JPH03188306A - 実装基板外観検査装置 - 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、プリント基板上に実装された部品の回転や位
置ずれ等の不良を検査する実装基板外観検査装置に関す
る。

従来の技術 第５図は従来の実装基板外観検査装置の構成を示してい
る。第５図において、１はプリント基板、２はプリント
基板１上に実装された部品、３はプリント基板１および
部品の高さを測定する三次元座標計測部、４は距離セン
サ部、５は高さ計算回路、６は部品２の基準の高さデー
タが格納されている基準高さデータ格納メモリ、７は二
乗誤差計算回路であり、減算回路８および二乗計算回路
９からなる。１ｏはプリント基板１と同じ大きさに相当
するメモリであり、部品毎にマスクが設定されているマ
スクデータ格納メモリ、１１は累積加算回路、１２は平
均計算回路、１３はマスク毎の基準しきい値が格納され
ている基準しきい値格納メモリ、１４は部品実装状態の
良否を判定する比較判定回路である。

次に、上記従来例の動作について説明する。

まず、プリント基板１上に実装されている部品２の高さ
とプリント基板１表面の高さとを三次元座標計測部３で
計測する。この三次元座標計測部は、距離センサ部４と
この距離センサ部４からの情報を用いて高さを計算する
高さ計算回路５とから構成されており、三次元座標の計
測原理としては、レーザおよび受光素子を使った三角測
量法の原理を用いて測定し、二乗誤差計算回路７に出力
される。

二乗誤差計算回路７では、基準となる部品２の高さデー
タが格納されているメモリ６からの値と、三次元座標計
測部３て計測された高さデータとの二乗誤差を計算する
。すなわち、両データの差を減算回路８で求め、その差
の二乗を二乗計算回路９で計算している。そして計算さ
れた二乗誤差は、メモリ１０に格納されているマスクデ
ータを参照して、累積加算回路１１でマスク毎に累積加
算され、平均計算回路１２でその累積加算値を累積加算
数で割算し、マスク内の二乗誤差の平均値を計算する。

最後に、比較判定回路１４で平均計算回路１２の出力で
あるマスク毎の平均二乗誤差と、メモリ１３に格納され
ている良不良判定用のマスク毎の基準しきい値とを比較
して、平均二乗誤差が基準しきい値より大きいか小さい
かを判定することにより、部品実装の良不良を判定して
いる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の実装基板外観検査装置では、
メモリ６に格納されている基準高さデータと三次元座標
計測部３から得た高さデータとを比較し、平均二乗誤差
を計算するが、プリント基板１が反っていたりすると、
測定された高さ情報を補正することができず、検査精度
を向上させることができないという問題があった。

また、第６図に示すように、従来の装置では、部品面上
にのみマスク１５．１６．１７．１８等を設定するため
、破線枠１っで示すように位置ずれなしの時の正常な直
方体形状の部品の配置位置から実線枠２０で示すように
回転ずれを起こした状態で実装された場合に、この回転
ずれを検出できないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、検査精度が高（、部品の実装状態の良否を正確かつ簡
便に判定することのできる優れた実装基板外観検査装置
を提供することを目的とする。

発明が解決しようとする課題 本発明は、上記目的を達成するために、基板および基板
上に実装された部品の高さを測定する高さ測定手段と、
基板と部品にかけて設定されたマスクデータを格納する
第１のメモリと、マスクデータをもとに部品の位置を検
出する浮動しきい値を求める回路と、浮動しきい値から
部品の位置を検出する回路と、良否判定用の基準しきい
値を格納する第２のメモリと、マスク毎に求めた部品の
位置情報と第２のメモリからの基準しきい値とを比較し
て部品の実装状態の良否を判定する比較判定回路とを備
えたちのである。

作用 本発明は、上記構成により次のような作用を有する。す
なわち、基板上に実装された部品の高さ情報をもとに、
マスク毎に高さの度数分布のピークから浮動しきい値を
求め、この浮動しきい値より高さの高い面積および度数
分布の二つのピーク差をそれぞれ基準しきい値と比較す
ることにより、基板の反りに関係なく、位置ずれの検査
に加えて部品の回転ずれや浮き、二枚重ね等の不良を検
出することができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す実装基板外観検査装置
の概略ブロック図である。第１図において、２１はプリ
ント基板、２２はプリント基板２１上に実装された部品
、２３はプリント基板２１および部品２２の高さを測定
する三次元座標計測部、２４は距離センサ部、２５は高
さ計算回路、２６は三次元座標計測部２３で得た高さデ
ータのマスク毎の度数分布を計算する度数分布計算回路
、２７は度数分布計算回路２Ｇで求めた度数分布のピー
クを計算するピーク計算回路、２８はピーク計算回路２
７で求めた度数分布のピークから浮動しきい値を計算す
る浮動しきい植針算回路、２９は浮動しきい植針算回路
２８で求めた浮動しきい値より高さの高い面積をマスク
毎に計算する面積カウント回路、３０はピーク計算回路
２７で求めた度数分布のピーク間の差を計算する減算回
路、３１はそれぞれのマスクの座標を格納したマスクデ
ータ格納メモリ、３２はマスク毎の基準しきい値が格納
されている基準しきい値格納メモリ、３３は部品実装状
態の良否を判定する比較判定回路である。マスクは、後
述するように、プリント基板２１と部品２２の両方にか
かるように設定されている。

次に上記実施例の動作について説明する。まず、プリン
ト基板２１上に実装された部品２２の高さおよびプリン
ト基板２１の表面高さを三次元座標計測部２３で計測す
る。この三次元座標計測部２３は、距離センサ部２４と
この距離センサ部２４からの情報を用いて高さを計算す
る高さ計算回路２５から構成されており、本実施例の場
合、三次元座標の計測原理としては、レーザおよび受光
素子を使った三角測量法の原理を用いている。

得られた高さデータに対してマスクデータ格納メモリ３
１を参照し、度数分布計算回路２６でマスク内の高さデ
ータの度数分布をマスク毎に作成し、ピーク計算回路２
７で度数分布のピークを計算する。次に浮動しきい植針
算回路２８でピーク計算回路２７で求めた高さデータの
度数分布のピークとなる二つの高さの平均値を浮動しき
い値とし、次いで面積カウント回路２９で浮動しきい値
より高さの高い面積すなわち部品２２が存在する領域の
面積をマスク毎に計算する。一方、減算図￥６３０では
、ピーク計算回路２７で求めた高さデータの度数分布の
ピークとなる二つの高さの差を計算する。そして最後に
、比較判定回路３３で面積カウント回路２９の出力であ
るマスク毎の浮動しきい値より高さの高い面積と減算回
路３０の出力である度数分布のピークとなる二つの高さ
の差を、それぞれ基準しきい値格納メモリ３２に格納さ
れている良不良判定用のマスク毎の基準しきい値を比較
して、それぞれが基準しきい値の範囲内であるか否かで
良不良の判定をする。

以上の動作のなかで、マスクデータ格納メモリ３１内の
マスクデータおよび基準しきい値格納メモリ３２内の基
準しきい値についてさらに詳しく説明する。マスクデー
タ格納メモリ３１内のマスクデータにはそれぞれのマス
ク毎の座標が入力されている。したがって、度数分布計
算回路２６では、三次元座標計測部２３で得られた高さ
データに対しマスクデータ格納メモリ３１からのマスク
毎の座標をもとに高さデータを切り出してマスク毎の度
数分布を作成する。

第２図に具体的なマスクと部品の位置すれとの関係を示
す。第２図（ａ）は良品、（ｂ）は不良品の場合を示し
ている。これらの図で破線枠３４は位置ずれなしの時の
直方体形状の部品２２の基準位置を示しており、その枠
内に部品のずれ許容値を考慮して、プリント基板２１と
部品２２の両方にかかるように斜線部で示した６個のマ
スク３５．３６．３７．３８．３９．４０が設定しであ
る。

第２図（ａ）の実線枠４１および第２図（ｂ）の実線枠
４２は実際に配置された部品２２の二次元的な位置を示
している。本実施例では、マスク３５．３６．３７．３
８．３９．４０の固有値（マスク番号）はそれぞれ１．
２．３．４．５．６とし、マスクデータとしてはマスク
の領域を示す直方体マスクの左上と右下のコーナのＸＹ
座標が格納されている。

このようなマスクデータに基づいて、マスク内の領域の
高さの度数分布をマスク毎に作成する。

直方体部品では、部品２２の面上とプリント基板２１の
面上の高さの値に第３図（ａ）のようなマスク内の高さ
の分布のピークが現れる。そしてこの度数分布のピーク
の高さｐ、ｑを計算し、（ｐ十ｑ　）　／　２を浮動し
きい値とし、マスク内において浮動しきい値（ｐ＋ｑ）
／２より高さの高い面積およびピークとなる二つの高さ
の差（ｑ−ｐ）を計算して部品の実装状態の良否を判定
する。

例えば、第２図（ａ）の場合、実線枠４１の破線枠３４
に対するずれは少しであり、ずれ許容値以内に納まって
いるため、マスク内において浮動しきい値（ｐ＋ｑ　）
／２より高さの高い部分の面積すなわちマスク内におい
て部品２２が存在する領域の面積は許容値の範囲以内に
納まっている。

これに対し、第２図（ｂ）の場合は、実線枠４２の破線
枠３４に対するずれが大きいため、マスク３５は少しし
か実線枠４２にかかっていない。このため、マスク３５
内での浮動しきい値より高い部分の面積すなわち部品２
２が存在する領域の面積は非常に小さくなってしまうの
で、これを検出することにより部品２２の回転ずれを検
査することができる。また、部品２２の形状が同じで高
さの異なる部品が実装されたり、部品２２が浮いて実装
されたり、二枚重ねて実装されたような場合は、第３図
（ｂ）のようにピークとなる二つの高さの差（ｒ−ｐ）
が大きくなり、許容値から外れることになるので、これ
らの不良を確実に判定することができる。

このように、上記実施例によれば、複数のマスクを部品
２２とプリント基板２１とにかかるように設定し、その
マスク毎に浮動しきい値を求めることにより、回転ずれ
を含めた位置ずれを検出することができ、またマスク毎
に浮動しきい値を求めることによりプリント基板２１の
反り等による影響も排除でき、さらにピークとなる二つ
の高さの差を評価することにより、部品２２の浮き、二
枚重ね等の不良を検出することができ、部品の実装状態
の良否を簡便に判定することができる効果がある。。

なお、上記実施例においては個々のマスク毎に部品実装
の良否の判定を行なったが、例えば第４図に示すように
、直方体の部品２２の基準配置状態を示す破線枠３４に
対し直方体の部品２２が実線枠４１で示すように回転し
て実装された場合、マスク３５〜４０のうちマスク３５
および３６をグループ化することにより回転角θを求め
ることができる。すなわち、上記実施例の方法によりマ
スク３５．３６における部品面の面積Ｓ１、Ｓ２をそれ
ぞれ面積カウント回路２９で求め、マスク３９．４０を
通る基準線４２から各面積Ｓ１、Ｓ２における実線枠４
１までの距ｅｘｔ、Ｘ２を次式から求める。

Ｘ　Ｉ　：　Ｓ　１／　Ｖ　’、　Ｘ２＝８２／Ｖ２　
　−（１）ユニでＶｓ　Ｖ’、ｙ２は既知であり、Ｘ”
Ｘ２−ＸＩなので、次式からθが求められる。

ｔａｎθ＝　ｘ　／　ｙ　　　　　　　　　　　　−（
２）このようにしてマスクをグループ化することにより
、実装部品がどの程度回転ずれを起こしているかを判定
する回転角θを求めることができる。

発明の効果 本発明は、上記実施例から明らかなように、基板状に実
装された部品の高さを測定する手段と、マスク内の度数
分布のピークから浮動しきい値を計算し、この浮動しき
い値より高さの高い面積を計算する回路と、度数分布の
二つのピークの差を計算する回路と、この両回路の出力
とマスク毎の基準しきい値とを比較して部品の実装状態
の良否を判定する比較判定回路とを備えているので、比
較的簡易な回路構成でもって、基板の反りに影響される
ことなく、位置ずれおよび回転ずれ等の二次元的な不良
検査に加えて、部品の浮きや二枚重ね等の三次元的な不
良をも検出することができ、検査の自動化や検査精度の
向上を図ることができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における実装基板外観検査装
置の概略ブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）は同装置に
おけるマスクと部品の位置すれとの関係を示す図、第３
図（ａ）、（ｂ）は同装置におけるマスク内の高さの分
布を示すグラフ、第４図は本発明の別の実施例における
マスクと部品の位置すれとの関係を示す図、第５図は従
来の実装基板外観検査装置の概略ブロック図、第６図は
従来の実装基板外観検査装置におけるマスクと位置すれ
との関係を示す図である。 ２１・・・プリント基板、２２・・・部品、２３・・・
三次元座標計測部、２４・・・距離センサ部、２５・・
・高さ計算回路、２６・・・度数分布計算回路、２７・
・・ピーク計算回路、２８・・・浮動しきい植針算回路
、２９・・・面積カウント回路、３０・・・減算回路、
３１・・・マスクデータ格納メモリ、３２・・・基準し
きい値格納メモリ、３３・・・比較判定回路、３４・・
・部品の基準配置を示す破線枠、３５．３６．３７．３
８．３９． ４０・・・マスク、 ・・・実装された部品の配置 位鐙を示す実線枠、 ４２・・・基準線、 θ・・・部品の回 転角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板および前記基板上に実装された部品の高さを測定
   する高さ測定手段と、前記基板と部品にかけて設定され
   たマスクデータを格納する第１のメモリと、前記マスク
   データをもとに部品の位置を検出する浮動しきい値を求
   める回路と、前記浮動しきい値から部品の位置を検出す
   る回路と、良否判定用の基準しきい値を格納する第２の
   メモリと、前記マスク毎に求めた部品の位置情報と前記
   第２のメモリからの基準しきい値とを比較して前記部品
   の実装状態の良否を判定する比較判定回路とを備えた実
   装基板外観検査装置。