective solder portions of the pins protruding from the printed circuit board, so that the solder portions can be identified from the image data. It is difficult and it is easy to misdetect a defect, and the viewing angle differs greatly between the center and the periphery of the field of view, so it is difficult to accurately measure the length of the defective part of the substrate due to the effects of tilt and distortion of the image. There was also.

本発明は前記従来の課題を解決するためになされたもので、基板上に立設されたピン側面における欠陥の大きさや半田はい上がり部分の高さを直接的に計測することができ、半田付け工程に伴なって発生する不良や欠陥部分を光学的に精密に検出して、PGA実装基板を効率的に評価できるPGA実装基板の半田付け検査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and can directly measure the size of a defect on the side surface of a pin erected on a substrate and the height of a solder rising portion. An object of the present invention is to provide a soldering inspection apparatus for a PGA mounting board capable of efficiently evaluating a PGA mounting board by optically and accurately detecting defects and defective portions generated in the process.

(1)本発明のPGA実装基板の半田付け検査装置は、
PGA実装基板に配置されたピンの半田付け画像を撮像して、取得された画像データをもとにピンの接合状態を評価するPGA実装基板の半田付け検査装置であって、
PGA実装基板が載置される基板載置台と、
基板載置台の長手方向に対して斜め方向に延伸して設けられたカメラ移動台と、
カメラ移動台上に設置しPGA実装基板を斜め上方向から撮像するカメラ撮像部と、
カメラ撮像部をカメラ移動台上でその長手方向に移動させるカメラ撮像部移動手段と、を備え、
PGA実装基板のピンの格子状配列に対し、投影線において交差するようにカメラ撮像部内に設けたリニアイメージセンサのセンサ列を、
カメラ撮像部移動手段によって移動させ、PGA実装基板を斜め上方から撮像するようにしたことを特徴とする。
(1) The PGA mounting board soldering inspection apparatus of the present invention is:
A soldering inspection apparatus for a PGA mounting board that takes a soldering image of pins arranged on a PGA mounting board and evaluates the bonding state of the pins based on the acquired image data.
A substrate mounting table on which the PGA mounting substrate is mounted;
A camera moving table provided extending in an oblique direction with respect to the longitudinal direction of the substrate mounting table;
A camera imaging unit which is installed on a camera moving table and images a PGA mounting substrate from an obliquely upward direction;
A camera imaging unit moving means for moving the camera imaging unit in the longitudinal direction on the camera moving table,
The sensor array of the linear image sensor provided in the camera imaging unit so as to intersect the projection line with respect to the grid-like array of pins of the PGA mounting board,
The PGA mounting board is imaged from obliquely above by being moved by the camera imaging unit moving means.

(2)本発明のPGA実装基板の半田付け検査装置は、前記PGA実装基板のピンの格子状配列に対し、投影線において交差するようにカメラ撮像部内に設けたリニアイメージセンサのセンサ列の方向を、カメラ移動台に対して直角方向に設置し、基板載置台の長手方向Aとカメラ移動台の延伸方向Bのなす角を交差角度θsと等しくしたことを特徴とする。 (2) In the PGA mounting board soldering inspection apparatus of the present invention, the direction of the sensor array of the linear image sensor provided in the camera imaging unit so as to intersect the projection line with respect to the grid arrangement of the pins of the PGA mounting board Is set in a direction perpendicular to the camera moving table, and the angle formed by the longitudinal direction A of the substrate mounting table and the extending direction B of the camera moving table is equal to the crossing angle θs.

(3)本発明のPGA実装基板の半田付け検査装置は、前記(2)において、前記交差角度θsを、前記カメラ撮像部により取得される画像データ上で前記PGA実装基板のピン同士が重ならない範囲内に設定したことを特徴とする。 (3) In the soldering inspection apparatus for a PGA mounting board according to the present invention, the pin of the PGA mounting board does not overlap the crossing angle θs on the image data acquired by the camera imaging unit in (2). It is set within the range.

本発明によれば、PGA実装基板のピンの格子状配列に対し、投影線において交差するようにカメラ撮像部内に設けたリニアイメージセンサのセンサ列を、カメラ撮像部移動手段によって移動させ、PGA実装基板を斜め上方から撮像するようにしたので、
ピン側面側を望み隣接するピン列同士が干渉することなく撮像でき、撮像された画像データをもとに、ピン側面の欠陥部分を光学的に精密に検出して、PGA実装基板を効率的に評価できる。
According to the present invention, the sensor array of the linear image sensor provided in the camera imaging unit is moved by the camera imaging unit moving means so as to intersect the projection line with respect to the grid arrangement of the pins of the PGA mounting substrate, and the PGA mounting Since the board was imaged from diagonally above,
The pin side can be imaged without interference between adjacent pin rows, and the PGA mounting board can be efficiently detected by optically detecting the defective part on the side of the pin based on the captured image data. Can be evaluated.

本発明の一実施例に係るPGA実装基板の半田付け検査装置の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a PGA mounting board soldering inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施例に係るPGA実装基板の半田付け検査装置を正面から見た正面図である。It is the front view which looked at the soldering test | inspection apparatus of the PGA mounting board | substrate which concerns on an Example from the front. 実施例に係るPGA実装基板の半田付け検査装置を上面から見た平面図である。It is the top view which looked at the soldering test | inspection apparatus of the PGA mounting board | substrate which concerns on an Example from the upper surface. 実施例において、交差角度θsを算出するための説明図である。In an Example, it is explanatory drawing for calculating intersection angle (theta) s. 鏡面を有するPGAピン撮像用光源における理想位置の説明図である。It is explanatory drawing of the ideal position in the light source for PGA pin imaging which has a mirror surface. PGAピン撮像用照明の原理説明図である。It is principle explanatory drawing of the illumination for PGA pin imaging. 実施例において、PGAピン撮像用照明の構成例の説明図である。In an Example, it is explanatory drawing of the structural example of the illumination for PGA pin imaging. マクロレンズにより撮像されたピン画像の説明図である。It is explanatory drawing of the pin image imaged with the macro lens. 従来のPGA実装基板の半田付け検査方法の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the soldering test | inspection method of the conventional PGA mounting board.

本実施形態のPGA実装基板の半田付け検査装置を図面を用いて説明する。
本実施形態のPGA実装基板の半田付け検査装置10は、PGA実装基板Kに配置されたピンPの半田付け画像を撮像して、取得された画像データをもとにピンPの接合状態を評価する検査装置である。
半田付け検査装置10は、PGA実装基板が載置される基板載置台11と、基板載置台11の長手方向Aに対して斜め方向Bに延伸して設けられたカメラ移動台12と、カメラ移動台12上に設置しPGA実装基板を斜め上方向から撮像するカメラ撮像部13と、カメラ撮像部13をカメラ移動台12上でその長手方向(延伸方向B)に移動させるカメラ撮像部移動手段14と、を備え、PGA実装基板のピンの格子状配列に対し、投影線Xにおいて交差するようにカメラ撮像部13内に設けたリニアイメージセンサのセンサ列である一次元カラーラインセンサーカメラ13aを、カメラ撮像部移動手段14によって移動させ、PGA実装基板を斜め上方から撮像するようにした。
これによって、撮像時においてピン同士が干渉する(重なる)ことのないように、PGA実装基板のピン側面側の画像を斜め上方向からスキャンして撮像した画像データをもとに、ピン側面の欠陥部分を数値化してピンの接合状態を解析することができる。例えば、このような画像データの解析においては、PGA実装基板のピン及びパッドの表面は明るくなり、ピンの側面側にはい上がって付着した半田表面は暗くなる。
さらに、このようにして得られた多階調画像データを固定値で2値化して2値化画像データを得ることによって、かかる2値化画像データをもとに予め設定した欠陥パターンとのパターンマッチングや、色や長さ測定処理のプログラムなどを用いて、PGA実装基板における半田付け状態などのピンの接合状態の評価などを正確に行うことができる。
The PGA mounting board soldering inspection apparatus of this embodiment will be described with reference to the drawings.
The PGA mounting board soldering inspection apparatus 10 of this embodiment takes a soldering image of the pins P arranged on the PGA mounting board K, and evaluates the bonding state of the pins P based on the acquired image data. It is an inspection device.
The soldering inspection apparatus 10 includes a substrate mounting table 11 on which a PGA mounting substrate is mounted, a camera moving table 12 provided extending in an oblique direction B with respect to the longitudinal direction A of the substrate mounting table 11, and a camera movement A camera imaging unit 13 that is installed on the table 12 and images the PGA mounting substrate from an obliquely upward direction, and a camera imaging unit moving unit 14 that moves the camera imaging unit 13 in the longitudinal direction (extension direction B) on the camera moving table 12. A one-dimensional color line sensor camera 13a, which is a sensor array of linear image sensors provided in the camera imaging unit 13 so as to intersect the projection line X with respect to the grid-like array of pins of the PGA mounting board. It was moved by the camera imaging unit moving means 14 so that the PGA mounting substrate was imaged from obliquely above.
As a result, in order to prevent the pins from interfering (overlapping) with each other at the time of imaging, a defect on the side surface of the pin is obtained based on image data obtained by scanning an image on the side surface of the PGA mounting board from an obliquely upward direction. It is possible to analyze the joining state of the pins by digitizing the portion. For example, in the analysis of such image data, the surface of the pin and the pad of the PGA mounting board becomes bright, and the surface of the solder that rises and adheres to the side surface of the pin becomes dark.
Furthermore, the multi-tone image data obtained in this way is binarized with a fixed value to obtain binarized image data, whereby a pattern with a defect pattern set in advance based on the binarized image data is obtained. By using matching, a program for color and length measurement processing, etc., it is possible to accurately evaluate the bonding state of pins such as the soldering state on the PGA mounting board.

PGA実装基板Kは、コンピューターチップ、CPUチップ等を搭載するために縦横格子状(マトリックス状)に数百から千ピンを超えるPピン(以下ピンという)が高密度配置されたデバイスであって、PGA(Pin Grid Array)方式によるリフロー半田付け処理で製造されるが、先ずは、治具によりピンを基板に差し込み、次にこの治具に半田剤を塗布したプラスチック基板をセットし、これをリフロー炉に通すことでPGA実装基板が製造される。
PGA実装基板の半田はい上がりなどの欠陥検査はこの後の工程で実施される。
The PGA mounting substrate K is a device in which P pins (hereinafter referred to as pins) exceeding hundreds to thousands pins are arranged in a high density in a vertical and horizontal lattice shape (matrix shape) for mounting computer chips, CPU chips, etc. Manufactured by reflow soldering process using PGA (Pin Grid Array) method. First, pins are inserted into the board using a jig, and then a plastic board coated with a soldering agent is set on the jig, and this is reflowed. A PGA mounting substrate is manufactured by passing through a furnace.
Defect inspection such as solder rising of the PGA mounting board is performed in the subsequent process.

本実施形態のPGA実装基板の半田付け検査装置に備えられた基板載置台11は、例えば、平板状のPGA実装基板をその上に固定載置する矩形状の基台などで構成される。基板載置台11上には、PGA実装基板の格子状に配列されたピンPの配列方向が基板載置台の長手方向Aに対し平行になるように固定載置される。   The board mounting table 11 provided in the PGA mounting board soldering inspection apparatus of the present embodiment is configured by, for example, a rectangular base on which a flat PGA mounting board is fixedly mounted. On the board | substrate mounting base 11, it fixesly mounts so that the sequence direction of the pin P arranged in the grid | lattice form of the PGA mounting board | substrate may become parallel with the longitudinal direction A of a board | substrate mounting base.

このようなPGA実装基板の固定載置にあたって、基板載置台上に基板移動手段11aを設けることもできる。基板移動手段11aは、基板載置台11の上に配置されたPGA実装基板Kを移動させるための機構であって、基板載置台に設けられたXY移動テーブルや回転テーブルなどにより構成することができ、基板載置台の上に固定載置されるPGA実装基板の位置を調整する。
XY移動テーブルは、このXY移動テーブル上に固定載置されたPGA実装基板を基板載置台の長手方向(A方向)や長手方向と直角方向に移動させることができる。
回転テーブルは、この回転テーブル上に固定載置されたPGA実装基板を基板載置台の上で360度回転移動させることができ、PGA実装基板の格子状に配置されたピンの配列方向を基板載置台の長手方向Aに対し平行になるように回転移動させることができる。
このような基板移動手段11aは、半田付け検査装置の全体動作を制御するコンピュータなどの制御回路を介して実行させることができる。
When such a PGA mounting substrate is fixedly mounted, the substrate moving means 11a can be provided on the substrate mounting table. The substrate moving unit 11a is a mechanism for moving the PGA mounting substrate K disposed on the substrate mounting table 11, and can be configured by an XY moving table, a rotary table, or the like provided on the substrate mounting table. Then, the position of the PGA mounting substrate fixedly mounted on the substrate mounting table is adjusted.
The XY moving table can move the PGA mounting substrate fixedly placed on the XY moving table in the longitudinal direction (A direction) of the substrate placing table or in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
The rotary table can rotate the PGA mounting substrate fixedly mounted on the rotating table 360 degrees on the substrate mounting table, and the arrangement direction of the pins arranged in a grid pattern on the PGA mounting substrate can be mounted on the substrate. It can be rotated and moved so as to be parallel to the longitudinal direction A of the table.
Such board moving means 11a can be executed via a control circuit such as a computer for controlling the overall operation of the soldering inspection apparatus.

カメラ移動台12は、基板載置台11の長手方向Aに対して斜め方向Bに延伸して設けられている矩形状の基台などで構成される。カメラ移動台12上には、カメラ支持部15が立設されており、さらにカメラ支持部15の上方にカメラ撮像部13が設置されており、基板載置台11上のPGA実装基板を斜め上方向から撮像できるようになっている。
また、カメラ移動台12は、カメラ支持部15に設置されているカメラ撮像部13を、カメラ移動台12上でその長手方向Bに移動させるカメラ撮像部移動手段14と、を備えている。
カメラ撮像部移動手段14としては、カメラ移動台12上に設けられるリニアレールのような1軸ステージが好ましく用いられ、その動作は半田付け検査装置の全体動作を制御するコンピュータなどの制御回路を介して実行させることができる。
The camera moving table 12 is configured by a rectangular base or the like that is provided extending in an oblique direction B with respect to the longitudinal direction A of the substrate mounting table 11. A camera support unit 15 is erected on the camera moving table 12, and a camera imaging unit 13 is installed above the camera support unit 15, and the PGA mounting substrate on the substrate mounting table 11 is inclined upward. It can be taken from.
In addition, the camera moving table 12 includes camera image capturing unit moving means 14 for moving the camera image capturing unit 13 installed on the camera support unit 15 in the longitudinal direction B on the camera moving table 12.
As the camera imaging unit moving means 14, a single-axis stage such as a linear rail provided on the camera moving table 12 is preferably used, and the operation thereof is performed via a control circuit such as a computer for controlling the entire operation of the soldering inspection apparatus. Can be executed.

カメラ撮像部13は、鉛直線16方向とカメラ撮像部13のレンズ光軸17方向とのなす角がθa(カメラ傾斜角)を有するようにして、被写体であるPGA実装基板Kの斜め上方向に設置されている。このようなθa(カメラ傾斜角)は、PGA実装基板を斜め上方向θa(カメラ傾斜角)の角度から撮像した場合に、ピン同士が重なり合うことなく、またピンの側面及びピン根元部分が視認できる角度範囲である。
カメラ傾斜角θaの角度範囲は、ピンの太さや高さなどのサイズ、隣接するピンの間隔などに応じて、模式図面やコンピュータを用いた数値計算により、シミュレーションをして決定することができる。
コンピュータを用いた数値計算によりカメラ傾斜角θaを決定する場合は、カメラ撮像部13のレンズ光軸17方向を鉛直線16方向に対する角度を任意に設定できるカメラ傾斜角設定手段18を設け、カメラ支持部15に固定支持されたカメラ撮像部13を鉛直線16方向に対してカメラ駆動部(モータなど)により傾動させるにようにすることができる。
The camera imaging unit 13 has an angle formed by the direction of the vertical line 16 and the direction of the lens optical axis 17 of the camera imaging unit 13 having θa (camera tilt angle), and is obliquely upward of the PGA mounting substrate K that is the subject. is set up. Such θa (camera tilt angle) is such that when the PGA mounting board is imaged from an angle of the diagonally upward direction θa (camera tilt angle), the pins do not overlap each other, and the side surfaces of the pins and the pin root portions can be visually recognized. Angle range.
The angle range of the camera inclination angle θa can be determined by simulation by numerical calculation using a schematic drawing or a computer in accordance with the size such as the thickness and height of the pins and the interval between adjacent pins.
When the camera tilt angle θa is determined by numerical calculation using a computer, the camera tilt angle setting means 18 that can arbitrarily set the lens optical axis 17 direction of the camera imaging unit 13 with respect to the vertical line 16 direction is provided to support the camera. The camera imaging unit 13 fixedly supported by the unit 15 can be tilted by a camera driving unit (such as a motor) with respect to the direction of the vertical line 16.

本実施形態においては、カメラ撮像部13内には、撮像素子としてリニアイメージセンサのセンサ列をPGA実装基板のピンの格子状配列に対し、投影線Xにおいて公差するよう(斜め方向)に設けてある。ここで、投影線Xの方向はリニアイメージセンサのセンサ列と同一方向である。
リニアイメージセンサのセンサ列をピンの格子状配列に対し、このように斜め方向に設け、リニアイメージセンサのセンサ列をカメラ撮像部移動手段14によってカメラ移動台12の長手方向Bに移動させることによって、基板載置台11上のPGA実装基板Kのピンの格子状配列に対し、投影線Xを前記カメラ移動台12の長手方向Bと平行にスキャンさせ、PGA実装基板の全面積を撮像することができる。
すなわち、カメラ移動台12の長手方向Bへの移動は、リニアイメージセンサにおけるセンサ列を、そのセンサ列方向と直角に移動させることになり、PGA実装基板上のピンの格子状配列に対しては、斜め方向の交差角度θsを有してリニアイメージセンサをスキャンさせることになる。
これによって、ピンの格子状配列に対し投影線においてピンの格子状配列からのピン画像データの取得をすることができる。
なお、ここで、交差角度θsは、センサ列の方向をカメラ移動台12に対して直角方向に設置した場合は、基板載置台11の長手方向Aとカメラ移動台12の移動方向Bのなす角が交差角度θsと等しくなる。
In the present embodiment, a sensor array of a linear image sensor as an image sensor is provided in the camera imaging unit 13 so as to have a tolerance (in an oblique direction) in the projection line X with respect to the grid array of pins of the PGA mounting substrate. is there. Here, the direction of the projection line X is the same direction as the sensor array of the linear image sensor.
By providing the sensor array of the linear image sensor in the oblique direction as described above with respect to the grid arrangement of the pins, the sensor image sensor moving unit 14 moves the sensor array of the linear image sensor in the longitudinal direction B of the camera moving table 12. The projection line X is scanned in parallel with the longitudinal direction B of the camera moving table 12 with respect to the grid-like array of pins of the PGA mounting substrate K on the substrate mounting table 11, and the entire area of the PGA mounting substrate is imaged. it can.
That is, the movement of the camera moving base 12 in the longitudinal direction B moves the sensor array in the linear image sensor at a right angle to the sensor array direction. For the grid arrangement of pins on the PGA mounting board, The linear image sensor is scanned with an oblique crossing angle θs.
Thereby, it is possible to acquire pin image data from the pin lattice arrangement in the projection line with respect to the pin lattice arrangement.
Here, the crossing angle θs is an angle formed by the longitudinal direction A of the substrate platform 11 and the moving direction B of the camera moving table 12 when the direction of the sensor row is set at a right angle to the camera moving table 12. Becomes equal to the crossing angle θs.

交差角度θsをどのくらいにするかの決定は、PGA実装基板に立設されたピン同士が重ならないように、ピンサイズやその格子状配列に応じて、作図や数値計算によりシミュレーションして決定することができる。数値計算によるシミュレーションは、例えば、カメラの取り付け誤差も勘案して、回転移動角を5度おきに回転させた場合において、画像処理による各ピンの面積が全て同じならば重ならない角度として判断でき、その角度を交差角度θsとして決定する。
画像処理によって交差角度θsの決定の例を示すと、交差角度θsを20度とした場合、一つ一つのピンマスク(ピンの輪郭内)を白色で分離し、各「白色」面積がそれぞれで同じになるが、交差角度θsを10度とした場合では、一つ一つのピンマスクが分離されずにピン同士が引っ付いた状態となり、「白色」の面積が既定値より大きくなることからピン同士の重なり程度を判定する。
このようにして、「白色」の数や面積が既定値と一致したところで交差角度θsを決定する。
The determination of how much the crossing angle θs is to be made is made by simulating by drawing or numerical calculation according to the pin size and its grid arrangement so that the pins erected on the PGA mounting board do not overlap each other. Can do. The simulation by numerical calculation can be determined as a non-overlapping angle if the area of each pin by image processing is the same when the rotational movement angle is rotated every 5 degrees in consideration of the camera mounting error, for example, The angle is determined as the intersection angle θs.
An example of determining the crossing angle θs by image processing shows that when the crossing angle θs is 20 degrees, each pin mask (within the outline of the pin) is separated in white, and each “white” area is the same. However, when the crossing angle θs is 10 degrees, each pin mask is not separated and the pins are stuck to each other, and the “white” area is larger than the predetermined value, so that the pins overlap each other. Determine the degree.
In this way, the intersection angle θs is determined when the number or area of “white” matches the predetermined value.

一次元カラーラインセンサーカメラ13aに用いられるリニアイメージセンサは、光を検出して電荷を発生させるフォトダイオードを直線状に一列に配列したもの(センサ列)であり、センサ列方向の投影線を線画像として撮像することができる。
面積をもつ領域(PGA実装基板の表面全体)を撮像するには、センサ列と直角方向に走査(スキャン)することにより2次元の静止画を取得することができる。
センサ列と直角方向へのスキャンは、被写体(PGA実装基板)を一次元カラーラインセンサーカメラ13aと相対的に移動させるか、光学系によって同等の相対移動を行う(例えば、ミラーなどの使用)ことにより実行することができる。
本実施形態の場合は、被写体(PGA実装基板K)を基板載置台11上に固定載置して、カメラ撮像部13をカメラ撮像部移動手段14によって移動させて、PGA実装基板のピンPの格子状配列に対して斜め方向に設置された一次元カラーラインセンサーカメラ13aが取得する投影線Xを、一次元カラーラインセンサーカメラと直角方向(B方向)にスキャンしてPGA実装基板の表面全体を撮像するようにしている。
The linear image sensor used in the one-dimensional color line sensor camera 13a is a linear array of photodiodes that detect light and generate charges (sensor array) in a straight line (sensor array). It can be taken as an image.
In order to image a region having an area (the entire surface of the PGA mounting substrate), a two-dimensional still image can be acquired by scanning in a direction perpendicular to the sensor array.
For scanning in a direction perpendicular to the sensor array, the subject (PGA mounting substrate) is moved relative to the one-dimensional color line sensor camera 13a or equivalent relative movement is performed by an optical system (for example, using a mirror or the like). Can be executed.
In the case of the present embodiment, a subject (PGA mounting board K) is fixedly placed on the board mounting table 11, and the camera imaging unit 13 is moved by the camera imaging unit moving means 14, and the pin P of the PGA mounting board is moved. The projection line X acquired by the one-dimensional color line sensor camera 13a installed in an oblique direction with respect to the grid array is scanned in a direction perpendicular to the one-dimensional color line sensor camera (B direction), and the entire surface of the PGA mounting substrate. Is taken.

本実施形態において、カメラ撮像部は、基板載置面に対してその斜め上方40度程度の角度位置に設置し、且つ、前後左右のピンが重ならないように見える位置に被写体を回転配置させ固定する。
撮像用の光源19としては被写体上部から比較的光量の多い、例えばメタルハライド光源による拡散光を照射する。照射された拡散光は低反射率のワーク基板面で反射し、PGA基板に実装されたピン側面の鏡面で再度反射され、この直接反射光を1次元カラーラインセンサにより受光する。
In this embodiment, the camera imaging unit is installed at an angular position of about 40 degrees obliquely above the substrate mounting surface, and the subject is rotated and fixed at a position where the front, rear, left and right pins do not appear to overlap. To do.
As the imaging light source 19, diffuse light from a metal halide light source, for example, a relatively large amount of light is irradiated from above the subject. The irradiated diffused light is reflected by the work substrate surface having a low reflectivity, is reflected again by the mirror surface on the side surface of the pin mounted on the PGA substrate, and the directly reflected light is received by the one-dimensional color line sensor.

さらに、本実施形態のPGA実装基板の半田付け検査装置は、カメラ傾斜角θa及び交差角度θsが、カメラ撮像部により取得される画像データ上でPGA実装基板のピン同士が重ならない範囲内に設定することができる。重ならない範囲内に設定するにあたっては、実際にピンが格子状配列されたPGA実装基板をもとにシミュレーションしたり、図面上計算を実行したりすることにより、カメラ傾斜角θa及び交差角度θsの適性範囲を決定する。   Further, in the PGA mounting board soldering inspection apparatus of this embodiment, the camera inclination angle θa and the crossing angle θs are set within a range in which the pins of the PGA mounting board do not overlap with each other on the image data acquired by the camera imaging unit. can do. In setting within the non-overlapping range, the camera tilt angle θa and the crossing angle θs can be set by performing a simulation based on a PGA mounting board in which pins are actually arranged in a lattice pattern or by executing a calculation on the drawing. Determine the aptitude range.

以下、本発明の一実施例であるPGA実装基板の半田付け検査装置について図面を参照して具体化して説明する。
図1は本発明の一実施例であるPGA実装基板の半田付け検査装置の概略斜視図であり、図2はその上面側からみた平面図である。
本実施例のPGA実装基板の半田付け検査装置10は、図示するように、平板状のPGA実装基板Kが載置される基板載置台11と、このPGA実装基板Kを撮像するための一次元カラーラインセンサ(カメラ撮像部)12と、カメラ撮像部13をカメラ傾斜角θaで支持してカメラ傾斜角設定手段18を構成するカメラ支持部13と、カメラ支持部13を基板載置台11の長手方向に対して交差角度θsの方向に移動させるカメラ移動手段の一例である1軸ステージ14と、PGA実装基板Kの上部から拡散光を照射するための略長尺板状の発光部が形成されたメタルハライド光源19などを備えている。
メタルハライド光源19は、カメラ撮像部13と同様にカメラ移動手段14により移動するカメラ支持部13に固定されている。
Hereinafter, a PGA mounting board soldering inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a soldering inspection apparatus for a PGA mounting board according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view seen from the upper surface side.
As shown in the figure, the PGA mounting board soldering inspection apparatus 10 of this embodiment has a substrate mounting table 11 on which a flat PGA mounting board K is mounted and a one-dimensional image for imaging the PGA mounting board K. A color line sensor (camera imaging unit) 12, a camera support unit 13 that supports the camera imaging unit 13 at a camera tilt angle θa and constitutes a camera tilt angle setting unit 18, and the camera support unit 13 is the longitudinal length of the substrate mounting table 11. A uniaxial stage 14 which is an example of a camera moving means for moving in the direction of the crossing angle θs with respect to the direction, and a substantially long plate-like light emitting portion for irradiating diffused light from the upper part of the PGA mounting substrate K are formed. The metal halide light source 19 is provided.
The metal halide light source 19 is fixed to the camera support unit 13 that is moved by the camera moving unit 14 in the same manner as the camera imaging unit 13.

カメラ撮像部13及びカメラ支持部13、カメラ移動手段14は、図示しないコンピュータ制御部などを介して連携して駆動される。そして、PGA実装基板をカメラ撮像部13によりスキャンする毎にその取得された画像データがコンピュータ制御部に取り込まれて、所定の画像データ処理がなされるようになっている。
なお、カメラ傾斜角θaを鉛直線に対して反対方向に反転させて、ピンの反対側面側から撮像したり、あるいはカメラ傾斜角θaの異なる2台以上のカメラ撮像部を予めカメラ支持部13に設けたりすることによって、PGA実装基板上の異なる方向からの画像データを取得して欠陥検査の信頼性を高めるようにしてもよい。
The camera imaging unit 13, the camera support unit 13, and the camera moving unit 14 are driven in cooperation via a computer control unit (not shown). Each time the PGA mounting board is scanned by the camera imaging unit 13, the acquired image data is taken into the computer control unit, and predetermined image data processing is performed.
The camera tilt angle θa is reversed in the opposite direction with respect to the vertical line, and images are taken from the opposite side of the pin, or two or more camera imaging units having different camera tilt angles θa are preliminarily attached to the camera support unit 13. By providing the image data, image data from different directions on the PGA mounting substrate may be acquired to improve the reliability of defect inspection.

こうして、カメラ撮像部13を、カメラ傾斜角θa(例えば40度程度)の角度位置に設定し、且つ、前後左右のピンが重ならないように見える位置にPGA実装基板Kを配置・固定し、メタルハライド光源19により拡散光を照射し、PGA実装基板K上に実装されたピン側面で反射された反射光をカメラ撮像部13で受光する。
さらに、カメラ撮像部13をカメラ移動台上で一定速度で移動させることによってPGA実装基板の2次元解析画像を取得できる。
In this way, the camera imaging unit 13 is set to an angle position of the camera tilt angle θa (for example, about 40 degrees), and the PGA mounting board K is arranged and fixed at a position where the front, rear, left and right pins do not appear to overlap with each other. The diffused light is emitted from the light source 19, and the reflected light reflected by the side surface of the pin mounted on the PGA mounting substrate K is received by the camera imaging unit 13.
Furthermore, a two-dimensional analysis image of the PGA mounting substrate can be acquired by moving the camera imaging unit 13 on the camera moving table at a constant speed.

なお、カメラ撮像部13に搭載するレンズは、ひずみのないテレセントリックレンズの他、比較的低価格のマクロレンズを使用することも可能である。マクロレンズ使用の場合には、後述するマクロ補正機能を組込み、マクロレンズにより発生するのひずみのあおり補正を行うことで、テレセントリックレンズと同等の光学精度を維持することができる。   The lens mounted on the camera imaging unit 13 can be a relatively low cost macro lens in addition to a telecentric lens without distortion. When a macro lens is used, an optical accuracy equivalent to that of a telecentric lens can be maintained by incorporating a later-described macro correction function and correcting distortion caused by the macro lens.

次に以上のように構成された半田付け検査装置10に適用されるPGA実装基板の検査方法について述べる。
(1)PGA実装基板のピン立て工程と半田付け検査
CPUチップ等を実装するPGA実装基板Kのピン立て及びリフロー半田付けの例を以下に示す。
例えば、40mm×40mmのプラスチック基板に940本のピンを形成する場合で、φ0.3mm、長さ2mmの金メッキで表面メッキを施す場合では、先ず振込機で治具にピンを振り込み、移し替え治具を焼成用治具にピンをセットし、次にこの治具に半田剤を塗布したプラスチック基板をセットし、これに加重治具を組込み、リフロー炉を用いて通炉半田付けすることでPGA実装基板が完成し、半田はい上がり検査を後工程で実施することになる。
Next, a PGA mounting substrate inspection method applied to the soldering inspection apparatus 10 configured as described above will be described.
(1) Pinning process and soldering inspection of PGA mounting board An example of pinning and reflow soldering of the PGA mounting board K on which a CPU chip or the like is mounted is shown below.
For example, when 940 pins are formed on a 40 mm x 40 mm plastic substrate and surface plating is performed using gold plating with a diameter of 0.3 mm and a length of 2 mm, the pins are first transferred to a jig with a transfer machine, and then transferred. PGA is set by setting a pin on a jig for firing, then setting a plastic substrate coated with a soldering agent on this jig, incorporating a weighting jig into this jig, and soldering through a furnace using a reflow furnace. The mounting substrate is completed, and the solder finish inspection is performed in a later process.

なお、従来の検査、特に半田はい上がり検査は、一般的には焼成後顕微鏡による目視検査が主流であり、自動機による検査はワーク上部から画像による推定検査が試験的に行われてはいるが精度が低く、推定による欠陥の誤認識が発生する等問題が多かった。本実施例における検査装置は、このような問題を解消して、誤認識の発生率を低減するものである。   In addition, conventional inspection, especially solder finish inspection, is generally performed by visual inspection using a microscope after firing. Inspecting by an automatic machine is preliminarily performed by presuming inspection using an image from the top of the workpiece. There were many problems such as low accuracy and erroneous recognition of defects due to estimation. The inspection apparatus according to the present embodiment solves such a problem and reduces the occurrence rate of erroneous recognition.

(2)画像取得の方法
カメラ撮像部13を、カメラ支持部13を介してカメラ傾斜角(θa=40度)の角度位置に傾けて設置し、且つ、隣接するピンPの前後左右が重ならないように見える角度位置にPGA実装基板Kを配置・固定し、PGAの全ピンPが視認出来るように配置した。
(2) Image acquisition method The camera imaging unit 13 is installed at an angle of a camera tilt angle (θa = 40 degrees) via the camera support unit 13 and the front, rear, left and right of adjacent pins P do not overlap. The PGA mounting substrate K was placed and fixed at an angular position where it looks like, and placed so that all the pins P of the PGA could be seen.

ここで、PGA実装基板Kに実装された円筒状の短いピンPに対して、それぞれのピンの重なりがおきない場所を調べるシミュレーションについて説明する。
すなわち、数値計算によりシミュレーションは、回転移動角を少しずつ回転させ、画像処理による各ピンの面積が全て同じならば重ならないような角度を交差角度θsとして決定する。
図3、図4は、交差角度θsを算出するためのPGA実装基板上に配置されたピンPの説明図である。
水平面で見て斜め位置からPGA実装基板を撮像した場合に、格子状に配列されたピンPが重ならない交差角度θsを算出するために、仮想情報を使用してシミュレーションを行う。仮想情報には、図3や図4に示すように“ピン先端サイズ”、“シフト量XY”、“ピン数XY”、“ピッチXY”、“回転角”、“スケールファクタ”を使用する。
これにより仮想的に座標が描画できるため、その座標からピンの伸びる方向にマスクをしてみて重ならない箇所を算出することができるのである。
Here, a description will be given of a simulation for examining a place where each pin does not overlap with respect to the cylindrical short pin P mounted on the PGA mounting substrate K.
That is, the simulation by numerical calculation rotates the rotational movement angle little by little, and determines the angle that does not overlap if the areas of the pins by image processing are all the same as the intersection angle θs.
3 and 4 are explanatory diagrams of the pin P arranged on the PGA mounting board for calculating the intersection angle θs.
In order to calculate the intersection angle θs at which the pins P arranged in a lattice form do not overlap when the PGA mounting substrate is imaged from an oblique position when viewed in the horizontal plane, simulation is performed using virtual information. As shown in FIGS. 3 and 4, “pin tip size”, “shift amount XY”, “number of pins XY”, “pitch XY”, “rotation angle”, and “scale factor” are used as virtual information.
As a result, the coordinates can be virtually drawn, so that a portion that does not overlap can be calculated by masking in the direction in which the pins extend from the coordinates.

カメラ撮像部13において一次元カラーラインセンサを用いたのは、計測を行うため二次元カメラでは得られない高分解能(本実施例では一次元7500素子)を得るためと、二次元カメラで生じるあおり角によるジャストフォーカスが得られない(フォーカス深度に入らない)事象を避けるためである。
さらに一次元カラーラインセンサで二次元的な全体画像を得るために、図1に示すようにカメラ移動台上を1方向に移動する1軸移動ステージ14上にカメラ支持部13を設け、
カメラ撮像部13を、一次元カラーラインセンサのセンサ列(一次元の配列)方向と直角方向(A方向)に移動させる構造とした。
なお、カメラ撮像部13のA方向移動に代えて、カメラ撮像部13を固定したままで、PGA実装基板Kを載置した基板載置台11をB方向に移動させる機構としてもよい。
ここで、B方向は、PGA実装基板K上にマトリックス配列されているピンの整列した方向をいう。
The reason why the one-dimensional color line sensor is used in the camera imaging unit 13 is that the measurement occurs in the two-dimensional camera in order to obtain high resolution (one-dimensional 7500 elements in this embodiment) that cannot be obtained by the two-dimensional camera for measurement. This is to avoid an event in which the just focus due to the corner is not obtained (the focus depth is not entered).
Further, in order to obtain a two-dimensional whole image with a one-dimensional color line sensor, a camera support unit 13 is provided on a one-axis moving stage 14 that moves in one direction on a camera moving table as shown in FIG.
The camera imaging unit 13 is configured to move in the direction perpendicular to the sensor row (one-dimensional array) direction of the one-dimensional color line sensor (A direction).
Instead of moving the camera imaging unit 13 in the A direction, a mechanism for moving the substrate mounting table 11 on which the PGA mounting substrate K is mounted in the B direction while the camera imaging unit 13 is fixed may be used.
Here, the B direction refers to a direction in which pins arranged in a matrix on the PGA mounting substrate K are aligned.

また、モノクロカメラではなく、カラーカメラとしたのはPGAピン台座である基板色、金メッキされたピンPと、半田そのものをコントラストよくスペクトル分別処理できるようにするためである。モノクロ画像からでは、各々のスペクトルが分別できず、結果、ワークの微妙な色合いの差から半田はい上がりが検査できなくなることを避けるためである。   The color camera is used instead of the monochrome camera so that the substrate color, which is the PGA pin base, the gold-plated pin P, and the solder itself can be subjected to spectral separation processing with high contrast. This is to avoid the fact that each spectrum cannot be distinguished from a monochrome image, and as a result, it becomes impossible to inspect the solder rise due to a subtle difference in color of the workpiece.

(3)理想的照明位置
照明系としての光源には、一次元カラーラインセンサを用いることと、その設置のしやすさや十分な光量が確保できることなどを考慮し、メタルハライド光源を、光ガイド等を介して誘導して、被写体となるPGA実装基板Kの上方から照明する拡散板を取り付けた拡散照明系を構成するものとした。
(3) Ideal illumination position Considering the use of a one-dimensional color line sensor as the illumination system and the ease of installation and sufficient light intensity, a metal halide light source, a light guide, etc. Thus, a diffused illumination system to which a diffuser plate that illuminates from above the PGA mounting substrate K that is a subject is attached is configured.

一般的にPGA実装基板上の一番端のピンPは横から光を当てて観察すると半田の状態がよく確認できることがわかる。これでは当然のことながら、それより奥のピンPは手前のピンに隠れて見ることができない。そこで、カメラ傾斜角θaが40度の角度位置にカメラ撮像部のレンズ光軸方向を傾け、ピンPの側面が前後左右のピンに隠れない位置を探すことでピン全体を見渡すことができるようにした。
しかし、PGAピンの場合、通常上方から光を入れてもピン表面が鏡面のため、乱反射する光成分がなく、カメラには黒く撮像される結果となる。
In general, it can be seen that the state of the solder can be well confirmed by observing the pin P at the extreme end on the PGA mounting substrate with light from the side. In this case, as a matter of course, the pin P behind it cannot be seen hidden behind the front pin. Therefore, the entire lens pin can be looked over by tilting the lens optical axis direction of the camera imaging unit to a camera tilt angle θa of 40 degrees and searching for a position where the side surface of the pin P is not hidden by the front, rear, left and right pins. did.
However, in the case of a PGA pin, even if light is normally applied from above, the pin surface is a mirror surface, so there is no light component that is irregularly reflected, and the camera results in black imaging.

図5に示すように、ピン上方の光源から照射される光は、ピンPの側面で全反射するためカメラにはいることがない。すなわち、カメラに取り込まれる成分が重要となる。このため照明位置に関しては、全ピンに対して斜め下方に光源を配置するのが理想だが、物理的に無理な配置となる。
そこで本実施例では、周囲からの間接的反射光をPGA実装基板のピンPに照射する。そして、カメラ傾斜角θaを40度の角度位置にカメラ撮像部のレンズ光軸方向を傾けて配置し、ピンPの側面が前後左右のピンに隠れない位置に設置した一次元カラーラインセンサを一方向にスキャンすることで全体を見渡すことができるようにしている。
As shown in FIG. 5, the light emitted from the light source above the pin is totally reflected by the side surface of the pin P, and therefore does not enter the camera. That is, the component taken into the camera is important. For this reason, with regard to the illumination position, it is ideal to arrange the light source obliquely downward with respect to all the pins, but this is physically impossible.
In this embodiment, therefore, indirectly reflected light from the surroundings is irradiated onto the pins P of the PGA mounting substrate. Then, a one-dimensional color line sensor is arranged in which the camera tilt angle θa is disposed at an angle position of 40 degrees with the lens optical axis direction of the camera imaging unit tilted, and the side surface of the pin P is installed at a position where it is not hidden by the front, rear, left and right pins. By scanning in the direction, you can see the whole.

このような間接型反射照明と撮像方法の原理を図6に示す。ここでは、周りから強い光を入れることによって、表面での反射光をカメラに取り込むことができる。
また、ピンPが鏡面であるため、一方向から強い光が入るとハレーションを起こす。このため、図示するように広い角度範囲からの光が取り入れられる。こうして、本実施例では図7に示すように、ライン形拡散光源となるようなメタルハライド光源19を用いることによって、ピンPより十分な面積を取った強力光を当て、反射率が低くなる基板表面からの反射光でも一次元カラーラインセンサ12で検知して受光できるようにしているのである。
The principle of such indirect reflected illumination and the imaging method is shown in FIG. Here, the light reflected from the surface can be taken into the camera by applying strong light from the surroundings.
Further, since the pin P is a mirror surface, halation occurs when strong light enters from one direction. For this reason, light from a wide angle range is taken in as illustrated. Thus, in this embodiment, as shown in FIG. 7, by using a metal halide light source 19 that becomes a line-type diffused light source, the substrate surface is irradiated with intense light having a sufficient area from the pin P, and the reflectance is lowered. Even the reflected light from the light is detected and received by the one-dimensional color line sensor 12.

(4)半田はい上がりの抽出
以上により、PGA実装基板Kのカラー画像を一次元カラーラインセンサ12で取得し、半田がはい上がっているかどうかを、RGPカラー空間をHSL空間に変換して“黄色ではなく彩度がない”部分を抽出することで判別する。
すなわち、ピンP以外の余計な部分(被検査部)は画像処理前にマスク(取り去る)しておき、ピンPだけを検査できるようにする。例えばカラーチャート上でパラメータ条件を指定して、「黄色ではなく、彩度が高く、明度もある」箇所を欠陥とするように画像データを抽出する。
こうして、本来あるべきピンでないイメージ、すなわち半田はい上がり状況を検査判定することができる。このようにHSLパラメータを使用することで、直感的な色選択を行いやすくすることができる。
(4) Extraction of solder finish As described above, a color image of the PGA mounting board K is acquired by the one-dimensional color line sensor 12, and whether or not the solder is lifted is converted from the RGP color space to the HSL space and displayed as “yellow It is discriminated by extracting a portion having no saturation instead of “saturation”.
That is, an extra portion (inspected portion) other than the pin P is masked (removed) before image processing so that only the pin P can be inspected. For example, the parameter condition is specified on the color chart, and the image data is extracted so that the portion “not yellow, high saturation and lightness” is a defect.
In this way, it is possible to inspect and determine an image that is not a pin that should be, that is, a solder rising state. By using HSL parameters in this way, intuitive color selection can be facilitated.

(5)マクロ補正
マクロレンズのあおり角による歪みは以下の手順により補正することができる。すなわち、レンズとしてテレセントリック光学系を使用してPGA実装基板を撮像すると角ピン垂直同一条件で理想的な解析が実施できる。但し、テレセントリック光学系は極めて高額であるため、比較的低価格なマクロレンズを使用しても、テレセントリック光学系同様の条件で検査判定できるように、あおり補正を加えピンの部分だけ抜き出して解析できるようにした。マクロレンズでピンPを撮像すると画像端部では図8のようないわゆるあおり角による歪みが生じる。
(5) Macro correction The distortion due to the tilt angle of the macro lens can be corrected by the following procedure. That is, when a PGA mounting substrate is imaged using a telecentric optical system as a lens, an ideal analysis can be performed under the same condition of a square pin vertical. However, the telecentric optical system is extremely expensive, so even if a relatively low-cost macro lens is used, it is possible to extract and analyze only the pin portion with tilt correction so that inspection and judgment can be performed under the same conditions as the telecentric optical system. I did it. When the pin P is imaged by the macro lens, distortion due to a so-called tilt angle as shown in FIG.

このようなマクロ補正は以下の計算方法により実現できる。まず、マクロレンズを使用できるようにマクロ補正の手法を組み込む。マクロレンズによる歪みが線形であると仮定できるため、ピンPの先端座標がわかれば、下記の計算でどの程度傾いたピンなのかが計算できるため、高価なテレセントリック光学系を必ずしも使用しなくても、正確なピン先端位置が推測でき誤差無く半田はい上がり計測を実施することができる。
dx=x*a a:(a<1)の補正係数
このような計算によって、半田の抽出箇所を特定するためのマスクを作成でき、これによってシステムコストなどの大幅な低減が可能となる。
Such macro correction can be realized by the following calculation method. First, a macro correction method is incorporated so that a macro lens can be used. Since it can be assumed that the distortion caused by the macro lens is linear, if the tip coordinates of the pin P are known, it can be calculated how much the pin is tilted by the following calculation. Therefore, an expensive telecentric optical system is not necessarily used. Therefore, accurate pin tip position can be estimated, and solder rise measurement can be performed without error.
dx = x * aa: Correction coefficient of (a <1) By such a calculation, a mask for specifying a solder extraction point can be created, which can greatly reduce the system cost and the like.

上記のように、本発明のPGA実装基板の半田付け検査装置は、カメラ撮像部がリニアに配列されたリニアイメージセンサによりレンズからの入射光を電気信号に変換して一次元画像データを取得する一次元カメラを用い、ピンからの直接反射光を受光計測するので、従来の推測判定でなく直接計測結果での判定が行え、誤評価は発生しない。
また、一次元カラーラインセンサカメラを使用しカメラ撮像部を一定速で移動することによりPGA実装基板のピンの格子状配列の二次元解析画像を取得することで、斜め上方設置によるあおり角によるフォーカスエラーの発生を抑制でき、基板の光学的情報を精度よく取得して、PGA実装基板の製造工程における半田付け不良などの欠陥を効率的かつ精密に判定することができ、産業上の利用可能性が極めて高い。
As described above, the PGA mounting board soldering inspection apparatus of the present invention acquires the one-dimensional image data by converting the incident light from the lens into an electrical signal by the linear image sensor in which the camera imaging unit is linearly arranged. Since a direct reflected light from a pin is received and measured using a one-dimensional camera, a determination based on a direct measurement result can be performed instead of a conventional estimation determination, and no erroneous evaluation occurs.
In addition, by using a one-dimensional color line sensor camera and moving the camera imaging unit at a constant speed, a two-dimensional analysis image of a grid-like array of pins on the PGA mounting board is obtained, thereby focusing on the tilt angle by installing diagonally upward. It is possible to suppress the occurrence of errors, acquire optical information of the board with high accuracy, and judge defects such as soldering defects in the manufacturing process of PGA mounting boards efficiently and precisely. Is extremely high.

10 PGA実装基板の半田付け検査装置
11 基板載置台
12 カメラ移動台
13 カメラ撮像部(一次元カラーラインセンサ)
14 カメラ撮像部移動手段(1軸ステージ)
15 カメラ支持部
16 鉛直線
17 レンズ光軸
18 カメラ傾斜角設定手段
19 光源
X 投影線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Soldering inspection apparatus of PGA mounting board | substrate 11 Board | substrate mounting stand 12 Camera movement stand 13 Camera imaging part (one-dimensional color line sensor)
14 Camera imaging unit moving means (single axis stage)
15 Camera support section 16 Vertical line 17 Lens optical axis 18 Camera tilt angle setting means 19 Light source X Projection line

Claims (3)

PGA実装基板に配置されたピンの半田付け画像を撮像して、取得された画像データをもとにピンの接合状態を評価するPGA実装基板の半田付け検査装置であって、
PGA実装基板が載置される基板載置台と、
基板載置台の長手方向に対して斜め方向に延伸して設けられたカメラ移動台と、
カメラ移動台上に設置しPGA実装基板を斜め上方向から撮像するカメラ撮像部と、
カメラ撮像部をカメラ移動台上でその長手方向に移動させるカメラ撮像部移動手段と、を備え、
PGA実装基板のピンの格子状配列に対し、投影線において交差するようにカメラ撮像部内に設けたリニアイメージセンサのセンサ列を、
カメラ撮像部移動手段によって移動させ、PGA実装基板を斜め上方から撮像するようにしたことを特徴とするPGA実装基板の半田付け検査装置。
A soldering inspection apparatus for a PGA mounting board that takes a soldering image of pins arranged on a PGA mounting board and evaluates the bonding state of the pins based on the acquired image data.
A substrate mounting table on which the PGA mounting substrate is mounted;
A camera moving table provided extending in an oblique direction with respect to the longitudinal direction of the substrate mounting table;
A camera imaging unit which is installed on a camera moving table and images a PGA mounting substrate from an obliquely upward direction;
A camera imaging unit moving means for moving the camera imaging unit in the longitudinal direction on the camera moving table,
The sensor array of the linear image sensor provided in the camera imaging unit so as to intersect the projection line with respect to the grid-like array of pins of the PGA mounting board,
An apparatus for soldering inspection of a PGA mounting board, wherein the PGA mounting board is imaged from obliquely above by being moved by a camera imaging unit moving means.
前記PGA実装基板のピンの格子状配列に対し、投影線において交差するようにカメラ撮像部内に設けたリニアイメージセンサのセンサ列の方向を、カメラ移動台に対して直角方向に設置し、基板載置台の長手方向Aとカメラ移動台の延伸方向Bのなす角を交差角度θsと等しくしたことを特徴とする請求項1に記載のPGA実装基板の半田付け検査装置。 The direction of the sensor array of the linear image sensor provided in the camera imaging unit so as to intersect the grid arrangement of the pins of the PGA mounting board in the projection line is set in a direction perpendicular to the camera moving table, and mounted on the board. The soldering inspection apparatus for a PGA mounting board according to claim 1, wherein an angle formed by the longitudinal direction A of the mounting table and the extending direction B of the camera moving table is equal to the crossing angle θs. 前記交差角度θsを、前記カメラ撮像部により取得される画像データ上で前記PGA実装基板のピン同士が重ならない範囲内に設定したことを特徴とする請求項2に記載のPGA実装基板の半田付け検査装置。 3. The soldering of the PGA mounting board according to claim 2, wherein the intersection angle θs is set in a range in which the pins of the PGA mounting board do not overlap with each other on the image data acquired by the camera imaging unit. Inspection device.
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