JPS6262600A - 部品実装検査方法 - 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】 【発明の属する技術分野】

この発明は、実装部品の検査方法、とくに被検査プリン
ト板の画像をテレビカメラ等の撮像手段によって入力し
、電子回路・マルクロプロセッサ等の画像処理手段によ
り実装部品の形状・位置・姿勢等を計測して実装部品の
有無２位置ずれ等の欠陥を検査するプリント板部品実装
検査方法に関する。

【従来技術とその問題点】

検査工程において、人間の視覚に鯨って検査をおこなっ
ていたものを自動化するに当たっては、まず検査員が被
検査品のどこをどの程度見ていたかを十分認識するとこ
ろから始めなくてはならない。このことは、人の目に代
る視覚センサの能力や適用方法と同時に照明方法の検討
につながるものである。とくに照明方法は、被検査品の
要部の特徴をつかむ鍵を握るもので、目視検査の自動化
の１つのポイントである。 照明方法に関しては種々な分類のしかたがある。 そして、光の当て方の面からみると、反射光方式と透過
光方式とになる。つまり前者は、反射照明で被零体に投
光し、その反射光を視覚センサに入れるもの、後者は、
いわゆる透過照明で被写体に投光し、その透過光を視覚
センサで受けるものである。 透過照明方式は、いわば被写体のシルエットを見るわけ
であるから、輪郭の形ないしは寸法が問題である場合に
、または、本発明に係るプリント板に実装された部品の
ように、被写体が透光性部分と非透光性部分からなって
おり、この透光性部分や非透光性部分の要部の有無ない
しは形状、寸法が問題である場合に適している。また一
方、画像処理技術の面から考えると、シルエット画像つ
まり影が対象であるから、濃淡の差があるとしてもその
レベル幅はせまく、２値化処理を含めてその画像処理は
比較的簡単なものになる。 この点が、反射照明方式と比べると大きい差異のあると
ころである。したがって、目視検査の自動化に当たって
は、できるだけ透過照明方式で↑層像して、その目的を
達成することを基本方針とする方が有利である。 しかし、この透過方式にも、従来、つぎに述べるような
問題点があって対策を迫られてきた。この問題点につい
て、以下、従来例に基づき説明する。 この例は、プリント板の部品実装の検査を透過照明方式
によっておこなったものである。第４図の被検査プリン
ト板２０において、各電子部品が正しく実装されている
かどうかを検査するとき、その着眼点は、■　適性箇所
に適性部品があるかどうか、■　その部品が正しい姿勢
で実装されているかどうか、つまり取り付は位置が曲っ
たりずれたりしてないか□などである。第４図の被検査
プリント板２０において、２は実装部品を、３の１点鎖
線で示したものは実装すべき部品が未実装の状態である
ことを、４は配線パターン部を、５はプリント基板の基
材部を、６Ａはスルーホールを、６Ｂは孔部を、６Ｃは
切欠き部をそれぞれ示している。 つぎに、第５図において、２０は被検査プリント板、１
１はテレビカメラ、１２は照明ランプ、１３はこの照明
ランプ１２を収容し、かつ照明光が外部に出ないように
する照明箱、１４は被検査プリント板２０を照明する窓
、１５は外界光遮断幕である。また、１６はマイクロプ
ロセッサ等の画像処理装置である。 被検査プリント板２０は透過照明にたいする性質からみ
ると、完全な透光性部分と、非透光性部分と、これらの
中間に相当する部分透光性部分との３種類の部分からな
っている。具体的には、完全透光性部分はスルーホール
を含めた孔部や切欠き部であり、非透光性部分は配線パ
ターン部や実装部品であり、部分透光性部分はプリント
板線板の主要部であるプリント基板である。 なお、プリント基板の材料は種類が多く、中には非透光
性材料のものもあるが、ガラス布基材のエポキシ樹脂、
ポリイミド樹脂、ガラスマント基材のポリエステル樹脂
、耐熱熱可塑性樹脂であるテフロン、ポリサルフォンな
ど一般に使用されるものは、はとんど部分透光性を有す
るものである。 第５図のように下方から照明ランプ１２で照射すると、
照明光は被検査プリント板２０において一部が反射また
は吸収され、残りのものが透過してテレビカメラ１１に
入る。このとき、完全透光性部分である孔部などを通っ
た光は、照明ランプ１２からの直射光であり光度が強い
ものである。したがって、この直射光をテレビカメラ１
１で受光すると、多数の画素から構成されている受光面
において、いわゆる飽和現象を生じ、画像が崩れたもの
となり、この画像信号に基づいては検査不能となるのみ
ならず、前記受光面自体が損傷を受けたり性能変化を生
じたりし、不都合なことになる。 この辺りの様子について、第６図（ａ）、　（ｂ）を参
照しながら説明する。第６図（ａｌは、被検査プリント
板の一部分の断面を示す。照明ランプ１２からの光を、
被検査プリント板２０にほぼ垂直下方から当たる平行光
として示しである。実装部品２や配線パターン部４に入
射する光Ｌ１は、矢印で示したように、すべて反射ない
しは吸収され、透過することはない。そして、プリント
基板の基材部５、または部品未実装部３に入射する光Ｌ
２は、部分的に透過してテレビカメラ１１に入る。とこ
ろが、孔部６Ａ。 ６ＰＩ、または切欠き部６Ｃに入射した光は、完全にこ
れを通過して直射光としてテレビカメラ１１で受光され
る。 第６図（ｂ）は、受光したテレビカメラ１１から出力さ
れる光電信号波形を示す。すなわち、第６図（ａ）の断
面に沿って上方から左右方向（実際には水平方向）に走
査したときの１水平走査線分の光電信号について、横軸
で前記断面の横方向に関する位置を、縦軸でこの光電信
号のレベルを表している。 実装部品２や配線パターン部４では、光電信号は低レベ
ル２１に、プリント基板の基材部５、または部品未実装
部３では、高レベル２２にそれぞれなる。 しかし、孔部６Ａ、６Ｂまたは切欠き部６Ｃでは、光電
信号レベルは飽和レベル２３となり、同時に：の箇所の
みならず、孔部６Ａ、６Ｂや切欠き部６Ｃに隣接する部
位にある実装部品２．配線パターン部４、またはプリン
ト基板の基材部５における光電信号のレベルをも引き上
げる結果となり、本来示すべき信号レベルを狂わせるこ
とになる。点線が本来示すべき信号レベルで、６ａ、　
６ｂ、　６ｃ、　６ｄの部分は孔部などにおける飽和現
象により信号が歪んだことを示している。また、１点鎖
線による斜線部分３Ｓは、本来、部品実装すべき箇所で
あるが、作業忘れなどにより未実装であることを示して
いる。 このような状態では、各箇所における信号レベルの差な
いしは関係に基づいて、その箇所の輪郭または外形を認
識し合否の判定をすることは、とても不可能である。さ
らに、既に述べたように撮像素子にも悪影響を与えるこ
とになる。 上述のように、孔部や切欠き部を通ってくる照明ランプ
の直射光を防止するために、各孔部や切欠き部に、これ
らに応じたマスクをかぶせる方法も考えられているが、
実際面では極めて不便で実用にはなり得ない。つまり、
被検査品それぞれの種類に適合したマスクの用意が必要
であり、作業工数や費用の面のみならず作業管理面から
現実性に乏しいものである。 一方、上記の如き飽和現象を避ける為、照明ランプ１２
の光量を低減させるか、またはテレビカメラ１１の絞り
を絞るかする方法が考えられる。しかし、この場合は、
第６図（Ｃ）のように、直射光に相当する光電信号は適
性な高レベル２２となって飽和現象は現われなくなるも
のの、同時に、実装部品２や配線パターン４における光
電信号と、プリント基板の基材部５、または部品未実装
部３における光電信号との両方とも、著しい低レベル２
１となる。したがって、第６図（ｂ）では十分に得られ
た、実装部品２と未実装部３との光電信号レベル差が、
この方法ではわずかとなり、安定したＳ／Ｎ比が得られ
ない！そのため、検査性能を低下させる結果となる。 また、実際のプリント基板によっては、濃い色のレジス
トインクが塗布されていたり、基材自身が濃い色であっ
たりすることがある。その場合は、さらに透過光が低Ｓ
／Ｎ比であって、もちろん良好な検査性能が期待できな
い。 以上、いささか詳し〈従来例のかかえている問題点につ
いて述べた。人の目視検査に代わるべき微妙な判断を要
する作業の自動化であるだけに想像以上の根深い問題内
容をっている。

【発明の目的】

この発明の目的は、従来例のもののもつ以上のような問
題点を解決し、透過照明方式のもとて良好な検査性能が
得られ、しかもコストパフォーマンスの大きいプリント
板部品実装検査方法を提供することにある。

【発明の要点】

上述の目的を達成するための本発明の要点は次のような
構成にしたところにある。 すなわち、部分透光性部分としてのプリント基板の孔あ
け工程で部品実装位置に相当するプリント基板位置に、
あらかじめ貫通孔をあけておく。 後の実装工程で部品を実装することによりその貫通孔を
光学的に遮断し、検査時には、この貫通孔を通過する透
過光が実装部品によって正しく遮断されたか否かにより
、部品が正しく実装されたかどうかを認識するわけであ
る。 部品が正しく実装されていれば、このスルーホールを通
過する透過光が完全に遮断される。したかって、テレビ
カメラで得られる光電信号は低レベルとなる。もし、部
品が未実装であったり、位置がずれていたりした場合に
は、この透過光の全部ないし一部が直射光としてテレビ
カメラに入射し、光電信号は高レベルとなる。したがっ
て、マイクロプロセッサ等の画像処理装置でその差を認
識することは容易である。

【発明の実施例】

第１図に本発明における部品実装前のプリント基板１を
示す。４は配線パターン部、５はプリント基板の基材部
、６Ａはスルーホール、６Ｂは孔部、６Ｃは切欠き部を
それぞれ示している。さらに、本発明に係る検査方法に
基づいて、部品実装位置にそれぞれあけた複数個の検査
用貫通孔６Ｄがある。 スルーホール６Ａと貫通孔６Ｄとは、同じ孔あけ工程で
あけられたものである。 次に、第２図で本発明における被検査プリント板１０を
示す。これは、プリント基板１に所定の部品を実装した
状態のものである。実装部品２，１１は斜線で示しであ
る。通常は、実装部品２のように正しい位置に実装され
ている。この場合、第１図で見えていた検査用貫通孔６
Ｄは完全に遮断されている。ところが、１点鎖線で示し
た部品未実装部３や位置ずれした実装部品２Ｅの箇所で
は、検査用貫通孔６Ｄの全部ないし一部が遮断されずに
見えている。したがって、第５図と同様の検査装置で検
査したとき、照明ランプ１２からの照明光がこれら検査
用貫通孔を完全に、あるいは一部分だけ通過し、カメラ
１１に直射光として入射することになる。なお、この直
射光により、カメラ１１で得られる光電信号が飽和現象
を起さないように、照明ランプ１２の光量を低減させる
か、またはカメラ１１の絞りを絞ってお（かするものと
する。こうして得られた光電信号の様子を第３図に示す
。 第３図（ａ）は被検査プリント板の一部分の断面を示す
。照明ランプ１２からの光を、被検査プリント板１０に
ほぼ垂直に当る平行光として示しである。 実装部品２や配線パターン部４に入射する光Ｌ１は、矢
印で示したようにすべて反射ないし吸収され、透過する
ことはない。そして、プリント基板の基材部５に入射す
る光し２は、部分的に透過してテレビカメラ１１に入る
が、その量は極めて微弱であり、全く透過しない場合と
ほとんど変わらない。ところが、孔部６Ａ、６Ｂ、切欠
き部６Ｃ，および検査用貫通孔６Ｄで部品未実装部３に
相当する部分に入射した光Ｌ３は、完全にこれを通過し
て直射光としてテレビカメラ１１で受光される。 第３図（ｂｌは受光したテレビカメラ１１から出力され
る光電信号波形を示しており、第３図（ａ）の断面に沿
って上方から左右方向（実際には水平方向）に走査した
ときの１水平走査線分の光電信号について、横軸で前記
断面の横方向に関する位置を、縦軸でこの光電信号のレ
ベルをそれぞれ表している。 すなわち、実装部品２や、配線パターン部４゜プリント
基板の基材部５などでは、光電信号は低レベル２１に、
部品未実装部３に対応する検査用貫通孔６Ｄや孔部６Ａ
、６Ｂ　、切欠き部６Ｃでは光電信号は高レベル２２と
なる。こうして、１点鎖線で示した部品未実装部３を通
過した光による光電信号は、第３図（ｂ）の斜線で示し
た３ｅの部分のように、実装部品２の低レベル２１に対
して高いＳ／Ｎ比で検出される。位置ずれ部品２Ｅ　（
第２図参照）についても同様に検出できる（図に特に記
載していない）。 検査用貫通孔６Ｄに対応する光電信号が、ずれ量に応じ
横軸方向に関して若干狭くなるものの、信号レベルは高
レベル２２となるからである。 このようにして得られる信号パターンを基準パターンと
比較し、信号が低レベルにあるべき箇所において高レベ
ルとなっているような場合には未実装や位置ずれと判定
する。 以上の実施例は、部分透光性部材としてのプリント基板
を用いたプリント配線板における部品実装に関するもの
であった。この検査方法は、プリント配線板のみに限ら
れるものではなく、例えば、部分透光性部材としてのす
りガラス上に非透光性のある形状をもった部品板を多数
貼付ける場合の、部品板の貼り忘れや貼付は位置のずれ
などの検査にも適用できるものである。なお、部品板の
貼付は位置に相当する箇所のすりガラスを完全透光性に
するには、すりガラス表面を研磨して透明にしたり、上
記と同様に貫通部を機械的または化学的（腐食作用）に
あけたりする方法をとる。

【発明の効果】

本発明では、従来例のものと比べて■　部品実装位置に
相当する、部分透光性部材としてのプリント基板位置に
あらかじめ検査用貫通孔をあけておくので、高い信頬度
で部品の栗装忘れないしは位置ずれの検査力（でき、■
　また、検査用貫通孔を、通常の孔あけ工程を利用して
あけるので、従来の製造工程をほとんど変更する必要が
なく、コストパフォーマンスの面でもすぐれ、■　透過
照明の光度を抑制しであるので、照明光が透明部分を透
過して撮像装置の受光面に直射する場合であっても、受
光面において飽和現象を生じて検査性能が悪化したり装
置の性能ないしは寿命を劣化したりするおそれがない□
などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における部品実装前のプリント基板の要
部平面図、 第２図は本発明における被検査プリント板の要部平面図
、 第３図は本発明の実施例の作用説明図、つまり被検査プ
リント板の要部断面と照明光との関係を示した図および
光電信号波形図、 第４図は一般の被検査プリント板の要部平面図、第５図
は従来装置例の概略構成図、 第６図は従来例の作用説明図、つまり被検査プリント板
の要部断面と照明光との関係を示した図および光電信号
波形図である。 符号説明 １ニブリント基板、２：実装部品、 ３：部品未実装部、４：配線パターン部、５ニブリント
基板の基材部、６１スルーホール、６Ｂ＝孔部、６Ｃ：
切欠き部、６Ｄ＝検査用貫通孔、１０．２０　７検査用
プリント板、１１：テレビカメラ、１２：照明ランプ、
１３：照明箱、１４：窓、１５：外界光遮断幕、１６二
画像処理装置。 第１図 ＋２　図 牙３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）完全透光性部と、部分透光性部と、少なくとも実装
   されるべき部品である非透光性部とが共存する被写体を
   通過した、光源からの透過光を撮像手段により受光し、
   該手段から被写体の映像パターンを示す光電信号を得、
   この光電信号に基づいて前記被写体を検査する方法にお
   いて、 部分透光性部の、前記実装されるべき部品の占める領域
   の一部に相当する部分が完全透光性にされ、光源の、前
   記完全透光性部からの透過光の光度が撮像装置の受光面
   において飽和現象を生じない程度に、その光源光度が抑
   制されたことを特徴とする部品実装検査方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、被写体
   がプリント配線板であり、部分透光性部がプリント基板
   であり、完全透光性部が前記プリント基板に設けられた
   透過光方向の貫通部であることを特徴とする部品実装検
   査方法。