JP3665495B2 - Inspection device and method for cream solder printing machine and printing machine having the inspection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品が実装されるプリント基板にクリーム半田を印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田の形状などを検査する検査装置及び方法及び上記検査装置を有する印刷機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子部品の実装工法においては、CSP(Chip Size Package)等の新デバイスの登場により益々クリーム半田印刷後の検査が重要視されてきている。こうした中、クリーム半田の印刷状態の検査の高性能化は、最終製品の品質を決定する上で重要な位置を占めるようになった。
以下図面を参照しながら、上述した従来の検査装置の一例について説明する。図5は、従来のプリント基板上に印刷されたクリーム半田を検査する装置の構成を示す図である。クリーム半田31が印刷されたプリント基板32を白黒カメラ34で撮像し、その映像信号による画像に対して被検査部分の窓枠部を設定し、この窓枠部内の画像を解析してクリーム半田31の印刷状態を検査する。
【0003】
即ち、クリーム半田31が印刷されたプリント基板32の上方に白黒カメラ34を配置するとともにその両側に照明35を配置し、プリント基板32を白黒カメラ34で撮像する。白黒カメラ34から発信される映像信号は、2値化処理部36で予め設定されているクリーム半田31の2値化データと比較して2値化される。次に、演算部37で、前記2値化されたクリーム半田31の情報に基づきクリーム半田31の面積と重心とを求め、予め設定されている判定基準面積および判定基準位置ズレ量とを判定部38で比較して、クリーム半田印刷状態の良否を判定していた。なお、図5における33はプリント基板32のランドであり、39はプリント基板32の配線パターンである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の白黒カメラによる印刷後のクリーム半田を検査するための装置は、クリーム半田の明るさのレベルと背景の明るさのレベルが同一になることがあり、そのため、クリーム半田だけを2値化することができず、正常にクリーム半田の検査を行うことができないことが多かった。また、カラー画像処理方式や3次元測定によるものは、装置自体が高価になり設備搭載を難しくしていた。
【0005】
さらに、従来の光学系では特にクリーム半田表面上のフラックスなどによる照射光の乱反射や、印刷されたクリーム半田の形状による反射光のばらつきにより正確な面積計測が困難であった。
【0006】
さらに、従来の光学系では、位置決めのためのプリント基板上の特徴パターンの識別には落射に近い照明が必要であり、クリーム半田の識別には全方位からの拡散照明が必要であり、1つの光学系で双方の識別を両立させることが困難であった。
本発明は、上記問題を解決するもので、クリーム半田が印刷されたプリント基板を撮像する検査装置において、印刷されたクリーム半田の検査を安価で正確に行うことができるクリーム半田印刷機用検査装置及び方法及び該検査装置を有する印刷機を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は以下のように構成している。
【0008】
本発明の第1態様によれば、ペースト状のクリーム半田を基板に印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田を撮像装置によって検査する検査装置において、
上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去する緑色波長除去部材と、
上記クリーム半田の側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する全方位照明装置と、上記基板上の平面的なパターンを照明する落射照明装置とを有する照明装置と、
上記全方位照明装置と上記落射照明装置とを照明すべき対照物に応じて切り替える制御装置を備え、
上記制御装置により、撮像の対象が上記基板上の平面的なパターンの場合には、上記落射照明装置を点灯させ、上記全方位照明装置を消灯する一方、撮像の対象が上記基板上の上記半田の場合には、上記全方位照明装置を点灯し、上記落射照明装置を消灯することを特徴とするクリーム半田検査装置を提供する。
【0009】
本発明の第2態様によれば、撮像する対象を特定するデータを保持するデータ記憶部をさらに備え、
上記データ記憶部に保持されている、上記撮像する対象を特定するデータを上記制御装置で解析して、上記落射照明装置と上記全方位照明装置とを点灯又は消灯させるように制御する第1態様に記載のクリーム半田検査装置を提供する。
【0013】
本発明の第3態様によれば、第1又は2の態様の上記クリーム半田検査装置を有するクリーム半田印刷機を提供する。
【0014】
本発明の第4態様によれば、ペースト状のクリーム半田を基板に印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田を撮像装置によって検査する検査方法において、
上記クリーム半田を上記撮像装置で撮像するとき、1つの照明装置のうちの全方位照明装置で上記クリーム半田の全ての側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する一方、上記1つの照明装置のうちの落射照明装置で上記基板上の位置決め用パターンを照明するように、照明する対象物に応じて上記照明装置を切り替えるように制御しながら、上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去することを特徴とするクリーム半田検査方法を提供する。
【0016】
本発明の第5態様によれば、撮像する対象を特定するデータをデータ記憶部に保持し、上記データ記憶部に保持されている、上記撮像する対象を特定するデータを上記制御装置で解析して、上記落射照明装置と上記全方位照明装置とを点灯又は消灯させるように制御する第4態様に記載のクリーム半田検査方法を提供する。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の種々の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の第1実施形態におけるクリーム半田検査装置の構成を示すものである。
図1において、1はプリント基板、2はプリント基板1上に印刷されたクリーム半田、4はプリント基板1上のランド、5はプリント基板1上の配線パターンである。また、6は白黒カメラ、7は緑色成分を除去するフィルタ、8は照明装置、9は白黒カメラ6で撮像された映像信号を受信して、予め設定されたクリーム半田2の明るさを示す部分を抽出して2値化する2値化処理部である。10は2値化処理部9によって抽出された半田の面積及びサイズを演算により測定する演算部、11は予め設定されたしきい値に基づいて、半田印刷の良否の判定を行う判定部である。
【0020】
図2は、半田が印刷されていない基板の部分(配線パターンの部分であって半田が印刷される部分以外の部分も含む)が基板に塗布されるレジストのために緑色であり、緑色の明るさと半田の明るさとが大略同じであるため、この緑色を除去する上記フィルタ7の動作を説明するものである。図2(a)は縦軸が透過率、横軸が波長を示すフィルタ7の特性図である。図2(b)はフィルタ7による効果を示す図である。すなわち、フィルタ7を通過させると、青や赤の光は80%以上透過するが、緑色のみ透過しないことがわかる。図2(b)において、点線で囲まれた部分は半田の明るさを示す領域である。
【0021】
図3は、照明装置8の構成を示す図である。12はクリーム半田2をその周囲の全方位から照射するための照明装置、13はプリント基板1上の特徴パターンを識別するための落射照明装置、14は照明装置12の切替えのための制御部、15は撮像する対象を特定するデータのあるデータ記憶部である。このように構成することによって、対象物に応じて、具体的には、半田を照明するときには制御部14により全方位照明装置12のみを光らせて全方位照明を行う一方、半田以外の平面的なパターンを照明することには制御部14により全方位照明装置12をオフにして落射照明装置13をオンにして、落射照明装置13で上記平面的なパターンを照明することができる。
【0022】
図4は、後述するように、クリーム半田の形状と面積計測の関係を説明するものである。
【0023】
以下、上記各構成要素のクリーム半田検査装置について図1〜図4を参照しながらその動作について説明する。
被検査対象物の一例としてのプリント基板1を白黒カメラ6で撮像する。このとき、入射光がフィルタ7を通過することにより、図2(b)に示すように、プリント基板1の半田が印刷されていない部分を示す緑色が除去され、明るさのレベルが減少する。これによって、基板1上の配線パターン5とクリーム半田2の明るさのレベルに差異が発生する。フィルタ7k通過後にクリーム半田2を2値化処理部9により2値化し、2値化された情報に基づいて演算部9において半田2の面積や位置の計測を行い、判定部10において、半田2の面積や位置が許容範囲内か否か判断することによって、半田印刷の良否判定を行う。
【0024】
次に、クリーム半田2を撮像する際に、クリーム半田2全体を照射する照明装置8を使用することで、図4(b),(e)に示すように理想的な形状(例えば、図4bのように半田の斜面の傾斜が少ないような形状)でないクリーム半田2であっても、図4(a),(d)に示すように理想的な形状のクリーム半田2と同様に、図4(c),(f)に示すように、正確な2次元の画像を得ることができる。すなわち、この実施形態では、半田2に対して、半田2の上から下向きに落射光源により照明するとき、半田2の表面で反射した光線が半田2の上方の白黒カメラ6に入り、半田2の撮像を行うようにしている。従って、図4(b)に示すように、半田2の側面の傾斜がほとんどなく、半田2の上から下向きに落射光源により照明するとき、半田2からの反射光のほとんどがカメラに入るような理想的な形状の半田2では、図4(e)に示すように、半田2において計測できない部分は、半田2の周囲のごく僅かな領域であり、半田2のほとんどの部分が計測できる。
【0025】
これに対して、図4(a)に示すように、半田2の側面が緩やかな傾斜を持つ場合には、半田2の側面で反射した落射光源からの反射光線は白黒カメラ6に入らない。このため、図4(d)に示すように、半田2の中心部分の平面を除く側面部分が計測できない領域となってしまい、半田2の正確な面積や位置を計測できないことになる。これに対して、本実施形態では、図4(c)に示すように、単なる落射光源ではなく、半田2の側面に対しても半田2の側面側から照明できるようにしているため、半田2の側面で反射した反射光線が白黒カメラ6内に入ることができ、図4(f)に示すように半田2の側面のほとんどの領域を計測することができるのである。
【0026】
ここで、照明装置8の制御構成について、図3を元に説明する。データ記憶部15に保持されているデータを照明装置駆動用の制御部14で解析し、撮像の対象がプリント基板1上の特徴パターン(例えば、マークなどのように位置決めに使用する位置決め用パターン)の場合には、照明装置8の構成要素である落射照明装置13を点灯させ、全方位照明装置12を消灯する。また、撮像の対象がプリント基板1上のクリーム半田2の場合には、全方位照明装置12を点灯し、落射照明装置13を消灯する。この結果、平面に対して垂直に落ちる光の光量を落とすことができる。これによって、特徴パターンの識別の場合にはより良好なコントラストが得られ、半田検査の場合にはフラックスの反射等による面積計測誤差を削減できる。
【0027】
上記実施形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
まず、プリント基板1上に印刷されたクリーム半田2を照明して撮像するとき、半田2とプリント基板1上の緑色部分の明るさのレベルの差が発生し、従来白黒画像処理では困難であった。しかしながら、本実施形態では、緑色波長をフィルタ7で除去することにより、プリント基板上のクリーム半田2と緑色をしているプリント基板1上のパターンとの間の明るさの差を大きくし、両者を正確に区別することが可能となり、これによってクリーム半田2の検査を正確に行うことができる。
【0028】
さらに、クリーム半田2の形状が正しい形状をしていない場合であっても正確に検査を行うことが可能となる。
さらに、同一の光学系でプリント基板1上の特徴パターンの識別とクリーム半田の検査を両立することが可能となる。
【0029】
【発明の効果】
以上のように、撮像装置に入射する光線の成分のうち、緑色成分をカットすることで、従来プリント基板上のクリーム半田と緑色をしているプリント基板上のパターンを正確に区別することが不可能であった問題を解決することができ、これによってクリーム半田の検査を正確に行うことができる。
【0030】
さらに、半田に対する照明を単一方向の光源とせずに印刷されたクリーム半田に対して全方向から光を照射することにより、クリーム半田に含まれるフラックスの反射やクリーム半田の形状に影響されることなく正確な検査ができる。
さらに、全方位照明と落射照明との組み合わせにより、プリント基板上の特徴パターンの識別とクリーム半田の検査をそれぞれ最適な照明を選択して検査することにより、それぞれ両立させることができる。
さらに、落射照明とクリーム半田のための全方向からの全方位照明を、撮像する対象に応じて切り替えることにより、より正確な特徴パターンの識別とクリーム半田の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に関わるクリーム半田印刷検査装置の構成を示す概略図である。
【図2】 図1のみ緑色を除去するフィルタの動作を示した図である。
【図3】 図1の照明装置の構成を示した図である。
【図4】 クリーム半田の形状と面積計測の関係を示した図である。
【図5】 従来のクリーム半田印刷検査装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 プリント基板
2 クリーム半田
4 ランド
5 配線パターン
6 白黒カメラ
7 フィルタ
8 照明装置
9 2値化処理部
10 演算部
11 判定部
12 全方位照明装置
13 落射照明装置
14 制御部
15 データ記憶部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inspection apparatus and method for inspecting the shape and the like of cream solder printed by a printing machine that prints cream solder on a printed circuit board on which electronic components are mounted, and a printing machine having the inspection apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the mounting method of electronic components, inspection after cream solder printing has become increasingly important due to the appearance of new devices such as CSP (Chip Size Package). Under such circumstances, high-performance inspection of the printed state of cream solder has become an important part in determining the quality of the final product.
Hereinafter, an example of the above-described conventional inspection apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional apparatus for inspecting cream solder printed on a printed circuit board. The printed circuit board 32 on which the
[0003]
That is, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional device for inspecting cream solder after printing by a black and white camera may have the same brightness level of cream solder and the brightness level of the background. In many cases, the cream solder cannot be inspected normally. In addition, the color image processing method and the three-dimensional measurement make the device itself expensive and make it difficult to install the equipment.
[0005]
Further, in the conventional optical system, accurate area measurement is difficult due to irregular reflection of irradiation light caused by flux on the surface of the cream solder and variations in reflected light due to the shape of the printed cream solder.
[0006]
Further, in the conventional optical system, illumination close to epi-illumination is necessary for identifying feature patterns on a printed circuit board for positioning, and diffuse illumination from all directions is necessary for identifying cream solder. It was difficult to achieve both types of discrimination with an optical system.
The present invention solves the above-described problem, and in an inspection apparatus for imaging a printed circuit board on which cream solder is printed, an inspection apparatus for a cream solder printer that can accurately and accurately inspect printed cream solder. And a method and a printing machine having the inspection apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, in the inspection apparatus for inspecting the cream solder printed by the printing machine for printing the paste-like cream solder on the substrate by the imaging device,
A green wavelength removing member that removes only the green wavelength among the wavelengths incident on the imaging device;
An illuminating device having an omnidirectional illumination device that illuminates the side surface of the cream solder omnidirectionally from a direction different from the height direction of the solder, and an epi-illumination device that illuminates a planar pattern on the substrate;
A control device that switches the omnidirectional illumination device and the epi-illumination device according to the object to be illuminated,
When the object to be imaged is a planar pattern on the substrate by the control device, the epi-illumination device is turned on and the omnidirectional illumination device is turned off, while the object to be imaged is the solder on the substrate. In this case, a cream solder inspection apparatus is provided in which the omnidirectional illumination device is turned on and the epi-illumination device is turned off.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, the apparatus further comprises a data storage unit that holds data for specifying an object to be imaged,
A first mode of controlling the epi-illumination device and the omnidirectional illumination device to be turned on or off by analyzing the data specifying the object to be imaged, which is held in the data storage unit, with the control device The cream solder test | inspection apparatus as described in is provided.
[0013]
According to the 3rd aspect of this invention, the cream solder printer which has the said cream solder test | inspection apparatus of the 1st or 2nd aspect is provided.
[0014]
According to the fourth aspect of the present invention, in the inspection method for inspecting the cream solder printed by the printing machine for printing the paste-like cream solder on the substrate with the imaging device,
When the cream solder is imaged by the imaging device, all the side surfaces of the cream solder are omnidirectionally illuminated from a direction different from the height direction of the solder with an omnidirectional illumination device of one illumination device, The incident light enters the imaging device while controlling the illumination device to be switched in accordance with the object to be illuminated so that the epi-illumination device of the one illumination device illuminates the positioning pattern on the substrate. Provided is a cream solder inspection method characterized by removing only a green wavelength out of wavelengths.
[0016]
According to the fifth aspect of the present invention, data specifying an object to be imaged is held in a data storage unit, and data specifying the object to be imaged held in the data storage unit is analyzed by the control device. Then, the cream solder inspection method according to the fourth aspect of controlling the epi-illumination device and the omnidirectional illumination device to be turned on or off is provided.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a cream solder inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a printed circuit board, 2 is cream solder printed on the
[0020]
FIG. 2 shows that the portion of the substrate on which the solder is not printed (including the portion other than the portion on which the solder is printed) is green because of the resist applied to the substrate. Since the brightness of the solder is almost the same as that of the solder, the operation of the
[0021]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the illumination device 8. 12 is an illumination device for irradiating the
[0022]
FIG. 4 explains the relationship between cream solder shape and area measurement, as will be described later.
[0023]
Hereinafter, the operation of the above-described cream solder inspection apparatus will be described with reference to FIGS.
A printed
[0024]
Next, when the
[0025]
On the other hand, as shown in FIG. 4A, when the side surface of the
[0026]
Here, the control configuration of the illumination device 8 will be described with reference to FIG. The data stored in the
[0027]
According to the said embodiment, there can exist the following effects.
First, when the
[0028]
Furthermore, even when the shape of the
Furthermore, it is possible to achieve both the identification of the feature pattern on the printed
[0029]
【The invention's effect】
As described above, it is impossible to accurately distinguish the pattern on the printed circuit board that is green and the cream solder on the conventional printed circuit board by cutting the green component among the components of the light rays incident on the imaging device. The problem that was possible can be solved, and the cream solder can be inspected accurately.
[0030]
Furthermore, by applying light from all directions to cream solder that is printed without using a single-direction light source for the solder, it is affected by the reflection of the flux contained in the cream solder and the shape of the cream solder. And accurate inspection.
Furthermore, by combining the omnidirectional illumination and the epi-illumination, the identification of the feature pattern on the printed circuit board and the inspection of the cream solder can be made compatible by selecting and inspecting the optimum illumination respectively.
Further, by switching the omnidirectional illumination from all directions for the epi-illumination and the cream solder according to the object to be imaged, it is possible to perform more accurate feature pattern identification and cream solder inspection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a cream solder printing inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of a filter that removes green only in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the illumination device of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between cream solder shape and area measurement.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional cream solder printing inspection apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去する緑色波長除去部材と、
上記クリーム半田の側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する全方位照明装置と、上記基板上の平面的なパターンを照明する落射照明装置とを有する照明装置と、
上記全方位照明装置と上記落射照明装置とを照明すべき対照物に応じて切り替える制御装置を備え、
上記制御装置により、撮像の対象が上記基板上の平面的なパターンの場合には、上記落射照明装置を点灯させ、上記全方位照明装置を消灯する一方、撮像の対象が上記基板上の上記半田の場合には、上記全方位照明装置を点灯し、上記落射照明装置を消灯することを特徴とするクリーム半田検査装置。In an inspection device that inspects cream solder printed by a printing machine that prints paste-like cream solder on a substrate with an imaging device,
A green wavelength removing member that removes only the green wavelength among the wavelengths incident on the imaging device;
An illuminating device having an omnidirectional illumination device that illuminates the side surface of the cream solder omnidirectionally from a direction different from the height direction of the solder, and an epi-illumination device that illuminates a planar pattern on the substrate;
A control device that switches the omnidirectional illumination device and the epi-illumination device according to the object to be illuminated,
When the object to be imaged is a planar pattern on the substrate by the control device, the epi-illumination device is turned on and the omnidirectional illumination device is turned off, while the object to be imaged is the solder on the substrate. In this case, the omnidirectional illumination device is turned on and the epi-illumination device is turned off.
上記データ記憶部に保持されている、上記撮像する対象を特定するデータを上記制御装置で解析して、上記落射照明装置と上記全方位照明装置とを点灯又は消灯させるように制御する請求項1に記載のクリーム半田検査装置。A data storage unit that holds data for specifying an object to be imaged;
The data for specifying the object to be imaged, which is stored in the data storage unit, is analyzed by the control device, and the epi-illumination device and the omnidirectional illumination device are controlled to be turned on or off. Cream solder inspection apparatus as described in 1.
上記クリーム半田を上記撮像装置で撮像するとき、1つの照明装置のうちの全方位照明装置で上記クリーム半田の全ての側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する一方、上記1つの照明装置のうちの落射照明装置で上記基板上の位置決め用パターンを照明するように、照明する対象物に応じて上記照明装置を切り替えるように制御しながら、上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去することを特徴とするクリーム半田検査方法。In an inspection method for inspecting cream solder printed by a printing machine that prints paste-like cream solder on a substrate with an imaging device,
When the cream solder is imaged by the imaging device, all the side surfaces of the cream solder are omnidirectionally illuminated from a direction different from the height direction of the solder with an omnidirectional illumination device of one illumination device, The incident light enters the imaging device while controlling the illumination device to be switched in accordance with the object to be illuminated so that the epi-illumination device of the one illumination device illuminates the positioning pattern on the substrate. A cream solder inspection method, wherein only the green wavelength is removed from the wavelengths.
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