JPH0399208A - 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、プリント基板上に実装された部品の位置ずれ
等の実装不良を検査する実装基板検査装置に関するもの
である。

従来の技術 従来、プリント基板上に実装された部品の位置ずれ、欠
品や浮き等の不良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つれ、
プリント基板上の部品の小型化や高密度実装化もよシー
層進んでいる。このような状況の中で、人間が高い検査
精度を保ちつつ非常に細かな部品の実装状態を、しかも
長時間続けることが難しくなってきている。

そこで最近、検査の自動化が強く望１れている中で、ビ
デオカメラからの濃淡画像から部品の位置ズレ等を検査
する装置が提案されている。

その従来の一般的な検査装置を第５図に示す。

第６図において、５０１はプリント基板、５０２はプリ
ント基板５０１上に実装された部品、５０３はビデオカ
メラ、５０４はビデオカメラ５０３からの映像信号をＡ
／Ｄ変換して自己の画像メモリに格納する画鐵取込回路
、５０５は取シ込んだ画像から部品のエッジを検出する
エッジ検出回路、５０６はエッジ情報から部品のコーナ
を検出するコーナ検出回路、５０７は各部品のコーナの
基準座標値が格納されている基準データ格納メモリ、５
０８は検出されたコーナの座標と基準座標とから部品の
ずれ量を計算するずれ量計算回路、５０９は部品の許容
ずれ量が格納されている許容ずれ量格納メモ！Ｊ、５１
０は算出されたずれ量と許容ずれ量を比較し、部品の実
装状態の良否を判定する比較判定回路である。

以下その動作を説明する。捷ず、プリント基板５０１上
に実装された部品５０２をビデオカメラ５０３で撮像し
、その映障信号を画像取込回路５０４でＡ／Ｄ変換し画
鍛メモリに取シ込む。その画像を用いてエッジ検出回路
５０５で部品５０２のエッジを検出し、そのエッジ情報
からコーナ検出回路５０６で部品５０２のコーナの座標
値を検出する。この検出された各コーナの座標値と基準
データ格納メモリ５０７に格納されている部品の基準座
標値とを比較して、ずれ量計算回路６０８で両者のずれ
量を計算する。そして、・その算出された部品の基準値
からのずれ量と、許容ずれ量格納メモリ５０９に格納さ
れてしるずれの許容値とを比較・判定回路５１０で比較
し、部品のずれや欠品等の実装状態の良否を判定してい
る。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来例で示したような検査方法では、ビデオカ
メラで部品を撮像して、二次元的な情報を用いているた
め、例えば部品が半田付け不良等の原因で全体的に浮き
上がって実装されていたり、ＩＣの足が部分的に浮き上
がっているような不良は検出できないという課題がある
。

本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、
信頼性の高い検査を可能とし、人間の目視検査に頼るこ
となく、１た二次元的な位置情報では検査できなかった
三次元的な部品浮き等の不良を検査できるようにし、検
査の自動化が推進できる実装基板検査装置を提供するも
のである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本発明の技術的解決手段は、第
１に部品が実装されたプリント基板を移動させる搬送手
段と、レーザ光源からのレーザ光をポリゴンミラーとｆ
θ　レンズにより前記プリント基板上へ走査させるレー
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、前記プリント
基板と前記ｆθレンズの間に設けた反射ミラーで反射さ
せ、前記ｆθレンズとポリゴンミラーを介して反射させ
る散乱光反射手段と、前記散乱光反射手段からの散乱光
を集光レンズで位置検出素子にさらに集光し光電流信号
を出力する光量検出手段と、前記光量検出手段からの光
電流信号により前記プリント基板およびプリント基板上
に実装された部品の輝度データおよび高さデータを演算
する画像演算手段と、前記画像演算手段からの輝度デー
タおよび高さデータとから輝度データＬがＬｍｉｎ≦Ｌ
１≦ｌｍａｘ　（但し、Ｌｍｉｎ　：任意の最低輝度レ
ベル、Ｌｍａｘ　：　任意の最高輝度レベルを示めす）
の範囲内にあるときは高さデータをその１１出力し、輝
度データがＬｍｉｎ）ＬまたはＬ　）　Ｌｍａｘ　の範
囲にあるときは周辺画素の高さデータで置換して出力す
る補間演算手段と、前記補間演算手段で演算された高さ
データと予め定めた基準高さデータとを比較し、前記プ
リント基板上の部品の実装状態の良否を判定する判定手
段とから構成したものである。

１た第２には、第１の構成手段に加えて、補間演算手段
に釦いて、周辺画素の高さデータで置換する際に、注目
画素の周辺画素をＭ×Ｎの窓を設定し高さデータの連続
性を検出して注目画素の置換すべき高さデータを求める
ようにしたものである。

作　　　　用 本発明は、第１に部品が実装されたプリント基板をレー
ザ光で全面走査し、プリント基板から反射して得られる
散乱光を反射ミラーで位置検出手段に導き、プリント基
板上の高さの凹凸に従って変化する位置検出素子上の散
乱光の集光位置を光電流信号で検出し、その光電流信号
から画障演算処理手段によりプリント基板上に実装され
た部品の輝度データおよび高さデータを演算する。金属
部や半田面からの直接光などは高さデータが正しく演算
されないために、輝度データを用いてその高さデータが
正しいかどうかを判断し、不正高さデータの場合はその
周辺画素の高さデータで置換し出力する。その実測高さ
データと基準高さデータを比較することによう、プリン
ト基板上の二次元的（平面的）な位置ずれの検査に加え
、三次元的な部品の浮き等の不良も簡便に高精度に検査
できるものである。

壕た第２に、周辺画素データの高さデータを置換する際
に、注目画素の周辺にＭ×Ｎの窓を設定し高さデータの
連続性を検出し周辺画素データの平均値で置換しさらに
高精度化を図ったものである。

実施例 以下、第１図を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図は、本発明の実装基板検査装置の第１の実施例を
示すブロック結線図である。第１図において、１０１は
プリント基板、１０２はプリント基析１０１上に実装さ
れている部品、１０３はプリント基板１０１を移動させ
る搬送手段、１０４はその移動方向を示す矢印である。

１０５ぱレーザ光源、１０６はレーザ光源１０５からの
レーザ光、１０７はポリゴンミラ−　■０８はレーザ光
をポリゴンミラ−１０７に導く反射鏡、１０９ぱｆθレ
ンズ、１１０ぱ反射ミラーである。１１１は集光レンズ
、１１２は位置検出素子、１１３は位置検出素子１１２
からの位置信号、１１４Ｆｉその位置信号１１３から部
品の高さデータおよび輝度データに変換演算をする画像
演算処理手段、１１６は画像演算処理手段１１４からの
輝度データおよび高さデータを用いて不正データを周辺
画素の正しい高さデータと置換をする補間演算手段、１
１５はプリント基板１０１上の部品１０２の実装状態の
良否を判定する判定手段である。

以下に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を搬送
手段１０３により矢印１０４の方向に移動させつつ、レ
ーザ光源１０５からのレーザ光１０６を反射鏡１０８を
３個用いて、回転しているポリゴンミラー１０７に導き
、ポリゴンミラ−１０７とｆθ　レンズ１０９によりレ
ーザ光１０６をプリント基板１０１上に垂直に照射する
。これにより、プリント基板１０１上にレーザ光１０６
を二次元的に全面走査する。

レーザ光１０６の走査によりプリント基板１０１上から
反射してくる散乱光を、検査対象物であるプリント基板
１０１とｒθレンズ１０９との間に設けた反射ミラー１
１０で反射させ、　］θレンズ１０９とポリ−ｆンミラ
ー１０７を介して、さらに集光レンズ１１１を通して、
位置検出素子１１２上に集光する。

位置検出素子１１２からの位置信号１１３は、画像演算
処理手段１１４に入力される。

画像演算処理手段１１４では、同期信号のタイミングで
入力された位置信号１１３をプリント基板１０１および
プリント基板１０１上に実装された部品１０２の高さデ
ータおよび輝度データに変換する演算を行い、輝度デー
タおよび高さデータを補間演算手段１１６に出力する。

補間演算手段１１６では、輝度データＬがＬｍｉｎ　）
　Ｌ　ｉたはＬ　：）　Ｌｍａｘ　（但し、Ｌｍｉｎ　
：任意の最低輝度レベル、Ｌｍａｘ　：任意の最高輝度
レベルを示す）の範囲にあるときは、周辺画素の高さデ
ータで置換しそれを実測高さデータとして判定手段１１
５に出力する。判定処理手段１１５では、画像演算処理
手段１１４で演算された実測高さデータとあらかじめ定
めておいた基準高さデータとを比較し、プリント基板１
０１上の部品１０２の実装状態を判定する。

以上の動作を繰り返し、順次行うことによりプリント基
板１０１上全面について検査することができる。この一
連の動作は、適当な信号により同期して行う必要がある
が、本実施例の場合ポリゴンミラ−１０７の回転に合わ
せた同期信号を用いて同期を取った。

次に、画像演算処理手段１１４と補間演算手段１１６　
＄−よび判定処理手段１１５について、第２図を用いて
さらに詳しく説明する。

画像演算処理手段１１４は、位置検出素子１１２からの
位置信号１１３をＡ／Ｄコンバータ２０１でデジタル信
号に変換し位置演算回路２０２に入力する。

本実施例では、位置検出素子にＰＳＤ〔ポジνヨン−セ
７ｉ／ティブ　デテクタ（　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　−Ｓｅ
ｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒｓ　：半導体位置検出
素子）〕を用いており、ＰＳＤに入射する入射位置は、
素子の両端電極に流れる電流が各電極間との距離に反比
例するものを用いている。位置演算回路２０２では、デ
ジタル信号に変換された両電極からの電流工１およびＩ
２を第（１）式を用いて高さデータを演算する。なおＫ
は正規化するための係数である。

高さデータ二Ｋ・（ＩＩ−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）・・
・・・・（１） 位置演算回路２０２で得られた高さデータは、旦高さデ
ータ格納メモ！Ｊ　２０３に格納される。

一方、輝度データは、両電極からの電流Ｉ１およびＩ２
を第（２）式を用いて輝度演算回路２０４で演算する。

輝度データ＝Ｉ１＋Ｉ２　　　　　　　・・・・・・（
２）輝度演算回路２０４で得られた輝度データは、旦輝
度データ格納メモリ２０５に格納される。

次に、補間演算手段１１６では、輝度レベル判定回路２
０７で画像演算手段１１４からの輝度データＬが、Ｌ　
（　Ｌｍｉ　ｎまたはＬ　）　Ｌｍａｘ　（但し、Ｌｍ
ｉｎ：任意の最低輝度レベル、Ｌｍａｘ　：任意の最高
輝度レベルを示す）の範囲にある場合は、不正データと
して高さデータ補間回路２０６に通知する。高さデータ
補間回路２０６では、輝度レベル判定回路２０７の通知
に基づき、画録演算処理手段１１４からの高さデータを
、正常データの場合はその１１判定手段１１５に出力し
、不正データの場合は注目画素の周辺画素データの高さ
データを置換して出力する。

次に、判定手段１１５では、補間演算手段１１６からの
測定高さデータと基準高さデータ格納メモリ２０８から
の基準高さデータとを比較回路２０９で比較しその差分
を比較データとして判定回路２１０に出力する。判定回
路２１０では、比較回路２０９からの比較データを基に
その差分の大小によって部品の実装状態を判定するもの
である。

補間演算回路１１６の周辺画素の高さデータを置換する
様子を第３図に示し以下に説明する。

第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示すようなある部品の輝
度データを示すが、一般的に金属面は輝度レベルが高く
、半田面のフィレット部は直接光がＰＳＤセンチに戻ら
ないために輝度レベルが低くなる。このために、金属面
や半田面では高さデータが正しく演算されないことにな
る。そこで、任意の最低輝度レベルＬｍｉｎおよび最高
輝度レベルＬｍａ　ｘを設定し、第３図（ｂ）の斜線で
示した部分のように最低輝度レベル以下塘たは最高輝度
レベル以上の輝度データのときは、第３図（Ｃ）の斜線
で示す対象画素を周辺画素の正しい高さデータで置換す
るようにしたものである。

第４図は、第３図を用いて説明した補間演算回路１１６
の他の実施例を示すもので、本実施例では５×５の走査
窓を設定した場合について以下に説明する。

同図において、部品４０１上を５×５の走査窓が補間処
理しながら走査方向４０４に移動している様子を示し、
４０３は不正データである。

今、５×５の走査窓において、走査窓の中心（３．３）
を注目画素とし、不正データとする。

５×５走査窓４０２の、（３．１）〜（３　．　５）の
横列と（１．３）〜（５．３）の縦列で高さデータの連
続性つ１シ部品上であることを検出する。

次に部品上にある周辺画素の平均値で、その注目画素を
正しい高さデータとして置換するものである。

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、プリント
基板上の部品の高さデータを測定し、基準高さデータと
比較し部品の実装状態を判定する際に、部品上の金属面
や半田面などは直接反射するために高さデータが不正デ
ータとなる。本発明では、この不正データを排除するの
ではなく周辺画素の正しい高さデータで置換することに
より信頼性の高い検査を可能とし、人間の目視検査に頼
ることなく、筐た二次元的な位置情報では検査できなか
った三次元的な部品浮き等の不良を検査できるようにな
り、検査の自動化が推進でき、その効果は大きい。

１た、第２として、Ｍ×Ｎの走査窓を設定し高さデータ
の連続性を考慮し、注目画素の周辺画素の平均値を置換
することにより、さらに検査精度の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第ｌの実施例における基板検査装置の
ブロック結線図、第２図は第１図の要部詳細ブロック結
線図、第３図は同装置において不正データを補間する様
子を示す概念図、第４図は同不正データを補間する第２
の実施例の様子を示す概念図、第５図は従来の基板検査
装置のブロック結線図である。 １０１・・・プリント基板、ｌ０２・・・部品、１０３
・・・搬送手段、１０５・・・レーザ光源、１０７・・
・ポリゴンミラ−１０９・・・　ｆθレンズ、１１０・
・・反射ミラー　１１１・・・集光レンズ、１１２・・
・位置検出素子、１１４・・・画鐵演算処理手段、１１
５・・・判定手段、１１６・・・補間演算手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）部品が実装されたプリント基板を移動させる搬送
   手段と、レーザ光源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へ走査させるレー
   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、前記プリント
   基板と前記ｆθレンズの間に設けた反射ミラーで反射さ
   せ、前記ｆθレンズとポリゴンミラーを介して反射させ
   る散乱光反射手段と、前記散乱光反射手段からの散乱光
   を集光レンズで位置検出素子にさらに集光し光電流信号
   を出力する光量検出手段と、前記光量検出手段からの光
   電流信号により前記プリント基板およびプリント基板上
   に実装された部品の輝度データおよび高さデータを演算
   する画像演算手段と、前記画像演算手段からの輝度デー
   タおよび高さデータとから輝度データＬがＬｍｉｎ≦Ｌ
   ≦Ｌｍａｘ（但し、Ｌｍｉｎ：任意の最低輝度レベル、
   Ｌｍａｘ：任意の最高輝度レベルを示めす）の範囲内に
   あるときは高さデータをそのまま出力し、輝度データが
   Ｌｍｉｎ＞ＬまたはＬ＞Ｌｍａｘの範囲にあるときは周
   辺画素の高さデータで置換して出力する補間演算手段と
   、前記補間演算手段で演算された高さデータと予め定め
   た基準高さデータとを比較し、前記プリント基板上の部
   品の実装状態の良否を判定する判定処理手段とを具備す
   る実装基板検査装置。
2. （２）補間演算手段は、周辺画素の高さデータで置換す
   る際に、注目画素の周辺画素をＭ×Ｎの窓を設定し高さ
   データの連続性を検出して注目画素の置換すべき高さデ
   ータを周辺画素領域の平均値で求めることを特徴とする
   請求項１記載の実装基板検査装置。