JP2013181905A - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板に反りが生じた場合にも、検査ポイントを不良箇所に合わせて表示する。
【解決手段】電子部品が実装された配線基板５を支持する支持部６と、検査対象となる電子部品を斜め上方から撮像する第１の撮像装置７と、配線基板５の法線方向に拡散し、対象電子部品について設定された要検査部位を通過する扇状光を上方から照射する照射装置８と、第１の撮像装置７が撮像した映像を表示するモニタ４とを備え、照射装置８の扇状光と、第１の撮像装置７の光軸α１とは９０°をなし、モニタ４には、第１の撮像装置７の映像において、照射装置８の扇状光と直交する上下方向のラインＬが表示され、扇状光とラインＬとの交点Ｐを電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとする。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子部品が実装されたプリント配線板の実装状態を検査する外観検査装置及び外観検査方法に関し、特に高密度実装された配線板の外観検査に用いて好適な外観検査装置及び外観検査方法に関する。

従来、プリント配線板にＩＣやＬＳＩ、抵抗器やコンデンサ等の電子部品を実装するに際しては、近年の電子機器の小型化、高性能化、低コスト化の要請から、表面実装技術が広く用いられている。

プリント配線板に電子部品等を表面実装するに当たっては、先ず、ガラスエポキシ等のリジッドのプリント配線板にクリーム半田印刷や銅箔のエッチング等により配線パターンや電子部品が実装されるパッドが形成される。次いで、スクリーン印刷等によってパッドにクリーム半田が印刷された後、自動部品搭載機等によって所定の位置に表面実装部品を搭載し、リフロー半田付けを行う。製造後、外観検査装置によって実装状況や半田付け状況等の外観検査が行われ、また、回路の導通検査、電気的動作の機能確認が行われる。

ここで、電子部品等が表面実装されたプリント配線板の外観検査では、自動外観検査装置による検査と目視による検査が併用され、自動外観検査装置による外観検査によってＮＧとされたプリント配線板について、目視による外観検査を行い、実装不良の態様を確認している。

自動外観検査装置による外観検査としては、プリント配線板上部から２次元画像を撮像した撮像データと輝度データとを用いた方法、あるいはプリント配線板の３次元表面形状の計測データを用いた方法等が知られている。後者の例としては、半田実装する部品の３次元形状データに基づくマスタパターンと、部品実装後に３次元画像センサによって計測した３次元計測データとの照合を行う外観検査方法や（例えば、特許文献１参照）、クリーム半田を印刷するためのパッドを囲う検査枠を予め設定して記憶させ、部品実装後に３次元計測によって計測した半田の延出部が前記検査枠と交差するか否かによって半田ブリッジを検出する外観検査装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、これら自動外観検査装置による外観検査はいずれも推定検査であり、また、不良品の流出防止の観点から実装不良と評価する閾値を厳しく設定していることから、ＮＧと評価されたプリント配線板が実際に実装不良を起こしているか、どのような実装不良が起きているかを目視による外観検査を行うことで確認している。目視による外観検査は、目視外観検査装置を用いて行われている。

目視外観検査装置は、自動外観検査装置において実装不良とされたプリント配線板を支持する支持部と、自動外観検査装置において実装不良とされた特定の箇所を撮像するカメラと、カメラを実装不良とされた箇所に移動させる移動手段とを備える。カメラが撮像した画像は、目視外観検査装置と接続されたモニタに表示される。なお、カメラは、プリント配線板の法線方向から撮像する正面カメラと、プリント配線板の斜め方向から撮像する斜めカメラとを備えることで、実装不良箇所を詳細に撮像、表示することができる。

目視外観検査装置は、自動外観検査装置において特定された不良箇所の位置データを用いて予めカメラによって撮像しモニタ表示する検査ポイントを特定し、当該検査ポイントに合わせてカメラを移動させる。これにより、検査者は、モニタに表示された検査ポイントを確認することで、容易に外観検査を行うことができる。

特開平７−９１９３２号公報 特開２００４−３１７２９１号公報 特開２００８−１９１１０６号公報

ところで、近年のプリント配線板では高密度実装の観点から基板の両面に表面実装が行われていることも多いことから、目視外観検査装置は、電子部品が実装されていないプリント配線板の外側縁を支持する必要がある。しかし、プリント配線板の外側縁を支持すると、プリント配線板の自重や、電子部品の重量が加わるために、反りが生じる場合がある。

このように目視外観検査装置に支持されたプリント配線板に反りが生じると、自動外観検査装置において特定された不良箇所と、目視外観検査装置において当該不良箇所の位置データを用いて特定された検査ポイントとの間にずれが生じ、本来確認すべき不良箇所と異なる箇所を撮像、表示するおそれがある。

近年のプリント配線板では小型化された電子部品が高密度に表面実装されていることから、カメラで撮像すべき不良箇所も狭小化されているため、不良箇所と検査ポイントとがずれた場合に、実装不良を起こしている電子部品をモニタの表示から特定することは困難である。

そこで、本発明は、プリント配線板に反りが生じた場合にも、検査ポイントを不良箇所に合わせて表示し、確実に外観検査を行うことができる外観検査装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る外観検査装置は、電子部品が実装された配線基板を支持する支持部と、検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像する第１の撮像装置と、上記配線基板の法線方向に拡散し、検査対象となる上記電子部品について設定された要検査部位を通過する扇状光を斜め上方から照射する照射装置と、上記第１の撮像装置が撮像した映像を表示するモニタとを備え、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と、上記第１の撮像装置の光軸とは、０°及び１８０°を除く角度をなし、上記モニタには、上記第１の撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとするものである。

また、本発明に係る外観検査方法は、電子部品が実装された配線基板の検査対象となる上記電子部品について設定された要検査部位を通過するように、照射装置によって上記配線基板の法線方向に拡散する扇状光を斜め上方から照射し、撮像装置によって上記検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像し、上記撮像装置によって撮像した映像をモニタに表示する工程を備え、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と、上記撮像装置の光軸とは、０°及び１８０°を除く角度をなし、上記モニタには、上記撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとするものである。

本発明によれば、扇状光がモニタ上においてラインと交差することにより、この交点は、配線基板の反りに応じて検査すべき部位が昇降しても、モニタ上に表示されるラインと扇状光との交点も配線基板の法線方向に沿って追従し、常に電子部品の検査ポイントＰとして指し示す。これにより、外観検査装置によれば、照射装置によって照射される扇状光とモニタ上に表示されるラインとの交点として示される検査ポイントＰを確認することで、確実に検査すべき部位を検査することができる。

外観検査装置を示す斜視図である。 外観検査装置を示す正面図である。 支持部を示す斜視図である。 カメラユニットの構成を示す図である。 レーザ照射装置のレーザ光、斜めカメラの撮像画像及びモニタに表示される仮想ラインＬによる検査ポイントＰを表示する構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 モニタに表示される検査ポイントＰを示す図である。 要検査部位と検査ポイントＰとの関係を説明するための図である。 検査ポイントＰをモニタの中心に位置するように補正した状態を示す図である。 仮想ラインＬと交差するレーザ光の仮想ラインを表示した状態を示す図である。

以下、本発明が適用された外観検査装置及び外観検査方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

以下では、本発明を目視外観検査装置に適用した場合を例に説明する。この目視外観検査装置１は、ＩＣやＬＳＩ、抵抗器やコンデンサ等の各種電子部品が表面実装されたプリント配線板の実装状態を目視検査するために用いられるものであり、図１、図２に示すように、箱状の外筐体２を備え、図示しないＰＣ等の制御部３によって制御される。また、目視外観検査装置１は、モニタ４と接続され、撮像した画像をモニタ４に表示し、検査者による目視検査が可能とされている。

［外筐体］
目視外観検査装置１は、外筐体２内に、プリント配線板５を支持する支持部６と、支持部６に支持されたプリント配線板５の検査ポイントを斜め上方から撮像する斜めカメラ７、プリント配線板の検査ポイントを斜め上方から照射するレーザ照射装置８及びプリント配線板５に実装された電子部品を上方から撮像する正面カメラ９と備えたカメラユニット１０とが設けられている。

外筐体２は、正面側が開口され、床面１１上に設けられている支持部６にプリント配線板５を出し入れ可能とされている。また、外筐体２は、プリント配線板５及び筐体内部を照明する図示しない照明手段が設けられている。照明手段は、カメラユニット１０や筐体側面などに設けることができる。

［支持部］
支持部６は、プリント配線板５の外側縁５ａを支持する支持フレーム１２と、支持フレーム１２を床面１１の面内方向において移動させ、プリント配線板５とカメラユニット１０との相対位置を移動させるステージ機構１３とを備える。

支持フレーム１２は、図３に示すように、プリント配線板５の長辺を支持する一対の長辺フレーム１２ａ，１２ｂと、長辺フレーム１２ａ，１２ｂの各両端側に設けられたコーナブロック１４とを有する。支持フレーム１２は、２対のコーナブロック１４がそれぞれ連結バー１５で連結されている。また、長辺フレーム１２ａ，１２ｂの背面には長辺プレート１６ａ，１６ｂが配設されている。外筐体２の前面側に設けられた長辺プレート１６ａには、長手方向に沿ってスリット１７が形成され、プリント配線基板５の位置決めを行う固定ピン１８が挿通されている。

長辺フレーム１２ａ，１２ｂは、相対向してプリント配線板５の下面を支持する支持面が張り出し形成され、これによりプリント配線板５の外側縁５ａを支持する。また、支持フレーム１２は、外筐体２の背面側の長辺フレーム１２ｂが、両側のコーナブロックが連結バー１５に沿って前後方向にスライドすることで、外筐体２の前面側の長辺フレーム１２ａに対して近接離間可能とされ、また、固定ピン１８をスリット１７に沿ってスライドさせることによりプリント配線板５を左側のコーナブロック１４に当接させることで、あらゆるサイズのプリント配線板５を支持することができる。

支持フレーム１２は、プリント配線板５の電子部品が実装されていない外側縁５ａを下側から支持することにより、両面実装されたプリント配線板５についても、下面の実装部品に付加をかけることなく支持することができる。

ステージ機構１３は、支持フレーム１２を一体に支持するＸ軸テーブル１３ａと、Ｘ軸テーブルをＹ方向へ移動可能に支持するＹ軸テーブル１３ｂとを備える。Ｘ軸テーブル１３ａおよびＹ軸テーブル１３ｂは、制御信号に基づいて動作するモータを備えており、これらモータを駆動することによりＸ軸テーブル１３ａがＸ方向へ、Ｙ軸テーブル１３ｂがＹ方向へ、支持フレーム１２を一体に移動させる。

［カメラユニット１０］
プリント配線板５の検査ポイントを上方から撮像するカメラユニット１０は、図４に示すように、斜めカメラ７、レーザ照射装置８及び正面カメラ９が設けられたユニット本体２１を有する。ユニット本体２１は、外筐体２上部に設けられた図示しないユニット回転機構によって支持されている。ユニット回転機構は、回転軸の軸線方向を支持部６に支持されたプリント配線板５の法線方向とし、ユニット本体２１を図１に示す矢印Ａ方向及び反矢印Ａ方向に回転可能とする。これにより、ユニット本体２１は、斜めカメラ７及びレーザ照射装置８をプリント配線板５に実装されている電子部品のあらゆる面に向けることができる。

［斜めカメラ７／正面カメラ９］
斜めカメラ７は、ユニット本体２１内にカメラ光軸α１をプリント配線板５に対して斜めに傾けて支持され、プリント配線板５に実装されている電子部品を斜め上方から撮像するものである。斜めカメラ７は、レンズ鏡筒内に所定の撮像レンズ及び撮像素子が組み込まれ、撮像した画像はモニタ４に映し出される。斜めカメラ７は、図４に示すように、光軸が、例えば、支持部６に支持されたプリント配線板５に対して４５°の角度となるように設けられる。

正面カメラ９は、ユニット本体２１内にカメラ光軸α２をユニット回転機構２２の回転軸と一致させて支持され、プリント配線板５に実装されている電子部品を直上から撮像するものである。正面カメラ９は、レンズ鏡筒内に所定の撮像レンズ及び撮像素子が組み込まれ、撮像した画像はモニタ４に映し出される。

なお、カメラユニット１０は、斜めカメラ７及び正面カメラ９にフォーカス機能やズーム機能を備えてもよく、あるいは、これらの機能を備えず、深い被写界深度を実現するための焦点距離と絞りを有し、パンフォーカス撮影が可能なカメラを用いて撮影を行い、制御部３の処理によって適切な画像サイズで表示するようにしてもよい。

また、カメラユニット１０は、斜めカメラ７を複数設けてもよい。例えば、カメラユニット１０は、高倍率カメラと低倍率カメラとからなる１対の斜めカメラ７をユニット回転機構の回転軸を介して反対位置に設けることにより、検査箇所の広狭に応じて使い分けることができる。また、カメラユニット１０は、複数の斜めカメラ７をユニット回転機構の回転軸周りに同心円状に設けてもよく、また、複数の斜めカメラ７を等間隔で配置してもよく又は不等間隔で配置してもよい。

［レーザ照射装置８］
レーザ照射装置８は、図２及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、ユニット本体２１内に照射方向をプリント配線板５に向けて支持され、プリント配線板５に実装された電子部品の要検査部位を通過する扇状のレーザ光８ａを照射するものである。レーザ照射装置８は、プリント配線板５の法線方向に拡散する扇状のレーザ光８ａを上方から電子部品の要検査部位に照射する。レーザ光８ａは、可視光の波長を有するものでもよく、モニタ４上に表示されるならば可視光以外の波長を有するものでもよい。さらに、目視外観検査装置１は、レーザ照射装置８の他に、ＬＥＤ等の発光装置を用いて通常の光を扇状に発光させてもよい。この場合も、発光装置は、可視光又はモニタ上に表示可能なその他の波長の光を発光させるようにしてもよい。

カメラユニット１０は、斜めカメラ７及びレーザ照射装置８が、斜めカメラ７のカメラ光軸α１とプリント配線板５に照射されるレーザ照射装置８の扇状のレーザ光８ａとが０°及び１８０°を除く角度、例えば９０°をなすように配置される。また、図５（ｂ）に示すように、レーザ照射装置８は、ユニット本体２１内において、斜めカメラ７からユニット回転機構の回転軸の軸線を中心とした同心円上に、０°及び１８０°を除く角度、例えば９０°の位置に設けられている。なお、レーザ照射装置８は、斜めカメラ７のカメラ光軸α１とプリント配線板５に照射されるレーザ照射装置８の扇状のレーザ光８ａとが０°及び１８０°を除く角度をなすように配置されていれば、必ずしも９０°の角度でなくともよい。

電子部品の実装状態を検査する検査工程においては、斜めカメラ７の光軸がプリント配線板５上に設定された電子部品の要検査部位に一致するようにカメラユニット１０と支持部６に支持されたプリント配線板５との相対位置が設定される。

そして、図５（ｂ）及び図６に示すように、斜めカメラ７が撮像した映像はモニタ４に映し出されるとともに、モニタ４には、斜めカメラ７の映像において、光軸に沿って上下方向に仮想ラインＬが表示される。この仮想ラインＬは、見かけ上、要検査部位上をプリント配線板５の法線方向に向かってを通過するように表示される。

目視外観検査装置１は、モニタ４上において、斜めカメラ７の撮像画像中に表示される上下方向の仮想ラインＬと、レーザ照射装置８の扇状光８ａとは交差し、その交点を検査ポイントＰとして指し示すことができる。

要検査部位とは、目視外観検査装置１による目視検査に先立って行われた自動外観検査装置３０による検査によって特定された実装不良が疑われる部位をいう。なお、要検査部位は、目視外観検査装置１が自動検査装置３０とリンクせず単体で用いられる場合には、予めプログラムされたプリント配線板５上の所定部位、あるいは電子部品のマウントデータやＣＡＤデータ等の電子部品のＸＹ座標等をインプットして作成されたプログラムで特定された所定の部位である。

支持フレーム１２に支持されたプリント配線板５上に設定された要検査部位の位置データに基づいて、レーザ照射装置８は、プリント配線板５の法線方向に拡散する扇状光８ａをこの要検査部位を通過するように照射し、また、斜めカメラ７は、光軸がプリント配線板５上に設定された電子部品の要検査部位に一致するように電子部品を撮像する。検査ポイントＰとは、モニタ４に表示される実際に検査を行うべき部位をいい、モニタ４上において、斜めカメラ７の撮像画像中に表示される上下方向の仮想ラインＬと、プリント配線板５上に照射されるレーザ照射装置８のレーザ光８ａとの交点である。

ここで、図７（ａ）に示すように、プリント配線板５に反りが生じていなければ、自動外観検査装置３０によって設定された位置データに基づいて特定された要検査部位と、モニタ４に表示され、実際に検査を行うべき部位とは一致する。したがって、要検査部位の位置データに基づいて、斜めカメラ７の光軸がプリント配線板５上に設定された電子部品の要検査部位に一致するようにプリント配線板５とカメラユニット１０との相対位置を設定することで、斜めカメラ７で検査を行うべき部位を捉えることができる。

しかし、図７（ｂ）に示すように、支持フレーム１２に支持されたプリント配線板５に下反りが生じた場合、あるいは図７（ｃ）に示すように、支持フレーム１２に支持されたプリント配線板５に上反りが生じた場合、自動外観検査装置３０によってプリント配線板５上に設定された要検査部位の位置データに基づいて目視外観検査装置１において支持フレーム１２に支持されたプリント配線板５とカメラユニット１０の斜めカメラ７との相対位置を設定すると、自動外観検査装置３０において特定された要検査部位と、モニタ４に表示される斜めカメラ７の画像との間にずれが生じ、斜めカメラ７で検査が必要な部位を捉えることができない。

図７（ｃ）では、プリント配線基板５が上反りしたために、斜めカメラ７の光軸α１は、要検査部位の手前を捉え、図７（ｂ）では、プリント配線基板５が下反りしたために、斜めカメラ７の光軸α１は、要検査部位の先を捉えている。このように、自動外観検査装置３０によって設定された要検査部位のデータに基づいてプリント配線板５とカメラユニット１０との相対位置を設定したのでは、目視検査が必要な部位を捉えることができず、検査者は、どの表面実装部品のどの位置を目視すればよいのか判らなくなる。特に近年では、表面実装部品として、０６０３チップ等の一辺が１ｍｍに満たない極小のチップ部品が用いられ、これら極小チップが高密度に実装されることから、モニタ上で検査すべき部位を確認することが困難となる。

そこで、目視外観検査装置１では、モニタ４に要検査部位を含む電子部品及びその周辺を撮像する斜めカメラ７の撮像画像上に要検査部位を通過する上下方向の仮想ラインＬを表示するとともに、レーザ照射装置８によって、自動外観検査装置３０によって設定された要検査部位のデータに基づいて設定された当該要検査部位を通過する扇状のレーザ光８ａを照射する。仮想ラインＬは、プリント配線板５の法線方向と見かけ上一致してモニタ４に表示されているため、プリント配線板５の上反りや下反りにより検査すべき部位が要検査部位から上下にずれても、検査すべき部位は仮想ラインＬ上に位置する。また、レーザ照射装置８のレーザ光８ａは、プリント配線板５の法線方向に拡散する扇状のレーザ光線であり、プリント配線板５の要検査部位を通過するとともにプリント配線板５の法線方向にも拡散するため、このレーザ光８ａは、プリント配線板５の上反りや下反りにより検査すべき部位が要検査部位から上下にずれても、追従して常に検査すべき部位上を照射する。

したがって、このレーザ光８ａがモニタ４上において仮想ラインＬと交差することにより、この交点は、図７に示すように、プリント配線板５の反りに応じて検査すべき部位が昇降しても、モニタ４上に表示される仮想ラインＬとレーザ光８ａの交点もプリント配線板５の法線方向に沿って追従し、常に電子部品の検査ポイントＰとして指し示す。これにより、目視外観検査装置１によれば、レーザ照射装置８によって照射されるレーザ光８ａとモニタ４上に表示される仮想ラインＬとの交点として示される検査ポイントＰを確認することで、確実に検査すべき部位を検査することができる。

［制御部・検査方法］
制御部３は、検査者の操作に応じて目視外観検査装置１の各部を制御することにより目視検査を実行させるものであり、例えばＰＣ等の情報処理端末を用いて構成することができる。

以下に目視外観検査装置１による検査工程について説明する。先ず制御部３は、自動外観検査装置３０より、目視検査の対象となったプリント配線板５の要検査部位の位置データを受け取る。そして、制御部３は、当該位置データに基づき、斜めカメラ７の光軸を要検査部位と一致させて撮像するとともに、レーザ照射装置８の扇状光８ａが要検査部位を通過するように、ステージ機構１３を駆動し支持フレーム１２の位置を調整する。また、制御部３は、ユニット回転機構を制御し、斜めカメラ７で要検査部位を正面から捉えるようにユニット本体２１を回転させる。

これにより、斜めカメラ７の撮像画像中、要検査部位がモニタ４の左右方向の中心部に位置し、仮想ラインＬは、モニタ４の左右方向の中心部を上下方向に通過するように表示しておくことにより、常に要検査部位上を通過するものとなる。なお、制御部３は、要検査部位の位置データと、正面カメラ９及び斜めカメラ７の撮像画像やカメラユニット１０とステージ機構１３との相対位置などからプリント配線板５上における斜めカメラ７の撮像部位を検出し、要検査部位上を通過するようにモニタ４に仮想ラインＬを表示するようにしてもよい。

これにより、プリント配線板５に反りが生じ、検査すべき部位が反りに応じて要検査部位から上下方向に移動した場合にも、レーザ照射装置８のレーザ光８ａとモニタ４の仮想ラインＬとの交点は、プリント配線板５の法線方向に沿って追従して移動するため、常にプリント配線板５の検査すべき部位を検査ポイントＰとして指し示すことができる。

ステージ機構１３やユニット本体２１の位置調整が終了すると、レーザ照射装置８より扇状のレーザ光８ａを照射し、斜めカメラ７によって検査対象となる電子部品を撮像する。斜めカメラ７の撮像画像はモニタ４に映し出される。このとき、モニタ４には、要検査部位を通過する仮想ラインＬが上下方向に表示されているため、レーザ照射装置８のレーザ光８ａと仮想ラインＬとの交点が検査ポイントＰとして示される。したがって、検査者は、この交点を目印に容易に検査すべき部位の検査を行うことができる。

なお、目視外観検査装置１は、レーザ照射装置８のレーザ光８ａと斜めカメラ７の光軸とが９０°をなすようにすれば、光軸方向に沿って表示される仮想ラインＬとレーザ光８ａとが直交することになり、検査ポイントＰとなる交点を明確に表示することができる。

また、目視外観検査装置１は、仮想ラインＬと９０°あるいはその他の角度で交差する他のレーザ光を照射する他のレーザ照射装置を備えてもよい。レーザ照射装置８に代わって他の角度から、又はレーザ照射装置８とともに他の角度からもレーザ光を照射することで、検査対象となる電子部品や隣接する他の実装部品によるレーザ光の死角を減らし、確実にレーザ光と仮想ラインＬとの交点を表示させることができる。

また、目視外観検査装置１は、モニタ４に仮想ラインＬを表示する他、斜めカメラ７のレンズ表面に垂直方向のラインを引いておくことで、モニタ４に仮想ラインＬを表示させるようにしてもよい。

［撮像位置補正］
また、制御部３は、モニタ４の中心に、検査ポイントＰを表示するように位置補正をしてもよい。すなわち、プリント配線板５の撓みによって検査すべき部位が上下方向に移動することにより、斜めカメラ７の撮像画像においても、図６に示すように、要検査部位を示す検査ポイントＰがモニタ４上において中心からずれることがあり、反りが大きい場合や微少な電子部品が高密度実装されている場合などはモニタ４に表示されなくなるおそれもある。

そこで、制御部３は、斜めカメラ７やプリント配線板５を支持する支持部６を制御することで、図８に示すように、検査ポイントＰをモニタ４の略中央に表示することができ、目視検査の利便性を向上させることができる。

この制御は、斜めカメラ７のみを、要検査部位と光軸α１とがプリント配線板５の法線方向に重畳した状態を維持させながら、すなわち仮想ラインＬに沿って移動させることにより行うことができる。すなわち、図７（ｂ）に示すように、プリント配線板５に下反りが生じ検査すべき部位が要検査部位から距離Ｚ１だけ下降すると、斜めカメラ７は、光軸α１が、所定距離Ｚ２だけ要検査部位の先を捉えている。したがって、光軸α１より下側に斜めカメラ７を仮想ラインＬに沿って後退あるいは下降させることにより、検査すべき部位をモニタ４の中央に表示することができる。

仮想ラインＬは、要検査部位に設定された光軸α１をプリント配線板５に投影し、且つ見かけ上プリント配線板５の法線方向に延びるものであり、この仮想ラインＬ上に検査すべき部位が存在するものであるため、仮想ラインＬに沿って斜めカメラ７を移動させれば、検査すべき部位が仮想ラインＬから外れることはなく、レーザ光８ａとの交点を検査ポイントＰとすることができる。

なお、斜めカメラ７の光軸α１をプリント配線板５に対して４５°に設定した場合、プリント配線板５に下反りが生じ検査すべき部位が要検査部位から距離Ｚ１だけ下降すると、斜めカメラ７は、光軸α１が、距離Ｚ１と同じ距離だけ要検査部位の先を捉えている（Ｚ１＝Ｚ２）。したがって、斜めカメラ７をプリント配線板５の下降距離Ｚ１と同じ距離だけ、仮想ラインＬに沿って後退あるいは下降させることにより、検査すべき部位をモニタ４の中央に表示することができる。

同様に、図７（ｃ）に示すように、プリント配線基板５に上反りが生じ検査すべき部位が要検査部位からＺ３だけ上昇すると、斜めカメラ７は、光軸α１が、所定距離Ｚ４だけ要検査部位の手前を捉えている。したがって、光軸α１より上側に斜めカメラ７を仮想ラインＬに沿って前進あるいは上昇させることにより、検査すべき部位をモニタ４の中央に表示することができる。この場合も、斜めカメラ７の光軸α１をプリント配線板５に対して４５°に設定すれば、斜めカメラ７をプリント配線板５の上昇距離Ｚ３と同じ距離だけ、仮想ラインＬに沿って前進あるいは上昇させることにより、検査すべき部位をモニタ４の中央に表示することができる（Ｚ３＝Ｚ４）。

また、この制御は、プリント配線板５を支持する支持フレーム１２を移動させるステージ機構１３とレーザ照射装置８とを同期させて、斜めカメラ７に対して移動させることによっても行うことができる。この場合、斜めカメラ７の光軸α１が要検査部位上に設定された状態を維持させながら、相対的にプリント配線板５を移動させるために、仮想ラインＬがプリント配線板５の移動方向、すなわちステージ機構１３のＸ軸又はＹ軸と平行となるように予め斜めカメラ７のステージ機構１３に対する位置が設定される必要がある。これにより、プリント配線板５及びレーザ照射装置８は、仮想ラインＬと平行に移動され、検査すべき部位を仮想ラインＬ上に捉えた状態でレーザ光８ａとの交点をモニタ４の中央に表示することができる。なお、レーザ照射装置８は、レーザ光８ａが要検査部位上に照射された状態を維持するために、プリント配線板５と一体に同方向へ移動される。

さらに、この制御は、例えば、斜めカメラ７によってパンフォーカス撮影された原画像のトリミング範囲を、レーザ照射装置８のレーザ光８ａの通過位置をモニタ４の上下方向の中心となるように設定するとともに、要検査部位がモニタ４の左右方向の略中心となるように設定し、所定の画像サイズでモニタ４に表示することにより行うことができる。あるいは、この制御は、ユニット本体２１に斜めカメラ７の仰角方向への画角調節機能を与えるとともに、制御部３にレーザ照射装置８のレーザ光８ａと仮想ラインＬとの交点を探索、検知する機能を与え、当該レーザ光８ａと仮想ラインＬとの交点を中心に撮像することにより行うこともできる。

これにより、図８に示すように、モニタ４に表示される仮想ラインＬは、モニタ４に表示される斜めカメラ７の撮像画像において上下方向に照射されＹ軸を構成する。また、レーザ照射装置８が照射するレーザ光８ａは、モニタ４に表示される斜めカメラ７の撮像画像において左右方向に照射されＸ軸を構成する。したがって、検査ポイントＰも当該Ｙ軸上に位置することとなり、モニタ４の中心に検査ポイントＰを位置させるに際しては、Ｙ軸に沿って、斜めカメラ７の画像トリミング範囲の調整、あるいは斜めカメラ７の画角調整を行うことで、容易に行うことができる。

［他の構成］
なお、目視外観検査装置１は、図９に示すように、モニタ４に検査ポイントＰを真っ直ぐに通過するレーザ光８ａの仮想ラインＬ２を表示するようにしてもよい。レーザ光８ａは、プリント配線板５に実装されている各種電子部品に照射することによって、蛇行して表示されることもあり、仮想ラインＬとの交点が見えにくい場合もある。

そこで、制御部３によって検査ポイントＰを真っ直ぐに通過するレーザ光８ａの仮想ラインＬ２を設定し、モニタ４に表示させる。これは、例えばレーザ光８ａを斜めカメラ７の光軸α１と直交する方向から照射する場合、制御部３によってモニタ４に表示されている蛇行するレーザ光８ａの最下部を認識し、当該最下部を結ぶ直線をモニタ４に表示することにより行うことができる。

プリント配線板５は、電子部品が実装されることにより、通常は基板面よりも上方に凹凸が設けられるため、レーザ光８ａもモニタ４の見かけ上は本来の照射位置よりも上方に蛇行して照射される。すなわち、レーザ光８ａは、モニタ４の見かけ上、最下部が本来の照射位置となるため、この最下部を結ぶ直線は、蛇行せず真っ直ぐ照射されたレーザ光８ａの軌跡となる。

そこで、レーザ光８ａの最下部を結ぶ直線を仮想ラインＬ２としてモニタ４に表示することで、モニタ４には、仮想ラインＬと交差する仮想ラインＬ２が表示され、検査者はこれらの交点を目視ポイントＰとして検査を行うことができる。したがって、目視外観検査装置１は、蛇行する実際のレーザ光８ａと仮想ラインＬとの交点に比して検査ポイントＰの視認性を向上させることができる。仮想ラインＬ２の表示に際しては、先ず、カメラユニット１０や外筐体２の側面等に設けられた照明手段を一瞬だけ消灯してレーザ光８ａの最下部を認識した後、仮想ラインＬ２をモニタ４に表示する。

なお、上述した目視外観検査装置１では、支持部６に支持フレーム１２をＸＹ方向に移動させるステージ機構１３を設けることとしたが、本発明は、カメラユニット１０にＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動機構を設け、プリント配線板５とカメラユニット１０との位置を相対的に移動させるようにしてもよい。

また、上述した目視外観検査装置１では、ユニット本体２１内に斜めカメラ７、正面カメラ９及びレーザ照射装置８を組み込みユニット化することでプリント配線板５上に照射されているレーザ光８ａと斜めカメラ７の光軸α１とが交差するようにしたが、本発明は、斜めカメラ７及び正面カメラ９を備えるカメラユニット１０と、外筐体２の内周面に配置されたレーザ照射装置８とから構成してもよい。

この場合、レーザ照射装置８を、外筐体２の内周面に複数配置し、ユニット回転機構によって回転された斜めカメラ７の光軸α１と回転軸周りに略９０°の位置にあるレーザ照射装置８から扇状のレーザ光８ａを照射する。これにより、レーザ照射装置８のレーザ光８ａと斜めカメラ７の光軸α１とが９０°をなすことができる。また、複数のレーザ光を照射することで、他の実装部品によるレーザ光の死角を減らし、レーザ光と仮想ラインＬとの交点を表示させることができる。

また、ユニット本体２１に斜めカメラ７及びレーザ照射装置８を組み込む場合や、レーザ照射装置８をユニット本体２１外に設ける場合の何れにおいても、斜めカメラ７及びレーザ照射装置８は、レーザ照射装置８のレーザ光８ａと斜めカメラ７の光軸α１とが９０°あるいはその他の角度で交差する配置をとればどのような配置でもよい。すなわち、斜めカメラ７及びレーザ照射装置８は、ユニット回転機構の回転軸を中心とした同一円周上、あるいは同心円状に配置する以外のあらゆる配置構成を採用することができる。

さらに、上記では本発明に係る外観検査装置を、目視外観検査装置に適用した場合を例に説明したが、本発明は、自動外観検査装置に適用してもよい。この場合も、検査すべき部位をレーザ照射装置８のレーザ光８ａとモニタ４上の仮想ラインＬとの交点（検査ポイントＰ）として示し、この交点のプリント配線板５上の位置を特定することで、確実に要検査部位を捉え、この撮像画像や位置データを目視検査に供することができる。

１ 目視外観検査装置、２ 外筐体、３ 制御部、４ モニタ、５ プリント配線板、６ 支持部、７ 斜めカメラ、８ レーザ照射装置、８ａ レーザ光（扇状光）、９ 正面カメラ、１０ カメラユニット、１１ 床面、１２ 支持フレーム、１３ ステージ機構、２０ 正面用カメラ、２１ ユニット本体、３０ 自動外観検査装置

Claims (8)

1. 電子部品が実装された配線基板を支持する支持部と、
   検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像する第１の撮像装置と、
   上記配線基板の法線方向に拡散し、検査対象となる上記電子部品について設定された要検査部位を通過する扇状光を上方から照射する照射装置と、
   上記第１の撮像装置が撮像した映像を表示するモニタとを備え、
   上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と、上記第１の撮像装置の光軸とは、０°及び１８０°を除く角度をなし、
   上記モニタには、上記第１の撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとする外観検査装置。
2. 上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と、上記第１の撮像装置の光軸とは９０°をなす請求項１記載の外観検査装置。
3. 上記第１の撮像装置は、上記支持部の上方において回転自在に設けられた撮像ユニットに設けられている請求項１又は請求項２記載の外観検査装置。
4. 上記照射装置は上記撮像ユニットの、上記第１の撮像装置から上記撮像ユニットの回転軸の軸線周りに９０°の位置に設けられている請求項３記載の外観検査装置。
5. 上記撮像ユニットの回転軸の軸線上を光軸とし、上記電子部品を上方から撮像する第２の撮像装置を備える請求項３又は請求項４に記載の外観検査装置。
6. 上記支持部に支持された上記配線基板と、上記第１の撮像装置とを相対的に移動させる移動機構を備える請求項１〜５の何れか１項に記載の外観検査装置。
7. 上記検査ポイントを、上記モニタの略中央に表示する補正機構を備える請求項１〜６の何れか１項に記載の外観検査装置。
8. 電子部品が実装された配線基板の検査対象となる上記電子部品について設定された要検査部位を通過するように、照射装置によって上記配線基板の法線方向に拡散する扇状光を斜め上方から照射し、
   撮像装置によって上記検査対象となる上記電子部品を斜め上方から撮像し、
   上記撮像装置によって撮像した映像をモニタに表示する工程を備え、
   上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と、上記撮像装置の光軸とは、０°及び１８０°を除く角度をなし、
   上記モニタには、上記撮像装置の映像において、上記配線基板上に照射されている上記照射装置の扇状光と交差する上下方向のラインが表示され、上記扇状光と上記ラインとの交点を上記電子部品の実装状態を検査する検査ポイントとする外観検査方法。

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