JPS63315937A - プリント基板検査装置におけるレ−ザビ−ムの方向調整方法 - 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】 １産業上の利用分野」 この発明は、プリント基板の半田付は検査装置において
、半ＩＩＩ付は部に照射するレーザビームのＪｊ向ずれ
を検出し、そのずれを無くするアライメント調整方法に
閏ずろものである。

ｉ従来の技術］ 大形コンピュータにｆ重用されるプリント基板は一辺が
数十ｃｍの大形のもので、これに多数の１−Ｓ【バ・１
ケージが搭載されている。ＬＳＩパッケージは、いわゆ
る超ＬＳＴで、周囲のｌｌ（！′！１面から極めて細い
多数のリード線が引き出されて基板のプリント配線に半
田付けされるもので、半ＩＴＩ付けＩＹ業が終了した段
階でその良否が検査される４第３図（ａ）、（ｂ）は半
［ＥＩ　（＝ｆけ検査の説明図で、両図において、ＬＳ
Ｉパッケージ２はプリント基板１に搭載され、リード線
２ａがそれぞれプリント基板のプリント配線１ａに半田
（＝ｔけされている。ＬＳｒＳｒパラゲージ動ｎＦｇ（
図示省略）により、所定の検査位置に移動し、半田付は
部に斜め上方よりジェットエアＷが噴射され、同時に上
方より垂直にレーザビームｆ−が投光照射される。もし
半田１・［けが不完全なリード線があるときはジェット
エアにより振動するので、レーザビームを同一の箇所に
照射した状態で風速を変化し、リード線のスペックル散
乱光を時系列的に受光して、リード線の振動状態が検出
される。また、ジェットエアの噴射を行わず、静止状態
で上記のレーザビームを図示の角度δ振って半田付は部
を走査し、その反射光よりリード線の画Ｃ象が作成され
、」１記の振動検査と併用して、半田付けの良否が判定
されている。この場合、投光するレーザビームは、図示
のようにリード線に直角方向の直線状（厳密には長短比
の大きい楕円形断面）のビームとし、これに対する受光
はりニアセンサを用いる。

第１１図（ａ）は半「口付は検査装置における従来の光
学系の構成図で、図（ｂ）は図（ａ）の一部におけるレ
ーザビームの断面図である。レーザ光源３よりの円形断
面のレーザビーム３ａは、ミラー４３．４ｂによりそれ
ぞれ直角に方向が変えられる。ただし、この方向変換は
単にレーザ光源３の長さに対する対応手段に過ぎない。

なおこの間におけるレーザビームの断面は円形で、ミラ
ーｌｌｂの出力側では、縦方向は矢印Ｖ４、横方向は矢
印Ｕ１て′示す。これを上記した長短比の大きい楕円形
とするために、シリンドリカル・レンズ５ａ、５ｂ４こ
よりエキスパンダ５を構成し、それらの焦点歪量をそれ
ぞれＩ＋　、１２　　（１，＜１゜）として横方向のＵ
ｌを１□／１．ｆδに拡大してＵ２とする。また縦方向
のＶｌに対しては、シリンドリカル・レンズ６ａ、６ｂ
によりコンパンダ６と構成し、それらの焦点歪層をそれ
ぞれｍｌ　、　ｍ２　　（ｍｌ　：＞ｍ２　）として、
ｍ２７ｍ１＠のＶ２に縮小して楕円形とする。以後この
楕円形のレーザビームは、ミラーｌｌＣ，ハーフミラ−
７および振動ミラー８によりそれぞれ反射されて、投・
受光レンズ９に入力し、必要な集束（基板の照射位置で
ビームの幅Ｖ３が十数μｍ程度）が行われて基板に投光
され、必要により振動ミラー８により走査されるもので
ある。

なおここて′、単なるスリットに依っても直線状のビー
ムが１！）られるに拘らず、シリンドリカル・レンズを
組み合わせたやや複雑な光学系を使用する理由は、レー
ザビームの全体を有効に利用して強度の強いレーザビー
ムを作るためであり、これにより基板に蛍光を発生させ
てリード線との区別を容易にするものである。

受光側としては、ハーフミラ−７の後位において、図示
しないがフィルタ、ダイクロイ・・ｌクミラーなどによ
り上記した振動状態の検出と、リード線の両頭作成とに
対する２系統の受光系にスプリットされる。これらの受
光位置においては、リード線または半Ｉｎ付は部の反射
光は投光側のＵ２に相当してやはり直線状であるので、
これに対応する受光素子としてリニアセンサ１０が１重
用されている。ただし図では２系統に対して、便宜１咽
のリニアセンサＩＯのみを示す。

さて１以上のレーザビームを形成するための各光学部品
は、楕円の長袖方向が、Ｌ′２１示Ｕ２の位置、方向を
なして、リニアセンサ１０に正しく人力するようにアラ
イメント設定が行われ、各光学部品は確実安定な収り付
は方法により支持フレーム１１に固定されている。しか
し経年などによる各光学部品の微小な位置、方向の変１
Ｌがあり、ト記のＵ２の位置または方向にずれが生ずる
ことがあり、リニアセンサに正しい（象が受光されず、
検、撃の精１・夏が低下する。このようなずｈが生じた
ときは、アライメントの再実施を行うことが必要て′Ｉ
）るが、この場合はレーザビームは楕円形であるため、
アライメントはＩＩ鴇こ光軸中心の位置合わせのみて・
なく、楕円の長軸方向の角度を調整してリニアセンナの
方向に一致させることが必要である。′ｔＡ造時または
再調整時に、このような楕円形のレーザビームの位置お
よび方向のずれを検出して正確にアライメントできる簡
易な調整方法が望ましい。

［発明の目的１ この発明は以上の事情に鑑み、プリント基板の半田付は
検査装置において、半田付は部を照射する楕円形断面の
レーザビームをアライメントするために、レーザビーム
の位置、方向ずれを検出してＪＪ整する簡易な方法を提
供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、プリント基板の半ＥＥＩ付は検査装置にお
いて、レーザ光源より出力された円形断面のレーザビー
ムをシリンドリカル・レンズにより楕円形断面に変換し
て、プリント基板に搭、戎されたＬＳＩパソゲージの半
田付は部に投光するレーザビームの投光系における、レ
ーザビームの方向の：Ａ整方法であって、レーザ光源の
出力位置に４分割受光ダイオードよりなる第１のずれ検
出器を設け、４個の受光素子の受光レベルを均等とする
ようにレーザ光源の投光方向を調整する。また、シリン
ドリカル・レンズの後位において、楕円形の長軸の両端
に１（象的に２ｒｇ４の、！１分割受光ダイオードを配
設して第２のずれ検出器とし、２個のダイオードに関し
てＮ象的な位置にある受光素子の受光レベルを互いに等
しくするように各光学部品の位置または方向を調整する
ことにより楕円形のレーザビームの位置または方向を調
整するものである６ 以上において、−Ｆ記のレーザ光源の出力位置に。

レーザビームの投光の方向を９０度変換する第１の部分
透過ミラーを設け、これを透過した円形断面のレーザビ
ームを第１のずれ検出器で受光し。

またシリンドリカル・レンズの後位にレーザビームの方
向を９０度変換する第２の部分透過ミラーを設け、これ
を透過した楕円形断面のレーザビームを第２のずれ検出
器で受光するものである。

［作用］ この発明によるレーザビームの方向調整方法においては
、円形の受光エリアを９０度ずつにｌ１等分した４分割
受光ダイオードにより受光してずれを検出し、アライメ
ント調整を行うものである。

まずレーザ光源の出力位置における円形断面のレーザビ
ームに対しては、１個の４分割受光ダイオードにより受
光する。各受光素子（４個）にレーザビームの対応部分
が受光されそれぞれのレベルが各別にえられ、レーザ光
源の方向のずれが検出される。各受光素子のレベルが均
等となるように光源の方向を調整することによりずれが
消失する。次に、シリンドリカル・レンズが出力する楕
円形断面のレーザビームに対しては、長袖の両端に対象
的に２個の・１分割受光ダイオードをおき、レーザビー
ムの対応する部分が各受光素子（８個）に各別に受光さ
れ、互いに対象的な位置にあるものの受光レベルの比較
により楕円形の長軸の位置および方向のずれが判明する
。そこで、対象の位置にある受光素子の受光しベルが互
いに等しくなるように光学部品の方向を３１　ｆｆｉす
ることにより、方向ずれが消失してアライメントが達成
されるものである。

［実施例］ 第１図（ａ）〜（ｄ）は、この発明によるプリント基板
検査装置におけるレーザビームの方向ｔＪｆｉ方法の説
明図で、いずれも４分割受光ダイオード（以下Ｉトにダ
イオードという）　１２．１５−１．１５−２をレーザ
ビーム（以下！１にビームという）の光軸に直角に配置
した状態を示す。

図＜ａ）において、ダイオード１２は中心でクロスする
十字で４つの受光素子ａ、ｂ、ｃおよびｄに分割された
ちので、各受光素子は信号処理回路１６に接続され、各
受光レベル電圧をメータまたは表示器１７に出力する。

図においては円形断面のビーム３ａが受光される状態を
示し、ダイオード１２の中心とビーム３ａの中心が一致
しているので各受光素ｒの出力電圧は均等であるが、ら
しアライメントが崩れて両者の中心がずれたときは、各
受光素子の出力電圧は異なる値を示すので、これらが均
等となるように光源、部品などの方向を調整する。第１
図（ｂ）は、２個のダイオード１５−１および１５−２
を、楕円形断面のビーム１４の両端に対象的に配置した
ものである。図は各ダイオードとビームの位置１月係が
正常の場合で、各ダイオードについて対象的（長軸に関
して）な受光素子ａとす、ｄとｃ、ａｏとｂ′およびＣ
ｏとｄ“の受光レベルがそれぞれ等しい（ダイオード毎
の相等条件）ほか、２ＩｖＪのダイオードの中間線＋５
２に関して対象的な受光素子ａとａ”　、ｂとｂ’　、
ｃとＣｏおよびｄとｄ゛とがそれぞれ同じ受光レベルで
ある（２個のダイオードに１」する相等条件）。これに
対して、図（喝・）の場合は、２個のダイオードに対し
て、ビームが長軸の方向に移動しており、ダイオード毎
の上記の相等条件は成立しているが、２個のダイオード
の相等条件は成立していない、そこで各受光素子の電圧
を視察しながら、この相等条Ｐトが成立するように光学
部品の位置または方向を調整する９図（ｄ）の場合は、
さらに楕円形のビームが傾斜しているために、ダイオー
ド毎の相等条件も破られており、図（ｃ）の調整に、こ
れに対するコ゛、１堅を加えることが・ビ・要である。

以上により、楕円形断面のビームのアライメン１〜が正
確に行われるものである。

以−Ｌにおいて、ダイオードの対象的な受光素子のレベ
ルの比較は、合計８個のうちの２個ずつの組み合わせで
、最小限として、ａ＝ｂ、ａ＝ａ’　。

ｂ　＝　ｂ　’　、　ｃ　＝　ｄ　、　ｃ　＝　ｃ　’
およびｄ　＝　ｄ　’の６組の比較を行うことが必要で
ある。しかも、光学部品の位置、方向の調整により各素
子の電圧は互いに［刀連して変化するので、各電圧を並
列して同時に表示２コ１６に表示することが望ましい。

このような表示方法は信号処理回路１６のハード構成ま
たはマイクロブロセ・ソサのプログラム処理により実施
可能であるがここでは詳繊は？Ｉ略する。

第２図はこの発明によるプリン１一基板検査装置におけ
るレーザビームの方向調整方法の実施例の光学構成図で
、第・１図（ａ）で説明した従来のプリント基板の半田
１・目す検査装置の光学系に、アライメント調整用の第
１および第２のずれ検出器を配設したものである。図に
おいて、レーザ光源３よりの円形断面のレーザビーム３
ａは第１の部分透過ミラー１３ａにより殆どのエネルギ
（９９，８％）が反射され、残りの僅かが透過する、こ
の透過光を第１のずれ検出器１２に受光して上述のずれ
検出と、それによる光源３の方向調整を行う。第１のミ
ラー１３ａによる反射光は、第３図（ａ）で説明したと
同様にミラー４ｂにより方向変換されてエキスパンダ５
およびコンパンダ６により、楕円形断面のビーム１４に
変換される。この楕円形ビームは第２の部分透過ミラー
＋３ｂにおいて、第１のミラーＩ’３ａと同様にレーザ
ビームの一部が透過する。

この透過光の楕円の長袖の両端に対象的に２個のダイオ
ード１５川と１５−２によりなる第２のずれ検出器１５
を配設して上記の手順により楕円形のビームの位置また
は方向のずれを検出し、それらの表示を視察しながら、
関係する光学部品の位置または方向の調整を行いアライ
メントが完成するものである。

［発明の効果１ 以上の説明により明らかなように、この発明によるプリ
ント基板検査装置におけるレーザビームの方向調整方法
においては、レーザ光源より出力される円形断面のビー
ムを１個の４分割受光ダイオードにより受光して、各受
光素子の受光レベルが均等となるように光源の方向Ａ整
を行い、つづいてに１円形１折面のビームに対して、そ
の長軸の両端に対象的に配設された２個の・１分割受光
ダイオードにより受光し、それらの各受光素子の対象的
ならのの受光レベルを等しくするように、光学部品分調
整するもので、プリント基板検査装置に限らず、楕円形
断面のレーザビームをリニアセンサの受光線に一致させ
る場合に、合理的かつ効率的なアライメントの〔段を提
１ｊ（する効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（１１）は、この
発明によるプリント基板検だ・装置におけるレーザビー
ムの方゛向」″１１悠方法の、説明ＩＡ、第２図はこの
発明によるプリン１一基板検査装置にお（′？るレーザ
ビームのＪｊ向Ｊ′Ｊ慾力方法実施例の光７措成ＩＡ、
第３　［７１（ａ　）および（ｂ）は、プリント基板の
半田イ・トは検査装置における検査方法の説明図、第・
１図（ａ）および（ｂ）は、プリント基板の半田ｊ・［
け挟在装置における従来の光学構成図とこれに対する光
路の断面図である。 ｌ−・−プリント基板、　　　１ａ・・・プリント配線
、２・・−ＬＳＩパッケージ、２ａ・・・リード線、３
−・レーザ光源、　　　　３ａ・・円形断面のビーム１
．１ａ、・ｔｂ、・−１＋・・・ミラー、５・・・エキ
スパンダ、５　ａ、５　ｂ、６　ａ、６　ｂ−シリンド
リカル・レンズ、０・・−コン′パンダ、　　　　７−
・・ハーフミラ−１８・・・振動ミラー、　　　９・−
・投・受光レンズ、１υ−リニアセンサ、　　Ｉ＋・・
−支持フレーム、Ｉ２・・・第１のずれ検出器（，１分
割受光ダイオード）、１３ａ、１３ｂ・・・部分透過ミ
ラー、１４−・楕円形断面のビーム、 ＋５・・・第２のずれ検出？；、１５ａ・・−中間線、
＋５−１．１５−２−・−・１分割受光ダイオード、１
６・−・信号要理回路、１７・・−メータまたは表示器
。 第１図 （ａ） （ｂ） （ｃ　）　　　、。 慟 第４図 （ｂ） ０　−□　　！　　　Ｕ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、レーザ光源より出力された円形断面のレーザビ
   ームをシリンドリカル・レンズにより楕円形に変換して
   、プリント基板に搭載されたＬＳＩパッケージの半田付
   け部に投光するレーザビームの投光系において、レーザ
   光源の出力位置に設けられた４分割受光ダイオードより
   なる第１のずれ検出器の各受光素子の受光レベルがすべ
   て均等となるように該レーザ光源の投光方向のずれを調
   整し、上記シリンドリカル・レンズの後位において、上
   記楕円形の長軸の両端に対象的に配設された２個の４分
   割受光ダイオードよりなる第２のずれ検出器を設け、該
   第２のずれ検出器の対象的な位置にある受光素子の受光
   レベルが互いに等しくなるように光学部品の位置または
   方向を調整することを特徴とする、プリント基板検査装
   置におけるレーザビームの方向調整方法。
2. （２）、上記レーザ光源の出力位置に、レーザビームの
   方向を９０度変換する第１の部分透過ミラーを設け、該
   第１の部分透過ミラーを透過した円形断面のレーザビー
   ムを上記第１のずれ検出器により受光し、上記シリンド
   リカル・レンズの後位に、レーザビームの方向を９０度
   変換する第２の部分透過ミラーを設け、該第２の部分透
   過ミラーを透過した楕円形断面のレーザビームを上記第
   ２のずれ検出器により受光する、特許請求の範囲第１項
   記載のプリント基板検査装置におけるレーザビームの方
   向調整方法。