JPH0535850A - 教示データ作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】実装部品検査装置への教示データを手入力操作
を必要とせずに効率的に生成でき、しかも教示データを
実装部品検査装置を専有せずに修正可能とする。 【構成】ＳＴ１で基板上の実装部品の実装位置，実装方
向，部品型式をＣＡＭデータより入手し、ＳＴ２でラン
ドの位置や形状をＣＡＤデータより入手する。ＳＴ３で
これら外部データに対し、変換テーブルを参照して部品
型式に対応するライブラリ名を得て検査情報（ライブラ
リデータ）を割り付ける。同様の手順をすべての実装部
品につき実行した後、ＳＴ１，２で入手したデータを用
いてＳＴ５で隣接する部品の有無を判定してブリッジ検
査用のウィンドウの設定や削除を行い、ＳＴ６でフィレ
ット角の算出とウィンドウ内領域抽出しきい値や検査基
準の修正を行う。同様の手順をすべての実装部品につき
実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばプリント配線
基板（以下単に「基板」という）に実装された電子部品
につき、はんだ付けの良否などを自動検査するのに用い
られる実装部品検査装置に関連し、殊にこの発明は、被
検査基板上の各実装部品につき、それぞれの実装状態の
良否（以下「実装品質」という）を検査するのに必要な
実装部品検査装置に教示するためのデータを作成する方
法に関する。

【０００２】従来、被検査基板上の各実装部品について
実装品質を検査するのに、目視による検査が行われてい
る。ところがこの種の目視検査では、検査ミスの発生が
避けられず、検査結果も検査する者によりまちまちであ
り、検査処理能力にも限界がある。

【０００３】そこで近年、各実装部品の実装品質を画像
処理技術を用いて自動的に検査する実装部品検査装置が
実用化された。この実装部品検査装置を使用する場合、
検査に先立ち、検査対象である基板上のどの位置に、ど
のような部品が、どのように実装されるかにつき、基板
の種別毎に実装部品検査装置に教示する必要がある。こ
の教示作業は一般に「ティーチング」と呼ばれる。

【０００４】従来のティーチング作業では、実装部品検
査装置における観測位置に基準となる基板を導入した
後、この基板を撮像して各部品の画像を表示部に順次表
示させ、オペレータが各部品の画像を見ながら部品の実
装位置，実装方向，部品種、ランドの位置および形状な
どの基板に関する情報（以下、「基板情報」という）
と、検査領域，特徴パラメータ，検査基準などの検査に
関する情報（以下、「検査情報」という）とをキーボー
ドにより手入力している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な方法では、ティーチングに多大の労力と時間とを必要
とし、またティーチング作業中はその実装部品検査装置
を検査のために使用できないという問題がある。

【０００６】そこで出願人は、前記の基板情報について
は、基板の設計・製造時に得られるＣＡＤ／ＣＡＭデー
タなどの外部データを流用し、また検査情報について
は、あらかじめ用意されたライブラリデータを使用し
て、実装部品検査装置への教示データを作成することを
検討した。

【０００７】ところがこのようにした作成された教示デ
ータは、隣接部品の有無など、部品位置周辺の状況を考
慮して作成されていないため、教示データの修正作業が
不可欠であり、しかもその種の修正作業は実装部品検査
装置を実際に使用して行う必要があるため、オペレータ
の作業負担が十分に軽減されず、また修正作業中は実装
部品検査装置を本来の検査に使用できないという問題が
ある。

【０００８】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、実装部品検査装置への教示データを手入力操作
を必要とせずに効率的に生成でき、しかも教示データを
実装部品検査装置を専有せずに修正できる教示データ作
成方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、被検査基板
上の各実装部品につき、それぞれの実装品質を自動検査
するのに必要な実装部品検査装置に教示するためのデー
タを作成する方法であって、検査対象となる基板に関す
る外部データとあらかじめ用意された検査に関するライ
ブラリデータとを用いて教示データを生成するととも
に、前記外部データを用いて前記教示データを修正する
ことを特徴としている。

【００１０】

【作用】検査対象となる基板に関する情報は外部データ
を流用し、検査に関する情報はあらかじめ用意されたラ
イブラリデータを使用して教示データを生成し、しかも
生成された教示データは実装部品検査装置を専用せずに
前記外部データを用いて修正するので、手入力操作によ
らず効率的に教示データが作成され、しかも教示データ
の作成および修正時に実装部品検査装置を本来の検査の
ために用いることが可能となる。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明を実施して作成された教示
データが教示される実装部品検査装置の全体構成を示
す。この実装部品検査装置は、被検査基板１上の各実装
部品２の実装品質を検査するためのもので、Ｘ軸テーブ
ル部３，Ｙ軸テーブル部４，投光部５，撮像部６，制御
処理部７などをその構成として含んでいる。

【００１２】前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル
部４は、それぞれ制御処理部７からの制御信号に基づい
て動作するモータ（図示せず）を備えており、これらモ
ータの駆動によりＸ軸テーブル部３が撮像部６をＸ方向
へ移動させ、またＹ軸テーブル部４が被検査基板１を支
持するコンベヤ８をＹ方向へ移動させる。

【００１３】前記投光部５は、異なる径を有しかつ制御
処理部７からの制御信号に基づき赤色光，緑色光，青色
光を同時に照射する３個の円環状光源９，１０，１１に
より構成されており、各光源９，１０，１１を観測位置
の真上位置に中心を合わせかつ観測位置から見て異なる
仰角に対応する方向に位置させている。

【００１４】前記撮像部６は、カラーテレビカメラが用
いられ、観測位置の真上位置に下方に向けて位置決めし
てある。これにより観測対象である被検査基板１の表面
の反射光が撮像部６により撮像され、三原色のカラー信
号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換されて制御処理部７へ供給される。

【００１５】前記制御処理部７は、Ａ／Ｄ変換部１２，
メモリ１３，ティーチングテーブル１４，画像処理部１
５，判定部１６，ＸＹテーブルコントローラ１７，撮像
コントローラ１８，制御部１９，表示部２０，プリンタ
２１，キーボード２２，フロッピディスク装置２３など
で構成されるもので、被検査基板１についてのカラー信
号Ｒ，Ｇ，Ｂを処理し、被検査基板１上の各実装部品２
の検査領域につき赤，緑，青の各色相パターンを検出し
て特徴パラメータを生成し、被検査データファイルを作
成する。そしてこの被検査データファイルと判定データ
ファイルとを比較して、この比較結果から被検査基板１
上の各実装部品２につきはんだ付けの良否などの実装品
質を自動的に判定する。

【００１６】図２は、はんだ付けが良好であるとき、部
品が欠落しているとき、はんだ不足の状態にあるときの
はんだ２５の断面形態と、各場合の撮像部６による撮像
パターン，赤色バターン，緑色パターン，青色パターン
との関係を一覧表で例示したもので、いずれかの色相パ
ターン間には明確な差異が現れるため、部品の有無やは
んだ付けの良否を判定することが可能となる。

【００１７】図１に戻って、Ａ／Ｄ変換部１２は前記撮
像部６からのカラー信号Ｒ，Ｇ，Ｂをディジタル信号に
変換して制御部１９へ出力する。メモリ１３はＲＡＭな
どを備え、制御部１９の作業エリアとして使用される。
画像処理部１５は制御部１９を介して供給された画像デ
ータを画像処理して被検査データファイルを作成し、こ
れらを制御部１９や判定部１６へ供給する。

【００１８】ティーチングテーブル１４は制御部１９か
ら判定データファイルが供給されたとき、これを記憶す
る部分であり、また検査時に制御部１９が転送要求を出
力したとき、この要求に応じて判定データファイルが読
み出されて制御部１９や判定部１６へ供給される。

【００１９】判定部１６は、検査時に制御部１９から供
給された判定データファイルと、前記画像処理部１５か
ら転送された被検査データファイルとを比較して、被検
査基板１の各実装部品２につきはんだ付け状態の良否な
どを判定し、その判定結果を制御部１９へ出力する。

【００２０】撮像コントローラ１８は、制御部１９と投
光部５および撮像部６とを接続するインターフェイスな
どを備え、制御部１９の出力に基づき投光部５の各光源
９〜１１の光量を調整したり、撮像部６の各色相光出力
の相互バランスを保つなどの制御を行う。

【００２１】ＸＹテーブルコントローラ１７は制御部１
９と前記Ｘ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４とを
接続するインターフェイスなどを備え、制御部１９の出
力に基づきＸ軸テーブル部３およびＹ軸テーブル部４を
制御する。

【００２２】表示部２０は、制御部１９から画像デー
タ、検査結果、キー入力データなどが供給されたとき、
これを表示画面上に表示し、またプリンタ２１は、制御
部１９から検査結果などが供給されたとき、これをあら
かじめ決められた書式（フォーマット）でプリントアウ
トする。

【００２３】キーボード２２は、操作情報や被検査基板
１に関するデータなどを入力するのに必要な各種キーを
備えており、キー入力データは前記制御部１９へ供給さ
れる。フロッピディスク装置２３には教示データが貯蔵
されたフロッピディスクが挿入され、制御部１９は教示
データより判定データファイルを作成してティーチング
テーブル１４へ供給する。

【００２４】制御部１９は、マイクロプロセッサなどを
備えており、メモリ１３に対するデータの読み書きを行
い、また入出力各部の動作を制御し、検査における実装
部品検査装置の動作を一連に制御する。

【００２５】図３は、この発明にかかる教示データ作成
方法の具体的手順を示し、図４はこの手順を実行するた
めの回路構成例の一部を具体的に示している。図４にお
いて、制御部２６はマイクロプロセッサで構成され、こ
の制御部２６にバス３０を介してメモリ２７，ライブラ
リ２８，変換テーブル２９などが接続されている。

【００２６】前記メモリ２７には、検査対象となる基板
に関する外部データ、たとえば基板の設計・製造に際し
て得られるＣＡＤ／ＣＡＭデータが取り込まれて記憶さ
れている。この外部データには、各部品の実装位置，実
装方向，部品型式，ランドの位置および形状などの各情
報が含まれており、図５および図６に各情報の概念が示
してある。

【００２７】図５において、３１は検査対象である基
板、３２はこの基板３１上に実装されたチップ部品であ
って、このチップ部品３１はＸＹ座標上の所定の位置Ｐ
（Ｘｉ，Ｙｉ）に、電極３３がＸ方向に向けて実装され
ている。

【００２８】また図６において、３４，３５は前記チッ
プ部品３２がはんだ付けされるランドであって、各ラン
ド３４，３５はＸ方向の長さがＬｘ１，Ｌｘ２、Ｙ方向
の長さがＬｙ１，Ｌｙ２の矩形状をなし、各ランド３
４，３５間の距離はＤに設定されている。

【００２９】従って上記チップ部品３２については、実
装位置を示すデータとしてＸｉ，Ｙｉが、ランド３４，
３５の位置および形状を示すデータとしてＤ，Ｌｘ１，
Ｌｘ２，Ｌｙ１，Ｌｙ２が、前記外部データに含まれ
る。なお部品型式は各部品メーカが部品の種類，形状，
サイズなどに応じて決定した番号である。また部品の実
装方向は例えば部品のＸ軸に対する向きを９０度単位で
表したデータである。

【００３０】前記ライブラリ２７には、あらかじめ用意
された検査に関する部品種毎のライブラリデータが格納
されており、各ライブラリデータは、ライブラリ名，部
品種名，部品サイズ，部品色，総合検査基準，検査領域
数，ウィンドウ内検査基準などの各情報を含むデータ構
造となっている。

【００３１】ここで部品サイズとは、前記チップ部品３
２の場合、図７に示すように、部品の長さＬ，幅Ｗ，高
さＨおよび，電極３３の長さｅなどの各データを含むも
のである。

【００３２】部品色は、部品のボディ（パッケージ）の
色であって、白さの程度，明度，赤色相値，緑色相値，
青色相値などを表す各データを含んでいる。総合検査基
準は、各検査領域（ウィンドウ）内における検査結果を
総合して検査の良否を判定するための基準値である。

【００３３】検査領域数は、各部品について設定される
ウィンドウの総数であって、例えば前記のチップ部品３
２の場合、図８に示すように、第１〜第３の各ウィンド
ウＷ１〜Ｗ３と、必要に応じて第４〜第９の各ウィンド
ウＷ４〜Ｗ９とが設定される。このうち第１，第２の各
ウィンドウＷ１，Ｗ２ははんだ付け状態の良否を判別す
るためのもので、各ランド３４，３５の位置にランドの
形状および大きさとほぼ一致させて設定される。第３ウ
ィンドウＷ３は部品の欠落を判別するためのもので、チ
ップ部品３２の実装位置にその外形より小さな矩形状に
設定される。第４〜第９の各ウィンドウＷ４〜Ｗ９はブ
リッジ検査のためのもので、各ランド３４，３５の周囲
に隣接する部品の有無に応じて必要個数設定される。

【００３４】前記ウィンドウ内検査基準は、前記ウィン
ドウの設定個数に応じた数だけ存在し、各ウィンドウＷ
１〜Ｗ９の設定位置，サイズ，ウィンドウ内領域抽出し
きい値，検査基準などに関するデータなどを含んでい
る。

【００３５】図４に戻って、変換テーブル２９は検査対
象である基板上の各実装部品をどの検査情報を用いて処
理するかを対応付けるためのもの、すなわち前記メモリ
２７に格納された各実装部品についての外部データに対
し、前記ライブラリ２８内のどのライブラリ名のライブ
ラリデータを割り付けるかを対応付けるためのものであ
って、図９にこの変換テーブル２９の具体例が示してあ
る。同図の変換テーブル２９では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…
…で示すメーカ毎の部品型式に対し、ＲＢ１０６８など
の記号で表されるいずれかライブラリ名が対応させてあ
る。

【００３６】制御部２６は、メモリ２７に格納された各
実装部品についての外部データに対し、前記変換テーブ
ル２９を参照してライブラリ２８の対応するライブラリ
データを割り付けて教示データを生成し、それをメモリ
２７に保存した後、隣接部品の有無など、部品位置周辺
の状況を考慮して、前記教示データを修正するためのも
ので、図３にこの制御部２６による制御手順が具体的に
示してある。

【００３７】まず制御部２６は、同図のステップ１（図
中「ＳＴ１」で示す）において、検査対象である基板上
の最初の実装部品について、その実装位置，実装方向，
部品型式をＣＡＭデータより、つぎのステップ２におい
て、その部品がはんだ付けされる各ランドの位置や形状
をＣＡＤデータより、それぞれメモリ２７から取り込
み、つぎのステップ３で、これら外部データに対し、変
換テーブル２９を参照してライブラリ２８の対応するラ
イブラリデータを割り付けて教示データを合成し、それ
をメモリ２７に保存する。

【００３８】２番目以降の実装部品についても、制御部
２６は同様の手順を繰り返し実行してすべての部品につ
いての教示データを生成する。全部品についてステップ
１〜３の手順が実行されると、ステップ４の判定が「Ｙ
ＥＳ」となり、ステップ５，６の教示データの修正手順
へ移行する。

【００３９】まずステップ５では、制御部２６は、最初
の部品につきステップ１，２で入手した外部データより
隣接する部品の有無を判定し、もし隣接部品が存在して
いる場合は、その隣接部分に図８に示したいずれかウィ
ンドウＷ４〜Ｗ９を設定し、またもし隣接部品が存在し
ていない場合は、対応するウィンドウを削除する。

【００４０】つぎのステップ６では、制御部２６は、同
様にステップ１，２で入手した外部データを利用しては
んだ付け部分のフィレット角θを算出するとともに、ラ
イブラリデータとして入手したウィンドウ内検査基準の
うち、ウィンドウ内領域抽出しきい値や検査基準に関す
るデータを修正する。

【００４１】図１０および図１１は、チップ部品３２に
ついてのフィレット角θの算出方法を示すもので、同図
中、３３はチップ部品３２における電極を、３４，３５
は基板上のランドを、３６はランド３４上に肉盛りされ
たフィレットを、それぞれ示している。フィレット３６
の高さはチップ部品３２の高さＨに、フィレット３６の
幅はランド３４の外端部とチップ部品３２の端部との距
離Ｓに、それぞれ対応するもので、前記フィレット角θ
は、つぎの式で求められる。

【００４２】

【数１】

【００４３】図１２〜図１３は、ステップ１〜３を経て
生成された教示データを外部データを用いて修正する方
法を示している。図１２は、前記した実装部品検査装置
における撮像部６および投光部５の対象物３７に対する
位置関係を示すもので、投光部５の各光源９，１０，１
１からの赤色，緑色，青色の各光は対象物３７の表面で
反射して撮像部６にて観測される。

【００４４】いま各光源９，１０，１１からの光の鉛直
線に対する角度をα，β，γとすると、最高位に位置す
る赤色光源９からの赤色光が撮像部６に向かって反射す
る光は、図１３に示すように、水平面３８に対してα／
２だけ傾斜した鏡面３９からの反射光である。

【００４５】前記フィレット角θをもつフィレット３６
の表面に対し、各光源９，１０，１１からの光を照射す
る場合、θ≧γ／２のときは、このフィレット３６の表
面からの反射光は撮像部６に入射しない。従ってこの場
合はθ＜γ／２のときとは異なったウィンドウ内領域抽
出しきい値や検査基準を設定する必要がある。

【００４６】また図１４に示すように、着目するチップ
部品３２に隣接して背が高い部品４０が存在する場合、
部品３２，４０の距離をｄ、隣接部品４０の高さをｈと
すると、つきの式で与えられる角度ψが、β≦ψ＜γ
であれば、最下位の青色光源１１からの青色光が隣接部
品４０に遮られてフィレット３６の表面を照明できな
い。従って隣接部品４０の高さｈおよび隣接部品４０と
の距離ｄに応じて異なったウィンドウ内領域抽出しきい
値や検査基準を設定する必要がある。

【００４７】

【数２】

【００４８】そこで上記角度θ，ψの大きさに応じて、
図１５に示すように、標準データの他に７種類の異なっ
たウィンドウ内領域抽出しきい値や検査基準に関するデ
ータＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ７をあらかじめ用意してメモ
リに記憶させ、制御部２６はウィンドウ内領域抽出しき
い値や検査基準をいずれかデータに切り換えて修正する
ものである。

【００４９】このようにして２番目以降の実装部品につ
いても、制御部２６は同様の手順を繰り返し実行し、す
べての部品について教示データを修正する。全部品につ
いてステップ５，６の手順が実行されると、ステップ７
の判定が「ＹＥＳ」となってつぎのステップ８へ移行
し、制御部２６は実装部品検査装置における視野枠の自
動割付けを行う。

【００５０】図１６および図１７は、この視野枠の割付
け方法を示すもので、図１６において、Ｗ１〜Ｗ３，Ｗ
５，Ｗ６，Ｗ８，Ｗ９はある部品に対して設定された複
数個のウィンドウであり、４１はこのウィンドウ群に外
接する外接四辺形を示す。

【００５１】図１７は、基板３１上の全部品についての
外接四辺形４１を示すもので、実装部品検査装置におけ
る所定の大きさの視野枠４２にこれら外接四辺形４１の
いくつかが含まれるように設定操作を繰り返し、すべて
の外接四辺形４１ができるだけ少ない回数で視野枠４２
に含まれるように視野枠４２の割付けを行う。

【００５２】

【発明の効果】この発明は上記の如く、検査対象となる
基板に関する外部データとあらかじめ用意された検査に
関するライブラリデータとを用いて教示データを生成す
るとともに、その教示データを前記外部データを用いて
修正するようにしたから、手入力操作によらず効率的に
教示データを作成できるとともに、教示データを実装部
品検査装置を専用せずに修正でき、しかも教示データの
作成および修正時に実装部品検査装置を本来の検査のた
めに用いることが可能となる。また教示データの生成お
よび修正に撮像手段を有する高価なティーチング機が不
要であり、しかも教示データの生成および修正が完全に
手順化されるので、オペレータによる教示データの質の
ばらつきを防止できるなど、幾多の顕著な効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実装部品検査装置の全体構成を示すブロック図
である。

【図２】はんだ付けの良否とパターンとの関係を示す説
明図である。

【図３】この発明にかかる教示データ作成方法の手順を
示すフローチャートである。

【図４】この発明の教示データ作成方法を実施するため
の回路構成を示すブロック図である。

【図５】基板上の実装部品の位置を示す説明図である。

【図６】ランドの位置および形状を示す説明図である。

【図７】チップ部品のサイズを説明するための斜面図で
ある。

【図８】ウィンドウの設定例を示す説明図である。

【図９】変換テーブルの具体例を示す説明図である。

【図１０】フィレット角の算出方法を示すチップ部品の
斜面図である。

【図１１】フィレット角の算出方法を示すチップ部品の
正面図である。

【図１２】撮像部および投光部の対象物に対する位置関
係を示す説明図である。

【図１３】光源からの光の反射状況を示す説明図であ
る。

【図１４】隣接部品との位置関係を示す説明図である。

【図１５】教示データを修正するためのデータ変換方法
を示す説明図である。

【図１６】ウィンドウ群に設定される外接四辺形を示す
説明図である。

【図１７】視野枠の割付け方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 被検査基板 ２ 部品 ２６ 制御部 ２７ メモリ ２８ ライブラリ ２９ 変換テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｂ 8626−5Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 被検査基板上の各実装部品につき、それ
   ぞれの実装品質を自動検査するのに必要な実装部品検査
   装置に教示するためのデータを作成する方法であって、 検査対象となる基板に関する外部データとあらかじめ用
   意された検査に関するライブラリデータとを用いて教示
   データを生成するとともに、前記外部データを用いて前
   記教示データを修正することを特徴とする教示データ作
   成方法。