JP2738222B2 - 回路基板実装状態検査装置 - Google Patents

回路基板実装状態検査装置

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JP2738222B2 JP4150347A JP15034792A JP2738222B2 JP 2738222 B2 JP2738222 B2 JP 2738222B2 JP 4150347 A JP4150347 A JP 4150347A JP 15034792 A JP15034792 A JP 15034792A JP 2738222 B2 JP2738222 B2 JP 2738222B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、実装回路基板の検査に
利用し、回路基板の反り、実装される電子部品の許容範
囲内の位置ずれ、寸法公差及び欠品である未配置等(以
下、これらを必要に応じて実装状態と記載する)を検査
する回路基板実装状態検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は、従来のビデオカメラを用いた回
路基板実装状態検査装置の構成を示している。図7にお
いて、1はプリント回路基板、2はプリント回路基板1
上に実装された電子部品、3はビデオカメラ、4はレン
ズ部、5は照明部、19は半田付け部である。
【0003】この構成では、プリント回路基板1上に実
装された電子部品2をビデオカメラ3で撮影し、その画
像データを2値化処理してプリント回路基板1の反り、
電子部品2の許容範囲内の位置ずれ、寸法公差及び欠品
である未配置等の実装状態を検査している。また2値化
処理に対し、ビデオカメラ3にカラービデオカメラを用
いて画像データを濃淡処理して実装状態の検査を行って
いる。
【0004】図8は従来のレーザ光走査を用いた回路基
板実装状態検査装置の構成を示し、図9は受光素子9か
らの出力信号波形を示している。図8において、1はプ
リント回路基板、2はプリント回路基板1上に実装され
た電子部品、6は半導体レーザ光、7はプリント回路基
板1上に実装された電子部品2の有無によって反射径路
が異なる反射レーザ光、8は集光レンズ、9は受光素
子、42はマスクである。この構成では、3次元の高さ
データを基にして電子部品2に設定したマスク42の固
有の高さと受光素子9からの出力レベル差とを図示しな
い画像信号処理装置で比較している。
【0005】図9において、10はプリント回路基板1
からの反射レーザ光が入射する受光素子9の出力信号波
形であり、11は電子部品2からの反射レーザ光が入射
する受光素子9の出力信号波形である。このそれぞれの
出力信号波形におけるレベル差43を演算してプリント
回路基板1上に実装された電子部品2の実装状態の良否
の検査を行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の回路基板実装状態検査装置では、プリント回路基
板1が反っている場合に測定した受光素子9の出力信号
波形を補正することができず検査精度が向上しないとい
う問題があった。
【0007】また、小型チップ電子部品の場合は、特に
外形寸法にそれぞれ差が無く、その実装状態の良否を高
精度で判定できないため、画像信号処理装置での倍率を
上げての検査、すなわち、出力信号波形の一部のみの画
像などを拡大して検査を行っている。このため検査時間
が多大になるという問題があった。
【0008】本発明は、このような従来の技術における
問題を解決するものであり、回路基板の反り、許容範囲
内の電子部品のずれ、寸法公差等に影響されることな
く、電子部品の実装状態の良否を高精度、かつ、迅速に
判定できる優れた回路基板実装状態検査装置の提供を目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の回路基板実装状態検査装置は、回路基板及
びこの回路基板上に実装された電子部品の上面にレーザ
光を走査するレーザ光走査手段と、上記回路基板及び電
子部品の高さの変化に対応するレーザ散乱光の集光位置
を検出する検出手段と、この検出結果から上記回路基板
及び電子部品の高さデータを演算する演算処理手段と、
上記電子部品とこの電子部品近傍の回路基板とに跨るよ
うに設定されたマスク内を移動するサブマスクの位置を
順次決定するサブマスク位置決定手段と、このサブマス
ク位置決定手段により位置が決定したサブマスクごとに
上記サブマスク内の高さデータの平均値を算出する平均
値算出手段と、この平均値算出手段から順次出力される
平均値の最小値を電子部品近傍の回路基板の高さデータ
として設定し、この電子部品近傍の回路基板の高さデー
タを基準として予め設定したしきい値と上記電子部品の
高さデータとを比較して上記電子部品の配置の良否及び
未配置の状態を判定する判定手段とを備える構成であ
る。
【0010】
【作用】このような構成により、本発明の回路基板実装
状態検査装置は、演算処理手段により回路基板及び電子
部品の高さデータを演算するとともに、上記電子部品と
この電子部品近傍の回路基板とに跨るように設定された
マスク内を移動するサブマスクの位置を順次決定し、サ
ブマスクの位置に応じたサブマスク内の高さデータの平
均値を算出し、これらの平均値の最少値を回路基板の高
さデータとして設定することにより、回路基板の反りに
よって高さデータが変化した場合にも、電子部品が実装
された近傍の回路基板の高さを基準にして予め設定され
たしきい値と上記電子部品の高さデータとを比較して電
子部品の高さを検出できるため、電子部品の実装状態の
良否を高精度にかつ迅速に判定できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の回路基板実装状態検査装置の
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0012】図1は実施例の構成を示している。図1に
おいて、11はプリント回路基板、12a、12bはプ
リント回路基板11上に配置された電子部品、13はプ
リント回路基板11を矢印14方向に移動させる搬送機
構、15aはレーザ光源、15bは集光レンズ、16は
レーザ光源15aからのレーザ光、17はポリゴンミラ
ー、19はfθレンズ、20a、20bはレーザ光16
がプリント回路基板11に当たり、その散乱光をfθレ
ンズ19に導くための反射ミラーである。
【0013】21a、21bは集光レンズ、18a、1
8bはfθレンズ19を通ってポリゴンミラー17に反
射した散乱光を集光レンズ21a、21bに導くための
反射ミラー、22a、22bは位置検出素子、S23は
位置検出素子22aから出力された位置信号である。
【0014】図2は位置信号S23から電子部品12
a、12bの実装状態を判定する信号処理部の構成を示
している。
【0015】図2おいて、24は位置信号S23から電
子部品12a、12bの高さデータを演算するための画
像演算処理部、25はサブマスクのサイズを記憶するサ
ブマスクデータ記憶部、26はマスク内をサブマスクを
移動させる際にサブマスクの位置を決定するサブマスク
位置決定部、27は平均値算出部であり、サブマスクデ
ータ記憶部25から読み出したサイズのサブマスクをサ
ブマスク位置決定部26によって位置を決定し、サブマ
スクごとのデータの平均値を求める。
【0016】28は最小値検出部であり、平均値算出部
27からの平均値中の最小の値を送出する。29はしき
い値K1、2を記憶するしきい値記憶部、30は比較判
定部であり、しきい値記憶部29から読み出したしきい
値K1、2と最小値検出部28からのプリント回路基板
11面の高さである最小の出力値を加算し、加算値hを
算出し、さらに加算値hとマスク内の画像データを比較
し、加算値hよりマスク内の画像データの値が大きい場
合、〔1〕を出力する。
【0017】31は加算部であり、比較判定部30から
の出力を加算する。すなわち、加算値hより大きな値を
もつ画素数nを算出する。32は基準値jを記憶する判
定用基準値記憶部、33は良否判定部であり、判定用基
準値記憶部32に記憶した基準値jと比較して電子部品
12a、12bの実装状態を判定する。
【0018】図3はプリント回路基板11上の電子部品
12a、12bを上部から見た状態を示し、図4は、側
面方向から見た状態を示している。図3中、Mはサブマ
スク領域(斜線部)、34はマスクであり、図4中、3
5は走査レーザ光を示し、矢印Nは、この走査レーザ光
35の走査方向を示している。
【0019】図5は、プリント回路基板11に実装され
る電子部品12a、12bの配置状態を示し、電子部品
12aは正常実装、電子部品12bは立ち状態であり、
電子部品20は欠品となった未配置状態である。
【0020】次に、この実施例の構成における動作につ
いて説明する。電子部品12a、12bが配置されたプ
リント回路基板11を搬送機構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15aからの
レーザ光16を集光レンズ15b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をプリント回路基板1
1上に垂直に照射する。これによりプリント回路基板1
1は、レーザ光16により上下方向に2次元的に全面が
操作される。
【0021】レーザ光16の上下方向の操作によりプリ
ント回路基板11上から反射してくる散乱光をプリント
回路基板11とfθレンズ19との間に設けた反射ミラ
ー20a、20bにより反射させ、fθレンズ19とポ
リゴンミラー17、反射ミラー18a、18bを通じ、
さらに集光レンズ21a、21bを通して位置検出素子
22a、22b上に集光する。位置検出素子22aから
出力された位置信号S23が画像演算処理部24に入力
される。
【0022】画像演算処理部24では、同期信号のタイ
ミングで入力された位置信号S23をプリント回路基板
11及び電子部品12a、12bの高さデータに変換す
る演算を行い、平均値算出部27に送出する。このよう
な動作をプリント回路基板11上の全面について行う。
【0023】次に、電子部品12a、12bの配置状態
の良否判定、欠品となった未配置の電子部品の判定につ
いて説明する。
【0024】図4中、走査レーザ光35が矢印N方向へ
走査し、サブマスク領域Mの平均値を算出し、マスク3
4端まで走査させる。
【0025】図6は、この走査時の位置信号S23の波
形を示している。図6において、37は正常に配置され
た電子部品12aの位置信号S23における波形を示
し、その出力値はAである。38は立ち電子部品12b
の位置信号S23における波形を示し、その出力値はB
である。39は欠品の電子部品の位置信号S23におけ
る波形を示し、その出力値はCである。40はしきい値
記憶部29から読み出したしきい値K1、K2である。
【0026】この図6に示す位置信号S23が信号処理
部に供給され、サブマスクデータ記憶部25から読み出
したサイズのサブマスクをサブマスク位置決定部26に
よって位置を決定し、サブマスクごとのデータの平均値
を平均値算出部27で求める。次に、平均値算出部27
からの平均値中のプリント回路基板11面の高さである
図6中、最小の出力値Cを最小値検出部28で検出して
比較判定部30に送出する。
【0027】この最小値をしきい値記憶部29から読み
出したしきい値K1、2と比較判定部30加算して加算
値hを算出し、さらに加算値hとマスク内の画像データ
を比較して加算値hよりマスク内の画像データの値が大
きい場合、〔1〕を出力する。この比較判定部30から
の出力を加算部31で加算する。すなわち、加算値hよ
り大きな値をもつ画素数nを算出する。
【0028】さらに、判定用基準値記憶部32に記憶し
た基準値jと比較して良否判定部33で、例えば、以下
に区分けして判定を行う。電子部品12a、12bの配
置状態の良否判定、欠品となった未配置の電子部品20
の良否の判定は、しきい値K1<図6に示す位置信号S
23における波形37、38、39の出力値A、B、C
とにあって、n>jは配置状態が正常であり、n≦jは
配置状態が不良である。しきい値K>図6に示す位置信
号S23における波形37、38、39の出力値A、
B、Cとにあって、n<jは配置状態が正常であり、n
≧jは配置状態が不良である。
【0029】このようにいずれの場合も、サブマスク領
域M内のプリント回路基板11面の高さを計算し、しき
い値K1、K2を基準にして検査をしているためにプリ
ント回路基板11の反り、許容寸法範囲内の電子部品の
ずれ、寸法公差等の実装状態に影響されることなく、電
子部品12a、12bの配置の良否を高精度で正確に判
定できる。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の回路基板実装状態検査装置は、演算処理手段により回
路基板及び電子部品の高さデータを演算するとともに、
上記電子部品とこの電子部品近傍の回路基板とに跨るよ
うに設定されたマスク内を移動するサブマスクの位置を
順次決定し、サブマスクの位置に応じたサブマスク内の
高さデータの平均値を算出し、これらの平均値の最少値
を電子部品近傍の回路基板の高さデータとして設定し、
この回路基板の高さデータを基準として予め設定したし
きい値と上記電子部品の高さデータとを比較して電子部
品の配置状態の良否を判定しているため、回路基板の反
り、許容範囲内の電子部品のずれ、寸法公差等に影響さ
れることなく、電子部品の実装状態の良否を高精度、か
つ、迅速に判定できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回路基板実装状態検査装置の実施例に
おける測定部の構成を示す斜視図
【図2】実施例における信号処理部の構成を示すブロッ
ク図
【図3】実施例におけるプリント回路基板上の電子部品
を上部から見た配置状態を示す上面図
【図4】図3における側面方向から見た配置状態を示す
側面図
【図5】実施例におけるプリント回路基板に実装される
電子部品の配置状態を示す斜視図
【図6】実施例の動作説明に供され、走査時の位置信号
の出力波形図
【図7】従来のビデオカメラを用いた回路基板実装状態
検査装置の概略構成を示す側面図
【図8】従来のレーザ光走査を用いた回路基板実装状態
検査装置の概略構成を示す側面図
【図9】図8における受光素子からの出力信号波形図
【符号の説明】
11 プリント回路基板 12a、12b 電子部品 22a、22b 位置検出素子 24 画像演算処理部 25 サブマスクデータ記憶部 26 サブマスク位置決定部 27 平均値算出部 28 最小値検出部 29 しきい値記憶部 30 比較判定部 31 加算部 32 判定用基準値記憶部 33 良否判定部 34 マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脊戸 卓美 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 小関 洋子 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 児玉 知晃 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−225475(JP,A) 特開 平2−82367(JP,A) 特開 昭63−26511(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路基板及びこの回路基板上に実装され
    た電子部品の上面にレーザ光を走査するレーザ光走査手
    段と、上記回路基板及び電子部品の高さの変化に対応す
    るレーザ散乱光の集光位置を検出する検出手段と、この
    検出結果から上記回路基板及び電子部品の高さデータを
    演算する演算処理手段と、上記電子部品とこの電子部品
    近傍の回路基板とに跨るように設定されたマスク内を移
    動するサブマスクの位置を順次決定するサブマスク位置
    決定手段と、このサブマスク位置決定手段により位置が
    決定したサブマスクごとに上記サブマスク内の高さデー
    タの平均値を算出する平均値算出手段と、この平均値算
    出手段から順次出力される平均値の最小値を電子部品近
    傍の回路基板の高さデータとして設定し、この電子部品
    近傍の回路基板の高さデータを基準として予め設定した
    しきい値と上記電子部品の高さデータとを比較して上記
    電子部品の配置の良否及び未配置の状態を判定する判定
    手段とを備える回路基板実装状態検査装置。
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JPS6326511A (ja) * 1986-07-19 1988-02-04 Fujitsu Ltd 実装部品検査装置
JPH0282367A (ja) * 1988-09-20 1990-03-22 Fujitsu Ltd 3次元形状検査装置
JPH03225475A (ja) * 1990-01-31 1991-10-04 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd プリント基板実装検査装置

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