JP4360584B2 - プリント基板検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板に加工された穴の位置や形状等を検査するためのプリント基板検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話の急速な普及や、ビルドアップ基板の実用化等に伴い、プリント基板に加工する穴の小径化（φ０．０５〜φ０．１）と狭ピッチ化が進み、一枚の基板に加工する穴の数が数万個程度になっている。このため、作業者が目視により、プリント基板に加工された穴の位置や穴の形状等の検査（以下、単に「穴の検査」という。）をして品質を維持することは困難であり、プリント基板検査装置を用いて検査するようになってきている。
【０００３】
プリント基板検査装置には、接触式のものと非接触式のものとがあるが、一般に、非接触式のものの方が検査時間の短縮や検査精度の安定化を図ることができる。撮像装置によりプリント基板を撮像し、撮像データを画像処理して穴を検査する非接触式のプリント基板検査装置には、プリント基板の表側又は裏側の一方から光を照射し、ハーフミラーを使用することにより、光の照射側で反射光を受光する反射タイプと、他方（裏又は表）の側で加工された穴から漏れ出る光を受光する透過タイプとがある。
【０００４】
透過タイプのプリント基板検査装置の場合、プリント基板を載置するテーブルを透光性のあるもので形成し、光源をテーブルの下側に配置し、テーブルの上側に撮像装置を配置する。板厚の異なるプリント基板を検査することができるように、撮像装置は、上下方向に位置決め自在に支持される。
【０００５】
プリント基板の反りやゆがみにより、焦点の位置がずれると、測定結果の信頼性が低下する。そこで、プリント基板を透光性のあるプレートにより上部から押え、プリント基板をテーブルとプレートの間に挟み込む。そして、この状態、すなわちプリント基板の反りやゆがみを矯正した状態で、撮像装置を上下に調節して焦点の位置を調節し撮像する。テーブルやプレートの材質としては、光の透過率に優れるガラスが採用される。
【０００６】
ところで、プリント基板の厚さは製品毎に異なる。このため、測定精度を向上させるためには、板厚が変わる毎に焦点の位置を調節する必要がある。しかし、この作業は時間を要する作業である。そこで、特開平０８−１５５８９４号公報では、プリント基板の厚さを記憶する記憶装置を設け、予め入力されたプリント基板の板厚データに基づいて焦点の位置を調節するようにしている。この技術によれば、プリント基板の板厚が変わっても、作業者が手動で焦点の位置を調節する必要がなく、作業能率を向上させることができた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同一の板厚として設定されるプリント基板であっても、その板厚には誤差によるばらつきがある。従って、焦点の位置を公称板厚に基づいて設定しても、実際に焦点の位置が適切に設定されるとは限らない。このため、測定データの信頼性が低下し、検査精度を向上させることができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、プリント基板の板厚が変わっても、焦点の位置（即ち撮像装置とプリント基板表面との距離）を適切に設定することができるプリント基板検査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、検査すべきプリント基板（１）を載置する載置部材（６１）と、該載置部材（６１）に載置されたプリント基板（１）を撮像する撮像手段（８）とを備え、該撮像手段（８）による撮像結果に基づいて前記プリント基板（１）に形成された穴を検査するプリント基板検査装置において、
前記載置部材（６１）は、テーブル（２）に付勢手段（２０，２３）により上方向に向けて付勢されて支持されていると共に、その下面に、傾斜面（６３ａ）及び平面（６３ｂ）を有する位置決めブロック（６３）が配設され、
前記載置部材（６１）の上方に開閉自在に透明部材（７０）を配置し、該透明部材の支持枠（７２）に、傾斜面（７５ａ）を有するクランプ用ブロック（７４）を固定し、
前記テーブル（２）に、上面が基準面（３１ａ）となるガイドブロック（３１）及びシリンダ（３３）を配置すると共に、シャフト（３７）を左右方向移動自在に支持し、かつ該シャフトの先端（３８）が前記クランプ用ブロック（７４）の傾斜面（７５ａ）に係合する方向に付勢（４７）され、
前記シリンダ（３３）のシリンダロッド（３４）の先端（３５）を前記位置決めブロック（６３）の前記平面（６３ｂ）に係脱自在にすると共に、前記シリンダロッド（３４）に連動して前記シャフト（３７）を前記付勢（４７）に順じて又は抗して移動させ、
前記載置部材（６１）に載置されたプリント基板（１）の表面を覆うように、前記透明部材（７０）を閉じた状態で、前記シリンダ（３３）を作動することに基づき、前記シリンダロッド（３４）の先端（３５）を前記平面（６３ｂ）から傾斜面（６３ａ）方向に移動させ、前記付勢手段（２０，２３）により前記載置部材（６１）を前記透明部材（７０）に向けて付勢すると共に、前記シャフト（３７）を前記付勢（４７）に順じて移動させ、該シャフトの先端（３８）を前記クランプ用ブロック（７４）の傾斜面（７５ａ）に係合させ、該クランプ用ブロックを前記ガイドブロック（３１）の基準面（３１ａ）に押圧して前記透明部材（７０）を固定し、
前記撮像手段（８）は、前記固定された透明部材（７０）に対する一定位置で、該透明部材を透過して前記プリント基板（１）の撮像を行う、
ことを特徴とするプリント基板検査装置にある。
【００１０】
また、前記載置部材（６１）は透明な部材で形成し、前記載置部材（６１）を透過して前記プリント基板（１）を照射する光源（１０）を設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係るプリント基板検査装置の斜視図である。プリント基板１を載置するテーブル２は、１対の直線案内装置３に支持され、ベッド４上をＸ軸（前後）方向に位置決め自在である。クロスレール５は、ベッド４に固定され、ベッド４と一体である。Ｙ軸テーブル６は、クロスレール５上をＸ軸と直角のＹ軸（左右）方向に移動自在である。Ｚ軸テーブル７は、Ｙ軸テーブル６上をＺ軸（上下）方向に移動自在である。撮像装置８（撮像手段）はＺ軸テーブル７に固定されている。制御装置９は、各部の動作を制御する。
【００１３】
図２は、プリント基板検査装置の一部側面断面図、図３は要部平面図である。バックライト１０（光源）は、ベッド４に固定されている。テーブル２上面の中央部には、前後方向に２対の軸受装置２０が配置されている。また、テーブル２上面の前側には、駆動ユニット３０を構成するガイドブロック３１とスタンド４５が配置されている。ガイドブロック３１には、基準面３１ａが形成されている。テーブル２上面の後側には、駆動ユニット５０を構成するガイドブロック５１と支持台５８が配置されている。
【００１４】
軸受装置２０は、下側プレート６０を支持している。下側プレート６０は、透明な下側ガラス板６１（載置部材）と、下側ガラス板６１を保持する支持枠６２とから構成されている。支持枠６２の下側表面の前後には位置決めブロック６３と、位置決めブロック６４が固定されている。下側ガラス板６１の上側表面には３本の位置決めピン６５ａ〜６５ｃが固定されている。支持台５８は、回転軸受け５９により上側プレート７０を回転自在に支持している。
【００１５】
クロスレール５の背面には、支持台９０と、支持台９１が固定されている。支持台９０には、回転軸受け９２を介してシリンダ９３が、支持台９１には回転軸受け９４を介してアーム９５が、それぞれ回転自在に支持されている。アーム９５の一端にはカムフォロア９６が、他端には軸受け９７が配置されている。シリンダ９３のロッドの端部は、軸受け９７を介してアーム９５の一端に回転自在に支持されている。そして、図示のようにシリンダ９３のロッドが最も突出しているとき、アーム９５は軸受け９７を下側にして僅かに左上がりに位置決めされている。
【００１６】
図４により、さらに詳細に説明する。図４は、要部を断面した側面図である。軸受装置２０（付勢手段）は、ガイドホルダ２１と、ピン２２と、ばね２３と、盲栓２４および軸受２５とから構成されている。ガイドホルダ２１はテーブル２に固定されている。ピン２２は軸受２５により上下方向移動自在に支持され、ばね２３により上方に付勢されている。
【００１７】
位置決めブロック６３、６４には、傾斜面６３ａ、６４ａと平面６３ｂ、６４ｂを備える穴６３ｃ、６４ｃがそれぞれ形成されている。傾斜面６３ａと傾斜面６４ａはそれぞれ外側に拡大するように形成されている。また、平面６３ｂと平面６４ｂは同一平面になるように位置決めされている。
【００１８】
上側プレート７０は、上側ガラス板７１（透明部材）と、上側ガラス板７１を保持する支持枠７２とから構成されている。支持枠７２の端部には、ロッド７３が固定されている。支持枠７２の前端側には、クランプ用ブロック７４が固定されている。クランプ用ブロック７４には、傾斜面７５ａを備える穴７５ｃが形成されている。
【００１９】
スタンド４５に固定されたシャフト４６にはばね４７が配置されている。ガイドブロック３１には２個のステー３２を介してシリンダ３３が支持されている。シリンダ３３のシリンダロッド３４は段付きに形成され、先端にローラ３５を回転自在に支持している。ローラ３５は、平面６３ｂに当接している。
【００２０】
シリンダロッド３４の小径部には、ガイドピース３６が係合している。ガイドピース３６は、ばね４７により図の左方に付勢されている。ガイドピース３６に固定されたシャフト３７は、先端にローラ３８を回転自在に支持している。ローラ３８は穴７５ｃに対向するように位置決めされ、ローラ３５が平坦部６３ｂに当接している時には、ローラ３８は穴７５ｃから離れている。
【００２１】
ガイドブロック５１には、２個のステー５２を介してシリンダ５３が支持されている。シリンダロッド５４は、先端にローラ５５を回転自在に支持している。ローラ５５は、平坦部６４ｂに当接している。
【００２２】
次に、この実施の形態の動作を説明する。予め、撮像装置８を上方に退避させておき、シリンダ９３を動作させてロッドを縮める。すると、図２において矢印で示すように、アーム９５が反時計回りに回転することにより、カムフォロア９６がロッド７３を付勢する結果、上側プレート７０は回転軸受け５９を中心として回転し、図２、４に２点鎖線で示すように前側が開く。この際、上側プレート７０が水平位置から開口位置まで移動する速度は、アーム９５の円運動により決まり、速度０から徐々に上昇して最高速度に達した後、徐々に減速し、速度０に近くなって停止する。
【００２３】
この状態で、プリント基板１を下側ガラス板６１上に載置する。このとき、プリント基板１を基準ピン６５ａ〜６５ｃの３点あるいは基準ピン６５ａ、６５ｂの２点に押し当て位置決めする。
【００２４】
プリント基板１のセットが終了したら、シリンダ９３を動作させ、上側プレート７０を水平状態に戻す。すると、上側プレート７０は、クランプ用ブロック７４が基準面３１ａに当接して停止する。なお、この状態では、上側ガラス板７１の下面とプリント基板１の表面との間に隙間が形成されている。
【００２５】
次にシリンダ３３、５３を動作させ、シリンダロッド３４、５４すなわちローラ３５とガイドピース３６を図の左方向に、またローラ５５を図の右方向に、それぞれ移動させる。ローラ３５とローラ５５がそれぞれ平面６３ｂ、６４ｂから傾斜面６３ａ、６４ａに移動すると、ばね２３により下側プレート６０は上昇を開始し、プリント基板１が上側板ガラス７１の下面に密着するまで上昇する。こうして上記下側ガラス板６１に載置されたプリント基板１の表面は上側ガラス板７１で覆われる。なお、上述した位置決めブロック６３，６４及びローラ３５，５５及び軸受装置２０により、下側ガラス板６１を上側板ガラス７１に対して接近・離反させる接近・離反機構が構成されている。
【００２６】
一方、ガイドピース３６が図の左方向に移動することにより、ローラ３８が傾斜面７５ａに当接し、図５に示すように、ばね４７が付勢する力の分力により上側プレート７０を下方に付勢して、上側プレート７０をガイドブロック３１に固定する。これにより上側ガラス板７１が固定される。この結果、プリント基板１は上側プレート７０と下側プレート６０により確実に挟持される。なお、上述したクランプ用ブロック７４及びローラ３８及びガイドブロック３１により、上側ガラス板７１を固定する固定機構が構成されている。
【００２７】
そこで、撮像装置８を撮像位置まで下降させ、テーブル２を移動させてプリント基板１を撮像する。撮像装置８の撮像位置はプリント基板１の板厚に拘わらず常に一定としている。撮像装置８による撮像結果に基づいて公知の方法によりプリント基板１の穴の状態を判定する。その後、上記と逆の動作をさせ、プリント基板１を取り出して穴の検査を完了する。
【００２８】
上記構成により、プリント基板１の上面が常に一定高さ位置に保たれるので、プリント基板１の板厚に拘わらず、撮像装置８とプリント基板１の表面との距離は一定であるから、撮像装置８の焦点位置は常に最適の位置に決定され、信頼性に優れる測定結果を得ることができる。また、プリント基板１の板厚を測定する必要が無いので作業能率を向上させることもできる。
【００２９】
なお上述した実施形態では透過タイプのプリント基板検査装置を例に挙げて説明したが、本発明は透過タイプのみに限定されない。例えば、プリント基板の表側又は裏側の一方から光を照射し、ハーフミラーを使用することにより、光の照射側で反射光を受光する反射タイプのプリント基板検査装置にも採用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のうち請求項１によれば、プリント基板の上面の位置を常に一定高さ位置に保つから、プリント基板の板厚に関わらず、撮像手段とプリント基板の表面との距離は同じである。従って、撮像手段の焦点位置は常に最適の位置に決定され、信頼性に優れる測定結果を得ることができる。また、プリント基板の板厚を測定する必要がないから、作業能率を向上させることができる。
【００３１】
また本発明のうち請求項２によれば、透過タイプの好適なプリント基板検査装置が提供される。
【００３２】
また本発明のうち請求項１によれば、検査すべきプリント基板の変形や反り等を効果的に矯正して検査を行うことができるので検査精度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリント基板検査装置の斜視図である。
【図２】本発明に係るプリント基板検査装置の一部側面断面図である。
【図３】本発明に係るプリント基板検査装置の要部平面図である。
【図４】本発明に係るプリント基板検査装置の要部を断面した側面図である。
【図５】本発明の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１ プリント基板
２０ 支持装置
３１ａ 基準面
３８ ローラ
６０ 下側プレート
７０ 上側プレート

Claims (2)

1. 検査すべきプリント基板を載置する載置部材と、該載置部材に載置されたプリント基板を撮像する撮像手段とを備え、該撮像手段による撮像結果に基づいて前記プリント基板に形成された穴を検査するプリント基板検査装置において、
   前記載置部材は、テーブルに付勢手段により上方向に向けて付勢されて支持されていると共に、その下面に、傾斜面及び平面を有する位置決めブロックが配設され、
   前記載置部材の上方に開閉自在に透明部材を配置し、該透明部材の支持枠に、傾斜面を有するクランプ用ブロックを固定し、
   前記テーブルに、上面が基準面となるガイドブロック及びシリンダを配置すると共に、シャフトを左右方向移動自在に支持し、かつ該シャフトの先端が前記クランプ用ブロックの傾斜面に係合する方向に付勢され、
   前記シリンダのシリンダロッドの先端を前記位置決めブロックの前記平面に係脱自在にすると共に、前記シリンダロッドに連動して前記シャフトを前記付勢に順じて又は抗して移動させ、
   前記載置部材に載置されたプリント基板の表面を覆うように、前記透明部材を閉じた状態で、前記シリンダを作動することに基づき、前記シリンダロッドの先端を前記平面から傾斜面方向に移動させ、前記付勢手段により前記載置部材を前記透明部材に向けて付勢すると共に、前記シャフトを前記付勢に順じて移動させ、該シャフトの先端を前記クランプ用ブロックの傾斜面に係合させ、該クランプ用ブロックを前記ガイドブロックの基準面に押圧して前記透明部材を固定し、
   前記撮像手段は、前記固定された透明部材に対する一定位置で、該透明部材を透過して前記プリント基板の撮像を行う、
   ことを特徴とするプリント基板検査装置。
2. 前記載置部材は透明な部材で形成し、
   前記載置部材を透過して前記プリント基板を照射する光源を設けた、
   ことを特徴とする請求項１記載のプリント基板検査装置。

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