WO2023042440A1 - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

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WO2023042440A1
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和義 菊池
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    • G06T2207/30108Industrial image inspection
    • G06T2207/30141Printed circuit board [PCB]

Definitions

  • the present invention relates to a board inspection apparatus and a board inspection method for inspecting printed boards.
  • the printed circuit board includes a flat base substrate, a circuit pattern and lands formed on the surface of the base substrate, and an insulating resist that coats the surface of the base substrate except for the lands.
  • cream solder is first printed on the land (solder printing process). Next, the component is temporarily fixed on the printed circuit board based on the viscosity of the cream solder (mounting step). After that, the printed circuit board is guided to a reflow furnace, and soldering is performed by heating and melting the cream solder (reflow process).
  • Patent Document 1 describes that holes and circuit patterns are excluded from inspection targets.
  • an area corresponding to the mounting position of a component and requiring inspection for the presence or absence of foreign matter is set as a foreign matter inspection area, and the set foreign matter inspection area is targeted.
  • a method of detecting the presence or absence of a foreign substance in a foreign substance inspection area by performing image processing performed on the image see, for example, Patent Document 2, etc.. According to this method, processing is performed only for regions that particularly require foreign matter inspection, so it is said that the processing load can be reduced.
  • the method described in Patent Document 2 detects the presence or absence of foreign matter in the foreign matter inspection area. can be prevented. However, if the foreign matter is relatively large, even if the foreign matter X slightly overlaps the foreign matter inspection area Ar as shown in FIG. functional problems can occur. In this regard, in the method described in Patent Document 2, when a foreign substance in the above state exists, the area occupied by the region related to the foreign substance in the foreign substance inspection area is very small, so the foreign substance cannot be detected. may be absent or ignored. Therefore, there is a risk that the printed circuit board to be inspected may be erroneously determined to be non-defective even though there is a foreign substance that may cause a functional problem on the printed circuit board.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the yield of the printed circuit board and to detect foreign matter that may cause functional problems in the printed circuit board. It is to provide an inspection device and the like.
  • a board inspection device for inspecting a printed board on which cream solder is printed, an image acquiring means capable of acquiring an image of a predetermined inspection area on the printed circuit board, which includes a component mounting area corresponding to a component mounting position on the printed circuit board and is wider than the component mounting area; , foreign matter detection means for detecting foreign matter in the inspection area based on the image acquired by the image acquisition means;
  • a substrate inspection apparatus further comprising a quality determination means for determining quality of the foreign matter detected by the foreign matter detection means based on a positional relationship of the foreign matter with respect to the component mounting area.
  • Parts mounting area refers to “areas where parts may be mounted”, exposed lands not covered with resist, and areas containing cream solder or adhesive.
  • the “component mounting area” is not limited to the minimum area including the “potential component mounting area”, land, and cream solder or adhesive. The smallest area can be a suitably enlarged area.
  • the "area where components may be mounted” basically refers to the "reference mounting position of components", but when self-alignment is used, it is possible to mount components that are offset corresponding to self-alignment. A region that includes the expected position.
  • the "reference mounting position of the component” may be strictly set using design information or manufacturing information, or may be set simply using the position of a land or the like.
  • foreign matter is first detected in a wide area (inspected area) including the component mounting area by the foreign matter detection means. Then, when a foreign substance is detected, the foreign substance is not judged to be defective immediately, but the quality judgment means judges the quality of the foreign substance based on the positional relationship between the foreign substance and the component mounting area.
  • the detected foreign matter is considered to cause a functional problem of the printed circuit board in terms of the positional relationship with the component mounting area, the foreign matter can be determined to be defective. Therefore, it is possible to appropriately detect a foreign matter that may cause a functional problem in the printed circuit board, and to more reliably prevent the printed circuit board from being erroneously determined to be non-defective.
  • Means 2 The substrate according to means 1, wherein the pass/fail determination means is configured to determine that the foreign matter detected by the foreign matter detection means is defective when the foreign matter overlaps or touches the component mounting area. inspection equipment.
  • the positional relationship between the detected foreign matter and the component mounting area can be easily grasped visually. Therefore, it is possible to improve the convenience of checking whether the inspection is being performed appropriately (as intended) and checking/adjusting the inspection conditions.
  • the printed circuit board is provided with a green resist area
  • the image acquisition means is configured to acquire a color image of the inspection area using a plurality of colored lights, a resist area information acquiring means for acquiring resist area information for specifying a range occupied by the resist area on the printed circuit board; a hue image obtaining means for obtaining a hue image of the inspection area using the color image obtained by the image obtaining means; Means 1 characterized in that the foreign matter detection means is configured to be capable of detecting foreign matter in at least the resist region specified by the resist region information of the hue image, using a hue difference with respect to the resist region. 4.
  • the board inspection apparatus according to any one of 1 to 3.
  • the printed circuit board is provided with a green resist area
  • the image acquisition means is configured to acquire a color image of the inspection area using a plurality of colored lights, a resist area information acquiring means for acquiring resist area information for specifying a range occupied by the resist area on the printed circuit board; a saturation image obtaining means for obtaining a saturation image of the inspection area using the color image obtained by the image obtaining means;
  • the foreign matter detection means is configured to be capable of detecting a foreign matter in at least the resist region specified by the resist region information of the chroma image using a chroma difference with respect to the resist region. 5.
  • a substrate inspection apparatus according to any one of means 1 to 4.
  • Both configurations relating to means 4 and 5 may be employed. That is, it may be configured to detect a foreign substance using both the hue image and the saturation image of the inspection area. In this case, it is possible to accurately detect black hair, white hair, brown hair, or blond hair, which are commonly seen colors.
  • a board inspection method for inspecting a printed board on which cream solder is printed comprising: an image acquiring step capable of acquiring an image of a predetermined inspection area on the printed circuit board that includes a component mounting area that is an area corresponding to a component mounting position on the printed circuit board and that is wider than the component mounting area; , a foreign matter detection step of detecting a foreign matter in the inspection area based on the image acquired by the image acquisition step; a pass/fail judgment step of judging the pass/fail of the foreign matter detected by the foreign matter detection step based on the positional relationship of the foreign matter with respect to the component mounting area.
  • Means 7. The board inspection method according to means 6, wherein, in the pass/fail judgment step, the foreign matter detected in the foreign matter detection step is judged to be defective when the foreign matter overlaps or touches the component mounting area.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing an inspection device after solder printing
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of the post-solder-printing inspection device
  • FIG. 1 is a diagram simply showing a color wheel of an HSV color space
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a component mounting area and the like
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a component mounting area and the like
  • FIG. 10 is a diagram showing a hue image of a substrate to be inspected to which blond hair is attached;
  • FIG. 10 is a diagram showing a hue image of a substrate to be inspected on which brown hair is attached;
  • FIG. 10 is a diagram showing a saturation image relating to a substrate to be inspected on which black hair is adhered;
  • FIG. 10 is a diagram showing a chroma image of a substrate to be inspected on which white hairs are attached;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a foreign substance or the like that overlaps with a component mounting area and is determined to be defective;
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a foreign substance or the like that is in contact with a component mounting area and determined to be defective;
  • it is a schematic diagram which shows the image displayed.
  • it is a mimetic diagram for explaining the quality judging method of a foreign substance.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for supplementary explanation of a foreign matter quality determination method according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a foreign matter detection method in the prior art;
  • the printed circuit board 1 includes a flat base substrate 2 made of glass epoxy resin or the like, a circuit pattern 3a and lands 3b made of copper foil, and lands 3b provided on both sides of the base substrate 2. through-holes 3c and the like are formed to pass through the .
  • a cream solder 5 made by kneading solder grains with flux is printed on the land 3b and the through hole 3c.
  • An electrode portion of a predetermined component (eg, an electronic component) (not shown) and the land 3b are electrically connected via the cream solder 5 .
  • a green resist area 4 (the area indicated by the dotted pattern in FIG. 1) is provided on the surface of the base substrate 2 except for the land 3b.
  • the resist region 4 is made of an insulating resist and coats the base substrate 2 and the circuit pattern 3a.
  • the printed circuit board 1 is coated with an adhesive for fixing the components, if necessary.
  • the production line 10 includes, in order from the upstream side (upper side in FIG. 3), a solder printing machine 12, a post-solder printing inspection device 13, a component mounting machine 14, a reflow device 15, and a post-reflow inspection.
  • a device 16 is installed.
  • the printed circuit board 1 is set to be transported to these devices in this order.
  • the post-solder-printing inspection device 13 constitutes a "board inspection device".
  • the solder printing machine 12 performs a solder printing process of printing cream solder 5 on each land 3b of the printed circuit board 1 and the like.
  • the cream solder 5 is printed by screen printing.
  • screen printing cream solder 5 is first supplied to the upper surface of the screen mask while the lower surface of the screen mask is in contact with the printed circuit board 1 .
  • a plurality of openings corresponding to the lands 3b of the printed circuit board 1 are formed in the screen mask.
  • the cream solder 5 is filled in the openings.
  • the solder paste 5 is applied to the lands 3b and filled into the through holes 3c.
  • the post-solder-printing inspection device 13 performs a post-solder-printing inspection process for inspecting the state of the printed cream solder 5 and the presence or absence of foreign matter on the printed circuit board 1 .
  • the post-solder-printing inspection device 13 will be described in more detail later.
  • the component mounter 14 performs a component mounting process (mounting process) for mounting the components on the lands 3b on which the cream solder 5 is printed. As a result, the electrode portions of the components are temporarily fixed to the predetermined cream solder 5, respectively.
  • the component mounter 14 can adjust the component mounting position according to the position of the printed cream solder 5 .
  • the reflow device 15 heats and melts the cream solder 5 to perform a reflow process of soldering the land 3b and the electrode portion of the component.
  • the post-reflow inspection device 16 performs a post-reflow inspection process for inspecting whether or not solder joints have been properly performed in the reflow process.
  • the image data of the printed circuit board 1 after the reflow process is used to inspect the positional deviation of the components.
  • the printed circuit board 1 is sequentially conveyed, and the solder printing process ⁇ the inspection process after solder printing ⁇ the component mounting process (mounting process) ⁇ the reflow process ⁇ the inspection process after the reflow is performed.
  • the manufacturing line 10 includes a conveyor or the like for transferring the printed circuit board 1 between the above devices such as between the solder printing machine 12 and the post-solder-printing inspection device 13. .
  • a branching device is provided between the post-solder-printing inspection device 13 and the component mounter 14 and downstream of the post-reflow inspection device 16 .
  • the printed circuit board 1 determined to be non-defective by the post-solder-printing inspection device 13 or the post-reflow inspection device 16 is directly guided downstream, while the printed circuit board 1 determined to be defective by the inspection devices 13 and 16 is guided to the downstream side.
  • a branching device discharges the defective product storage unit (not shown).
  • the post-solder-printing inspection device 13 includes a transport mechanism 31 for transporting and positioning the printed circuit board 1, an inspection unit 32 for inspecting the printed circuit board 1, a transport mechanism 31 and a It includes a control device 33 (see FIG. 5) that controls the driving of the inspection unit 32, various controls, image processing, and arithmetic processing in the inspection device 13 after solder printing.
  • the transport mechanism 31 includes a pair of transport rails 31a arranged along the loading/unloading direction of the printed circuit board 1, and an endless conveyor belt 31b rotatably arranged with respect to each transport rail 31a.
  • the transport mechanism 31 is provided with driving means such as a motor for driving the conveyor belt 31b and a chuck mechanism for positioning the printed circuit board 1 at a predetermined position.
  • the transport mechanism 31 is driven and controlled by a control device 33 (a transport mechanism control section 343 to be described later).
  • the printed circuit board 1 carried into the post-solder-printing inspection device 13 is placed on the conveyor belt 31b while both side edges in the width direction perpendicular to the carry-in/out direction are inserted into the transport rails 31a. be done. Subsequently, the conveyor belt 31b starts operating, and the printed circuit board 1 is transported to a predetermined inspection position. When the printed circuit board 1 reaches the inspection position, the conveyor belt 31b stops and the chuck mechanism operates. By the operation of this chuck mechanism, the conveyor belt 31b is pushed up, and both side edges of the printed circuit board 1 are sandwiched between the upper side portions of the conveyor belt 31b and the conveying rails 31a.
  • the printed circuit board 1 is positioned and fixed at the inspection position.
  • the fixing by the chuck mechanism is released and the conveyor belt 31b starts to operate.
  • the printed circuit board 1 is unloaded from the post-solder-printing inspection device 13 .
  • the configuration of the transport mechanism 31 is not limited to the above-described configuration, and other configurations may be adopted.
  • the inspection unit 32 is arranged above the transport rail 31a (the transport path for the printed circuit board 1).
  • the inspection unit 32 has an illumination device 321 and a camera 322 .
  • the inspection unit 32 includes an X-axis mover 323 capable of moving in the X-axis direction (horizontal direction in FIG. 4) and a Y-axis mover 323 capable of moving in the Y-axis direction (front-rear direction in FIG. 4).
  • a mechanism 324 is also provided.
  • the inspection unit 32 is driven and controlled by the control device 33 (moving mechanism control section 342 described later).
  • the illumination device 321 and the camera 322 constitute "image acquisition means".
  • the illumination device 321 irradiates a predetermined light onto the printed circuit board 1 to be inspected by the post-solder-printing inspection device 13 . More specifically, the illumination device 321 includes a first ring light 321a, a second ring light 321b and a third ring light 321c.
  • the first ring light 321a irradiates the printed circuit board 1 to be inspected with light from a substantially horizontal direction.
  • the second ring light 321b is arranged above the first ring light 321a and irradiates the printed circuit board 1 to be inspected with light obliquely from above.
  • the third ring light 321c is arranged inside the second ring light 321b, and irradiates the printed circuit board 1 to be inspected with light almost vertically from above.
  • Each ring light 321a, 321b, 321c irradiates the printed circuit board 1 with white light. That is, each of the ring lights 321a, 321b, and 321c irradiates the printed circuit board 1 with a plurality of color lights of red light, blue light, and green light at once.
  • the camera 322 is arranged so that its optical axis extends in the vertical direction (Z-axis direction), and images a predetermined inspection area on the printed circuit board 1 to be inspected from directly above.
  • the area to be inspected is one of a plurality of areas preset on the printed circuit board 1 with the size of the imaging field (imaging range) of the camera 322 as one unit.
  • the area to be inspected includes a component mounting area Ma, which will be described later, and is set to an area wider than the component mounting area Ma. Furthermore, a part of each inspection area is set so as to overlap a part of the adjacent inspection area.
  • the camera 322 is composed of a color camera, and its operation is controlled by the control device 33 (camera control unit 333 described later). Under the operation control of the control device 33 (camera control unit 333), the camera 322 captures an image of reflected light from the printed circuit board 1 while the printed circuit board 1 is simultaneously irradiated from the ring lights 321a, 321b, and 321c. I do. As a result, a color image of the area to be inspected on the printed circuit board 1 is acquired. This color image has a large number of pixels, and three types of parameter values relating to R (red), G (green), and B (blue) are set for each pixel. In this embodiment, each of these parameter values is expressed in the range of 0-1.
  • a color image captured by the camera 322 is transferred to the control device 33 (a color image capturing unit 334 described later). Then, the control device 33 executes inspection processing based on the color image.
  • the process of acquiring a color image with the camera 322 corresponds to the "image acquisition process”.
  • the control device 33 includes a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores various programs and fixed value data, and various data that are temporarily stored when executing various arithmetic processing. It consists of a computer that includes RAM (Random Access Memory) and these peripheral circuits.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the control device 33 includes a main control unit 331, a lighting control unit 332, a camera control unit 333, a color image acquisition unit 334, a hue image acquisition unit 335, a saturation image acquisition unit 336, It functions as various functional units such as a registration area information acquisition unit 337 , a mounting area information acquisition unit 338 , a foreign matter detection unit 339 , a quality determination unit 340 , a display control unit 341 , a movement mechanism control unit 342 , a transport mechanism control unit 343 .
  • the hue image acquisition unit 335 constitutes the “hue image acquisition means”
  • the saturation image acquisition unit 336 similarly constitutes the “saturation image acquisition means”
  • the registration area information acquisition unit 337 constitutes the “resist area
  • the foreign object detection unit 339 constitutes the "foreign object detection means”
  • the quality determination unit 340 constitutes the "good/failure determination means”.
  • control device 33 has a functional unit for inspecting the state of the cream solder 5, but this functional unit is omitted in this embodiment.
  • control device 33 includes an input unit 344 including a keyboard, a mouse, a touch panel, etc., a display unit 345 including a display screen, including a liquid crystal display, various data, programs, calculation results, inspection results, and the like. and a communication unit 347 capable of transmitting/receiving various data to/from the outside.
  • the display unit 345 constitutes "display means”.
  • the storage unit 346 is composed of a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), etc., and stores various information.
  • the storage unit 346 includes an image storage unit 346a, an inspection information storage unit 346b, an area information storage unit 346c, and an inspection result storage unit 346d.
  • the image storage unit 346a stores a color image captured by the camera 322 and acquired. Further, the image storage unit 346a also stores a hue image and a saturation image, which are respectively acquired by the hue image acquisition unit 335 and the saturation image acquisition unit 336, and the like, which will be described later. A color image, a hue image, a saturation image, and the like stored in the image storage unit 346 a can be displayed on the display unit 345 by the display control unit 341 as appropriate.
  • the inspection information storage unit 346b stores various information used for inspection of the printed circuit board 1.
  • the inspection information storage unit 346b stores a plurality of threshold values (hue threshold value, saturation threshold value) used for binarizing a hue image or a saturation image, A reference value (region specifying reference value) for detecting a foreign object, an area threshold value, a length threshold value, and the like are stored.
  • the length threshold is set to a value corresponding to 100 ⁇ m, for example.
  • the area information storage unit 346c stores the resist area information acquired by the resist area information acquisition unit 337.
  • the component mounting area information obtained by the mounting area information obtaining unit 338 is also stored in the area information storage unit 346c.
  • the inspection result storage unit 346d stores data on the result of foreign matter detection by the foreign matter detection unit 339 and inspection result data on the quality of the foreign matter by the quality determination unit 340 .
  • the inspection result storage unit 346d also stores inspection result data relating to the state of the cream solder 5, statistical data obtained by probabilistically processing various inspection result data, and the like. These test result data and statistical data can be displayed on the display unit 345 as appropriate by the display control unit 341 .
  • control device 33 Next, the various functional units that constitute the control device 33 will be described in detail. First, the moving mechanism control section 342 and the transport mechanism control section 343 will be described, and then the main control section 331 and the like will be described.
  • the movement mechanism control section 342 is a functional section that drives and controls the X-axis movement mechanism 323 and the Y-axis movement mechanism 324 , and controls the position of the inspection unit 32 based on command signals from the main control section 331 .
  • the moving mechanism control unit 342 drives and controls the X-axis moving mechanism 323 and the Y-axis moving mechanism 324 to move the inspection unit 32 to a position above an arbitrary inspection area on the printed circuit board 1 positioned and fixed at the inspection position. can be moved. Then, the inspection unit 32 is sequentially moved to a plurality of inspection areas set on the printed circuit board 1, and the inspection of the inspection areas is performed, thereby performing the inspection of the entire printed circuit board 1 to be inspected. be done.
  • the transport mechanism control unit 343 is a functional unit that drives and controls the transport mechanism 31 , and controls the transport position of the printed circuit board 1 to be inspected based on the command signal from the main control unit 331 .
  • the main control unit 331 is a functional unit that controls the entire post-solder-printing inspection apparatus 13 and is configured to be capable of transmitting and receiving various signals to and from other functional units such as the illumination control unit 332 and the camera control unit 333 .
  • the lighting control unit 332 is a functional unit that drives and controls the lighting device 321 .
  • the illumination control unit 332 performs timing control, etc. regarding irradiation of light from the lighting device 321 to the printed circuit board 1 or stop of irradiation based on a command signal from the main control unit 331 .
  • the camera control unit 333 is a functional unit that drives and controls the camera 322 .
  • the camera control unit 333 controls the imaging timing of the printed circuit board 1 by the camera 322 based on the command signal from the main control unit 331 .
  • the color image capturing unit 334 is a functional unit for capturing the color image captured and acquired by the camera 322 .
  • the color image captured by the color image capture unit 334 is stored in the image storage unit 346a.
  • the hue image acquisition unit 335 acquires a hue image of the inspection area of the printed circuit board 1 using the color image of the inspection area of the printed circuit board 1 stored in the image storage unit 346a.
  • a hue image is an image that indicates the hue of each pixel in a color image on the hue circle of the HSV color space. 9 and 10 show examples of hue images.
  • the hue image acquisition unit 335 uses the HSV color space where 0° (360°) is red, 60° is yellow, 120° is (exact) green, 180° is cyan, 240° is blue, and 300° is magenta.
  • the hue Hue hereinafter referred to as “hue H” of each pixel in the hue circle (see FIG.
  • the process of obtaining the hue image of the printed circuit board 1 by means of the hue image obtaining section 335 corresponds to the "hue image obtaining process".
  • the hue image is stored in the image storage unit 346a.
  • Equation 1 is used when the parameter value of B is the largest among the parameter values related to RGB.
  • Equation 2 is used when the R parameter value is the largest among the RGB parameter values.
  • Equation 3 is used when the G parameter value is the largest among the RGB parameter values.
  • the hue H is not defined.
  • R, G, and B indicate respective parameter values relating to RGB
  • MAX indicates the maximum value of each parameter value
  • MIN indicates the minimum value of each parameter value.
  • the saturation image acquisition unit 336 acquires a saturation image of the inspection area of the printed circuit board 1 using the color image of the inspection area of the printed circuit board 1 stored in the image storage unit 346a.
  • a saturation image is an image that indicates the saturation of each pixel in a color image. 11 and 12 show examples of saturation images.
  • the saturation image acquisition unit 336 calculates the saturation S (saturation in HSV format) of each pixel in the color image using the following formula 4, and calculates the saturation in which each pixel and its saturation S are associated. Get an image.
  • the step of obtaining the saturation image of the printed circuit board 1 by the saturation image obtaining section 336 corresponds to the "saturation image obtaining step".
  • the saturation image is stored in the image storage unit 346a.
  • ⁇ Formula 4> S (1-3 ⁇ MIN / (R + G + B))
  • R, G, and B indicate respective parameter values relating to RGB
  • MIN indicates the minimum value among the respective parameter values.
  • the saturation S of each pixel in the saturation image is represented by 0 to 1, and the closer the saturation S of a pixel is to 1, the closer the color of the pixel is to the primary color. In place of Equation 4, the saturation S may be obtained from Equation 4a below.
  • ⁇ Formula 4a> S (MAX-MIN)/MAX
  • the resist area information acquisition unit 337 acquires resist area information for specifying the range occupied by the resist area 4 on the printed circuit board 1 . In this embodiment, the resist area information acquisition unit 337 acquires resist area information based on the printed circuit board 1 to be inspected.
  • the registration area information acquisition unit 337 acquires the same hue image as above based on the color image. Note that the hue image acquired by the hue image acquisition unit 335 may be used.
  • the registration area information acquisition unit 337 performs processing for identifying connected components of pixels in the hue image in which the hue H is within a predetermined range (for example, 70° or more and 160° or less in this embodiment).
  • the area (in this embodiment, the number of pixels) of the connected component (lump portion) is calculated.
  • the registration area information acquisition unit 337 calculates the area of the mass portion of the color image that is green or close to green.
  • the resist area information acquisition unit 337 compares the area of the block portion with the reference value for area identification preliminarily stored in the inspection information storage unit 346b, and selects the block portion whose area exceeds the reference value for area identification. It is determined to be the resist area 4 . Then, the resist area information acquiring unit 337 acquires information for specifying the resist area 4 (for example, coordinate information indicating the position of the resist area 4, etc.) as resist area information. The acquired resist area information is stored in the area information storage unit 346c. In this embodiment, the process of acquiring the resist area information by the resist area information acquiring unit 337 corresponds to the "resist area information acquiring process".
  • the mounting area information acquisition unit 338 acquires mounting area information for specifying the "component mounting area” of the printed circuit board 1 .
  • a “component mounting region” refers to a “region where a component may be mounted", an exposed land 3b not covered with resist, and a region containing cream solder 5 or adhesive.
  • the "area where components may be mounted” basically refers to the "reference mounting position of components”. Including planned position. Self-alignment means that cream solder 5 melted by the reflow process wets and spreads along the surface of land 3b.
  • the "reference mounting position of the component” may be strictly set using design information or manufacturing information, or may be set simply using the position of the land 3b or the like.
  • the planned mounting positions of the components when they are most offset for self-alignment are positions P1, P2, P3, and P4 (thick position indicated by a two-dot chain line), the component reference mounting position PB (the position indicated by a thin two-dot chain line in FIGS. 7 and 8), positions P1 to P4, and the land 3b on which the component is to be mounted.
  • cream solder 5 on which the component is mounted is set as a component mounting region Ma.
  • the "component mounting area” is not limited to the minimum area including the "possible component mounting area", the land 3b, and the cream solder 5 or adhesive. The smallest area can be a suitably enlarged area.
  • the "area where a component may be mounted" can be said to be the minimum area including the positions P1 to P4 and the reference mounting position PB.
  • the mounting area information acquisition unit 338 uses, for example, information indicating the positional relationship between the designed registration area information and the component mounting area, and the positional relationship for the acquired registration area information is the same as the positional relationship.
  • a range of coordinates (coordinates indicating pixel positions) having a relationship of is obtained as mounting area information.
  • Information indicating the positional relationship is stored in advance in the inspection information storage unit 346b.
  • the acquired mounting area information is stored in the area information storage unit 346c.
  • the foreign matter detection unit 339 detects foreign matter with the resist area 4 specified by the resist area information in the hue image or chroma image of the inspection area as the inspection target.
  • the foreign matter detection unit 339 first obtains a binarized hue image obtained by binarizing each pixel in the hue image of the inspection area using hue components.
  • the binarized hue image is obtained by comparing the hue threshold value stored in advance in the inspection information storage unit 346b with the hue H of each pixel in the hue image, and binarizing each pixel in the hue image. is obtained by The resulting binary hue image is a black and white image with 0's (light areas) and 1's (dark areas).
  • the binarized hue image is stored in the image storage unit 346a.
  • a hue image (see FIG. 9) of the printed circuit board 1 to which the blond hair X1 is attached and a hue image of the printed circuit board 1 to which the brown hair X2 is attached (see FIG. 10) are shown.
  • the hue image the hues of the blond hair X1 and the brown hair X2 are sufficiently different from the hue of the resist region 4 for inspection. Therefore, in the binarized hue image, for example, the blond hair X1 and the brown hair X2 are represented by dark portions, and the resist area 4 is represented by bright portions.
  • the foreign matter detection unit 339 detects at least the resist area 4 specified by the resist area information obtained by the resist area information acquisition unit 337 in the binarized hue image. range). Therefore, the land 3b, the through hole 3c, the character portion and the graphic portion provided on the printed circuit board 1 are excluded from the inspection object (inspection range). In addition, in the present embodiment, since the resist area information and the hue image are acquired based on the same printed circuit board 1 to be inspected, the optimum inspection object for this printed circuit board 1 is set.
  • the foreign matter detection unit 339 performs a process of identifying connected components of pixels (for example, dark portions) having a hue different from that of the resist region 4 (for example, bright portions) in the inspection object (inspection range). , the area (for example, the number of pixels) of the specified connected component (lump portion) is calculated. The foreign object detection unit 339 also calculates the length (for example, the length in the X direction and the length in the Y direction) of the connected component (mass portion).
  • the foreign matter detection unit 339 compares the area of the lump portion with an area threshold value stored in advance in the inspection information storage unit 346b. Then, the foreign matter detection unit 339 determines that a foreign matter exists when the area of the lump portion exceeds the area threshold. Also, the foreign object detection unit 339 compares the length of the lump portion with a length threshold value stored in advance in the inspection information storage unit 346b. Then, the foreign object detection unit 339 determines that a foreign object exists when the length of the lump portion exceeds the length threshold. If a foreign object exists, the foreign object detection unit 339 stores foreign object position information (for example, coordinate information indicating the position of the foreign object) for specifying the position of this foreign object in the inspection result storage unit 346d.
  • foreign object position information for example, coordinate information indicating the position of the foreign object
  • the foreign matter detection unit 339 determines that no foreign matter exists when the area of the lump portion is equal to or less than the area threshold and the length of the lump portion is equal to or less than the length threshold.
  • the foreign matter detection unit 339 performs the same foreign matter detection processing as described above based on not only the hue image but also the saturation image of the inspection area. Detection of a foreign substance based on a chroma image is performed using a chroma difference with respect to the resist area 4 .
  • the foreign matter detection unit 339 first obtains a binarized chroma image obtained by binarizing each pixel of the chroma image with a chroma component.
  • the binarized chroma image is obtained by comparing the chroma threshold value stored in advance in the inspection information storage unit 346b with the chroma S of each pixel in the chroma image. It is obtained by binarization.
  • the resulting binarized chroma image is a black and white image with 0's (dark areas) and 1's (light areas).
  • the binarized saturation image is stored in the image storage unit 346a.
  • a saturation image (see FIG. 11) of the printed circuit board 1 to which the black hair X3 is attached and a saturation image of the printed circuit board 1 to which the white hair X4 is attached (see FIG. 12) are shown.
  • the saturation image the saturation of each of the black hair X3 and the white hair X4 and the saturation of the resist region 4 are sufficiently different for inspection. Therefore, in the binary saturation image, for example, the black hair X3 and the white hair X4 are represented by dark portions, and the resist region 4 is represented by bright portions.
  • the foreign matter detection unit 339 After obtaining the binarized chroma image, the foreign matter detection unit 339 detects at least the resist area 4 specified by the resist area information obtained by the resist area information acquisition unit 337 in the binarized chroma image. (inspection range).
  • the foreign matter detection unit 339 performs a process of specifying a connected component of pixels (for example, a dark portion) having a saturation different from that of the resist area 4 (for example, a bright portion) in the inspection object (inspection range). Also, the area and length of the specified connected component (mass portion) are calculated.
  • the foreign object detection unit 339 compares the area of the lump portion and the area threshold, and the length of the lump portion and the threshold, respectively. Then, the foreign object detection unit 339 determines that a foreign object exists when the area of the lump exceeds the area threshold or the length of the lump exceeds the length threshold. Foreign matter position information (coordinate information, etc.) related to the detected foreign matter is stored in the inspection result storage unit 346d.
  • the foreign object detection unit 339 may determine that a foreign object exists when the area of the lump exceeds the area threshold and the length of the lump exceeds the length threshold. Moreover, it is also possible to determine whether or not a foreign object exists by using parameters other than the area and length (for example, thickness and shape).
  • the foreign matter detection unit 339 determines that no foreign matter exists when the area of the lump portion is equal to or less than the area threshold and the length of the lump portion is equal to or less than the length threshold.
  • the foreign matter detection unit 339 performs foreign matter detection processing based on the hue image or the chroma image for all the inspection areas of the printed circuit board 1 . That is, the foreign matter detection unit 339 performs the above-described foreign matter detection processing using all hue images or saturation images related to the printed circuit board 1 to be inspected.
  • the results of detection of foreign substances for all the inspection areas are stored in the inspection result storage unit 346d.
  • the step of detecting a foreign object by the foreign object detection unit 339 corresponds to the "foreign object detection process".
  • the quality determination unit 340 determines quality of the foreign matter based on the positional relationship of the foreign matter detected by the foreign matter detection unit 339 with respect to the component mounting area Ma. In the present embodiment, the good/failure determination section 340 determines that the foreign matter detected by the foreign matter detection section 339 is "defective" when the foreign matter overlaps or touches the component mounting area Ma.
  • the pass/fail determination unit 340 determines that at least one of a plurality of coordinates specified by the foreign matter location information in the inspection area is It is determined whether or not it is included in the range of coordinates specified by this mounting area information. Then, when at least one of the coordinates of the foreign matter is included in the coordinate range of the component mounting area Ma, the good/failure determination unit 340 determines the foreign matter to be “defective”.
  • the quality determining unit 340 determines that the foreign matter is “defective”.
  • the good/bad judgment unit 340 judges the foreign matter to be "no problem".
  • the determination result by the pass/fail determination section 340 is stored in the inspection result storage section 346d in association with the foreign matter position information.
  • the pass/fail determination unit 340 performs the inspection process regarding the pass/fail of the foreign matter for all the inspection areas of the printed circuit board 1 . Then, the pass/fail determination section 340 determines that the foreign matter is not detected by the foreign matter detection section 339 in all the areas to be inspected on the printed circuit board 1, or that the foreign matter is "no problem" even if the foreign matter is detected. In this case, it is determined that there is no abnormality in the printed circuit board 1 to be inspected.
  • the quality determination unit 340 determines that the printed circuit board 1 to be inspected is defective. judge.
  • the judgment result by the pass/fail judging section 340 is stored in the inspection result storage section 346d.
  • the determination result is notified to the outside via the display unit 345, the communication unit 347, and the like.
  • the process of judging whether the foreign matter is good or bad by the good/bad judgment unit 340 corresponds to the "good/bad judgment process".
  • the display control unit 341 controls the display content when displaying the information stored in the storage unit 346 on the display unit 345 .
  • the display control unit 341 uses the information stored in the storage unit 346 to display an image (a hue image, a saturation image, or a color image) of the inspection area in which the foreign object is detected by the foreign object detection unit 339.
  • an image for example, images such as those shown in FIGS. 13 and 14
  • an image obtained by superimposing an image corresponding to the component mounting area Ma (for example, an image of a frame indicating the outer edge of the component mounting area Ma) can be displayed on the display unit 345. It is said that That is, the display control section 341 can display an image showing the positional relationship between the foreign matter detected by the foreign matter detection section 339 and the component mounting area Ma on the display section 345 .
  • the display control unit 341 distinguishes between the foreign matter detected by the foreign matter detection unit 339 and judged as “defective” by the quality determination unit 340 and the foreign matter not determined as “defective” by the quality determination unit 340 .
  • information for example, the letter "B" indicating that the foreign matter X is "defective” is determined to be “defective” by the quality determining unit 340.
  • information for example, characters such as “NB” for indicating that the foreign matter X that was not determined as “defective” by the quality determination unit 340 is not “defective” is displayed. It's like
  • this foreign matter X must not cause functional problems of the printed circuit board 1 in terms of the positional relationship with the component mounting area Ma. If possible, the foreign object can be prevented from being judged as defective. As a result, it is possible to more reliably prevent the printed circuit board 1 from being judged to be defective due to a foreign substance that is considered not to cause functional problems of the printed circuit board 1 . As a result, it is possible to reduce the number of printed circuit boards 1 that are judged to be defective and discarded, and to improve the yield.
  • the detected foreign matter is considered to cause functional problems of the printed circuit board 1 in terms of the positional relationship with the component mounting area Ma, the foreign matter can be determined to be defective. Therefore, it is possible to appropriately detect foreign matter that may cause functional problems in the printed circuit board 1, and to more reliably prevent the printed circuit board 1 from being erroneously determined to be non-defective.
  • the foreign substance when a foreign substance overlaps or touches the component mounting area Ma, the foreign substance is determined to be defective. Therefore, it is possible to relatively easily determine whether or not there is a defective foreign matter that may cause a functional problem of the printed circuit board 1 . As a result, it is possible to reduce the burden of the determination process.
  • the display unit 345 can display at least an image representing the positional relationship between the foreign matter detected by the foreign matter detection unit 339 and the component mounting area Ma. Therefore, the positional relationship between the detected foreign matter and the component mounting area Ma can be easily grasped visually. Therefore, it is possible to improve the convenience of checking whether the inspection is being performed appropriately (as intended) and checking/adjusting the inspection conditions.
  • the foreign matter is detected using the chroma difference with respect to the resist region 4. is configured as Therefore, black hair and white hair located in the resist area 4 can be detected with high accuracy, and the ability to detect foreign matter can be further enhanced.
  • the pass/fail determination unit 340 determines whether or not at least one of a plurality of coordinates specified by the foreign object position information is included in the range of coordinates specified by the mounting area information. It is configured to determine whether the product is good or bad.
  • the pass/fail determination unit 340 determines from the foreign matter X the area PP (the area indicated by the thick two-dot chain line in FIG. 12) where the component may be mounted, the land 3b, and the cream. Each distance to an object such as solder 5 included in the component mounting area is calculated, and the quality of the foreign matter X is determined depending on whether or not the minimum value of these distances exceeds a predetermined determination value Dk.
  • the distances D1, D2, D3, D4, and D5 are calculated, and the quality of the foreign matter X is determined by comparing the distance D3, which is the minimum value of these distances D1 to D5, with the determination value Dk. be done.
  • the component mounting area Ma is rectangular, but the shape of the component mounting area Ma is not limited to this, and can be changed according to the shape of the land 3b or the component, for example. You may
  • the quality of the foreign matter is determined by determining whether the foreign matter overlaps or touches the component mounting area Ma.
  • the foreign matter quality determination method is not limited to this, and the quality determination of the foreign matter may be performed based on the positional relationship of the foreign matter with respect to the component mounting area Ma. Therefore, for example, the quality of the foreign matter may be determined based on the shortest distance from the component mounting area Ma to the foreign matter or the average value of the distances from a plurality of positions of the foreign matter to the component mounting area Ma.
  • the display control unit 341 can display the foreign matter detected by the foreign matter detection unit 339 on the display unit 345, but only the foreign matter determined to be defective by the quality determination unit 340 may be selectively displayed.
  • the display control unit 341 may be able to display information related to these foreign substances on the display unit 345 in order of distance to the component mounting area Ma.
  • the display unit 345 may arrange and display enlarged images of each foreign matter in order of distance to the component mounting area Ma.
  • the display control unit 341 may be capable of selectively displaying only the foreign matter separated from the component mounting area Ma by a predetermined distance or less on the display unit 345 .
  • the component mounting area Ma may be configured to be expandable/reduceable, and the foreign object to be displayed may be changed by enlarging or reducing the component mounting area Ma.
  • the registration area information acquisition unit 337 acquires the registration area information by extracting a portion having a certain range of hues in the hue image of the printed circuit board 1 to be inspected as a resist area. is configured to On the other hand, the registration area information acquisition unit 337 may acquire the registration area information by extracting a portion having a certain range of saturation in the saturation image as the registration area. Of course, these resist area information acquisition methods may be used together.
  • the resist area information acquisition unit 337 is configured to acquire resist area information based on the image of the printed circuit board 1 to be inspected.
  • the resist area information acquisition unit 337 obtains a hue image of the master substrate using the master color image, extracts an area that matches the hue of the resist area from the hue image, and obtains the master color image.
  • the resist area information may be acquired by at least one of obtaining a chroma image of the master substrate using the chroma image and extracting an area that matches the chroma of the resist area from the chroma image.
  • a master color image is a color image of a master board (not shown) that is an ideal printed board 1 .
  • the master color image can be obtained by, for example, capturing an image of the master substrate supplied to the post-solder-printing inspection device 13 with the camera 322 while the illumination device 321 illuminates the master substrate.
  • sufficiently accurate resist area information can be obtained in relation to the printed circuit board 1 to be inspected without using design information or manufacturing information. .
  • the resist region information is obtained by extracting the region that matches the hue and saturation of the resist region from the hue image and the saturation image, the resist region 4 on the master substrate can be detected more clearly than when the brightness image is used. can be precisely identified. As a result, more accurate resist area information can be obtained.
  • the resist area information acquisition unit 337 may acquire resist area information based on at least one of the design information and manufacturing information of the printed circuit board 1 .
  • Design information includes CAD data of printed circuit boards
  • manufacturing information includes Gerber data of printed circuit boards.
  • the printed circuit board 1 to be inspected can be sufficiently inspected. Accurate resist area information can be easily obtained.
  • the foreign matter detection unit 339 is configured to detect foreign matter using the hue image and the saturation image based on the color image obtained by the camera 322. and the saturation image may be used to detect the foreign matter. Also, the foreign matter detection unit 339 may detect foreign matter using an image other than the hue image and the saturation image. Therefore, a color image (RGB image) or a brightness image acquired based on a color image may be used to detect a foreign object.
  • a brightness image is an image that indicates the brightness of each pixel in a color image.
  • each ring light 321a, 321b, 321c is configured to emit white light, but may emit red, blue, or green light (that is, different colors).
  • the camera 322 is composed of a monochrome camera, and each time the ring lights 321a, 321b, and 321c sequentially emit light, the printed circuit board 1 is imaged by the camera 322, and a total of three types of images are obtained. may be configured to obtain Then, based on these three types of images, a hue image, a saturation image, or the like may be obtained.
  • a hue image or a saturation image is binarized to obtain a binarized hue image or a binarized saturation image in detecting a foreign substance. It is not necessary to obtain a modified image. Therefore, for example, the foreign matter may be detected using the hue image and the saturation image as they are. For example, the area and length of a portion having a certain range of hue or saturation in the hue image or saturation image may be obtained, and foreign matter may be detected based on this area or length.

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Abstract

歩留まりの向上を図ることができるとともに、プリント基板に機能上の問題を生じさせ得る異物を適切に検出することができる基板検査装置などを提供する。プリント基板1の検査では、まず、プリント基板1に対する部品の実装位置に対応する領域である部品実装領域Maを包含するとともに、該部品実装領域Maよりも広い、プリント基板1における被検査領域に係る画像が取得される。そして、取得された画像に基づき、被検査領域における異物Xが検出される。その上で、検出された異物Xが直ちに不良と判定されることなく、部品実装領域Maに対する異物Xの位置関係に基づき、該異物についての良否が判定される。従って、異物Xが検出されたとしても、異物Xが部品実装領域Maとの位置関係の点からプリント基板1の機能上の問題を生じさせないと考えられる場合には、異物Xを不良と判定させないようにすることができる。

Description

基板検査装置及び基板検査方法
 本発明は、プリント基板を検査するための基板検査装置及び基板検査方法に関する。
 プリント基板は、平板状のベース基板、該ベース基板の表面に形成された回路パターン及びランド、並びに、ベース基板の表面上であってランドなどを除く部分をコーティングする絶縁性のレジストなどを備えている。
 一般に、プリント基板上に部品を実装する基板製造ラインにおいては、まずランド上にクリーム半田が印刷される(半田印刷工程)。次に、該クリーム半田の粘性に基づいてプリント基板上に部品が仮止めされる(マウント工程)。その後、かかるプリント基板がリフロー炉へ導かれ、クリーム半田を加熱溶融することで半田付けが行われる(リフロー工程)。
 通常、このような基板製造ラインにおいては、クリーム半田の印刷されたプリント基板を撮像して得た画像に基づき、プリント基板における異物の検出が行われる。
 異物の検出手法としては、検査対象のプリント基板を撮像して画像を取得するとともに、取得した画像と模範となる基板(マスター基板)の画像とを比較することで、異物を検出する手法が提案されている(例えば、特許文献1等参照)。この手法によれば、プリント基板上に存在する異物を容易に検出することができるとされている。尚、特許文献1では、ホールや回路パターンを検査対象から除外する点が記載されている。
 また、その他の異物の検出手法としては、部品の装着位置に対応する領域であって、異物の有無の検査が必要な領域を異物検査エリアとして設定し、この設定された異物検査エリアを対象とした画像処理を行うことで、異物検査エリアにおける異物の有無を検出する手法が知られている(例えば、特許文献2等参照)。この手法によれば、異物検査が特に必要となる領域のみを対象として処理を行うため、処理負荷の軽減を図ることができるとされている。
特開2017-125861号公報 特開2018-113467号公報
 ところで、プリント基板に異物が存在する場合、その異物の存在位置によっては、異物(例えば、リフロー炉での加熱に伴い炭化した毛髪など)による複数のランド間での短絡などの不具合が発生し、プリント基板に機能上の問題を生じさせるおそれがある。その一方で、プリント基板に異物が存在していたとしても、例えばその異物が絶縁性のレジストに載っており、かつ、ランド等から十分に離間している場合には、その異物に起因するプリント基板の機能上の問題が生じないことがある。
 この点、上記特許文献1に記載の手法では、必要に応じてホールや回路パターンが検査対象から除外されるものの、基本的には画像における全領域を対象として異物の検出が行われる。そのため、プリント基板に機能上の問題を生じさせないような位置に異物が存在している場合であっても、この異物が検出されたことを理由としたプリント基板の不良判定が行われ、結果的に、歩留まりの低下を招くおそれがある。
 一方、上記特許文献2に記載の手法では、異物検査エリアを対象として異物の有無を検出するため、プリント基板に機能上の問題を生じさせないような位置に存在する異物による、プリント基板の不良判定を防止することができると考えられる。しかしながら、異物が比較的大きなものである場合には、図18に示すような、異物Xが異物検査エリアArにほんの少しだけ重なるような状態であっても、この異物Xを原因としたプリント基板の機能上の問題が生じ得る。この点、上記特許文献2に記載の手法では、上記状態の異物が存在する場合に、異物検査エリア内における該異物に係る領域の占める面積が非常に小さなものとなるため、該異物が検出されなかったり、無視されたりするおそれがある。従って、プリント基板に機能上の問題を生じさせるような異物が存在しているにも関わらず、検査対象のプリント基板を良品と誤って判定してしまうおそれがある。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩留まりの向上を図ることができるとともに、プリント基板に機能上の問題を生じさせ得る異物を適切に検出することができる基板検査装置などを提供することにある。
 以下、上記目的を解決するのに適した各手段につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。
 手段1.クリーム半田の印刷されたプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
 前記プリント基板に対する部品の実装位置に対応する領域である部品実装領域を包含するとともに、該部品実装領域よりも広い、前記プリント基板における所定の被検査領域に係る画像を取得可能な画像取得手段と、
 前記画像取得手段により取得された画像に基づき、前記被検査領域における異物を検出する異物検出手段と、
 前記部品実装領域に対する、前記異物検出手段により検出された異物の位置関係に基づき、該異物についての良否を判定する良否判定手段とを備えることを特徴とする基板検査装置。
 尚、「部品実装領域」とは、「部品が実装される可能性のある領域」、レジストで覆われていない露出したランド、及び、クリーム半田又は接着剤を含む領域をいう。但し、「部品実装領域」は、「部品が実装される可能性のある領域」、ランド、及び、クリーム半田又は接着剤を含む最小の領域に限られず、異物の移動などを考慮して、前記最小の領域を適宜拡大した領域とすることができる。
 また、「部品が実装される可能性のある領域」は、基本的には「部品の基準実装位置」をいうが、セルフアライメントを利用する場合、セルフアライメントに対応してオフセットされる部品の実装予定位置を含む領域とされる。尚、「部品の基準実装位置」は、設計情報や製造情報を利用して厳密に設定してもよいし、ランド等の位置を利用して簡略的に設定してもよい。
 上記手段1によれば、まず、異物検出手段によって、部品実装領域を含む広い領域(被検査領域)を対象として、異物の検出が行われる。そして、異物が検出されたときには、この異物を直ちに不良と判定することなく、良否判定手段によって、この異物と部品実装領域との位置関係に基づき、この異物についての良否が判定される。
 従って、異物が検出されたとしても、この異物が部品実装領域との位置関係の点からプリント基板の機能上の問題を生じさせないと考えられる場合には、該異物を不良と判定させないようにすることができる。これにより、プリント基板の機能上の問題を生じさせないと考えられる異物に起因した、プリント基板の不良判定をより確実に防止できる。その結果、不良判定されて廃棄されるプリント基板を減らすことができ、歩留まりの向上を図ることができる。
 一方、検出された異物が部品実装領域との位置関係の点からプリント基板の機能上の問題を生じさせ得ると考えられる場合には、該異物を不良と判定させることができる。従って、プリント基板に機能上の問題を生じさせ得る異物を適切に検出することができ、プリント基板が良品と誤判定されることをより確実に防止できる。
 手段2.前記良否判定手段は、前記異物検出手段により検出された異物が前記部品実装領域に重なる又は接する場合に該異物を不良と判定するように構成されていることを特徴とする手段1に記載の基板検査装置。
 上記手段2によれば、プリント基板の機能上の問題を生じさせ得る不良の異物であるか否かの判定を比較的容易に行うことができる。従って、判定処理に係る負担の軽減を図ることができる。
 手段3.情報を表示可能な表示手段を備え、
 前記表示手段において、少なくとも前記異物検出手段により検出された異物と前記部品実装領域との位置関係を表す画像を表示可能に構成されていることを特徴とする手段1又は2に記載の基板検査装置。
 上記手段3によれば、検出された異物と部品実装領域との位置関係を視覚をもって容易に把握することができる。従って、検査が適切に(狙い通りに)行われているか否かの確認や検査条件の確認・調節などに関する利便性を高めることができる。
 手段4.前記プリント基板には、緑色のレジスト領域が設けられており、
 前記画像取得手段は、複数のカラー光を用いて、前記被検査領域に係るカラー画像を取得するように構成され、
 前記プリント基板における前記レジスト領域が占める範囲を特定するためのレジスト領域情報を取得するレジスト領域情報取得手段と、
 前記画像取得手段により取得された前記カラー画像を用いて、前記被検査領域の色相画像を得る色相画像取得手段とを備え、
 前記異物検出手段は、前記色相画像の少なくとも前記レジスト領域情報により特定される前記レジスト領域において、該レジスト領域に対する色相差を利用して異物を検出可能に構成されていることを特徴とする手段1乃至3のいずれかに記載の基板検査装置。
 異物のうち茶髪や金髪といった毛髪は、緑色のレジスト領域に対し明度や彩度の点で相違が生じにくい。一方、茶髪や金髪といった毛髪は緑色のレジスト領域に対し色相の点で差異が生じやすい。この点を利用し、上記手段4によれば、色相画像の少なくともレジスト領域において、該レジスト領域との色相差を利用して異物を検出可能とされている。従って、レジスト領域に位置する茶髪や金髪を精度よく検出することができ、異物の検出能力を高めることができる。
 手段5.前記プリント基板には、緑色のレジスト領域が設けられており、
 前記画像取得手段は、複数のカラー光を用いて、前記被検査領域に係るカラー画像を取得するように構成され、
 前記プリント基板における前記レジスト領域が占める範囲を特定するためのレジスト領域情報を取得するレジスト領域情報取得手段と、
 前記画像取得手段により取得された前記カラー画像を用いて、前記被検査領域の彩度画像を得る彩度画像取得手段とを備え、
 前記異物検出手段は、前記彩度画像の少なくとも前記レジスト領域情報により特定される前記レジスト領域において、該レジスト領域に対する彩度差を利用して異物を検出可能に構成されていることを特徴とする手段1乃至4のいずれかに記載の基板検査装置。
 異物のうち黒髪や白髪といった毛髪は、緑色のレジスト領域に対し彩度の点で特に差異が生じやすい。この点を利用し、上記手段5によれば、レジスト領域に対する彩度差を利用して異物を検出するように構成されている。従って、レジスト領域に位置する黒髪や白髪を精度よく検出することができ、異物の検出能力をより高めることができる。
 尚、上記手段4,5に係る両構成を採用してもよい。すなわち、被検査領域に係る色相画像及び彩度画像の双方を利用して異物の検出を行うように構成してもよい。この場合、黒髪、白髪、茶髪又は金髪といった一般によく見られる色の毛髪の検出を精度よく行うことができる。
 手段6.クリーム半田の印刷されたプリント基板を検査するための基板検査方法であって、
 前記プリント基板に対する部品の実装位置に対応する領域である部品実装領域を包含するとともに、該部品実装領域よりも広い、前記プリント基板における所定の被検査領域に係る画像を取得可能な画像取得工程と、
 前記画像取得工程により取得された画像に基づき、前記被検査領域における異物を検出する異物検出工程と、
 前記部品実装領域に対する、前記異物検出工程により検出された異物の位置関係に基づき、該異物についての良否を判定する良否判定工程とを含むことを特徴とする基板検査方法。
 上記手段6によれば、上記手段1と同様の作用効果が奏されることとなる。
 手段7.前記良否判定工程では、前記異物検出工程により検出された異物が前記部品実装領域に重なる又は接する場合に該異物を不良と判定することを特徴とする手段6に記載の基板検査方法。
 上記手段7によれば、上記手段2と同様の作用効果が奏される。
プリント基板の平面模式図である。 プリント基板の部分拡大断面模式図である。 プリント基板の製造ラインの構成を示すブロック図である。 半田印刷後検査装置を模式的に示す概略構成図である。 半田印刷後検査装置の機能構成を示すブロック図である。 HSV色空間の色相環を簡易的に示す図である。 部品実装領域などを示す模式図である。 部品実装領域などを示す模式図である。 金髪の付着した被検査基板に係る色相画像を示す図である。 茶髪の付着した被検査基板に係る色相画像を示す図である。 黒髪の付着した被検査基板に係る彩度画像を示す図である。 白髪の付着した被検査基板に係る彩度画像を示す図である。 部品実装領域と重なり、不良と判定される異物などを示す模式図である。 部品実装領域と接し、不良と判定される異物などを示す模式図である。 別の実施形態において、表示される画像を示す模式図である。 別の実施形態において、異物の良否判定手法を説明するための模式図である。 別の実施形態における異物の良否判定手法を補足説明するための模式図である。 従来技術における、異物の検出手法を説明するための模式図である。
 以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、プリント基板1の構成について説明する。
 図1,2に示すように、プリント基板1は、ガラスエポキシ樹脂等からなる平板状のベース基板2に、銅箔からなる回路パターン3a及びランド3b、ベース基板2の表裏に設けられたランド3bを貫通するスルーホール3cなどが形成されたものである。ランド3b上やスルーホール3cには、半田粒をフラックスで練ってなるクリーム半田5が印刷されている。クリーム半田5を介して図示しない所定の部品(例えば電子部品)における電極部とランド3bとが電気的に接続された状態となる。
 また、ベース基板2の表面であってランド3bを除く部位は、緑色のレジスト領域4(図1にて散点模様で示す領域)が設けられている。レジスト領域4は、絶縁性のレジストからなり、ベース基板2や回路パターン3aをコーティングする。尚、プリント基板1には、必要に応じて、前記部品を固定するための接着剤が塗布される。
 次に、プリント基板1を製造する製造ライン(製造工程)について図3を参照して説明する。図3に示すように、製造ライン10には、その上流側(図3上側)から順に、半田印刷機12、半田印刷後検査装置13、部品実装機14、リフロー装置15、及び、リフロー後検査装置16が設置されている。プリント基板1は、これら装置に対しこの順序で搬送されるように設定されている。本実施形態においては、半田印刷後検査装置13が「基板検査装置」を構成する。
 半田印刷機12は、プリント基板1の各ランド3b上などにクリーム半田5を印刷する半田印刷工程を行う。例えば、スクリーン印刷によりクリーム半田5の印刷が行われる。スクリーン印刷では、まずスクリーンマスクの下面をプリント基板1に接触させた状態で、該スクリーンマスク上面にクリーム半田5を供給する。前記スクリーンマスクには、プリント基板1の各ランド3bに対応する複数の開口部が形成されている。次いで、前記スクリーンマスクの上面に所定のスキージを接触させつつ移動させることにより、前記開口部内にクリーム半田5を充填する。その後、プリント基板1を前記スクリーンマスクの下面から離間させることにより、ランド3bにクリーム半田5が塗布されるとともに、スルーホール3cにクリーム半田5が充填される。
 半田印刷後検査装置13は、印刷されたクリーム半田5の状態やプリント基板1における異物の有無などを検査する半田印刷後検査工程を行う。半田印刷後検査装置13については後により詳しく説明する。
 部品実装機14は、クリーム半田5が印刷されたランド3bなどに前記部品を搭載する部品実装工程(マウント工程)を行う。これにより、前記部品の電極部がそれぞれ所定のクリーム半田5に対し仮止めされる。尚、部品実装機14は、印刷されたクリーム半田5の位置に応じて、部品の実装位置を調節可能である。
 リフロー装置15は、クリーム半田5を加熱溶融させて、ランド3bと、前記部品の前記電極部とを半田接合(半田付け)するリフロー工程を行う。
 リフロー後検査装置16は、リフロー工程において半田接合が適切に行われたか否か等について検査するリフロー後検査工程を行う。例えばリフロー工程後のプリント基板1の画像データ等を用いて前記部品における位置ずれの有無などを検査する。
 このように、製造ライン10では、プリント基板1が順次搬送されつつ、半田印刷工程→半田印刷後検査工程→部品実装工程(マウント工程)→リフロー工程→リフロー後検査工程が行われるようになっている。
 この他、図示は省略するが、製造ライン10は、半田印刷機12と半田印刷後検査装置13との間などの上記各装置間に、プリント基板1を移送するためのコンベア等を備えている。また、半田印刷後検査装置13と部品実装機14との間やリフロー後検査装置16の下流側には分岐装置が設けられている。そして、半田印刷後検査装置13やリフロー後検査装置16にて良品判定されたプリント基板1は、そのまま下流側へ案内される一方、検査装置13,16にて不良品判定されたプリント基板1は分岐装置により不良品貯留部(不図示)へと排出されるようになっている。
 次に、半田印刷後検査装置13の構成について図4,5を参照して説明する。
 図4,5に示すように、半田印刷後検査装置13は、プリント基板1の搬送や位置決め等を行う搬送機構31と、プリント基板1の検査を行うための検査ユニット32と、搬送機構31や検査ユニット32の駆動制御をはじめ、半田印刷後検査装置13における各種制御や画像処理、演算処理を実行する制御装置33(図5参照)とを備えている。
 搬送機構31は、プリント基板1の搬入出方向に沿って配置された一対の搬送レール31aと、各搬送レール31aに対し回転可能に配設された無端のコンベアベルト31bとを備えている。また、図示は省略するが、搬送機構31には、前記コンベアベルト31bを駆動するモータ等の駆動手段と、プリント基板1を所定位置に位置決めするためのチャック機構とが設けられている。搬送機構31は、制御装置33(後述する搬送機構制御部343)により駆動制御される。
 上記構成の下、半田印刷後検査装置13へ搬入されたプリント基板1は、搬入出方向と直交する幅方向の両側縁部がそれぞれ搬送レール31aに挿し込まれるとともに、コンベアベルト31b上に載置される。続いて、コンベアベルト31bが動作を開始し、プリント基板1が所定の検査位置まで搬送される。プリント基板1が検査位置に達すると、コンベアベルト31bが停止するとともに、前記チャック機構が作動する。このチャック機構の動作により、コンベアベルト31bが押し上げられ、コンベアベルト31bと搬送レール31aの上辺部によってプリント基板1の両側縁部が挟持された状態となる。これにより、プリント基板1が検査位置に位置決め固定される。検査が終了すると、チャック機構による固定が解除されるとともに、コンベアベルト31bが動作を開始する。これにより、プリント基板1は、半田印刷後検査装置13から搬出される。勿論、搬送機構31の構成は、上記形態に限定されるものではなく、他の構成を採用してもよい。
 検査ユニット32は、搬送レール31a(プリント基板1の搬送路)の上方に配設されている。検査ユニット32は、照明装置321及びカメラ322を備えている。また、検査ユニット32は、X軸方向(図4左右方向)への移動を可能とするX軸移動機323、及び、Y軸方向(図4前後方向)への移動を可能とするY軸移動機構324をも備えている。検査ユニット32は、制御装置33(後述する移動機構制御部342)により駆動制御される。本実施形態では、照明装置321及びカメラ322が「画像取得手段」を構成する。
 照明装置321は、半田印刷後検査装置13による検査対象のプリント基板1に対し、所定の光を照射するものである。より詳しく説明すると、照明装置321は、第一リングライト321a、第二リングライト321b及び第三リングライト321cを備えている。
 第一リングライト321aは、検査対象のプリント基板1に対し略水平方向からの光照射を行う。第二リングライト321bは、第一リングライト321aよりも上方に配置され、検査対象のプリント基板1に対し斜め上方からの光照射を行う。第三リングライト321cは、第二リングライト321bの内側に配置されており、検査対象のプリント基板1に対しほぼ鉛直上方からの光照射を行う。
 各リングライト321a,321b,321cは、それぞれプリント基板1に対し白色光を照射する。すなわち、各リングライト321a,321b,321cは、赤色光、青色光及び緑色光という複数のカラー光を一度にプリント基板1へと照射するようになっている。
 カメラ322は、その光軸が上下方向(Z軸方向)に沿うように配置されており、検査対象のプリント基板1における所定の被検査領域を真上から撮像する。尚、被検査領域とは、カメラ322の撮像視野(撮像範囲)の大きさを1単位としてプリント基板1に予め設定された複数のエリアのうちの1つのエリアである。また、被検査領域は、後述する部品実装領域Maを包含するとともに、該部品実装領域Maよりも広い領域に設定されている。さらに、各被検査領域の一部は、隣接する被検査領域の一部と重なるように設定されている。
 カメラ322は、カラーカメラで構成されており、制御装置33(後述するカメラ制御部333)により動作制御される。制御装置33(カメラ制御部333)の動作制御により、カメラ322は、各リングライト321a,321b,321cからプリント基板1に対する同時照射が行われている状態で、このプリント基板1からの反射光の撮像を行う。これにより、プリント基板1の被検査領域に係るカラー画像が取得されることとなる。このカラー画像は、多数の画素を有しており、各画素に対応して、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)に係る3種類のパラメータ値がそれぞれ設定されている。本実施形態において、これらパラメータ値はそれぞれ0~1の範囲で表現される。
 カメラ322によって撮像されて取得されたカラー画像は、制御装置33(後述のカラー画像取込部334)に転送される。そして、制御装置33は、該カラー画像に基づき検査処理を実行する。本実施形態では、カメラ322によってカラー画像を取得する工程が「画像取得工程」に相当する。
 制御装置33は、所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)、各種プログラムや固定値データ等を記憶するROM(Read Only Memory)、各種演算処理の実行に際して各種データが一時的に記憶されるRAM(Random Access Memory)及びこれらの周辺回路等を含んだコンピュータからなる。
 制御装置33は、CPUが各種プログラムに従って動作することで、メイン制御部331、照明制御部332、カメラ制御部333、カラー画像取込部334、色相画像取得部335、彩度画像取得部336、レジスト領域情報取得部337、実装領域情報取得部338、異物検出部339、良否判定部340、表示制御部341、移動機構制御部342、搬送機構制御部343などの各種機能部として機能する。本実施形態では、色相画像取得部335が「色相画像取得手段」を構成し、同様に、彩度画像取得部336が「彩度画像取得手段」を、レジスト領域情報取得部337が「レジスト領域情報取得手段」を、異物検出部339が「異物検出手段」を、良否判定部340が「良否判定手段」を、それぞれ構成する。
 但し、上記各種機能部は、上記CPU、ROM、RAMなどの各種ハードウェアが協働することで実現されるものであり、ハード的又はソフト的に実現される機能を明確に区別する必要はなく、これらの機能の一部又は全てがICなどのハードウェア回路により実現されてもよい。また、制御装置33は、クリーム半田5の状態を検査するための機能部を備えているが、本実施形態では、該機能部を省略している。
 さらに、制御装置33には、キーボードやマウス、タッチパネル等で構成される入力部344、液晶ディスプレイ等で構成される、表示画面を備えた表示部345、各種データやプログラム、演算結果、検査結果等を記憶可能な記憶部346、外部と各種データを送受信可能な通信部347などが設けられている。本実施形態では、表示部345が「表示手段」を構成する。まず、記憶部346及び通信部347について説明する。
 記憶部346は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等で構成されており、各種情報を記憶する。記憶部346は、画像記憶部346a、検査用情報記憶部346b、領域情報記憶部346c及び検査結果記憶部346dを備えている。
 画像記憶部346aは、カメラ322により撮像され取得されたカラー画像を記憶する。また、画像記憶部346aには、色相画像取得部335や彩度画像取得部336によって取得される、それぞれ後述する色相画像及び彩度画像なども記憶される。画像記憶部346aに記憶されたカラー画像、色相画像及び彩度画像などは、表示制御部341によって適宜表示部345に表示させることが可能となっている。
 検査用情報記憶部346bは、プリント基板1の検査に用いられる各種情報を記憶する。例えば、検査用情報記憶部346bには、色相画像や彩度画像に二値化処理を施すために用いられる複数の閾値(色相閾値、彩度閾値)、レジスト領域4か否かの判定に用いられる基準値(領域特定用基準値)、異物を検出するための面積閾値及び長さ閾値などが記憶される。尚、長さ閾値は、例えば100μmに相当する値に設定される。
 領域情報記憶部346cは、レジスト領域情報取得部337により取得されたレジスト領域情報を記憶する。また、領域情報記憶部346cには、実装領域情報取得部338により取得された部品実装領域情報も記憶される。
 検査結果記憶部346dは、異物検出部339による異物検出の結果に関するデータや、良否判定部340による異物の良否に関する検査結果データを記憶する。また、検査結果記憶部346dには、クリーム半田5の状態に関する検査結果データや、各種検査結果データを確率統計的に処理した統計データなども記憶される。これらの検査結果データや統計データは、表示制御部341によって適宜表示部345に表示させることが可能となっている。
 次に、制御装置33を構成する上記各種機能部について詳しく説明する。まず、移動機構制御部342及び搬送機構制御部343について説明し、その後、メイン制御部331等について説明する。
 移動機構制御部342は、X軸移動機構323及びY軸移動機構324を駆動制御する機能部であり、メイン制御部331からの指令信号に基づき、検査ユニット32の位置を制御する。移動機構制御部342は、X軸移動機構323及びY軸移動機構324を駆動制御することにより、検査ユニット32を、検査位置に位置決め固定されたプリント基板1における任意の被検査領域の上方位置へ移動させることができる。そして、プリント基板1に設定された複数の被検査領域に検査ユニット32が順次移動されつつ、該被検査領域に係る検査が実行されていくことで、検査対象のプリント基板1全域の検査が実行される。
 搬送機構制御部343は、搬送機構31を駆動制御する機能部であり、メイン制御部331からの指令信号に基づき、検査対象となるプリント基板1の搬送位置を制御する。
 次いで、メイン制御部331等について説明する。メイン制御部331は、半田印刷後検査装置13全体の制御を司る機能部であり、照明制御部332やカメラ制御部333など他の機能部と各種信号を送受信可能に構成されている。
 照明制御部332は、照明装置321を駆動制御する機能部である。照明制御部332は、メイン制御部331からの指令信号に基づき、照明装置321からプリント基板1に対する光の照射又は照射停止に関するタイミング制御などを行う。
 カメラ制御部333は、カメラ322を駆動制御する機能部である。カメラ制御部333は、メイン制御部331からの指令信号に基づき、カメラ322によるプリント基板1の撮像タイミングなどを制御する。
 カラー画像取込部334は、カメラ322により撮像され取得されたカラー画像を取り込むための機能部である。カラー画像取込部334によって取り込まれたカラー画像は、画像記憶部346aに記憶される。
 色相画像取得部335は、画像記憶部346aに記憶された、プリント基板1の被検査領域に関するカラー画像を用いて、プリント基板1の被検査領域に係る色相画像を取得する。色相画像は、カラー画像における各画素の、HSV色空間の色相環における色相を示す画像である。図9,10に色相画像の一例を示す。色相画像取得部335は、0°(360°)を赤、60°を黄、120°を(厳密な)緑、180°をシアン、240°を青、300°をマゼンタとしたHSV色空間の色相環(図6参照)における各画素の色相Hue(以下、「色相H」と記載する)を求め、各画素とその色相Hとが関連付けられてなる色相画像を取得する。本実施形態では、色相画像取得部335によってプリント基板1の色相画像を得る工程が「色相画像取得工程」に相当する。色相画像は、画像記憶部346aに記憶される。
 色相Hは、以下の数式1,2又は3を用いて算出される。尚、数式1は、RGBに係る各パラメータ値のうちBのパラメータ値が最大である場合に用いられる。数式2は、RGBに係る各パラメータ値のうちRのパラメータ値が最大である場合に用いられる。数式3は、RGBに係る各パラメータ値のうちGのパラメータ値が最大である場合に用いられる。但し、RGBに係る各パラメータ値の最大値及び最小値が等しい場合、色相Hは定義されない。
<数式1> H=60×(G-R)/(MAX-MIN)+60
<数式2> H=60×(B-G)/(MAX-MIN)+180
<数式3> H=60×(R-B)/(MAX-MIN)+300
 尚、数式1~3において、R,G,BはそれぞれRGBに係る各パラメータ値を示し、MAXは各パラメータ値のうちの最大値を示し、MINは各パラメータ値のうちの最小値を示す。
 彩度画像取得部336は、画像記憶部346aに記憶された、プリント基板1の被検査領域に関するカラー画像を用いて、プリント基板1の被検査領域に係る彩度画像を取得する。彩度画像は、カラー画像における各画素の彩度を示す画像である。図11,12に彩度画像の一例を示す。彩度画像取得部336は、次の数式4を用いてカラー画像における各画素の彩度S(HSV形式の彩度)を算出し、各画素とその彩度Sとが関連付けられてなる彩度画像を取得する。本実施形態では、彩度画像取得部336によってプリント基板1の彩度画像を得る工程が「彩度画像取得工程」に相当する。彩度画像は、画像記憶部346aに記憶される。
<数式4> S=(1-3×MIN/(R+G+B))
 尚、数式1~3と同様に、数式4において、R,G,BはそれぞれRGBに係る各パラメータ値を示し、MINは各パラメータ値のうちの最小値を示す。また、彩度画像における各画素の彩度Sは0~1で表され、画素の彩度Sが1に近いほど該画素の色は原色に近いものとなる。尚、数式4に代えて、次の数式4aから彩度Sを求めてもよい。
<数式4a> S=(MAX-MIN)/MAX
 レジスト領域情報取得部337は、プリント基板1におけるレジスト領域4が占める範囲を特定するためのレジスト領域情報を取得する。本実施形態において、レジスト領域情報取得部337は、検査対象のプリント基板1に基づき、レジスト領域情報を取得する。
 より詳しくは、レジスト領域情報取得部337は、カラー画像に基づき、上記同様の色相画像を取得する。尚、色相画像取得部335により取得された色相画像を用いてもよい。
 次いで、レジスト領域情報取得部337は、色相画像のうち色相Hが所定範囲(本実施形態では例えば70°以上160°以下)となっている画素の連結成分を特定する処理を行うとともに、特定された連結成分(塊部分)の面積(本実施形態では画素数)を算出する。つまり、レジスト領域情報取得部337は、カラー画像のうち緑又は緑に近い色となっている塊部分の面積を算出する。
 その上で、レジスト領域情報取得部337は、塊部分の面積と検査用情報記憶部346bに予め記憶された領域特定用基準値とを比較し、面積が領域特定用基準値を上回る塊部分をレジスト領域4と判定する。そして、レジスト領域情報取得部337は、このレジスト領域4を特定するための情報(例えば、レジスト領域4の位置を示す座標情報など)をレジスト領域情報として取得する。取得されたレジスト領域情報は、領域情報記憶部346cに記憶される。本実施形態では、レジスト領域情報取得部337によりレジスト領域情報を取得する工程が「レジスト領域情報取得工程」に相当する。
 実装領域情報取得部338は、プリント基板1に係る「部品実装領域」を特定するための実装領域情報を取得する。「部品実装領域」とは、「部品が実装される可能性のある領域」、レジストで覆われていない露出したランド3b、及び、クリーム半田5又は接着剤を含む領域をいう。尚、「部品が実装される可能性のある領域」は、基本的には「部品の基準実装位置」をいうが、セルフアライメントを利用する場合、セルフアライメントに対応してオフセットされる部品の実装予定位置を含む。セルフアライメントとは、リフロー工程によって溶融されたクリーム半田5が、ランド3b表面に沿って濡れ広がる作用をいう。セルフアライメントが働くことによって、ランド3bからずれた位置にクリーム半田5が印刷された場合でも、前記リフロー工程を経ることで、クリーム半田5がランド3b上にほとんどずれなく配置されることがある。尚、「部品の基準実装位置」は、設計情報や製造情報を利用して厳密に設定してもよいし、ランド3b等の位置を利用して簡略的に設定してもよい。
 本実施形態では、例えば、図7,8に示すように、セルフアライメントに対応して最もオフセットされるときの部品の実装予定位置が位置P1,P2,P3,P4(図7,8にて太い二点鎖線で示す位置)である場合、部品の基準実装位置PB(図7,8にて細い二点鎖線で示す位置)と、位置P1~P4と、該部品の実装対象となるランド3bと、該部品が搭載されるクリーム半田5とを含む矩形状の領域が部品実装領域Maとして設定されている。「部品実装領域」は、「部品が実装される可能性のある領域」、ランド3b、及び、クリーム半田5又は接着剤を含む最小の領域に限られず、異物の移動などを考慮して、前記最小の領域を適宜拡大した領域とすることができる。尚、図7,8の例において、「部品が実装される可能性のある領域」とは、位置P1~P4及び基準実装位置PBを含む最小の領域ということができる。
 本実施形態において、実装領域情報取得部338は、例えば、設計上のレジスト領域情報と部品実装領域との位置関係を示す情報を用いて、取得されたレジスト領域情報に対して前記位置関係と同一の関係にある座標(画素の位置を示す座標)の範囲を実装領域情報として取得する。尚、前記位置関係を示す情報は、検査用情報記憶部346bに予め記憶されている。取得された実装領域情報は、領域情報記憶部346cに記憶される。
 異物検出部339は、被検査領域に係る色相画像又は彩度画像における、レジスト領域情報により特定されるレジスト領域4を検査対象として異物の検出を行う。
 色相画像に基づく異物の検出は、レジスト領域4に対する色相差を利用して行われる。すなわち、異物検出部339は、まず、被検査領域の色相画像における各画素を色相成分で二値化してなる二値化色相画像を得る。本実施形態において、二値化色相画像は、検査用情報記憶部346bに予め記憶された色相閾値と色相画像における各画素の色相Hとを比較し、色相画像における各画素を二値化することで得られる。得られた二値化色相画像は、0(明部分)及び1(暗部分)を備えた白黒画像となる。二値化色相画像は、画像記憶部346aに記憶される。
 尚、参考として、金髪X1が付着したプリント基板1に係る色相画像(図9参照)と、茶髪X2が付着したプリント基板1に係る色相画像(図10参照)とを示す。これらに示すように、色相画像において、金髪X1及び茶髪X2の各色相とレジスト領域4の色相とは検査を行う上で十分に異なるものとなる。そのため、二値化色相画像においては、例えば、金髪X1及び茶髪X2が暗部分で表され、レジスト領域4が明部分で表されることとなる。
 二値化色相画像を得た後、異物検出部339は、この二値化色相画像のうち、少なくともレジスト領域情報取得部337が得たレジスト領域情報により特定されるレジスト領域4を検査対象(検査範囲)として設定する。従って、ランド3bやスルーホール3c、プリント基板1に付された文字部分や図形部分などは検査対象(検査範囲)から除かれる。また、本実施形態において、レジスト領域情報及び色相画像は、それぞれ同一の検査対象のプリント基板1に基づき取得されているため、このプリント基板1にとって最適な検査対象が設定される。
 その上で、異物検出部339は、前記検査対象(検査範囲)において、レジスト領域4(例えば明部分)の色相と異なる色相を有する画素(例えば暗部分)の連結成分を特定する処理を行うとともに、特定された連結成分(塊部分)の面積(例えば画素数)を算出する。また、異物検出部339は、前記連結成分(塊部分)の長さ(例えばX方向長さ及びY方向長さ)も算出する。
 次いで、異物検出部339は、塊部分の面積と検査用情報記憶部346bに予め記憶された面積閾値とを比較する。そして、異物検出部339は、塊部分の面積が前記面積閾値を上回る場合、異物が存在すると判定する。また、異物検出部339は、塊部分の長さと検査用情報記憶部346bに予め記憶された長さ閾値とを比較する。そして、異物検出部339は、塊部分の長さが前記長さ閾値を上回る場合、異物が存在すると判定する。異物が存在する場合、異物検出部339は、この異物の位置を特定するための異物位置情報(例えば、異物の位置を示す座標情報など)を検査結果記憶部346dに記憶する。
 一方、異物検出部339は、塊部分の面積が前記面積閾値以下であるとともに、塊部分の長さが前記長さ閾値以下である場合、異物が存在しないと判定する。
 さらに、異物検出部339は、色相画像のみならず、被検査領域の彩度画像に基づいて、上記同様の異物の検出処理を行う。彩度画像に基づく異物の検出は、レジスト領域4に対する彩度差を利用して行われる。
 詳述すると、異物検出部339は、まず、彩度画像の各画素を彩度成分で二値化してなる二値化彩度画像を得る。本実施形態において、二値化彩度画像は、検査用情報記憶部346bに予め記憶された彩度閾値と彩度画像における各画素の彩度Sとを比較し、彩度画像における各画素を二値化することで得られる。得られた二値化彩度画像は、0(暗部分)及び1(明部分)を備えた白黒画像となる。二値化彩度画像は、画像記憶部346aに記憶される。
 尚、参考として、黒髪X3が付着したプリント基板1に係る彩度画像(図11参照)と、白髪X4が付着したプリント基板1に係る彩度画像(図12参照)とを示す。これらに示すように、彩度画像において、黒髪X3及び白髪X4の各彩度とレジスト領域4の彩度とは検査を行う上で十分に異なるものとなる。そのため、二値化彩度画像においては、例えば、黒髪X3及び白髪X4が暗部分で表され、レジスト領域4が明部分で表されることとなる。
 二値化彩度画像を得た後、異物検出部339は、この二値化彩度画像のうち、少なくともレジスト領域情報取得部337が得たレジスト領域情報により特定されるレジスト領域4を検査対象(検査範囲)として設定する。
 その上で、異物検出部339は、前記検査対象(検査範囲)において、レジスト領域4(例えば明部分)の彩度と異なる彩度を有する画素(例えば暗部分)の連結成分を特定する処理を行うとともに、特定された連結成分(塊部分)の面積及び長さを算出する。
 そして、異物検出部339は、塊部分の面積及び前記面積閾値、並びに、塊部分の長さ及び前記閾値をそれぞれ比較する。そして、異物検出部339は、塊部分の面積が前記面積閾値を上回る場合、又は、塊部分の長さが前記長さ閾値を上回る場合、異物が存在すると判定する。検出された異物に係る異物位置情報(座標情報など)は検査結果記憶部346dに記憶される。
 尚、異物検出部339は、塊部分の面積が前記面積閾値を上回り、かつ、塊部分の長さが長さ閾値を上回る場合に、異物が存在すると判定してもよい。また、面積や長さ以外のパラメータ(例えば太さや形状など)を利用して、異物が存在するか否かを判定するようにしてもよい。
 一方、異物検出部339は、塊部分の面積が前記面積閾値以下であるとともに、塊部分の長さが前記長さ閾値以下である場合、異物が存在しないと判定する。
 そして、異物検出部339は、色相画像又は彩度画像に基づく異物の検出処理を、プリント基板1の全ての被検査領域を対象として行う。すなわち、異物検出部339は、検査対象のプリント基板1に係る全ての色相画像又は彩度画像を利用して上記異物の検出処理を行う。全ての被検査領域に係る異物の検出結果は検査結果記憶部346dに記憶される。本実施形態では、異物検出部339により異物を検出する工程が「異物検出工程」に相当する。
 良否判定部340は、部品実装領域Maに対する、異物検出部339により検出された異物の位置関係に基づき、該異物についての良否を判定する。本実施形態において、良否判定部340は、異物検出部339により検出された異物が部品実装領域Maに重なる又は接する場合に該異物を「不良」と判定する。
 より詳しくは、良否判定部340は、記憶部346c,347dに記憶された異物位置情報及び実装領域情報に基づき、被検査領域において、この異物位置情報により特定される複数の座標の少なくとも1つが、この実装領域情報により特定される座標の範囲に含まれるか否かを判定する。そして、異物に係る複数の座標のうちの少なくとも1つが部品実装領域Maに係る座標の範囲に含まれる場合、良否判定部340は、該異物を「不良」と判定する。
 例えば、図13に示すように、部品実装領域Maに対し異物Xが重なる場合には、異物に係る複数の座標が部品実装領域Maに係る座標の範囲に含まれるため、良否判定部340は、該異物Xを「不良」と判定する。また、例えば、図14に示すように、部品実装領域Maに対し異物Xが接している場合には、異物に係る複数の座標のうちの少なくとも1つが部品実装領域Maに係る座標の範囲に含まれるため、良否判定部340は、該異物を「不良」と判定する。
 一方、異物に係る複数の座標の全てが部品実装領域Maに係る座標の範囲に含まれない場合、良否判定部340は、該異物を「問題なし」と判定する。良否判定部340による判定結果は、異物位置情報と関連付けられた状態で、検査結果記憶部346dに記憶される。
 さらに、良否判定部340は、プリント基板1の全ての被検査領域を対象として、異物の良否に関する上記検査処理を行う。そして、良否判定部340は、プリント基板1における全ての被検査領域において、異物検出部339により異物が検出されなかったり、異物が検出されたとしても該異物を「問題なし」と判定したりした場合、検査対象のプリント基板1に異常はないと判定する。
 一方、良否判定部340は、異物検出部339により異物が検出されるとともに、該異物に対し「不良」と判定した被検査領域が1つでも存在する場合、検査対象のプリント基板1を不良と判定する。良否判定部340による判定結果は検査結果記憶部346dに記憶される。また、この判定結果は、表示部345や通信部347などを介して外部に報知される。本実施形態では、良否判定部340によって、異物の良否を判定する工程が「良否判定工程」に相当する。
 表示制御部341は、表示部345にて記憶部346に記憶された情報を表示させるにあたって、その表示内容を制御する。本実施形態において、表示制御部341は、記憶部346に記憶された情報を用いて、異物検出部339により異物の検出がなされた被検査領域の画像(色相画像、彩度画像又はカラー画像)に対し部品実装領域Maに対応する画像(例えば、部品実装領域Maの外縁を示す枠の画像)を重ねてなる画像(例えば、図13,14のような画像)を表示部345にて表示可能とされている。すなわち、表示制御部341は、異物検出部339によって検出された異物と部品実装領域Maとの位置関係を示す画像を表示部345にて表示可能とされている。
 また、表示制御部341は、異物検出部339によって検出された異物のうち、良否判定部340により「不良」と判定されたものと、良否判定部340により「不良」と判定されなかったものとを区別可能な状態で表示部345にて表示可能とされている。本実施形態では、例えば、図15に示すように、良否判定部340により「不良」と判定された異物Xに対応して「不良」であることを示す情報(例えば、「B」の文字など)が表示され、一方、良否判定部340により「不良」と判定されなかった異物Xに対応して「不良」でないことを示すための情報(例えば、「NB」の文字など)が表示されるようになっている。
 以上詳述したように、本実施形態によれば、異物Xが検出されたとしても、この異物Xが部品実装領域Maとの位置関係の点からプリント基板1の機能上の問題を生じさせないと考えられる場合には、該異物を不良と判定させないようにすることができる。これにより、プリント基板1の機能上の問題を生じさせないと考えられる異物に起因した、プリント基板1の不良判定をより確実に防止できる。その結果、不良判定されて廃棄されるプリント基板1を減らすことができ、歩留まりの向上を図ることができる。
 一方、検出された異物が部品実装領域Maとの位置関係の点からプリント基板1の機能上の問題を生じさせ得ると考えられる場合には、該異物を不良と判定させることができる。従って、プリント基板1に機能上の問題を生じさせ得る異物を適切に検出することができ、プリント基板1が良品と誤判定されることをより確実に防止できる。
 また、本実施形態では、異物が部品実装領域Maに重なる又は接する場合に該異物を不良と判定するようになっている。従って、プリント基板1の機能上の問題を生じさせ得る不良の異物であるか否かの判定を比較的容易に行うことができる。これにより、判定処理に係る負担の軽減を図ることができる。
 加えて、表示部345において、少なくとも異物検出部339により検出された異物と部品実装領域Maとの位置関係を表す画像を表示可能とされている。そのため、検出された異物と部品実装領域Maとの位置関係を視覚をもって容易に把握することができる。従って、検査が適切に(狙い通りに)行われているか否かの確認や検査条件の確認・調節などに関する利便性を高めることができる。
 さらに、茶髪や金髪といった毛髪は緑色のレジスト領域4に対し色相の点で差異が生じやすい点を利用し、色相画像の少なくともレジスト領域4において、該レジスト領域との色相差を利用して異物を検出するように構成されている。従って、レジスト領域4に位置する茶髪や金髪を精度よく検出することができ、異物の検出能力を高めることができる。
 また、異物のうち黒髪や白髪といった毛髪は、緑色のレジスト領域4に対し彩度の点で特に差異が生じやすい点を利用して、レジスト領域4に対する彩度差を利用して異物を検出するように構成されている。従って、レジスト領域4に位置する黒髪や白髪を精度よく検出することができ、異物の検出能力をより高めることができる。
 尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
 (a)上記実施形態において、良否判定部340は、異物位置情報により特定される複数の座標の少なくとも1つが、実装領域情報により特定される座標の範囲に含まれるか否かによって、該異物の良否を判定するように構成されている。これに対し、良否判定部340は、図16に示すように、異物Xから、部品が実装される可能性のある領域PP(図12にて太い二点鎖線で示す領域)、ランド3b及びクリーム半田5といった部品実装領域に含まれる対象までの各距離を算出し、これら距離の最小値が予め設定された所定の判定値Dkを上回るか否かによって、異物Xの良否を判定するものであってもよい。図16に示す例では、距離D1,D2,D3,D4,D5が算出され、これら距離D1~D5の最小値である距離D3と判定値Dkとを比較することで、異物Xの良否が判定される。
 尚、上記の良否判定手法によれば、結果的に、前記領域PP、ランド3b及びクリーム半田5の外縁から判定値Dkだけ離間した距離を外縁とする部品実装領域Ma(図17参照)に対し、異物Xが重なるか又は接せるかについての判定がなされることとなる。
 (b)上記実施形態において、部品実装領域Maは矩形状とされているが、部品実装領域Maの形状はこれに限定される訳ではなく、例えばランド3bや部品の形状などに合わせて適宜変更してもよい。
 (c)上記実施形態では、部品実装領域Maに対し異物が重なるか又は接するかを判定することによって、該異物の良否を判定するように構成されている。しかしながら、異物の良否判定手法はこれに限られるものではなく、異物の良否判定は、部品実装領域Maに対する異物の位置関係に基づいて行われるものであればよい。従って、例えば、部品実装領域Maから異物までの最短距離や、異物における複数の位置から部品実装領域Maまでの距離の平均値などに基づき該異物の良否を判定するようにしてもよい。
 (d)上記実施形態において、表示制御部341は、表示部345にて、異物検出部339によって検出された異物を表示可能とされているが、良否判定部340により不良と判定された異物のみを選択的に表示可能としてもよい。
 また、表示制御部341は、複数の異物が存在する場合、これら異物に係る情報を部品実装領域Maまでの距離順に表示部345にて表示可能であってもよい。例えば、部品実装領域Maまでの距離順に、各異物の拡大画像などを表示部345にて並べて表示可能としてもよい。
 さらに、表示制御部341は、表示部345にて、部品実装領域Maから所定距離以下だけ離れた異物のみを選択的に表示可能なものであってもよい。この場合、部品実装領域Maを拡大・縮小可能に構成し、部品実装領域Maの拡大又は縮小によって、表示対象となる異物が変更されるようにしてもよい。
 (e)上記実施形態において、レジスト領域情報取得部337は、検査対象のプリント基板1に係る色相画像における一定範囲の色相を有する部分をレジスト領域として抽出することで、レジスト領域情報を取得するように構成されている。これに対し、レジスト領域情報取得部337は、彩度画像における一定範囲の彩度を有する部分をレジスト領域として抽出することで、レジスト領域情報を取得するものであってもよい。勿論、これらレジスト領域情報の取得手法を併用してもよい。
 (f)上記実施形態において、レジスト領域情報取得部337は、検査対象のプリント基板1の画像に基づき、レジスト領域情報を取得するように構成されている。
 これに対し、レジスト領域情報取得部337は、マスターカラー画像を用いてマスター基板の色相画像を得るとともに、該色相画像からレジスト領域の色相に一致する領域を抽出すること、及び、マスターカラー画像を用いてマスター基板の彩度画像を得るとともに、該彩度画像からレジスト領域の彩度に一致する領域を抽出することの少なくとも一方によって、レジスト領域情報を取得するものであってもよい。マスターカラー画像は、理想的なプリント基板1であるマスター基板(不図示)のカラー画像である。マスターカラー画像は、例えば半田印刷後検査装置13に供給されたマスター基板を、照明装置321により照らした状態でカメラ322により撮像することによって取得することができる。
 マスターカラー画像に基づきレジスト領域情報を取得するように構成することで、設計情報や製造情報を用いることなく、検査対象のプリント基板1との関係で十分に正確なレジスト領域情報を得ることができる。
 また、色相画像や彩度画像からレジスト領域の色相や彩度と一致する領域を抽出することによりレジスト領域情報を取得するため、明度画像を用いる場合と比べて、マスター基板におけるレジスト領域4をより正確に特定することができる。その結果、より正確なレジスト領域情報を取得することができる。
 さらに、レジスト領域情報取得部337は、プリント基板1の設計情報及び製造情報の少なくとも一方に基づき、レジスト領域情報を取得するものであってもよい。設計情報としては、プリント基板のCADデータなどを挙げることができ、製造情報としては、プリント基板のガーバーデータなどを挙げることができる。
 設計情報や製造情報を用いてレジスト領域情報を取得するように構成することで、プリント基板1やマスター基板などが手元にない状態であっても、検査対象のプリント基板1との関係で十分に正確なレジスト領域情報を容易に取得することができる。
 (g)上記実施形態において、異物検出部339は、カメラ322により得られたカラー画像を元にした色相画像及び彩度画像を用いて異物の検出を行うように構成されているが、色相画像及び彩度画像のうちの一方のみを用いて、異物の検出を行うものであってもよい。また、異物検出部339は、色相画像及び彩度画像以外の画像を用いて異物検出を行うものであってもよい。従って、カラー画像(RGB画像)やカラー画像を元に取得した明度画像を用いて異物の検出を行うように構成してもよい。尚、明度画像とは、カラー画像における各画素の明度を示す画像をいう。
 (h)上記実施形態において、各リングライト321a,321b,321cは、白色光を照射するように構成されているが、赤色光、青色光又は緑色光(つまり、それぞれ異なる色)を照射するものであってもよい。また、この場合には、カメラ322をモノクロカメラにより構成し、各リングライト321a,321b,321cからの照射が順次行われる都度、該カメラ322によるプリント基板1の撮像を行い、計3種類の画像を得るように構成してもよい。そして、この3種類の画像に基づき、色相画像や彩度画像などを得てもよい。尚、三種類の画像は、各画素に対応して、R(赤色)に係るパラメータ値、G(緑色)に係るパラメータ値、又は、B(青色)に係るパラメータ値がそれぞれ設定されているものである。従って、これら三種類の画像は「カラー画像」に相当するということができる。
 (i)上記実施形態では、異物を検出するにあたって、色相画像や彩度画像を二値化して二値化色相画像や二値化彩度画像を得るように構成されているが、必ずしも二値化画像を得る必要はない。従って、例えば、色相画像や彩度画像をそのまま用いて異物を検出するように構成してもよい。例えば、色相画像又は彩度画像における一定範囲の色相又は彩度を有する部位の面積や長さなどを求め、この面積や長さに基づき異物を検出するように構成してもよい。
 1…プリント基板、4…レジスト領域、5…クリーム半田、13…半田印刷後検査装置(基板検査装置)、321…照明装置(画像取得手段)、322…カメラ(画像取得手段)、335…色相画像取得部(色相画像取得手段)、336…彩度画像取得部(彩度画像取得手段)、337…レジスト領域情報取得部(レジスト領域情報取得手段)、339…異物検出部(異物検出手段)、340…良否判定部(良否判定手段)、345…表示部(表示手段)、Ma…部品実装領域。

Claims (7)

  1.  クリーム半田の印刷されたプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
     前記プリント基板に対する部品の実装位置に対応する領域である部品実装領域を包含するとともに、該部品実装領域よりも広い、前記プリント基板における所定の被検査領域に係る画像を取得可能な画像取得手段と、
     前記画像取得手段により取得された画像に基づき、前記被検査領域における異物を検出する異物検出手段と、
     前記部品実装領域に対する、前記異物検出手段により検出された異物の位置関係に基づき、該異物についての良否を判定する良否判定手段とを備えることを特徴とする基板検査装置。
  2.  前記良否判定手段は、前記異物検出手段により検出された異物が前記部品実装領域に重なる又は接する場合に該異物を不良と判定するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の基板検査装置。
  3.  情報を表示可能な表示手段を備え、
     前記表示手段において、少なくとも前記異物検出手段により検出された異物と前記部品実装領域との位置関係を表す画像を表示可能に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の基板検査装置。
  4.  前記プリント基板には、緑色のレジスト領域が設けられており、
     前記画像取得手段は、複数のカラー光を用いて、前記被検査領域に係るカラー画像を取得するように構成され、
     前記プリント基板における前記レジスト領域が占める範囲を特定するためのレジスト領域情報を取得するレジスト領域情報取得手段と、
     前記画像取得手段により取得された前記カラー画像を用いて、前記被検査領域の色相画像を得る色相画像取得手段とを備え、
     前記異物検出手段は、前記色相画像の少なくとも前記レジスト領域情報により特定される前記レジスト領域において、該レジスト領域に対する色相差を利用して異物を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板検査装置。
  5.  前記プリント基板には、緑色のレジスト領域が設けられており、
     前記画像取得手段は、複数のカラー光を用いて、前記被検査領域に係るカラー画像を取得するように構成され、
     前記プリント基板における前記レジスト領域が占める範囲を特定するためのレジスト領域情報を取得するレジスト領域情報取得手段と、
     前記画像取得手段により取得された前記カラー画像を用いて、前記被検査領域の彩度画像を得る彩度画像取得手段とを備え、
     前記異物検出手段は、前記彩度画像の少なくとも前記レジスト領域情報により特定される前記レジスト領域において、該レジスト領域に対する彩度差を利用して異物を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の基板検査装置。
  6.  クリーム半田の印刷されたプリント基板を検査するための基板検査方法であって、
     前記プリント基板に対する部品の実装位置に対応する領域である部品実装領域を包含するとともに、該部品実装領域よりも広い、前記プリント基板における所定の被検査領域に係る画像を取得可能な画像取得工程と、
     前記画像取得工程により取得された画像に基づき、前記被検査領域における異物を検出する異物検出工程と、
     前記部品実装領域に対する、前記異物検出工程により検出された異物の位置関係に基づき、該異物についての良否を判定する良否判定工程とを含むことを特徴とする基板検査方法。
  7.  前記良否判定工程では、前記異物検出工程により検出された異物が前記部品実装領域に重なる又は接する場合に該異物を不良と判定することを特徴とする請求項6に記載の基板検査方法。
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