JP4131804B2 - 実装部品検査方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ抵抗やチップコンデンサ等の実装部品が実装された被検査基板を撮像し、その画像に基づいて被検査基板を検査する実装部品検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来におけるこの種の実装部品検査方法としては、次のようなものが知られている。すなわち、被検査基板において実装部品が実装されるべき位置を示す位置データや実装部品の形状を示す形状データ等を検査情報として予め作成しておき、この検査情報と被検査基板が撮像された画像とに基づいて、被検査基板において実装部品が適正に実装されているか否かを検査するというものである(例えば、特開平9−152317号公報を参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような実装部品検査方法にあっては、実装部品の位置データや形状データといった検査情報の作成に非常に手間がかかる。さらに、被検査基板の種類が変わると、その度に新たな検査情報の作成が必要となるため、極めて煩雑である。
【0004】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、画像に基づく被検査基板の検査を効率良く行うことのできる実装部品検査方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る実装部品検査方法は、実装部品が実装された被検査基板を検査する実装部品検査方法であって、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得する工程と、マスタ基板が撮像された画像と、基準実装部品が実装される領域を検査領域として示すマスク画像とに基づいて、マスタ基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出したマスタ画像を作成する工程と、被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、被検査基板が撮像された画像とマスク画像とに基づいて、被検査基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出した被検査画像を作成する工程と、マスタ画像と被検査画像との比較を行う工程とを備えることを特徴とする。
【0006】
この実装部品検査方法においては、被検査基板を撮像してその画像を取得し、検査領域を示すマスク画像に基づいて、被検査基板が撮像された画像から検査領域に対応する領域を抽出して被検査画像を作成する。このようにして作成した被検査画像を検査基準であるマスタ画像と比較することによって、被検査基板における実装部品の欠品や位置ずれ等を検査することが可能になる。そして、この検査を行う前に、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得し、マスク画像に基づいて、マスタ基板が撮像された画像から検査領域に対応する領域を抽出することによって、検査基準となる基準実装部品に関するデータを示すマスタ画像を極めて簡易に作成することができる。さらに、このようなマスタ画像の作成を行うことで、被検査基板の種類が変わった際にも、新たな被検査基板に対応するマスタ基板を撮像することによって、検査基準となる基準実装部品に関するデータを簡易に取得することができる。したがって、本発明に係る実装部品検査方法によれば、画像に基づく被検査基板の検査を効率良く行うことが可能になる。
【0007】
本発明に係る実装部品検査方法において、マスク画像の作成は、基準実装部品を実装する前の未実装基板を撮像してその画像を取得する工程と、未実装基板上に基準実装部品を接続するための半田が塗布された半田基板を撮像してその画像を取得する工程と、未実装基板が撮像された画像と半田基板が撮像された画像との輝度値の差を画素毎にとる工程とを備えて行われることが好ましい。このように、未実装基板が撮像された画像と半田基板が撮像された画像とを取得して両画像の輝度値の差を画素毎にとると、半田が塗布された領域を示す画像を得ることができる。この半田が塗布された領域は、基準実装部品が実装される領域であるから、その領域を検査領域として示すマスク画像の作成が極めて簡易に達成される。さらに、このようなマスク画像の作成を行うことで、被検査基板の種類が変わった際にも、新たな被検査基板に対応する未実装基板及び半田基板を撮像することによって、新たな被検査基板に対応したマスク画像を簡易に作成することができる。
【0008】
本発明に係る実装部品検査方法において、比較を行う工程は、実装部品に設けられた電極を示す画素に基づいてマスタ画像と被検査画像との比較を行う工程であることが好ましい。実装部品に設けられた電極を示す画素には、撮像時の照明等によって、未実装基板等の周囲の画素に比べて高い輝度値をもたせることができる。したがって、電極を示す画素に基づいてマスタ画像と被検査画像との比較を行えば、被検査基板における実装部品の欠品や位置ずれ等の検査結果を高精度で得ることが可能になる。
【0009】
また、比較を行う工程は、検査領域に対応する領域における電極を示す画素の積算面積に基づいてマスタ画像と被検査画像との比較を行う工程であることが好ましい。これにより、被検査基板における実装部品の欠品や位置ずれ等を簡易に検査することができる。
【0010】
さらに、比較を行う工程は、検査領域が複数存在する場合には、検査領域に対応する領域毎にマスタ画像と被検査画像との比較を行う工程であることが好ましい。これにより、実装部品毎に被検査基板における欠品や位置ずれ等を検査することができ、実装不良となった実装部品を特定することが可能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実装部品検査方法が実施される実装部品検査装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
図1に示すように、実装部品検査装置1は、チップ抵抗やチップコンデンサ等の実装部品が実装された被検査基板Sを載置するための測定ステージ2を有し、この測定ステージ2の上方には、被検査基板Sを撮像するカメラ3が設置されている。このカメラ3の前段部には、撮像時に点灯して被検査基板Sに光を照射するリング型照明4が設けられている。また、カメラ3には、撮像された画像を取込む処理装置5が接続されており、この処理装置5は、被検査基板Sの画像等に基づいて各種処理を実行し、被検査基板Sにおいて実装部品が適正に実装されているか否かを判断する。処理装置5には、ユーザインタフェースとしてのコンピュータ6が接続され、このコンピュータ6には、操作者の操作により入力された信号をコンピュータ6に出力するキーボード等の入力部7や、処理装置5による処理結果等を表示する表示部8が接続されている。
【0013】
以上のように構成された実装部品検査装置1において実施される実装部品検査方法について説明する。実装部品検査装置1においては、被検査基板Sを検査する際の検査領域を示すマスク画像と検査基準であるマスタ画像とを予め作成し、その後、これらの画像と被検査基板Sが撮像された画像とに基づいて被検査基板Sの検査を行う。
【0014】
初めに、処理装置5によるマスク画像の作成処理について、図2に示すフローチャートに従って説明する。まず、検査基準となる基準実装部品を実装する前のプリント基板(未実装基板)11をカメラ3により撮像してその画像Aを取得する(ステップS202)。図3(a)に示すように、この画像Aには、プリント基板11上に設けられた導電パターン12が撮像されている。続いて、プリント基板11上に基準実装部品を接続するためのクリーム半田が印刷された半田印刷済基板(半田基板)13をカメラ3により撮像してその画像Bを取得する(ステップS204)。図3(b)に示すように、この画像Bには、プリント基板11上の導電パターン12を覆うクリーム半田14が撮像されている。なお、基準実装部品とは、適正な位置に実装される実装部品を意味し、被検査基板Sにおいて実装部品が適正に実装されているか否かを検査する際の検査基準となるものである。
【0015】
画像Aと画像Bとを取得した後、両画像間において輝度値の差を画素毎にとって差画像を作成し(ステップS206)、さらに、この差画像を所定の閾値で2値化することによってマスク画像Cを作成する(ステップS208)。この処理により、図4に示すように、マスク画像Cには、画像Bにおいてクリーム半田14が撮像された領域が白色領域として現われることになる(黒色領域は斜線で示す)。すなわち、マスク画像Cにおける白色領域は、基準実装部品が実装される領域であるから、この白色領域を、実装部品が適正に実装されているか否かを検査する際の検査領域Wn(n=1〜6)とすることができる。続いて、マスク画像Cに領域分割を施し、検査領域Wn毎に第nパッドというようにラベリングをしてマスク画像Cを保存する(ステップS210)。
【0016】
このように、プリント基板11が撮像された画像Aと半田印刷済基板13が撮像された画像Bとを取得すれば、検査領域Wnを示すマスク画像Cを極めて簡易な処理によって作成することができる。さらに、このようなマスク画像Cの作成を行うことで、被検査基板Sの種類が変わった際にも、新たな被検査基板Sに対応するプリント基板11及び半田印刷済基板13を撮像することによって、新たな被検査基板Sに対応したマスク画像Cを簡易に作成することができる。
【0017】
次に、処理装置5によるマスタ画像の作成処理について、図5に示すフローチャートに従って説明する。まず、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板Mをカメラ3により撮像してその画像Dを取得する(ステップS502)。図6(a)に示すように、この画像Dには、水平方向において互いに対向するクリーム半田14を跨いで実装された3個数の基準実装部品15が撮像されている。各基準実装部品15の両端部には電極17が設けられており、各電極17はクリーム半田14上に位置している。
【0018】
続いて、前述したマスク画像Cを読込み(ステップS504)、マスタ基板Mが撮像された画像Dとマスク画像Cとの間において、輝度値に基づく論理積演算を画素毎に行うことによってマスタ画像Eを作成する(ステップS506)。この処理により、図6(b)に示すように、マスタ画像Eには、マスク画像Cの検査領域Wnに対応する領域が画像Dから抽出されることになる(黒色領域は斜線で示す)。続いて、実装部品が適正に実装されているか否かを検査する際の検査基準としてマスタ画像Eを保存する(ステップS508)。
【0019】
このように、マスタ基板Mが撮像された画像Dを取得すれば、検査基準となる基準実装部品15に関するデータを示すマスタ画像Eを極めて簡易な処理によって作成することができる。さらに、このようなマスタ画像Eの作成を行うことで、被検査基板Sの種類が変わった際にも、新たな被検査基板Sに対応するマスタ基板Mを撮像することによって、検査基準となる基準実装部品15に関するデータを簡易に取得することが可能になる。
【0020】
次に、処理装置5による被検査基板Sの検査処理について、図7及び図8に示すフローチャートに従って説明する。まず、図7に示すように、被検査基板Sをカメラ3により撮像してその画像Fを取得する(ステップS702)。図9(a)に示すように、この画像F内の中段及び下段には、水平方向において互いに対向するクリーム半田14を跨いで実装された2個数の実装部品19が撮像されている。各実装部品19の両端部には電極21が設けられており、各電極21はクリーム半田14上に位置しているが、下段の実装部品19については、横方向への若干の位置ずれが生じている。
【0021】
続いて、前述したマスク画像Cを読込み(ステップS704)、被検査基板Sが撮像された画像Fとマスク画像Cとの間において、輝度値に基づく論理積演算を画素毎に行うことによって被検査画像Gを作成する(ステップS706)。この処理により、図9(b)に示すように、被検査画像Gには、マスク画像Cの検査領域Wnに対応する領域が画像Fから抽出されることになる(黒色領域は斜線で示す)。
【0022】
被検査画像Gを作成した後、マスタ画像Eと被検査画像Gとの間において輝度値の差を画素毎にとって差画像を作成し(ステップS708)、さらに、この差画像を所定の閾値で2値化することによって画像Hを作成する(ステップS710)。この処理により、図10(a)に示すように、画像Hには、マスタ画像Eと被検査画像Gとの間において輝度値に大きな差のあった領域が白色領域として現われることになる(黒色領域は斜線で示す)。すなわち、マスタ画像E内の上段の電極17を示す領域、及びマスタ画像E内の下段の電極17と被検査画像G内の下段の電極21との位置ずれ分の領域が白色領域として現われる。このように、実装部品19に欠品や位置ずれ等が生じた場合に電極17,21を示す領域が現われるのは、撮像時の照明等によって、電極17,21を示す画素に、プリント基板11等の周囲の画素に比べて高い輝度値をもたせることができるからである。
【0023】
上述のように2値化された画像Hが作成されると、検査領域Wn毎に実装部品19が適正に実装されているか否かを判断する工程にはいる。すなわち、図8に示すように、初期設定を「n=0」とし(ステップS802)、次に「n+1→n」と代入する(ステップS804)。続いて、第nパッドの検査領域Wnにおける白色領域の面積Kbを算出する(ステップS806)。この算出した面積Kbが、マスタ画像Eの検査領域Wnにおける白色領域の面積に基づいて設定された規定値Ka以上であるかを比較する(ステップS808)。比較した結果、算出した面積Kbが規定値Ka以上に達していたとき(Kb≧Ka)、これを不良であるとして、次へ移行し第nパッドの検査領域Wnについて不良(NG)マークを書き込む(ステップS810)。一方、算出した面積Kbが規定値Ka以上ではないとき(Kb<Ka)、これを良としてステップS812へとジャンプする。ステップS810に続いて、又はステップS808からジャンプしてくると、全数の検査が終了したか、つまり検査数が全パッド数に達したか否か、すなわちこの場合「n=6?」を判断する(ステップS812)。
【0024】
ここで「n=6」に達していないとき、全パッドについての検査が終了していないと判断し、第(n+1)パッドの検査領域Wn+1に対する処理を開始するため再びステップS804へと戻る。一方、ここで「n=6」に達していたとき、全パッドについての検査が終了したと判断し、検査結果を示すため検査結果画像Jを表示部8に表示させる(ステップS814)。図10(b)に示すように、この検査結果画像Jは、被検査基板Sが撮像された画像FにNGマークとして「×」印を付したものである。この被検査基板Sにおいては、上段の実装部品19が欠品しているため検査領域W1,W2に対応する領域に「×」印が付されている。また、下段の実装部品19に位置ずれが生じているものの、白色領域の面積が規定値未満であったため(ステップS806)、実質的に問題のない位置ずれと判断され、検査領域W5,W6に対応する領域には「×」印が付されていない。
【0025】
以上のように、実装部品検査装置1においては、被検査基板Sを撮像してその画像Fを取得し、検査領域Wnを示すマスク画像Cに基づいて、被検査基板Sが撮像された画像Fから検査領域Wnに対応する領域を抽出して被検査画像Gを作成する。このようにして作成した被検査画像Gを検査基準であるマスタ画像Eと比較することによって、被検査基板Sにおける実装部品19の欠品や位置ずれ等を検査する。このように、検査領域Wnに的を絞って検査を行うため、処理装置5における演算の高速化が可能になる。また、実装部品19が適正に実装されているにもかかわらず、検査領域Wn以外の領域における何らかの相異(例えば、ICに印刷された生産ロット等)を原因として被検査基板Sが実装不良と判断されるような事態を防止することができ、検査精度を向上させることが可能になる。
【0026】
また、実装部品検査装置1においては、周囲の画素に比べて高い輝度値を有する電極17,21を示す画素の積算面積に基づいて、マスタ画像Eと被検査画像Gとの比較を行うため、被検査基板Sにおける実装部品19の欠品や位置ずれ等の検査結果を高精度且つ簡易に得ることができる。さらに、検査領域Wnに対応する領域毎にマスタ画像Eと被検査画像Gとの比較を行うため、実装部品19毎に被検査基板Sにおける欠品や位置ずれ等を検査することができ、実装不良となった実装部品19を特定することが可能になる。
【0027】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、マスタ画像Eと被検査画像Gとを比較する際、両画像の輝度値の差を画素毎にとって差画像を作成し、この差画像を所定の閾値で2値化して画像Hを作成したが(ステップS708,S710)、両画像の白色領域(すなわち、電極17,21を示す領域)の重なりを抽出することによって画像Hを作成してもよい。このように画像Hを作成したときは、抽出した白色領域の面積が所定の規定値以下である場合にNGマークを書込むようにすればよい。また、マスタ画像Eと被検査画像Gとの比較は、白色領域の面積に基づくものでなくとも、例えば、両画像間における白色領域の位置の相対差に基づくものであってもよい。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る実装部品検査方法は、実装部品が実装された被検査基板を検査する実装部品検査方法であって、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得する工程と、マスタ基板が撮像された画像と、基準実装部品が実装される領域を検査領域として示すマスク画像とに基づいて、マスタ基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出したマスタ画像を作成する工程と、被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、被検査基板が撮像された画像とマスク画像とに基づいて、被検査基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出した被検査画像を作成する工程と、マスタ画像と被検査画像との比較を行う工程とを備えることによって、画像に基づく被検査基板の検査を効率良く行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実装部品検査方法が実施される実装部品検査装置の一実施形態を示す模式図である。
【図2】図1に示す実装部品検査装置の処理装置によるマスク画像の作成処理を示すフローチャートである。
【図3】図1に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、(a)はプリント基板が撮像された画像であり、(b)は半田印刷済基板が撮像された画像である。
【図4】図1に示す実装部品検査装置の処理装置により作成されたマスク画像を示す模式図である。
【図5】図1に示す実装部品検査装置の処理装置によるマスタ画像の作成処理を示すフローチャートである。
【図6】図1に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、(a)はマスタ基板が撮像された画像であり、(b)はマスタ画像である。
【図7】図1に示す実装部品検査装置の処理装置による被検査基板の検査処理の前半を示すフローチャートである。
【図8】図1に示す実装部品検査装置の処理装置による被検査基板の検査処理の後半を示すフローチャートである。
【図9】図1に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、(a)は被検査基板が撮像された画像であり、(b)は被検査画像である。
【図10】図1に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、(a)はマスタ画像と被検査画像との差画像を2値化した画像であり、(b)は検査結果画像である。
【符号の説明】
1…実装部品検査装置、3…カメラ、4…リング型照明、5…処理装置、11…プリント基板(未実装基板)、13…半田印刷済基板(半田基板)、14…クリーム半田、15…基準実装部品、17,21…電極、19…実装部品、A…プリント基板が撮像された画像、B…半田印刷済基板が撮像された画像、C…マスク画像、D…マスタ基板が撮像された画像、E…マスタ画像、F…被検査基板が撮像された画像、G…被検査画像、H…2値化された画像、J…検査結果画像、Ka…規定値、Kb…算出した面積、M…マスタ基板、S…被検査基板、Wn(n=1〜6)…検査領域。
Claims (4)
- 実装部品が実装された被検査基板を検査する実装部品検査方法であって、
検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記マスタ基板が撮像された画像と、前記基準実装部品が実装される領域を検査領域として示すマスク画像とに基づいて、前記マスタ基板が撮像された画像における前記検査領域に対応する領域を抽出したマスタ画像を作成する工程と、
前記被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記被検査基板が撮像された画像と前記マスク画像とに基づいて、前記被検査基板が撮像された画像における前記検査領域に対応する領域を抽出した被検査画像を作成する工程と、
前記マスタ画像と前記被検査画像との比較を行う工程とを備え、
前記マスク画像の作成は、
前記基準実装部品を実装する前の未実装基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記未実装基板上に前記基準実装部品を接続するための半田が塗布された半田基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記未実装基板が撮像された画像と前記半田基板が撮像された画像との輝度値の差を画素毎にとる工程とを備えて行われることを特徴とする実装部品検査方法。 - 前記比較を行う工程は、前記実装部品に設けられた電極を示す画素に基づいて前記マスタ画像と前記被検査画像との比較を行う工程であることを特徴とする請求項1に記載の実装部品検査方法。
- 前記比較を行う工程は、前記検査領域に対応する領域における前記電極を示す画素の積算面積に基づいて前記マスタ画像と前記被検査画像との比較を行う工程であることを特徴とする請求項2に記載の実装部品検査方法。
- 前記比較を行う工程は、前記検査領域が複数存在する場合には、前記検査領域に対応する領域毎に前記マスタ画像と前記被検査画像との比較を行う工程であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の実装部品検査方法。
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