JPS61226645A - プリント基板検査装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、各種部品が実装されたプリント基板を検査す
る装置に関する。

〔発明の技術的背暖とその問題点〕

近年のメカトロニクス分野の発展により、プリント基板
上への各種部品の自動組付は装置が普及しつつあり、こ
の作業分野における、多大な省力化が期待できる。一方
、このように各種部品が組付けられたプリント基板につ
いての部品の有無、位置ずれ等の検査作業にあっては、
近年のパターン認識技術の向上に伴ってやはり自動検査
化がすすめられているが、プリント基板上への部品実装
密度の上昇に対してその識別能力の向上がＪ５いつかな
いのが現状である。

可視光あるいは近赤外線光を用いて通常の光学系を組ん
でプリント基板検査を行なう方法としては、例えば第４
図乃至第６図に示すような方法がある。第４図の（ａ　
）　　（ｂ　）は、部品１０１が実装されたプリント基
板１０３に対し斜め方向から光源１０４によって光を照
射して部品１０１の存在によってできる陰部１０５の有
無をプリント基板１０３の表面に対向して配置されるカ
メラ１０７によってプリント基板１０３からの反射光（
第４図（ｂ）に示すカメラ１０７がらの出力信丹を参照
）から判別することで部品１０１の実装状態を判別する
方法（斜光陰影法）である。第５図の（ａ　’）〜（Ｃ
）は、プリント基板１０３に対し斜め方向からレンズ１
０９を用いて基板面で収束するように光を照射してその
反射光をレンズ１１１を用いて例えばラインイメージセ
ンサ１１３上に収光させるように光学系を組み、部品１
０１に存在する位置での基板１０３からの反射光の無状
態（第５図（Ｃ）に示すラインイメージセンサ１１３か
らの出力信号参照）を検出することで部品１０１の実装
状態を判断する方法（光切断法）である。第６図は、プ
リント基板１０３に対し部品１０１の有無について透過
光を用いて得た像および反射光を用いて得た像を合成し
、この合成像によって判断する方法（透過・反射照明混
合力）である。

これらの方法においては次のごとぎ欠点がある。

斜光陰影方法は簡便な方法である反面、検出精度が悪く
特に部品が高密度実装されたプリント基板検査には不適
である。光切断法は、プリント基板面を焦点として収束
するような光を用いるため、プリント基板のソリや曲が
り等による焦点のずれを補正しなければならないといっ
た面倒な作業を要する。透過・反射照明混合法は、高精
度な検査が期待できる反面、照明系の調「が面倒である
ことに加えて、プリント基板両面に部品が実装されてい
る場合あるいはベタパターンが存在する場合には透過光
および反射光による両方の像が得られず不適である。

したがって、上述したいずれの方法を採用する装置によ
っても、今後部品実装密度の向上が考えられるプリント
基板についての自動検査に対しその要請に十分応えるこ
とが難しく、その要請に十分応え得る装置の出現が切望
されていたのである。

（発明の目的） 本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とし
ては、各種部品の実装されたプリント基板についての各
種検査を容易に且つ高精度に行ない得るプリント基板検
査装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は、検査しようとす
るプリント基板に対し放射線を照射する放射線出力手段
と、プリント基板を透過した放射線を用いて当該プリン
ト基板の透過像を構成する像構成手段と、この透過像に
ついての濃淡レベルのパターンに基づぎ当該プリント基
板に関する検査を行なう検査手段とを有することを要旨
とする。

〔発明の実施例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかるプリント基板検査
装置を示すもので、その特徴としては、放射線（本実施
例ではＸ線）が物質の密度に相対する透過特性を持つた
め、部品を実装したプリント基板にＸ線を照射して得ら
れる透過像が金属部で厚いものがある部分程黒く現われ
、従来の光学的な検出装置に比べて優れた品質の画像を
得ることができることに着目して、この黒いレベル（階
調値レベル）に基づいてプリント基板に係る各種検査を
行なうようにしたことにある。第１図において、１はＸ
線発生装置、３はこのＸ線発生装置１に対向して配置さ
れ入射したＸ線をそのレベルに応じた電気信号に変換し
て出力するＸ線／電気信号変換器（以下「変換器」、と
呼ぶ）である。なお、変換器３としては、エリア状に多
数のＸ線受光素子（画素）が設けられている構成で、例
えばＸ線ビジュンやＸ線イメージインテンシファイア等
を用いることができる。被検体であるプリント基板５は
、Ｘ線発生装置１と変換器３との間に、Ｘ線発生装置１
からのＸ線が変換器３に至る経路領域内に基盤面がＸ線
発生器１に向くように配置されている。すなわち、この
ような配置構成により、変換器３としてはＸ線発生装置
１がらのＸ線を、このＸ線がプリント基板５内を通過す
ることで減衰した状態で受けることになり、各画素から
はＸ線発生装置１に至る線上に位置する基板５の微小領
域を透過して来たｘＰｉＩ信号を透過率信号として出力
することになる。

７は、本実施例に係るプリント基板検査装置の演算処理
部で、前処理部９．基準パターン記憶部、１０２階調値
比較部１１２部品有無検出部１３゜取付不良検出部１５
．接続不良検出部１７を有する構成である。前処理部９
は、主として、変換器３の各画素からの透過率信号をそ
のレベルに応じたデジタル信号に変換して各画素毎に階
調信号として出力するもので、他に必要に応じて変換し
た信号について所謂固子化、離散化等の処理を行なう。

階調値比較部１１は、前処理部９からの階調信号を用い
てプリント基板５の透過像を形成し、こ、の透過像を予
め基準パターン記憶部１０に記憶されている基準となる
良品のプリント基板の透過像（基準透過像データ）と比
較することで、各階調信号についてそれらがプリント基
板５のどの部分を通過して来た信号か、すなわち透過像
の何を表している信号であるかを分類するものである。

分類の具体例として、本実施例では、第１表に示す如く
、プリント基板５のうち鋼はく等で形成されるパターン
がない部分のみを通過した信号、プリント基板５のうち
パターンがない部分とこの部分に配置されたチップ部品
とを通過した信号、プリント基板５のうちパターン（ベ
タパターンを含む）が形成された部分を透過した信号、
プリント基板５の内パターンが形成された部分とこの部
分に配置されたチップ部品とを通過した信号に分類して
いる。

第　　　　１　　　　表 部品有無検出部１３は、階調値比較部１１で分類された
階調信号のうち「チップ部品Ｊと分類された階調信号に
ついてさらにそれらが具体的に何を示すものか、すなわ
ち抵抗かコンデンサのいずれであるかを区別すると共に
、区別した抵抗またはコンデンサが正確にプリント基板
５上の予め決められている所定の位置に配置されている
か否かを判断するものである。具体的には、前者の処理
においては、「チップ部品」と分類されたｌ！ｌ１ＵＡ
信号のレベルを図示しないメモリに予め記憶されている
Ｘ線を抵抗およびコンデンサを透過させた場合の夫々の
基準レベル信号と比較することで区別する。また、後者
の処理においては特に抵抗またはコンデンサを示すとし
て区別された階調信号を用いて形成されるプリント基板
５についての透過像、すなわちこのプリント基板５に実
装された抵抗およびコンデンサのみの像を、前記基準パ
ターン記憶部１０に予め記憶されている良品基板につい
ての抵抗およびコンデンサのみの基準像データと対比す
ることで行なう。したがって、部品有無検出部１３にお
いては、この両者の像の各画素についての信号の一致を
みて行き、不一致の部分がある場合にはプリント基板５
の所定の位置に実装されるべき抵抗またはコンデンサが
実装されていない状態（欠品状態）、あるいは必要でな
い位置に実装されている状態（配置ミス状態）であると
判断することができる。

取付不良検出部１５は、階調値比較部１１で分類された
階調信号のうち「チップ部品とパターン部の重複部分」
と分類された階調信号について、この重複部分がプリン
ト息根５上の予め決められている位置に存在するか否か
を判断するものであるＪ具体的には、重複部分の階調信
号を用いて形成されるプリント基板５についてのこの重
複部分の透過像を、前記基準パターン記憶部１０に予め
記憶されている良品基板についての前記重複部分の基準
像データと対比することで行なう。したがって、取付不
良検出部１５においては、この両者の像の各画素につい
ての信号の一致をみて行き、不一致の部分がある場合に
はプリント基板５の所定の位置にあるべき重複部分がな
い状態、例えばチップ部品のパターンに対する取付不良
、バターンの形成不良等の取付は不良状態があることを
判断することができる。

接続不良検出部１７は、階調値比較部１１で分類された
階調信号のうち「チップ部品とパターン部の重複部分Ｊ
と分類された階調信号について、この重複部分の寸法測
定を行ないチップ部品の電極とパターン部との接続の良
否を判断するものである。具体的には、例えば第２図（
ａ　）に示す如く得た送画像の状況において、チップ部
品１９とパターン部２１との重複部分の領域（第２図（
ｂ　）の斜線領域の面積を第２図（ｂ）における寸法Ａ
。

Ｂを演算することで算出し、算出した面積が所定値より
大きい場合には良好な接続状態であると判断する。なお
、第２図では説明の都合上−の重複部分のみを抽出して
いるが、判断処理においては第２図（ａ　）に表われて
いる重複部分のすべてについて抽出して同様の判断処理
をすることはもちろんである。

次に、本実施例の作用を第３図に示す演算処理部７の処
理フローチャートを用いて説明する。

プリント基板５に対しＸ線を照射したときの透過率信号
を変換器３から入力してこれをＡ／Ｄ変換後（ステップ
５１．５３）、このＡ／Ｄ変換した透過率信号を用いて
透過像を得て、この透過像と基準パターン記憶部１０に
記憶されている良品基板についての基準透過像データと
で差分を演算する（ステップ５４，５５．５７＞。この
差分処理においては、本来被検体であるプリント基板５
の透過像と予め記憶されている良品基板の基準透過像が
同一であればその差は完全に零となるはずであるが、実
際には透過率信号に変換器３の各画素間におけるｉ子化
誤差によるノイズやプリント基板５の検査時における設
置位置の微小なズレ等に起因する信号が含まれているた
めその差が零となることはない。このため、ステップ５
９では、このような余分な信号の存在による後述する判
断処理における誤判断防止上、例えば透過率信号につい
ての圧縮あるいは拡大等の補正処理を行ない、Ａ／Ｄ変
換した階調信号中のこれらの余分な信号を除去している
。ステップ６１に進むと、ステップ５９で補正処理した
階調信号に基づく透過像と基準透過像データとの対比を
特に所定の階調値範囲毎に行ない、各階調信号を前記第
１表に示す如く分類して、ステップ６３以降の判断処理
に供する。

ステップ６３〜６９は、分類された階調信号に基づいて
抵抗およびコンデンサを抽出し、この抵抗およびコンデ
ンサがそれぞれプリント基板５上に基準透過像データで
示される良品基板と同じ所定位置に存在するか否かを判
断する処理である。

まず、ステップ６３は、［チップ部品Ｊと分類された階
調信号の各々についてその階調値を所定の基準階調値と
比較することで、抵抗を示ず階調信　。

号とコンデンサを示す階調信号を識別する。次に、この
識別された階調信号を用いて、抵抗またはコンデンサが
それぞれプリント基板５上に配置されるべき各位置中心
に対して所定範囲内におけるそれぞれ抵抗またはコンデ
ンサを示す階調信号を計数することで、各々の抵抗また
はコンデンサのチップ面積を求める（ステップ６５）。

そして、この求めたチップ面積値を抵抗、コンデンサの
それぞれについて予め設定されている規格上限１直およ
び規格下限値と比較する。その結果、チップ面積値が規
格下限値を下回ることがあれば、その下回ったチップ面
積値に係る階調信号で構成される抵抗あるいはコンデン
サが所定位置に配置されていないことになり、検査した
プリント基板５は少なくとも欠品不良であることがわか
る。逆に、チップ面積値が規格上限値を上回ることがあ
れば、その上回ったチップ面積値に係る階調信号で構成
される部品としては、所定の抵抗まｌζはコンデンサで
はなく他の別な部品が配置されているといった状態が考
えられ、やはり基板５としては不良と判断されることに
なる。したがって、すべてのチップ面積値が規格値範囲
内に収っていれば、プリント基板５については抵抗、コ
ンデンサの配置ミスはないと判断できる（ステップ６７
．６９）。

ステップ７１〜７３は、プリント基板５上に配置されて
いる各チップ部品の電極夫々が基準透過像データで示さ
れる良品基板と同じ位置のバターンに正確に接続して取
付けられているか否かを判断する処理である。まず、ス
テップ７１は、「チップ部品とパターン部の重複部分」
と分類された階調信号の各々について、重複部品が存在
すべき各位置中心に対して所定範囲内における階調信号
を計数することでその重複面積を求める（ステップ７１
）。そして、この求めた重複面積値を所定面積値下と比
較する。この結果、ｍ複面積値がこの所定面積値Ｔを上
回れば確かに電極とパターンとが接続して取付けられて
いるとわかり、プリント基板５についてはチップ部品の
取付不良はないと判断できる。逆に下回っていれば所定
のチップ部品がその位置に設けられていない、その部分
のパターンが形成されていない等の欠陥が考えられ、プ
リント基板５としては不良品と判断される（ステップ７
３）。

ステップ７５〜７７は、上述したステップ７１゜７３に
おいてチップ部品の取付不良がないと判断されたプリン
ト基板５について、さらにそれぞれの電極とパターンと
の接続の良否を判断するものである。まず、ステップ７
５は、各接続部におけるパターンとチップ部の電極との
重複部分の寸法Ａ、Ｂを演算する。そして、この演算し
た寸法Ａ。

Ｂをそれぞれについて予め設定されている所定寸法値Ｌ
Ａ、ＬＢと比較し、両者とも所定寸法値ＬＡ、ＬＢを上
回れば良好な接続状態にあると判断するが、いずれかが
所定寸法値を下回っていればその接続部については不良
接続状態にあるとして、やはりプリント基板５としては
不良品と判断される（ステップ７７）。なお、ステップ
７５．７７の処理では、ステップ７１で求めた重複面積
を所定面積値Ｔと異なる基準値と比較することで行なっ
てもよい。

したがって、ステップ６３〜７７に至る判断処理におい
て不良が検知されなければ、検査したプリント基板５と
しては、チップ部品の配置およびその配置状態において
、基準透過像データに係る良品基板と同じ、であり、結
果として、良品と判断されることになる。

なお、この実施例では、検査として部品の実装確認、部
品の取付良否、パターンに対する部品の接続良否を行っ
ているが、これに限定されるものではなく再構成した透
過像を用いて他の種々の検査を行なってもよく、またそ
の検査方法も上述した実施例の方法に限定されるもので
な（、適宜他の方法を用いてもよいことはもちろんであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、プリント基板の検
査を、放射線を被検体であるプリント基板に照射してそ
の透過像を得て、この透過像における階調値レベルのパ
ターンに基づき行なうようにしたので、従来の光学的な
手法による検査方法に比べて、面倒な光学系の設置手間
１倍率等の調整手間がなく、プリント基板の大きさに関
係なく検査が簡単である。加えて、１７られる透過像が
光学的な手法で得られる像に比べて非常に良質であり、
特に基板、パターン、部品の違いが明らかなものである
ため、高精度な検査が可能である上、光学的な手法では
不可能であったパターンの形成状況、パターンに対する
部品の取付あるいは接続状況等の検査をも行なうことが
でき、結果としてプリント基板の検査能力向上に大いに
寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るプリント基板検査装置
の構成を示す図、第２図は第１図の動作説明のための図
、第３図は第１図の検査装置の処理フローチャートを示
す図、第４乃至第６図は従来のプリント基板の検査方法
を示す図である。 １・・・Ｘ線発生装置 ３・・・Ｘ線／画素信号変換器 ５・・・プリント基板 ７・・・演算処理部 ９・・・前処理部 １ｏ・・・基準パターン記憶部 １１・・・階調値比較部 １３・・・部品有無検出部 １５・・・取付不良検出部 １７・・・接続不良検出部 第２図（０１ 第２図（ｂ） 第４図（Ｃ） ８図 第５図（Ｑ） 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 検査しようとするプリント基板に対し放射線を照射する
   放射線出力手段と、プリント基板を透過した放射線を用
   いて当該プリント基板の透過像を構成する増構成手段と
   、この透過像についての濃淡レベルのパターンに基づき
   当該プリント基板に関する検査を行なう検査手段とを有
   することを特徴とするプリント基板検査装置。