JPH05303628A

JPH05303628A - 実装基板外観検査装置

Info

Publication number: JPH05303628A
Application number: JP4107359A
Authority: JP
Inventors: Takumi Sekito; 卓美脊戸; Junzo Seta; 順三瀬田; Hirokado Toba; 広門鳥羽; Akio Yasuda; 彰夫安田; Yoko Koseki; 洋子小関; Tomoaki Kodama; 知晃児玉; Kunio Sannomiya; 邦夫三宮
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】部品の実装不良の検査精度を向上させ、ま
た、高速で処理することができるようにした実装基板外
観検査装置を提供する。【構成】レーザ光１６を部品１２が実装されたプリン
ト基板１１上に走査し、画像演算処理手段２４により高
さデータを演算する。部品位置補正回路２５により部品
１２の位置を計算し、標準位置からのズレ量（補正量）
を計算する。認識演算処理手段２６により補正量に基づ
いて検査エリアを移動し、部品１２の状態を計算する。
判定処理手段２８により認識演算処理手段２６で計算さ
れた部品１２の状態を判定用しきい値格納手段２７に格
納されている判定用しきい値と比較する。検査エリアを
補正することにより、部品の位置ズレに影響されること
なく、実装状態を判定することができる。部品１２ごと
に中心を計算するので、複数の検査エリアを同時に補正
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板上に実装
された部品の浮きなどの実装不良の検査を行う実装基板
外観検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の実装基板外観検査装置の構
成を示している。図７において、１１はプリント基板、
１２はプリント基板１１上に実装された部品、７０３は
プリント基板１１および部品１２の高さを測定する三次
元座標計測部であり、距離センサ部７０４および高さ計
算回路７０５からなる。７０６は部品１２の基準高さデ
ータが格納されている基準高さデータ格納メモリ、７０
７は二乗誤差計算回路であり、減算回路７０８および二
乗計算回路７０９からなる。７１０はプリント基板１１
と同じ大きさに相当するメモリであり、部品１２ごとに
検査エリアが設定されている検査エリアデータ格納メモ
リ、７１１は累積加算回路、７１２は平均計算回路、７
１３は検査エリアごと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、７１４は部品１２の実装状態
の良否を判定する比較判定回路である。

【０００３】以上の構成について、以下、その動作と共
に更に詳細に説明する。まず、プリント基板１１上に実
装されている部品１２の高さとプリント基板１１の表面
の高さとを三次元座標計測部７０３で計測する。この三
次元座標計測部７０３は、距離センサ部７０４と、この
距離センサ部７０４からの情報を用いて高さを計算する
高さ計算回路７０５とから構成されており、三次元座標
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７０７
に出力される。

【０００４】二乗誤差計算回路７０７では、基準となる
部品１２の高さデータが格納されているメモリ７０６か
らの値と、三次元座標計測部７０３で計測された高さデ
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７０８で求め、その差の二乗を二乗計算回路
７０９で計算する。そして、計算された二乗誤差を、累
積加算回路７１１でメモリ７１０に格納されている検査
エリアデータを参照して検査エリアごとに累積加算す
る。平均計算回路７１２でその累積加算値を累積加算数
を用いて割算し、検査エリア内の二乗誤差の平均値を計
算する。最後に、比較判定回路７１４で平均計算回路７
１２の出力である検査エリアごとの平均二乗誤差と、メ
モリ７１３に格納されている良不良判定用の検査エリア
ごとの基準しきい値とを比較し、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、不良を判定することができる。

【０００５】

【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、検査エリアデータ格納
メモリ７１０に格納されたＸ座標、Ｙ座標に対応する高
さデータを累積加算回路７１１で累積し、平均計算回路
７１２の出力である検査エリアごとの平均二乗誤差と、
メモリ７１３に格納されている良、不良判定用の検査エ
リアごとの基準しきい値とを比較するが、図６に示すよ
うに、被検査対象の部品１２が標準配置の部品６０１の
位置から許容範囲内でずれていたりすると、標準配置の
部品６０１に設定した検査エリア６０２が被検査対象の
部品１２の検査エリアから外れてしまい、検査精度を向
上することができないという問題があった。

【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、部品の実装状態の良否を高い検査精度で
正確に判定することができ、また、高速で処理すること
ができるようにした実装基板外観検査装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の技術的解決手段は、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
ーザ光を上記プリント基板上に走査させるレーザ光走査
手段と、上記レーザ光の走査により上記プリント基板上
から反射して得られる散乱光を反射させて集光する散乱
光反射集光手段と、この散乱光反射集光手段の集光位置
に設けられ、集光位置に対応する位置信号を出力する位
置検出手段と、この位置検出手段からの位置信号により
上記プリント基板およびプリント基板上に実装された部
品の高さデータを演算する画像演算処理手段と、上記部
品の位置を計算し、標準位置からのズレ量を計算する部
品位置補正回路と、この部品位置補正回路で計算された
ズレ量である補正量に基づいて検査エリアを移動し、上
記部品の状態を計算する認識演算処理手段と、良否判定
用の基準しきい値を格納する判定用しきい値格納手段
と、上記認識演算処理手段によって計算された上記部品
の状態を上記判定用しきい値格納手段に格納されている
判定用しきい値と比較し、上記プリント基板上の部品の
実装状態を判定する判定処理手段とを備えたものであ
る。

【０００８】そして、上記レーザ光走査手段として、ポ
リゴンミラーとｆθレンズを備え、上記散乱光反射集光
手段として、上記プリント基板上から反射して得られる
散乱光を反射させる反射ミラーと、この反射ミラーによ
り反射され、上記ｆθレンズを介して上記ポリゴンミラ
ーで反射された光を位置検出手段に集光する集光レンズ
を備えることができる。

【０００９】また、上記部品位置補正回路として、上記
部品の実装位置にあらかじめ定めた任意サイズの複数の
補正マスクのデータを格納する部品位置補正マスクデー
タ記憶手段と、補正マスク内において部品の位置を計算
する部品位置計算回路と、この部品位置計算回路のデー
タより上記部品位置補正マスクデータ記憶手段からの部
品の中心位置計算方法に基づいて部品の中心位置を計算
する部品中心計算回路と、部品の標準的な中心位置を格
納する部品中心位置記憶手段と、上記部品中心計算回路
で計算した部品の中心位置と上記部品中心位置記憶手段
に格納されている標準配置の部品の中心位置から補正量
を計算する補正量計算回路を備えることができる。

【００１０】また、上記認識演算処理手段として、検査
エリアの座標データを格納する検査エリア記憶手段と、
部品位置補正回路で計算された補正量を、上記検査エリ
ア記憶手段に格納されている検査エリアの座標に加える
ことによって補正後の検査エリアの座標を算出する加算
回路と、補正後の検査エリア内における部品の状態を計
算する認識演算回路を備えることができる。

【００１１】

【作用】本発明は、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
位置を検出する。その位置信号から画像演算処理手段に
よりプリント基板上に実装された部品の高さデータを演
算する。部品位置補正回路により部品の位置を計算し、
標準位置からのズレ量（補正量）を計算する。認識演算
処理手段により部品位置補正回路で計算された補正量に
基づいて検査エリアを移動し、部品の状態を計算し、認
識演算処理手段で計算した部品の状態を、判定処理手段
で判定用しきい値格納手段からの判定用しきい値と比較
する。このように検査エリアを補正することより、許容
範囲内の部品の位置ズレに影響されることなく、部品の
実装状態の良否を判定することができる。また、部品ご
とに中心を計算するので、１つの部品に設定される複数
の検査エリアを同時に補正することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例における実装基板
外観検査装置を示す概略構成図である。

【００１４】図１において、１１はプリント基板、１２
はプリント基板１１上に実装されたＩＣ等の部品、１３
はプリント基板１１を矢印１４方向に移動させる搬送手
段、１５はレーザ光源、１６はレーザ光源１５から出射
されるレーザ光、１７はレーザ光１６を反射させるポリ
ゴンミラー、１８はｆθレンズであり、ポリゴンミラー
１７により反射されるレーザ光１６を部品１２が実装さ
れたプリント基板１１に照射させる。１９は反射ミラー
であり、部品１２が実装されたプリント基板１１から反
射する散乱光をｆθレンズ１８へ導く。２０は反射ミラ
ーであり、ｆθレンズ１８を通り、ポリゴンミラー１７
で反射された光を反射する。２１は集光レンズであり、
反射ミラー２０で反射された光を集光する。２２は位置
検出素子であり、集光レンズ２１の集光位置に設けら
れ、集光位置に対応する位置信号２３を出力する。２４
は画像演算処理手段であり、位置信号２３から部品１２
の高さデータを演算する。２５は部品位置補正回路であ
り、部品１２の位置を計算し、標準位置からのズレ量
（補正量）を計算する。２６は認識演算処理手段であ
り、部品位置補正回路２５で計算された補正量に基づい
て検査エリアを移動し、部品１２の状態を計算する。２
７はプリント基板１１上の部品１２の実装状態の良否判
定用の基準しきい値を格納する判定用しきい値格納手
段、２８は判定処理手段であり、認識演算処理手段２６
によって計算された部品１２の状態を判定用しきい値格
納手段２７に格納されている判定用しきい値と比較する
ことによってプリント基板１１上の部品１２の実装状態
を判定する。

【００１５】以上の構成について、以下、その動作と共
に更に詳細に説明する。部品１２が実装されたプリント
基板１１を搬送手段１３により固定状態に保持して矢印
１４方向に移動させる。この間、レーザ光源１５からの
レーザ光１６を回転しているポリゴンミラー１７により
反射させ、ｆθレンズ１８により部品１２が実装された
プリント基板１１上に垂直に照射する。これにより部品
１２が実装されたプリント基板１１は、レーザ光１６に
より移動方向１４と直交方向に二次元的に全面に走査さ
れる。

【００１６】レーザ光１６の二次元走査により部品１２
が実装されたプリント基板１１上から反射してくる散乱
光をプリント基板１１とｆθレンズ１８との間に設けた
反射ミラー１９により反射させ、ｆθレンズ１８、ポリ
ゴンミラー１７、反射ミラー２０を介し、更に集光レン
ズ２１を通して位置検出素子２２上に集光する。位置検
出素子２２から出力された位置信号２３は画像演算処理
手段２４に入力される。

【００１７】画像演算処理手段２４では、同期信号のタ
イミングで入力された位置信号２３をプリント基板１１
およびプリント基板１１上に実装された部品１２の高さ
データに変換する演算を行い、実測高さデータを部品位
置補正回路２５と認識演算処理手段２６に出力する。

【００１８】部品位置補正回路２５では、実装された部
品１２の標準位置からのズレ量を計算する。認識演算処
理手段２６では、部品位置補正回路２５で計算された補
正量（ズレ量）に基づいて検査エリアを移動し、部品１
２の状態を計算する。判定処理手段２８では認識演算処
理手段２６で計算された部品１２の状態を判定用しきい
値格納手段２７からの判定用しきい値と比較し、部品１
２の状態が判定用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１２のズレなどに影響されずに
部品１２の実装状態を高精度に判定することができる。

【００１９】次に、画像演算処理手段２４、部品位置補
正回路２５、認識演算処理手段２６についてそれぞれ図
２、図３、図５に示す機能ブロック図を参照しながら更
に詳しく説明する。

【００２０】まず、画像演算処理手段２４について説明
する。図２に示すように、位置検出素子２２からの位置
信号２３をＡ／Ｄコンバータ２０１でディジタル信号に
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２２としてＰＳＤ（Position-Sensiti
ve Detectors：半導体位置検出素子）を用いており、Ｐ
ＳＤに入射する反射光の入射位置は、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、ディジタル信号に変
換された両電極からの電流Ｉ₁およびＩ₂を次式を用いて
演算し、高さデータを求める。

【００２１】高さデータ＝Ｋ・（Ｉ₁−Ｉ₂）／（Ｉ₁＋Ｉ₂）（ただしＫは正規化するための係数）このようにして得られた高さデータは、一旦測定高さデ
ータ格納メモリ２０３に格納され、部品位置補正回路２
５と認識演算処理手段２６に出力される。

【００２２】次に、部品位置補正回路２５について説明
する。本実施例では、図３に示すように、部品１２の中
心位置を計算するデータとして、図４に示す第１、第
２、第３、第４の補正マスク４０１、４０２、４０３、
４０４の左上と右下のＸＹ座標・部品位置計算方法と、
第１、第２、第３、第４の補正マスク４０１、４０２、
４０３、４０４から計算された部品位置から部品の中心
を計算する中心位置計算方法とが部品位置補正マスクデ
ータ記憶手段３０１に格納されている。そして、部品位
置計算回路３０２では、図４に示すように、部品１２に
設定された第１、第２の補正マスク４０１、４０２内に
おいて、それぞれ部品１２のＸ方向の位置Ｘ₁、Ｘ₂、第
３、第４の補正マスク４０３、４０４内において、それ
ぞれ部品１２のＹ方向の位置Ｙ₃、Ｙ₄を計算する。部品
中心計算回路３０３では、部品位置計算回路３０２で計
算したＸ₁、Ｘ₂、Ｙ₃、Ｙ₄のデータにより部品位置補正
マスクデータ記憶手段３０１に格納されている部品の中
心位置計算方法に基づいて部品１２の中心位置を計算す
る。図４の場合、部品１２の中心位置（Ｘ₀、Ｙ₀）は次
式によって求められる。

【００２３】Ｘ₀＝（Ｘ₁＋Ｘ₂）／２Ｙ₀＝（Ｙ₃＋Ｙ₄）／２補正量計算回路３０４では、部品中心計算回路３０３で
計算された部品１２の中心位置（Ｘ₀、Ｙ₀）と、部品中
心位置記憶手段３０５に格納されている標準配置の部品
の中心位置（Ｘ、Ｙ）から次式によって補正量（ズレ
量）を求める。

【００２４】Ｘ方向の補正量△Ｘ＝Ｘ₀−ＸＹ方向の補正量△Ｙ＝Ｙ₀−Ｙ次に、認識演算処理手段２６について説明する。図５に
示すように、加算回路５０２では、部品位置補正回路２
５で計算された補正量を、検査エリア記憶手段５０１に
格納されている検査エリアの座標（Ｘ_K、Ｙ_K）に次式の
ように加えることによって補正後の検査エリアの座標を
算出する（図６には標準配置の部品６０１に設定した検
査エリア６０２と、被検査対象の部品１２の補正後の検
査エリア６０３の関係を示している。）。

【００２５】Ｘ₀＝△Ｘ＋Ｘ_K Ｙ₀＝△Ｙ＋Ｙ_K 認識演算回路５０３では、補正後の検査エリア６０３
（図６参照）内における部品１２の状態を計算する。

【００２６】このように、上記実施例によれば部品１２
が実装されたプリント基板１１をレーザ光１６で全面走
査し、プリント基板１１から反射して得られる散乱光を
反射ミラー１９、ｆθレンズ１８、ポリゴンミラー１
７、反射ミラー２０および集光レンズ２１を通じて位置
検出素子２２に導き、プリント基板１１上の高さの凹凸
に従って変化する位置検出素子２２上の散乱光の集光位
置を検出し、その位置信号２３から画像演算処理手段２
４によりプリント基板１１およびその上に実装された部
品１２の高さデータを演算し、部品位置補正回路２５に
よって部品１２の位置を計算し、標準位置からのズレ
（補正量）を計算する。そして、認識演算処理手段２６
では部品位置補正回路２５で計算された補正量に基づい
て検査エリアを移動し、部品１２の状態を計算し、認識
演算処理手段２６によって計算された部品１２の状態
を、判定処理手段２８で判定用しきい値格納手段２７に
格納されている判定用しきい値と比較することにより、
許容範囲内の部品１２の位置ズレに影響されることな
く、部品１２の実装状態の良否を高い検査精度で正確に
検査することができる。また、検査エリアごとに部品１
２の中心を計算するのではなく、部品１２ごとに中心を
計算するので、１つの部品に設定される複数の検査エリ
アを同時に補正することができ、高速な処理を実現する
ことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
リント基板およびその上に実装された部品の高さデータ
を測定し、部品位置補正回路によって部品の位置を計算
して標準位置からのズレ量（補正量）を計算する。そし
て、認識演算処理手段により部品位置補正回路で計算さ
れた補正量に基づいて検査エリアを移動し、部品の状態
を計算し、認識演算処理手段によって計算された部品の
状態を、判定処理手段で判定用しきい値格納手段に格納
されている判定用しきい値と比較することにより、許容
範囲内の部品の位置ズレに影響されることなく、部品の
実装状態の良否を判定することができる。したがって、
部品の実装状態を高い検査精度で正確に検査することが
できる。また、検査エリアごとに部品中心を計算するの
ではなく、部品ごとに中心を計算するので、１つの部品
に設定される複数の検査エリアを同時に補正することが
でき、したがって、高速な処理を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における実装基板外観検査装
置を示す概略構成図

【図２】同実装基板外観検査装置の画像演算処理手段の
詳細を示す機能ブロック図

【図３】同実装基板外観検査装置の部品位置補正回路の
詳細を示す機能ブロック図

【図４】同実装基板外観検査装置において、部品を上方
から見たときの補正マスクの具体的な設定例を示す二次
元的な配置説明図

【図５】同実装基板外観検査装置の認識演算処理手段の
詳細を示す機能ブロック図

【図６】同実装基板外観検査装置において、部品を上方
から見たときの検査エリアの具体的な補正例を示す二次
元的な配置説明図

【図７】従来の実装基板外観検査装置を示す機能ブロッ
ク図

【符号の説明】

１１プリント基板１２部品１３搬送手段１５レーザ光源１６レーザ光１７ポリゴンミラー１８ｆθレンズ１９反射ミラー２１集光レンズ２２位置検出素子２３位置信号２４画像演算処理手段２５部品位置補正回路２６認識演算処理手段２７判定用しきい値格納手段２８判定処理手段３０１部品位置補正マスクデータ記憶手段３０２部品位置計算回路３０３部品中心計算回路３０４補正量計算回路３０５部品中心位置記憶手段５０１検査エリア記憶手段５０２加算回路５０３認識演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田彰夫神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内 (72)発明者小関洋子神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内 (72)発明者児玉知晃神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内 (72)発明者三宮邦夫神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１号松下技研株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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上記プリ
ント基板上に走査させるレーザ光走査手段と、上記レー
ザ光の走査により上記プリント基板上から反射して得ら
れる散乱光を反射させて集光する散乱光反射集光手段
と、この散乱光反射集光手段の集光位置に設けられ、集
光位置に対応する位置信号を出力する位置検出手段と、
この位置検出手段からの位置信号により上記プリント基
板およびプリント基板上に実装された部品の高さデータ
を演算する画像演算処理手段と、上記部品の位置を計算
し、標準位置からのズレ量を計算する部品位置補正回路
と、この部品位置補正回路で計算されたズレ量である補
正量に基づいて検査エリアを移動し、上記部品の状態を
計算する認識演算処理手段と、良否判定用の基準しきい
値を格納する判定用しきい値格納手段と、上記認識演算
処理手段によって計算された上記部品の状態を上記判定
用しきい値格納手段に格納されている判定用しきい値と
比較し、上記プリント基板上の部品の実装状態を判定す
る判定処理手段とを備えた実装基板外観検査装置。
【請求項２】レーザ光走査手段がポリゴンミラーとｆ
θレンズを備え、上記散乱光反射集光手段が上記プリン
ト基板上から反射して得られる散乱光を反射させる反射
ミラーと、この反射ミラーにより反射され、上記ｆθレ
ンズを介して上記ポリゴンミラーで反射された光を位置
検出手段に集光する集光レンズを備えた請求項１記載の
実装基板外観検査装置。
【請求項３】部品位置補正回路が、部品の実装位置に
あらかじめ定めた任意サイズの複数の補正マスクのデー
タを格納する部品位置補正マスクデータ記憶手段と、補
正マスク内において部品の位置を計算する部品位置計算
回路と、この部品位置計算回路のデータより上記部品位
置補正マスクデータ記憶手段からの部品の中心位置計算
方法に基づいて部品の中心位置を計算する部品中心計算
回路と、部品の標準的な中心位置を格納する部品中心位
置記憶手段と、上記部品中心計算回路で計算した部品の
中心位置と上記部品中心位置記憶手段に格納されている
標準配置の部品の中心位置から補正量を計算する補正計
算回路を備えた請求項１または２記載の実装基板外観検
査装置。
【請求項４】認識演算処理手段が、検査エリアの座標
データを格納する検査エリア記憶手段と、部品位置補正
回路で計算された補正量を、上記検査エリア記憶手段に
格納されている検査エリアの座標に加えることによって
補正後の検査エリアの座標を算出する加算回路と、補正
後の検査エリア内における部品の状態を計算する認識演
算回路を備えた請求項１ないし３のいずれかに記載の実
装基板外観検査装置。