TWI635786B - Substrate position detecting device - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於提供能夠謀求基板的位置檢測的高速化並且謀求抑制生產性下降等的基板位置檢測裝置。
本發明的焊料印刷檢查裝置(基板位置檢測裝置)係在檢查開始前進行印刷基板的位置檢測處理。在該位置檢測處理中係首先對印刷基板上的第1識別記號進行攝像。然後,在令檢查單元(攝像機)相對移動至與第2識別記號對應的位置之期間,根據前面的攝像所攝得的圖像資料執行第1識別記號的識別處理。然後,對第2識別記號進行攝像,根據該圖像資料進行第2識別記號的識別處理。此處,當第1識別記號及第2識別記號其中至少一者的識別失敗時係執行重試處理。

Description

基板位置檢測裝置
本發明係有關檢測印刷基板等之位置的基板位置檢測裝置。
一般而言,在將電子零件安裝至印刷基板的製造線(line)中,首先係藉由焊料印刷裝置將焊膏印刷至印刷基板(焊料印刷步驟)。接著,藉由零件安裝裝置將電子零件安裝至印刷基板(安裝步驟)。此時,電子零件係成為藉焊膏的黏性等而暫時固定住的狀態。然後,將該印刷基板送進迴焊(reflow)爐,進行焊接(迴焊步驟)。
此外,在如上述的製造線中,例如亦設置有在安裝零件前檢測焊膏之印刷狀態的焊料印刷檢查裝置、和在安裝零件後進行印刷基板的檢查的安裝檢查裝置等裝置。
近年來,隨著印刷基板的集積度的提高和安裝之零件的小型化等,在前述各種裝置中係要求印刷基板的高精度定位。因此,在以前述各種裝置執行各種作業前的階段,係檢測印刷基板的位置進行補正等處理。
一般而言,係以攝像機(camera)對設在印刷基板的複數個識別記號(mark)分別進行攝像,根據該 圖像資料(data)對識別記號進行識別,藉此掌握印刷基板的傾斜和位置偏移等。
就利用上述識別記號的位置檢測技術之一而言,例如已知有一種習知技術,係以預定的攝像機在印刷基板上的第1位置對第1識別記號進行攝像後,一邊將該攝像機移動至與第2識別記號對應的第2位置,一邊根據前面在第1位置攝得的圖像資料進行第1識別記號的識別處理,然後,在第2位置對第2識別記號進行攝像,根據該圖像資料進行第2識別記號的識別處理,而謀求基板的位置檢測的高速化(參照例如下述之專利文獻1)。
然而,因印刷基板的狀態和種類、對識別記號進行攝像時的攝像條件等各樣的理由,有時並無法從所攝得的圖像資料適當地識別出識別記號。此時,在習知技術中會出現識別錯誤(error),製造線會停下來,由作業人員進行人為調整作業。
因此,即使只有一次,只要發生識別錯誤,便有使生產性顯著下降之虞。識別錯誤乃係在印刷基板的製造線中儘管少(例如1%至5%程度)卻一定會發生的錯誤,故即使是如前述專利文獻1等謀求基板的位置檢測的高速化的習知技術,整體的處理能力也還是有下降之虞。
對此,近年來亦有一種技術,係當識別記號的識別失敗時,在不經作業人員的人為作業下變更照明的亮度等後重新嘗試(retry;重試)識別記號的攝像處理及識別處理(參照例如下述之專利文獻2)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1日本國特開平11-261299號公報
專利文獻2日本國特開2009-182280號公報
然而,在前述專利文獻2的技術中,以攝像機在印刷基板上的第1位置對第1識別記號進行攝像後,不論是否能夠適當地識別該第1識別記號(不論是否要重新嘗試),每次在第1識別記號的識別處理的結果出來之前(在辨明有無重新嘗試的必要之前)係皆令該攝像機在第1位置待機,無法令該攝像機移動至與第2識別記號對應的第2位置。
因此,即便針對全部的識別記號皆成功識別、不需重新嘗試,印刷基板的位置檢測所花的時間還是會比前述專利文獻1的技術久,難以謀求基板的位置檢測的高速化。就結果而言,有生產性下降之虞。
本發明乃係鑒於上述情事而研創,目的在於提供能夠謀求基板的位置檢測的高速化並且謀求抑制生產性下降等的基板位置檢測裝置。
以下,針對適於解決上述課題的各手段,分項進行說明。另外,視需要,為相對應的手段附註其特有的作用效果。
手段1.一種基板位置檢測裝置,係具備:照射手段,係能夠對基板的預定範圍照射預定光;攝像手段,係能夠對照射到前述預定光的前述基板的預定範圍進行攝像;及移動手段,係能夠至少令前述攝像手段與前述基板相對移動;藉由針對設置在前述基板的複數個識別對象(例如識別記號)依序執行下述處理而能夠檢測出前述基板的位置:令前述攝像手段相對移動至與前述複數個識別對象之中的預定識別對象對應的位置之移動處理、在預定的攝像條件下對該預定識別對象進行攝像之攝像處理、及根據藉由前述攝像處理而得的圖像資料來識別該預定識別對象之識別處理;在前述基板位置檢測裝置中,係:在前述複數個識別對象之中的預定識別對象的前述攝像處理結束後,能夠一邊執行令前述攝像手段相對移動至與相異於該預定識別對象的其他識別對象對應的位置之前述移動處理,一邊執行該預定識別對象的前述識別處理;並且,至少在針對前述複數個識別對象全部執行過前述識別處理後,當無法識別出前述複數個識別對象其中至少一個識別對象時,係能夠執行在與該識別對象對應的位置再次對該識別對象進行攝像之再攝像處理、及根據藉由前述再攝像處理而得的圖像資料來識別該識別對象之再識別處理。
另外,在前述「識別處理(再識別處理)」中,係至少只要掌握是否成功從藉由攝像處理(再攝像處理)而得的圖像資料識別出識別對象即可。亦即,在執行前述「識別處理(再識別處理)」的階段中,並無一定必須算出識別對象的位置資訊(座標)。
依據前述手段1,能夠在預定識別對象的攝像處理結束後令攝像手段相對移動至與其他識別對象對應的位置之期間,執行該預定識別對象的識別處理。亦即,無論預定識別對象的攝像處理結束後是否成功適當地識別出該識別對象,皆不用等待識別處理的結果即能夠開始進行攝像手段移動至與其他識別對象對應的位置之相對移動。就結果而言,當針對全部的識別對象無需重新嘗試(再攝像處理及再識別處理)即成功識別時,係同前述之專利文獻1,能夠謀求基板的位置檢測的高速化。
另一方面,係構成為:當在針對全部的識別對象全部執行過識別處理後,有無法識別的識別對象時,係自動執行重新嘗試(再攝像處理及再識別處理)。亦即,不需將裝置(製造線)停下來讓作業人員進行人為作業。就結果而言,提高整體的處理能力,從而能夠謀求抑制生產性下降。
手段2.如手段1之基板位置檢測裝置,其中構成為能夠在執行前述再攝像處理時執行變更前述攝像條件的變更處理。
依據前述手段2,當無法從前面的攝像處理攝得的圖像資料識別出識別對象時,係能夠自動(不經作業人員)變更攝像條件重新嘗試。藉此,便能夠對無法識別出的識別對象自動進行識別。另外,關於攝像條件,係例如可舉出根據前面的攝像處理攝得的圖像資料來決定變更內容、以預定順序切換設定成預設的複數個變更內容等。
手段3.如手段2之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件而言,能夠變更從前述照射手段照射的光的光量。
有時藉由變更照射光的光量便能夠識別出識別記號。此時,前述手段3的效果較佳。此外,光量的過多或不足係能夠容易地從前面的攝像處理攝得的圖像資料進行判別,故只要根據前面的攝像處理攝得的圖像資料來決定變更內容(光量的增減等),在進行重新嘗試時,便能夠在更適當的攝像條件下執行。
另外,「能夠變更從照射手段照射的光的光量」係包括「能夠變更從照射手段照射光的光源的亮度」、「能夠變更從照射手段照射光的光源的數目」。
手段4.如手段2或3之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件而言,能夠變更從前述照射手段照射的光的照射角度、或能夠變更從前述照射手段照射光的至少一個光源(的位置)。
例如當為以焊料塗布(coating)識別記號(識別對象)表面的焊料整平(solder leveling)基板時,有 時識別記號的表面並不平坦。此時,有時藉由變更光源的位置和照射角度便能夠識別出識別記號。此時,前述手段4的效果較佳。另外,「能夠變更從照射手段照射光的至少一個光源(的位置)」係包括「增加或減少從照射手段照射光的光源」等。
手段5.如手段2至4中任一項之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件,能夠變更從前述照射手段照射的光的顏色。
印刷基板等中的識別對象周圍(玻璃環氧樹脂和阻劑膜等)的顏色有多種顏色。因此,有時藉由變更照射光的顏色便能夠識別出識別對象。此時,前述手段5的效果較佳。
手段6.如手段1至5中任一項之基板位置檢測裝置,其中前述基板為安裝電子零件的印刷基板。
依據前述手段6,能夠提高印刷基板的定位精度。更甚而,能夠提高焊膏的檢查精度、電子零件的安裝精度等。
13‧‧‧焊料印刷檢查裝置
22‧‧‧搬送機構
23‧‧‧檢查單元
23A‧‧‧第1照明
23Aa‧‧‧第1光源
23B‧‧‧第2照明
23Ba‧‧‧第2光源
23C‧‧‧攝像機
23D‧‧‧X軸移動機構
23E‧‧‧Y軸移動機構
26‧‧‧控制裝置
34‧‧‧圖像資料記憶裝置
35‧‧‧運算結果記憶裝置
36‧‧‧設定資料記憶裝置
A‧‧‧第1識別記號
B‧‧‧第2識別記號
K‧‧‧攝像視野
P1‧‧‧印刷基板
圖1係示意性顯示焊料印刷檢查裝置之概略構成圖。
圖2係顯示印刷基板的製造線的構成之方塊(block)圖。
圖3係顯示焊料印刷檢查裝置的電性構成之方塊圖。
圖4係顯示印刷基板的構成及攝像機的攝像視野的移動順序之俯視示意圖。
圖5係顯示識別記號抽出處理的一部分之流程圖。
圖6係顯示識別記號抽出處理的一部分之流程圖。
圖7係進行識別記號抽出處理時的各種處理動作的時序(timing)之時序圖(timing chart)。
圖8係示意性顯示第2實施形態的焊料印刷檢查裝置之概略構成圖。
圖9係顯示第2實施形態的位置檢測用的照明裝置之局部放大剖面圖。
[第1實施形態]
以下,針對一實施形態,參照圖式進行說明。圖1係示意性顯示具備本實施形態的基板位置檢測裝置的焊料印刷檢查裝置13之概略構成圖。本實施形態的基板位置檢測裝置係作為焊料印刷檢查裝置13的一個功能而具體化。
首先,針對作為由基板位置檢測裝置進行檢測的位置檢測對象(由焊料印刷檢查裝置13進行檢查的檢查對象)之印刷基板的構成,詳細進行說明。如圖4所示,印刷基板P1乃係在由玻璃環氧(glass epoxy)樹脂等構成的平板狀的基底(base)基板50的表面形成有由銅箔構成的圖案(pattern)(省略圖示)和焊接區(land)51而成。在基底基板50的表面係在焊接區51以外的部分塗布有阻劑(resist)膜52。此外,在焊接區51上係印刷焊膏53。
此外,在印刷基板P1的表面係設有作為位置檢測用的識別對象之識別記號。更詳言之,在印刷基板P1的表面,係在四個角落當中的排列於預定對角線上的兩個角落(corner)部分別標記有圓形的第1識別記號[A]及第2識別記號[B]。本實施形態的識別記號[A]、[B]係同焊接區51,以銅箔形成。
接著,針對製造印刷基板P1的製造線,參照圖2進行說明。圖2係顯示印刷基板P1的製造線10的構成之方塊圖。在本實施形態的製造線10中係設定成從其正面側觀看時的左側往右側搬送印刷基板P1。
在製造線10係從其上游側(圖2左側)依序設置焊料印刷機12、焊料印刷檢查裝置13、零件安裝機14及迴焊裝置15。
焊料印刷機12乃係用於將焊膏53印刷至印刷基板P1的焊接區51上。
焊料印刷檢查裝置13乃係用於檢查如上述印刷的焊膏53的狀態。關於焊料印刷檢查裝置13的詳情,於後文中說明。
零件安裝機14乃係用於將晶片(chip)等電子零件(省略圖示)搭載至所印刷的焊膏53上。電子零件係具備有複數個電極和引腳(lead),該各電極和引腳係分別暫時固定在預定的焊膏53。
迴焊裝置15乃係用於令焊膏53加熱溶融而將焊接區51與電子零件的電極和引腳焊接在一起。
另外,在製造線10中,係在焊料印刷機12與焊料印刷檢查裝置13之間等前述各裝置間設有用於移送印刷基板P1的輸送機(conveyor)16等(參照圖2)。此外,雖省略圖示,但在焊料印刷檢查裝置13與零件安裝機14之間係設有分流裝置。於是,在焊料印刷檢查裝置13被判定為良品的印刷基板P1係被導引至下游側的零件安裝機14,而被判定為不良品的印刷基板P1則被分流裝置排出至不良品貯留部。
接著,針對焊料印刷檢查裝置13的構成,詳細進行說明。如圖1所示,焊料印刷檢查裝置13係具備:搬送機構22,係進行印刷基板P1的搬送和定位等;檢查單元(unit)23,係用於進行印刷基板P1的檢查;及控制裝置26(參照圖3),係用於實施搬送機構22和檢查單元23的驅動控制等焊料印刷檢查裝置13內的各種控制和圖像處理、運算處理。控制裝置26構成本實施形態的處理執行手段。
搬送機構22係由控制裝置26驅動控制,具備:一對搬送軌道(rail)22a,係沿著印刷基板P1的搬送方向配置;環形的輸送帶(belt conveyor)22b,係以能夠轉動於各搬送軌道22a的方式配設;馬達(motor)等驅動手段(省略圖示),係驅動該輸送帶22b;及夾持(chuck)機構(省略圖示),係用於將印刷基板P1定位至預定位置。
在上述的構成下,搬入焊料印刷檢查裝置13的印刷基板P1的與搬送方向正交的寬度方向的兩側緣部係分別插入搬送軌道22a並且載置在輸送帶22b 上。接著,輸送帶22b開始動作,將印刷基板P1搬送至預定的檢查位置。當印刷基板P1到達檢查位置,輸送帶22b便停止,並且,夾持機構作動。藉由該夾持機構的動作,將輸送帶22b上推,成為以輸送帶22b與搬送軌道22a的上邊部挾持印刷基板P1的兩側緣部之狀態。藉此,將印刷基板P1定位固定在檢查位置。當檢查結束,便解除以夾持機構進行的固定,並且,輸送帶22b開始動作。藉此,印刷基板P1係從焊料印刷檢查裝置13搬出。當然,搬送機構22的構成並不限於上述形態,亦可採用其他構成。
檢查單元23係配設在搬送軌道22a(印刷基板P1的搬送路)上方。檢查單元23係由控制裝置26驅動控制,具備:作為照射手段的第1照明23A及第2照明23B,係對印刷基板P1上的預定範圍(檢查範圍和識別範圍)從斜上方照射預定光;作為攝像手段的攝像機23C,係對印刷基板P1上的預定範圍從正上方進行攝像;X軸移動機構23D(參照圖3),係能夠進行沿X軸方向的移動;及Y軸移動機構23E(參照圖3),係能夠進行沿Y軸方向的移動。
第1照明23A及第2照明23B係構成為能夠切換照射三維測量用的光與位置檢測用的光。更詳言之,第1照明23A及第2照明23B係構成為能夠對印刷基板P1上的預定的檢查範圍(檢查範圍「1」至「15」:參照圖4)照射三維測量用的預定光(例如具條紋狀光強度分布的圖案光),並且構成為能夠對預定的識別範圍 (第1識別記號[A]或第2識別記號[B]:參照圖4)照射位置檢測用的預定光(例如光強度一定的均一光)。
第1照明23A係由控制裝置26驅動控制,具備發出預定光的第1光源23Aa、及令來自該第1光源23Aa的光透射的第1液晶遮光器(shutter)23Ab。第1液晶遮光器23Ab係構成為能夠形成將來自第1光源23Aa的光轉換成具條紋狀光強度分布的第1圖案光之第1光柵。因此,第1照明23A係藉由對第1液晶遮光器23Ab進行切換控制而能夠切換照射均一光與圖案光。
第2照明23B係由控制裝置26驅動控制,具備發出預定光的第2光源23Ba、及令來自該第2光源23Ba的光透射的第2液晶遮光器23Bb。第2液晶遮光器23Bb係構成為能夠形成將來自第2光源23Ba的光轉換成具條紋狀光強度分布的第2圖案光之第2光柵。因此,第2照明23B係藉由對第2液晶遮光器23Bb進行切換控制而能夠切換照射均一光與圖案光。
第1光源23Aa及第2光源23Ba係分別構成為能夠將照射光的亮度以複數階切換。
在上述的構成下,從各光源23Aa、23Ba發出的光係分別被導往聚光透鏡(lens)(省略圖示),在以聚光透鏡轉為平行光後,經液晶遮光器23Ab、23Bb導往投影透鏡(省略圖示),而對印刷基板P1投影以均一光或圖案光。
具體而言,在於三維測量時投影圖案光的情形中,係以使各圖案光的相位分別逐一移位(shift)四 分之一間距(pitch)之方式進行液晶遮光器23Ab、23Bb的切換控制。此處,藉由使用液晶遮光器23Ab、23Bb作為光柵,能夠照射接近理想正弦波的圖案光。藉此,使三維測量的測量解析度提升。此外,能夠以電控方式進行圖案光的相位移位控制,從而能夠謀求裝置的緊湊(compact)化。
另外,印刷基板P1上的檢查範圍及識別範圍乃係以攝像機23C的攝像視野(攝像範圍)K的大小作為1單位而在印刷基板P1上預先設定好的複數個區塊(area)其中一個區塊(參照圖4)。
控制裝置26係藉由對X軸移動機構23D及Y軸移動機構23E進行驅動控制,而能夠將檢查單元23(攝像視野K)移動至定位固定在檢查位置的印刷基板P1上的任意的檢查範圍和識別範圍的上方位置。此外,係構成為一邊令檢查單元23依序移動至印刷基板P1上設定的複數個識別範圍和檢查範圍,一邊持續執行各識別範圍的識別處理和各檢查範圍的檢查處理,藉此而執行印刷基板P1全範圍的檢查(參照圖4)。因此,由X軸移動機構23D及Y軸移動機構23E構成本實施形態的移動手段。
攝像機23C係具備透鏡和攝像元件等而成。在本實施形態中係採用CCD(Charge Coupled Device;電荷耦合元件)感測器(sensor)作為攝像元件。當然,攝像元件並不限於此,例如亦可採用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor;互補式金屬氧化物半導體)感測器等其他攝像元件。
攝像機23C係由控制裝置26驅動控制。更詳言之,控制裝置26係一邊與以照明23A、23B進行的照射處理取得同步,一邊執行以攝像機23C進行的攝像處理。
以攝像機23C攝得的圖像資料係在該攝像機23C內部轉換成數位(digital)信號後,以數位信號的形式傳送給控制裝置26,記憶至後述的圖像資料記憶裝置34。此外,控制裝置26係根據該圖像資料,實施如後述的圖像處理和運算處理等。
接著,針對控制裝置26的電性構成進行說明。如圖3所示,控制裝置26係具備下述等元件:CPU(Central Processing Unit;中央處理器)及輸入輸出介面(interface)31(以下,以「CPU等31」稱之),係掌管焊料印刷檢查裝置13全體的控制;作為「輸入手段」的輸入裝置32,係以鍵盤(keyboard)、滑鼠(mouse)、觸控面板(touch panel)等構成;作為「顯示手段」的顯示裝置33,係具有CRT(Cathode Ray Tube;陰極射線管)和液晶等顯示螢幕;圖像資料記憶裝置34,係用於記憶由攝像機23C攝得的圖像資料等;運算結果記憶裝置35,係用於記憶各種運算結果;設定資料記憶裝置36,係用於預先記憶Gerber資料(含有識別記號的相關資訊)等各種資訊。另外,上述各裝置32至36係電性連接至CPU等31。
在設定資料記憶裝置36係記憶有印刷基板P1上設定的複數個識別範圍及檢查範圍、以及針對該些範圍的攝像機23C的攝像視野K的移動順序的相關資 訊。此處,所謂的「攝像視野K的移動順序」,乃係針對印刷基板P1上設定的複數個識別範圍及檢查範圍,規定要以怎麼樣的順序令攝像機23C的攝像視野K移動。
另外,印刷基板P1的複數個識別範圍及檢查範圍、以及針對該些範圍的攝像視野K的移動順序的設定,係根據Gerber資料等而在事前藉由預定的程式(program)自動地或由作業人員手動地進行。
在本實施形態中,在通常的情形中,係令攝像機23C的攝像視野K首先移動至與第1識別記號[A]對應的第1識別範圍後,再令之移動至與第2識別記號[B]對應的第2識別範圍。然後以預設的預定的檢查範圍為起點,以使檢查單元23的移動路徑成為最短距離之方式設定攝像視野K的移動順序。例如在圖4所示的例子中係以右上角落部的檢查範圍為起點來設定攝像視野K的移動順序(檢查順序)。另外,在圖4中,虛線框圍起的範圍代表攝像視野K(識別範圍及檢查範圍),框內標註的數字「1」至「15」代表檢查順序。此外,在圖4中係以箭頭表示攝像視野K的移動方向(移動路徑)。
接著,針對以焊料印刷檢查裝置13進行的印刷基板P1的檢查程序(routine),詳細進行說明。該檢查程序乃係由控制裝置26(CPU等31)執行。
當搬入焊料印刷檢查裝置13的印刷基板P1如上述定位固定在預定的檢查位置,控制裝置26便首先執行印刷基板P1的位置檢測處理。以下,針對該位置檢測處理,參照圖5至圖7進行說明。圖5及圖6係 顯示檢測識別記號[A]、[B]的識別記號抽出處理之流程圖。圖7係進行識別記號抽出處理時的各種處理動作的時序之時序圖。
首先,控制裝置26係執行令檢查單元23移動的移動處理,令攝像機23C的攝像視野K對位於與印刷基板P1上的第1識別記號[A]對應的第1識別範圍(步驟S01)。
接著,一邊從第1照明23A及第2照明23B照射均一光,一邊執行對印刷基板P1上的第1識別記號[A]進行攝像之攝像處理(步驟S02)。
在第1識別記號[A]的攝像處理結束後,開始進行令檢查單元23移動至與印刷基板P1上的第2識別記號[B]對應的位置之移動處理(步驟S03),同時,根據前面的攝像處理攝得的第1識別記號[A]的圖像資料,開始該第1識別記號[A]的識別處理(步驟S04)。
在本實施形態中,係根據圖像資料中各像素的亮度值檢測出第1識別記號[A]的邊緣(edge),藉此而識別第1識別記號[A]。當然,第1識別記號[A]的識別方法並不限於此,亦可採用圖樣比對(pattern matching)等其他方法(針對後述的第2識別記號[B]亦同)。
此外,當第1識別記號[A]的識別處理結束,便將該結果記憶至運算結果記憶裝置35。具體而言,係記憶對圖像資料的評價結果,即記憶是否成功從藉由步驟S02的攝像處理而得的圖像資料識別出第1識別記號[A]。
另外,在本實施形態中,當藉由上述識別處理成功識別出第1識別記號[A]時,繼續算出第1識別記號[A]的位置資訊(例如中心座標),將第1識別記號[A]的位置資訊與前述評價結果一起記憶至運算結果記憶裝置35(針對後述的第2識別記號[B]亦同)。但,亦可構成為,第1識別記號[A]的位置資訊的算出處理係在後述的第2識別記號[B]的識別處理成功後,於檢測印刷基板P1的位置資訊時,與第2識別記號[B]的位置資訊(例如中心座標)的算出處理一併進行。
另一方面,當檢查單元23的移動至與第2識別記號[B]對應的位置之移動處理完成而將攝像機23C的攝像視野K對位完於第2識別範圍,便一邊從第1照明23A及第2照明23B照射均一光,一邊執行對印刷基板P1上的第2識別記號[B]進行攝像之攝像處理(步驟S05)。
在第2識別記號[B]的攝像處理結束後,根據記憶在運算結果記憶裝置35的第1識別記號[A]的圖像資料的評價結果,判定是否成功識別出第1識別記號[A](步驟S06),同時,根據在步驟S05攝得的第2識別記號[B]的圖像資料,開始該第2識別記號[B]的識別處理(步驟S07)。
接著,當在步驟S06的判定處理獲得表示成功識別出第1識別記號[A]的判定結果時,係等待步驟S07的第2識別記號[B]的識別處理的結束,前進至下個處理(步驟S13)。
當步驟S07的第2識別記號[B]的識別處理結束,便同前述第1識別記號[A]時的處理,將該結果記憶至運算結果記憶裝置35,前進至下個處理(步驟S13)。
另一方面,當在步驟S06的判定處理沒有獲得表示成功識別出第1識別記號[A]的判定結果時,係開始第1識別記號[A]的重試處理。更詳言之,首先係開始進行令檢查單元23(攝像機23C的攝像視野K)再次移動至與印刷基板P1上的第1識別記號[A]對應的位置(第1識別範圍)之移動處理(步驟S08)。另外,在本實施形態(圖7所示的例子)中雖係構成為在第2識別記號[B]的識別處理(步驟S07)結束後開始前述移動處理(步驟S08),但並不限於此,亦可構成為在第2識別記號[B]的識別處理(步驟S07)結束前開始前述移動處理(步驟S08)。
接著,在檢查單元23的移動至與第1識別記號[A]對應的位置之移動處理結束後,執行第1識別記號[A]的攝像條件的變更處理(步驟S09)。當然,亦可構成為在執行檢查單元23的移動處理中執行前述變更處理(步驟S09)。
在本實施形態中,係根據前面的攝像處理攝得的第1識別記號[A]的圖像資料判定光量的過多或不足,來變更從第1照明23A及第2照明23B照射的均一光的光量。例如當判別為圖像資料中的第1識別記號[A]拍攝得比Gerber資料中記憶的第1識別記號[A]大時, 亦即當判別為光量過多時,係將從第1光源23Aa及第2光源23Ba照射的光的亮度降低。反之,當判別為圖像資料中的第1識別記號[A]比Gerber資料中記憶的第1識別記號[A]少了一部分、拍攝得比較小時,亦即當判別為光量不足時,係將從第1光源23Aa及第2光源23Ba照射的光的亮度提高。亦可改構成為藉由液晶遮光器23Ab、23Bb的控制來調節光量。
接著,當檢查單元23的移動處理及攝像條件的變更處理完成而將攝像機23C的攝像視野K對位完於第1識別範圍,便一邊從第1照明23A及第2照明23B照射變更後的均一光,一邊執行再次對印刷基板P1上的第1識別記號[A]進行攝像之再攝像處理(步驟S10)。
在第1識別記號[A]的再攝像處理的結束後,根據再次攝得的第1識別記號[A]的圖像資料,執行該第1識別記號[A]的再識別處理(步驟S11)。另外,第1識別記號[A]的再識別處理係與前述識別處理(步驟S04)相同,故省略詳細說明(針對後述的第2識別記號[B]的再識別處理亦同)。
接著,根據第1識別記號[A]的圖像資料的評價結果,判定是否成功識別出第1識別記號[A](步驟S12)。此處,當獲得表示成功識別出第1識別記號[A]的判定結果時,係前進至下一個處理(步驟S13)。
另一方面,當在步驟S12沒有獲得表示成功識別出第1識別記號[A]的判定結果時,係返回到前述步驟S09的攝像條件變更處理,反覆執行該步驟S09至步驟S12的處理,直到能夠識別出第1識別記號[A]。
而當成功識別出第1識別記號[A]時,係根據記憶在運算結果記憶裝置35的第2識別記號[B]的圖像資料的評價結果,判定是否成功識別出第2識別記號[B](步驟S13)。
接著,當在步驟S13的判定處理獲得表示成功識別出第2識別記號[B]的判定結果時,係結束識別記號抽出處理。
另一方面,當在步驟S13的判定處理沒有獲得表示成功識別出第2識別記號[B]的判定結果時,係開始第2識別記號[B]的重試處理。更詳言之,首先係開始進行令檢查單元23(攝像機23C的攝像視野K)再次移動至與印刷基板P1上的第2識別記號[B]對應的位置(第2識別範圍)之移動處理(步驟S14)。
但當並未進行前述的第1識別記號[A]的重試處理(步驟S08至步驟S12)時,亦即當在最初的攝像處理(步驟S02)中有攝得第1識別記號[A]的適當的圖像資料時,係成為攝像機23C的攝像視野K已對位於第2識別範圍的狀態,故步驟S14的移動處理實質上會被省略。此時,在步驟S14的移動處理中係僅進行攝像機23C的攝像視野K對第2識別範圍的對位的確認處理。
接著,在檢查單元23的移動至與第2識別記號[B]對應的位置之移動處理(確認處理)結束後,執行第2識別記號[B]的攝像條件的變更處理(步驟S15)。其中,第2識別記號[B]的攝像條件的變更處理(步驟S15)係與第1識別記號[A]的攝像條件的變更處理(步驟S09)相同,故省略詳細說明。
當檢查單元23的移動處理及攝像條件的變更處理完成而將攝像機23C的攝像視野K對位完於第2識別範圍,便一邊從第1照明23A及第2照明23B照射變更後的均一光,一邊執行再次對印刷基板P1上的第2識別記號[B]進行攝像之再攝像處理(步驟S16)。
在第2識別記號[B]的再攝像處理的結束後,根據再次攝得的第2識別記號[B]的圖像資料,執行該第2識別記號[B]的再識別處理(步驟S17)。
接著,根據第2識別記號[B]的圖像資料的評價結果,判定是否成功識別出第2識別記號[B](步驟S18)。此處,當獲得表示成功識別出第2識別記號[B]的判定結果時,係結束識別記號抽出處理。
另一方面,當在步驟S18沒有獲得表示成功識別出第2識別記號[B]的判定結果時,係返回到前述步驟S15的攝像條件的變更處理,反覆執行該步驟S15至步驟S18的處理,直到能夠識別出第2識別記號[B]。
此外,當前述圖5至圖7所示的識別記號抽出處理結束,控制裝置26便根據藉由該識別記號抽出處理而檢測出的第1識別記號[A]及第2識別記號[B]的位置資訊(座標)、以及Gerber資料中記憶的第1識別記號[A]及第2識別記號[B]的位置資訊(座標),算出印刷基板P1的位置資訊(傾斜和位置偏移等)。據此,結束印刷基板P1的位置檢測處理。接著,根據該印刷基板P1的位置資訊,執行對檢查單元23(攝像機23C)與印刷基板P1的相對位置關係的偏移進行補正之補正處理。
然後,按照記憶在設定資料記憶裝置36的檢查順序,開始進行令檢查單元23移動至與印刷基板P1上的「1」號檢查範圍對應的位置之移動處理。
當檢查單元23的移動處理完成而將攝像機23C的攝像視野K對位於印刷基板P1上的「1」號檢查範圍,便從第1照明23A或第2照明23B照射條紋圖案,執行印刷基板P1上的「1」號檢查範圍的檢查處理。關於該檢查處理的詳情,於後文中說明(針對其他檢查範圍的檢查處理亦同)。
然後,當印刷基板P1上的「1」號檢查範圍的檢查處理結束,便按照記憶在設定資料記憶裝置36的檢查順序,開始進行令檢查單元23移動至與印刷基板P1上的「2」號檢查範圍對應的位置之移動處理。
之後同樣地執行以檢查單元23進行的印刷基板P1上的「2」號至「15」號檢查範圍的檢查處理,藉此,印刷基板P1全體的檢查便結束。
接著,針對按印刷基板P1各檢查範圍進行的檢查處理進行說明。該檢查處理乃係在控制裝置26(CPU等31)執行。
在本實施形態中,在印刷基板P1各檢查範圍的檢查中,係一邊令從第1照明23A照射的第1圖案光的相位變化一邊在不同相位的第1圖案光下進行四次攝像處理後,再一邊令從第2照明23B照射的第2圖案光的相位變化一邊在不同相位的第2圖案光下進行四次攝像處理,共計取得八個圖像資料。以下,詳細說明。
如前述,控制裝置26係首先驅動控制X軸移動機構23D及Y軸移動機構23E使檢查單元23移動,當令攝像機23C的攝像視野K對位於印刷基板P1的預定的檢查範圍,便對兩照明23A、23B的液晶遮光器23Ab、23Bb進行切換控制,將形成在該兩液晶遮光器23Ab、23Bb的第1光柵及第2光柵的位置設定在預定的基準位置。
當第1光柵及第2光柵的切換設定完成,控制裝置26便令第1照明23A的第1光源23Aa發光,照射第1圖案光,並且,驅動控制攝像機23C,執行該第1圖案光下的第一次攝像處理。
然後,控制裝置26係在第1圖案光下的第一次攝像處理結束的同時,關掉第1照明23A的第1光源23Aa,並且,執行第1液晶遮光器23Ab的切換處理。具體而言,係將形成在第1液晶遮光器23Ab的第1光柵的位置從前述基準位置切換設定至使第1圖案光的相位偏移四分之一間距(90°)的第2位置。
當第1光柵的切換設定完成,控制裝置26便令第1照明23A的光源23Aa發光,照射第1圖案光,並且,驅動控制攝像機23C,執行該第1圖案光下的第二次攝像處理。之後,藉由反覆進行相同的處理,取得相位逐一相差90°的第1圖案光下的四個圖像資料。
接著,控制裝置26係令第2照明23B的第2光源23Ba發光,照射第2圖案光,並且,驅動控制攝像機23C,執行該第2圖案光下的第一次攝像處理。
然後,控制裝置26係在第2圖案光下的第一次攝像處理結束的同時,關掉第2照明23B的第2光源23Ba,並且,執行第2液晶遮光器23Bb的切換處理。具體而言,係將形成在第2液晶遮光器23Bb的第2光柵的位置從前述基準位置切換設定至使第2圖案光的相位偏移四分之一間距(90°)的第2位置。
當第2光柵的切換設定完成,控制裝置26便令第2照明23B的光源23Ba發光,照射第2圖案光,並且,驅動控制攝像機23C,執行該第2圖案光下的第二次攝像處理。之後,藉由反覆進行相同的處理,取得相位逐一相差90°的第2圖案光下的四個圖像資料。
接著,控制裝置26係根據在各圖案光下分別攝得的四個圖像資料,藉由公知的相位移位法,進行焊膏53的三維測量(高度測量),將該測量結果記憶至運算結果記憶裝置35。另外,在本實施形態中係從兩個方向照射圖案光進行三維測量,故能夠防止產生沒有照射到圖案光的陰影部分。
接著,控制裝置26係根據三維測量結果,進行焊膏53的良否判定處理。具體而言,控制裝置26係根據如上述方式獲得的檢查範圍的測量結果,檢測比基準面高的焊膏53的印刷範圍,將該範圍內各部位的高度積分,算出所印刷的焊膏53的量。
接著,控制裝置26係將如上述求得的焊膏53的位置、面積、高度或量等資料,與預先記憶在設定資料記憶裝置36的基準資料(Gerber資料等)進行比較 判定,依該比較結果是否落在容許範圍內來判定該檢查範圍的焊膏53的印刷狀態的良否。
在取得前述八個圖像資料後進行前述良否判定處理的期間中,控制裝置26係令檢查單元23移動至下個檢查範圍。之後,在印刷基板P1上全部的檢查範圍,反覆進行前述一連串的處理,藉此,印刷基板P1全體的檢查便結束。
如以上詳述,依據本實施形態,能夠在第1識別記號[A]的攝像處理結束後令檢查單元23(攝像機23C)相對移動至與第2識別記號[B]對應的位置之期間,執行第1識別記號[A]的識別處理。
亦即,無論第1識別記號[A]的攝像處理結束後是否成功適當地識別出第1識別記號[A],皆不用等待識別處理的結果即能夠開始進行檢查單元23移動至與第2識別記號[B]對應的位置之相對移動。就結果而言,當針對第1識別記號[A]及第2識別記號[B]無需執行重試處理(再攝像處理及再識別處理)即識別成功時,能夠謀求印刷基板P1的位置檢測的高速化。
另一方面,係構成為:在針對第1識別記號[A]及第2識別記號[B]全部執行過識別處理後,當第1識別記號[A]及第2識別記號[B]其中至少一者的識別失敗時,係自動執行重試處理(再攝像處理及再識別處理)。亦即,不需將焊料印刷檢查裝置13(製造線10)停下來讓作業人員進行人為作業。就結果而言,提高整體的處理能力,從而能夠謀求抑制生產性下降。
此外,在本實施形態中係構成為在執行重試處理時變更攝像條件。藉此,當第1識別記號[A](或第2識別記號[B])的識別失敗時,係能夠自動(不經作業人員)變更攝像條件執行重試處理。藉此,便能夠對識別失敗的第1識別記號[A](或第2識別記號[B])自動進行識別。
此外,在本實施形態中係構成為在進行攝像條件的變更處理時,根據前面的攝像處理攝得的第1識別記號[A](或第2識別記號[B])的圖像資料判定光量的過多或不足,來變更從第1照明23A及第2照明23B照射的均一光的光量。就結果而言,在進行重試處理時,便能夠在更適當的攝像條件下執行。
[第2實施形態]
以下,針對第2實施形態,參照圖8、圖9進行說明。其中,針對與第1實施形態同樣構成的部分係標註同樣的元件符號且省略其詳細說明。圖8係示意性顯示第2實施形態的焊料印刷檢查裝置13之概略構成圖,圖9係顯示第2實施形態的位置檢測用的照明裝置之局部放大剖面圖。
在前述第1實施形態的焊料印刷檢查裝置13中係將第1照明23A及第2照明23B構成為能夠切換照射三維測量用的光與位置檢測用的光,而在本實施形態中係改構成為將第1照明23A及第2照明23B作為三維測量專用的照明,另外再設置能夠照射位置檢測用的光的照明。
詳細而言,如圖8及圖9所示,本實施形態的檢查單元23係構成為除了具備第1照明23A及第2照明23B以及攝像機23C之外,還具備位置檢測用的照明裝置71。
照明裝置71係具備:第1環形燈(ring light)72,係配置在最靠近印刷基板P1處;第2環形燈73,係配置在次於第1環形燈72靠近印刷基板P1處;及第3環形燈74,係配置在離印刷基板P1最遠的位置。
各環形燈72至74係分別構成為能夠切換照射紅光、綠光、藍光三種顏色的單色光。此外,第1環形燈72係構成為對印刷基板P1以大入射角(例如74°)進行光照射。第2環形燈73係構成為對印刷基板P1以中入射角(例如20°)進行光照射。第3環形燈74係構成為對印刷基板P1以小入射角(例如0°)進行光照射。
在上述的構成下,在圖5及圖6所示的識別記號抽出處理中,在執行第1識別記號[A]的最初的攝像處理(步驟S02)及第2識別記號[B]的最初的攝像處理(步驟S05)時係在從第3環形燈74以小入射角照射的單色光(在本實施形態中為「紅光」)下執行攝像處理。
此外,當識別失敗而執行第1識別記號[A]的重試處理(步驟S09至步驟S12)及/或第2識別記號[B]的重試處理(步驟S15至步驟S18)時,係在攝像條件變更處理(步驟S09、S15)中加入第2環形燈73。接著,在從第3環形燈74以小入射角照射的單色光(在本實施形態中為「紅光」)及從第2環形燈73以中入射角照射的單 色光(在本實施形態中為「紅光」)的兩個照射光下執行再攝像處理(步驟S10、S16)。
之後,當再次識別失敗而執行第1識別記號[A]及/或第2識別記號[B]的第二次的重試處理時,係在第二次的攝像條件變更處理中加入從第1環形燈72以大入射角照射的單色光(在本實施形態中為「紅光」),在從全部的環形燈72至74照射的單色光(在本實施形態中為「紅光」)下執行第二次的再攝像處理。
以下同樣地,在執行第三次的重試處理時,係在從第3環形燈74以小入射角照射的單色光(在本實施形態中為「綠光」)下執行第三次的再攝像處理。
在執行第四次的重試處理時,係在從第3環形燈74以小入射角照射的單色光(在本實施形態中為「綠光」)及從第2環形燈73以中入射角照射的單色光(在本實施形態中為「綠光」)的兩個照射光下執行第四次的再攝像處理。
在執行第五次的重試處理時,係在從全部的環形燈72至74照射的單色光(在本實施形態中為「綠光」)下執行第五次的再攝像處理。
在執行第六次的重試處理時,係在從第3環形燈74以小入射角照射的單色光(在本實施形態中為「藍光」)下執行第六次的再攝像處理。
在執行第七次的重試處理時,係在從第3環形燈74以小入射角照射的單色光(在本實施形態中為「藍光」)及從第2環形燈73以中入射角照射的單色光 (在本實施形態中為「藍光」)的兩個照射光下執行第七次的再攝像處理。
在執行第八次的重試處理時,係在從全部的環形燈72至74照射的單色光(在本實施形態中為「藍光」)下執行第八次的再攝像處理。
如以上詳述,依據本實施形態,達到與前述第1實施形態相同的作用效果。具體而言,依據本實施形態,當如焊料整平基板,識別記號[A]、[B]的表面並非為平坦時,效果較佳。
此外,在前述第1實施形態中係構成為根據前面的攝像處理攝得的第1識別記號[A](或第2識別記號[B])的圖像資料來決定攝像條件的變更內容,而在本實施形態中係構成為以預定順序切換設定成預設的複數個攝像條件。藉此,能夠謀求攝像條件變更處理的簡化。
另外,並以前述實施形態的記載內容為限,例如亦可實施如下述。無需贅言,當然亦能夠實施未例示於以下的其他應用例、變更例。
(a)在前述各實施形態中係將基板位置檢測裝置作為焊料印刷檢查裝置13的一個功能而具體化。並不以此為限,例如亦可構成為將基板位置檢測裝置作為焊料印刷機12和零件安裝機14等其他裝置的一部分設置或者獨立設置。
(b)作為由基板位置檢測裝置進行檢測的位置檢測對象之基板並不限於前述各實施形態的印刷基 板P1,例如亦可為雙面基板等不同類型(type)的印刷基板,亦可為不同於印刷基板的晶圓(wafer)基板等。
(c)前述各實施形態的印刷基板P1係構成為在四個角落當中的排列於預定對角線上的兩個角落部分別標記圓形的第1識別記號[A]及第2識別記號[B],作為位置檢測用的識別對象。
識別對象的數目和形狀、大小、位置、種類等識別對象的構成並不限於前述各實施形態。例如亦可構成為在印刷基板P1將識別記號設置三處以上。此外,亦可將貫穿印刷基板P1正反面的通孔(through hole)等作為位置檢測用的識別對象。
(d)前述各實施形態係構成為在執行重試處理時變更攝像條件,但並不以限於此,亦可構成為至少有一次係在不變更攝像條件下執行重試處理。
(e)攝像條件的變更內容並不限於前述各實施形態。例如在第2實施形態中雖係構成為伴隨著重試處理將照明裝置71的環形燈72至74依序逐一加入,藉此變更照射光的光量和照射角度等,但例如亦可改構成為以諸如「第3環形燈74」→「第2環形燈73」→「第1環形燈72」的順序逐一切換照明(光源),藉此變更光的照射角度、變更照射光的光源(的位置)。
此外,亦可構成能夠變更照明裝置71的環形燈72至74的亮度。亦可構成為當在前述構成下例如即使變更第3環形燈74的亮度仍無法識別出識別記號[A]、[B]時,將光源切換為第2環形燈73(變更照射角 度)。其中,當對象為焊料整平基板等時,在攝像條件的變更處理中,相較於光量的變更,較佳為優先進行照射角度的變更。
此外,亦可構成為藉由變更攝像機23C的曝光時間和光的照射時間等來變更攝像條件(光量)。
(f)在前述各實施形態中係構成為在固定住印刷基板P1的狀態下由檢查單元23進行移動,但並不以限於此,亦可構成為在固定住檢查單元23的狀態下令印刷基板P1移動。
(g)在前述各實施形態中係以預設的預定的檢查範圍(在圖4所示的例中為右上角落部的檢查範圍)為起點,以使檢查單元23的移動路徑成為最短距離之方式設定檢查順序。
並不限於上述,亦可構成為以第1識別記號[A]及第2識別記號[B]當中的在通常的情形中(沒有記號識別錯誤的情形)最後進行攝像的第2識別記號[B]為起點、或以位在最靠近第2識別記號[B]處的檢查範圍為起點,以使檢查單元23的移動路徑成為最短距離之方式設定檢查順序。
此外,亦可構成為當有進行重試處理時,以最後進行重試處理的第1識別記號[A]或第2識別記號[B]為起點、或以位在最靠近第1識別記號[A]或第2識別記號[B]處的檢查範圍為起點,以使檢查單元23的移動路徑成為最短距離之方式設定檢查順序。
藉由上述構成,能夠在最初的檢查範圍縮短開始進行檢查所需的時間,從而能夠謀求檢查的高速化。

Claims (10)

  1. 一種基板位置檢測裝置,係具備:照射手段,係能夠對基板的預定範圍照射預定光;攝像手段,係能夠對照射到前述預定光的前述基板的預定範圍進行攝像;及移動手段,係能夠至少令前述攝像手段與前述基板相對移動;藉由針對設置在前述基板的複數個識別對象依序執行下述處理而能夠檢測出前述基板的位置:令前述攝像手段相對移動至與前述複數個識別對象之中的預定識別對象對應的位置之移動處理、在預定的攝像條件下對該預定識別對象進行攝像之攝像處理、及根據藉由前述攝像處理而得的圖像資料來識別該預定識別對象之識別處理;在前述基板位置檢測裝置中,係:在前述複數個識別對象之中的預定識別對象的前述攝像處理結束後,能夠一邊執行令前述攝像手段相對移動至與相異於該預定識別對象的其他識別對象對應的位置之前述移動處理,一邊執行該預定識別對象的前述識別處理;並且,至少在針對前述複數個識別對象全部執行過前述識別處理後,當無法識別出前述複數個識別對象其中至少一個識別對象時,係能夠執行在與該識別對象對應的位置再次對該識別對象進行攝像之再攝像處理、及根據藉由前述再攝像處理而得的圖像資料來識別該識別對象之再識別處理。
  2. 如請求項1之基板位置檢測裝置,其中構成為能夠在執行前述再攝像處理時執行變更前述攝像條件的變更處理。
  3. 如請求項2之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件而言,能夠變更從前述照射手段照射的光的光量。
  4. 如請求項2之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件而言,能夠變更從前述照射手段照射的光的照射角度、或能夠變更從前述照射手段照射光的至少一個光源。
  5. 如請求項3之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件而言,能夠變更從前述照射手段照射的光的照射角度、或能夠變更從前述照射手段照射光的至少一個光源。
  6. 如請求項2之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件,能夠變更從前述照射手段照射的光的顏色。
  7. 如請求項3之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件,能夠變更從前述照射手段照射的光的顏色。
  8. 如請求項4之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件,能夠變更從前述照射手段照射的光的顏色。
  9. 如請求項5之基板位置檢測裝置,其中構成為就前述攝像條件,能夠變更從前述照射手段照射的光的顏色。
  10. 如請求項1至9中任一項之基板位置檢測裝置,其中前述基板為安裝電子零件的印刷基板。
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