JP4267526B2 - 印刷半田検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板上に印刷された半田等の位置ずれを検査する印刷半田検査装置に関する。

プリント基板上にパッケージＩＣやチップ部品等の電子部品を実装する場合、いわゆるリフロー式の表面実装技術が従来から多用されているが、その表面実装に際しては、電子部品のプリント基板上への実装作業に先立って、プリント基板にクリーム半田等の接続材料を所定パターン形状でスクリーン印刷したり、チップ部品の仮固定用接着剤を必要箇所に塗布したりする作業がなされる。

このような場合、印刷半田検査装置を用いて、プリント基板上に配線パターンと共に予め形成されている基準位置認識用のマーク（以下、単に認識マークという）の中心座標を基準位置として、プリント基板とその上に印刷する半田パターンの検査が行なわれる。また、印刷半田検査装置を使って、接着剤パターンの検査や部品実装状態（実装電子部品の欠けや位置ずれ等）の検査も実施する場合がある。

従来のこの種の印刷半田検査装置としては、例えばレーザ光源からの光によって部品実装面である配線パターン面を露光走査する一方、その配線パターン面上の電極パッド、電極パッド上に印刷された半田、認識マーク、基板基材面およびレジスト部等の各部位における光反射特性の相違に基づいて、配線パターン面の画像読取りを行い、その読取り画像を所定の閾（しきい）値で高反射光量域と低反射光量域とに分ける２値化処理を実行して、電極パッド類や認識マーク等をパターンマッチング検出できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、検査結果が正常である部位と異常である部位とを色違いの視覚情報として表示し、検出結果の把握を容易化したものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３２７３８号公報 特開２００２−２６５１２号公報

しかしながら、上述のような印刷半田検査装置にあっては、印刷半田パターンの各部位について配線パターン面上の位置ずれをＸＹ平面上におけるＸ方向、Ｙ方向の位置ずれとしてのみ測定していたため、印刷半田パターンが基板に対して回転方向にずれていることが要因でＸ方向、Ｙ方向の位置ずれが大きく現われているような場合に、その不良原因を即座に把握するのが難しいという問題があった。

また、印刷機側にはＸＹ平面上におけるＸ方向、Ｙ方向の位置のみならず、回転角度θを調整できるものがあるが、そのような場合に、不良原因がＸ方向、Ｙ方向の位置のずれ、すなわち基準位置からの平行位置ずれであるのか、所定の回転中心回りの角度ずれであるのかを即座に判定できないため、半田印刷機側の補正のための情報取得に時間がかかるという問題があり、しかも、角度ずれの傾向把握ができないために有効な補正情報が得られなかった。

本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたもので、印刷半田の平行移動ずれと角度ずれを共に検出することができる印刷半田検査装置を提供することを目的とし、さらに、印刷半田の平行移動ずれと角度ずれの推移を把握容易な形態で知らせることができる印刷半田検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的達成のため、被測定対象であって半田が印刷されたプリント基板に光を照射し、前記プリント基板からの反射光量に応じた検出信号を出力する検出ヘッドを有し、前記検出信号と前記プリント基板の半田を印刷するときに用いられる設計値情報とに基づいて複数の半田印刷領域にそれぞれ印刷された複数の半田の印刷状態を判定する印刷半田検査装置において、前記半田印刷領域における仮回転中心座標を複数設定する中心座標設定手段と、該複数設定された仮回転中心座標の各座標を中心として、前記プリント基板に印刷された有効なすべての半田についての回転方向の角度ずれを、各半田のずれ方向に対応する正負を含めた角度ずれのずれ量として順次検出するとともに、前記複数の仮回転中心座標のうち前記複数の半田の角度ずれのずれ量の総和が最小となるいずれか１つの仮回転中心座標を選択して、該選択した仮回転中心座標と該仮回転中心座標での前記角度ずれのずれ量の総和とに対応する最終検出情報を出力する回転ずれ検出手段と、を設け、前記中心座標設定手段が、第１の中心座標検索領域内に前記半田印刷領域における第１の仮回転中心座標を複数設定するとともに、前記回転ずれ検出手段が、該複数設定された第１の仮回転中心座標の各座標を中心として前記複数の半田の回転方向の角度ずれを順次検出するとともに、該複数の第１の仮回転中心座標についての前記複数の半田の角度ずれのずれ量の総和が最小となるよう、前記複数の第１の仮回転中心座標のうちいずれか１つの第１の仮回転中心座標を選択し、前記回転ずれ検出手段により前記いずれか１つの第１の仮回転中心座標が選択されたとき、前記中心座標設定手段が、前記いずれか１つの第１の仮回転中心座標を中心とする前記第１の中心座標検索領域より狭い第２の中心座標検索領域内に前記半田印刷領域における第２の仮回転中心座標を複数設定し、前記中心座標設定手段により前記第２の中心座標検索領域内に前記複数の第２の仮回転中心座標が設定されたとき、前記回転ずれ検出手段が、該複数設定された第２の仮回転中心座標の各座標を中心として前記複数の半田の回転方向の角度ずれを順次検出するとともに、前記複数の第２の仮回転中心座標のうち前記複数の半田の角度ずれのずれ量の総和が最小となるいずれか１つの第２の仮回転中心座標を選択して、該選択した第２の仮回転中心座標と該第２の仮回転中心座標での前記角度ずれのずれ量の総和とに対応する最終検出情報を出力するものである。

この構成により、印刷半田の角度ずれを正確に、かつ複雑な処理を行なうことなく迅速に検出可能となる。

本発明の印刷半田検査装置は、上記構成に加え、前記設計値情報から得られる印刷されるべき各半田のＸＹ平面上のＸ方向、Ｙ方向または回転方向の位置と、前記検出ヘッドからの検出信号により特定される印刷された各半田のＸＹ平面上のＸ方向、Ｙ方向または回転方向の位置との相違から、前記プリント基板に印刷された有効なすべての半田について、前記ＸＹ平面上の平行移動ずれおよび角度ずれのうち少なくとも一方に関する視覚情報を表示する表示手段を備え、前記表示手段が、前記印刷の順で奇数枚目となる一方の基板グループと、前記印刷の順で偶数枚目となる他方の基板グループとについて、比較可能な視覚情報を提示するものとすることもできる。

この構成により、各半田印刷領域における印刷半田の平行移動ずれおよび角度ずれのうち少なくとも一方を、ユーザーに印刷状態の検査結果として即座にかつ把握の容易な形態で提示でき、プリント基板の搬送位置決め精度の偏りをも考慮した高精度の検査結果を、半田印刷機側へのより有効な補正情報として迅速かつ的確に出力できる。

本発明によれば、印刷半田の角度ずれを正確に、かつ複雑な処理を行なうことなく迅速に検出することができ、複数の印刷半田を含んだ印刷半田パターンの位置ずれを正確に把握できるとともに、印刷機側の補正に適した検査情報を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１から図８は本発明の好ましい一の実施の形態に係る印刷半田検査装置を示す図である。

まず、その構成について説明する。

図１および図２において、検出ヘッド１１はヘッド移動機構１５に支持されており、このヘッド移動機構１５によって検出ヘッド１１が所定の平面移動（Ｘ、Ｙ方向、例えば水平方向）およびこれと直交する方向（Ｚ方向、例えば鉛直方向）に精密に位置決めおよび移動可能になっている。

検出ヘッド１１の下方側には、基板搬送ラインを構成する固定ガイド１６およびこれに対し平行移動する可動ガイド１７が設けられており、プリント基板１は両ガイド１６，１７によって図２の左右方向に移動可能に案内され、図示しない搬送ベルトによって同図中の右向きに搬送される。また、その搬送方向所定位置には位置決めピン１８が設けられており、この位置決めピン１８は固定ガイド１６および可動ガイド１７によるプリント基板１の搬送基準高さに対して上下に出没するようになっている。そして、この位置決めピン１８が、突出時にプリント基板１の搬送方向の先端に当接して、搬送方向にのみ移動可能なプリント基板１を所定位置に位置決めする。

検出ヘッド１１は、このプリント基板１の停止・位置決め位置の近傍に位置しており、プリント基板１の配線パターン面１ａに光を照射するとともに、その配線パターン面からの反射光量に応じた検出信号を出力するようになっている。

図１に示すように、検出ヘッド１１は、所定形状のケース２１内にレーザ光源２２、受光部２３および検出信号生成部２５を内蔵している。レーザ光源２２はケース２１の下部一方側（図１中の左下側）に配置され、検出ヘッド１１の検出中心線２１ｃに対して所定の角度をなすよう光軸設定されている。また、受光部２３は、検出ヘッド１１の下部他方側（図１中の右下側）に配置され、検出ヘッド１１の検出中心線２１ｃに対して所定の角度をなすよう光軸配設されている。そして、検出ヘッド１１の検出中心線２１ｃ上で所定の検出高さ位置に配線パターン面１ａが位置するとき、レーザ光源２２からの検出対象プリント基板１への入射光のうち配線パターン面１ａで反射された光が受光部２３で受光されるようになっている。詳細は図示しないが、受光部２３はフォトダイオード等の光電変換可能な受光素子および結像レンズ等で構成され、受光した光の光量（光強度）に対応する光電流信号を出力する。

検出信号生成部２５は、受光部２３からの光電流信号を電圧信号に変換し増幅するＩ−Ｖ（電流-電圧）変換および増幅回路とを内蔵しており、受光部２３からの光電流に対応する電圧信号を光量の検出信号として出力する。

なお、レーザ光源２２からのビーム状の光は、好ましくは図示しない光偏向手段によって所定の走査幅を持って偏向走査され、プリント基板１は一定幅分の偏向走査と共に、検出ヘッド１１が図２中上下方向に移動することによって帯状に走査され、更に検出ヘッド１１が図２中の左側に前記偏向走査幅分ずつ移動することによって、所要の基板面全域にわたる画像読取りのための露光がなされる構成となっている。

検出ヘッド１１の検出信号はデータ処理装置３０に取り込まれる。

データ処理装置３０は、そのハードウェア構成の詳細を図示していないが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース等を含むマイクロコンピュータ構成のもので、図１に示すように、基準位置検出部３１、中心座標設定部３２、平行移動ずれ検出部３３、回転ずれ検出部３４、状態判別部３５、表示処理部３６等を含んで構成されている。

基準位置検出部３１は、プリント基板１の設計値情報および検出ヘッド１１からの検出信号に基づいて、プリント基板１の複数の、例えば図３に示すように対角線上に配された一対の認識マーク１ｂの位置を検出するようになっている。

プリント基板１については、詳細を図示していないが、例えばガラスエポキシ樹脂製の板状基材に配線層となる金属膜（例えば銅箔）を成膜し、これを選択的エッチング等により所定の配線パターン形状にしたものであり、認識マーク１ｂの平面マーク形状は、例えば丸形であるが、これに限らず、十字型や三角型等でもよい。

このプリント基板１の配線パターン面１ａ上には、例えばパッケージＩＣやチップ部品等を表面実装するための複数種の電極パッド部１ｐ，１ｑ，１ｒ等が形成されており、そのための印刷半田パターンが例えばペースト状のろう付け材料（直径数μｍから数十μｍの半田粒子を含んだいわゆるクリーム半田）をスクリーン印刷することで形成されている。

中心座標設定部３２は、通常、基準位置検出部３１によって特定された各認識マーク１ｂの座標情報から両認識マーク１ｂのほぼ中間点である回転中心座標１ｃ（図３参照）を算出し、その算出座標を回転中心座標として設定をする。すなわち、中心座標設定部３２は、基準位置検出部３１の検出情報に基づいて、前記半田印刷領域における回転の中心座標を設定するようになっている。なお、この回転中心座標設定は、必ずしも認識マーク１ｂの中間点である必要はなく、半田印刷機の仕様やプリント基板１の搬送系の仕様によって生じやすく補正し易い回転中心が異なり得るから、ユーザーが画面上で別の基準で求めた座標（例えば２つの認識マークを結ぶ線とプリント基板１のガイド基準面から所定距離を隔てた平行線との交点座標）を指定することもできるようになっている。

中心座標設定部３２は、通常、基準位置検出部３１によって特定された各認識マーク１ｂの座標情報から両認識マーク１ｂのほぼ中間点である回転中心座標１ｃ（図３参照）を算出し、その算出座標を回転中心座標として設定をする。すなわち、中心座標設定部３２は、基準位置検出部３１の検出情報に基づいて、前記半田印刷領域における回転の中心座標を設定するようになっている。なお、この回転中心座標設定は、必ずしも認識マーク１ｂの中間点である必要はなく、半田印刷機の仕様やプリント基板１の搬送系の仕様もよって生じやすく補正し易い回転中心が異なり得るから、ユーザーが画面上で別の基準で求めた座標（例えば２つの認識マークを結ぶ線とプリント基板１のガイド基準面から所定距離を隔てた平行線との交点座標）を指定することもできるようになっている。

平行移動ずれ検出部３３は、受光部２３からの検出信号および設計値情報を基に、パッケージＩＣ等の実装部品（図示していない）の実装部である電極パッド部１ｐ，１ｑ，１ｒ等について、各電極パッド部の印刷半田のＸＹ方向のずれである平行移動ずれの量を、画像データのドット単位（画素ピッチに対応する単位長さ）で算出して出力する。すなわち、平行移動ずれ検出部３３は、プリント基板１の設計値情報および検出ヘッド１１の検出信号に基づいて、半田印刷領域における複数の印刷半田の平行移動ずれを検出するようになっている。

具体的には、例えば図４（ａ）に示すように、特定の電極パッド部の印刷半田の設計輪郭形状１０１が長方形である場合、この形状に対応する輪郭座標のドット群の設計値データと、この印刷半田の画像読取りによって得られた印刷半田輪郭形状１０２のドット群の測定値データとを用いて、測定された印刷半田輪郭形状１０２をＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ何ドットだけシフトさせると、印刷半田輪郭形状１０２の図心が設計輪郭形状１０１の図心に最も近くなるかを計算し、必要なドット数だけのずれが存在するものとする。同図においては、印刷半田輪郭形状１０２が設計輪郭形状１０１に対して長く、左に１ドット分、右に３ドット分出ているから、印刷半田輪郭形状１０２を左へ１ドット分シフトさせると、図４（ｂ）に示すように、印刷半田輪郭形状１０２の図心が設計輪郭形状１０１の図心と一致する。したがって、この場合の平行移動ずれはＸ方向に１ドットで、図中の左側を正とすると、平行移動ずれは−１、シフト量は＋１となる。

平行移動ずれ検出部３３は、このような平行移動ずれの算出処理を、プリント基板１の各印刷半田について実行し、更に、プリント基板１上の印刷半田を全体として印刷半田パターンとした場合に、この印刷半田パターンを一律にＸ方向、Ｙ方向の正負の向きに数ドットの範囲内でシフトさせ、有効なすべて（印刷幅過大ＮＧ部およびブリッジ半田部を除く）の印刷半田の重心が設計輪郭形状の図心にもっとも近くなるように、例えば全印刷半田の平行移動ずれ量の総和が各方向について最小となるシフト量を計算し、その結果からＸ方向、Ｙ方向のずれを求めて、平行移動ずれ検出情報を出力する。

平行移動ずれ検出部３３は、更に、回転ずれ検出部３４と協働して、複数段階に微小化したシフト量を設定しながらより細かく前記ずれの総和が小さくなる位置を特定し、その結果からＸ方向、Ｙ方向のずれを求めて、ｍｍ単位の平行移動ずれ検出情報を出力するようになっている。

具体的には、平行移動ずれ検出部３３は、例えば最初に複数ドット単位の大きな第１シフト量で印刷半田パターンをシフトさせた上でそのシフト方向のずれ量の総和を求め、そのときに全印刷半田のずれ量の総和が最小となるシフト量の前後１ドットの範囲内で、今度はシフト量を第１シフト量の数分の一から十分の一程度に微小化した第２シフト量（以下、便宜的にサブシフト量とも呼ぶ）を設定し、このサブシフト量の単位で再度印刷半田パターンを一律に正負の向きに数サブシフト量の範囲内でシフトさせ、そのシフト方向（Ｘ方向又はＹ方向）におけるの平行移動ずれ量の総和を求めるという処理を、要求される検出精度に応じて、複数回実行する。なお、要求される平行移動ずれの検出精度は、例えば０．００１ｍｍ以下の検出精度であるが、上述のような処理は、計算自体が複雑でないため、現在のシフト量から次のサブシフト量へと多段階（例えば３段階）にシフト量を微小化しても、昨今のハードウェア性能からすれば、処理速度の低下が問題となるような負荷は生じない。印刷半田が、ブリッジ状態か若しくは印刷幅過大であり、又は欠落している場合には、その部位についての平行移動ずれの算出はスキップする。

回転ずれ検出部３４は、プリント基板１の設計値情報、平行移動ずれ検出部３３の検出情報および中心座標設定部３２の設定情報に基づいて、前記複数の印刷半田の角度ずれを反時計回り（ＣＣＷ）方向を正として検出する。

例えば、図５に示すように、回転中心１ｃの座標と、各電極パッド部の印刷半田の設計輪郭２０１Ａ〜２０１Ｄのデータおよび測定された輪郭２０２Ａ〜２０２Ｄのデータから、各設計輪郭２０１Ａ〜２０１Ｄの図心座標と測定された輪郭２０２Ａ〜２０２Ｄの重心のなす回転中心１ｃ回りの回転方向のずれ角θ１〜θ４として算出する。

回転ずれ検出部３４は、このような角度ずれの算出処理を、プリント基板１の各印刷半田について実行し、更に、プリント基板１上の印刷半田を全体として印刷半田パターンとした場合に、この印刷半田パターンを一律に所定角度範囲内で所定微小角度シフト単位で回転させ、すべての印刷半田の重心がその設計輪郭形状の図心に最も近くなるように、例えば全印刷半田の角度ずれ量の総和が最小となる微小角度シフト量を計算して、その結果に対応する角度ずれを印刷半田パターン全体としての角度ずれθと設定する。

また、回転ずれ検出部３４は、後述する回転中心座標のファインチューニング処理の後、図６（ａ）に示すように、プリント基板１上のある実装部品に対応する電極パッド部１ｑの印刷半田の設計輪郭形状２１１が２列に整列する複数の長方形である場合、回転ずれ検出部３４は、この形状に対応する輪郭座標のドット群の設計値データと、この印刷半田の画像読取りによって得られた印刷半田輪郭形状２１２のドット群の測定値データとを用いて、測定された印刷半田輪郭形状２１２の半田整列中心線２１２ｃと設計輪郭形状２１１の半田整列中心線２１１ｃを求め、両半田整列中心線２１１ｃ、２１２ｃの交差角θｑを算出する。このときの半田整列中心線２１１ｃ、２１２ｃの算出はそれぞれに対応する２列の長方形のすべての重心又は図心との距離が最小となる傾きの中心線を特定するようなされ、交差角θｑは１つの部品実装部位における角度ずれとなる。したがって、交差角θｑの分だけ印刷半田輪郭形状２１２を回転させると、図５（ｃ）に示すように、角度ずれがゼロになる。

中心座標設定部３２、平行移動ずれ検出部３３および回転ずれ検出部３４で求められた各検出情報は、状態判別部３５に取り込まれる。

状態判別部３５は、設定器１３からの各判定項目についての情報と設計値情報を入力し、中心座標設定部３２、平行移動ずれ検出部３３および回転ずれ検出部３４から検出情報に基づいて、各電極パッド部の印刷半田の欠落やＸＹ方向の位置ずれ、それら印刷半田の平坦度、角度ずれ等が許容範囲内か否か（ＯＫかＮＧか）を判定するようになっている。また、状態判別部３５は、各判定項目についての判定結果情報を表示器１４に表示するための画像データの生成および出力を表示処理部３６に実行させる。

一方、本実施形態においては、上述の回転中心座標検出に際して、例えば図６に示すような多接続部品の角度ずれの算出に先立って、次のようなファインチューニング処理を実行する。

まず、中心座標設定部３２は、半田印刷領域における仮回転中心座標をＸ、Ｙ方向の複数ドット範囲に複数設定する。例えば、図７（ａ）に示すように、縦横４ドットにわたる第１の中心座標検索領域３００を設定して、その領域を１６分割する縦横の分割線３０１，３０２の２５個の交点を仮回転中心座標（Ｘｉ，Ｙｉ）としてする。このとき、領域の中心座標は最初に設定された中心座標値でこれを（Ｘ１，Ｙ１）とし、−２＜ｉ＜２とする。

次いで、各仮回転中心座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を中心として、複数の印刷半田の角度ずれを順次検出する。例えば、図７（ａ）中の第１の中心座標検索領域３００の最上最左の仮回転中心座標（Ｘ１−２，Ｙ１＋２）からＹ方向で同一位置に位置する他の４つの座標（Ｘ１−１，Ｙ１＋２）、（Ｘ１，Ｙ１＋２）、（Ｘ１＋１，Ｙ１＋２）、（Ｘ１＋２，Ｙ１＋２）について、それぞれ角度ずれ（のずれ量）の算出を行なう。次いで、直下のＹ＋１の５つ座標列に関して、同様に最左の座標（Ｘ１−２，Ｙ１＋１）から右に順次角度ずれ検出を行なって、更に下の交点座標群についても、最後に座標（Ｘ＋２，Ｙ−２）について角度ずれを算出するまで、各印刷半田の角度ずれとその総和を算出する。

そして、複数の印刷半田の角度ずれの総和が最小となるよう、複数の仮回転中心座標（Ｘｉ，Ｙｉ）のうちいずれか１つの仮回転中心座標を選択する。

ここで、例えば角度ずれのずれ量の総和が最小となる仮回転中心座標が、座標（Ｘ１＋１，Ｙ１＋１）であったとすると、次いで、この座標を中心として第１の中心座標検索領域３００より狭い第２の中心座標検索領域３１０を設定して、この第２の中心座標検索領域３１０を更に格子状に分割して、各交点座標（Ｘｓ，Ｙｓ）について、上述と同様な角度ずれのずれ量およびその総和の算出を実行する。

例えば、図７（ｂ）に示すように、第２の中心座標検索領域３１０は縦横１ドットピッチとなる領域サイズで、それを更に０．２５ドットピッチの単位で分割し、２５個の交点座標を仮回転中心座標とすることで、再度上述と同様な仮回転中心座標の順序で角度ずれのずれ量およびその総和の算出を実行し、角度ずれのずれ量の総和が最小となる座標を特定し、求めるべき座標として選択する。

このようにして選択された仮回転中心座標とその回転中心座標に対応する角度ずれは、回転ずれ検出部３４の最終検出情報として、状態判別部３５に出力される。そして、上述のように、状態判別部３５が、各判定項目についての判定結果情報を表示器１４にて表示するための画像データの生成および出力を表示処理部３６に実行させる。

表示処理部３６の出力に応じて表示を行なう表示器１４は、例えば図８に示すように、プリント基板１の名称、測定枚数、測定枚数中のＯＫ枚数およびＮＧ枚数、エラー検出回数、不良率などの表示を行なう複数の上側の表示部１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ，１４１ｅ，１４１ｆと、それぞれ画面左方側に配置され、時刻、検査の総合判定結果および不良製品リスト等の表示を行なう複数の左側の表示部１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃと、画面中央部に配置され、Ｘ方向およびＹ方向の平行移動と角度ずれとを表示する中央画面部１４３と、画面右方側に配置され、各測定項目についての判定結果リストおよび中央画面部１４３のグラフ表示の説明が行なわれる複数の右側の表示部１４４ａ，１４４ｂとを有している。

ここで、中央画面部１４３は、縦軸をずれ量とし、横軸を時間としたグラフであって、その上半部で平行移動ずれを（図中では「Ｘ方向ずれ」「Ｘ方向ずれ」）、その下半部で角度移動ずれ（図中では「θずれ」）を示すものを表示することができる。

すなわち、表示器１４は、表示処理部３６と共に、平行移動ずれおよび角度ずれに関連する視覚情報を提示する表示手段を構成しており、本実施形態においては、平行移動ずれおよび角度ずれの傾向を時系列的に示す視覚情報を、例えば図８に示すような折れ線グラフの形態で表示するようになっている。前記視覚情報の表示形態としては、他形式のグラフでもよく、グラフでなく印刷領域上の位置情報を含むマップや３次元表示その他の視覚情報でもよい。

あるいは、検査対象の基板１に後述するような半田印刷条件又は検査時搬送条件の相違がある場合、前記条件が同じになる基板毎にグループ分けし、それぞれのグループに対する表示エリアを分けて、印刷条件の相違による各基板グループについての印刷半田のずれ量を対比可能な視覚情報を提示するようにすることもできる。

図９はそのような場合の表示態様の一例を示す図で、同図中で図８に示した構成と同一か又はそれに対応する構成要素については図８と同一の符号を付している。

同図に示すように、中央画面部１４３には、画面内の左側に位置する奇数枚目の基板１についてのずれ量表示エリア１４３ａと、画面内の右側に位置する偶数枚目の基板１についてのずれ量表示エリア１４３ｂとに分かれている。そして、奇数枚目の基板グループについてのずれ量表示エリア１４３ａと、偶数枚目の基板グループについてのずれ量表示エリア１４３ｂとを、それぞれの平行移動ずれおよび角度ずれのみならず、検査の進行に伴う時間的推移と共に、比較・対比して観察することが可能になっている。なお、条件に応じて、表示エリアを２つでなく３つ以上にすることも勿論可能である。

図９に示す表示態様の場合は、例えば、基板１を固定ガイド１６および可動ガイド１７の間に供給する際、奇数枚目を固定ガイド１６側から、偶数枚目を可動ガイド１７側からというように交互に異なる搬送方向で供給する場合において、検査する基板１の位置決め状態が奇数枚目と偶数枚目とでわずかに相違する可能性があり、これが印刷半田の平行移動ずれおよび角度ずれに影響することがあるからであり、その場合、搬送系の見直しが印刷半田の位置ずれ縮小に有効だからである。

図９に示す表示態様は、あるいは、クリーム半田のスクリーン印刷時において、図外の半田印刷機のスキージの移動方向が、基板１の奇数枚目には往復移動方向の一方側、偶数枚目にはその他方側といった具合に異なっており、それによって奇数枚目と偶数枚目とで半田印刷状態にわずかな相違が生じるといった半田印刷機側の印刷条件に対応したものである。この場合にも、印刷半田の平行移動ずれおよび角度ずれは、前記半田印刷機側でのプリント基板１についてのＸ、Ｙ方向の基準位置の調整や回転方向の位置調整のみならず、半田印刷機の機構部調整等にも有効利用できることになる。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施の形態の基準位置検出装置およびこれを備えた印刷半田検査装置では、ヘッド移動機構１５による検出ヘッド１１の位置決めおよび前記搬送手段によるプリント基板１の搬送・位置決めがなされた後、プリント基板１と検出ヘッド１１が相対移動され、レーザ光源２２からの光が所定方向に走査されてプリント基板１の配線パターン面１ａのうち認識マーク１ｂを含む所定印刷領域が画像読取りされ、その読取り画像を用いた基準位置算出、中心座標設定、平行移動ずれ検出および角度ずれ検出が実行されて、それらの検出情報を基に印刷状態の良否判別が設計許容値情報等を基に行なわれる。そして、その結果が、例えば図８又は図９に示すような表示形態で、表示器１４に表示される。

このような印刷半田検査装置の動作時においては、複数の印刷半田についての平行移動ずれ（Ｘ方向ずれ、Ｙ方向ずれ）と、複数の印刷半田のそれぞれの角度ずれ（θずれ）および全体としての角度ずれ等が検出可能となり、さらに、複数の印刷半田を含んだ印刷半田パターンの位置ずれを正確に把握できるようになる。したがって、印刷機側の補正に適した検査情報を得ることができる。

また、中心座標設定部３２が、半田印刷領域における仮回転中心座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を複数設定し、回転ずれ検出部３４が、各仮回転中心座標を中心として前記複数の印刷半田の角度ずれを順次検出するとともに、それら複数の仮回転中心座標についての印刷半田の角度ずれの総和量が最小となるよう、複数の仮回転中心座標（Ｘｉ，Ｙｉ）のうちいずれか１つの仮回転中心座標を選択して、選択した回転中心座標とその回転中心座標に対応する角度ずれとを最終検出情報として出力するので、印刷半田の平行移動ずれと角度ずれをきわめて正確に、しかも複雑な処理を行なうことなく迅速に検出できることとなる。

さらに、本実施形態においては、平行移動ずれ検出部３３および回転ずれ検出部３４の検出情報に基づいて、複数の印刷半田の半田印刷領域における平行移動ずれおよび角度ずれに関連する視覚情報を表示するので、半田印刷領域における複数の印刷半田の平行移動ずれおよび角度ずれを、これらに関連する視覚情報として表示するので、ユーザーに印刷状態の検査結果を即座にかつ把握の容易な形態で通知することができる。

また、表示器１４により、前記平行移動ずれ（Ｘ方向ずれ、Ｙ方向ずれ）と、角度ずれ（θずれ）との傾向を時系列的に示す視覚情報、例えば、縦軸をずれ量、横軸を時間とするグラフを表示するので、位置ずれの傾向等をより的確に把握することができ、印刷機側の補正に対してより有効な情報を得ることができる。

また、本実施の形態においては、半田印刷条件や検査前の基板搬送条件の相違に応じて、同一条件の基板毎にグループ分けし、そのグループ間の比較観察が可能な表示形態でずれ量を示す視覚情報を提示するので、複数のプリント基板１の印刷状態をより詳細に検査できるとともに、印刷機側の補正に際してのより有効な情報を迅速かつ的確に提供することができる。

なお、上述の実施の形態の説明においては、便宜上、基板１にＩＣパッケージ等の電子部品が実装されていないものとして説明したが、本発明の印刷半田検査装置は、基板１に実装されるべき電子部品の一部又は全部を実装した状態での検査が可能であることはいうまでもなく、例えば実装された各電子部品の角度ずれや実装部品全体としての角度ずれ等を検出することができることはいうまでもない。

以上のように、本発明の印刷半田検査装置は、複数の印刷半田についての平行移動ずれと、複数の印刷半田のそれぞれの角度ずれおよび全体としての角度ずれ等を検出できるようにしたので、複数の印刷半田を含んだ印刷半田パターンの位置ずれを正確に把握でき、印刷機側の補正に適した検査情報を得ることができるという効果を奏し、プリント基板上に印刷された半田等の位置ずれを独立して検査する印刷半田検査装置としてのみならず、印刷機側に付設される形態でも有用である。

本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置のプリント基板搬送手段のガイドおよび位置決め部の構成を示す平面図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置のプリント基板の上面図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置の平行移動ずれ算出手順を示す説明図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置の角度ずれ算出内容の模式的説明図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置の平行移動ずれ修正および角度ずれ修正手順を示す説明図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置の中心座標検出の手順の説明図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置の表示手段の表画面の説明図である。 本発明の一の実施の形態に係る印刷半田検査装置の表示手段に、図８とは異なる表示態様を採用した、他の表示態様の説明図である。

符号の説明

１ プリント基板
１ａ 配線パターン面（部品実装面）
１ｂ 認識マーク
１ｃ 回転中心座標
１ｐ 電極パッド部
１ｑ 電極パッド部
１１ 検出ヘッド（検出手段）
１３ 設定器（設定手段）
１４ 表示器（表示手段）
１４ａ 周辺表示部
１４ｂ 画面
１５ ヘッド移動機構
１６ 固定ガイド
１７ 可動ガイド
１８ 位置決めピン
２１ ケース
２２ レーザ光源
２３ 受光部
３０ データ処理装置
３１ 基準位置検出部（基準位置検出手段）
３２ 中心座標設定部（中心座標設定手段）
３３ 平行移動ずれ検出部（平行移動ずれ検出手段）
３４ 回転ずれ検出部（回転ずれ検出手段）
３５ 状態判別部（状態判別手段）
３６ 表示処理部（表示手段）
１０１，２０１Ａ〜２０１Ｄ，２１１ 設計輪郭形状
１０２，２０２Ａ〜２０２Ｄ，２１２ 印刷半田輪郭形状
１４３ａ 奇数枚目の基板についてのずれ量表示エリア
１４３ｂ 偶数枚目の基板についてのずれ量表示エリア
３００ 第１の中心座標検索領域
３１０ 第２の中心座標検索領域
θ１〜θ４ 角度ずれ

Claims (2)

1. 被測定対象であって半田が印刷されたプリント基板（１）に光を照射し、前記プリント基板からの反射光量に応じた検出信号を出力する検出ヘッド（１１）を有し、
   前記検出信号と前記プリント基板の半田を印刷するときに用いられる設計値情報とに基づいて複数の半田印刷領域にそれぞれ印刷された複数の半田の印刷状態を判定する印刷半田検査装置において、
   前記半田印刷領域における仮回転中心座標を複数設定する中心座標設定手段（３２）と、
   該複数設定された仮回転中心座標の各座標を中心として、前記プリント基板に印刷された有効なすべての半田についての回転方向の角度ずれを、各半田のずれ方向に対応する正負を含めた角度ずれのずれ量として順次検出するとともに、前記複数の仮回転中心座標のうち前記複数の半田の角度ずれのずれ量の総和が最小となるいずれか１つの仮回転中心座標を選択して、該選択した仮回転中心座標と該仮回転中心座標での前記角度ずれのずれ量の総和とに対応する最終検出情報を出力する回転ずれ検出手段（３４）と、を設け、
   前記中心座標設定手段が、第１の中心座標検索領域内に前記半田印刷領域における第１の仮回転中心座標を複数設定するとともに、前記回転ずれ検出手段が、該複数設定された第１の仮回転中心座標の各座標を中心として前記複数の半田の回転方向の角度ずれを順次検出するとともに、該複数の第１の仮回転中心座標についての前記複数の半田の角度ずれのずれ量の総和が最小となるよう、前記複数の第１の仮回転中心座標のうちいずれか１つの第１の仮回転中心座標を選択し、
   前記回転ずれ検出手段により前記いずれか１つの第１の仮回転中心座標が選択されたとき、前記中心座標設定手段が、前記いずれか１つの第１の仮回転中心座標を中心とする前記第１の中心座標検索領域より狭い第２の中心座標検索領域内に前記半田印刷領域における第２の仮回転中心座標を複数設定し、
   前記中心座標設定手段により前記第２の中心座標検索領域内に前記複数の第２の仮回転中心座標が設定されたとき、前記回転ずれ検出手段が、該複数設定された第２の仮回転中心座標の各座標を中心として前記複数の半田の回転方向の角度ずれを順次検出するとともに、前記複数の第２の仮回転中心座標のうち前記複数の半田の角度ずれのずれ量の総和が最小となるいずれか１つの第２の仮回転中心座標を選択して、該選択した第２の仮回転中心座標と該第２の仮回転中心座標での前記角度ずれのずれ量の総和とに対応する最終検出情報を出力することを特徴とする印刷半田検査装置。
2. 前記設計値情報から得られる印刷されるべき各半田のＸＹ平面上のＸ方向、Ｙ方向または回転方向の位置と、前記検出ヘッドからの検出信号により特定される印刷された各半田のＸＹ平面上のＸ方向、Ｙ方向または回転方向の位置との相違から、前記プリント基板に印刷された有効なすべての半田について、前記ＸＹ平面上の平行移動ずれおよび角度ずれのうち少なくとも一方に関する視覚情報を表示する表示手段（１４，３６）を備え、
   前記表示手段（１４，３６）が、前記印刷の順で奇数枚目となる一方の基板グループと、前記印刷の順で偶数枚目となる他方の基板グループとについて、比較可能な視覚情報を提示することを特徴とする請求項１に記載の印刷半田検査装置。

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