JP2539496B2 - プリント基板検査装置 - Google Patents

プリント基板検査装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、X線を用いて両面実装プリント基板を検
査するための装置に関するものである。
[従来の技術] 第6図は例えば精密工学会講習会テキスト「サブミク
ロンパターン形状・欠陥計測・認識技術」(昭和63年2
月25日開催)第53頁に掲載された従来のプリント基板検
査装置としてのX線透視検査装置を示すブロック図であ
り、図において、20aはX線発生器、20bはX線発生器20
aを制御するコントローラ、20cはX線管球冷却用のオイ
ルを冷却してX線発生器20aへ送出するオイルクーラ、2
1は被検査物であるプリント基板、22aはプリント基板21
を載置されるX−Yテーブル、22bはX−Yテーブル22a
を駆動操作するための移動指示を入力する操作ユニッ
ト、22cは操作ユニット22bからの移動指示に従ってX−
Yテーブル22aを駆動制御するコントローラ、23はX線
発生器20aからX線の照射を制御する自動シャッタ、24
はX線用のフィルタ、25はプリント基板21を透過したX
線を撮像するX線ビジコンカメラ、26はX線ビジコンカ
メラ25およびビュワーカメラ30を制御するためのカメラ
コントローラ、27は各カメラ25,30からの画像信号を処
理するための画像処理装置、28は画像処理装置27により
処理された画像を写し出すモニタテレビ、29はプリント
基板21の上面外観像を反射してビュワーカメラ30へ導く
ミラーである。
次に動作について説明する。プリント基板21をX−Y
テーブル22a上に載置してから、X−Yテーブル操作ユ
ニット22bによって移動指示を外部(例えば熟練したオ
ペレータ等)から与え、その移動指示に従って、コント
ローラ22cによりX−Yテーブル22aを所定の位置に駆動
制御する。そして、X線発生器22aからのX線が、自動
シャッタ23およびフィルタ24を通過してプリント基板21
へ照射する。X線はプリント基板21を透過した後にX線
ビジコンカメラ25によって画像として撮像される。その
画像信号は、カメラコントローラ26を通って画像処理装
置27へ入力され、輪郭エンハンス等の処理が行なわれて
からモニタテレビ28上に写し出される。
一方、プリント基板21は、その位置を確認するために
その上面外観像をミラー29を介してビュワーカメラ30で
撮像され、カメラコントローラ26,画像処理装置27を通
ってモニタテレビ28上に表示され写し出される。
このように、X線画像が上面外観像とともに同一のモ
ニタテレビ28上に写し出されるので、オペレータは、モ
ニタテレビ28の画面を観察することによりプリント基板
21の位置の確認を行ないながらその検査を行なうことが
できる。
[発明が解決しようとする課題] 従来のX線透過検査装置(プリント基板検査装置)は
以上のように構成されているので、両面実装のプリント
基板21を検査しようとする場合には、プリント基板21の
両側に実装された部品のX線透過像が重なって見えるこ
とになり、画像の認識が困難であるほか、実装面の表裏
の判定を行なえないなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、両面実装プリント基板の検査に際して、X線
画像に写った部品像の実装面の表裏を自動的に判定でき
るようにすることで、正確で且つ信頼性の高い検査を実
現したプリント基板検査装置を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 請求項1に記載のプリント基板検査装置は、第1およ
び第2の主面を有し、実装材の備えられた両面実装プリ
ント基板へX線を照射するX線発生手段と、前記両面実
装プリント基板のX線透過画像を生成し、これを表すX
線画像信号を与えるX線撮像手段と、前記両面実装プリ
ント基板の前記第1の主面を光学的に撮像し、光学画像
信号を与える光学撮像手段とがそなえられるとともに、
前記X線画像信号と前記光学画像信号とについてX線画
像特徴量と光学画像特徴量とをそれぞれ抽出するX線画
像特徴量抽出手段と光学画像特徴量抽出手段と、前記X
線画像特徴量と前記光学画像特徴量とを相互に比較・照
合し、比較・照合結果を与える画像比較・照合手段と、
前記実装材によってそれぞれ与えられる、前記両面実装
プリント基板の前記第1の主面上の第1の実装特徴と前
記第2の主面上の第2の実装特徴とを前記比較・照合結
果に基づきそれぞれ認識し、認識結果を与える画像認識
手段とがそなえられたことを特徴とする。
請求項2に記載のプリント基板検査装置は、前記認識
結果に基づき、前記両面実装プリント基板の前記第1お
よび前記第2の主面上のそれぞれの前記実装材を前記X
線画像信号を用いて検査する良否判定手段をさらにそな
えることを特徴とする。
[作用] 請求項1に記載の構成におけるプリント基板検査装置
では、X線撮像手段により両面実装プリント基板のX線
透過画像がX線画像信号によって得られるとともに、光
学撮像手段によりX線画像と同一視野のプリント基板の
一方の面の光学画像が光学画像信号によって得られる。
そして、X線画像特徴量抽出手段と光学画像特徴量抽出
手段により、それぞれX線透過画像および光学画像から
X線画像特徴量および光学画像特徴量を抽出し、画像比
較・照合手段において抽出したそれぞれの特徴量を比較
・照合する。これから得られる比較・照合結果に基づ
く、両面実装プリント基板上の第1の実装特徴と第2の
実装特徴との認識結果が画像認識手段により与えられ
る。
請求項2に記載の構成におけるプリント基板検査装置
では、認識結果に基づき第1および第2の実装特徴をそ
れぞれふまえつつ、両面実装プリント基板の第1および
第2の主面上のそれぞれの実装材をX線画像信号を用い
て良否判定手段において検査を行なう。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図はこの発明の一実施例によるプリント基板検査装置
を示すブロック図であり、本実施例では、プリント基板
の表裏面に実装された電子部品のハンダ付け部分をX線
を用いて検査する装置について説明する。
第1図において、1は強度を制御できるX線発生源
(X線発生手段)、2はX線発生源1のX線をその表面
(上面)側から照射される被検査物としての両面実装プ
リント基板、3a,3bはそれぞれプリント基板2の表裏面
に実装された電子部品としてのチップ抵抗およびIC、4
はプリント基板2のX線透過画像を生成するイメージイ
ンテシファイヤ(X線撮像手段)、5a,5bはいずれもプ
リント基板2の表面側を照明する照明手段、6はプリズ
ム7を介してプリント基板2の表面(X線画像と同一視
野)を光学的に撮像する光学カメラ(光学撮像手段)、
8a,8bはそれぞれイメージインテシファイヤ4および光
学カメラ6からの画像信号をそれぞれデジタル化して格
納記憶する第1および第2の画像メモリ手段、9a,9bは
それぞれ第1および第2の画像メモリ手段8a,8bに格納
された画像信号についてそれぞれの画像信号に基づき画
像特徴量を抽出する第1および第2の画像特徴量抽出手
段、10は第1の画像特徴量抽出手段9aからのX線画像に
ついての画像特徴量と第2の画像特徴量抽出手段9bから
の光学画像についての画像特徴量とを相互に比較・照合
する画像比較・照合手段、11は画像比較・照合手段10か
らの比較・照合結果に基づき撮像された画像データにつ
いてプリント基板2の表裏位置を判定する画像認識手
段、12は画像認識手段11からの認識結果に基づきプリン
ト基板2の各面における電子部品(チップ抵抗3a,IC3
b)や配線パターンを検査する良否判定手段である。
次に、上述のように構成された本実施例の装置の動作
を第2図に従い説明する。第2図は本実施例装置の処理
の流れを示すフローチャートである。
まず、X線発生源1から放射状に照射されたX線は、
プリント基板2を透過してイメージインテンシファイヤ
4に入射し、このイメージインテンシファイヤ4により
X線画像に変換される。そして、変換されたX線画像
を、例えば512×512(画素)×8(bit)のデジタル画
像として第1の画像メモリ手段8aに格納する。これによ
り、プリント基板2のX線画像が取り込まれる(ステッ
プS1)。
ついで、プリント基板2の表面を、上記X線画像と同
一視野についてプリズム7を介して光学カメラ6により
撮像し、その光学画像を、前述と同様にデジタル画像と
して第2の画像メモリ手段8bに格納する。これにより、
プリント基板2の表面側の光学画像が取り込まれる(ス
テップS2)。ただし、プリズム7で反射して得られた光
学画像は、実際の像を裏返したものとなっているので、
画像メモリ手段8bは、その光学画像の格納時にそれを反
転修正する。なお、光学カメラ6による撮像に際して、
充分な光度が得られるように照明手段5a,5bによりプリ
ント基板2の表面を照明する。
そして、第1の画像特徴量抽出手段9aにおいて、画像
メモリ8aに格納されたX線画像を処理し、特徴量として
例えば画像中のエッジを抽出し、途切れ線の連結,不要
線の除去を行なって線画を再構成する(ステップS3)。
第3図は第1の画像特徴量抽出手段9aにより得られた線
画の例を示す模式図である。第3図において、13はIC3b
のリードの一部に対応する像、14はチップ抵抗3aの電極
部分に対応する像、15はハンダ部分の輪郭像、16はラン
ド部の輪郭像である。
続いて、第2の画像特徴量抽出手段9bにおいて、画像
メモリ8bに格納された光学画像を処理し、上述と同様に
して線画を再構成する(ステップS4)。第4図は第2の
画像特徴量抽出手段9bにより得られた線画の例を示す模
式図である。第4図において、17はチップ抵抗3aの像、
18はランドの像である。
X線画像および光学画像のそれぞれについて特徴量を
抽出して線画を再構成した後、画像比較・照合手段10に
より、X線画像特徴量(第3図)と光学画像特徴量(第
4図)とを比較・照合する(ステップS5)。線画同志の
比較・照合によって、第3図の画像にあってしかも第4
図の画像にある線分は、プリント基板2の表面の部品、
即ち、この場合、チップ抵抗3aのものであり、また、第
3図の画像にあって第4図の画像にない線分は、プリン
ト基板2の裏面の部品、即ちIC3bのものであると判断で
きる。
このように第3図,第4図の画像に含まれる像,含ま
れない像の比較・照合結果に基づき、画像認識手段11に
おいて、第5図に示すように、線画を構成する線分が、
プリント基板2の表面側の部品18を実線で、プリント基
板2の裏面側の部品19を破線で区別して表示した線画が
再々構成される。そして、第5図に示す線画に基づい
て、部品の種類,位置,方向の認識を行なう(ステップ
S6)。
この後、良否判定手段12により、部品のハンダ付け状
態が評価され、その良否が決定される。評価にはX線画
像が用いられ、第5図に示した認識結果と対応づけるこ
とによりハンダ部の所望の位置での濃度分布が抽出さ
れ、それが予め与えられた良品のハンダ付け状態のもの
と比較されることで、良否が判定される。このとき、認
識された部品の実装面がプリント基板の表裏どちら側で
あるかが認識されているので、X線画像上でプリント基
板2の表裏両方の部品が重なることによって生じる濃度
分布の乱れによる誤判定を確実に避けることができる。
なお、上記実施例では、X線撮像手段としてイメージ
インテンシファイヤ4を用い、また光学カメラ6で光学
画像を撮像するためにプリズム7を用いているが、それ
ぞれX線ビジコンカメラ,反射ミラーを用いてもよい。
また、上記実施例では、プリズム7を介して光学カメ
ラ6により光学画像を撮像しているが、プリズムやミラ
ー等を介さずに斜め方向から直接的にプリント基板2の
表面側の光学画像を撮像し、画像処理によってプリント
基板2の直上方から撮像した画像に変換するようにして
もよく、さらにプリント基板2の表裏各々の面を撮像す
る光学カメラを複数設けて同様の画像特徴量抽出,比較
・照合に供してもよい。また、上記実施例では、画像特
徴量として線分の集合で表された線画を用いたが、エッ
ジの折れ曲がり点や閉じた線分で囲まれた領域を特徴量
としても同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例では、プリント基板2の部品のハ
ンダ付け状態を検査する場合について説明したが、実装
後の部品の位置ずれ検査や多層基板における内層配線パ
ターンの検査に対しても、本発明の装置は有効に適用さ
れる。
[発明の効果] 請求項1に記載の構成によれば、照射されたX線の透
過量の違いをX線撮像手段によって検知するので、第1
の主面と第2の主面とのそれぞれの実装材がX線に対し
て重なっていても、X線画像特徴量を抽出することが可
能となる。すなわち、例えば実装材のエッジが、実装材
同士の重なりによって影響を受けることなくX線画像特
徴量として抽出される。さらに、光学撮像手段を併用し
て光学画像特徴量を得ることによって、第1および第2
の実装特徴をそれぞれ異なる形態にて画像認識手段上に
描画することが可能となる。従って、実装材の位置関係
を両面実装プリント基板のそれぞれの主面毎に知ること
が可能となる。
請求項2に記載の構成によれば、実装材を透過したX
線の透過量から第1および第2の主面上のそれぞれの実
装上を良否判定手段によって検査することが可能とな
る。この際、実装材は第1および第2の実装特徴をふま
えたうえで検査されるので誤認識がなくなり、正確で信
頼性の高い検査を行なえる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるプリント基板検査装
置を示すブロック図、第2図は上記実施例装置の動作を
説明するためのフローチャート、第3〜5図は上記実施
例装置による特徴量抽出にて得られた線画の例を示す模
式図、第6図は従来のプリント基板検査装置を示すブロ
ック図である。 図において、1……X線発生源(X線発生手段)、2…
…両面実装プリント基板、3a……チップ抵抗(電子部
品)、3b……IC(電子部品)、4……イメージインテシ
ファイヤ(X線撮像手段)、6……光学カメラ(光学撮
像手段)、9a,9b……第1および第2の画像特徴量抽出
手段、10……画像比較・照合手段、11……画像認識手
段、12……良否判定手段。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1および第2の主面を有し、実装材が配
    された両面実装プリント基板へX線を照射するX線発生
    手段と、前記両面実装プリント基板のX線透過画像を生
    成し、これを表すX線画像信号を与えるX線撮像手段
    と、前記両面実装プリント基板の前記第1の主面を光学
    的に撮像し、光学画像信号を与える光学撮像手段とがそ
    なえられるとともに、前記X線画像信号と前記光学画像
    信号とについてX線画像特徴量と光学画像特徴量とをそ
    れぞれ抽出するX線画像特徴量抽出手段と光学画像特徴
    量抽出手段と、前記X線画像特徴量と前記光学画像特徴
    量とを相互に比較・照合し、比較・照合結果を与える画
    像比較・照合手段と、前記実装材によってそれぞれ与え
    られる、前記両面実装プリント基板の前記第1の主面上
    の第1の実装特徴と前記第2の主面上の第2の実装特徴
    とを前記比較・照合結果に基づきそれぞれ認識し、認識
    結果を与える画像認識手段とがそなえられたことを特徴
    とするプリント基板検査装置。
  2. 【請求項2】前記認識結果に基づき、前記両面実装プリ
    ント基板の前記第1および前記第2の主面上のそれぞれ
    の前記実装材を前記X線画像信号を用いて検査する良否
    判定手段をさらにそなえることを特徴とする請求項1に
    記載のプリント基板検査装置。
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