JP5840765B2 - 積層体の検査方法、積層体検査装置および積層体製造装置 - Google Patents
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Description
しかし、上記従来のテープ電線の整形装置では、窓部に対する補強板の位置関係を検査できない問題点があった。すなわち、カメラの側から照明を補強板付きフラットケーブルに当てて反射画像を検出した場合は、裏面に貼り付けてある補強板を検査できない。一方、カメラと反対の側から照明を補強板付きフラットケーブルに当てて透過画像を検出する場合は、補強板の影から補強板を検査できても、照明光がエッジに回り込んで透過画像上にエッジが適正に現れず、マージンを適正に検査できなくなる。また、照明光がエッジから回り込まない程度の弱い光強度の照明光の場合は、透過率が高く差異があまり無い部材、例えば絶縁体である基材と補強板を積層した補強板付きフラットケーブル、では、透過画像に前記基材と補強板の明らかな濃淡差のある影ができず、窓部に対する補強版の位置(以下、補強板位置)を検査できない。
なお、補強板付きフラットケーブルの両側にそれぞれカメラと照明のセットを設けて補強板付きフラットケーブルの両面の反射画像を検出すれば、補強板付きフラットケーブルのマージン及び補強板位置の両方を検査できるが、2セットのカメラと照明および2つの画像解析装置が必要になり、構成が複雑になってしまう。
そこで、本発明の目的は、1セットのカメラと照明および1つの画像解析装置により、補強板付きフラットケーブルの表面構造検査、例えばマージン及び補強板位置の検査、を行うことが出来ると共に、補強板付きフラットケーブル以外の例えばフレキシブル回路基板のような積層体の透過画像を用いた内部構造検査、例えば導体のピッチや幅・補強板位置等の寸法(以下、寸法)やキズ・へこみ・断線等の欠陥(以下、欠陥)の検査、を行うことが出来る積層体の検査方法および積層体検査装置、並びに、その積層体検査装置を利用することによってインラインで品質を管理しながら積層体を製造することが出来る積層体製造装置を提供することにある。
上記第1の観点による積層体の検査方法では、第1の光強度を、例えば補強板付きフラットケーブル(C)の第1面側から光を当てたときに、第2面側へ、不透過部材(c1)あるいは半透過部材(c1)あるいは透過部材(c5)の影を作りうる光強度とする。これにより、不透過部材(c1)あるいは半透過部材(c1)および透過部材(c5)の位置を検査できる。ただし、第1の光強度では、光がエッジ部で回り込んで画像上にエッジが適正に現れず、マージンを適正に検査することは出来ない。そこで、第2の光強度は、光がエッジ部で回り込んで画像上にエッジが適正に現れなくなる現象を抑制できるように、第1の光強度よりも弱くする。これにより、補強板付きフラットケーブル(C)の第2面側へエッジ(cE)の影を適正に作ることが出来るので、マージンも適正に検査することが出来る。
照明としては、積層体(C)の内部構造や表面構造を検査する対象を第1の光強度で照射し、エッジを第1の光強度より弱い第2の光強度で照射することで、エッジの位置を正確に測定できるようにする。
具体的には,上記照明手段を用いて第1の光強度の光を照射することで、不透過部材あるいは半透過部材(c1)または透過部材(c5)の透過率の差異や重なり具合の差に伴う濃淡差のある影が生じ、同時に第1の光強度よりも弱い第2の光強度の光を照射することにより透過基材(c2,c3)のエッジ(cE)の影を明確に作るこができる。そして、これらの影を撮像した画像から積層体(C)の内部構造および表面構造の検査を行うことが出来る。
なお、積層体(C)が例えば補強板付きフラットケーブルの場合、透過基材(c2,c3)は、例えば光の透過性のある絶縁体のテープ、または絶縁体のテープと接着剤層である。また、不透過部材(c1)は、導体(一般的に金属)、またはテンションメンバとして導体と並列に添えられるダミー線(一般的に金属)のような強度部材などである。また、半透過部材(c1)は、例えば伝送経路として用いる導波路(石英やポリイミドなど)である。また、透過部材(c5)は、補強板としてのテープ、またはテープと接着剤層である。
同様に、例えばフレキシブル回路基板のような積層体においても、光透過性の異なる部分に対して第1の光強度と第2の光強度を使い分けることにより、それぞれの部分を適正に検査できる。
すなわち、例えば補強板付きフラットケーブルのマージン及び補強板位置(表面構造)や導体のピッチ(内部構造)などの検査を1セットのカメラと照明および1つの画像解析装置により行うことが出来ると共に、補強板付きフラットケーブル以外の例えばフレキシブル回路基板のような積層体の透過画像による検査を1セットのカメラと照明および1つの画像解析装置により行うことが出来る。
上記第2の観点による積層体検査装置では、前記第1の観点による積層体の検査方法を好適に実施できる。
上記第3の観点による積層体検査装置(101)では、入手が容易で且つ制御も容易な面光源(1a)と製作が容易な減光板(1b)とで照明手段(1)を構成するため、低コストで且つ容易に実施可能となる。
上記第4の観点による積層体検査装置(102)では、発光した光を減光して光強度を調整する場合に比べて、発光電力を節減することが出来る。
上記第5の観点による積層体検査装置(101,102)では、例えば補強板付きフラットケーブルにおいて透光性の異なる補強板(c5)が混用されている場合にも自動的に対応できる。
上記第6の観点による積層体製造装置では、積層体(C)の検査をインラインで自動的に行えるため、インラインで積層体(C)の品質を管理することが出来る。また、ライン速度の立ち上げ、立ち下げ時の製品の品質検査を行えるので、その検査結果に基づいて製造条件を適正化することで、ライン速度が一定でない状態でも良品を製造できる。
上記第7の観点による積層体製造装置では、積層体(C)の検査結果を積層工程にフィードバックするため、安定した品質で積層体(C)を製造することが出来る。
また、検査結果に基づいて、透過部材(c5)の積層位置の制御と前記スリット手段(23)でのスリット位置の制御を行うので、安定した品質を確保できる。
なお、検査結果に基づいて、積層手段(21,22)の圧力や温度を制御したり、引取手段(26)の速度を制御して積層体(C)に作用するテンションを制御すれば、さらに安定した品質を確保できる。
本発明の積層体製造装置によれば、1セットのカメラと照明および1つの画像解析装置により、品質を管理しながら積層体を製造することが出来る。
図1は、実施例1に係る積層体検査装置101の構成説明図である。
この積層体検査装置101は、例えば10m/minでy方向に走行している補強板付きフラットケーブルCの下面側から補強板付きフラットケーブルCに光を当てるための照明装置1と、補強板付きフラットケーブルCの上面側から補強板付きフラットケーブルCを撮影するカメラ2と、カメラ2で撮影した画像に基づいてマージン及び補強板位置を得る中央制御装置3と、補強板付きフラットケーブルCの窓部c4を検知する上側センサ4と、補強板付きフラットケーブルCの補強板c5の色を検知する下側センサ5と、照明装置1を制御する照明制御装置6とを具備している。
上側センサ4および下側センサ5は、反射型フォトセンサである。
具体例を示すと、補強板付きフラットケーブルCの幅は20mmから60mm、部材c1の数は20本から80本、窓部c4の長さは8mmから30mm、補強板c5の色は「白」か「青」など色付き、補強板c5の長さは10mmから30mm、補強板c5の厚さは色「白」のものが60μm、色「青」のものが250μmなど設計により各種ある。
減光板1bは、十字形のスリット1sを有している。このスリット1sを通る光の強度は面光源1aから出る光の強度であり、これを第1の光強度と呼ぶ。一方、スリット1s部分を除く減光板1bの部分1rを通る光の強度は面光源1aから出る光を減衰させた強度であり、これを第2の光強度と呼ぶ。
この時、スリット1sを通る光すなわち第1の光強度の光は、窓部c4のy方向長さの中央位置で補強板付きフラットケーブルCの最外側の導体c1の影を作りうるようにx方向の帯状領域で補強板付きフラットケーブルCを透過すると共に補強板c5の影を作りうるように窓部c4のx方向幅の中央付近の導体c1が無い位置でy方向に補強板c5のy方向長さより長い帯状領域で補強板付きフラットケーブルCを透過する。一方、スリット1s部分を除く減光板1bの部分1rを通る光すなわち第2の光強度の光は、補強板付きフラットケーブルCのエッジcEの影を作りうるように窓部c4のy方向外側で且つ窓部c4の近傍で且つ補強板付きフラットケーブルCのエッジ周辺に相当する領域で補強板付きフラットケーブルCを透過する。
スリット1sを通る光すなわち第1の光強度の光は、導体c1の影および補強板c5の影を明確に作っている。このため、導体c1の位置および補強板c5の位置は正確に読み取れる。しかし、窓部c4における補強板付きフラットケーブルCのエッジcEの影は不明確である。これは、補強板付きフラットケーブルCのエッジcEの影を明確に作るのには、第1の光強度が強すぎるからである。
一方、スリット1s部分を除く減光板1bの部分1rを通る光すなわち第2の光強度の光は、補強板付きフラットケーブルCのエッジcEの影を明確に作っている。このため、エッジcEの位置を正確に読み取れる。しかし、導体c1の影および補強板c5の影は不明確である。これは、導体c1の影および補強板c5の影を明確に作るのには、第2の光強度が弱すぎるからである。
従って、導体c1の影および補強板c5の影を明確に作り且つ補強板付きフラットケーブルCのエッジcEの影を明確に作るためには、第1の光強度および第2の光強度の両方が必要である。
ステップR1では、上側センサ4の下に窓部c4が来たか否かをチェックし、来たならステップR2へ進む。
ステップR2では、カメラ2による撮影タイミングを設定する。この撮影タイミングは、例えば「(上側センサ4とカメラ2のy方向距離)+(窓部c4のy方向長さの半分)」/「補強板付きフラットケーブルCの走行速度」だけ現時刻から経過後の時刻である。
ステップR3では、下側センサ5により補強板5の色を検知する。補強板5の色は、例えば「白」または「青」の2種類である。
ステップR4では、補強板5の色に応じた照明強度を照明制御装置6に指示する。補強板5の色により透過度が異なるからである。例えば補強板5が「白」ならば「青」のときよりも透過度が高いので低い照明強度を指示し、「青」ならば「白」のときよりも透過度が低いので高い照明強度を指示する。照明制御装置6は、指示に応じて面光源1aの光強度を制御する。
そして、次の窓部c4を処理するため、ステップR1に戻る。
ステップS1では、カメラ2による撮影タイミングになったか否かをチェックし、なったならステップS2へ進む。
ステップS2では、カメラ2により撮影し、図4に示す如き画像を取得する。
e11:座標原点Oに近い側のエッジcEの直線y=y1上におけるx座標である。y1は、窓部c4よりも座標原点Oに近い側であって且つエッジcEの影が明確になるであろうと予測される位置のy座標である。
e12:座標原点Oに近い側のエッジcEの直線y=y1上におけるx座標である。y2は、窓部c4よりも座標原点Oから遠い側であって且つエッジcEの影が明確になるであろうと予測される位置のy座標である。
e13:最も座標原点Oに近い導体c1の座標原点Oに近い側の端縁の直線y=y3上におけるx座標である。y3は、窓部c4において導体c1の影が明確になるであろうと予測される位置のy座標である。
e14:最も座標原点Oに近い導体c1の座標原点Oから遠い側の端縁の直線y=y3上におけるx座標である。
e21:座標原点Oから遠い側のエッジcEの直線y=y1上におけるx座標である。
e22:座標原点Oから遠い側のエッジcEの直線y=y2上におけるx座標である。
e23:最も座標原点Oから遠い導体c1の座標原点Oに近い側の端縁の直線y=y3上におけるx座標である。
e24:最も座標原点Oから遠い導体c1の座標原点Oから遠い側の端縁の直線y=y3上におけるx座標である。
a1:座標原点Oに近い側の補強板c5の端縁と座標原点Oに近い側の窓部c4の端縁の直線x=x1上における距離である。x1は、上側ラミネートテープc3の影および補強板c5の影が明確になるであろうと予測される位置のx座標である。
a2:座標原点Oから遠い側の補強板c5の端縁と座標原点Oから遠い側の窓部c4の端縁の直線x=x1上における距離である。
w:窓部c4の直線x=x1上における幅である。
b1=(−e11−e12+e13+e14)/2
b2=(−e21−e22+e23+e24)/2
マージンb1,b2の規定値は、例えば2.5mmである。
そして、次の窓部c4を処理するため、ステップS1に戻る。
この場合、カメラのX,Y軸と積層体(C)のX,Y軸をあらかじめ合わせておく必要がる。また各座標は二次元カメラを使用する場合は、例えばe11を求めるためにy1の1点で測定するのではなくy1の近傍のある範囲(10から100画素)での平均値を取ることで測定精度を大幅に改善できる。他の位置も同様に範囲を決めて測定し平均化を図ることが好ましい。
この場合、上側センサ4は窓部c4毎に交互に窓部センサとして機能したり補強板センサとして機能し、下側センサ5は上側センサ4が窓部センサとして機能する時は補強板センサとして機能し、上側センサ4が補強板センサとして機能する時は窓部センサとして機能する。
なお、上側ラミネートテープc3と同様に、下側ラミネートテープc2’にも所定箇所に窓部c4が設けてある。
図9は、実施例2に係る積層体検査装置102の構成説明図である。
この積層体検査装置102では、発光面の部分によって異なる光強度としうる照明装置1’を用いている点が特徴である。
中央制御装置3’および照明制御装置6’は、図2の十字形のスリット1sの部分に相当するLED1cを第1の光強度とし、スリット1s以外の部分1rに相当するLED1cを第2の光強度とする。
図11は、実施例3に係る積層体製造装置における導体積層装置201を示す説明図である。
この導体積層装置201では、下側絶縁テープ供給装置11から下側絶縁テープc2’wが供給され、上側絶縁テープ供給装置12から上側絶縁テープc3wが供給され、それら下側絶縁テープc2’wと上側絶縁テープc3wの間に導体供給装置から平行な複数の導体c1が供給され、加圧や加熱プレスなどにより一体的に積層する積層手段である第1加熱ロール13と第2加熱ロール14で加熱されつつ圧縮され、導体積層テープc’wが形成され、引取手段16により引き出され、導体積層テープ巻取装置15に巻き取られる。
下側絶縁テープc2’wには、所定箇所に窓部c4wが設けてある。
上側絶縁テープc3wにも、所定箇所に窓部c4wが設けてある。
この補強板積層・スリット装置202では、導体積層テープ供給装置から導体積層テープc’wが供給され、反射型フォトセンサを用いた窓部センサ20により下側絶縁テープc2’wの窓部c4wと上側絶縁テープc3wの窓部c4wが検出され、その検出タイミングと導体積層テープc’wの走行速度とに基づいて第1補強板貼り機21で下側絶縁テープc2’wの窓部c4wに補強板c5wが貼付けにより積層されると共に第2補強板貼り機22で上側絶縁テープc3wの窓部c4wに補強板c5wが貼付けにより積層され、補強板積層テープC’wが形成される。
図14は、補強板積層テープC’wの上面図である。
図15は、耳縁部Eと補強板付きフラットケーブルC’の上面図である。
耳縁部Eは捨てられる。
補強板付きフラットケーブルC’は、図8に示したものである。
スリット機としては、炭酸ガスレーザなどのレーザによりスリットする装置も可能である。この場合は、レーザの照射位置を制御する。
窓部c4と窓部c4の間に導体c1しかない補強板付きフラットケーブルC,C’以外にも、例えば窓部c4と窓部c4の間に回路部品を搭載したフレキシブル回路基板にも、補強板付きフラットケーブルC,C’と同様に本発明を適用しうる。
すなわち、補強板付きフラットケーブルC,C’と同様の理由によりマージンおよび補強板位置の管理が必要な積層体の検査および製造にも本発明を適用しうる。
図16は、実施例5に係る照明装置1”の上面図である。
減光板1b”は、四角形のスリット1s”を有している。このスリット1s”を通る光の強度は面光源1aから出る光の強度であり、これが第1の光強度となる。一方、スリット1s”部分を囲む減光板1b”の部分1r”を通る光の強度は面光源1aから出る光を減衰させた強度であり、これが第2の光強度となる。
スリット1s”のy方向サイズDyは、スリット1s”を通る光すなわち第1の光強度の光が補強板c5の影を作りうるように、補強板c5のy方向長さAに対して、Dy>Aになっている。
スリット1s”のx方向サイズDxは、スリット1s”を通る光すなわち第1の光強度の光が窓部c4のy方向長さの中央位置で補強板付きフラットケーブルCの最外側の導体c1の影を作りうるように、補強板付きフラットケーブルCの幅Bに対して、Dx≧Bになっている。
減光板1b”のy方向長さLyは、スリット1s”のy方向サイズDyより2mm以上大きい。
減光板1b”のx方向長さLxは、スリット1s”のx方向サイズDxより3mm以上大きい。
図18は、図7において計測値e11,e21を得るための座標y1を座標y4とし、計測値e12,e22を得るための座標y2を座標y5としている以外は、図7と同様である。
座標y4,y5は、スリット1s”部分を囲む減光板1b”の部分1r”すなわち第2の光強度の部分に対応するように設定する。
これに対して、図16に示す照明装置1”を用いると、図18に示すように、窓部c4からやや離れた座標y4,y5で計測値e11,e21,e12,e22を得るので、窓部c4の近傍でのエッジcE位置を割り出す正確さが少し下がる欠点がある。しかし、補強板付きフラットケーブルCの幅Bが例えば20mm以下になっても、スリット1s”を容易に形成でき、フラットケーブルCが蛇行しても第1光強度の回り込みの影響が無く安定して検出できる利点がある。
図19の(a)は、実施例6に係る照明装置1−1の上面図である。図19の(b)は、同正面図である。
この照明装置1−1は、面光源1aに減光板1b−1を取り付けたものである。
減光板1b−1は、光透過性ベース板1s−1に光不透過性部材1r−1,1r−1を取り付けたものである。
計測値e13,e14,e23,e24,a1,a2,wを得るときの光強度は、第1の光強度であり、光不透過性部材1r−1,1r−1の影響を受けない。
一方、計測値e11,e12,e21,e22を得るときの光強度は、第2の光強度であり、光不透過性部材1r−1,1r−1の影響を受け、第1の光強度よりも減衰した光強度となる。
1a 面光源
1b,1b” 減光板
1c LED
1s,1s” スリット
2 カメラ
3 中央制御装置
4 上側センサ
5 下側センサ
6,6’ 照明制御装置
101,102 補強板付きフラットケーブルのマージン及び補強板位置検出装置
201 導体積層装置
202 補強板積層・スリット装置
C,C’ 補強板付きフラットケーブル
c1 導体(やダミー線や導波路)
c2,c2’ 下側ラミネートテープ
c3 上側ラミネートテープ
c4 窓部
c5 補強板
Claims (7)
- 第1の光強度の光を照射するための第1光強度部分(1s)および前記第1の光強度よりも弱い第2の光強度の光を照射するための第2光強度部分(1r)を有する照明手段を用いて、光を透過させうる透過基材(c2,c3)に光を透過させない不透過部材(c1)および光を透過させづらい半透過部材(c1)および光を透過させうる透過部材(c5)の少なくとも一つを積層してなる積層体(C)の第1面側から光を照射して前記積層体(C)の第2面側へ前記第1の光強度の光により前記部材(c1,c5)の影を作ると共に前記第2の光強度の光により前記透過基材(c2,c3)のエッジ(cE)の影をつくり、前記第2面側から前記積層体(C)をカメラ(2)で撮影し、前記カメラ(2)で撮影した前記部材(c1,c5)の前記影および前記エッジ(cE)の前記影がある画像を解析して、前記積層体(C)の構造の検査を行うことを特徴とする積層体の検査方法。
- 第1の光強度の光を照射するための第1光強度部分(1s)および前記第1の光強度よりも弱い第2の光強度の光を照射するための第2光強度部分(1r)を有し且つ光を透過させうる透過基材(c2,c3)に光を透過させない不透過部材(c1)および光を透過させづらい半透過部材(c1)および光を透過させうる透過部材(c5)の少なくとも一つを積層してなる積層体(C)の第1面側から光を照射して前記積層体(C)の第2面側へ前記第1の光強度の光により前記部材(c1,c5)の影を作ると共に前記第2の光強度の光により前記透過基材(c2,c3)のエッジ(cE)の影をつくるための照明手段(1,1’)と、前記第2面側から前記積層体(C)を撮影するための撮影手段と、撮影した前記部材(c1,c5)の前記影および前記エッジ(cE)の前記影がある画像を解析する解析手段(3)とを具備することを特徴とする積層体検査装置(101,102)。
- 請求項2に記載の積層体検査装置(101)において、前記照明手段(1)は、光強度が均一な面光源(1a)と、前記面光源(1a)の光から前記第1の光強度の第1光強度部分(1s)を作ると共に前記第2の光強度の第2光強度部分(1r)を作る減光板(1b)とからなることを特徴とする積層体検査装置(101)。
- 請求項2に記載の積層体検査装置(102)において、前記照明手段(1’)は、発光面の部分領域によって異なる光強度で発光しうる照明装置からなることを特徴とする積層体検査装置(102)。
- 請求項2から請求項4のいずれかに記載の積層体検査装置において、前記照明手段(1,1’)は、前記部材(c5)の透光性の違いに応じて光強度を変更しうる機能を有することを特徴とする積層体検査装置(101,102)。
- 光を透過させうる透過基材(c2,c3)に光を透過させない不透過部材(c1)および光を透過させづらい半透過部材(c1)および光を透過させうる透過部材(c5)の少なくとも一つを積層してなる積層体(C)を巻取る巻取手段(25)と、前記積層体(C)の巻取経路の途中に設置された請求項2から請求項5のいずれかに記載の積層体検査装置(101,102)とを具備したことを特徴とする積層体製造装置。
- 光を透過させうる透過基材(c2,c3)に光を透過させない不透過部材(c1)および光を透過させづらい半透過部材(c1)の少なくとも一方を積層した部材積層体(c’w)に光を透過しうる透過部材(c5)を積層する積層手段(21,22)と、前記積層手段(21,22)で積層した透過部材積層体(C’w)をスリットして積層体(C)を得るスリット手段(23)と、前記積層体(C)を巻取る巻取手段(25)と、前記積層体(C)の巻取経路の途中に設置された請求項2から請求項5のいずれかに記載の積層体検査装置(101,102)と、前記積層体検査装置(101,102)による検査結果に基づいて前記積層手段(21,22)での前記透過部材(c5)の積層位置の制御と前記スリット手段(23)でのスリット位置の制御を行う制御手段(24)とを具備したことを特徴とする積層体製造装置。
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