JP4770517B2 - 半田ペースト印刷検査方法 - Google Patents

Description

本発明はプリント基板に印刷された半田ペーストが隣同士で繋がっている（以下ブリッジと称する）か否かを検出する半田ペースト印刷検査方法に関する。

プリント基板に半田ペーストを印刷した後に、半田ペーストの状態をＣＣＤカメラで撮像して画像処理を行い、印刷不良が無いかを確認することは不良品を出さない為に必要である。引用文献１においては、基板のランドに印刷された半田の印刷状態の検査を行う半田検査装置において、検査対象となる半田印刷部Ｓ１の周囲に基板端部など半田類似の光反射特性を有する部分が存在し半田と誤認識される場合や、同一ランド状に存在する複数の半田印刷部を連結する半田が「ブリッジ」として判定される不都合を生じる場合には、これら誤認識や不都合の要因となる範囲を検査のための画像処理実行の対象としないマスク領域に設定し、マスク領域を除いた画像データを対象として画像処理を実行する。これにより、画像上のノイズや半田印刷形状に起因する検査の誤判定を排除して安定した正しい検査結果を得ることができるものが記載されている。

特開２００５−１６４４５５号公報

しかし、従来画像処理方法では、半田ペーストのブリッジをマスクして検出しない様にしているために、その状態のまま最終的な製品を製作した場合にブリッジ部分で電気回路の短絡が発生して不良品となってしまう。そこで半田ペーストのブリッジを検出する必要があるが、従来の画像処理方法では電極パッド間の半田ペースト検出ができない。また電極パッド間と半田ペーストの画像輝度は電極パッド上ほどの差がないため検出が困難という問題があった。

上記の問題点に鑑み、本発明は、半田ペーストのブリッジが検出可能な画像処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半田ペースト印刷検査方法は、ＣＣＤカメラで撮像した半田ペーストが印刷される前のプリント基板の画像から白色の輝度を黒色の輝度に変換し、さらに画像全体を反転させた画像と、印刷後のプリント基板の画像を反転させた画像とを重ね合わせることで電極パッド間の半田ペーストの検出を可能とする。

本発明の半田ペースト印刷検査方法を用いれば、容易に印刷不良の特定が可能となる。

以下、図１乃至図９を用いて本発明の半田ペースト印刷検査方法の実施例について詳細に説明する。

図１は半田ペースト印刷装置の概略を示す図である。

図１（ａ）に半田ペースト印刷装置（以下、スクリーン印刷装置１と称する）の正面から見た構成とシステム構成図を示す。さらに図１（ｂ）にスクリーン印刷装置を側面から見た構成とその制御装置のブロック線図を示す。

本体フレームには版枠受けが設けられており、版枠受けには印刷パターン形状の開口部を設けたマスク２０がセットされるように構成されている。マスク２０の上方には、スキージヘッド２が配置され、スキージヘッド２にはスキージ３が装着されている。スキージヘッド２はボールネジとそれを駆動するモータとからなるスキージ移動機構６により水平方向（図１（ｂ）の矢印方向）に移動が可能であり、スキージ３はスキージ昇降機構４によって上下方向に移動できる。マスク２０の下方にはマスクに対向するように印刷対象物であるプリント基板１５を載置して保持する印刷テーブル１０が設けて有る。この印刷テーブル１０は、プリント基板１５を水平方向に移動してマスク２０との位置合わせを行うＸＹθテーブル１１と、プリント基板１５を受け取りコンベア２６から受け取り、かつプリント基板１５をスクリーン２１面に近付けるか又は接触させるためのテーブル昇降機構１２とを備えている。印刷テーブル１０の上面には基板受け取りコンベア２６が設けられており、基板搬入コンベア２５によって搬入されたプリント基板１５を受け取り、印刷テーブル１０上に受け渡す。また、基板受け取りコンベア２６は、印刷が終了すると印刷テーブル上のプリント基板１５を受け取り、基板搬出コンベア２７にプリント基板１５を受け渡す。基板搬出コンベア２７は、受け取ったプリント基板を装置外に排出する。

全自動スクリーン印刷装置においてはマスク２０とプリント基板１５の位置合わせを自動的に行う機能を備えている。すなわち、ＣＣＤカメラ１３によって、マスク２０とプリント基板１５のそれぞれに設けられている位置合わせ用マークを撮像し、画像処理して位置ずれ量を求めて、そのずれ量を補正するようにＸＹθテーブル１１を駆動して位置合わせを行うものである。

なお、制御装置１４内には、ＸＹθテーブル制御部４５や、その他各部の駆動用モータ等を制御する印刷制御部４６や、ＣＣＤカメラ１３からの画像信号を処理する画像処理部１７，位置座標演算部４４等を備えている。この制御装置１４は、印刷機本体フレームの内部に設けてある。また、制御用データの書き換えや、印刷条件の変更等を行うためのキーボード４７やマウス４８からなるデータ入力部６０や、印刷状況等や取込んだ認識マークをモニタするためのディスプレイ等からなる表示部６１が制御装置の外側に配置してある。

図２は制御装置１４の構成概略を示す図である。

図２において、制御装置１４内部には演算処理を行うＣＰＵ１６や、演算処理のデータを格納するメモリ１８、及び画像処理ボードからなる画像処理部１７や、各種プログラムやデータを記憶しておくハードディスク１９が設けてある。このＣＰＵ１６等には表示部６１や、データ入力部６０としてのキーボード４７やマウス４８が信号線に接続されている。表示部６１は操作画面等の表示を行う。画像処理部１７はＣＣＤカメラ１３で撮像した画像を処理する。ハードディスク１９内には、スクリーン印刷装置１を制御するための印刷データ２２や、スクリーン印刷装置１の各部可動部を制御する印刷プログラム２３、及び、印刷プログラム２３を実行させるＯＳ２４が組み込まれている。ＣＣＤカメラ１３で撮像した画像は画像処理部１７に取り込まれ、印刷プログラム２３からの指令で画像処理が行われる。画像処理の結果は表示部６１に表示される。

図３はＣＣＤカメラ１３で撮像した印刷前のプリント基板１５の模式図である。プリント基板面３１には複数の電極パッド３２が形成されており、この上に半田ペーストが印刷される。

図４はＣＣＤカメラ１３で撮像した印刷後のプリント基板１５の模式図である。本図では、隣り合う電極パッド３２上の半田ペースト３３が繋がってブリッジとなっている状態を示している。

図５に印刷前のプリント基板１５撮像画像を画像処理（フィルタリング処理後平均化処理をしてノイズを除去した状態）を施した図を示す。図に示すように略撮像画像（図３）と同様の画像が得られている。

図６は図４の画像に画像処理（フィルタリング処理や平均化処理を行った後、輝度反転した時の図である）を施した図である。画像処理を施すことによってプリント基板面３６，電極パッド３７，半田印刷部３８の各部における輝度に差がでる。なお、本図において３９は画像を構成する画素を示している。

図７の表４０は画像処理の演算対象物の輝度値例を表にしたものである。図において、上の２段は図５に示す半田印刷前の画像処理を施した時の基板面３４と電極部３５の輝度値を示しており、下の３段は図６の印刷後のプリント基板に対して輝度反転処理を行った場合のプリント基板面３６，電極パッド３７，半田印刷部３８の輝度を示したものである。

図８は図５と図６を重ね合わせることで、電極部を消去し半田ペースト部を抽出した図である。重ね合せることで、プリント基板面４１，半田ペースト４２，半田ペーストのブリッジ４３が明確になる。

図９は半田ペーストブリッジ検出フロー図である。まず印刷前電極パッド画像を撮像し記憶する（ステップ５０）。次に、画像重ね合わせ前の処理として、電極パッドを黒に変換する（ステップ５１）と、画像全体を反転処理（Ａ画像）し記憶する（ステップ５２）。次に、印刷後の半田ペースト画像を撮像（ステップ５３）し、画像全体を反転処理５４（Ｂ画像）し記憶する（ステップ５４）。前記処理が終了すると、画像重ね合わせ処理を行う(ステップ５５)。なおここでは、画像重ね合わせ処理の例外処理（ステップ５６）も合わせて行う。上記処理により半田ペースト抽出する（ステップ５７）。その後、ブリッジ判定を実行する（ステップ５８）。

図９のフロー図を基に本発明の半田ペーストブリッジ検出方法について、詳細に説明する。ここで各演算対象物の輝度値は輝度値例を表した図７の表４０を使用する。

印刷前の電極パッド画像、すなわち図３の画像から電極パッド３２部を白色から黒色の輝度に変換する（ステップ５１）。画像処理としては電極パッドの輝度値が２５５なので輝度値２５５の画素を全て輝度値０にする。続いて画像全体を反転させると図５の画像となる（ステップ５２）。画像の反転により暗い輝度のものは明るく、明るい輝度のものは暗くなる。その結果、電極パッド３２は電極パッド３５にあるように黒色から白色となる。半田ペースト印刷後の画像（ステップ５３）、すなわち図４の画像全体を反転させると図６の画像となる（ステップ５４）。そして図５の画像と図６の画像を重ね合せる（ステップ５５）と図８の画像となる。

重ね合わせの方法は、図６の画像を構成する各画素毎に対応する図５の画素を引き算する。因みに、輝度値０は黒色、輝度値２５５は白色であり輝度値が小さいと暗い色、輝度値が大きいと明るい色である。また画素毎の引き算でマイナス値となる場合は計算式を
２５５−（Ａ−Ｂ）とする（図９の５６）。ここで画像Ａはステップ５２で得られたもので、画像Ｂはステップ５４で得られたものである。この処理は画像処理でラップと呼ばれている。重ね合わせの処理を実際に演算を行ってみる。プリント基板面３６とプリント基板面３４は同じ輝度なので値０となる。電極パッド３７と電極パッド３５は輝度値０−
２５５＜０となるので２５５−(２５５−０)＝０となる。これに対して半田ペースト３８と電極パッド３５は１３０−２５５＜０となるので２５５−（２５５−１３０）＝１３０となる。さらに半田ペーストのブリッジ部４３を見てみると半田ペースト３８とプリント基板面３４は１３０−１４０＜０となるので２５５−（１４０−１３０）＝２４５となる。これらの結果から、図８のように半田ペースト以外は輝度値０となり半田ペーストのみを抽出することが容易となる（ステップ５７）。例えば輝度値１００以上のものを探せば半田ペーストの塊を見つけることができ、その面積は電極パッド３２の面積の２倍となるので電極パッド面積以上のものはブリッジと判定できる（ステップ５８）。従って半田ペーストのブリッジ検出が可能である。

半田ペースト印刷装置の概略図である。 制御装置の構成概略図である。 半田ペースト印刷前のプリント基板の模式図である。 半田ペースト印刷後のプリント基板の模式図である。 図３に画像処理を施した図である。 図４に画像処理を施した図である。 画像処理の演算対象物の輝度値例を表示した図である。 図５と図６を重ね合わせた図である。 半田ペーストブリッジ検出フロー図である。

符号の説明

１…スクリーン印刷装置、２…スキージヘッド、３…スキージ、４…スキージ昇降機構、１０…印刷テーブル、１１…ＸＹθテーブル、１２…テーブル昇降機構、１３…ＣＣＤカメラ、１４…制御装置、１５…プリント基板。

Claims (1)

1. 印刷前のプリント基板を撮像した画像を記憶し、その画像の電極パッド部分を黒画像に変換した後、画像全体を反転処理すると共に、プリント基板上に半田ペーストを印刷した画像を撮像し、印刷された画像全体を反転処理して記憶し、印刷前の画像と印刷後の画像を反転処理し、それらの画像を重ね合せ処理して、印刷された電極部分の半田ペーストが隣同士で繋がっているかどうかを検出することを特徴とする半田ペースト印刷検査方法。

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