JPH03219653A - 実装部品検査装置 - 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電子部品の実装
状態を検査する実装部品検査装置に関する。

〈従来の技術〉 ＩＣ、コンデンサ、抵抗等の電子部品を各種の電子機器
に組み込む場合、その組み込みは、通常は配線が施され
たプリント基板に電子部品を実装することにより行われ
る。電子部品の組み込まれれた電子機器が正常に動作す
るためには、電子機器に組み込まれた電子部品が良品で
なければならないことは勿論であるが、たとえ各電子部
品が良品であっても、それらがプリント基板上の所定位
置に正しく搭載され、なおかつ、はんだ付は後は、はん
だが適正箇所に付着され、はんだブリッジを生じていな
いことが必要である。そのため、ブリント基板上に実装
された電子部品に対しては、装着位置の検査と、はんだ
付は状態の検査とが実施される。

プリント基板上に実装された電子部品の装着位置および
はんだ付は状態を検査する方法として、従来は、検査員
による目視検査、検査装置を用いた自動検査の２１１１
ｍが採用されている。しかるに、検査員による目視検査
では、疲労による見落としや検査ミスを生じるばかりで
なく、個人差による検査精度のばらつきが避けられず、
何よりも検査員の負担が大きい過酷な作業であるという
基本的問題がある。そのため、最近は検査装置を用いた
自動検査の導入が盛んに進められている。

通常、この種の検査に要求される仕様は、部品のを無・
位置ずれ、はんだの有無、はんだブリッジの３種類であ
る。ところが、従来の自動検査装置は、電子部品の装着
位置を検査する部品位置検査装置と、はんだ付は状態を
検査するはんだ付は検査装置とに分かれているものが多
く、はんだ付は検査装置に電子部品の装着位置を検査す
る機能はない。また、両者が合体した装置も、第１３図
に示すように、部品位置検査とはんだ付は検査とを別々
の処理で実施するようになっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 そのため、従来の自動検査装置ではんだ付は状態を検査
すると、検査対象電子部品がプリント基板上の正規の位
置に装着されている場合には、第１４図（ａ）に示すよ
うに、検査ウィンドウＷが電子部品２のはんだ付は部゛
に正しくかかるため判定に問題はない、しかし、検査対
象電子部品に位置ずれが生じている場合には、第１４図
（ｂ）に示すように、検査ウィンドウＷがはんだ付は部
に正確にかからないために、はんだ付は状態を正しく判
定できないという問題があった。特に最近は、電子部品
の小型化、実装の高密度化、ＱＦＰ等のファインピッチ
化が進み、従来の自動検査装置では対応が困難になって
きているのが実情である。

本発明は、かかる実情に鑑みて創案されたものであり、
その目的は、プリント＆板上の実装部品の装着位置によ
る影響を受けずに、そのはんだ付は状態を正確に検査で
きる実装部品検査装置を従供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明にかかる実装部品検査装置は、隣合ったスリット
光が互いに色の異なった複数本のスリット光を斜め上方
からプリント基板へ照射するスリット光源と、前記プリ
ント基板を真上から落射照明する落射照明光源と、前記
プリント基板を一様照明する一様照明光源と、これら３
種類の光源を選択的に切り換えて駆動する光源駆動手段
と、前記３種類の光源により照明されるプリント基板の
パターン像を盪像するカラー撮像手段と、該カラー撮像
手段が出力するパターン像についての画像信号、を処理
し、スリット光源駆動時のパターン像より検出したプリ
ント基板上の実装部品の装着位置に基づいて検査ウィン
ドウ位置を修正し、修正された検査ウィンドウにおいて
、落射照明光源駆動時のパターン像の明暗からはんだを
検出し、様照明光源駆動時のパターン像の色からはんだ
ブリッジを検出する画像処理手段とを具備している。

〈作用〉 スリット光源の駆動により、スリット光がプリント基板
上に斜め上方から投影されて、プリント基板上にスリッ
トパターンが形成される。プリント基板上では、電子部
品が立体形状を呈しているので、カラー撮像手段が撮像
する真上からのスリットパターン像は、電子部品とプリ
ント基板との境界で不連続になる。電子部品の高さによ
っては、この境界でスリットパターンが繋がる場合があ
るが、その場合にも、隣合うスリットパターンの色が異
なるために、そのスリットパターン像は色が不連続なも
のとなる。従って、スリット光源により照明されたプリ
ント基板上のスリットパターンの不連続乃至はその色の
不連続から、電子部品の装着位置が検出される。

電子部品の装着位置についてのデータは、その艮、不良
判定および検査ウィンドウの位置補正に用いられる。

落射照明光源の駆動時には、プリント基板が垂直下向き
の光束により照明される。’ｒＩｔ子部品の表面および
プリント基板の表面では、光束は元来た方向に反射され
るのに対し、電子部品のはんだ付は部分では、はんだ層
の表面が１頃斜しているために、光束は元来た以外の方
向に反射される。従って、カラー撮像手段が撮像する真
上からのパターン像は、はんだ付り部分で黒くなり、そ
の明暗からはんだの有無が検出される。

落射照明光源の駆動時には、プリント基板が多数方向の
光束により照明される。隣合うはんだ付は部間にはんだ
ブリッジが生じていない場合には、その間にプリント基
板が露出し、カラー撮像手段により撮像されたその領域
のパターン像は、基板色を示す。これに対して、隣合う
はんだ付は部間にはんだブリッジが生じている場合には
、その間のパターン像ははんだ色の画像となる。従って
、−様照明光源により照明されたプリント＆板のパター
ン像の色から、はんだブリッジが検出される。

〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明にかかる実装部品検査装置
の一実施例を説明する。第１図〜第３図は実装部品検査
装置の概略構成図で、第１図はスリット光源駆動時、第
２図は落射照明光源駆動時、第３図は一様照明光源駆動
時をそれぞれ表し、第４図は検査アルゴリズムの説明図
、第５図〜第７図は装着位置検査の原理を説明するため
の概略図、第８図は検査ウィンドウの変更原理を説明す
るための概略図、第９図および第１０図ははんだ有無検
査の原理を説明するための概略図、第１１図および第１
２図ははんだブリッジ検査の原理を説明するための概略
図である。

実装部品検査装置は、第１図〜第３図に示すように、プ
リント基板ｌのパターン像を撮像するカラー撮像手段た
るカラーＣＣＤカメラ３を備えている。プリント基板１
は図外のＸＹステージ上に載置されている。プリント基
板ｌ上には、多数個の電子部品２が実装され、その装着
位置やはんだ付けの状態が検査の対象になる。

カラーＣＣＤカメラ３の周囲には、−組のスリット光源
４および５が配設されている。スリット光源４および５
は、いずれも光照射口にスリット板とシャッターとが取
り付けられた構成になっている。スリ・ント坂は、交互
に異なった色（例えば赤と青）のフィルターでマス−ト
ングされた複数のスリットを有する。従って、スリット
光源４および５は、隣合ったスリット光の色が異なった
複数のスリット光を発し、そのスリット光はミラー６お
よび７に当てられる。シャッターは、スリット光源４お
よび５からスリット光が個別に発せられるように開閉制
御される。

ミラー６は、スリット光源４からのスリット光を反射し
て、プリント基４Ｆｊ、ｔに斜め上方からＸ軸方向のス
リット光を投影させ、ミラー７は、スリット光ａ５から
のスリット光を反射して、プリント基板１に斜め上方か
らＹ軸方向のスリット光を投影させる。従って、スリッ
ト光源４および５の駆動により、プリント基板１上には
、隣合ったパターンの色が異なるスリットパターンがＸ
軸方向とＹ軸方向とに形成される。カラーＣＣＤカメラ
３は、このスリンドパターン像を撮像する。

カラーＣＣＤカメラ３のレンズ部周囲には、環状の落射
照明光源８および一様照明光源９が同心上に配設されて
いる。落射照明光源８は、プリント基板ｌを真上から垂
直下向きの光束により落射照明し、落射照明光源８の外
側に配設された一様照明光［９は、プリント基板１ｔ−
多数方向の光束により一様に斜方照明する。

スリット光源４および５、落射照明光源８、様照明光ｌ
ｌＸ９は、そのいずれかがＣＰＵＩＩの指示によりマル
チ光源コントローラ１２を通じて選択的に駆動され、こ
こに光源駆動手段Ａが構成されている。カラーＣＣＤカ
メラ３が撮像したプリント基板ｌのパターン像は、ＣＰ
ｔＪｌｌ、イメージメモリ１３、ＣＡＤデータベース１
４、コンソール１５、インタフェース１６等により構成
される画像処理手段Ｂにて処理される。各処理要素は、
汎用バスＩ７により結合されている。１８はカラーＣＣ
Ｄカメラ３が撮像したプリント基板１のパターン像を表
示するカラーモニタである。

画像処理手段Ｂにおけるイメージメモリ１３は、カラー
ＣＣＤカメラ３が撮像したプリント基板Ｌのパターン像
を記憶する。ｃ　ｐ　ｕｔｔは、上述した光源制御ｉの
他、イメージメモ１月３が保持する画像データおよびＣ
ＡＤデータベース１４に記憶されているデータに基づい
て、プリント基板ｌ上に実装された電子部品２の装着位
置、はんだの有無およびはんだブリッジの検出・判定を
含むシステム全体の制御を実行する。ＣＡＤデータベー
ス１４が記憶するデータは、検査の標準となるプリント
基板工の設計データ、すなわち電子部品２の装着位置や
はんだ付は位置等についてのデータである。コンソール
１５は、システムに対して使用者が■作入力を行うため
のもので、電子部品２の装着位置、はんだの有無および
はんだブリッジの各検査モードを選択するためのキー等
を有する。インタフェース１６は、ＣＡＤデータベース
１４およびコンソール１５と、汎用バス１７との間でデ
ータの受は渡しを行う。

上記実装部品検査装置は、第４図に示すように、プリン
ト基板１上に実装された電子部品２の装着位置を検査し
た後、その検査結果に基づいて検査ウィンドウを変更し
、その変更された検査ウィンドウにおいて、はんだ有無
およびはんだブリッジの各検査を実行する。その手順を
以下に説明する。

（１）装着位置検査 コンソール１５上で装着位置検査モードが選択されると
、マルチ光源コントローラ１２の制御によってスリット
光源４および５が個別に発光し、スリット光がミラー６
および７によって反射して、プリント基板ｌ上にＸ軸方
向およびＹ軸方向のスリットパターンが個別に形成され
る。第１図はスリット光源４および５の発光によりスリ
ットパターンｌＯがプリント基板１上に形成された状態
を示している。また、第５図には、プリント基板ｌ上に
実装された異形の電子部品２ａに投影されたスリットパ
ターンを示し、（ａ）は斜め方向から見た状態、（ｂ）
はカラーＣＣＤカメラ３により撮像する真上方向から見
た状態である。

プリント基板１上で異形の電子部品２ａが立体形状を呈
し、かつライン状のスリット光が斜め方向から投影され
るために、電子部品２ａの外郭部における電子部品２と
プリント基板１との境界で、真上方向から見たスリット
パターン１０ｎ、　１０ｂが不連続になる。カラーＣＣ
Ｄカメラ３は、第５図（ｂ）に示す不連続なスリットパ
ターン１０ａ、　１０ｂを撮像する。その画像データは
イメージメモ１月３に赤、緑、青の各データ毎に格納さ
れる。ＣＰｔＪｌｌは、イメージメモリ１３に格納され
た画像データを読み出して、スリットパターン１０ａ、
　１０ｂの不連続部分をＸ軸方向およびＹ軸方向につい
て検出し、その結果から電子部品２ａの外郭形状を求め
、その中心位置より電子部品２ａの装着位置を検出する
。

電子部品２のプリント基板１表面からの高さによっては
、第６図（ａ）（ｂ）に示すように、隣合ったスリット
パターン１０ａ、　１０ｂが電子部品２ｂの外郭部で連
続することがある。すなわち、電子部品２ｂ表面のスリ
ットパターンｔａｂと、プリント基板１表面のスリット
パターンｌｏａとが繋がるのである。しかし、隣合った
スリットパターン１０ａ、　１０ｂは色が異なるので、
電子部品２ｂの外郭部で色が不連続になる。ｃｐｕｔｔ
は、隣合ったスリットパターン１０ｎ、　１０ｂが電子
部品２ｂの外郭部で連続する場合にも、色の不連続から
電子部品２ｂの装着位置を検出する。

ＣＰＵＩＩは、以上の方法により電子部品２の装着位置
を検出すると、その電子部品２についての標準となる装
着位置のデータをＣＡＤデータベース１４から読み出し
、その標準データと検出データとを比較し、検出データ
が許容範囲内であると「良」と判定し、許容範囲を超え
ていると「不良」と判定する。第７図は検査対象の電子
部品が欠落している場合を示しており、この場合は、ス
リットパターン１０ａ、　ｌＯｂに不連続部が生じない
ので、「不良」と判定される。

（２）はんだ有無・はんだブリッジ検査電子部品２の装
着位置検査において、「良」と判定された電子部品２の
標準位置からの位置ずれ情報を得、それに基づいて第８
図に示すように、はんだ検査ウィンドウＷの位置を修正
した後、以下の手順ではんだ有無およびはんだブリッジ
の各検査を行う。

量人亙１凱檎査 コンソール１５上ではんだ有無検査モードが選択される
と、ｃｐｕｉｔの指示に基づくマルチ光源コントローラ
１２の制御によって落射Ｉｌｌ：（明光源８が作動する
。これにより、垂直下向きの光束によりプリン１４仮１
が照明される。第２図は落射照明光源８が発光し、プリ
ント基板ｌが落射照明された状態を示している。

プリント基板１が落射照明されると、プリント基板１の
電子部品２ｃおよびそのはんだ部分では、第９図（ａ）
に示すように、光束の方向と直交する電子部品２ｃの表
面およびプリントｉ板１の表面で光が元来た方向に反射
するので、プリントｍ板ｌを真上から見たパターン像は
、第９図（ｂ）に示すように、電子部品２ｃの表面およ
びプリント基板１の表面が白く光ったものとなる。しか
し、電子部品２ｃの両側に位置するはんだ盛り上げ部分
２０ａでは、はんだ層の表面が傾斜しているために、光
束は元来た方向には反射しない。従って、電子部品２ｃ
およびはんだ部分を真上から見たパターン像は、このは
んだ盛り上げ部分２０ａで黒くなる。

はんだが付着すべき部分にはんだ層がない場合には、第
【０図（ａ）　（ｂ）に示すように、電子部品２Ｃの両
側においても光束は元来た方向に反射する。従って、電
子部品２ｃおよびそのはんだ部分を真上から見たパター
ン像に黒い部分はない。

カラーＣＣＤカメラ３は、第９図（ｂ）および第１０図
（ｂ）に示すパターン像を撮像し、その画像データはイ
メージメモリ１３に格納される。ＣＰＵＩＩは、この画
像データから黒い部分の面積を計算し、所定値以上の面
積を持つ黒い部分が所定位置にあると、「はんだ有り（
良）」と判定し、その黒い部分がないと、「はんだ無し
く不良）」と判定する。

旦人亙ｊユｌ乏技査 コンソール１５上ではんだブリッジ検査モードが選択さ
れると、ｃｐｕｔｉの指示に基づくマルチ光源コントロ
ーラ１２の制御によって一様照明光源９が作動する。こ
れにより、多数方向の光束によりプリント基板１が照明
される。第３図は一様照明光源９が発光し、プリント基
板１が一様照明された状態を示している。この−様照明
の場合には、プリント基板１のパターンは、そのままの
色および形でカラーＣＣＤカメラ３により画像人ツノさ
れる。

第１１図（ａ）はプリント、１板１上に実装された２個
の電子部品２ｄおよび２ｅの各両側にはんだ盛り上げ部
分２０ｂが形成された状態を示しており、同図（ｂ）は
カラーＣＣＤカメラ３により撮像されたそのパターン像
である。第１１図に示す例では、電子部品２ｄおよび２
ｅが対向する側のはんだ盛り上げ部分２０ｂにはんだブ
リッジは生じておらず、電子部品２ｄおよび２８間のプ
リント基板ｌ上の領域１ａでは、プリント基板１がその
まま露出している。従って、カラーＣＣＤカメラ３によ
り撮像された領域１ａのパターン像は、基板色を示す例
えば緑色として画像入力される。

第１２図（ａ）はプリントａ板ｌ上に実装された２個の
電子部品２ｄおよび２ｅの間にはんだブリッジ２０ｃが
生じだ場合を示しており、同図（ｂ）はカラーＣＣＤカ
メラ３により撮像されたそのパターン像である。ごの場
合には、電子部品２ｄおよび２０間のプリン１４板ｌ上
の領域１ａがはんだにより覆われるので、カラーＣＣＤ
カメラ３により撮像されたり■域ｌａのパターン像は、
はんだ色を示す銀色の画像となる。

ＣＰＵＩＩは、カラーＣＣＤカメラ３により画像入力さ
れた第１１図（ｂ）および第１２図（ｂ）のパターン像
から、領域１ａの色を検出し、検出された色が基板色で
ある例えば緑色であると、「はんだブリッジが発生して
いない（良）」と判定し、はんだ色を示す銀色であると
、「はんだブリッジが発生している（不良）」と判定す
る。

電子部品２上に部品の種類を表す文字や橿性を示すマー
クがある場合には、この−様照明による画像検査でその
文字や掘性を検出することができる。

以上の手順により、プリント基板の検査に必要な全ての
項目、すなわち、電子部品の装着位置、はんだ有無およ
びはんだブリッジについて、自動検査が可能になる。し
かも、装着位置検査で得た電子部品の装着位置情報に基
づいて、以後のはんだ有無およびはんだブリッジの各検
査における検査ウィンドウの位置を修正するので、電子
部品の小型化、実装の高密度化、ＱＦＰ等のファインピ
ッチ化が進む昨今にあっても、信顧性の高い検査を行う
ことができる。

なお、全ての項目の検査を必要としない場合には、適宜
に光源を選択して必要な検査のみを行うことも可能であ
るし、第１３図に示したように、部品位Ｑ査とはんだ付
は検査とを別々の処理で実施できることも言うまでもな
い。

〈発明の効果〉 以上に説明したように、本発明にかかる実装部品検査装
置による場合には、プリント基板上に実装された電子部
品の装着位置、はんだの有無およびはんだブリッジの各
検査項目について、それぞれ専用の光源を使用してプリ
ント基板を照明し、これにより得られるプリント基板の
画像パターンを処理することにより、高精度な自動検査
が可能になる。特に、装着位置検査で得た電子部品の装
着位置情報に基づいて、以後のはんだ有無およびはんだ
ブリッジの各検査における検査ウィンドウの位置を修正
するので、電子部品の小型化、実装の高密度化、ＱＦＰ
等のファインピッチ化が進む昨今にあっても、信転性の
高い検査を行うことができる。更に、各光源に一般照明
を用いることができるので、高精度な割に装置価格が安
く、また、その照射範囲が広いので、同−視野内に複数
の検査ウィンドウが設定でき、検査能率も著しく優れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１２図にかけては本発明にかかる実装部品
検査装置の一実施例を示し、第１図〜第３図は実装部品
検査装置の概略構成図で、第１図はスリット光源駆動時
、第２図は落射照明光源駆動時、第３図は一様照明光源
駆動時をそれぞれ表し、第４図は検査アルゴリズムの説
明図、第５図〜第７図は装着位置検査の原理を説明する
ための概略図、第８図は検査ウィンドウの変更原理を説
明するための概略図、第９図および第１０図ははんだ有
無検査の原理を説明するための概略図、第１１図および
第１２図ははんだブリッジ検査の原理を説明するための
概略図、第１３図は従来の検査装置における検査アルゴ
リズムの説明図、第１４図はその検査ウィンドウの位置
ずれを説明するための概略図である。 ｌ・・・プリント基板 ２・・・電子部品 ３・・・カラー撮像手段 ４．５・・・スリット光源 ８・・・落射照明光源 ９・・・−様照明光源 Ａ・・・光源駆動手段 Ｂ・・・画像処理手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）隣合ったスリット光が互いに色の異なった複数本
   のスリット光を斜め上方からプリント基板へ照射するス
   リット光源と、前記プリント基板を真上から落射照明す
   る落射照明光源と、前記プリント基板を一様照明する一
   様照明光源と、これら３種類の光源を選択的に切り換え
   て駆動する光源駆動手段と、前記３種類の光源により照
   明されるプリント基板のパターン像を撮像するカラー撮
   像手段と、該カラー撮像手段が出力するパターン像につ
   いての画像信号を処理し、スリット光源駆動時のパター
   ン像より検出したプリント基板上の実装部品の装着位置
   データに基づいて検査ウィンドウ位置を修正し、修正さ
   れた検査ウィンドウにおいて、落射照明光源駆動時のパ
   ターン像の明暗からはんだを検出し、一様照明光源駆動
   時のパター手段とを具備することを特徴とする実装部品
   検査装置。