JP5365644B2 - Soldering inspection method, soldering inspection machine, and board inspection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部品実装基板の生産のために実施される複数の工程のうちのリフロー工程までを終了した基板を対象にした外観検査により、基板に実装された各種部品のはんだ付け状態の適否を判別する方法、およびこの方法が適用されたはんだ付け検査機ならびに検査システムに関する。 The present invention confirms the suitability of the soldering state of various components mounted on the board by visual inspection for the board that has been completed up to the reflow process among a plurality of processes carried out for the production of the component mounting board. The present invention relates to a determination method, and a soldering inspection machine and an inspection system to which the method is applied.
部品実装基板は、一般に、クリームはんだの印刷工程、部品実装工程、およびリフロー工程の各工程により生産される。近年の生産ラインには、これらの工程毎に検査機を配備し、各検査機による検査結果を情報処理装置に集積して、同一対象毎に突き合わせて確認できるようにした基板検査システムが導入されたラインがある(たとえば、特許文献1を参照。)。 The component mounting board is generally produced by a cream solder printing process, a component mounting process, and a reflow process. In recent production lines, a board inspection system has been introduced in which inspection machines are provided for each of these processes, and inspection results from each inspection machine are accumulated in an information processing device so that they can be checked against each other. (For example, refer to Patent Document 1).
リフロー工程後のはんだ付け部位の検査に関しては、はんだの鏡面反射性を利用して、検査対象の基板を斜め上方から照明しながら当該基板をほぼ真上から撮像し、生成された画像中の反射光像のパターンを解析する検査機が広く用いられている。たとえば、特許文献2には、赤、緑、青の各色彩光をそれぞれ入射角の範囲が異なる方向から基板に照射することにより、これらの照明光に対応する色彩の分布パターンによりはんだの傾斜状態が表された画像を生成し、この色彩の分布パターンに基づきはんだのフィレットの形状の適否を判別することが記載されている。
Regarding the inspection of the soldered part after the reflow process, using the specular reflectivity of the solder, the substrate to be inspected is illuminated from diagonally above, and the substrate is imaged from directly above, and the reflection in the generated image is reflected. Inspection machines that analyze optical image patterns are widely used. For example, in
さらに特許文献3には、上記特許文献2に記載のはんだ付け検査機では、画像中の部品の近傍で傾斜が急になった箇所や平坦に近い箇所からの反射光をカメラに導くのが困難である点に着目した改良発明が記載されている。具体的に特許文献3に記載された発明では、各色彩による照明光に加え、カメラの光軸に沿う方向から基板に赤外光を照射して、この赤外光に対する反射光像を含む画像を生成する。画像中のはんだ付け部位に対応する検査領域では、各色彩光に対応する色領域と赤外光に対応する領域(赤外領域)を抽出すると共に、部品の近傍位置でいずれの照明光に対する反射光像も生成されなかったために暗領域となった箇所を抽出する。そして、各領域が並ぶ方向に沿って領域間の境界位置を抽出し、これらの境界位置に各照明光に対応する領域が表す傾斜角度の範囲の境界の角度をあてはめることによって、フィレットの傾斜状態を表す近似曲線を特定する。さらに、この近似曲線を積分することにより、はんだのぬれ上がり高さを求めて、この高さの適否を判定する。
Further, in Patent Document 3, in the soldering inspection machine described in
はんだ印刷工程後の検査にも、同様に、基板をほぼ真上から撮像して2次元の画像処理を行うことにより、基板上の各ランドにおけるクリームはんだの面積や印刷位置などを計測する検査機が用いられる。また位相シフト法により検査対象部位の三次元形状や体積を求める検査機もある(たとえば特許文献4を参照。)。 In the inspection after the solder printing process, similarly, an inspection machine that measures the area of the solder paste, the printing position, etc. in each land on the board by imaging the board from directly above and performing two-dimensional image processing. Is used. There is also an inspection machine that obtains a three-dimensional shape and volume of a region to be inspected by a phase shift method (see, for example, Patent Document 4).
リフロー工程後の従来の検査は、リフロー工程より前の各工程で適切な処理が実施されたことを前提として実施される。しかし、実際には、はんだ印刷工程でのクリームはんだの印刷量や印刷位置、部品の実装位置などにばらつきや経時変化があり、そのばらつきや変化によって、フィレットの傾斜状態が変動する。 The conventional inspection after the reflow process is performed on the assumption that appropriate processing is performed in each process before the reflow process. However, in actuality, there are variations and changes with time in the printing amount and printing position of cream solder, the mounting position of components, etc. in the solder printing process, and the tilted state of the fillet fluctuates due to the variations and changes.
以下、図10〜図13を用いて上記の問題を説明する。各図は、チップ部品301の片側の電極に対するリフロー工程後のはんだのフィレットの形状が、リフロー工程前の状態によってばらつくことを示す模式図である。各図において、300はランドであり、301は部品の本体であり、302はランド300に対応する部品電極である(ランド300に対応しない側の部品電極は図示していない。)。また、303はリフロー前のクリームはんだであり、304はリフロー工程により溶融した後に固化したはんだ(以下、「リフロー後はんだ」という。)である。
Hereinafter, the above problem will be described with reference to FIGS. Each figure is a schematic diagram showing that the shape of the solder fillet after the reflow process with respect to the electrode on one side of the
図10は、はんだ印刷工程においてランド300に印刷されたクリームはんだ304の量とリフロー後はんだのフィレットとの関係を対比させて示す。この図10に示すように、一般に、クリームはんだ303の量が増えるにつれてリフロー後はんだ304のフィレットの傾きは急になり、クリームはんだ303の量が減るにつれてリフロー後はんだ304のフィレットの傾きは緩やかになる。
FIG. 10 shows the relationship between the amount of
つぎに図11は、部品301の実装位置がリフロー後はんだ304の形状に与える影響を示す。この図に示す3例では、クリームはんだ303の印刷量は同量であるが、ランド300に対する部品301の位置が異なるために、部品301の電極302からランド300の外側の端縁までの部分(以下、この部分を「ランド突き出し部」という。)の幅にばらつきが生じている。各例に示すように、一般に、ランド突き出し部の幅が狭くなるほどリフロー後はんだ304のフィレットの傾きは急になり、ランド突き出し部の幅が広くなるほどリフロー後はんだ304のフィレットの傾きは緩やかになる。
Next, FIG. 11 shows the influence of the mounting position of the
つぎに図12および図13は、ランド300に対するクリームはんだ303の印刷範囲の違いがフィレットの形状に与える影響を示す。図12に示す例では、クリームはんだ303の体積は同様であるが、上段の例ではクリームはんだ303がランド300のほぼ全体に広がって印刷されて、ランド突き出し部に対応するクリームはんだ303の量が相対的に少なくなったために、比較的緩やかなフィレットが形成されている。これに対し、下段の例のクリームはんだ303はランド突き出し部となる箇所に偏って印刷されたため、形成されたフィレットの傾きは上の例よりも急になっている。
Next, FIGS. 12 and 13 show the influence of the difference in the printing range of the
図13の例でも、クリームはんだ303の体積は同様であるが、上段の例ではクリームはんだ303がランド300のほぼ全体に広がって印刷されたために、図12の上段の例と同様に比較的緩やかなフィレットが形成されている。これに対し、下段の例のクリームはんだ303は、ランド300の中央部に偏って印刷され、ランド突き出し部のはんだと部品電極302の下方のはんだとの量があまり変わらない状態になったため、部品301も上段の例よりも高めの位置に配置される。この結果、リフロー工程では、部品301とランド300との間の空間へとはんだが流動する現象が生じ、ランド突き出し部で溶けたはんだの一部が部品電極302の下方に引き込まれる。また、はんだ突き出し部に残ったはんだも部品301の方へと引っ張られて、短く、傾きが急なフィレットが形成されている。
In the example of FIG. 13, the volume of the
上記の各例に示すように、リフロー後はんだ304のフィレットの形状は、クリームはんだ303の印刷状態や部品301の状態によって大きく変動する。しかし、一般的な外観検査では、はんだ付け部位を斜め上方から照明しつつ、基板の面を正面視するように設置されたカメラに入るはんだ付け部位からの反射光を撮像する方法により検査用の画像を生成するため、部品の近傍にある急な傾きのはんだの反射光像を得るのが困難である。このため、はんだ付け部位のフィレットの形状を正確に認識できないおそれがある。
As shown in each of the above examples, the shape of the fillet of the
また図11の下段の例や図13の下段の例のように、部品電極302とランド300とのリフロー後はんだ304を介した接続に特段の問題がない場合でも、フィレットの幅が短く急峻な場合には、そのフィレットの殆どが反射光像が生じない暗領域として画像に現れるため、従来の検査基準では不良と判定される可能性がある。
Further, as in the example in the lower part of FIG. 11 and the example in the lower part of FIG. 13, the fillet width is short and steep even when there is no particular problem in the connection between the
本発明は上記の問題に着目し、リフロー工程後の基板の画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を精度良く推定し、この推定結果を反映してはんだ付け状態を判定を行うことにより、はんだ付け状態の検査の精度を高めることを課題とする。 The present invention pays attention to the above-mentioned problem, accurately estimates the characteristics of a portion where it is difficult to determine the state in the image of the substrate after the reflow process, and determines the soldering state by reflecting this estimation result. It is an object to improve the accuracy of the attached state inspection.
本発明は、部品実装基板の生産のために実施される複数の工程のうちのリフロー工程までを終了した基板の面に向けてカメラを配置し、このカメラにより生成された基板の画像を用いて当該基板上の部品のはんだ付け状態を検査する方法に適用される。
本発明による検査方法では、リフロー工程より前に実施される複数の工程のうちのはんだ印刷工程において基板の各ランドに印刷されたクリームはんだに対する計測が実施されることを前提として、検査対象のはんだ付け部位のうちカメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴に関して、当該はんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られる計測値との因果関係をあらかじめ特定して、その関係を示す因果関係情報を登録する。そして、リフロー工程後の検査の対象となるはんだ付け部位に対し、以下の第1〜第4のステップを実行する。
In the present invention, a camera is arranged toward the surface of the board that has been subjected to the reflow process among a plurality of processes performed for the production of the component mounting board, and an image of the board generated by the camera is used. This method is applied to a method for inspecting the soldering state of components on the board.
In the inspection method according to the present invention, the solder to be inspected is premised on the measurement of the cream solder printed on each land of the substrate in the solder printing process among the plurality of processes performed before the reflow process. in the image by the attached camera of site related to characteristics of the hard portion that determines the state, in advance identify a causal relationship between the measured value obtained by the measurement process with respect to the cream solder lands corresponding to the soldering site, the Register causal relationship information indicating the relationship. And the following 1st-4th steps are performed with respect to the soldering site | part used as the object of the inspection after a reflow process.
第1ステップでは、画像中の検査対象のはんだ付け部位を含む範囲を処理してはんだの形状を表す特徴データを取得する。
第2ステップでは、当該はんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られた計測値を取得する。
第3ステップでは、当該はんだ付け部位に関して登録されている因果関係情報と第2ステップで取得した計測値とを用いて、当該はんだ付け部位のうち画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を推定する。
第4ステップでは、第1ステップで取得した特徴データに第3ステップでの推定結果を補完して、はんだ付け部位の良・不良を判定する。
In the first step, feature data representing the shape of the solder is acquired by processing a range including the soldered portion to be inspected in the image.
In the second step, the measurement value obtained by the measurement process for the cream solder of the land corresponding to the soldered part is acquired.
In the third step, using the causal relationship information registered with respect to the soldering part and the measurement value acquired in the second step, the characteristics of a part of the soldering part that is difficult to determine in the image are estimated. .
In the fourth step, the feature data acquired in the first step is supplemented with the estimation result in the third step, and the quality of the soldered part is determined.
上記の方法によれば、検査対象のはんだ付け部位のうち、照明光に対する反射光像を生成できなかったために画像中では暗領域となった箇所や、部品により隠れて認識できない箇所などを対象に、因果関係情報を登録して、これらの箇所に第3ステップを適用することにより、その特徴を推定することができる。よって、第4ステップにおいて、画像処理により取得した特徴データに上記の推定処理の結果を補完することによって、はんだ付け部位の形状の認識精度を高めることが可能になり、検査の精度も高められる。 According to the above method, among the soldered parts to be inspected, the reflected light image with respect to the illumination light could not be generated, so the part that became a dark area in the image or the part that was hidden by the part and could not be recognized was targeted. By registering the causal relationship information and applying the third step to these locations, the characteristics can be estimated. Therefore, in the fourth step, by complementing the result of the above estimation processing to the feature data acquired by the image processing, it is possible to increase the recognition accuracy of the shape of the soldered part, and the accuracy of the inspection is also increased.
なお、因果関係情報は、相当数のサンプルを用いた統計処理により、ランドに印刷されたクリームはんだの状態と検査対象のはんだ付け部位の状態との関係を特定することによって作成することができる。サンプル数が多いほど因果関係情報の信頼度が高くなり、第3ステップでの推定の精度を高めることができる。因果関係情報は、たとえば、ランドに印刷されたクリームはんだに対する計測処理により得られる計測値と第3ステップでの推定処理の対象となる部位の特徴を示すデータとを対応づけたテーブルとして、または両者の関係を表す関数として、登録される。また複数のパラメータの計測値を使用する場合には、これらの計測値の組み合わせから特徴データを導出するルールを定義したプログラムを、因果関係情報として登録してもよい。 The causal relationship information can be created by specifying the relationship between the state of the cream solder printed on the land and the state of the soldered portion to be inspected by statistical processing using a considerable number of samples. The greater the number of samples, the higher the reliability of the causal information, and the accuracy of estimation in the third step can be increased. The causal relationship information is, for example, a table in which measurement values obtained by measurement processing for cream solder printed on a land and data indicating characteristics of a part to be subjected to estimation processing in the third step are associated with each other. It is registered as a function that represents the relationship. When measurement values of a plurality of parameters are used, a program that defines rules for deriving feature data from combinations of these measurement values may be registered as causal relationship information.
本発明によれば、クリームはんだの印刷量や印刷位置などによってリフロー後はんだの形状に違いが生じる場合でも、画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を高い確度で推定してはんだ付け部位の良・不良を判定することが可能になる。 According to the present invention, even if there is a difference in the shape of the solder after reflow depending on the printing amount or printing position of the cream solder, the characteristics of the location where it is difficult to determine the state in the image are estimated with high accuracy, and the soldering site is good. -It becomes possible to judge a defect.
上記の検査方法の他の実施形態では、基板の各ランドに印刷されたクリームはんだに対する計測処理のほか、部品実装工程において基板に実装された部品に対する計測処理を実施することを前提として、これらの計測処理による計測値の組み合わせと、検査対象のはんだ付け部位のうちカメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴との因果関係を示す因果関係情報を登録する。また、第2ステップでは、検査対象のはんだ付け部位に対応する箇所に対するランドのクリームはんだおよび部品に対する計測処理で得られた各計測値を取得し、第3ステップでは、当該はんだ付け部位に関して登録されている因果関係情報と第2ステップで取得した計測値の組み合わせとを用いて、当該はんだ付け部位のうち画像では判別しにくい箇所の特徴を推定する。 In other embodiments of the above inspection method, in addition to the measurement processing for the cream solder printed on each land of the substrate , the measurement processing for the component mounted on the substrate in the component mounting process is performed on the premise that these are performed. The causal relationship information indicating the causal relationship between the combination of the measurement values obtained by the measurement process and the feature of the portion of the soldering site to be inspected that is difficult to determine the state by the camera image is registered. Further, in the second step, each measurement value obtained by the measurement process for the land cream solder and the part corresponding to the soldering part to be inspected is acquired, and in the third step, the soldering part is registered. Using the causal relationship information and the combination of the measurement values acquired in the second step, the feature of the portion that is difficult to discriminate in the image among the soldered portions is estimated.
この実施形態によれば、クリームはんだの印刷状態のほか、部品の実装状態に基づいて、画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を精度良く推定することが可能になる。たとえば、クリームはんだの体積の計測値が同様であっても、部品の位置、大きさ、高さなどが異なる場合には、推定結果を異なるものにすることができる。 According to this embodiment, it is possible to accurately estimate the feature of a location where it is difficult to determine the state on the image based on the mounting state of the component in addition to the cream solder printing state. For example, even if the measured value of the volume of cream solder is the same, the estimation results can be different if the position, size, height, etc. of the parts are different.
基板のランドに印刷されたクリームはんだに対する計測処理としては、たとえば、クリームはんだの体積、面積、高さ、印刷位置、印刷範囲のうちの少なくとも1つを計測することができる。また、基板に実装された部品に対する計測処理としては、たとえば、部品の位置、大きさ、ランドとの位置関係、高さのうちの少なくとも1つを計測することができる(部品の大きさを計測するのは、同一機能の部品でもメーカによって大きさがばらつく可能性があるからである。)。 As the measurement process for cream solder printed on the land of the substrate, for example, at least one of the volume, area, height, print position, and print range of the cream solder can be measured. Moreover, as a measurement process for the component mounted on the board, for example, at least one of the position, size, positional relationship with the land, and height of the component can be measured (measurement of the size of the component). (This is because parts with the same function may vary in size from manufacturer to manufacturer.)
上記の検査方法の他の好ましい実施形態では、第1ステップにおいて、画像中のはんだ付け部位の部品の近傍位置において、特徴データを取得すべきであるのに取得できていない箇所を抽出し、この領域の特徴を第3ステップにおいて推定する。
この実施形態によれば、部品の近傍にあって、傾斜が急であるために画像中に検査に必要な特徴が現れていない箇所の特徴を推定し、この推定結果を補完することにより、はんだのフィレットの形状を精度良く認識することができる。
In another preferred embodiment of the inspection method described above, in the first step, in the vicinity of the part of the soldered part in the image, a portion where the feature data should be acquired but cannot be acquired is extracted. Region features are estimated in a third step.
According to this embodiment, by estimating the feature of a part that is in the vicinity of the part and does not appear in the image due to the steep inclination, and complementing this estimation result, The shape of the fillet can be accurately recognized.
つぎに、本発明によるはんだ付け検査機は、部品実装基板の生産のために実施される複数の工程のうちのリフロー工程までを終了した基板を対象に、この基板の面に向けて配置されたカメラにより当該基板を撮像し、生成された画像中の部品のはんだ付け状態を検査するもので、以下の記憶手段、画像処理手段、計測値入力手段、推定手段、判定手段を具備する。 Next, the soldering inspection machine according to the present invention is arranged toward the surface of the board, targeting the board that has finished up to the reflow process among a plurality of processes carried out for the production of the component mounting board. The substrate is imaged by a camera, and the soldering state of a component in the generated image is inspected, and includes the following storage means, image processing means, measurement value input means, estimation means, and determination means.
記憶手段には、リフロー工程より前の工程のうちのはんだ印刷工程において基板の各ランドに印刷されたクリームはんだに対する計測が実施されることを前提として、検査対象のはんだ付け部位のうちカメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴に関して、当該はんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られる計測値との因果関係を特定する処理を行った結果に基づき設定された因果関係情報が、登録される。 On the premise that the storage means measures the cream solder printed on each land of the substrate in the solder printing process of the processes prior to the reflow process, the image by the camera among the soldered parts to be inspected causal in that regarding the state to the features of Undetermined point was set on the basis of the result of the process of identifying a causal relationship between the measured value obtained by the measurement process with respect to the cream solder lands corresponding to the soldering site Related information is registered.
画像処理手段は、画像中の検査対象のはんだ付け部位を含む範囲を処理して、はんだの形状を表す特徴データを取得する。計測値入力手段は、検査対象のはんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られた計測値を入力する。
推定手段は、検査対象のはんだ付け部位について、当該部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、当該はんだ付け部位のうち画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を推定する。
判定手段は、画像処理手段が取得した特徴データに推定手段による推定結果を補完してはんだ付け部位の良・不良を判定する。
The image processing means processes a range including the soldered portion to be inspected in the image, and acquires feature data representing the shape of the solder. The measurement value input means inputs the measurement value obtained by the measurement process for the cream solder of the land corresponding to the soldering site to be inspected.
The estimation means uses the causal relationship information registered in the storage means for the part to be inspected and the measurement value input by the measurement value input means for the soldering part to be inspected, and the state of the soldering part in the image is indicated. Estimate the features of the parts that are difficult to distinguish.
The determining means complements the estimation result by the estimating means to the feature data acquired by the image processing means to determine whether the soldered part is good or bad.
上記の構成によれば、前出の検査方法を実行して、精度の良い検査をすることが可能になる。なお、クリームはんだに対する計測処理による計測値は、たとえばはんだ印刷工程に設置された検査機またはこの検査機から出力された検査結果情報を保持する情報処理装置との通信により取得することができる。 According to said structure, it becomes possible to perform a test | inspection with a sufficient precision by performing the above-mentioned test | inspection method. In addition, the measured value by the measurement process with respect to cream solder can be acquired by communication with the information processing apparatus holding the inspection result information output from the inspection machine installed in the solder printing process or this inspection machine, for example.
本発明の一実施形態にかかるはんだ付け検査機は、検査対象の基板に対し、入射角度がそれぞれ異なる複数の方向から光を照射する照明装置と、この照明装置による照明下で前記カメラを作動させることにより、検査用の画像を生成する撮像制御手段とをさらに具備する。 A soldering inspection machine according to an embodiment of the present invention operates a lighting device that irradiates light from a plurality of directions with different incident angles on a substrate to be inspected, and operates the camera under illumination by the lighting device. In this way, it further comprises imaging control means for generating an image for inspection.
さらに、この実施形態では、記憶手段には、前記検査対象のはんだ付け部位のうち、部品の近傍位置であって画像では照明装置からの光による反射光像が得られないために暗領域となる箇所の傾斜角度と、はんだ印刷工程においてランドに印刷されたクリームはんだに対する計測処理により得られる計測値との因果関係を示す因果関係情報が登録される。画像処理手段は、画像中の検査対象のはんだ付け部位を含む範囲から照明光に対応する反射光像が現れている領域を照明光の方向毎に抽出すると共に、画像中の部品の近傍に生じている暗領域を抽出する。推定手段は、検査対象のはんだ付け部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、暗領域に対応する箇所の傾斜角度を推定する。判定手段は、暗領域に推定手段により推定された傾斜角度を補完すると共に、各方向からの照明光に対応する反射光像にそれぞれ対応する照明光の入射角度から割り出されるはんだの傾斜角度を適用し、これらの傾斜角度を用いてはんだ付け部位のフィレットのぬれ上がりの適否を判定する。
なお、照明装置は、たとえば、複数の色彩光を入射角度がそれぞれ異なる方向から同時に照射するように構成される。または、各方向からの光を順に切り替えて照射するように構成することもできる。
Further, in this embodiment, the storage means is a dark region because a reflected light image due to light from the illuminating device cannot be obtained in the image in the vicinity of the component among the soldered parts to be inspected. The causal relationship information indicating the causal relationship between the inclination angle of the location and the measurement value obtained by the measurement process for the cream solder printed on the land in the solder printing process is registered. The image processing means extracts the region where the reflected light image corresponding to the illumination light appears from the range including the soldered part to be inspected in the image for each direction of the illumination light, and is generated in the vicinity of the component in the image. The dark area that is present is extracted. The estimation means estimates the inclination angle of the location corresponding to the dark region using the causal relationship information registered in the storage means regarding the soldered part to be inspected and the measurement value input by the measurement value input means. The determination means complements the inclination angle estimated by the estimation means in the dark region, and calculates the inclination angle of the solder calculated from the incident angle of the illumination light corresponding to the reflected light image corresponding to the illumination light from each direction. Apply and determine the suitability of the fillet wetting of the soldering site using these inclination angles.
Note that the illumination device is configured to irradiate a plurality of color lights simultaneously from directions having different incident angles, for example. Or it can also comprise so that light from each direction may be switched in order and irradiated.
上記の実施形態によれば、入射角度がそれぞれ異なる複数の方向からの光による照明下で撮像を行って、生成された画像中のはんだ付け部位に生じる反射光像にそれぞれ対応する照明光の入射角度から割り出される傾斜角度を適用してはんだのフィレットの形状を認識する場合に、画像中の部品の近傍に反射光像が生じることなく暗領域となった箇所があっても、その箇所の傾斜角度を精度良く推定することができる。よってこの推定された傾斜角度を補完することにより、はんだ付け部位のフィレットのほぼ全体の形状を認識して、そのぬれ上がり高さを精度良く判定することができる。 According to the above-described embodiment, illumination light is incident under illumination with light from a plurality of directions with different incident angles, and illumination light corresponding to each reflected light image generated at a soldered portion in the generated image is incident. When recognizing the shape of a solder fillet by applying an inclination angle calculated from the angle, even if there is a dark area without any reflected light image in the vicinity of the part in the image, The tilt angle can be estimated with high accuracy. Therefore, by complementing the estimated inclination angle, it is possible to recognize almost the entire shape of the fillet at the soldering site and accurately determine the wetting height.
本発明の他の実施形態にかかるはんだ付け検査機は、検査対象の基板に対し、縞状のパターン画像を投影するための投影装置と、投影装置に前記パターン画像を縞の並びに沿ってパターンを周期的に移動させながら投影させると共に、毎回の投影のタイミングに合わせてカメラを作動させる撮像制御手段とを、さらに具備する。 Solder testing apparatus according to another embodiment of the present invention, with respect to the substrate to be inspected, a projection device for projecting a stripe pattern image, the pattern the pattern image projection apparatus along the row of stripes The image forming apparatus further includes imaging control means for projecting while periodically moving and operating the camera in accordance with the timing of each projection.
さらにこの実施形態においては、記憶手段には、検査対象のはんだ付け部位のうち、部品の近傍位置であってパターン画像の反射光像が得られない箇所の高さと、はんだ印刷工程においてランドに印刷されたクリームはんだに対する計測処理により得られた計測値との因果関係を示す因果関係情報が登録される。画像処理手段は、パターン画像の一周期分の投影が行われる間の撮像で生成された複数の画像を用いて、検査対象のはんだ付け部位を含む範囲内の画素毎に、一周期分の投影の間にその画素に生じた明るさの変化の位相に基づき当該画素に対応する高さを計測する。さらに、この計測結果に基づきはんだのフィレットの高さを表す画素群を抽出すると共に、部品の近傍位置において明るさの変化が得られなかったために高さを計測できなかった画素群を抽出する。推定手段は、検査対象のはんだ付け部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、高さが計測できなかった画素群の高さを推定する。
判定手段は、高さが計測できなかった画素群に推定手段により推定された高さを補完し、この画素群とはんだのフィレットの高さを表す画素群における各高さの値を用いてはんだ付け部位のフィレットのぬれ上がりの適否を判定する。
Furthermore, in this embodiment, the storage means prints on the lands in the solder printing process, the height of a portion of the soldered portion to be inspected that is in the vicinity of the part and where the reflected light image of the pattern image cannot be obtained. The causal relationship information indicating the causal relationship with the measurement value obtained by the measurement process for the cream solder that has been performed is registered. The image processing means uses a plurality of images generated by imaging while projection for one cycle of the pattern image is performed, and projects for one cycle for each pixel within the range including the soldered part to be inspected. The height corresponding to the pixel is measured based on the phase of the brightness change that occurred in the pixel during the period. Further, a pixel group representing the height of the solder fillet is extracted based on the measurement result, and a pixel group whose height could not be measured because a change in brightness was not obtained at a position near the component is extracted. The estimation means estimates the height of the pixel group whose height could not be measured using the causal relationship information registered in the storage means with respect to the soldered part to be inspected and the measurement value input by the measurement value input means. To do.
The determination means complements the height estimated by the estimation means to the pixel group whose height could not be measured, and uses the height values in the pixel group representing the height of the pixel group and the solder fillet. The suitability of the wetted fillet at the attachment site is determined.
上記の実施形態のはんだ付け検査機は、位相シフト法の手法に基づき、はんだ付け部位の表面に縞状のパターン画像を、毎回パターンを動かしながら投影すると共に、毎時の投影に合わせて撮像を行い、画素単位での明るさの変化の位相からフィレットの各点における高さデータを求めるものである。フィレットのうち部品の近傍の傾斜が急な箇所に関しては、その箇所に投影されたパターン画像の反射光像を生成することは困難であるため、高さを計測できないおそれがあるが、この実施形態によれば、リフロー工程前の計測処理により得た計測値を用いて高さを計測できなかった箇所の高さを推定することができる。よって、この推定結果を補完することによりはんだ付け部位のフィレット全体の高さデータを得て、フィレットのぬれ上がり状態を精度良く判定することが可能になる。 The soldering inspection machine according to the above embodiment projects a striped pattern image on the surface of the soldering site based on the phase shift method while moving the pattern every time and performs imaging in accordance with the hourly projection. The height data at each point of the fillet is obtained from the phase of the brightness change in pixel units. With respect to a portion of the fillet where the inclination near the part is steep, it is difficult to generate a reflected light image of the pattern image projected on the portion, so there is a possibility that the height cannot be measured. According to the above, it is possible to estimate the height of the location where the height could not be measured using the measurement value obtained by the measurement process before the reflow process. Therefore, by complementing this estimation result, it is possible to obtain the height data of the entire fillet at the soldering site and accurately determine the wet state of the fillet.
本発明によるシステムは、部品実装基板の生産のために実施される複数の工程のうちのリフロー工程に配備されてリフロー工程後の基板を検査する検査機と、前記複数の工程のうちのはんだ印刷工程に配備されて当該工程後の基板の各ランドにおけるクリームはんだの印刷状態を検査する検査機と、各検査機から通信により検査結果情報を取り込んで、検査機毎の検査結果情報を基板別および検査対象部位別に読出可能に管理する情報管理装置とを具備する。
リフロー工程の検査機は、検査対象の基板の面に向けて配置されるカメラと、このカメラにより生成された画像中の検査対象のはんだ付け部位を含む範囲を処理して、はんだの形状を表す特徴データを取得する画像処理手段とを具備する。
The system according to the present invention includes an inspection machine that is provided in a reflow process among a plurality of processes performed for production of a component mounting board and inspects a substrate after the reflow process , and solder printing of the plurality of processes. and inspection machine that is deployed on the process for inspecting a printing state of cream solder on each land of the substrate after this step, incorporate the test result information by the communication from the inspection machine, by substrate inspection result information of each inspection machine and And an information management device that manages such that it can be read for each part to be examined.
The inspection machine in the reflow process processes a range including a camera arranged toward the surface of the substrate to be inspected and a soldered portion to be inspected in an image generated by the camera to represent the shape of the solder. Image processing means for acquiring feature data.
情報管理装置は、リフロー工程の検査機の検査対象のはんだ付け部位のうちカメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴に関して、はんだ印刷工程の検査機が当該はんだ付け部位に対応するランドに印刷されたクリームはんだに対して実施する計測処理により得られる計測値との因果関係を特定する処理を行った結果に基づき設定された因果関係情報が登録される記憶手段;検査対象のはんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対してはんだ印刷工程の検査機が実施した計測処理で得られた計測値を入力する計測値入力手段;検査対象のはんだ付け部位について、当該部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、当該はんだ付け部位のうち画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を推定する推定手段;および推定手段による推定結果をリフロー工程の検査機に送信する送信手段の各手段を具備する。
リフロー工程の検査機は、画像処理手段が取得した特徴データに情報管理装置から送信された推定結果を補完して、はんだ付け部位の良・不良を判定する判定手段を、さらに具備する。
Information management apparatus, with respect to characteristic places difficult to determine the state in the image by the camera of the soldering region to be examined of the inspection apparatus of the reflow process, printing on the land inspection machine of solder printing process corresponding to the soldering site Storage means for registering the causal relationship information set based on the result of performing the processing for specifying the causal relationship with the measurement value obtained by the measurement processing performed on the applied cream solder ; Measurement value input means for inputting the measured value obtained by the measurement process performed by the solder printing process inspection machine for the corresponding land cream solder ; the soldering part to be inspected is registered in the storage means for the part concerned Using the causal information and the measurement value input by the measurement value input means to determine the state of the soldered part in the image. Estimating means for estimating the characteristics of the locations have; estimation result by and estimating means comprises the means of the transmitting means for transmitting the inspection apparatus of the reflow process.
The inspection machine in the reflow process further includes a determination unit that complements the estimation result transmitted from the information management device to the feature data acquired by the image processing unit and determines whether the soldered portion is good or defective.
上記構成のシステムによれば、検査対象のはんだ付け部位のうち画像からは状態を判別しにくい箇所の特徴を、はんだ印刷工程の検査機が検査対象のはんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対して行った計測結果に基づき推定する処理を、情報管理装置が分担するので、はんだ付け検査機の演算負担を削減して高精度の検査を実施することができる。また、はんだ付け検査機での検査が開始されるより前に、情報管理装置での推定処理を実施することができるので、はんだ付け検査にかかる時間を短縮することが可能になる。 According to the system having the above-described configuration, the soldering part of the inspection object is characterized by the soldering part of the land corresponding to the soldering part to be inspected by the inspection machine in the solder printing process. Since the information management apparatus shares the processing that is estimated based on the measurement results performed on the measurement results, it is possible to reduce the calculation burden of the soldering inspection machine and perform high-precision inspection. In addition, since the estimation process in the information management apparatus can be performed before the inspection with the soldering inspection machine is started, the time required for the soldering inspection can be shortened.
本発明によれば、検査対象のはんだ付け部位のうち、画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を、リフロー工程前のクリームはんだの状態や部品の状態に基づいて推定し、画像処理により取得した特徴データに上記の推定処理により推定した特徴データを補完してはんだ付け部位の良・不良を判定するので、はんだ付け部位に対する検査の精度を向上することができる。 According to the present invention, among the soldered parts to be inspected, the characteristics of a part where it is difficult to determine the state in the image are estimated based on the state of the cream solder and the part state before the reflow process, and acquired by image processing. Since the feature data estimated by the above estimation process is complemented to the feature data to determine whether the soldered portion is good or bad, the accuracy of the inspection on the soldered portion can be improved.
図1は、基板検査システムの一実施形態の構成を部品実装基板の生産ラインの全体構成に対応づけて示す。
図示の生産ラインには、はんだ印刷工程、部品実装工程、およびリフロー工程が含まれる。はんだ印刷工程には、基板上の各ランドにクリームはんだを塗布するはんだ印刷装置11やこの装置11による処理結果を検査するはんだ印刷検査機10が設けられる。部品実装工程には、はんだ印刷後の基板に部品を実装するマウンタ21や部品の実装状態を検査する部品検査機20が設けられる。リフロー工程には、部品実装後の基板のクリームはんだを溶かすリフロー炉31やリフロー後の基板を検査するはんだ付け検査機30が設けられる。基板は、図中の太矢印に示す流れに沿って各装置に順に送り込まれて処理され、これにより所定の規格に応じた部品実装基板が完成する。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of a board inspection system in association with the overall configuration of a production line for component-mounted boards.
The illustrated production line includes a solder printing process, a component mounting process, and a reflow process. In the solder printing process, a
各工程の検査機10,20,30は、それぞれLAN回線100を介して相互に接続される。LAN回線100には、さらに検査プログラム管理装置101および検査データ管理装置102が接続されている。検査プログラム管理装置101には、検査機10,20,30毎に、あらかじめ定められた検査基準に基づく検査を実行するための検査プログラムを部品の種毎のライブラリデータとしてまとめたデータベースが登録されている。
The
検査データ管理装置102には、各検査機10,20,30から送信された検査結果情報が保存される。この検査結果情報には、検査対象部位毎の良否の判定結果やその判定のために実施された計測結果が含まれている。検査結果情報は、検査機10,20,30毎に、また基板別および基板上の個々の部品別に読み出すことができるように構成される。たとえば、検査機の識別コードを最上位として、基板の識別コード、実装部品の識別コード、検査領域の識別コードの順に、階層化された構成の情報として、組み立てることができる。
In the inspection
なお、検査プログラム管理装置101と検査データ管理装置102とは必ずしも別体にする必要はなく、1つのコンピュータに各管理装置101,102の機能を持たせてもよい。反対に、各管理装置101,102を複数のコンピュータにより構成することも可能である。
Note that the inspection
各検査機10,20,30では、検査に先立ち、検査対象基板の構成を示すデータ(たとえばCADデータ)を入力し、この入力データに示される各部品の部品種情報に適したライブラリデータを検査プログラム管理装置101から取り込んで、各部品の位置情報とライブラリデータとを紐付ける処理を実施する。これにより各検査機10,20,30に検査対象基板の検査に必要な環境が設定される。なお、ライブラリデータに基づくプログラムの内容は、適宜、ユーザによる設定操作に応じて変更することができる。
Prior to the inspection, the
図2は、はんだ付け検査機30の構成を示す。
この実施例のはんだ付け検査機30は、制御処理部1,カメラ2,照明装置3,基板ステージ4などを有する。基板ステージ4は、検査対象の基板Sを水平な姿勢で支持しながら、この基板Sを各辺に沿う方向に移動させる。カメラ2は、カラー画像を生成するもので、基板ステージ4の上方に、光軸をほぼ鉛直方向に向けた状態(ステージ4上の基板Sを正面視する状態)で配備される。照明装置3は、カメラ2と基板ステージ4との間に配備される。
FIG. 2 shows the configuration of the
The
照明装置3には、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発する環状光源3R,3G,3Bが含まれる。各光源3R,3G,3Bは、それぞれの中心部をカメラ2の光軸に位置合わせした状態で配置される。また、各光源3R,3G,3Bは互いに異なる大きさの径を有し、最も径の小さい赤色光源3Rが一番上に配置され、最も径の大きい青色光源3Bが一番下に配置され、これらの間に緑色光源3Gが配置される。この配置により、基板Sに対する入射角度の範囲は色彩毎に異なるものになり、カメラ2により、リフロー後はんだの傾斜面の傾斜状態を、各色彩光に対応する三色の色彩の分布パターンにより表した画像を生成することが可能になる。具体的には、三色の中で入射角度範囲が最も小さい赤色光により生じる赤色領域は緩やかな傾斜を示し、三色の中で入射角度が最も大きい青色光により生じる青色領域はかなり急な傾斜を示す。また、赤色光と青色光との間の範囲から照射される緑色光により生じる緑色領域は、赤色領域および青色領域が示す角度範囲の間の角度範囲を示す。
The illumination device 3 includes annular
制御処理部1には、コンピュータによる制御部110、画像入力部111、撮像制御部112、照明制御部113、ステージ制御部114、メモリ115、ハードディスク装置116、通信用インターフェース117、入力部118、表示部119などが含まれる。制御部110は、撮像制御部112、照明制御部113、ステージ制御部114を介して、カメラ2、照明装置3、基板ステージ4の動作を制御する。カメラ2により生成された画像は、画像入力部111においてディジタル変換された後に、制御部110に入力される。
The
メモリ115には、上記の制御に関するプログラムが保存されるほか、処理対象の画像データや演算結果などが一時的に保存される。ハードディスク装置116には、検査プログラム管理装置101から提供されたライブラリデータに基づく検査プログラム群、検査の過程で得た計測データおよび検査結果、検査に使用された画像などが保存される。
The
通信用インターフェース117は、前出のLAN回線100を介して他の装置と通信を行うためのものである。入力部118は、検査の開始や終了を指定する操作や種々の設定データの入力に用いられる。表示部119は、検査結果や検査に用いられた画像を表示するためのものである。
The
つぎに図3は、はんだ印刷検査機10の構成を示す。なお、この図3では、図2に対応する構成を、図2と同じ符号にAを付けた符号により示す。
このはんだ印刷検査機10は、位相シフト法の原理に基づき基板Sのランドに印刷されたクリームはんだの高さを計測するもので、制御処理部1A,カメラ2A,照明装置3A,基板ステージ4Aのほか、縞状のパターン画像を基板に投影するためのプロジェクタ5を有する。また、この検査機10の照明装置3Aは、白色光を発する環状光源3Mにより構成される。制御処理部1Aには、はんだ付け検査機30の制御処理部1と同様の構成のに加え、プロジェクタ制御部120が設けられる。
Next, FIG. 3 shows a configuration of the solder
This solder
部品検査機20に関しては、はんだ付け検査機30とほぼ同じ構成を有するので、図示を省略する。ただし、部品検査機10では、照明装置3の光源を白色光源にしてもよい。
部品検査機20では、検査対象の基板Sの画像から基板上の部品を検出し、その位置や傾きなどを計測して、その計測結果に基づき部品の実装状態の適否を判定する。
Since the
The
また部品検査機20として、図3に示したはんだ印刷検査機10と同様の構成の装置を使用することもできる。この場合には、部品の実装位置や姿勢の検査に加えて、部品および部品電極の高さや垂直方向に対する部品の傾きなどを検査することもできる。
Further, as the
上記3種類の検査機10,20,30のうち、はんだ印刷検査機10と部品検査機20とは、中間工程における検査を行うものであるが、これらで不良と判定されても、その後の工程の処理によって品質が改善される場合もある。したがって、多くの現場では、はんだ印刷検査機10や部品検査機20で不良と判定された基板をラインから取り除かずに後段に流すことを許容している。
Of the above three types of
一方、最終のリフロー工程に置かれるはんだ付け検査機30では、不良を見逃さないように厳密な判定を行う必要がある。しかし、図2に示したはんだ付け検査機30の光学系の構成によれば、最も入射角度の大きい青色光により表される傾斜角度範囲より急な傾斜面は、その傾斜角度を示す反射光像を得ることができないために暗領域となり、リフロー後はんだのフィレットの全形状を認識するのが困難になる。特に、部品の近傍位置の暗領域が大きい部品や、フィレットが短く傾斜が急であるためにはんだ付け部位に色彩の分布が殆ど生じない部品では、実際のはんだ付け状態が良好であっても、画像処理の結果のみによる判定では、不良という判定をせざるを得なくなる。
On the other hand, in the
そこでこの実施例では、はんだ付け検査機30で検査を行う際には、検査対象のはんだ付け部位に対応する箇所に対して他の検査機10,20が実施した計測処理の結果を読み込んで、その計測値に基づきはんだ付け部位の暗領域の傾斜角度を推定するようにしている。この推定処理のために、はんだ印刷検査機30のメモリ115またはハードディスク装置116には、あらかじめ部品種毎に相当数のサンプルを用いて導出された推定用テーブルが登録されている。この推定用テーブルは前出の部品種毎のライブラリデータに含まれて、検査プログラム管理装置101から提供されたものである。
Therefore, in this embodiment, when the inspection is performed by the
図4は、はんだ印刷検査機10による計測結果を利用して上記の推定処理を行う場合を例として、はんだ付検査に関わる装置間の関係を情報の流れと共に示す。この例では、はんだ付け検査機30およびはんだ印刷検査機10のほか、検査プログラム管理装置101および検査データ管理装置102がはんだ付け検査に関与する。
FIG. 4 shows an example of the case where the above estimation process is performed using the measurement result obtained by the solder
検査プログラム管理装置101は、各検査機10,30に、それぞれの機種に応じた検査プログラムを提供する。これらのプログラムは、部品種毎に、その部品種に属する部品の検査基準に基づき作成され、ライブラリデータとして検査プログラム管理装置101に登録されていたものである。具体的にこの例では、はんだ印刷検査機10には、ランドに印刷されたクリームはんだの体積の検査を実施するための検査プログラムが提供され(図4の(a))、はんだ付け検査機30には、はんだ付け部位のリフロー後はんだのぬれ上がり高さの検査を実施するためのプログラムが提供される(図4の(b))。さらに、はんだ付け検査機30には、ぬれ上がり高さを計測する際の推定処理で用いられる推定用テーブルが提供される(図4(c))。
The inspection
はんだ印刷検査機10は、提供された検査プログラムに基づき、検査対象の基板Sの各ランドに印刷されたクリームはんだの体積を計測して、計測値の良・不良を判定する。そして、ランド毎の計測値を含む検査結果情報を検査データ管理装置102に送信する(図4の(d))。検査データ管理装置102は、上記の検査結果情報を、基板別ならびに部品別の読み出しが可能な形式で蓄積する。
The solder
はんだ付け検査機30も、提供された検査プログラムに基づき、検査対象の基板Sの各ランドにおけるリフロー後はんだのぬれ上がり高さを計測して、計測値の良・不良を判定し、計測値を含む検査結果情報を検査データ管理装置102に送信する(図4の(e))。ただし、はんだ付け検査機30の計測処理では、処理対象の画像から赤,緑,青の各色領域や部品を検出するほか、部品の近傍に位置する暗領域を検出し、この暗領域に対応する箇所の傾斜角度を推定する。そして、この推定結果を暗領域に補完すると共に、各色領域に、それぞれ対応する色彩光の入射角度から割り出される傾斜角度を適用し、暗領域を含む各領域の分布状態と各領域に対応する傾斜角度との関係から、リフロー後はんだのぬれ上がり高さを計測する。
The
暗領域に対する推定処理では、検査データ管理装置102にアクセスして、検査対象の基板Sの処理中のはんだ付け部位に対応するランドをはんだ印刷検査機10が検査したときに求めたクリームはんだの体積を読み込む(図4の(f))。また、自装置での部品やランドの検出結果に基づきランド突き出し部の幅(部品の端縁からランドの外側の端縁までの距離。以下、「ランド突き出し幅」という。)を求めた上で、このランド突き出し幅と検査データ管理装置102から得たクリームはんだの体積とにより推定用テーブルを照合することにより、暗領域に対応する箇所の傾斜角度を推定する。
In the estimation process for the dark region, the volume of the cream solder obtained when the solder
図5(1)は、はんだ付け検査機30に登録される推定用テーブルの構成を示す模式図である。この推定用テーブルは、部品種毎に相当数のサンプルを用いた統計処理により作成されて、検査プログラムと共にライブラリデータに格納される。図5(1)の例の推定用テーブルでは、部品の近傍の傾斜面が青色領域に対応する角度範囲より急峻になったフィレットを対象に、それぞれの部品近傍の傾斜角度を5つのグループg1〜g5に分類して、グループg1〜g5毎に、そのグループに属するサンプルにおけるクリームはんだの体積とランド突き出し幅との値の組み合わせの分布を示したものである。言い換えれば、クリームはんだの体積とランド突き出し幅との各値の組み合わせによりこの推定用テーブルを参照することにより、この組み合わせにより生じるフィレットの部品近傍の傾斜角度がグループg1〜g5のいずれに含まれるかを知ることができる。
FIG. 5 (1) is a schematic diagram showing a configuration of an estimation table registered in the
なお、図5(2)に示すように、各グループg1〜g5には、それぞれ所定幅の角度範囲が含まれ、グループg1に属する角度が最も大きく、以下グループg2,g3,g4,g5の順に角度が小さくなる。 As shown in FIG. 5 (2), each of the groups g1 to g5 includes an angle range having a predetermined width, and the angle belonging to the group g1 is the largest. Hereinafter, the groups g2, g3, g4, and g5 are sequentially ordered. The angle becomes smaller.
上記の推定用テーブルの作成に用いられるサンプルは、実物の基板から得たデータに基づくものであるが、これに限定されるものではない。たとえば流体シミュレーションの手法により、様々な体積のクリームはんだから得られるフィレット形状を求め、このフィレットのうち画像において暗領域となり得る範囲の傾斜角度を計測することにより、多数のサンプルを得ることもできる。 The sample used for creating the estimation table is based on data obtained from a real substrate, but is not limited to this. For example, it is possible to obtain a large number of samples by obtaining a fillet shape obtained from cream solder having various volumes by a fluid simulation method and measuring an inclination angle in a range that can be a dark region in the image of the fillet.
以下、図4に示した検査プログラムにより各検査機10,30において実施される検査の具体的な内容を説明する。
まず、はんだ印刷検査機10における検査であるが、はんだ印刷検査機10では、位相シフト法の原理に基づく三次元計測をベースとする処理により、クリームはんだの体積を算出する。三次元計測では、縞状のパターン画像を、縞を所定量ずつ動かしながらプロジェクタ5から基板Sに投影する処理を、複数回の投影を1サイクルとして実行すると共に、毎回の投影のタイミングに合わせてカメラ2Aによる撮像を行う。1サイクル分の投影および撮像が完了すると、各回の撮像により得た画像中の検査領域(ランド毎に設定される。)内の各画素を1つずつ対象として、毎回の撮像における輝度の変化を検出し、この変化を一周期分の正弦波として、正弦波の位相を求める。さらに、処理対象の画素につき算出された位相やパターン画像の投影面およびカメラ2Aとあらかじめ定めた基準面(たとえば基板に対応する高さの面)との関係に基づく三角測量を適用して、基準面から処理対象の画素に対応する点までの距離を算出する。この距離は、処理対象の画素に対応する点の高さを示すことになる。
Hereinafter, the specific contents of the inspection performed in each
First, regarding the inspection in the solder
また、上記の処理とは別に、はんだ印刷検査機10では、照明部3の白色照明下での撮像を行って、生成された画像中の検査領域からクリームはんだの色彩を検出する。そしてこのはんだの色彩が検出された画素に対して算出された高さデータを積分することによりクリームはんだの体積を求める。
In addition to the above processing, the solder
上記の方法によりクリームはんだの体積が算出されると、はんだ印刷検査機10では、この体積を検査領域毎に登録されている標準値と比較することにより、「適正」「はんだ過多」「はんだ過少」の3グループのいずれかに分類する。ただし、「はんだ過多」や「はんだ過少」と判定されたクリームはんだが搭載された基板も、後工程へと流される。
When the volume of the cream solder is calculated by the above method, the solder
つぎに、はんだ付け検査機30における検査のための計測処理について説明する。
この実施例のはんだ付け検査機30では、赤、緑、青の各色彩光をそれぞれ入射角度の異なる方向から基板Sに照射するので、リフロー後はんだの傾斜面に照射された各色彩光の正反射光のうちカメラ2に入射した光によって、リフロー後はんだの傾斜状態を赤、緑、青の各色彩の分布パターンにより表した画像を生成することができる。画像中の各色領域は、それぞれ対応する照明光の入射角度とほぼ同じ傾斜角度を表現する。この実施例では、各色領域と傾斜角度範囲との関係と暗領域につき推定された傾斜角度とを用いて、図6に示す方法によりリフロー後はんだのぬれ上がり高さを計測する。なお、この実施例では、赤色領域が示す傾斜角度範囲を8〜15度とし、緑色領域が示す傾斜角度範囲を15〜25度とし、青色領域が示す傾斜角度範囲を25〜38度とする。
Next, measurement processing for inspection in the
In the
図6では、チップ部品200を例に、このチップ部品200の電極201とランド203とを接続するリフロー後はんだのフィレット202を示す模式図と、このフィレット202を撮像して得られる画像の模式図とを上下に対応づけている。画像の模式図では、各色領域をそれぞれ異なる塗りパターンにより示す。
In FIG. 6, taking the
この実施例では、画像中の部品200の全体を含む範囲に部品用の検査領域(図示せず。)を設定して部品200を検出すると共に、ランド203毎に検査領域Fを設定して、その検査領域F内の赤領域、緑領域、青領域を検出する。図6に示すような形状のフィレットの画像では、一般に、画像中のランド202の外側端縁に近い場所から部品電極201に向かう方向に沿って、赤、緑、青の順に色彩が分布する。また部品200に近い場所に、青領域で表すことができる範囲を超える急峻な傾斜面を表す暗領域が生じることがある。
In this embodiment, a part inspection area (not shown) is set in a range including the
上記の画像の特徴を利用して、この実施例では、検査領域F内において暗領域を含む4つの色領域が分布する方向を見つけて、この方向に沿って計測ラインLを設定し、この計測ラインLにおいて、各色領域の境界に位置する点A2,A3,A4、および赤領域の外側の端縁との交点A1を抽出する。さらに部品の検出結果に基づき、計測ラインLと部品電極201の端縁との交点A5(暗領域の端点)を抽出する。
In this embodiment, by utilizing the characteristics of the above image, a direction in which four color regions including a dark region are distributed in the inspection region F is found, and a measurement line L is set along this direction. In the line L, the points A2, A3, A4 located at the boundary of each color region and the intersection A1 with the outer edge of the red region are extracted. Further, based on the detection result of the component, an intersection A5 (end point of the dark region) between the measurement line L and the edge of the
抽出された点のうち点A5を除く各点には、その点に対応する傾斜角度をあてはめる。各色領域が示す傾斜角度にはそれぞれある程度の幅があるが、隣り合う色領域間の境界位置は、それぞれの色領域が示す傾斜角度範囲の境界値付近の角度を示すと考えられる。よって、この実施例では、先に例示した傾斜角度範囲に基づき、点A1に8度を、点A2に15度を、点A3に25度を、点A4に38度を、それぞれあてはめる。 Of the extracted points, an inclination angle corresponding to the point is assigned to each point excluding the point A5. The inclination angle indicated by each color area has a certain width, but the boundary position between adjacent color areas is considered to indicate an angle near the boundary value of the inclination angle range indicated by each color area. Therefore, in this embodiment, 8 degrees is applied to the point A1, 15 degrees to the point A2, 25 degrees to the point A3, and 38 degrees to the point A4 based on the tilt angle range exemplified above.
さらに、この実施例では、点A5からランドの外側端縁までの距離を、ランド突き出し幅として求める。そして、このランド突き出し幅の計測値とあらかじめ検査データ管理装置102から読み込んだクリームはんだの体積(現在処理中のはんだ付け部位に対応するランドに対してはんだ印刷検査機10で計測されたもの)との組み合わせにより図5(1)に示した推定用テーブルを照合し、この組み合わせに適合する角度θxを特定する(たとえば、クリームはんだの体積とランド突き出し幅との組み合わせに対応するグループが示す角度範囲の中の中間値、または角度範囲の下限値をθxとする。)。そしてこの角度θxを点A5にあてはめる。
Furthermore, in this embodiment, the distance from the point A5 to the outer edge of the land is obtained as the land protrusion width. And the measured value of this land protrusion width and the volume of the cream solder read from the inspection
この後は、図6の右手のグラフに示すように、各点A1〜A5の座標と各点A1〜A5にあてはめた角度との関係から、計測ラインLに沿う傾斜角度の変化を表す近似曲線Mを導出する。さらに、この近似曲線Mの点A1から点A5までの範囲に含まれる各点を積分することによって、点A5に対応するはんだの高さを算出し、これをリフロー後はんだのぬれ上がり高さとする。 Thereafter, as shown in the graph on the right hand side of FIG. 6, the approximate curve representing the change in the inclination angle along the measurement line L from the relationship between the coordinates of the points A1 to A5 and the angles applied to the points A1 to A5. Derive M. Further, the height of the solder corresponding to the point A5 is calculated by integrating each point included in the range from the point A1 to the point A5 of the approximate curve M, and this is the wetting height of the solder after the reflow. .
各色領域が示す傾斜角度にはそれぞれ所定大きさの幅があるが、色領域の間の境界位置に関しては、信頼度の高い傾斜角度が得られるので、各点A1〜A4の座標と傾斜角度との関係から求めた近似曲線は、計測ラインに沿う傾斜の変化を適切に表現していると考えられる。また、傾斜状態を計測できない暗領域について、サンプルデータから作成された推定用テーブルを、クリームはんだの体積およびランド突き出し幅の実測データにより照合することにより、およその傾斜角度を推定することができるので、この推定結果を補完することにより、フィレット全体のぬれ上がり高さを求めることができる。
よって、リフロー工程前のクリームはんだの体積やランド突き出し幅にばらつきがあるために、同種の基板の同一部位におけるフィレットの形状にばらつきが生じる場合でも、それぞれのフィレットに対する計測誤差を従来よりも小さくすることが可能になる。
The inclination angle indicated by each color area has a predetermined width, but with respect to the boundary position between the color areas, a highly reliable inclination angle is obtained, and the coordinates and inclination angles of the points A1 to A4 are obtained. It is considered that the approximate curve obtained from the above relationship appropriately represents the change in inclination along the measurement line. In addition, for dark areas where the tilt state cannot be measured, the approximate tilt angle can be estimated by collating the estimation table created from the sample data with the actual measurement data of the cream solder volume and land protrusion width. By complementing this estimation result, the wetting height of the entire fillet can be obtained.
Therefore, because the cream solder volume and land protrusion width before the reflow process vary, even if the fillet shape varies in the same part of the same type of board, the measurement error for each fillet is made smaller than before. It becomes possible.
なお、部品によっては、リフロー後はんだのフィレットが短く、かつ急峻であるために、画像中に赤や緑の色領域が殆ど現れないことがあるが、このような場合にも、青領域の傾斜角度範囲と暗領域につき推定された傾斜角度とを用いて、上記と同様の計測処理を実施することができる。 Depending on the part, the solder fillet after reflow is short and steep, so there may be almost no red or green color area in the image. Using the angle range and the inclination angle estimated for the dark region, the same measurement process as described above can be performed.
また、推定用テーブルから推定する傾斜角度は特定の値に限らず、複数の角度を導出して、角度毎に上記の計測処理を実施してもよい。たとえば、クリームはんだの体積とランド突き出し幅との組み合わせに対応するグループが示す角度範囲の上限の角度と下限の角度とをそれぞれ用いて上記の計測を実行することで、リフロー後はんだのぬれ上がり高さが取り得る値の数値範囲を求めてもよい。 In addition, the tilt angle estimated from the estimation table is not limited to a specific value, and a plurality of angles may be derived and the above measurement process may be performed for each angle. For example, by performing the above measurement using the upper limit angle and the lower limit angle of the angle range indicated by the group corresponding to the combination of cream solder volume and land protrusion width, the wetting height of the solder after reflow A numerical range of possible values may be obtained.
また上記のはんだ付け検査機30では、赤、緑、青の各色彩光をそれぞれ入射角度が異なる方向から同時に照射して撮像し、生成された画像から各色領域を抽出して図6に示した演算を実施したが、これに限らず、各方向に対応する光源を順に点灯して点灯の都度撮像を行う方式の検査機を使用してもよい。この場合には、毎回の撮像により生成された画像中のはんだ付け部位から輝度の高い領域を抽出し、これらの領域の関係に基づいて図6と同様の処理を実施することになる。
Further, in the
また上記では、はんだ印刷検査機10で求めたクリームはんだの体積を推定処理に用いる例を説明したが、推定に用いられる前工程の計測パラメータはこれに限定されるものではない。たとえば、ランドに対するクリームはんだの相対位置または印刷範囲や、クリームはんだの高さの平均値などを用いた推定処理を行うことができる。
Moreover, although the example which uses the volume of the cream solder calculated | required with the solder printing test |
また、上記の実施例では、ランド突き出し幅をはんだ付け印刷機30で計測するとしたが、部品検査機20による計測処理の結果を用いてランド突き出し幅を求めてもよい。たとえば、部品電極の上部まではんだがぬれ上がる可能性がある部品に対しては、リフロー工程より前の部品の状態に基づきランド突き出し幅を求めてもよい。
In the above-described embodiment, the land protrusion width is measured by the
また、部品検査機20として三次元計測の機能を有する検査機を用いれば、部品や部品電極の高さを用いた推定処理を行うことも可能である。たとえば、クリームはんだの体積と部品電極の高さとに基づき、リフロー工程で部品電極とランドとの間に流れ込んだはんだの量を推定し、その推定結果に基づき、ぬれ上がり高さの計測値を補正してもよい。
In addition, if an inspection machine having a three-dimensional measurement function is used as the
図7は、上記のはんだ付け検査に関する概略手順を示す。なお、ここでは説明を簡単にするため、1枚の基板による処理のみを示すと共に、この基板に対する撮像回数を1回とし、部品毎に処理されるはんだ付け部位が1つであるものとする。また、はんだ付け検査では、図6に示した方法によりリフロー後はんだのぬれ上がり高さを計測するが、暗領域に対応する角度θxを推定する処理に用いられる他工程の計測パラメータは、クリームはんだの体積に限らず、任意の種類の計測パラメータが用いられるものとする。 FIG. 7 shows a schematic procedure regarding the soldering inspection. Here, for the sake of simplicity of explanation, it is assumed that only processing by one substrate is shown, and the number of times of imaging with respect to this substrate is one, and there is one soldering site processed for each component. In the soldering inspection, the wetting height of the solder after reflow is measured by the method shown in FIG. 6, but the measurement parameter of the other process used for the process of estimating the angle θx corresponding to the dark region is cream solder. It is assumed that any type of measurement parameter is used, not limited to
まず検査対象の基板Sを撮像し(ステップS1)、部品毎に下記のループLP1を実施する。以下、ループLP1内の処理を説明する。 First, the board S to be inspected is imaged (step S1), and the following loop LP1 is performed for each component. Hereinafter, processing in the loop LP1 will be described.
ステップS2では、登録されている設定データに基づき、画像中の検査対象の部品および対応するランドを包含する範囲に検出用の領域を設定し、この領域からランドおよび部品を検出する。ランドの検出は、輝度の高い画素群を抽出する方法により行われ、部品の検出は、部品の登録されている色彩を抽出する方法により行われる。 In step S2, based on the registered setting data, a detection area is set in a range including the part to be inspected and the corresponding land in the image, and the land and the part are detected from this area. Land detection is performed by a method of extracting a pixel group having high luminance, and detection of a component is performed by a method of extracting a registered color of the component.
つぎにステップS3では、ステップS2での検出結果に基づき、ランドおよび部品電極を含む範囲に図6に示した検査領域Fを設定し、ランドの突き出し幅を計測する。ステップS4では、検査領域Fから各色領域および暗領域を検出する。 Next, in step S3, based on the detection result in step S2, the inspection region F shown in FIG. 6 is set in a range including the land and component electrodes, and the land protrusion width is measured. In step S4, each color area and dark area are detected from the inspection area F.
ステップS5では、各領域の検出結果に基づき計測ラインLを設定し、このライン上で各領域間の端点(点A2,A3,A4)および両側の領域の端点(点A1,A5)の座標を計測する。なお、検出されている色領域が少ない場合には、それに合わせて、計測対象の点を調整する。 In step S5, a measurement line L is set based on the detection result of each region, and the coordinates of the end points (points A2, A3, A4) between the regions and the end points (points A1, A5) on both sides on this line are set. measure. When the detected color area is small, the measurement target point is adjusted accordingly.
ステップS6では、検査データ管理装置102にアクセスして、処理中の部品に対応する箇所に対して他の検査機10,20で行われた計測データ(推定処理に用いるパラメータの計測値)を読み込む。ステップS7では、ステップS6で読み込んだ計測データを用いて暗領域に対応する傾斜角度θxを推定する。
In step S6, the inspection
ステップS8では、ステップS5で計測された各座標に、それぞれ対応する傾斜角度を適用して図6に示した曲線Mを求め、さらにこれを積分することによりリフロー後はんだのぬれ上がり高さを算出する。ステップS9では、この高さを判定基準値と照合することにより、はんだ付け部位の良・不良を判定する。 In step S8, the corresponding inclination angle is applied to each coordinate measured in step S5 to obtain the curve M shown in FIG. 6, and further integrated to calculate the wetting height of the solder after reflow. To do. In step S9, the quality of the soldered part is determined by comparing the height with a determination reference value.
以下、検査対象の部品毎に上記のループLP1を実施する。なお、実際には、殆どの部品は複数のはんだ付け部位を有するので、はんだ付け部位の数分、ループLP1が実行される。 Hereinafter, the loop LP1 is performed for each component to be inspected. Actually, since most components have a plurality of soldering portions, the loop LP1 is executed for the number of soldering portions.
全ての部品に対する処理が終了すると、これらに対する判定結果を統合して基板全体の良・不良を判定し、検査データ管理装置102などに検査結果情報を出力する。この検査結果情報には、全体の判定結果のほか、毎時のループLP1における判定結果や計測結果を含むことができる。
When processing for all components is completed, the determination results for these components are integrated to determine whether the entire board is good or defective, and the inspection result information is output to the inspection
なお、上記の実施例の検査では、リフロー後はんだのぬれ上がり状態を判別するためにぬれ上がり高さを求めたが、これに限らず、図6に示した曲線Mを所定の判定基準に基づき解析して、フィレットの傾斜の変化が適切であるかどうかを判断してもよい。 In the inspection of the above embodiment, the wetting height is obtained in order to determine the wetting state of the solder after reflow. However, the present invention is not limited to this, and the curve M shown in FIG. Analysis may be made to determine if the change in fillet slope is appropriate.
つぎに、はんだ付け検査機30の構成は上記に示したものに限らず、図3に示したはんだ印刷検査機10と同様の構成の検査機を使用してもよい。この場合のはんだ付け検査では、位相シフト法の原理に基づきリフロー後はんだの各点の高さデータを求めた後に、各画素の座標と高さデータとを対応づけてリフロー後はんだの三次元形状を復元し、その適否を判別することができる。ただし、この構成の検査機でも、縞状パターンが基板の斜め上方向から投影されるため、リフロー後はんだのフィレットの傾斜が急な箇所では、投影パターンに対する反射光をカメラ2Aに入射させることができず、高さデータを算出できないという問題がある。
Next, the configuration of the
上記の点に鑑み、図8に示す実施例では、位相シフト法による検査機をはんだ付け検査で使用する場合に、部品の近傍であって、投影パターンの反射光像が得られなかったために高さを計測できなかった箇所を対象に、他の工程の検査機で得られた計測データに基づいて高さを推定するようにしている。 In view of the above points, in the embodiment shown in FIG. 8, when a phase shift method inspection machine is used for soldering inspection, the reflection light image of the projection pattern is not obtained because it is in the vicinity of the component. The height is estimated on the basis of measurement data obtained by an inspection machine in another process for a portion where the height could not be measured.
以下、図8を参照して、この実施例の検査の手順を説明する。なお、この例でも、先の図7の例と同様に、1枚の基板に対する処理手順のみを示し、各部品のはんだ付け部位も1つに限定する。 Hereinafter, the inspection procedure of this embodiment will be described with reference to FIG. In this example as well, as in the previous example of FIG. 7, only the processing procedure for one substrate is shown, and the number of soldering parts of each component is limited to one.
まずステップS21において、縞状パターンの投影処理および撮像を複数回行うことにより、三次元計測用の画像を生成する。次にステップS22では、照明装置2Aによる白色照明下での撮像を行うことにより、外観計測用の画像を生成する。
First, in step S21, an image for three-dimensional measurement is generated by performing projection processing and imaging of a striped pattern a plurality of times. Next, in step S22, an image for appearance measurement is generated by performing imaging under white illumination by the
この後は、検査対象の部品毎にループLP2を実行する。
まずループLP2の最初のステップS23では、ステップS2で得た外観計測用画像を用いてランドおよび部品を検出する。検出の方法は図7のステップS2と概ね同じであるので、詳細な説明を省略する。
Thereafter, the loop LP2 is executed for each part to be inspected.
First, in the first step S23 of the loop LP2, lands and parts are detected using the appearance measurement image obtained in step S2. Since the detection method is substantially the same as step S2 in FIG. 7, detailed description thereof is omitted.
つぎに、ステップS24では、ステップS23で検出したランドおよび部品の一部を含む範囲に検査領域を設定する。カメラ2Aが共通であるので、この検査領域は、三次元計測画像にも適用することができる。
Next, in step S24, an inspection area is set in a range including a part of the land and parts detected in step S23. Since the
よって、次のステップS25では、三次元計測用画像に上記の検査領域を適用し、当該領域内の画素毎に、位相シフト法に基づく三次元計測を実施して、高さデータを算出する。この処理は、はんだ付け検査機10のクリームはんだの高さを求めるものと同様であるので、詳細な説明を省略する。
Therefore, in the next step S25, the above inspection region is applied to the three-dimensional measurement image, and for each pixel in the region, three-dimensional measurement based on the phase shift method is performed to calculate height data. Since this process is the same as that for obtaining the solder cream height of the
つぎにステップS26では、ステップS23で検出したランドや部品の範囲と三次元計測結果とを照合することによって、部品に対応する高さデータを有する画素群とリフロー後はんだに対応する高さデータを有する画素群とを特定する。 Next, in step S26, by comparing the land or part range detected in step S23 with the three-dimensional measurement result, the pixel group having the height data corresponding to the part and the height data corresponding to the solder after reflow are obtained. And having a pixel group.
ステップS27では、部品の近傍であって、明るさの位相変化が検出されなかったために高さデータを算出できなかった画素群を抽出し、これらの画素群を含む範囲を未計測領域として特定する。そして、検査データ管理装置102から、検査対象の部品に対する他の検査機の計測処理により得られた計測データを読み込み(ステップS28)、読み込んだ計測データにより推定用テーブルを照合して未計測領域の高さデータを推定する(ステップS29)。これにより、部品の近傍の急な傾斜面の高さデータを取得することができる。なお、この推定処理では、他の工程の検査機による計測データに自装置での計測結果を加味した推定を行ってもよい。たとえば、ステップS26で特定されたリフロー後はんだに対応する高さデータを有する画素群を用いて、これらの画素群に対応するはんだの体積やフィレットの傾斜に近似する曲線を求め、これらの結果と他の工程の検査機による計測データとを用いた推定処理を行ってもよい。
In step S27, a pixel group that is in the vicinity of the component and for which height data could not be calculated because a change in brightness phase was not detected is extracted, and a range including these pixel groups is specified as an unmeasured region. . Then, from the inspection
ステップS30では、リフロー後はんだに対応する高さデータを有する画素群および未計測領域の画素群のそれぞれの画素における高さデータを用いて、リフロー後はんだのフィレットの三次元形状を復元する。ステップS31では、復元された三次元形状に対して、種々の計測処理を実施する。たとえば、体積、フィレットの傾斜面の角度変化、フィレットの長さや幅、リフロー後はんだの周囲長などを算出することができる。
ステップS32では、各計測値を用いてはんだ付け部位の良・不良を判定する。
In step S30, the three-dimensional shape of the fillet of the post-reflow solder is restored using the height data in each pixel of the pixel group having the height data corresponding to the solder after reflow and the pixel group in the unmeasured area. In step S31, various measurement processes are performed on the restored three-dimensional shape. For example, the volume, the angle change of the inclined surface of the fillet, the length and width of the fillet, the peripheral length of the solder after reflow, and the like can be calculated.
In step S32, good / bad of the soldering part is determined using each measured value.
以下、同様に、検査対象の部品に順にループLP2の処理を実行する。最後にステップS33において、基板全体の良・不良を判定して、判定結果を出力する。 Thereafter, similarly, the processing of the loop LP2 is sequentially performed on the parts to be inspected. Finally, in step S33, whether the whole substrate is good or bad is determined, and the determination result is output.
上記の処理によれば、通常の三次元計測のみでは取得できない傾斜が急な箇所の高さデータを取得して、フィレット全体の三次元形状を精度良く復元することができるので、検査の精度を大幅に高めることができる。 According to the above processing, the height data of the steep slope that cannot be obtained only by ordinary three-dimensional measurement can be acquired, and the three-dimensional shape of the entire fillet can be accurately restored. Can greatly increase.
上記図7および図8の例では、いずれも、他の工程での検査機10,20による計測データを検査データ管理装置102から読み込むとしているが、これに限らず、計測を実施した検査機10,20から直接計測データの提供を受けるようにしてもよい。
In the example of FIGS. 7 and 8 described above, the measurement data obtained by the
また、各実施例では、画像処理では直接計測できない箇所の特徴と他の工程での計測データとの因果関係を示す情報として、テーブル形式の情報を登録したが、これに限らず、両者の因果関係を示す関数を導出して、これを登録してもよい。また、推定用テーブルを登録する場合でも、部品の近傍の計測が困難な箇所の特徴を直接導き出すものに限らず、フィレット全体の特徴を導き出す構成の推定用テーブルを登録してもよい。この場合には推定処理において、たとえば、検査対象のはんだ付け部位に対応する箇所に対する他の工程での計測処理の結果に基づき、推定用テーブルからフィレットの全体の形状データの候補を複数とおり抽出し、これらの中から、はんだ付け検査機30での実測データが示す形状に最も近いものを選択してもよい。
In each embodiment, information in a table format is registered as information indicating the causal relationship between the feature of the part that cannot be directly measured by image processing and the measurement data in another process. A function indicating the relationship may be derived and registered. Even when the estimation table is registered, the estimation table is not limited to the one that directly derives the feature of the part that is difficult to measure in the vicinity of the part, and the estimation table that is configured to derive the feature of the entire fillet may be registered. In this case, in the estimation process, for example, a plurality of fillet shape data candidates are extracted from the estimation table based on the result of the measurement process in another process for the part corresponding to the soldered part to be inspected. Of these, the one closest to the shape indicated by the actual measurement data in the
つぎに、推定処理を行う装置は、はんだ付け検査機30に限らず、たとえば、検査データ管理装置102において、検査機10,20から受信した計測データを用いて推定処理を実行し、その推定結果をはんだ付け検査機30に提供してもよい。このようにすれば、はんだ付け検査機30における演算負荷を削減することができる。また、はんだ付け検査に先立って推定処理を実施すれば、検査の効率を高めて、タクトタイムを削減することが可能になる。
Next, the apparatus that performs the estimation process is not limited to the
図9は、検査データ管理装置102により推定処理を実施する場合を例に、各装置間での情報の流れを示す。なお、この例では、はんだ付け検査機10は図2および図3のいずれの構成を適用しても良いものとし、はんだ付け検査の内容や推定処理に用いられる計測データを特定せずに説明する。
FIG. 9 shows the flow of information between the devices, taking as an example a case where the estimation process is performed by the inspection
検査プログラム管理装置101は、各検査機10,20,30に、それぞれの機種に応じて検査プログラムを提供する(図9の(イ)(ロ)(ハ))。これらのプログラムは、部品種毎に、その部品種に属する部品の検査基準に基づき作成され、ライブラリデータとして検査プログラム管理装置101に登録されたものである。各検査機10,20,30は、検査対象の基板の設計データに基づき、検査プログラム管理装置101から必要な部品種のライブラリデータを読み込み、これらを部品の位置情報と紐付けた状態に編集して使用する。
The inspection
はんだ印刷検査機10および部品検査機20は、それぞれ提供された検査プログラムに基づき、検査対象部位毎に検査領域を設定して所定のパラメータを対象にした計測処理を実施し、計測値の良・不良を判定する。そして、検査領域毎の計測データを含む検査結果情報を検査データ管理装置102に送信する(図9の(ニ))。
Based on the provided inspection programs, the solder
検査データ管理装置102はこれらの送信情報を、検査機別、および基板別ならびに部品別に読み出すことができる形式で蓄積する。また検査データ管理装置102には、あらかじめ検査プログラム管理装置101から部品種毎の推定用テーブルや推定処理用のプログラムが提供されている(図9の(ホ))。検査データ管理装置102は、これらのテーブルやプログラムと、はんだ印刷検査機10および部品検査機20からの検査結果情報とに基づき、これらの検査機10,20での検査が終了した基板を対象に、その基板上の部品毎に、はんだ付け検査のための計測処理に必要となる特徴データ(部品の近傍の傾斜角度、高さデータなど)を推定する。
The inspection
一方、はんだ付け検査機30は、検査プログラム管理装置101から提供された検査プログラムに基づき、検査対象のはんだ付け部位の画像を処理して、検査に必要な特徴データを取得すると共に、検査データ管理装置102にアクセスして、処理中のはんだ付け部位に関して検査データ管理装置102が推定した特徴データの提供を受ける(図9の(ヘ))。そして、この特徴データと自装置で取得した特徴データとに基づき最終的な計測処理を実行し、その計測値を判定基準値と比較することにより、はんだ付け部位の良・不良を判定する。そして、この判定結果や判定に用いられた計測データをまとめた検査結果情報を検査データ管理装置102に送信する(図9の(ト))。
On the other hand, the
なお、上述した各実施例では、はんだ付け部位のうち部品の近傍にあって、計測をするのに必要な特徴が現れていない箇所を推定処理の対象としたが、これに限らず、特徴は現れているが不鮮明である箇所も含めて推定処理を行っても良い。また、部品とランドとの間のはんだなど、リフロー工程後の基板の画像に現れる可能性が全くない箇所を推定の対象としてもよい。たとえば、はんだ付け検査機10で計測されたクリームはんだの体積とはんだ付け検査機30で計測されたリフロー後はんだの体積との関係に基づき、部品の下のリフロー後はんだの量を推定することが、一例として考えられる。
In each of the above-described embodiments, the part that is in the vicinity of the part of the soldering part and does not show the characteristic necessary for measurement is the target of the estimation process. The estimation process may be performed including a portion that appears but is unclear. In addition, a portion that has no possibility of appearing in the image of the substrate after the reflow process, such as solder between the component and the land, may be an estimation target. For example, based on the relationship between the volume of cream solder measured by the
S 基板
1 制御処理部
2 カメラ
3 照明部
4 基板ステージ
10 はんだ印刷検査機
11 はんだ印刷装置
20 部品検査機
21 マウンタ
30 はんだ付け検査機
31 リフロー炉
102 検査データ管理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS S Board |
Claims (9)
前記リフロー工程より前に実施される複数の工程のうちのはんだ印刷工程において基板の各ランドに印刷されたクリームはんだに対する計測が実施されることを前提として、検査対象のはんだ付け部位のうち前記カメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴に関して、当該はんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られる計測値との因果関係をあらかじめ特定して、その関係を示す因果関係情報を登録し、
前記リフロー工程後の検査の対象となるはんだ付け部位に対し、前記画像中の当該はんだ付け部位を含む範囲を処理してはんだの形状を表す特徴データを取得する第1ステップと、当該はんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られた計測値を取得する第2ステップと、当該はんだ付け部位に関して登録されている因果関係情報と前記第2ステップで取得した計測値とを用いて、当該はんだ付け部位のうち画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を推定する第3ステップと、前記第1ステップで取得した特徴データに第3ステップでの推定結果を補完して、前記はんだ付け部位の良・不良を判定する第4ステップとを実行することを、特徴とするはんだ付け検査方法。 A camera is disposed on the surface of the board that has been subjected to the reflow process among a plurality of processes carried out for the production of the component mounting board, and the board image is generated on the board using the image of the board generated by the camera. A method for inspecting the soldering state of the parts of
On the premise that measurement is performed on cream solder printed on each land of the substrate in a solder printing process among a plurality of processes performed before the reflow process, the camera among the soldering parts to be inspected regarding the characteristics of a portion difficult to determine the state in the image by, the causal relationship between the measured value obtained by the measurement process with respect to the cream solder corresponding land soldering site previously identified and, causality showing the relationship Register information,
A first step of processing the range including the soldering site in the image and obtaining feature data representing the shape of the solder for the soldering site to be inspected after the reflow process; and the soldering site The second step of acquiring the measurement value obtained by the measurement process for the cream solder of the land corresponding to the above, using the causal relationship information registered with respect to the soldering site and the measurement value acquired in the second step The third step of estimating the feature of the soldering portion where it is difficult to determine the state in the image, and the feature data acquired in the first step is supplemented with the estimation result in the third step, and the soldering is performed. A soldering inspection method characterized by executing a fourth step of determining whether a part is good or bad.
前記リフロー工程より前に実施される複数の工程のうちのはんだ印刷工程において基板の各ランドに印刷されたクリームはんだに対する計測が実施され、部品実装工程において基板に実装された部品に対する計測が実施されることを前提として、検査対象のはんだ付け部位のうち前記カメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴に関して、当該はんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られる計測値と当該はんだ付け部位に対応する部品に対する計測処理で得られる計測値との組み合わせに対する因果関係をあらかじめ特定して、その関係を示す因果関係情報を登録し、
前記リフロー工程後の検査の対象となるはんだ付け部位に対し、前記画像中の当該はんだ付け部位を含む範囲を処理してはんだの形状を表す特徴データを取得する第1ステップと、当該はんだ付け部位に対応する箇所に対するランドのクリームはんだおよび部品に対する計測処理で得られた各計測値を取得する第2ステップと、当該はんだ付け部位に関して登録されている因果関係情報と前記第2ステップで取得した計測値の組み合わせとを用いて、当該はんだ付け部位のうち画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を推定する第3ステップと、前記第1ステップで取得した特徴データに第3ステップでの推定結果を補完して、前記はんだ付け部位の良・不良を判定する第4ステップとを実行することを、特徴とするはんだ付け検査方法。 A camera is disposed on the surface of the board that has been subjected to the reflow process among a plurality of processes carried out for the production of the component mounting board, and the board image is generated on the board using the image of the board generated by the camera. A method for inspecting the soldering state of the parts of
Measurement is performed for cream solder printed on each land of the substrate in the solder printing step of the plurality of steps performed before the reflow step , and measurement is performed on the component mounted on the substrate in the component mounting step. the assumption that that, regarding the Undetermined characterized places the state in the image by the camera of the soldering region to be examined, the measurement value obtained in the measurement process for cream solder lands corresponding to the soldering site And the causal relationship information for the combination of the measurement value obtained in the measurement process for the part corresponding to the soldered part in advance, and register the causal relationship information indicating the relationship,
A first step of processing the range including the soldering site in the image and obtaining feature data representing the shape of the solder for the soldering site to be inspected after the reflow process; and the soldering site The second step of acquiring each measured value obtained by the measurement process for the cream solder and the part of the land corresponding to the part , the causal relationship information registered for the soldered part and the measurement acquired in the second step Using the combination of values , the third step of estimating the feature of the soldered portion where it is difficult to determine the state in the image, and the estimation result in the third step on the feature data acquired in the first step Complementarily, a fourth step of determining whether the soldering part is good or defective is executed.
前記リフロー工程より前に実施される複数の工程のうちのはんだ印刷工程において基板の各ランドに印刷されたクリームはんだに対する計測が実施されることを前提として、検査対象のはんだ付け部位のうち前記カメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴に関して、当該はんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られる計測値との因果関係を特定する処理を行った結果に基づき設定された因果関係情報が、登録される記憶手段と、
前記画像中の検査対象のはんだ付け部位を含む範囲を処理して、はんだの形状を表す特徴データを取得する画像処理手段と、
前記検査対象のはんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対する計測処理で得られた計測値を入力する計測値入力手段と、
前記検査対象のはんだ付け部位について、当該部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と前記計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、当該はんだ付け部位のうち前記画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を推定する推定手段と、
前記画像処理手段が取得した特徴データに推定手段による推定結果を補完して、前記はんだ付け部位の良・不良を判定する判定手段とを、
具備するはんだ付け検査機。 For a board that has completed up to the reflow process among a plurality of processes that are carried out for the production of a component mounting board, the board is imaged by a camera arranged toward the surface of the board, and the generated image An inspection machine for inspecting the soldering state of the components inside
On the premise that measurement is performed on cream solder printed on each land of the substrate in a solder printing process among a plurality of processes performed before the reflow process, the camera among the soldering parts to be inspected regarding the characteristics of a portion difficult to determine the state in the image by being set on the basis of the result of the process of identifying a causal relationship between the measured value obtained by the measurement process with respect to the cream solder lands corresponding to the soldering site Storage means in which the causal information is registered;
An image processing unit that processes a range including a soldered portion to be inspected in the image, and acquires feature data representing a shape of the solder;
A measurement value input means for inputting a measurement value obtained by the measurement process for the cream solder of the land corresponding to the soldering part to be inspected;
With respect to the soldering part to be inspected, the state of the soldering part is determined in the image using the causal relationship information registered in the storage unit and the measurement value input by the measurement value input unit. An estimation means for estimating the characteristics of the difficult part,
A determination unit that complements the estimation result by the estimation unit to the feature data acquired by the image processing unit, and determines whether the soldering part is good or bad.
Soldering inspection machine provided.
検査対象の基板に対し、入射角度がそれぞれ異なる複数の方向から光を照射する照明装置と、この照明装置による照明下で前記カメラを作動させることにより、検査用の画像を生成する撮像制御手段とを、さらに具備し、
前記記憶手段には、前記検査対象のはんだ付け部位のうち、部品の近傍位置であって画像では前記照明装置からの光による反射光像が得られないために暗領域となる箇所の傾斜角度と、はんだ印刷工程においてランドに印刷されたクリームはんだに対する計測処理により得られる計測値との因果関係を示す因果関係情報が登録され、
前記画像処理手段は、画像中の検査対象のはんだ付け部位を含む範囲から照明光に対応する反射光像が現れている領域を照明光の方向毎に抽出すると共に、画像中の部品の近傍に生じている暗領域を抽出し、
前記推定手段は、前記検査対象のはんだ付け部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と前記計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、前記暗領域に対応する箇所の傾斜角度を推定し、
前記判定手段は、前記暗領域に前記推定手段により推定された傾斜角度を補完すると共に、各方向からの照明光に対応する反射光像にそれぞれ対応する照明光の入射角度から割り出されるはんだの傾斜角度を適用し、これらの傾斜角度を用いてはんだ付け部位のフィレットのぬれ上がりの適否を判定する、はんだ付け検査機。 In the soldering inspection machine according to claim 6 ,
An illuminating device that irradiates light from a plurality of directions with different incident angles on a substrate to be inspected, and an imaging control unit that generates an image for inspection by operating the camera under illumination by the illuminating device; Further comprising
In the storage means, among the soldering parts to be inspected, an inclination angle of a part that is a dark region because a reflected light image by light from the illumination device is not obtained in the image in the vicinity of the component. The causal relationship information indicating the causal relationship with the measurement value obtained by the measurement process for the cream solder printed on the land in the solder printing process is registered,
The image processing means extracts a region where a reflected light image corresponding to the illumination light appears from a range including the soldered portion to be inspected in the image for each direction of the illumination light, and in the vicinity of the component in the image. Extract the dark areas that occur,
The estimation means uses the causal relationship information registered in the storage means with respect to the soldered part to be inspected and the measurement value input by the measurement value input means to determine the inclination angle of the location corresponding to the dark region. Estimate
The determination means supplements the inclination angle estimated by the estimation means to the dark region, and also determines the amount of solder calculated from the incident angle of the illumination light corresponding to the reflected light image corresponding to the illumination light from each direction. A soldering inspection machine that applies inclination angles and uses these inclination angles to determine whether or not the wettability of the fillet at the soldering site is appropriate.
検査対象の基板に対し、縞状のパターン画像を投影するための投影装置と、投影装置に前記パターン画像を縞の並びに沿ってパターンを周期的に移動させながら投影させると共に、毎回の投影のタイミングに合わせて前記カメラを作動させる撮像制御手段とを、さらに具備し、
前記記憶手段には、前記検査対象のはんだ付け部位のうち、部品の近傍位置であって前記パターン画像の反射光像が得られない箇所の高さと、前記はんだ印刷工程においてランドに印刷されたクリームはんだに対する計測処理により得られた計測値との因果関係を示す因果関係情報が登録され、
前記画像処理手段は、前記パターン画像の一周期分の投影が行われる間の撮像で生成された複数の画像を用いて検査対象のはんだ付け部位を含む範囲内の画素毎に、前記一周期分の投影の間にその画素に生じた明るさの変化の位相に基づき当該画素に対応する高さを計測し、この計測結果に基づきはんだのフィレットの高さを表す画素群を抽出すると共に、部品の近傍位置において前記明るさの変化が得られなかったために高さを計測できなかった画素群を抽出し、
前記推定手段は、前記検査対象のはんだ付け部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と前記計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、前記高さが計測できなかった画素群の高さを推定し、
前記判定手段は、前記高さが計測できなかった画素群に前記推定手段により推定された高さを補完し、この画素群と前記はんだのフィレットの高さを表す画素群とにおける各高さの値を用いてはんだ付け部位のフィレットのぬれ上がりの適否を判定する、はんだ付け検査機。 In the soldering inspection machine according to claim 6 ,
A projection device for projecting a striped pattern image onto a substrate to be inspected, and causing the projection device to project the pattern image while periodically moving the pattern along the arrangement of the stripes, and the timing of each projection Imaging control means for operating the camera in accordance with
The storage means includes a height of a portion of the soldering portion to be inspected that is in the vicinity of a part and from which a reflected light image of the pattern image cannot be obtained, and a cream printed on the land in the solder printing process. Causal relationship information indicating the causal relationship with the measurement value obtained by the measurement process for solder is registered,
The image processing means uses the plurality of images generated by imaging while projection of one cycle of the pattern image is performed, for each pixel within a range including a soldered portion to be inspected, for the one cycle. The height corresponding to the pixel is measured based on the phase of the brightness change that occurred during the projection of the pixel, and a pixel group that represents the height of the solder fillet is extracted based on the measurement result. Extract a pixel group whose height could not be measured because the change in brightness was not obtained in the vicinity of
The estimation unit uses the causal relationship information registered in the storage unit with respect to the soldered part to be inspected and the measurement value input by the measurement value input unit, and the pixel group whose height could not be measured. Estimate the height,
The determination means supplements the height estimated by the estimation means to the pixel group whose height could not be measured, and the height of each height in the pixel group and the pixel group representing the height of the solder fillet. A soldering inspection machine that uses values to determine the suitability of the fillet at the soldering site.
前記リフロー工程の検査機は、検査対象の基板の面に向けて配置されるカメラと、このカメラにより生成された画像中の検査対象のはんだ付け部位を含む範囲を処理して、はんだの形状を表す特徴データを取得する画像処理手段とを具備し、
前記情報管理装置は、
前記リフロー工程の検査機の検査対象のはんだ付け部位のうち前記カメラによる画像では状態を判別しにくい箇所の特徴に関して、前記はんだ印刷工程の検査機が当該はんだ付け部位に対応するランドに印刷されたクリームはんだに対して実施する計測処理により得られる計測値との因果関係を特定する処理を行った結果に基づき設定された因果関係情報が、登録される記憶手段と、
前記検査対象のはんだ付け部位に対応するランドのクリームはんだに対して前記はんだ印刷工程の検査機が実施した計測処理で得られた計測値を入力する計測値入力手段と、
前記検査対象のはんだ付け部位について、当該部位に関して記憶手段に登録されている因果関係情報と前記計測値入力手段が入力した計測値とを用いて、当該はんだ付け部位のうち前記画像では状態を判別しにくい箇所の特徴を推定する推定手段と、
推定手段による推定結果をリフロー工程の検査機に送信する送信手段とを具備し、
前記リフロー工程の検査機は、前記画像処理手段が取得した特徴データに前記情報管理装置から送信された推定結果を補完して、前記はんだ付け部位の良・不良を判定する判定手段を、さらに具備する基板検査システム。 An inspection machine that is deployed in a reflow process among a plurality of processes performed for the production of a component mounting board and inspects a substrate after the reflow process, and is deployed in a solder printing process among the plurality of processes. Inspection machine that inspects the printed state of cream solder on each land of the board after the process, and inspection result information from each inspection machine via communication, can be read out for each board and inspection target part And an information management device for managing
The inspection machine in the reflow process processes a range including a camera arranged toward the surface of a substrate to be inspected and a soldered portion to be inspected in an image generated by the camera, and forms a solder shape. Image processing means for acquiring feature data to represent,
The information management device includes:
The solder printing process inspection machine is printed on the land corresponding to the soldering part, regarding the characteristics of the soldering part of the inspection target of the reflow process that is difficult to determine in the image by the camera . Storage means for registering causal relationship information set based on the result of performing the process of specifying the causal relationship with the measurement value obtained by the measurement process performed on the cream solder ,
A measurement value input means for inputting a measurement value obtained by a measurement process performed by the inspection machine in the solder printing process for the cream solder of the land corresponding to the soldering part to be inspected;
With respect to the soldering part to be inspected, the state of the soldering part is determined in the image using the causal relationship information registered in the storage unit and the measurement value input by the measurement value input unit. An estimation means for estimating the characteristics of the difficult part,
Transmission means for transmitting the estimation result by the estimation means to the inspection machine in the reflow process,
The inspection machine in the reflow process further includes a determination unit that complements the estimation result transmitted from the information management device to the feature data acquired by the image processing unit, and determines whether the soldered portion is good or defective. Board inspection system.
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