JP3222598B2 - 狭小部品実装プリント配線基板ユニット検査システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、狭小な部品が実装され
て組み立てられるプリント配線基板ユニットに好適な検
査システムに関し、特に、外観検査から電気検査にスム
ーズに移れるようにした狭小部品実装プリント配線基板
ユニット検査システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プリント配線基板（以下、プ
リント基板と記す）に電気・電子部品等を実装して組み
立てられたプリント基板ユニットに関しては、正常に部
品が搭載されているか否かを検査する外観検査と、所望
の導通、電気的性能、回路機能が得られるか否かを検査
する電気検査とが実施されている。

【０００３】外観検査については、古くから目視検査が
あり、近年ではビデオカメラにより、検査対象を撮像
し、画像処理技術を駆使して自動で外観検査を行い、検
査データの収集等を行う自動外観検査装置が多種市場に
出ている。しかし、目視による外観検査では検査者の注
意力に頼ることになるため、不良を見落す場合があり、
自動外観検査装置では、一定の比率で誤判定が発生す
る。そこで、本出願人は先の出願（実願平４−７７９８
８号）で、目視検査と自動検査を並行して行って、自動
検査により検査者の注意力を補い、目視検査で自動検査
の誤判定をカバーし、外観検査の信頼性を向上させた検
査システムを提案した。

【０００４】一方、電気検査は、外観検査で合格したプ
リント基板ユニットまたは修理されて合格となったプリ
ント基板ユニットについて実施されるが、近年、プリン
ト基板及びそれに実装される電子・電気部品の狭小化が
進み、極めて狭小なスペースに多数個の抵抗（例えば１
ミリ×０．５ミリ）やトランジスタ等が整然と並んで１
ｃｍ²に２０〜２４個程度実装されていたり、また集積
回路にあっては、方形をした各辺から多数のリード
（脚）が例えば０．３ミリ以下のピッチで外部に突出し
て表面実装されたりしている。これらの電子・電気部品
の実装は、それらのリードをプリント基板の印刷配線
（パターン）にハンダ付けされてユニットとして完成さ
れるが、少なくともそのハンダ付けの導通を検査し、又
は当該リードや印刷配線が導通する回路構成を電気検査
する必要がある。従来、この導通検査等はリードや印刷
配線に検査端子を当ててテスター等の機器で検査してい
たが、その検査端子は極細の金属線をコイルスプリング
で付勢してガイドチューブに挿入してなる検査端子を特
別に製作し、若しくは、リードの数に一致する極細の金
属線の所定数を並べて束ね、その自由端部を弾力を持た
せることにより、リードに弾接させるようにしていた。

【０００５】しかし、いずれの場合においても、狭小部
品が高密度に実装されていると、検査端子がリード等に
接触できないか、もしくは正確に当接させることができ
ない状態が発生し、電気検査が不可能になる問題があっ
た。これらの問題を解決する技術としては、本出願人の
先の出願（実願平４−７１２８５号）による検査装置が
ある。この従来例は、極細の金属線から成る接触子を基
台に極小ピッチで整列して穿設した透孔から垂下させ、
プリント基板ユニットのリードやハンダ面へ一括して迅
速・正確・容易に弾接させるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術で示し
たように、電気検査では、いずれにしてもプリント基板
に実装する部品の狭小化、高密度化に伴って検査端子と
しては極細の接触子を用いる必要がある。このような検
査装置や検査治具を用いて電気検査を行う場合、接触子
自体の損傷や逆に接触子が部品等を刺して部品等を破壊
する虞れが出てくる。これは、部品や配線パターンが狭
小化、高密度化になる程、変形部品の実装、部品の取付
位置のズレ、部品のリードやハンダ面の他部品の落下、
異物や異形の存在、等により接触子の当接ができない状
態が発生するためである。もちろん、外部検査が正確に
行われていれば、その虞れは非常に少ない確率となる。

【０００７】しかしながら、外観検査で一応合格となっ
た場合でも、狭小なリードがズレもなく正確に所定位置
にハンダ付されているか、あるいは部品のリードやハン
ダ面に他の狭小部品や極微小の異物や異形がないかなど
の判定までは、従来のいずれの方法によっても困難であ
り、それらの状態が原因で、接触子を損傷したり、実装
部品を破壊したりする可能性がある。

【０００８】また、複数の接触子を一括して複数箇所に
当接させる場合、最初に接触子の配置を決定する必要が
あるが、その決定に誤差があった場合も接触子の損傷や
部品破壊の問題が発生する。さらに、部品の狭小化、高
密度実装化に伴って当接箇所が膨大になり、また、接触
子がプリント基板面から立ち上がった面にしか当接でき
ない場合があるなど、電気検査用の治具が量産には適さ
ず、接触子の配置を決定するのも多大な労力を要するも
のであった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、外観検査から電気検査
にスムーズに移行することができる狭小部品実装プリン
ト配線基板ユニット検査システムを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、狭小部品を実装して組み立てたプリン
ト基板ユニットを外観検査し、次いで接触子を該狭小部
品の端子および／または該プリント基板ユニットのハン
ダ面に当接させて電気検査するシステムにおいて、前記
電気検査に移る前に前記接触子の当接位置と範囲を指定
することにより該接触子が当接する狭小部品の端子およ
び／またはプリント基板ユニットのハンダ面を画像処理
で認識し、該認識データを基準データと比較して該当接
の可否を前記外観検査とは別に判定する手段と、該当接
否の場合に該プリント基板ユニットの修理工程で提供す
るために該認識データを記憶する記憶手段とを設けた構
成としている。

【００１１】上記システムにおいては、接触子の当接位
置または範囲を指定したとき、当接の可否を判定する手
段が基準データに基づいて該指定した当接位置に該接触
子が当接可能か否かを出力し、この出力に基づいて電気
検査用の接触子配置を決定することができる。

【００１２】また、上記システムは、当接の可否をプリ
ント基板ユニットへマーキングする手段と、該マーキン
グ状態を読み取る手段とを具備し、該読み取る手段の読
み取り結果で当接可の場合は電気検査工程へ該プリント
基板ユニットを送り、当接否の場合は修理工程へ該プリ
ント基板ユニットを送るとともに記憶手段から該修理工
程へ認識データを提供する構成とすることもできる。

【００１３】

【作用】本発明の狭小部品実装プリント基板ユニット検
査システムでは、電気検査に移る前に、組み立てられた
プリント基板ユニットについて、電気検査で接触子が当
接する部品の端子やハンダ面の状態を認識し、その認識
データを予め登録した基準データと比較して、接触子が
指定の箇所に当接可能か否かを判定することにより、実
装部品の狭小化、高密度化に伴って顕著になる変形部品
の実装、部品のズレ、当接箇所への他部品の落下、異物
の存在などを検出して、それらに起因する接触子の破壊
等を防止可能として、電気検査を円滑に行えるようにす
る。

【００１４】上記において、認識データを記憶してお
き、当接否の場合に修理工程へその認識データを提供す
ることは、修理箇所の探索を容易にして修理作業の能率
を向上させる。

【００１５】さらに、予め接触子の当接位置または範囲
を指定した際に、基準データに基づいて接触子の当接の
可否を出力することは、電気検査用治具における接触子
の配置の妥当性のチェックを可能にし、その治具作製を
容易にする。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施例のシステム構成を
示すブロック図である。１はプリント基板に狭小部品等
を実装機等で実装してユニットを組み立てる実装工程、
２は組み立てられたユニットについて正しく部品が実装
されているか否かを自動外観検査機や目視検査装置で検
査する外観検査工程である。３は本実施例の要部である
検査ピン当接判定装置（以下、場合により当接判定装置
と略す）であり、その詳細は後記するが、ビデオカメラ
３ａと、コンピュータ３ｂと、メモリ３ｃと、ディスプ
レイ３ｄと、キーボード等やタッチパネル等の入力装置
３ｅなどから成る。４は外観検査工程２での良否結果お
よび当接判定装置３の判定結果をプリント基板等に例え
ばレーザー等を用いてバーコード等でマーキングするマ
ーキング装置、５はそのバーコード等を読み取るマーク
読取装置、６は修理工程、７は電気検査工程である。ま
た、８はその修理工程６で用いられる修理情報表示装置
であり、独自にマーク読取器８ａを有している。

【００１８】まず、検査ピン当接判定装置３の構成を図
２に示して説明する。図において、３ｂはコンピュータ
であり、認識データを記録するメモリ３ｃを内蔵してい
る。また、３ｄはディスプレイ、３ｅはタッチパネルで
ある。３ａは例えばＣＣＤ等を使用したビデオカメラで
あり、ＸＹテーブル９上に載置された検査対象のプリン
ト基板ユニット１０の表面の撮像方向（Ｚ方向と記す）
に向けて設置されている。このカメラ３ａには拡大レン
ズ１１が拡大率を調節可能に取り付けられている。すな
わち、ＸＹテーブル９の水平駆動部１２に支柱１３が立
てられており、ビデオカメラ３ａ、拡大レンズ１１がそ
の支柱１３に垂直駆動部１４を介して取り付けられてい
る。１５はこの垂直駆動部１３の動力用のモータであ
る。なお、このハードウェア構成は外観検査装置として
も共用することができ、外観検査の後などに外観検査と
は別に、ビデオカメラ３ａの拡大率を大きくして検査ピ
ンの指定位置への当接判定を行わせるようにしても良
い。ＸＹテーブル９および垂直駆動部１４はコンピュー
タ３ｂの指令によって制御され、ビデオカメラ３ａの撮
影画像はコンピュータ３ｂに取り込まれる。

【００１９】次に、電気検査工程で使用する検査用治具
の一例を図３に示して説明する。この例は本出願人が先
の出願（実願平４−７１２８５号）で提案したもので、
詳細はそれによる。この治具は極細の検査ピン（接触
子）２１を可動支持体２２に一列に整列させて固定した
ものを２組設け、それぞれのピン先端を基台２３にあけ
た透孔２３ａから下方へ突出させて、上下に揺動するよ
うに可動支持体２２の両側面を基台２３のブラケット２
３ｂに軸支する。一方、基台２３には、弾性構造の脚２
４を設けてユニット検査箇所へ弾力をもって載置できる
ようにしている。可動支持体２２の一端部は基台２３に
固定されたプレート２３ｃに載置して検査ピン２１の揺
動を規制し、当接時に適切な接触圧が得られるようにし
ている。

【００２０】以上のように構成した実施例の動作および
作用を述べる。

【００２１】図４は、本実施例の動作を示すフローチャ
ートである。ここでは、外観検査後の動作を説明する。
当接判定装置３にプリント基板ユニットがセットされる
とビデオカメラ３ａにてその表面が撮像され、ディスプ
レイ３ｂに表示される。ここで、作業者はタッチパネル
３ｅから検査ピンの接触位置または範囲を指定する。す
ると、コンピュータ３ｂが、予めマスターとしてメモリ
３ｃに記憶している正常な部品搭載状態をディスプレイ
３ｄに表示し、その画像上に上記の指定に従い検査ピン
の当接位置を当接の可否とともに示す。作業者は必要に
よりその画像をプリントアウトし、検査治具の作製段階
であれば、上記出力により検査ピンの配置を決定もしく
は修正して検査治具を作製する。これにより、労力を要
する狭小部品実装ユニット用の検査治具の作製が極めて
容易になる。なお、検査治具の作製以降は先の指定を記
憶し、自動でもしくはワンタッチで複数の指定があれば
順次に指定することができる。

【００２２】続いて、検査対象のユニットの対象範囲を
適切な拡大率（一般には、当接可否判定を容易にするた
め、外観検査の場合よりも大きい拡大率とするのが好適
である）を指定して撮影し、画像処理によりその撮影像
をマスター画像の画像データと比較してピン位置指定場
所の状態を確認する。すなわち、ハンダ状態、部品の実
装ズレ、変形部品の実装、他部品の落下、異物や異形の
存在等を認識して、その場所へ検査ピンが当接できるか
否かを判定する。判定の結果はマーキング装置４により
プリント基板へマークされる。また、上記認識に関する
データはプリント基板の識別コードとともにメモリ３ｃ
に記憶しておく。なお、識別コードは判定の結果ととも
にマーキングしても良いし、前工程でマーキングしたも
のを利用しても良い。

【００２３】続いて、上記検査を終えたプリント基板ユ
ニットの外観検査および検査ピン当接判定の良否マーク
をマーク読取装置５で読み取り、良であれば当接ユニッ
トを電気検査工程７へ送り、否であれば修理工程６に送
る。

【００２４】修理工程６では、修理情報表示装置８のマ
ーク読取器８ａで修理対象のユニットの識別コードと良
否マークを読み取り、それらを当接判定装置３へ転送す
る。これを受けてコンピュータ３ｂはメモリ３ｃに記憶
してある当該識別コードのユニットに関する認識データ
を検索して修理情報表示装置８へ転送し、修理情報表示
装置８は、これを編集して、表示やプリントアウトによ
り修理箇所等を修理作業者に提示する。修理されたユニ
ットは電気検査工程７へ送られる。

【００２５】なお、マーク読取器８ａでの読み取り結果
が外観検査の不良である場合には、外観検査工程の検査
装置から同様にして修理情報を受け取る。また、電気検
査に用いる検査治具は図３以外のものであっても良い。
さらに、検査対象のユニットは、フレキシブル基板やセ
ラミック基板等に狭小部品が実装されたものであっても
良い。このように本発明は、その主旨に沿って種々に応
用され、種々の実施態様を取り得るものである。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
狭小部品実装プリント配線基板ユニット検査システムに
よれば、電気検査に移る前に、組み立てられたプリント
配線基板ユニットについて、電気検査で接触子が当接す
る部品の端子やハンダ面の状態を認識し、その認識デー
タを予め登録した基準データと比較して、接触子が指定
の箇所に当接可能か否かを判定する手段を設けたので、
実装部品の狭小化、高密度化に伴って顕著になる変形部
品の実装、部品のズレ、当接箇所への他部品の落下、異
物や異形の存在などを検出して、それらに起因する接触
子の破壊等を防止することができ、電気検査を円滑に行
えるようにすることができる。

【００２７】また、認識データを記憶しておき、接触子
当接否の場合に修理工程へその認識データを提供するこ
とにより、修理箇所の探索を容易にして修理作業の能率
を向上させることができる。

【００２８】さらに、予め検査治具の作製段階で接触子
の当接位置または範囲を指定した際に、基準データに基
づいて当接の可否を出力すれば、電気検査用治具におけ
る接触子の配置の妥当性がチェック可能となり、労力を
要する治具作製を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図

【図２】上記実施例の要部である検査ピン当接判定装置
の構成例を示す図

【図３】上記実施例の電気検査用治具の構成例を示す図

【図４】上記実施例の動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１…実装工程 ２…外観検査工程 ３…検査ピン当接判定装置 ３ａ…ビデオカメラ ３ｂ…コンピュータ ３ｃ…メモリ ３ｄ…ディスプレイ ３ｅ…入力装置（タッチパネル） ４…マーキング装置 ５…マーク読取装置 ６…修理工程 ７…電気検査工程 ８…修理情報表示装置 ８ａ…マーク読取器

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/00 - 11/30 G01R 31/00 G01R 31/26

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 狭小部品を実装して組み立てたプリント
   配線基板ユニットを外観検査し、次いで接触子を該狭小
   部品の端子および／または該プリント配線基板ユニット
   のハンダ面に当接させて電気検査するシステムにおい
   て、前記電気検査に移る前に 前記接触子の当接位置または範
   囲を指定することにより該接触子が当接する狭小部品の
   端子および／またはプリント配線基板ユニットのハンダ
   面を画像処理で認識し、該認識データを基準データと比
   較して該当接の可否を前記外観検査とは別に判定する手
   段と、該当接否の場合に該プリント配線基板ユニットの
   修理工程で提供するために該認識データを記憶する記憶
   手段とを設けたことを特徴とする狭小部品実装プリント
   配線基板ユニット検査システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の狭小部品実装プリント配
   線基板ユニット検査システムにおいて、当接の可否を判
   定する手段が、外観検査よりも大きい拡大率で撮像を行
   って狭小部品の端子および／またはプリント配線基板ユ
   ニットのハンダ面の認識を行うことを特徴とする狭小部
   品実装プリント配線基板ユニット検査システム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の狭小部品実装プリント配
   線基板ユニット検査システムにおいて、検査治具の作製
   段階で接触子の当接位置または範囲を指定したとき、当
   接の可否を判定する手段が基準データに基づいて該指定
   した当接位置に該接触子が当接可能か否かを出力し、こ
   の出力に基づいて電気検査用の接触子配置を決定するこ
   とを特徴とする狭小部品実装プリント配線基板ユニット
   検査システム。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の狭小部品実装プ
   リント配線基板ユニット検査システムにおいて、当接の
   可否をプリント配線基板ユニットへマーキングする手段
   と、該マーキング状態を読み取る手段とを具備し、該読
   み取る手段の読み取り結果で当接可の場合は電気検査工
   程へ該プリント配線基板ユニットを送り、当接否の場合
   は修理工程へ該プリント配線基板ユニットを送るととも
   に記憶手段から該修理工程へ認識データを提供すること
   を特徴とする狭小部品実装プリント配線基板ユニット検
   査システム。