JP2525261B2 - 実装基板外観検査装置 - Google Patents

実装基板外観検査装置

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JP2525261B2 JP1329104A JP32910489A JP2525261B2 JP 2525261 B2 JP2525261 B2 JP 2525261B2 JP 1329104 A JP1329104 A JP 1329104A JP 32910489 A JP32910489 A JP 32910489A JP 2525261 B2 JP2525261 B2 JP 2525261B2
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卓美 脊戸
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プリント基板上に実装された部品の形状や
位置ずれ等の不良の検査を行なう実装基板外観検査装置
に関する。
従来の技術 従来、プリント基板上に実装された部品の位置ずれや
欠品、浮き等の不良の検査は、人間による目視検査に頼
っていた。しかしながら、製品の小型化や軽量化が進む
につれ、プリント基板上に実装される部品も小型化さ
れ、実装密度もより高度化されるようになってきた。こ
のため、人間が高い検査精度を保ちつつ非常に細かな部
品の実装状態の検査を長時間にわたって続けることは難
しくなってきた。
このような事情により、最近では検査の機械化および
自動化が強く望まれており、ビデオカメラによる濃淡画
像から部品の位置ずれ等を検査する実装基板外観検査装
置が相次いで開発されている。
第3図はこのような従来の検査装置の構成を示してい
る。第3図において、1はプリント基板、2はプリント
基板1上に実装された部品、3はビデオカメラ、4はビ
デオカメラ3からの映像信号をA/D変換して内部の画像
メモリに格納する画像取込回路、5は取り込んだ画像か
ら部品のエッジを検出するエッジ検出回路、6はエッジ
情報から部品のコーナを検出するコーナ検出回路、7は
各部品のコーナの基準座標値が格納されている基準デー
タ格納メモリ、8は検出されたコーナの座標値と基準座
標値とから部品のずれ量を計算するずれ量計算回路、9
は部品の許容ずれ量が格納されている許容ずれ量格納メ
モリ、10は算出されたずれ量と許容ずれ量とを比較して
部品の実装状態の良否を判定する比較判定回路である。
次に上記従来例の動作について説明する。プリント基
板1上に実装された部品2をビデオカメラ3で撮像し、
その映像信号を画像取込回路4でA/D変換し画像メモリ
に取り込む。この画像データを用いてエッジ検出回路5
で部品2のエッジを検出し、そのエッジ情報からコーナ
検出回路6で部品2のコーナの座標値を検出する。この
検出された各コーナの座標値と基準データ格納メモリ7
に格納されている部品の基準座標値とを比較して、ずれ
量計算回路8で両者のずれ量を計算する。そして、その
算出された部品2の基準値からのずれ量と、許容ずれ量
格納メモリ9に格納されているずれ量とを比較判定回路
10で比較し、部品2のずれや欠品等の実装状態の良否を
判定する。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来例では、ビデオカメラ3で部
品2を撮像して二次元的な情報を用い、予めその部品2
の基準座標値を指定しておき、その対象となる部品2の
みを判定するようにしているため、正しい位置に実装さ
れた部品2以外に余計な部品が誤って実装されている場
合に、このような実装不良を検査できないという問題が
あった。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであ
り、プリント基板上の二次元的(平面的)な位置ずれの
検査に加え、正しい実装位置以外に誤って実装された余
計な部品や半田ボール、半田ブリッジ等をも検査できる
優れた実装基板外観検査装置を提供することを目的とす
る。
課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、レーザ光源か
らのレーザ光をポリゴンミラーとfθレンズによりプリ
ント基板上を走査するレーザ光走査手段と、レーザ光の
走査によりプリント基板上から反射して得られる散乱光
をプリント基板とfθレンズとの間に設けた反射ミラー
で反射させてfθレンズとポリゴンミラーを介して出射
させる散乱光反射手段と、散乱光反射手段からの散乱光
を集光レンズで位置検出素子に集光して位置信号を出力
する位置検出手段と、位置検出手段からの位置信号によ
りプリント基板およびプリント基板上に実装された部品
の高さデータを演算する画像演算手段と、部品の実装位
置および部品の実装位置以外に予め定めた任意サイズの
複数のマスクのデータを格納するマスクデータ記憶手段
と、良否判定用の基準しきい値を格納する基準しきい値
記憶手段を有してマスクデータ記憶手段からのマスクデ
ータ内で画像演算手段により演算された高さデータの分
散値と基準しきい値記憶手段からの基準しきい値とを比
較してプリント基板上の部品の実装状態の良否を判定す
る判定処理手段とを備えるようにしたものである。
作用 本発明は、上記構成により、部品が実装されたプリン
ト基板をレーザ光で全面走査し、プリント基板から反射
して得られる散乱光を反射ミラーで位置検出手段に導
き、プリント基板上の高さの凹凸にしたがって変化する
位置検出素子上の散乱光の集光位置を検出し、その位置
信号から画像演算処理手段によりプリント基板およびそ
の上に実装された部品の高さデータを演算し、部品の実
装位置および部品の実装位置以外の位置に設定されたマ
スク内の高さデータの分散を求めて基準しきい値と比較
することにより、プリント基板の反りに影響されること
なく、プリント基板上の二次元的な位置ずれの検査に加
え、実装位置以外に誤って実装された余計な部品や半田
ボール、半田ブリッジ等の三次元的な実装不良をも検査
することができる。
実施例 第1図は本発明の一実施例を示す実装基板外観検査装
置の概略斜視図である。第1図において、11はプリント
基板、12はプリント基板11上に実装された部品、13はプ
リント基板11を矢印14方向に移動させる搬送手段、15は
レーザ光源、16はレーザ光源15からのレーザ光、17はポ
リゴンミラー、18はレーザ光をポリゴンミラー17に導く
ための反射鏡、19はfθレンズ、20は反射ミラーであ
る。
21は集光レンズ、22は位置検出素子、23は位置検出素
子22から出力された位置信号、24は位置信号23から部品
12の高さデータを演算するための画像演算処理手段、25
はプリント基板11上の部品12の実装状態の良否を判定す
る判定処理手段、26はプリント基板11と部品12との両方
にかかるように予め定めたマスクのデータを格納するマ
スクデータ記憶手段である。
次に上記実装例の動作について説明する。部品12が実
装されたプリント基板11を搬送手段13の上に固定して矢
印14方向に移動させる。そしてレーザ光源15からのレー
ザ光16を3個の反射鏡13を用いて回転しているポリゴン
ミラー17に導き、ポリゴンミラー17とfθレンズ19とに
よりレーザ光16をプリント基板11上に垂直に照射する。
これによりプリント基板11は、レーザ光16により上下方
向に二次元的に全面走査される。
レーザ光16の上下方向の走査によりプリント基板11か
ら反射してくる散乱光を、プリント基板11とfθレンズ
19との間に設けた反射ミラー20により反射させ、fθレ
ンズ19とポリゴンミラー17を介して、さらに集光レンズ
21を通して位置検出素子22上に集光する。位置検出素子
22から出力された位置信号23は、画像演算処理手段24に
入力される。
画像演算処理手段24では、同期信号のタイミングで入
力された位置信号23をプリント基板11およびプリント基
板11上に実装された部品12の高さデータに変換する演算
を行ない、実測高さデータを判定処理手段25へ出力す
る。このような動作をプリント基板11上の全面について
行なう。
次に画像演算手段24と判定処理手段25に動作について
第2図を用いてさらに詳しく説明する。画像演算処理手
段24は、位置検出素子22からの位置信号23をA/Dコンバ
ータ27でディジタル信号に変換し位置演算回路28に入力
する。本実施例では、位置検出素子22としてPSD(Posit
ion−Sensitive Detectors;半導体位置検出素子)を用
いており、PSDに入射する反射光の入射位置は、素子の
両端電極に流れる電流が各電極間との距離に反比例する
ものを用いている。位置演算回路28では、ディジタル信
号に変換された両電極からの電流I1およびI2を次式
(1)を用いて演算し、高さデータを求める。
高さデータ=K・(I1−I2)/(I1+I2) (但しKは正規化するための係数) …(1) このようにして得られた高さデータは、一旦測定高さ
データ格納メモリ29に格納され、判定処理手段25に出力
される。
判定処理手段25では、分散算出回路30でマスクデータ
記憶手段26からのマスクデータに対応する測定データ格
納メモリ29からの測定高さデータの分散値を次式(2)
に基づいて求め、その結果を判定回路31に出力する。
判定回路31では、分散算出回路30からの分散値としき
い値記憶手段32に記憶してあるしきい値とを比較し、そ
の大小によって部品12の実装状態を判定する。すなわ
ち、二次元的な位置ずれや誤って部品が実装されること
により正常な実装位置以外に部品等が存在する場合、マ
スク内の分散値が大きくなるので、これらの不良を確実
に検出することができる。
このように、上記実施例によれば部品12が実装された
プリント基板11をレーザ光16で全面走査し、プリント基
板11から反射して得られる散乱光を反射ミラー20、fθ
レンズ19、ポりゴンミラー17および集光レンズ21を通じ
て位置検出手段に導き、プリント基板11上の高さの凹凸
にしたがって変化する位置検出素子22上の散乱光の集光
位置を検出し、その位置信号23から画像演算処理手段に
よりプリント基板11およびその上に実装された部品12の
高さデータを演算し、マスクデータ記憶手段26および判
定処理手段25により部品の実装位置および部品の実装位
置以外の位置に設定されたマスク内の高さデータの分散
を求めて基準しきい値と比較することにより、プリント
基板の反りに影響されることなく、プリント基板上の二
次元的な位置ずれの検査に加え、実装位置以外に誤って
実装された余計な部品や半田ボール、半田ブリッジ等の
実装不良をも検査することができる。
発明の効果 本発明は、上記実施例から明らかなように、プリント
基板およびその上に実装された部品の高さデータを測定
し、実装部品上および実装部品以外の基板上に設定され
たマスク内の高さデータの分散を求めて基準しきい値と
比較することにより、プリント基板の反りに影響される
ことなく、プリント基板上の実装位置以外に誤って実装
された余計な部品や半田ボール、半田ブリッジ等の不良
を検出することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す実装基板外観検査装置
の概略斜視図、第2図は同装置における要部概略ブロッ
ク図、第3図は従来の実装基板外観検査装置の概略ブロ
ック図である。 11……プリント基板、12……部品、13……搬送手段、15
……レーザ光源、16……レーザ光、17……ポリゴンミラ
ー、19……fθレンズ、20……反射ミラー、21……集光
レンズ、22……位置検出素子、23……位置信号、24……
画像演算処理手段、25……判定処理手段、26……マスク
データ記憶手段、30……分散算出回路、32……しきい値
記憶手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】部品が実装されたプリント基板を移動させ
    る搬送手段と、レーザ光源からのレーザ光をポリゴンミ
    ラーとfθレンズにより前記プリント基板上を走査する
    レーザ光走査手段と、前記レーザ光の走査により前記プ
    リント基板上から反射して得られる散乱光を前記プリン
    ト基板と前記fθレンズとの間に設けた反射ミラーで反
    射させて前記fθレンズとポリゴンミラーとを介して出
    射させる散乱光反射手段と、前記散乱光反射手段からの
    散乱光を集光レンズで位置検出素子に集光して位置信号
    を出力する位置検出手段と、前記位置検出手段からの位
    置信号により前記プリント基板およびプリント基板上に
    実装された部品の高さデータを演算する画像演算手段
    と、部品の実装位置および部品の実装位置以外に予め定
    めた任意サイズの複数のマスクのデータを格納するマス
    クデータ記憶手段と、良否判定用の基準しきい値を格納
    する基準しきい値記憶手段を有して前記マスクデータ記
    憶手段からのマスクデータ内で前記画像演算手段により
    演算された高さデータの分散値と前記基準しきい値記憶
    手段からの基準しきい値とを比較して前記プリント基板
    上の部品の実装状態の良否を判定する判定処理手段とを
    備えた実装基板外観検査装置。
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