JPH02212748A - 実装基板検査装置 - 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 本発明は、部品を実装したプリント基板上の半田付けの
実装不良を検査する実装基板検査装置に３　＼ 関するものである。

従来の技術 従来、プリント基板上に半田付けされた半田部の検査は
、人間による目視検査に頼っていた。ところが、製品の
小型化や軽量化が進むに連れてプリント基板子の部品の
小型化や高密度実装化もより一層進んできている。この
ような状況の中で、人間によろ１」祝検査が困難となっ
てきており、検査の自動化が強く望ま才１．できている
。

その〜方法とｌ〜て特願昭６３−４６２０６号には、二
次元のカメラで輝度データを用い輝度の累積度数分布か
ら半田部の良否判定を行うことが提案されている。

第６図に、半［１１の良品と不良品の累積度数分布を示
すが、横軸を輝度の階級を、縦軸を輝度の累積度数な表
している。良品の半田部は、輝度の高い部分が多いため
に長部分の累積度数分布６０１のような分布特性を′示
ず。不良の半田部は、輝度の暗い部分が多いために不良
部分の累積度数分布６０２のようなＩｆ、′Ｆ乍時特性
示す。第６図に示すように、良品と不良品の分布特性が
異なるためにト別ができるというものである。

発明が解決しよ・うとする課題 しかし、従来例で示した検査方法では、部品の位置ずれ
や半田の量等によって累積度数分布のカーブが異なり、
信頼性のあ４）判定ができない。また、最適な照明条件
下でないと良否の特性の差がでにくいという課題がある
。さらに、プリント基板上の位置による照明むらや照明
条件を最適化するために微小面積で分割して撮像しフ、
（ければならないという課題もある。

本発明は、部品の位置ずれや半田の量に左右されること
なく、良否判定するものである。

課題を解決するだめの手段 上記目的を達成ずろために、本発明の技術的解決手段は
、第１に、プリント基板を照明する照１す１手段と、前
記プリント基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段か
らの輝度信号を任意の閾値で２値化する２値化手段と、
部品を半Ｈ］付けするランド部な分割した−・スフを設
定しマスク処理するため５　＼−７ のマスクを記憶すζ）マスク記憶手段と、前記２値化手
段からの２値化信号と前記マスク記憶手段からのマスク
データとから分割したマスクデータ内で１の面積の大き
い方を１に、００面積が大きい方を０とし分割マスクに
対応した１　、、−’　Ｏのコードデータを出力するコ
ード変換手段と、前記コード変換手段からのコードデー
タと予め設定した良品または不良品のコードパターンが
格納されているコード表と比較し、半田の良否判定を行
う判定手段とを設けたものである。

第２は、第１の輝度信号を得る別の手段として、プリン
ト基板を搬送する搬送手段と、レーザ光源力）ものレー
ザ光をポリゴンミラーとｆθレンズにより前記プリント
基板上を走査するレーザ光走査手段と、前記レーザ光の
走査により前記プリント基板上から反射して得られる散
乱光を、前記ｆθレンズとポリゴンミラーを介して集光
レンズで光検出素子に集光し、輝度信号を出力する光量
検出手段とを設けたものである。

第３は、第１および第２の構成（・で加え、半ｆＩ］の
６　、 良否の判定を行う判定手段において、半ｔ１１１４旧す
する個所が２個所以上ある部品については、複数の分割
マスクに応じたコードデータをベアでコード表からのコ
ードパターンと比較し、半田の良否判定を行うように構
成したものである。

作用 本発明は、第１に輝度信号を２値化し、分割マスクに応
じたコードデータに変換することにより、部品の位置や
半田の量が変化しても、コードパターンのマツチングで
評価するために最適な良否判定を行うことができる。第
２に輝度信号を得る手段として、レーザ光を用いたこと
により最適な照明条件を与えることができるものである
。また、第３に、両端に半田付けするような部品におい
ては、ペアでコードパターンを評価することにより判定
精度を向上することができる。

実施例 以下、第１図な参照しながら本発明の第１の実施例につ
いて説明する。

第１図４ｄ、本発明の実装基板検査装置の第１の７　ペ
ージ 実施例を示すブロック図である。第１図において、１０
１はプリント基板、１０２はプリント基板１ｏ１上に実
装された部品、１０３はプリント基板１０１を照明する
照明手段、１０４はプリント基板１０１土を撮像するＣ
ＣＤカメラ等の撮像手段である。

１０６は撮像手段１０４からの輝度信号１０６を２値化
する２値化手段、１０９はマスク処理するためのマスク
を格納するマスク記憶手段、１０８は半田部分の２値化
信号１０７をマスク記憶手段１０９からのマスクデータ
に応じコード化するコード変換手段、１１０はコード変
換手段１０８からのコードデータを予め設定したコード
表と比較する判定手段である。

以下、その動作を説明する。

部品１０２が実装されているプリント基板１０１を、リ
ング照明などの照明手段１０３で照明し、ＣＣＤカメラ
等の撮像手段１０４で撮像し輝度信号１０５を得る。輝
度信号１０６を、２値化手段１０６で任意の閾値で比較
し２値化信号１０７を出力する。コード変換手段１０８
は２値化信号１０７を、マスク記憶手段１０９からのラ
ンド部位置を分割したマスクデータ内で、１または○の
面積を求め、大きい方にコードとして１または０を付与
し、分割マスクに応じたコードデータ１１１に変換する
。

判定手段１１０は、コード変換手段１０８からのコード
データ１１１と予め定めたコード表１１２からのコード
パターン１１３とを比較器１１４で比較し、良品パター
ンであれば良品とし、不良パターンであれば不良品とし
て判定するものである。

次に、第２図を用いて本発明の第２の実施例について説
明する。

第２図は、第１図に示した第１の実施例の輝度信号を得
る別の手段として同様の輝度信号が得られるものである
。

第２図において、２０１はプリント基板、２０２はプリ
ント基板２０１に実装される部品、２０３はプリント基
板２０１を移動させる搬送手段、２０４はレーザ光源（
例えば、レーザ発振器）、２０５はレーザ光源２０４か
らのレーザ光を導く反射鏡、２０６はポリゴンミラー、
２０７はｆθレンズ、２０８９　ページ は集光レンズ、２０９は光検出素子である。

以下に、その動作を説明する。

レーザ光源２０４から発射されたレーザ光を、３枚の反
射鏡２０６を用いて回転しているポリゴンミラー２０６
に導き、ポリゴンミラー２０６とｆθレンズ２０７によ
り、レーザ光はプリント基板２０１上を走査しながら垂
直の照射する。さらに、搬送手段２０３により移動し、
二次元的にプリント基板２０１上を全面走査することに
なる。

レーザ光の走査により、プリント基板２０１上から反射
してくる散乱光を、ｆθレンズ２０７とポリゴンミラー
２０６を介してさらに集光レンズ２０８で通して光電変
換素子である光検出素子２０９に集光し輝度信号２１０
を出力する。

次に、半田部の検出方法およびコード化について第３図
〜第６図を用いてさらに詳しく説明する。

本実施例では、説明を容易にするために分割マスクをｍ
列に分割したもので説明する。

第３図（ａ）、（ｂ）は、半田部の検出方法の特徴につ
いて説明するものである。第３図においては、フ１０ベ
ージ リント基板３ｏ３上に部品３０２をリフロー式等で半田
付けした様子を示す。プリント基板３０３上を、リング
照明やレーザ光などの照明手段により照射された照射光
３０６により、部品３０２上や半田面からの反射光３０
７を集光し、ＣＣＤカメラや光検出素子等の光電変換素
子により輝度信号に変換する。

特に半田部や電極部は、鏡面を形成しており正反射する
特徴がある。第３図（ａ）において、照射光６０６（ａ
）、（ｂ）、（Ｃ）がランド部３０４上、電極３０１上
および半田フィレット３０６上に照射され、それぞれの
反射光３０７（ａ）、（１））、（Ｃ）が反射される。

この時、平面である電極面やランド面の一部は反射光３
０７（ａ）’、（ｂ）′として光電変換素子側に反射さ
れ輝度レベルとして高い輝度信号に変換される。平面で
ない半田フイシン）３０５上に照射された照射光３０６
（ｃ）’は、半田フイシン）３０６に反射し反射光（Ｃ
）′として光電変換素子側には戻ってこない特徴がある
。これを輝度信号として見ると、第３図（ｂ）のように
、平面である電極３０１やランド部３０４１１　　ｇ−
５ の一部は明るく明部３０８となり、半田フイシン）３０
５のように角度のついた部分は暗く暗部３０９となる。

本実施例では、落射照明の場合について説明したが、あ
る角度を設けた斜光Ｆ　Ｒ１”ｌの場合は、明部と暗部
が反転するが同様の考え方で実現できる。

次に第４図を用いて、マスクの形状とコード化について
説明する。第４図（ａ）に、マスクの形状を示す。４０
１はランド部で、そのランド部を列に分割しｎ１列の分
割マスク４０２を設定する。第４図（１））は、分割し
たマスクを実際の部品に適用したものである。ランド部
４０１を例えば６分割（ｍ１〜−・）シ、分割マス　　
　間部か暗部かによって１または０のコードを付与する
。同図においては、ｍ　１〜ｍ　６の分割マスクでは１
００１１１”のコードデータ４０６が付与され、ｍ７〜
ｍ１２０分割マスクでは１１０００１“のコードデータ
が付与されることになる。

次に第５図（ａ）〜（ｆ）に、代表的な半田の状態とコ
ード升−夕に′−）いて具体的なものを示して説明する
。同図（ａ）、（【〕）は、良品で、同図（１））が少
し位置がずれている。同図（ｃ）は、半田不足状態で不
良である。同図（ｄ）は、半田過多状態で不良である。

同図（ｅ）は、位置ずれ状態で部品の電極部に半［１］
が付いてなく不良である。同図（ｆｌｔｒＪ、半田なし
で不良である。

次に、第３の実施例を、第４図（１））を用いて説明す
る。同図では部品が半田付けされた位置はほぼ中央であ
るが、部品の位置ずれ等によって右側あるいは左側だけ
のコードデータだけでは判定できないことがある。よっ
て、１１１１〜口１１２までを１つのコードデータとし
てコードパターンとして比較することにより判定精度が
向にでき、位置ずれ等に対しても許容範囲が広く設定で
きる。

発明の効果 以上述べてきたように本発明の効果としては、輝度信号
を任意の閾値で２値化し、その２値化信号を分割したマ
スク内の１または００面積の大小により１またはＯのコ
ードを付与し、コード表のコードパターンと比較し良否
判定をすることによ１３〜− り位置ずれに左右されることなく、半田の量をも判定で
きるようになり、検査の自動化や作業効率向上という多
大な効果を得ることができる。また、輝度信号を得る方
法として、レーザ光を用いｆθレンズとポリゴンミラー
によりプリント基板に対して垂直に照射することにより
、プリント基板」二の位置による照明むらを考える必要
がなくなる。

また、半田部が左右対称にある場合、ペアで判定するこ
とによりさらに判定精度な向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における基板検査装置の
ブロック結線図、第２図は同第２の実施例のブロック結
線図、第３図（ａ）、（ｂ）は半田付けされた部品の側
面、及び平面図、第４図（ａ）、（ｂ）は同装置の要部
におけるマスク形状とコード化を示した図、第５図は代
表的な半田の状態を示した図、第６図は従来の半田付け
における累積度数分布の特性を示す特性図である。 １０１．２０１・・・プリント基板、１０３・・・照明
手段、１４　・・− １０４・・・撮像手段、１０６・・・２値化手段、１０
８・・・コード変換手段、１０９・・マスク記憶手段、
１１０判定手段、２０４・・・レーザ光源、２０６・・
ポリゴンミラー　２０７・・・ｆθレンズ、２０９・・
・光検出素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　プリント基板を照明する照明手段と、前記プリ
   ント基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの輝
   度信号を任意の閾値で２値化する２値化手段と、部品を
   半田付けするランド部に分割したマスクを設定し、マス
   ク処理するためのマスクを記憶するマスク記憶手段と、
   前記２値化手段からの２値化信号と前記マスク記憶手段
   からのマスクデータとから分割したマスクデータ内で１
   の面積の大きい方を１に、０の面積が大きい方を０とし
   分割マスクに対応した１／０のコードデータを出力する
   コード変換手段と、前記コード変換手段からのコードデ
   ータと予め設定した良品または不良品のコードパターン
   が格納されているコード表と比較し、半田の良否判定を
   行う判定手段とを具備した実装基板検査装置。
2. （２）　輝度信号を得る手段として、プリント基板を搬
   送する搬送手段と、レーザ光線からのレーザ光をポリゴ
   ンミラーとｆθレンズにより前記プリント基板上を走査
   するレーザ光走査手段と、前記レーザ光の走査により前
   記プリント基板上から反射して得られる散乱光を、前記
   ｆθレンズとポリゴンミラーを介して集光レンズで光検
   出素子に集光し、輝度信号を出力する光量検出手段とか
   らなることを特徴とする請求項１記載の実装基板検査装
   置。
3. （３）　半田の良否の判定を行う判定手段において、半
   田付けする個所が２個所以上ある部品については、複数
   の分割マスクに応じたコードデータをペアでコード表か
   らのコードパターンと比較し、半田の良否判定を行うこ
   とを特徴とした請求項１記載の実装基板検査装置。