JP4596029B2 - はんだ付け検査方法、はんだ付け検査用の検査データ作成方法、およびはんだ付け検査装置 - Google Patents
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このほか、基板のCADデータを利用する方法もある。たとえば、部品検査用のウィンドウの設定データを決める場合には、CADデータに登録されている部品の枠情報(部品の輪郭を表すもの)を用いてCADデータ上に自動的に検査用ウィンドウを貼り付け、そのウィンドウの位置や大きさを設定データとすることができる。
実装部品データは、CADデータなどの基板設計データから作成することができるが、これに限らず、部品実装状態の検査装置から、部品検査用のウィンドウの設定位置およびこのウィンドウに対応する部品の部品種を表す情報を、実装部品データとして取得することもできる。
ここで、「基板の地の色が現れた領域」とは、部品やランドが存在しない基板本体の表面に対応すると考えることができる。この領域は、はんだ付け後の基板の画像をあらかじめ設定したしきい値で2値化するなどして抽出することができる。ウィンドウの補正処理では、ウィンドウのうち、基板の地の色の領域に重なる部分を削除したり、ウィンドウの境界が基板の地の色の領域の境界に近づくようにウィンドウの幅を拡張することができる。このような補正処理により、はんだの印刷領域に不備がある場合でも、ランドに対応する範囲内に検査用ウィンドウを設定することが可能になり、検査用ウィンドウの設定条件を精度良く決定することが可能になる。
この部品検査機1は、部品実装工程を経てリフロー炉に導入される前の基板を検査対象として、部品の実装間違い、位置ずれ、回転ずれなど、部品実装状態の適否を検査するものである。
つぎのST3では、前記ST1,2で入力した画像を用いて、前述した要領で差画像を生成する。ST4ではこの差画像を2値化し、さらにノイズ除去処理を実行する。ST5では、ノイズ除去後の2値画像に輪郭追跡処理やラベリング処理を実行し、各部品に対応する黒画素領域を抽出する。
すべての部品に対する処理が終了すると、ST9が「YES」となってST10に進み、部品毎の組み合わせデータを前記ウィンドウ設定用ファイルとしてとりまとめ、これを登録用のメモリに格納する。
つぎのST12では、前記作業メモリから部品ウィンドウの設定データと部品特定情報との最初の組み合わせを読み出す。ST13では、前記ST12で読み出した設定データに基づき、前記実装後基板画像上に部品ウィンドウを設定する。
なお、部品の有無を検査するための方法としては、前記部品ウィンドウを部品の幅方向に沿って走査しつつ、電極の色彩が現れる領域の有無を判別する方法が考えられる。また、実装状態の適否を判別する場合には、部品ウィンドウ内の画像を2値化するなどして部品を抽出し、その重心や主軸角を計測するなどの処理が行われる。
なお、ST21では、後記するカメラ51からの画像を入力し、ST22では、他の検査機から送信された画像を入力することができる。ただし、これに限らず、各ステップとも、あらかじめ生成して保存されていた画像を入力するようにしてもよい。
この後は、抽出した部品に順に着目して、部品毎にST26〜30のステップを実行する。まず、ST26では、着目中の部品にかかる黒画素領域の構成画素数を部品ライブラリ19内の各部品の大きさデータと比較することにより、部品を特定する。
なお、上記図6の手順では、基板上の各部品の特定処理と部品ウィンドウの設定処理とを完了した後に、各部品の検査を実行しているが、これに限らず、部品の特定処理、部品ウィンドウの設定処理、および検査を、部品毎に順に実行するようにしてもよい。
このはんだ付け検査機2は、リフロー炉ではんだ付けがなされた基板を対象として、各部品のはんだ付けの適否を検査するもので、実装部品データ入力部20、実装後基板画像入力部21、リフロー後基板画像入力部22、差画像生成部23、2値化処理部24、ノイズ除去部25、ランド抽出部26、ウィンドウデータ作成部27、検査部28、部品ライブラリ29などを具備する。
図8は、特定の部品にかかる実装後基板画像およびリフロー後基板画像の例と、これらの画像から生成される差画像および2値画像を、それぞれ示す。なお、この例の差画像では、色彩の変化の態様が複雑であるため、便宜上、変化が抽出された部分を一種類のパターンで示す。
図9(1)の実装後基板画像では、クリームはんだ102がランド101に対して位置ずれしており、図9(2)の実装後基板画像では、クリームはんだ102の量が多く、ランド101が完全に覆われた状態になっている。しかし、いずれの例でも、リフロー後基板画像上のはんだ106は、ランド101の形成範囲内に収まっている。これは、リフロー工程ではんだが溶融した際の表面張力の作用によって、ランド外のはんだが適切な範囲に引き戻されたことによるものである。
図11および図12は、リード部品を検査対象とする場合に、リフロー後の各リードのはんだ付け状態を検査する際のランドウィンドウの設定データを部品検査機で作成する場合の例を示す。リード部品のはんだ付け状態を検査するには、リード毎にランドウィンドウを設定する必要がある。この実施例では、リードは部品実装後に初めて画像上に現れる構成である点に着目し、はんだ付け検査機2でなく、部品検査機1でランドウィンドウの設定データを作成するようにしている。
この実施例でも、前記図2の例と同様に、実装前基板画像と実装後基板画像との差画像を作成した後に2値化を行って、リードを含む部品全体の画像領域104aを抽出する(図11参照)。
さらにこの実施例では、図12に示すように、前記画像領域104aから各リードの先端エッジを構成する点P0〜P9(以下、これらを「先端エッジ点」という。)を抽出する。そして、この先端エッジ点P0〜P9を基準に、当該先端エッジ点を含む所定範囲に矩形領域W30〜W39を設定し、これらをそれぞれランドウィンドウとする。これらのランドウィンドウW30〜W39の設定データは、はんだ付け検査機2に送信され、前記リード部品のはんだ付け検査の際に使用される。なお、先端エッジ点P0〜P9は、画像の投影処理、パターンマッチングなどの公知の画像処理を用いて抽出することができる。
図13は、部品実装基板の製造および検査を自動化した基板製造ラインの例を示す。この基板製造ラインには、プリント配線板へのクリームはんだの印刷を行うためのはんだ印刷機201、はんだ印刷後の基板に部品を実装するためのマウンタ202、部品実装後の基板を加熱処理するリフロー炉203の各装置が配備される。また、はんだ印刷機201とマウンタ202との間には、はんだ印刷検査機3が、マウンタ202とリフロー炉203との間には部品検査機1が、リフロー炉203の下流には、はんだ付け検査機2が、それぞれ配備される。これらの装置間には、基板搬送用のコンベアが配備されており、各装置に基板が順に送られて処理される。また、各検査機1,2,3は、LAN回線などのネットワーク回線4を介して接続され、相互に通信可能な状態に設定される。
この検査機は、コンピュータから成る制御部50に、画像入力部52、XYステージ制御部54、入力部55、モニタ56、メモリ57、通信インターフェース58などが接続されたものである。なお、制御部50には、CPUのほか、基本的なプログラムが格納されたROMや作業用メモリであるRAMが含まれる。一方、メモリ57は、大容量のハードディスク装置であって、検査にかかるプログラム、部品ライブラリなどが格納される。また、検査に使用した画像データや検査結果なども、このメモリ57内に蓄積される。
すべての部品に対する処理が終了すると、ST70が「YES」となってST71に進む。ST71では、前記一時保存された各部品の検査データをとりまとめた検査データファイルを作成し、これを前記メモリ57内に登録し、処理を終了する。
2 はんだ付け検査機
11 実装前基板画像入力部
12 実装後基板画像入力部
13,23 差画像生成部
14,24 2値化処理部
16 部品抽出部
17,27 ウィンドウデータ作成部
18,28 検査部
19,29 部品ライブラリ
20 実装部品データ入力部
21 実装後基板画像入力部
22 リフロー後基板画像入力部
50 制御部
51 カメラ
58 通信インターフェース
W1 部品ウィンドウ
W2,W30〜39 ランドウィンドウ
Claims (5)
- 基板上のはんだ付け状態を検査する方法において、
各種部品についてそれぞれはんだ付け部位の数および各はんだ付け部位の相対位置関係を示す情報を含む標準検査データを登録するステップと、検査対象の基板上の各部品の位置および部品種を示す実装部品データを取得するステップとを、あらかじめ実行し、
検査対象の基板をはんだ付け前およびはんだ付け後にそれぞれ撮像し、各撮像により生成された画像間の差異に基づき前記基板上のはんだ付け部位の分布状態を表す差画像を生成し、
前記実装部品データを取得した各部品について、
対応する実装部品データが示す部品の位置、および当該実装部品データが示す部品種の標準検査データに基づき、前記差画像中の処理対象部品に対応する領域から、前記標準検査データが示す数および相対位置関係に適合するはんだ付け部位を抽出するステップと、
抽出された各はんだ付け部位につき、それぞれ前記はんだ付け後の画像の対応箇所に個別の検査用ウィンドウを設定し、各ウィンドウ内の画像を対象に、前記実装部品データが示す部品種の標準検査データを用いた検査を実行するステップとを、
それぞれ実行する、ことを特徴とするはんだ付け検査方法。 - 請求項1に記載された方法において、
前記標準検査データを用いた検査に先立ち、前記はんだ付け後の基板の画像から基板の地の色が現れた領域を抽出し、処理対象の部品のはんだ付け部位に対する検査用ウィンドウを前記領域の抽出結果に基づき補正する、はんだ付け検査方法。 - 基板上のはんだ付け状態を検査するための検査データを作成する方法であって、
各種部品についてそれぞれはんだ付け部位の数および各はんだ付け部位の相対位置関係を示す情報を含む標準検査データを登録するステップと、検査対象の基板上の各部品の位置および部品種を示す実装部品データを取得するステップとを、あらかじめ実行し、
特定の基板のはんだ付け後の画像およびはんだ付け前の画像を取得し、これらの画像間の差異に基づき前記特定の基板上のはんだ付け部位の分布状態を表す差画像を生成し、
前記実装部品データを取得した各部品について、
対応する実装部品データが示す部品の位置、および当該実装部品データが示す部品種の標準検査データに基づき、前記差画像中の処理対象部品に対応する領域から、前記標準検査データが示す数および相対位置関係に適合するはんだ付け部位を抽出するステップと、
抽出された各はんだ付け部位につき、それぞれその位置および大きさに基づき、はんだ付け検査用のウィンドウの設定データを個別に作成するステップと、
作成された各設定データと前記実装部品データが示す部品種に対応する標準検査データとを組み合わせたものを、検査データとして登録するステップとを、
それぞれ実行する、ことを特徴とするはんだ付け検査用の検査データ作成方法。 - 基板上の各部品のはんだ付け状態を検査する装置であって、
各種部品についてそれぞれはんだ付け部位の数および各はんだ付け部位の相対位置関係を示す情報を含む標準検査データが登録された記憶手段と、
検査対象の基板上の各部品の位置および部品種を示す実装部品データを入力する実装部品データ入力手段と、
検査対象のはんだ付け後基板の画像を入力する第1の画像入力手段と、
前記はんだ付け後基板について、この基板をはんだ付け前に撮像して生成された画像を入力する第2の画像入力手段と、
前記第1、第2の各画像入力手段が入力した2つの画像間の差異に基づき、前記基板上のはんだ付け部位の分布状態を示す差画像を生成する差画像生成手段と、
前記実装部品データに基づき、各部品の部品種に対応する標準検査データを前記記憶手段から読み出し、読み出された標準検査データおよび部品実装データならびに前記前記差画像を用いて、前記第1の画像入力手段が入力した画像に対する検査を実行する検査実行手段とを備え、
前記検査実行手段は、前記実装部品データが入力された各部品について、
対応する実装部品データが示す部品の位置、および当該実装部品データが示す部品種の標準検査データに基づき、前記差画像中の処理対象部品に対応する領域から、前記標準検査データが示す数および相対位置関係に適合するはんだ付け部位を抽出するステップと、
抽出された各はんだ付け部位につき、それぞれ前記入力画像の対応箇所に個別の検査用ウィンドウを設定し、各ウィンドウ内の画像を対象に、前記実装部品データが示す部品種の標準検査データを用いた検査を実行するステップとを、それぞれ実行する、はんだ付け検査装置。 - 前記検査実行手段には、前記標準検査データを用いた検査に先立ち、前記第1の画像入力手段が入力したはんだ付け後基板の画像から基板の地の色が現れた領域を抽出し、処理対象の部品のはんだ付け部位に対する検査用ウィンドウを前記領域の抽出結果に基づき補正する手段が含まれている、請求項4に記載されたはんだ付け検査装置。
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