JPH01206243A - 基板の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、基板を撮像して得られたデータを処理して
前記基板上の部品実装状態を検査するための基板の検査
方法に関する。

〈従来の技術〉 従来、プリント基板上に抵抗器や半導体素子などの各種
チップ部品をマウントするのに自動マウント装置が用い
られている。ところがこの種装置を用いた場合、マウン
トデータどおりに部品がマウントされないことがあるた
め、マウント後にプリント基板をチエツクして、適正位
置に所定のチップ部品が適正姿勢でマウントされている
かどうかや、チップ部品の脱落がないかどうかなどを検
査する必要がある。この種検査として、従来は人手によ
る目視検査が行われていたが、これでは検査ミスの発生
を完全になくすことができず、また検査速度を高めるこ
とも困難である。

そこで、近年、この種の検査を自動的に行うための自動
検査装置が種々提案されている。

第１１図は、従来の自動検査装置の一例を示すもので、
テレビカメラ３．記憶部４１判定回路５．モータ６、キ
ーボード７などをその構成として含んでいる。テレビカ
メラ３は部品１が実装された被検査プリント基板２Ｔを
撮像するためのものであり、またキーボード７は第１２
図に示すような検査基準となる基準プリント基板２Ｓの
種類などに関するデータや、この基準プリント基板２Ｓ
上に載っている各部品１の種類、配置位置、取付は姿勢
、形状などに関するデータ、さらにはこれら各部品１の
検査処理手順などに関する情報（データ）を入力するた
めのものである。記憶部４はキーボード７から入力され
たデータなどを記憶し、判定回路５はこの記憶された情
報と前記テレビカメラ３からの画像によって示される情
報とを比較して前記被検査プリント基板２Ｔ上に全ての
部品１が存在するかどうかや、これらの部品１が位置ず
れなどを起こしていないかどうかを判定する。モニタ６
はこの判定回路５の判定結果を表示したり、プリントア
ウトしたりする。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで検査対象である部品中には、プリント基板の地
色と似た色をもつものがある。このような部品を上記自
動検査装置により検査すると、部品部分についての信号
レベルと、背景部分についての信号レベルとがほぼ一致
するため、この部品の脱落や位置ずれなどを検出するの
が困難である。

そこでプリント基板上の部品実装位置に紫外線螢光物質
を塗布して、その螢光物質上に部品が存在するか否かを
紫外線を照射して観測することにより検査する方法が提
案された（特開昭５７−９４６７２号）。この方法によ
るとき、プリント基板上の部品実装位置より部品が脱落
していると、紫外線螢光物質が露出するため、紫外線の
照射でその螢光物質が強い螢光を発することになる。

第１３図は、上記の検査方法を示すもので、部品を実装
すべき一対のランド８，８間に紫外線螢光物質９が塗布
されている。第１３図（Ａ）はこの紫外線螢光物質９上
に部品が存在していないから、これに紫外線を照射する
と、強い螢光が発生する。これに対し、第１３図（Ｂ）
は紫外線螢光物質９上に部品１が存在するから、紫外線
螢光物質１０には紫外線が当たらず、螢光の発生は殆ど
ない。

ところが上記の方法の場合、照射光が可視光でないため
、基板をテレビカメラで観測しても照射光による部品の
反射像は得られず、その部品自体に関する情報、すなわ
ちその部品が何であるか、またその部品が抵抗であれば
抵抗値を示すカラーコードは何であるか、さらにその部
品がコンデンサであれば極性マークはどこにあるかなど
の情報が得られず、実装部品についてのより詳細な検査
を実施するなど困難であった。

この発明は、上記問題に着目してなされたものであって
、部品検査用の螢光物質として昼光励起螢光剤を用いる
ことにより、部品自体に関する情報をも入手し、もって
詳細な実装部品の検査を実現する新規な基板の検査方法
を提供することを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明では、基板を撮像し
て得られたデータを処理して前記基板上の部品実装状態
を検査する基板の検査方法において、基板上の部品実装
位置に昼光励起螢光剤を含む塗料が塗布された後、部品
が実装された基板に可視単色光を照射しながらこの基板
を複数台の白黒撮像装置により撮像し、前記塗料の塗布
部分を画像上で検出することにより、前記基板上の部品
実装状態を検査することを特徴としている。

〈作用〉 部品実装位置に昼光励起螢光剤を含む塗料を塗布した場
合、部品が適正位置に存在するときと、部品の脱落や位
置ずれが生じているときとでは、塗料塗布部分の露出状
態に差異が生じる。

従って基板に可視単色光を照射することにより発生した
螢光の状態をひとつの撮像装置で観測すれば、基板上の
部品の有無や位置ずれ状態を把握し得る。また基板へ照
射する光は可視光であるから、その反射像を他の撮像装
置で観測すれば、部品に関する各種情報を読み取ること
ができ、詳細な検査が可能である。

〈実施例〉 第１図は、この発明にかかる基板の検査方法を実施する
のに用いられる基板検査装置の一例を示している。

図示例の基板検査装置は、基準プリント基板１０３を撮
像して得られた前記基準プリント基板１０Ｓ上にある各
部品１３Ｓのパラメータ（判定データ）と、被検査プリ
ント基板１０Ｔを撮像して得られた前記被検査プリント
基板ｌＯＴ上にある各部品１３Ｔのパラメータ（被検査
データ）とを比較して、これらの各部品１３Ｔが正しく
マウントされているかどうかを検査するためのものであ
って、Ｘ−Ｙテーブル部１４．照明部１２．撮像部１５
．処理部１６などをその構成として含んでいる。

前記基準プリント基板１０３は、第２図に示す各工程を
実施して製作されるもので、まず両面（または片面）に
銅箔が張られた生基板にエツチング加工、レジスト加工
、穴あけ加工などを施して、第２図（Ａ）に示す素基板
１１を形成する。ついでこの素基板１１上の各部品実装
位置に、第２図（Ｂ）に示す如く、昼光励起蛍光剤（例
えば、シンロイヒ株式会社製のＦＺ−２００１やＦＺ−
２００３など）を含む塗料（インク）３３をシルクスク
リーン印刷により塗布して定形の螢光領域３４を形成し
た後、その螢光領域３４上に、第２図（Ｃ）に示す如く
、所定の部品１３Ｓをマウントして、基準プリント基板
ｌＯ８が形成される。

第３図（Ａ）は、矩形状をなす同一形状のランド３５．
３６間に、実装部品１３Ｓの幅と一致する幅を有しかつ
ランド間隔に相当する長さを有する矩形状の螢光領域３
４（図中、斜線で示す）を形成したもので、この螢光領
域３４上に正しく部品が載ると、第４図に示す如く、部
品１３Ｓ下に螢光領域３４が完全に重なって隠れるよう
構成されている。

なお被検査プリント基板１０Ｔも基準プリント基板１０
Ｓと同様な手順で製作されるもので、ここではその説明
を省略する。

第１図に戻ってＸ−Ｙテーブル部１４は、上面に各プリ
ント基板１０Ｓ、ＩＯＴが固定されるＸ−Ｙテーブル１
９と、前記処理部１６からの制御信号に基づいて前記Ｘ
−Ｙテーブル１９を駆動する２つのパルスモータ１７，
１Ｂとを備えており、Ｘ−Ｙテーブル１９上にチャック
機構２０により固定されたプリント基板１０ＳまたはＩ
ＯＴは照明部１２により照明されなから撮像部１５によ
って撮像される。

照明部１２は、前記処理部１６からの制御信号に基づい
てオン／オフ制御や調光制御される白色光源４３と、こ
の白色光源４３が発した白色光から可視単色光（この可
視単色光は前記昼光励起螢光剤を励起する波長の例えば
緑色の光）だけを選択的に透過させる励起光選択フィル
タ４４と、この励起光選択フィルタ４４によって選択さ
れた可視単色光をＸ−Ｙテーブル部１４側に反射して各
プリント基板１０Ｓ、ＩＯＴを照明すると共にこれら各
プリント基板１０Ｓ。

１０Ｔからの光を透過させるハーフミラ−４５とを備え
ており、このハーフミラ−４５を透過した光は撮像部１
５に供給される。この場合に、前記可視単色光が前記螢
光領域３４に当たると、螢光領域３４が螢光を発してそ
の光は撮像部１５に取り込まれ、一方前記可視単色光が
部品１３Ｓまたは１３Ｔに当たると、その部品の反射光
が撮像部１５に取り込まれることになる。

また撮像部１５は、プリント基板１０Ｓ。

１０Ｔからの光を２つに分ける光分配器４６と、この光
分配器４６から出射される一方の光からプリント基板１
０Ｓ、ＩＯＴが発する螢光を抽出する螢光選択フィルタ
４７ａと、この螢光選択フィルタ４７ａによって選択さ
れた螢光画像を電気信号に変換するモノクロテレビカメ
ラ４８ａと、前記光分配器４６から出射される他方の光
から前記励起光選択フィルタ４４と同じ波長の光を抽出
する反射光透過フィルタ４７ｂと、この反射光透過フィ
ルタ４７ｂによって選択された反射光画像を電気信号に
変換するモノクロテレビカメラ４８ｂとを備えており、
各モノクロテレビカメラ４８ａ、４８ｂによって得られ
る螢光画像と反射光画像とは処理部１６に供給されて処
理される。

この場合、照明部１２により各プリント基板１０３、Ｉ
ＯＴを照明して可視単色光が螢光領域３４に当たると、
螢光領域３４が螢光（ここでは例えば赤色の光）を発す
るので、プリント基板１０Ｓ、ＩＯＴの地色が茶色で、
かつこれら各プリント基板１０Ｓ、ＩＯＴ上にマウント
されている各部品１３３，１３７の色が茶色や黒色のと
きでも、第３図（Ｃ）に示す如く撮像部１５の一方のモ
ノクロテレビカメラ４８ａから出力される螢光画像信号
の走査ラインａに対応する部分に着目すれば、螢光領域
３４の信号レベルはその他の部分の信号レベルよりも高
いものとなる。

もし第４図（Ａ）のように、螢光領域３４上に重なって
部品１３３，１３７が正しく実装された場合は、螢光領
域３４は部品下に隠れて可視単色光は当たらないから、
この部分での螢光の発生はなく、従って前記信号レベル
は、第４図（Ｃ）に示す如く、ゼロレベル近傍まで低下
している。

第５図は、螢光領域３４に対する部品の実装状態の具体
例を示している。第５図（Ａ）は部品１３Ｓまたは１３
Ｔが螢光領域３４上に重なった適正な実装状態を示すの
に対し、第５図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は部品１３３または
１３Ｔがいずれか方向に位置ずれして、螢光領域３４の
一部が露出している状態を示している。従って第５図（
Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の状態にある部品１３３または１３Ｔ
に対し可視単色光を照射すると、螢光領域３４の露出部
分で螢光が発生して高レベルの信号が検出される。よっ
てこの信号の発生領域の位置、形状、数１面積などを検
出することによって、実装不良の性質　（横ずれ、縦ず
れ１回転など）やその程度を、定性的かつ定量的に自動
検出できる。

第６図は、矩形状をなす３個のランド３７゜３８．３９
間に部品１３Ｓ、１３Ｔの平面形状に対応させた螢光領
域３４を形成した例を示しており、第６図（Ａ）は適正
な部品実装状態を、また第６図（Ｂ）（Ｃ）は位置ずれ
が生じた不適正な部品実装状態を、それぞれ示している
。

第７図および第８図は螢光領域３４が部品１３３．１３
７の平面形状より大きく設定された例を示しており、第
７図（Ａ）および第８図（Ａ）は適正な部品実装状態を
、また第７図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）および第８図（Ｂ）（
Ｃ）は位置ずれが生じた不適正な部品実装状態を、それ
ぞれ示している。この場合も前例と同様、螢光画像にか
かる高レベルの信号を検出することにより、実装不良の
性質などを定性的かつ定量的に自動識別できる。

また撮像部１５の他方のモノクロテレビカメラ４８ｂか
ら出力される反射光画像にかかる信号に着目すると、ラ
ンド３５．３６や部品１３Ｓ（１３Ｔ）の信号レベルは
、第４図（Ｂ）に示す如く、基板からの反射光の緑色強
度に応じた値をとる。第４図（Ａ）中、４０．４１は金
属光沢をもつ部品の電極を、また４２は白色の極性マー
クを、それぞれ示しており、第４図（Ｂ）に示す反射光
画像の信号レベルは、ランド３５゜３６、電極４０，４
１、部品１３Ｓ（１３Ｔ）、極性マーク４２の各色に応
じて異なった値をとり、その信号波形は凹凸形状となる
。なお第３図（Ｂ）は、螢光領域３４についての反射光
画像の信号レベルを示しており、この領域の信号レベル
はランド３５．３６の信号レベルより低くなっている。

このように螢光画像についての信号レベルをチエツクす
れば部品の実装不良（脱藩や位置ずれ）を検出でき、ま
た反射光画像についての信号レベルをチエツクすれば部
品の種類、電極や極性マークの位置などを読み取ること
ができる。

なお上記の各実施例は、部品１３　Ｓ　（１３Ｔ）が角
型部品であって、螢光領域３４の形状が矩形に設定され
た例のみを示しているが、この発明は角型部品以外の部
品にも適用できることは勿論であり、また螢光領域３４
の形状も矩形以外の任意の形状に設定することも可能で
ある。

第１図に戻って処理部１６は、Ａ／Ｄ変換部２３、メモ
リ２４．ティーチングテーブル２５゜画像処理部２６２
判定部２２．Ｘ−Ｙステージコントローラ２７．ｉ層像
コントローラ３８゜ＣＲ７表示部２８．プリンタ２９．
キーボード３０、制御部（ＣＰＵ）３１などから構成さ
れるもので、ティーチングモードのとき、基準プリント
基板１０Ｓについての信号を処理し基板上の各部品１３
Ｓや螢光領域３４の特徴パラメータを抽出して判定デー
タファイルを作成し、また検査モードのとき、被検査プ
リント基板１０Ｔについての信号を処理し基板上の各部
品１３Ｔや螢光領域３４の特徴パラメータを抽出して被
検査データファイルを作成する。そしてこの被検査デー
タファイルと前記判定データファイルとを比較して、こ
の比較結果から被検査プリント基板１０Ｔ上に所定の部
品１３Ｔが脱落や位置ずれすることなく実装されている
かどうかを検査する。

Ａ／Ｄ変換部２３は前記撮像部１５から信号が供給され
たときに、これをアナログ・ディジタル変換して制御部
３１へ出力する。メモリ２４はＲＡＭなどを備え、制御
部３１の作業エリアとして使われる。画像処理部２６は
制御部３１を介して供給された画像データを画像処理し
て前記被検査データファイルや判定データファイルを作
成し、これらを制御部３１や判定部２２へ供給する。

ティーチングテーブル２５はフロッピーディスク装置な
どを備えており、ティーチング時に制御部３１から判定
データファイルが供給されたとき、これを記憶し、また
検査時に制御部３１が転送要求を出力したとき、この要
求に応じて判定データファイルを読み出して、これを制
御部３１や判定部２２などへ供給する。

判定部２２は、検査時に制御部３１から供給された判定
データファイルと、前記画像処理部２６から転送された
被検査データファイルとを比較して、その被検査プリン
ト基板１０Ｔにつき部品実装状態の良否を判定し、その
判定結果を制御部３１へ出力する。

撮像コントローラ３８は、制御部３１と照明部１２およ
び撮像部１５とを接続するインターフェースなどを備え
、制御部３１の出力に基づき照明部１２と撮像部１５と
を制御する。Ｘ−Ｙステージコントローラ２７は制御部
３１と前記Ｘ−Ｙテーブル部１４とを接続するインター
フェースなどを備え、制御部３１の出力に基づきＸ−Ｙ
テーブル部１４を制御する。

ＣＲ７表示部２８はブラウン管（ＣＲＴ）を備え、制御
部３１から画像データ、判定結果、キー人力データなど
が供給されたとき、これを画面上に表示する。プリンタ
２９は制御部３１から判定結果などが供給されたとき、
これを予め決められた書式（フォーマット）でプリント
アウトする。キーボード３０は操作情報や基準プリント
基板１０５に関するデータ、この基準プリント基板１０
Ｓ上の部品１３Ｓに関するデータなどを入力するのに必
要な各種キーを備えており、このキーボード３０から入
力された情報やデータなどは制御部３１へ供給される。

制御部３１は、マイクロプロセッサなどを備えており、
第９図に示す手順に沿って動作する。

まず新たな被検査プリント基板１０Ｔを検査するときに
は、制御部３１は、第９図（Ａ）に示すメインフローチ
ャートのステップ１（図中、ｒｓＴＩＪで示す）におい
て第４図（Ｂ）に示すティーチングルーチンを呼び出す
。ついでこのルーチンのステップ２で装置各部を制御し
て照明部１２や撮像部１５をオンし、また撮像条件やデ
ータの処理条件を整えた後、ステップ３でＸ−Ｙテーブ
ル部１４上に基準プリント基板１０Ｓがセットされたか
どうかをチエツクする。

もしＸ−Ｙテーブル部１４上に基準プリント基板１０３
がセットされていれば、ステップ４へ進み、制御部３１
はＸ−Ｙテーブル部１４を制御して基準プリント基板１
０３を位置出しした後、撮像部１５に基準プリント基板
１０Ｓを撮像させる。この撮像動作で得られた各モノク
ロテレビカメラ４８ａ、４８ｂからの信号はＡ／Ｄ変換
部２３でＡ／Ｄ変換され、その変換結果はメモリ２４に
リアルタイムで記憶される。

次いで制御部３１は、ステップ５で前記メモリ２４より
螢光画像のデータを画像処理部２６へ転送させ、この画
像処理部２６にて螢光画像データを適当なしきい値で２
値化するなどして、まず螢光領域３４のシルエット画像
を抽出させる。この場合、もし螢光領域３４が部品下に
完全に隠れておれば、シルエット画像は抽出されない。

つぎにステップ６では画像処理部２６ヘメモリ２４より
反射光画像のデータが転送され、この画像データを用い
て各部品１３３の画像が抽出される。つぎのステップ７
で制御部３１は、画像処理部２６を制御し、各部品１３
３の反射光画像につき各部分（電極など）の明度をチエ
ツクするなどして各部品１３Ｓの電極４０の位置や極性
マーク４２の位置などを識別させる。

なお必要に応じて各画像データ間に演算を施すなどして
色判別を行えば、より詳しい情報を得ることができる。

この後のステップ８で制御部３１は、前記シルエット画
像とステップ７の識別結果とに基づいて、被検査プリン
ト基板１０Ｔを検査するのに必要な判定データファイル
を作成し、これをティーチングテーブル２５に記憶させ
た後、このティーチングルーチンを終了する。

つぎに検査モードに移行すると、制御部３１はメインフ
ローチャートのステップ９において第４図（Ｃ）に示す
検査ルーチンを呼び出す。

ついでこの検査ルーチンのステップｌＯでティーチング
テーブル２５やキーボード３０からその日の日付データ
や、被検査プリント基板ＬＯＴのＩＤナンバ（識別番号
）を取り込むとともに、ティーチングテーブル２５から
判定データファイルを読み出して、これを判定部２２に
供給する。

この後、制御部３１は、撮像条件やデータの処理条件を
整えた後、ステップ１１でＸ−Ｙテーブル部１４上に被
検査プリント基板ｌＯＴがセットされたかどうかをチエ
ツクする。

もしステップ１１が“ＹＥＳ”であれば、制御部３１は
ステップ１２〜１５において、前記と同様、画像処理部
２６にて螢光領域３４のシルエット画像の抽出、各部品
１３Ｔの反射光画像の抽出、電極や極性マークの識別を
順次行わせた後、ステップ１６でシルエット画像とステ
ップ１５の識別結果とに基づき被検査データファイルを
作成する。ついでステップ１７で制御部３１は、前記被
検査データファイルを判定部２２に転送させ、この被検
査データファイルと前記判定データファイルとを比較さ
せて、被検査プリント基板１０Ｔ上に所定の部品１３Ｔ
が脱落や位置ずれなしに、しかも適正な向きで全てマウ
ントされているかどうかなどを判定させると共に、つぎ
のステップ１８でこの判定結果をＣＲ７表示部２８やプ
リンタ２９に供給して、これらを表示させ、またプリン
トアウトさせる。

第１０図は、この発明を実施するのに用いられる基板検
査装置の他の実施例を示している。

同図の装置例は、ベルトコンベヤ部５１上に基準プリン
ト基板１０３や被検査プリント基板ｌＯＴを供給し、こ
れら基板が照明部１２および撮像部１５の下方位置に搬
送されてきたときに基板の検査が実施されるものである
。なおベルトコンベヤ部５１の動作はベルトコントロー
ラ５２により制御される。

照明部１２は、前記処理部１６からの制御信号に基づい
て白色光を瞬時的に発生させるリング状のストロボ光源
４９を備え、このストロボ光源４９の下面側に、白色光
から可視単色光（この可視単色光は前記昼光励起螢光剤
を励起する波長の例えば緑色の光）だけを選択的に透過
させるためのリング状の励起光選択フィルタ５０を配備
して成るもので、このストロボ照明下で撮像部１５が移
動中のプリント基板１０３゜１０７を撮像して、静止画
像を生成する。

また撮像部１５は、第１実施例と同様、螢光画像および
反射光画像を得るための２台のモノクロテレビカメラ４
８ａ、４８ｂを具備しておリ、各モノクロテレビカメラ
４８ａ、４８ｂの入力側に、螢光選択フィルタ４７ａお
よび反射光透過フィルタ４７ｂがそれぞれ配備しである
。

なお第１０図中、上記以外の各構成は、第１図の第１実
施例と同様であり、ここでは対応する構成に同一符号を
付することでその説明を省略する。

また第１の実施例では、ＸＹ子テーブル１４をＸ、　Ｙ
の両方向に駆動してプリント基板１０Ｓ。

１０Ｔの位置出しを行っているが、例えばテーブル部は
Ｙ方向へ移動可能となし、照明部１２および撮像部１５
はＸ方向へ移動可能となしたり、テーブル部は固定テー
ブルとなし、照明部１２および撮像部１５をＸ、Ｙの両
方向へ移動可能となすなど、適宜設計変更が可能である
。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、基板上の部品実装位置に昼光励
起螢光剤を含む塗料が塗布された後、部品が実装された
基板に可視単色光を照射しながらこの基板を複数台の白
黒撮像装置により撮像し、前記塗料の塗布部分を画像上
で検出することにより、前記基板上の部品実装状態を検
査するから、基板上の部品の有無や位置ずれ状態を確実
に検査でき、しかも基板に対する照射光は可視光である
から、その反射光から部品に関する各種情報を読み取っ
て、より詳しい検査を実施することが可能である。また
基板の撮像は、白黒撮像装置を用いて行うから、装置の
製作コストが安価につくなど、発明目的を達成した顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施するための基板検査装置を示す
説明図、第２図はプリント基板の製作工程を示す斜面図
、第３図は螢光領域とその信号の信号波形との関係を示
す説明図、第４図は螢光領域上の部品とその信号の信号
波形との関係を示す説明図、第５図および第６図は螢光
領域に対する部品実装状態を示す平面図、第７図および
第８図は他の実施例の螢光領域に対する部品実装状態を
示す平面図、第９図は基板検査装置の動作手順を示すフ
ローチャート、第１０図は基板検査装置の他の実施例を
示す説明図、第１１図は従来の基板検査装置を示す説明
図、第１２図は基準プリント基板を示す正面図、第１３
図は紫外線螢光物質を用いた従来の基板の検査方法を示
す平面図である。 １０Ｓ、ＩＯＴ・・・・プリント基板 １３３．１３Ｔ・・・・部品 １２・・・・照明部 １５・・・・撮像部 １６・・・・処理部 ３４・・・・螢光領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板を撮像して得られたデータを処理して前記基板上の
   部品実装状態を検査する基板の検査方法において、 基板上の部品実装位置に昼光励起螢光剤を含む塗料が塗
   布された後、部品が実装された基板に可視単色光を照射
   しながらこの基板を複数台の白黒撮像装置により撮像し
   、前記塗料の塗布部分を画像上で検出することにより、
   前記基板上の部品実装状態を検査することを特徴とする
   基板の検査方法。