JP2838328B2 - 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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JP2838328B2
JP2838328B2 JP3127652A JP12765291A JP2838328B2 JP 2838328 B2 JP2838328 B2 JP 2838328B2 JP 3127652 A JP3127652 A JP 3127652A JP 12765291 A JP12765291 A JP 12765291A JP 2838328 B2 JP2838328 B2 JP 2838328B2
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彰夫 安田
広門 鳥羽
貞幸 小林
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、プリント基板やハイブ
リットIC等に実装されている電子部品の実装状態を三
角測量の原理を応用した光切断法を用いて自動検査する
実装基板外観検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プリント基板やハイブリットIC
等に実装されている電子部品の実装状態を自動検査する
実装基板外観検査装置としては、三角測量の原理を応用
した光切断法を用いた構成が知られている。
【0003】図4は、従来の実装基板外観検査装置の高
さ測定原理を説明する図である。
【0004】
【外1】
【0005】2つのPSD10,11から得られた輝度デー
タL1,L2を元に、図5に例示するようなデータ合成回
路の高さデータ選択回路22によって高さデータH1,H2
を合成して、信頼性の高い高さデータH0を得ており、
輝度データL1,L2を元に平均化回路23Aで合成輝度デ
ータL0を得ている。この高さデータH0を得るために従
来から輝度データをもとに高さデータを合成する有効な
方法が数々提案されている。
【0006】なお、図5のデータ合成回路において、22
は合成高さデータH0を選択する回路であり、その入力
として所定の輝度の上限値(Lmax),下限値(Lmin)と輝
度データL1,L2を比較する回路26A,26Bの各出力、
輝度データL1,L2の減算回路25A、高さデータH1
2の減算回路25Bの各出力及び輝度値の所定値
(Ldif)、高さの差の所定値(Hdif)を夫々入力とする比
較回路27A,27Bの各出力、並びに高さデータH1,H2
の平均化回路23Bの出力が入力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
5に例示する従来の実装基板検査装置のデータ合成回路
では、合成輝度データL0についは、平均化回路23Aに
より単純に2つのPSD10,11の輝度データL1,L2
平均値を採用しているため、図6に示すような直
【0008】
【外2】
【0009】
【外3】
【0010】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
のであり、被検査対象基板上の表面状態や、直接反射光
に影響されない、安定した輝度データを得ることのでき
る実装基板外観検査装置を提供することを目的とするも
のである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、被検査対象基
板上にレーザ光を照射しながら走査する光照射手段と、
該光照射手段によって被検査対象基板上から得られる拡
散反射光をレーザ光の主走査方向について対称な2方向
からそれぞれ高さ、輝度の2次元の光情報として検知す
る位置検出手段と、レーザ光の照射によって被検査対象
基板上から得られる直接反射光をレーザ光と同方向で検
知する第3輝度センサ手段と、上記位置検出手段の検知
により得られる2方向に対応する2種類の輝度データが
いずれも所定値の範囲内にあるときは、2種類の輝度デ
ータを平均して合成輝度データとして選択し、かつ、2
種類の輝度データの一方のみが所定値の範囲内にあると
きその輝度データの合成輝度データとして選択し、か
つ、2種類の輝度データがいずれも所定値の範囲外のと
き、上記第3輝度センサ手段のデータを合成輝度データ
として選択する合成手段を備えたことを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明によれば、レーザ光の照射によって被検
査対象物から得られる反射光をレーザ光の主走査方向に
関して対称な2方向と、レーザ光と同方向の3方向から
検知し、合成手段において3種類の輝度データを合成す
ることにより被検査対称物の表面状態が拡散反射性で安
定している。
【0013】この結果、レーザ光の主走査方向に関して
対称な2方向のPSDの輝度データの値がいずれも所定
位置の範囲内のときは、その2つの輝度データを平均し
た値を合成輝度データとして選択する。
【0014】また、被検査対称物の表面状態が正反射性
でレーザ光の主走査方向に関して対称な2方向のPSD
のいずれかに直接レーザ光の反射光が入射し、輝度デー
タの値が所定の範囲を超え、もう一方のPSDの輝度デ
ータのみが所定の範囲内にあった場合、このデータを合
成輝度データとして選択する。
【0015】また、被検査対称物の表面状態が正反射性
で、2つのPSDのいずれにも反射光が入光せず、2つ
のPSDのいずれの輝度データも所定の範囲内にない場
合、レーザ光と同方向の第3の輝度センサの輝度データ
を合成輝度データして選択するようにしたので、被検査
対象物の表面状態や、直接反射光に影響されない、安定
した輝度データを得ることができる。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の一実施例における実装基板
外観検査装置の光学系(光照射手段及び光検知手段)の斜
視概略図である。
【0017】同図において、1は半導体レーザダイオー
ド、2はビーム整形レンズ、3は中心に穴を有する集光
ミラー、4はY方向にレーザ光を走査するポリゴンミラ
ー、5はf-θレンズ、6及び7は被検査対象物(例え
ば、プリント基板R,同基板上の各種部品Q)8に対す
る反射ミラー、9は被検査対象物を設定しX方向に移動
するテーブル、10及び11は第1及び第2輝度センサを構
成するPSDで、夫々の光学系に反射ミラー12,13、集
光レンズ14,15を有する。16は集光ミラー3の穴
【0018】
【外4】
【0019】
【外5】
【0020】基板Rの各高さhに応じたずれaを持つ像
として得ることができると同時に、上記被検査対象物の
拡散反射率に応じた輝度を持つ濃淡画像として得ること
ができる。
【0021】また、上記第3輝度センサ16は図2に示す
ような位置関係に配置されており、この第3輝度センサ
16で得られる画像は、上記被検査対象物の直接反射率に
応じた輝度を持つ濃度画像として得ることができる。
【0022】なお、上記テーブル9,ポリゴンミラー4
はお互いに適切に同期され、被検査対象物である部品Q
を実装したプリント基板Rの画像が全面にわたって順次
得られるようになっている。
【0023】次に上記2つのPSD10,11から得られる
2種類の輝度データL1,L2および第3輝度センサ16に
より得られる輝度データL3により合成輝度データL0
作成するための合成回路について説明する。
【0024】図3は、合成輝度データを作成する合成回
路であり、図に示すように4個の比較回路26A,26B,
27A,27Bと、2個の減算回路25A,25Bと、2個の平
均化回路23A,23Bと、2個の選択回路21,22から構成
されている。
【0025】このうち輝度データの合成に必要な回路は
選択回路21、2個の比較回路26A,26B、1個の平均化
回路23Aである。そして、比較回路26A,26Bは、それ
ぞれ所定の輝度の上限値(Lmax)、所定の輝度の下限値
(Lmin)と、PSD10,11により検知された輝度データ
1,L2を比較し、輝度データL1,L2が上限値と下限
値の間にあれば「1」を出力し、データが上限値を超え
もしくは下限値を下回ると「0」を出力する。また、平
均化回路23Aは上記輝度データL1,L2の平均値を出力
する。
【0026】上記合成回路において、輝度データL1
2がいずれも所定の範囲内、すなわちLmaxとLmin
間にあるときには、比較回路26A,26Bの出力がともに
「1」となり、選択回路21では平均化回路23Aの出力が
選択される。
【0027】また、一方の輝度データL1(またはL2)の
みが所定値Lmax,Lminの範囲内にあるときには、比較
回路26A(または26B)の出力のみが「1」となり、選択
回路21では輝度データL1(またはL2)が選択される。
【0028】また、輝度データL1,L2がいずれも所定
値LmaxとLminの範囲内にないときは比較回路26A,26
Bの出力はともに「0」となるので、選択回路21では第
3輝度センサ16の輝度データL3が選択される。
【0029】したがって、被検査対象物の表面状態が拡
散反射性で安定しており、レーザ光の主走査方向に関し
て対称な2方向のPSD10,11の輝度データL1,L2
いずれも所定値LmaxとLminの範囲内のときは、その2
つの輝度データL1,L2を平均化回路23Aで平均した値
を合成輝度データL0として選択し、被検査対象物の表
面状態が正反射性でレーザ光の主走査方向に関して対称
な2方向のPSD10,
【0030】
【外6】
【0031】定値LmaxとLminの範囲を超え、もう一方
のPSDの輝度データL2またはL1のみが所定の範囲内
にあった場合、この輝度データL2またはL1を合成輝度
データL0として選択する。
【0032】また被検査対象物の表面状態が正反射性の
ため、2つのPSD10,11のいずれにも反射光が入射し
ないような場合、2つの輝度データL1,L2のいずれも
所定
【0033】
【外7】
【0034】センサ16の輝度データL3を合成輝度デー
タL0として選択するので、被検査対象物の表面状態
や、直接反射光に影響されない、安定した輝度データを
得ることができる。
【0035】なお、本発明における光照射手段として
は、図1に示した半導体レーザダイオード1およびf−
θレンズ5などからなる構成に限定されることはなく、
レーザ光を被検査対象物に垂直に照射可能なものであれ
ばどのような構成であっても良い。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明の実装基板外
観検査装置は、レーザ光の照射によって被検査対象物か
ら得られる反射光をレーザ光の主走査方向に関して対称
な2方向と、レーザ光と同方向の3方向から検知し、そ
の検知出力を合成手段によって3種類の輝度データを合
成する。
【0037】この結果、被検査対象物の表面状態が拡散
反射性で安定しており、レーザ光の主走査方向に関して
対称な2方向のPSDの輝度データの値がいずれも所定
位置の範囲内のときは、その2方向の輝度データを平均
した値を合成輝度データとして選択する。
【0038】また被検査対象物の表面状態が正反性でレ
ーザ光の主走査方向に関して対称な2方向のPSDのい
ずれか一方に直接レーザ光の反射光が入射され、輝度デ
ータの値が所定の範囲を超え、もう一方のPSDの輝度
データのみが所定の範囲内にあった場合、この輝度デー
タを合成輝度データとして選択する。
【0039】また被検査対象物の表面状態が正反射性
で、2方向のPSDのいずれにも反射光が入射せず、2
方向のPSDのいずれの輝度データも所定の範囲内にな
い場合、レーザ光と同方向の第3輝度センサの輝度デー
タを合成輝度データとして選択するので、被検査対象物
の表面状態や、直接反射光に影響されない、安定した輝
度データを得ることができる。したがって、部品検査の
信頼性をさらに一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における実装基板外観検査装
置の光学系の斜視概略図である。
【図2】図1の第3輝度センサの配置関係とその動作説
明図である。
【図3】図1の合成輝度データを作成するデータ合成回
路図である。
【図4】従来の実装基板外観検査装置の高さ測定原理の
説明図である。
【図5】従来の実装基板外観検査装置のデータ合成回路
図である。
【図6】従来の実装基板外観検査装置における直接反射
光による影響を示す説明図である。
【図7】従来の実装基板外観検査装置における被検査対
象物の表面状態による検知不能部の存在を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
1…半導体レーザダイオード、 2…ビーム整形レン
ズ、 3…集光ミラー、4…ポリゴンミラー、 5…f
−θレンズ、 6,7,12,13…反射ミラー、8…被検
査対象物、 9…テーブル、 10,11…PSD(位置検
出素子)、 14,15…集光レンズ、 16…第3輝度セン
サ(フォトダイオード)、 21…輝度データの選択回路、
22…高さデータの選択回路、 23A…L1,L2の平均
を出力する平均化回路、 23B…H1,H2の平均を出力
する平均化回路、 25A…L1,L2の差を出力する減算
回路、 25B…H1,H2の差を出力する減算回路、 26
A…L1が一定の範囲内であるか検出する比較回路、 2
6B…L2が一定の範囲内であるか検出する比較回路、
27A,27B…入力値を所定の値と比較する比較回路、
【外8】 P…鏡面反射する検査対象物(はんだなど)、 Q…検査
対象電子部品、 R…プリント基板、 S…表面が波型
の検査対象物(基板のパターンなど)、 H0…合成高さ
データ、 H1…PSD1の高さデータ、 H2…PSD
2の高さデータ、Hdif…高さの差の所定値、 L0…合
成輝度データ、 L1…PSD1の輝度データ、 L2
PSD2の輝度データ、 L3…第3輝度センサの輝度
データ、Lmax…輝度の上限値、 Lmin…輝度の下限
値、 Ldif…輝度の差の所定値。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−187619(JP,A) 特開 平1−320585(JP,A) 特開 昭62−299705(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 7/00 G01B 11/00 - 11/30 H05K 13/00 - 13/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査対象基板上にレーザ光を照射しな
    がら走査する光照射手段と、該光照射手段によって被検
    査対象基板上から得られる拡散反射光をレーザ光の主走
    査方向について対称な2方向からそれぞれ高さ、輝度の
    2次元の光情報として検知する位置検出手段と、レーザ
    光の照射によって被検査対象基板上から得られる直接反
    射光をレーザ光と同方向で検知する第3輝度センサ手段
    と、上記位置検出手段の検知により得られる2方向に対
    応する2種類の輝度データがいずれも所定値の範囲内に
    あるときは、2種類の輝度データを平均して合成輝度デ
    ータとして選択し、かつ、2種類の輝度データの一方の
    みが所定値の範囲内にあるときその輝度データの合成輝
    度データとして選択し、かつ、2種類の輝度データがい
    ずれも所定値の範囲外のとき、上記第3輝度センサ手段
    のデータを合成輝度データとして選択する合成手段を備
    えたことを特徴とする実装基板外観検査装置。
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