JP3185430B2 - 基板検査方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばプリント基板
（以下単に「基板」という）に実装された電子部品につ
き、はんだ付け前は電子部品の有無や姿勢などを、はん
だ付け後ははんだ付けの良否などを、それぞれ検査する
のに用いられる基板検査方法およびその装置に関連し、
殊にこの発明は、基板上に実装された複数の部品につ
き、それぞれの実装状態の良否（以下「実装品質」とい
う）を検査するのに必要な検査用データを基板検査装置
に教示するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検査基板上の実装部品（はんだ
付け前のものとはんだ付け後のものとを総称して「実
装」という）について実装品質を検査するのに、目視に
よる検査が行われている。ところがこの種目視検査で
は、検査ミスの発生が避けられず、検査結果も検査する
者によりまちまちであり、また検査処理能力にも限界が
ある。

【０００３】そこで近年、多数の部品が実装された基板
につき、実装品質を画像処理技術を用いて自動的に検査
する基板検査装置が実用化された。この基板検査装置を
使用する場合、検査に先立ち、被検査基板上のどの位置
に、どのような部品が、どのように実装されるかにつ
き、基板の種別毎に基板検査装置に教示する必要があ
る。この教示作業は一般に「ティーチング」と呼ばれ
る。

【０００４】部品の実装品質の検査に関わる情報には、
被検査基板上に実装される部品の位置，種類，向きなど
の他に、各部品がはんだ付けされる基板上のランドに関
する情報（形状，長さ，幅など）、検査領域として設定
されるウィンドウに関する情報（形状，大きさなど）、
ランド上のはんだ付け状態などを表す特徴パラメータに
関する情報（色相，明度など）、特徴パラメータなどの
良否を判定するための判定基準など（以下、これらを
「検査用データ」と総称する）が含まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この検査用データは、
被検査基板の種類毎にオペレータが基板検査装置に手入
力しており、多大の労力と時間とを要し、また教示作業
中はその基板検査装置による検査ができないという問題
がある。

【０００６】また、検査対象である基板群の中には、あ
る特定の基板の実装部品のうち任意の部品が間引かれた
実装状態の基板も存在するが、これら類似する基板につ
いても、オペレータは同様の手順で教示作業を行う必要
があって煩雑であり、しかも基板検査装置は基板の種類
毎に検査用データを保持することになるため、メモリ量
が膨大なものになる。

【０００７】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、特定の基板についての検査用データを流用して
検査対象である基板の検査を行うことにより、教示に要
する労力と時間とを大幅に削減でき、メモリ容量も小さ
くて済む基板検査方法およびその装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、特定
のプリント基板に実装された複数個の部品のうち任意の
部品が間引かれた実装状態のプリント基板を検査対象と
して各実装部品の実装品質を検査するための基板検査方
法であって、前記特定の基板を検査するのに必要な実装
部品毎の検査用データと、これらの検査用データについ
て検査対象のプリント基板上の実装部品に対応する検査
用データと基板上に実装されていない部品に対応する検
査用データとを識別するための識別データとを作成して
おき、前記識別データに基づき前記検査対象のプリント
基板の検査に必要な検査用データを識別して、その識別
された検査用データにより各実装部品についての検査を
実行することを特徴としている。

【０００９】請求項２の発明は、特定のプリント基板に
実装された複数個の部品のうち任意の部品が間引かれた
実装状態のプリント基板を検査対象として各実装部品の
実装品質を検査するための基板検査装置であって、前記
特定の基板を検査するのに必要な実装部品毎の検査用デ
ータと、これらの検査用データについて検査対象のプリ
ント基板上の実装部品に対応する検査用データと基板上
に実装されていない部品に対応する検査用データとを区
別するための識別データとを記憶する記憶手段と、前記
記憶手段に記憶された識別データに基づき前記検査対象
のプリント基板上の各実装部品に対応する検査用データ
を読み出して、これら検査用データを用いて各実装部品
についての検査を実行する検査実行手段とを備えたもの
である。

【００１０】

【作用】特定のプリント基板から一部の実装部品が間引
かれた実装状態のプリント基板について教示を行う場合
には、特定の基板の各実装部品についての検査用データ
のうち間引きされずに残された部品に対応する検査用デ
ータを読み出すための識別データを設定するだけで良い
から、教示に要する時間や労力を大幅に削減することが
できる。また特定の基板に対する部品の間引き状態が異
なる複数のプリント基板を検査対象とする場合でも、各
検査対象のプリント基板毎に識別データを作成すれば、
特定の基板の検査用データを共有で使用することができ
るから、検査対象毎に検査用データを保持するのと比較
して、メモリ容量を小さくすることが可能となる。

【００１１】

【００１２】

【実施例】図１は、この発明が実施される基板検査装置
の全体構成を示す。この基板検査装置は、基準基板１Ｓ
を撮像して得られた前記基準基板１Ｓ上にある各部品２
Ｓの検査領域の特徴パラメータと、被検査基板１Ｔを撮
像して得られた前記被検査基板１Ｔ上にある各部品２Ｔ
の検査領域の特徴パラメータとを比較して、各部品２Ｔ
の実装品質を検査するためのもので、Ｘ軸テーブル部
３，Ｙ軸テーブル部４，投光部５，撮像部６，制御処理
部７などをその構成として含んでいる。

【００１３】前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル
部４は、それぞれ制御処理部７からの制御信号に基づい
て動作するモータ（図示せず）を備えており、これらモ
ータの駆動によりＸ軸テーブル部３が撮像部６をＸ方向
へ移動させ、またＹ軸テーブル部４が基板１Ｓ，１Ｔを
支持するコンベヤ８をＹ方向へ移動させる。

【００１４】前記投光部５は、異なる径を有しかつ制御
処理部７からの制御信号に基づき赤色光，緑色光，青色
光を同時に照射する３個の円環状光源９，１０，１１に
より構成されており、各光源９，１０，１１を観測位置
の真上位置に中心を合わせかつ観測位置から見て異なる
仰角に対応する方向に位置させている。

【００１５】この実施例では、各光源９，１０，１１と
して白色光源に赤色，緑色，青色の各着色透明板を被せ
た構造のものが用いてあるが、これに代えて、赤色光，
緑色光，青色光をそれぞれ発生する３本の円環状のカラ
ー蛍光灯やネオン管を用いてもよい。

【００１６】各光源９，１０，１１は混色により白色と
なるような対波長発光エネルギー分布を有する赤色光ス
ペクトル、緑色光スペクトル、青色光スペクトルの光を
発する光源をもって構成されると共に、各光源９，１
０，１１から照射された赤色光、緑色光、青色光が混色
して白色光となるよう後記する撮像コントーラ１８によ
り各色相光の光量の調整を可能としている。

【００１７】つぎに撮像部６は、カラーテレビカメラが
用いられ、観測位置の真上位置に下方に向けて位置決め
してある。これにより観測対象である基板１Ｓ，１Ｔの
表面の反射光が撮像部６により撮像され、三原色のカラ
ー信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて制御処理部７へ供給され
る。

【００１８】制御処理部７は、Ａ／Ｄ変換部１２，メモ
リ１３，ティーチングテーブル１４，画像処理部１５，
判定部１６，ＸＹテーブルコントローラ１７，撮像コン
トローラ１８，制御部１９，表示部２０，プリンタ２
１，キーボード２２，フロッピディスク装置２３などで
構成されるもので、ティーチングモードのとき、基準基
板１Ｓについてのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂを処理し、実装
状態が良好な各部品の検査領域について色相、明度など
の特徴パラメータを検出して判定データファイルを作成
する。

【００１９】また制御処理部７は検査モードのとき、被
検査基板１Ｓについてのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂを処理
し、被検査基板１Ｔ上の各部品２Ｔの検査領域につき
赤，緑，青の各色相パターンを検出して特徴パラメータ
を生成し、被検査データファイルを作成する。そしてこ
の被検査データファイルと前記判定データファイルとを
比較して、この比較結果から被検査基板１Ｔ上の各部品
２Ｔにつきはんだ付けの良否などの実装品質を自動的に
判定する。

【００２０】図２は、はんだ付けが良好であるとき、部
品が欠落しているとき、はんだ不足の状態にあるときの
はんだ２５の断面形態と、各場合の撮像部６による撮像
パターン，赤色パターン，緑色パターン，青色パターン
との関係を一覧表で例示したもので、いずれかの色相パ
ターン間には明確な差異が現れるため、部品の有無やは
んだ付けの良否を判定することが可能となる。

【００２１】図１に戻って、Ａ／Ｄ変換部１２は前記撮
像部６からのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂをディジタル信号に
変換して制御部１９へ出力する。メモリ１３はＲＡＭな
どを備え、制御部１９の作業エリアとして使用される。
画像処理部１５は制御部１９を介して供給された画像デ
ータを画像処理して前記被検査データファイルや判定デ
ータファイルを作成し、これらを制御部１９や判定部１
６へ供給する。

【００２２】ティーチングテーブル１４はティーチング
時に制御部１９から判定データファイルが供給されたと
き、これを記憶し、また検査時に制御部１９が転送要求
を出力したとき、この要求に応じて判定データファイル
を読み出してこれを制御部１９や判定部１６などへ供給
する。

【００２３】この基板検査装置は、図３（１）に示すよ
うな特定の基板２４Ａに実装された複数個の部品３０の
うち、任意の部品群Ｚが間引かれた実装状態の基板２４
Ｂ（図３（２）に示す）を検査対象として各実装部品３
０の実装品質を検査する場合において、検査対象である
前記基板２４Ｂの各実装部品３０の検査を、前記特定の
基板２４Ａを検査するのに必要な部品毎の検査用データ
を流用して行うようにしたものであって、図４および図
５にその具体的な方法が示してある。

【００２４】図４は、複数の部品３０が実装された特定
の基板２４Ａを、また図５は、図４に示す特定の基板２
４Ａの実装部品３０のうち右下隅の部品群Ｚが間引かれ
た実装状態の基板２４Ｂを、それぞれ示すもので、前記
判定データファイルとして１個の検査用データファイル
２６と複数個（この例では２個）の識別データファイル
２７ａ，２７ｂとが前記ティーチングテーブル１４に記
憶させてある。

【００２５】前記検査用データファイル２６は、前記特
定の基板２４Ａを検査するのに必要な実装部品３０毎の
検査用データをもって構成され、一方、前記識別データ
ファイル２７ａ，２７ｂは、検査対象である各基板２４
Ａ，２４Ｂの各実装部品３０に対応する前記検査用デー
タを他の検査用データと区別するための識別データをも
って構成される。

【００２６】前記識別データは例えばフラグであって、
図４に示す基板２４Ａについての識別データファイル２
７ａは、検査用データファイル２６中のすべての実装部
品３０についての検査用データが検査に必要であるか
ら、すべての実装部品３０についての検査用データに対
してフラグ「１」が設定されている。

【００２７】これに対して図５に示す基板２４Ｂについ
ての識別データファイル２７ｂは、検査用データファイ
ル２６中、部品群Ｚを除く各実装部品３０についての検
査用データのみが検査に必要であるから、部品群Ｚを除
く各実装部品３０についての検査用データに対してはフ
ラグ「１」が、間引かれた部品群Ｚについての検査用デ
ータに対してはフラグ「０」が、それぞれ設定されてい
る。

【００２８】従って検査に際して、検査対象の基板の種
類に応じて前記識別データファイル２７ａ，２７ｂを参
照し、「１」のフラグが設定された検査用データを検査
用データファイル２６より読み出して検査が実行される
ことになる。

【００２９】なお、識別データファイル２７ａ，２７ｂ
は検査用データファイル２６より独立させて基板の種類
毎に部品と対応付けてティーチングテーブル１４に記憶
させることになるが、これに限らず、検査用データファ
イル２６の中に基板の種類を示すデータと共に一体化し
て記憶させることも可能である。

【００３０】図１に戻って、判定部１６は、検査時に制
御部１９から供給された判定データファイルと、前記画
像処理部１５から転送された被検査データファイルとを
比較して、被検査基板１Ｔの各部品２Ｔにつきはんだ付
け状態の良否などを判定し、その判定結果を制御部１９
へ出力する。

【００３１】撮像コントローラ１８は、制御部１９と投
光部５および撮像部６とを接続するインターフェイスな
どを備え、制御部１９の出力に基づき投光部５の各光源
９〜１１の光量を調整したり、撮像部６の各色相光出力
の相互バランスを保つなどの制御を行う。

【００３２】ＸＹテーブルコントローラ１７は制御部１
９と前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４とを
接続するインターフェイスなどを備え、制御部１９の出
力に基づきＸ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４を
制御する。

【００３３】表示部２０は、制御部１９から画像デー
タ、検査結果、キー入力データなどが供給されたとき、
これを表示画面上に表示し、またプリンタ２１は、制御
部１９から検査結果などが供給されたとき、これを予め
決められた書式（フォーマット）でプリントアウトす
る。

【００３４】キーボード２２は、操作情報や基準基板１
Ｓや被検査基板１Ｔに関するデータなどを入力するのに
必要な各種キーを備えており、キー入力データは前記制
御部１９へ供給される。制御部１９は、マイクロプロセ
ッサなどを備えており、図６〜図８に示す手順に従っ
て、ティーチングおよび検査における基板検査装置の動
作を制御する。

【００３５】図６は、特定の基板２４Ａについて、検査
用データファイル２６を作成するための教示手順をステ
ップ１（図中「ＳＴ１」で示す）〜ＳＴ７で示す。まず
同図のステップ１において、オペレータはキーボード２
２を操作して教示対象とする基板名の登録を行い、また
基板サイズをキー入力した後、つぎのステップ２で、良
好な実装品質を有する基板２４Ａについての基準基板１
ＳをＹ軸テーブル部４上にセットしてスタートキーを押
操作する。

【００３６】つぎにステップ３で基準基板１Ｓの原点と
右上および左下の各角部を撮像部６にて撮像させて各点
の位置により基板サイズを入力すると、制御部１９は入
力データに基づきＸ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル
部４を制御して基準基板１Ｓを初期位置に位置出しす
る。

【００３７】基準基板１Ｓが初期位置に位置決めされる
と、つぎのステップ４で撮像部６が基準基板１Ｓ上の領
域を撮像して部品３０の各実装位置に関する情報が教示
される。

【００３８】つぎのステップ５では、撮像部６により、
良好な実装品質を持つ最初の部品３０の実装位置の画像
を撮像し、この部品３０について画像および判定基準に
関する情報を教示して検査用データを作成する。

【００３９】同様の手順が基準基板１Ｓ上のすべての部
品３０について繰り返し実行されると、ステップ６の判
定が「ＹＥＳ」となってステップ７へ移行し、ステップ
４，５で教示された検査用データにより特定の基板２４
Ａを検査するのに必要な検査用データファイル２６を作
成し、これをティーチングテーブル１４に記憶させる。

【００４０】図７は、検査対象である基板２４Ａまたは
２４Ｂについて、識別データファイル２７ａ，２７ｂを
作成するための教示手順を示す。まずステップ１で前記
基板２４Ａの基板名を入力した後、つぎのステップ２で
良好な実装品質を有する基板２４Ａの基準基板１Ｓが搬
入されＹ軸テーブル４上にセットされると、この基板２
４Ａについての検査用データファイル２６が参照されて
前記表示部２０に部品位置が示された基板全体の画像が
グラフィック表示される（ステップ３）。

【００４１】つぎのステップ４で、オペレータはキーボ
ード２２または図示しないライトペンやマウスなどを操
作して、画面上に示された部品のうち、間引かれている
部品を指定すると、その部品の検査用データに対し、識
別データとしてフラグ「０」がセットされる。同様の操
作が間引かれた部品の全てについて実行されると、ステ
ップ５の判定が「ＹＥＳ」となり、ステップ６で識別デ
ータファイル２７ａまたは２７ｂが生成されてティーチ
ングテーブル１４に記憶される（ステップ６）。そして
つぎのステップ７で該当する基板２４Ａまたは２４Ｂの
基板名が入力され、つぎのステップ８で基準基板１Ｓが
搬出されてティーチングが終了する。

【００４２】図８は、自動検査の手順を示すもので、同
図のステップ１，２で検査すべき基板名を選択して基板
検査の開始操作を行う。つぎのステップ３は、基板検査
装置への被検査基板１Ｔの供給をチェックしており、
「ＹＥＳ」の判定でコンベヤ８が作動して、Ｙ軸テーブ
ル部４に被検査基板１Ｔが搬入され、自動検査が開始さ
れる（ステップ４，５）。

【００４３】ステップ５において、制御部１９は前記識
別データファイル２７ａまたは２７ｂを参照して検査用
データファイル２６より１番目の部品２Ｔについての検
査用データを読み出し、Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テ
ーブル部４を制御して、その１番目の部品２Ｔに対し撮
像部６の視野を位置決めして撮像を行わせ、検査領域内
の各ランド領域を自動抽出すると共に、各ランド領域の
特徴パラメータを算出して、被検査データファイルを作
成する。ついで制御部１９は、この被検査データファイ
ルと検査用データファイル２６とを比較して、１番目の
部品２Ｔにつきはんだ付けの良否などの実装品質を判定
させる。

【００４４】このような検査が被検査基板１Ｔ上の全て
の部品２Ｔにつき繰り返し実行され、その結果、はんだ
付け不良などがあると、その不良部品と不良内容とが表
示部２０に表示され或いはプリンタ２１に印字された
後、被検査基板１Ｔは観測位置より搬出される（ステッ
プ７，８）。かくして同様の検査手順が全ての被検査基
板１Ｔにつき実行されると、ステップ９の判定が「ＹＥ
Ｓ」となって検査が完了する。

【００４５】

【発明の効果】この発明は上記の如く、特定のプリント
基板を検査するのに必要な実装部品毎の検査用データを
作成するとともに、この特定のプリント基板に実装され
た複数個の部品のうち任意の部品が間引かれた実装状態
の検査対象のプリント基板については、実装部品に対応
する検査用データと実装されていない部品に対応する検
査用データとを識別するための識別データを設定するよ
うにしたから、部品の間引きがされた実装状態の基板に
ついては、識別データを設定することで前記特定の基板
と同様の検査用データを使用できるようになり、教示に
要する時間や労力を大幅に削減することができる。また
特定の基板に対する部品の間引き状態が異なる複数のプ
リント基板を検査対象とする場合でも、各検査対象のプ
リント基板毎に識別データを作成すれば、特定の基板の
検査用データを共有で使用することができるから、検査
対象毎に検査用データを保持するのと比較して、メモリ
容量が小さくて済むという効果を得ることができる。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】基板検査装置の全体構成を示す説明図である。

【図２】はんだ付け状態の良否とパターンとの関係を示
す説明図である。

【図３】特定の基板および部品が間引かれた実装状態の
基板の構成を示す説明図である。

【図４】特定の基板についての判定データファイルの構
成を示す説明図である。

【図５】部品が間引かれた実装状態の基板についての構
成を示す説明図である。

【図６】検査用データファイルを生成するための教示手
順を示すフローチャートである。

【図７】識別データファイルを生成するための教示手順
を示すフローチャートである。

【図８】自動検査の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

７ 制御処理部 １４ ティーチングテーブル １９ 制御部 ２４Ａ，２４Ｂ 基板 ３０ 部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−250305（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51076（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−217091（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/00 - 11/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定のプリント基板に実装された複数個
   の部品のうち任意の部品が間引かれた実装状態のプリン
   ト基板を検査対象として各実装部品の実装品質を検査す
   るための基板検査方法であって、前記特定の基板を検査するのに必要な実装部品毎の検査
   用データと、これらの検査用データについて検査対象の
   プリント基板上の実装部品に対応する検査用データと基
   板上に実装されていない部品に対応する検査用データと
   を識別するための識別データとを作成しておき、 前記識別データに基づき前記検査対象のプリント基板の
   検査に必要な検査用データを識別して、その識別された
   検査用データにより各実装部品についての検査を実行す
   ることを 特徴とする基板検査方法。
2. 【請求項２】 特定のプリント基板に実装された複数個
   の部品のうち任意の部品が間引かれた実装状態のプリン
   ト基板を検査対象として各実装部品の実装品質を検査す
   るための基板検査装置であって、 前記特定の基板を検査するのに必要な実装部品毎の検査
   用データと、これらの検査用データについて検査対象の
   プリント基板上の実装部品に対応する検査用データと基
   板上に実装されていない部品に対応する検査用データと
   を区別するための識別データとを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された識別データに基づき前記検査
   対象のプリント基板上の各実装部品に対応する検査用デ
   ータを読み出して、これら検査用データを用いて各実装
   部品についての検査を実行する検査実行手段とを備えて
   成る基板検査装置。