JP3140462U - 基板検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本装置は、上側拡散板11fを介して基板面に上方から単色光を照射するリング状の上側照明具11、下側拡散板12fを介して基板面に斜め側方から白色光を照射するリング状の下側照明具12、および上側照明具および下側照明具の軸中心上方に設けられたカメラ13、を具備する撮像手段10と、上側照明具および下側照明具の点灯ならびにカメラによる撮像を制御すると共に、上側照明具および下側照明具が点灯している時に撮像手段により撮影した画像に基づいて部品の実装状態等の良否を判定する制御手段20と、下側照明具が点灯している時にカメラにより撮影した画像を表示する表示手段30と、を備える。
【選択図】図1
Description
上記提案にあっては、図11に示すように、カメラCと、位置の異なる3色の各照明L1、L2、L3とにより、各照明の光量を調整した白色の発光色を照射してカラー撮影を行うが、基板p上の検査対象aに照射する照明の角度がそれぞれ異なるために、それぞれの角度に対して正反射する半田やシルク印刷部分の輝度が高くなり、撮影したカラー画像を表示装置で目視用画像として表示した場合には不自然な画像になるといった問題があった。
また、赤、緑、黄の各発光ダイオード(以下、LEDと呼ぶ)を収容したリング状の照明を上下2段に配置し、赤、緑、黄の各LEDを同時点灯することにより自然光に近い光を検査対象に照射して半田付け状態を検査する提案がある(特許文献2参照)。
しかし、この提案にあっても、検査対象に対する照射角度が上下段で異なることに加えて、3次元形状を持つ検査対象に対して赤、緑、黄の点光源の光を全周方向から照射する構造となるため多数の輝点が散在した画像となり、目視用の画像としては適さないといった問題があった。
1.プリント配線基板上に実装された部品の実装状態又は半田付け状態を検査する基板検査装置であって、
照射面側に取着された上側拡散板を介して基板面に上方から単色光を照射するリング状の上側照明具、該上側照明具と同軸芯であり且つ該上側照明具の周方向外側の下方に設けられ且つ照射面側に取着された下側拡散板を介して該基板面に斜め側方から白色光を照射するリング状の下側照明具、および該上側照明具および下側照明具の軸中心上方に設けられたカメラ、を具備する撮像手段と、
上記上側照明具および下側照明具の点灯ならびに上記カメラによる撮像を制御すると共に、上記上側照明具および下側照明具が点灯している時に上記撮像手段により撮影した画像に基づいて部品の実装状態等の良否を判定する制御手段と、
上記下側照明具が点灯している時に上記カメラにより撮影した画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする基板検査装置。
2.上記カメラが白黒カメラであり、
上記下側照明具が赤色、緑色および青色の各LEDを備え、
上記制御手段は、上記各LEDの点灯に同期して上記白黒カメラによる撮影を行い検査対象の良否の判定を行うと共に、上記赤色、緑色および青色の各LEDが点灯している時に上記白黒カメラにより撮影したそれぞれの画像を合成してカラー画像を生成し、該カラー画像を上記表示手段に表示する上記1.記載の基板検査装置。
3.上記カメラがカラーカメラであり、
上記下側照明具が白色LEDを備え、
上記制御手段は、上記各LEDの点灯に同期して上記カラーカメラによる撮影を行い検査対象の良否の判定を行うと共に、上記白色LEDが点灯している時に上記カラーカメラにより撮影したカラー画像を上記表示手段に表示する上記1.記載の基板検査装置。
4.上記下側拡散板は、発光面が該下側拡散板の下部の一部に設けられた傾斜面である上記1.記載の基板検査装置。
5.上記上側照明具が赤色LEDを備えている上記2.記載の基板検査装置。
6.上記上側照明具が青色LEDを備えている上記2.記載の基板検査装置。
7.上記上側照明具が緑色LEDを備えている上記2.記載の基板検査装置。
8.上記上側照明具が白色LEDを備えている上記2.記載の基板検査装置。
9.上記下側拡散板は、発光面が該下側拡散板の下部の一部に設けられた傾斜面である上記2.記載の基板検査装置。
10.上記上側照明具が赤色LEDを備えている上記3.記載の基板検査装置。
11.上記上側照明具が青色LEDを備えている上記3.記載の基板検査装置。
12.上記上側照明具が緑色LEDを備えている上記3.記載の基板検査装置。
13.上記上側照明具が白色LEDを備えている上記3.記載の基板検査装置。
14.上記下側拡散板は、発光面が該下側拡散板の下部の一部に設けられた傾斜面である上記3.記載の基板検査装置。
また、カメラに白黒カメラを用いると共に、下側照明具に赤色、緑色、青色の各LEDを備え、これらにより合成白色光を照射可能な照明具を用い、赤色、緑色、青色の各LEDを順次点灯して撮影した画像を合成することによりカラー画像を生成する場合は、安価な構成によって目視用のカラー画像を得ることができるといった効果を有する。また、下側照明具のLEDを順次点灯して撮影した画像の一部または全部の画像を検査用と目視用の画像として利用するため、撮影に要するタクト時間を抑えることができるといった効果を有する。
さらに、下側照明具に白色光を発光するLEDを備える照明具を用いる場合は、白色光に対する色バランスの調整が不要であるといった効果を有する。また、撮影にカラーカメラを用いるため、上段と下段の照明の切換えにより検査用と目視用の画像を入手することができ、撮影に要するタクト時間を大幅に抑えることができるといった効果を有する。
また、上側照明具に赤色、青色、緑色、白色の各LEDをそれぞれ単色で備える照明具を用いる場合は、それらの色と補色の関係にある色が基板面の色として用いられている場合に、撮像した画像における基板面の輝度が下がり検査対象となる部品等の抽出が容易となるといった効果を有する。
さらに、下側拡散板の発光面をその下部の一部に設けられた傾斜面とした場合は、一定方向からの斜め照射だけでなく照射角度の広い散乱光を基板面に当てることが可能となり、また、LEDを拡散板上部に配置し、検査対象方向から発光面である傾斜面を見た場合にLEDが直接見えないようにしたため、発光面に輝点が生じることなく、基板面のより自然な目視用画像を得ることができるといった効果を有する。
1.実施形態1
本実施形態1にかかる基板検査装置の構成について説明する。図1は、本実施形態1の基板検査装置の概略ブロック図であり、この基板検査装置は、撮像手段10と制御手段20と表示手段30とを備えている。
そして、上側照明具11には赤色のLED11aと上側拡散板11fが、下側照明具12には赤色と緑色と青色のLED12a、12b、12cと下側拡散板12fがそれぞれ配置されている。
また、上側拡散板11fと下側拡散板12fは乳白色の樹脂製拡散板からなり、図1に示すように、上側拡散板11fは基板面に対して平行な薄板の形状、下側拡散板12fは基板面に対して傾斜した面を有する形状をそれぞれなし、上方と斜め側方から均一な拡散光を基板面に照射できる構造となっている。
メモリ26は、データを蓄積可能な記録媒体であり、被検査基板Pの検査位置座標(部位)や照明と撮影の制御に関する検査用データ26aと、良否判定の基準値に関する判定基準データ26bが記録されている。また、メモリ26はCPU25の処理過程で生成される各種データを記憶することが可能で、白黒カメラ13で撮影された撮像データ26cと、撮像データ26cを画像合成することにより生成される合成画像データ26dと、撮像画像データ26cを画像処理して生成される画像処理データ26eと、画像処理データ26eと判定基準データ26bとを比較して得られる検査対象の良否判定結果である判定結果データ26fとを記憶することができる。なお、メモリ26は、データを蓄積可能であれば、HDDやDVD−RWなどリード/ライトが可能な如何様な形態の記録媒体であってもよい。
画像入力部21とカメラコントロール部22はそれぞれ白黒カメラ13に接続され、CPU25の制御プログラムにより所定のタイミングで基板面の撮影を行うと共に撮影したデジタルフレーム画像を入力する。
照明コントロール部24は上側照明具11および下側照明具12の各LED11a、12a、12b、12cにそれぞれ接続され、メモリ26に記録された検査用データ26aに基づいた撮影タイミングに応じて各LEDを順次点灯させる。
なお、上記において基板の移動をX−Yステージ14によって実行する方法を説明したが、白黒カメラ13および上下の各照明具11、12側に、X方向もしくはY方向またはX−Y方向への駆動機構を設けるようにしてもよい。
図3に示すように、被検査基板PがX−Yステージ14に支持され、基板検査処理の図示しない制御プログラムがスタートすると、CPU25はメモリ26に記録された検査用データ26aを取得し、ステージの移動回数(撮影場所の数)Nを記憶した検査カウンタnを1にセット(ステップS100)すると共にX−Yステージコントロール部23を介してX−Yステージ14を駆動し最初の検査対象a1を白黒カメラ13の視野範囲に配置させる(ステップS200)。次に、LEDを順次点灯して基板面を撮影する撮像処理を図4に示す撮像処理フローに従い実行する(ステップS300)。次いで、下段の3色の各LED12a、12b、12cの点灯により撮影し記憶した画像を合成して1枚のカラー画像を生成し表示手段30に表示する表示処理を図5に示す表示処理フローに従って実行する(ステップS400)。また、上側照明具11の赤色LED11aと下側照明具12の青色LED12cの点灯により撮影した各画像を基に良否判定を行う検査処理を、図6に示す検査処理フローチャートに従って実行する(ステップS500)。
図4に示す本実施形態1の撮像処理フローチャートは、図3における撮像処理S300がスタートすると、CPU25が照明コントロール部24とカメラコントロール部22を介して赤色LED11a、青色LED12cと赤色LED12aと緑色LED12bに点灯信号を送り基板P上を順次照明すると共に、それぞれの点灯に同期して白黒カメラ13に撮像信号を送り撮影したそれぞれのデジタルフレーム画像を画像入力部21を介して入力しメモリ26に撮像データ26cとして記憶する(ステップS310,S320,S330,S340)。そして、撮像処理が終了し、図3のステップS400に移行する。
また、上記の実施形態では合成したカラー画像を目視用画像として利用する方法を説明したが、この合成したカラー画像を基板上に実装された部品のズレ判定や正誤判定等に用いる検査用画像として利用してもよい。
次に、本実施形態2にかかる基板検査装置の構成について説明する。本実施形態2の基板検査装置は、上記実施形態1と同様に、図3に示すように、撮像手段10と制御手段20と表示手段30とを備えている。ただし、上記実施形態1の撮像手段10は、白黒カメラ13と、下側照明具12の光源として赤色、緑色、青色の各LED12a、12b、12cとを備えているが、本実施形態2では、それらの代わりにカラーカメラ13’と、下側照明具12’の光源として白色LED12dとを備えている。白色LED12dは、図7に示すように、円周上に1列に配置されている。ただし、LEDの個数と配列については必要とする明るさに応じて最適な個数と配列を決定すればよく、本実施形態の配列に限定されないことは勿論である。その他の構成は上記実施形態1と同様であるので、その説明を省略する。
はじめに、図3に示すように、被検査基板PがX−Yステージ14に支持され基板検査処理の図示しない制御プログラムがスタートすると、CPU25はメモリ26に記録された検査用データ26aを取得し、ステージの移動回数(=撮影場所の数)Nを記憶した検査カウンタnを1にセット(ステップS100)すると共にX−Yステージコントロール部23を介してX−Yステージ14を駆動し最初の検査対象a1をカラーカメラ13’の視野範囲に配置させる(ステップS200)。次に、各LED11a、12dを順次点灯して基板面を撮影する撮像処理を図8に示す撮像処理フローチャートに従い実行する(ステップS300)。次いで、下側照明具12’の白色LED12dの点灯により撮影し記憶した画像を表示手段30に表示する表示処理を図9に示す表示処理フローチャートに従って実行する(ステップS400)。また、上側照明具11および下側照明具12’の2色のLED点灯により撮影した画像を基に良否判定を行う検査処理を、図6に示す検査処理フローチャートに従って実行する(ステップS500)。
図8に示す本実施形態2の撮像処理フローチャートは、図3における撮像処理S300がスタートすると、CPU25が照明コントロール部24とカメラコントロール部22を介して上側照明具11の赤色LED11aと、下側照明具12’の白色LED12dに点灯信号を送り基板P上を順次照明すると共に、それぞれの点灯に同期してカラーカメラ13’に撮像信号を送り撮影したそれぞれのデジタルフレーム画像を画像入力部21を介して入力しメモリ26に撮像データ26cとして記憶する(ステップS610、S620)。そして、撮像処理が終了し、図3のステップS400に移行する。
また、上記の実施形態では白色LED12dの照射により撮影したカラー画像を目視用画像として利用する方法を説明したが、前記した実施形態1の場合と同様に、このカラー画像を、基板上に実装された部品のズレ判定や正誤判定等に用いる検査用画像として利用してもよい。
また、上記各実施形態では、上側照明具11に赤色LED11aを備えるようにしたが、これに限定されず、検査対象基板のレジスト色が緑以外の色である場合のその補色となる色のLEDを用いる等、検査条件に応じて青色、緑色、白色、橙色、紫色等の種々の色のLEDを採用してもよい。
また、上記各実施形態は、下側照明具12、12’の下側拡散板12fとして、下部の一部に傾斜面を有する一体となった拡散板を提案したが、傾斜面のみからなる拡散板を配置してLEDを一定距離離すことにより均一な面発光が得られるようにしてもよい。
Claims (14)
- プリント配線基板上に実装された部品の実装状態または半田付け状態を検査する基板検査装置であって、
照射面側に取着された上側拡散板を介して基板面に上方から単色光を照射するリング状の上側照明具、該上側照明具と同軸芯であり且つ該上側照明具の周方向外側の下方に設けられ且つ照射面側に取着された下側拡散板を介して該基板面に斜め側方から白色光を照射するリング状の下側照明具、および該上側照明具および下側照明具の軸中心上方に設けられたカメラ、を具備する撮像手段と、
上記上側照明具および下側照明具の点灯ならびに上記カメラによる撮像を制御すると共に、上記上側照明具および下側照明具が点灯している時に上記撮像手段により撮影した画像に基づいて部品の実装状態等の良否を判定する制御手段と、
上記下側照明具が点灯している時に上記カメラにより撮影した画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする基板検査装置。 - 上記カメラが白黒カメラであり、
上記下側照明具が赤色、緑色および青色の各LEDを備え、
上記制御手段は、上記各LEDの点灯に同期して上記白黒カメラによる撮影を行い検査対象の良否の判定を行うと共に、上記赤色、緑色および青色の各LEDが点灯している時に上記白黒カメラにより撮影したそれぞれの画像を合成してカラー画像を生成し、該カラー画像を上記表示手段に表示する請求項1記載の基板検査装置。 - 上記カメラがカラーカメラであり、
上記下側照明具が白色LEDを備え、
上記制御手段は、上記各LEDの点灯に同期して上記カラーカメラによる撮影を行い検査対象の良否の判定を行うと共に、上記白色LEDが点灯している時に上記カラーカメラにより撮影したカラー画像を上記表示手段に表示する請求項1記載の基板検査装置。 - 上記下側拡散板は、発光面が該下側拡散板の下部の一部に設けられた傾斜面である請求項1記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が赤色LEDを備えている請求項2記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が青色LEDを備えている請求項2記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が緑色LEDを備えている請求項2記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が白色LEDを備えている請求項2記載の基板検査装置。
- 上記下側拡散板は、発光面が該下側拡散板の下部の一部に設けられた傾斜面である請求項2記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が赤色LEDを備えている請求項3記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が青色LEDを備えている請求項3記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が緑色LEDを備えている請求項3記載の基板検査装置。
- 上記上側照明具が白色LEDを備えている請求項3記載の基板検査装置。
- 上記下側拡散板は、発光面が該下側拡散板の下部の一部に設けられた傾斜面である請求項3記載の基板検査装置。
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