JPH01320585A - 回路部品実装状態検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［目次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題　、 課題を解決するための手段（第１図） 作用 実施例 一実施例（第２〜７図） 拡張 発明の効果 ［概要］ プリント配線板上を照明しプリント配線板上の輝度デー
タ及び表面高さデータを取得して回路部品の実装状態を
検査する回路部品実装状態検査装置に関し、 より正確なプリント配線板表面高さデータを取得するこ
とを目的とし、 プリント配線板上に照射された光の反射光を受光して該
表面の輝度を検出する球皮検出手段と、検出された該輝
度信号を２値化して、該信号値が飽和しているかどうか
を判定する信号値飽和判定手段と、該プリント配線板上
の表面高さを検出する検出感度切換可能な表面高さ検出
手段と、検出された該表面高さが書き込まれる表面高さ
記憶手段と、該輝度検出において同一ラインを２回走査
させ、その１回目の走査においては該検出感度を高感度
にし、その２回目の走査においては該検出感度を低感度
にする感度切換手段と、該２回目の走査においては、該
１回目の走査において判定された該飽和領域のみについ
て、該表面高さ記憶手段に書き込まれている表面高さデ
ータを書き換えさせる表面高さ書換手段とを備えて構成
する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、プリント配線板上を照明しプリント配線板上
の輝度データ及び表面高さデータを取得して回路部品の
実装状態を検査する回路部品実装状態検査装置に関する
。

［従来の技術］ 近年、プリント配線板の高密度化に伴い、チップ部品の
需要が急増している。デツプ部品の実装は自動化が進ん
でいるが、実装状態の検査、特に半田付着状態の検査に
は種々の問題点がある。

従来の回路部品実装状態検査装置では、プリント配線板
上を照明し、イメージセンナを用いて輝度データを読み
取り、これを２債化して明部を半田付着領域と判定し、
良品のパターンと比較することにより、半田付着状態の
良否を判定していた。

しかし、平面的に検査を行っていたため、半田付着量が
不足していたり、逆に過多であったり、あるいは半田付
着量の分布が不均一で偏りがあっても、平面分布が正常
であれば良と判定し、半田付着状態の良否を誤判定する
ことがあった。

そこで、輝度データのみならず表面高さデータをも取得
し、半田付着量を演算して３次元的に半田付着状態の良
否を判定する回路部品実装状態検査装置が提案されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、プリント配線板の表面は黒色部から鏡面に近
い半田部まであるため、その輝度範囲は表面高さ検出器
のダイナミックレンジよりも太きく、半田部での高さデ
ータ検出時には検出器の出力が飽和して高さデータが不
正確になる。特に、回路部品がデツプ部品である場合に
は、高さの最小値が０．５＋ｎ＋ａ程度であるため、深
刻な問題とな′る。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、より正確なプリン
ト配線板表面高さデータを取得することができる回路部
品実装状態検査装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理ブロック図である。

図中、１は輝度検出手段であり、プリント配線板上に照
射された光の反射光を受光して該表面の輝度を検出する
。

２は信号値飽和判定手段であり、検出された該輝度信号
を２値化して、該信号値が飽和しているかどうかを判定
する。

３は表面高さ検出手段であり、該プリント配線板上の表
面高さを検出する。

４は表面高さ記憶手段であり、検出された該表面高さが
書き込まれる。

５は感度切換手段であり、該輝度検出において同一ライ
ンを２回走査させ、その１回目の走査においては該検出
感度を高感度にし、その２回目の走査においては該検出
感度を低感度にする。

６は表面高さ）！ＳＳ平手段あり、該２回目の走査にお
いては、該１回目の走査において判定された該内相領域
のるについて、該表面高さ記憶手段４に書き込まれてい
る表面高ざデータを書き換えさせる。

輝度検出手段ｌ及び表面高さ検出手段３は、例えば、プ
リント配線板」−に走査される光スポットの位置を検出
する光位置検出器を用いて構成されている。

［作用］ 輝度データについては、半田部を判定できればよいので
、輝度信号値が飽和していても問題はない。

これに対し表面高さデータは、暗部については表面高さ
検出手段が高感度のときのデータであり、低感度のとき
に書き換えられないので、より正確である。また、高輝
度で検出信号値が飽和している部分の表面高さデータに
ついては、表面高さ検出手段が高感度のときのデータが
低感度のときのデータでＩｑき換えられるので、より正
確である。

［実施例］ （１）一実施例 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第２図は回路部品実装状態検査装置の光学系の基本構成
を示す。− Ｘ−、Ｙテーブル！０上に載置されたプリント配線板１
２上には、回路部品としてのチップ部品１４が半田１６
λ、１６Ｂにより多数実装されている。

一方、ｘ−ｙステージ１０の上方にはポリゴンミラー１
８が配設され、ポリゴンミラー１８の側方には半導体レ
ーザ２０がその先軸をポリゴンミラー１８へ向けて配設
され、ポリゴンミラー１８と半導体レーザ２０との間に
はコリメートレンズ２２がその先軸を半導体レー・ザ２
０の光軸に一致させて配設されている。また、この先軸
と略直交する方向の、ポリゴンミラー１８の側方には、
ｒ０レンズ２４を介してミラー２５が配設され、ミラー
２５の側方には光センサ２６がその先軸をポリゴンミラ
ー１８へ向けて配設されている。ポリゴンミラー１８の
回転軸にはステッピングモータ１８λが連結され、ステ
ッピングモータ１８ａの回転軸にはパルスジェネレータ
１８ｂが連結されている。

したがって、半導体レーザ２０から射出されたレーザビ
ームは、コリメートレンズ２２で平行化され、ポリゴン
ミラー１８の一面で反射され、ｆθレンズ２４を通り、
次いで、ミラー２５で下方に反射されてプリント配線板
１２の表面を照射し、光スポットを形成する。ステッピ
ングモータ１８１によりポリゴンミラーＩ８を回転させ
ると、し゛−ザビーム１．Ｂが第２図Ｘ方向に周期的に
振られ、各周期におけるポリゴンミラー１８の所定回転
角でレーザビームＬＢが光センサ２６により検出され、
ポリゴンミラー１８の回転速度に応じた周期的な同期パ
ルスＳｆが光センサ２６から出力される。（第５図参照
）また、ポリゴンミラー１８が一定微少角回転ず′る毎
にパルスジェネレータ１８ｂから１個の回転パルスＳ、
が出力される（第５図参照）。

プリント配線板１２上の上記光スポットのｘ−Ｙ平面位
置座標は次のようにして得られる。

すなわち、ボリゴンミ、ラー１８が静止し、ｘ−Ｙステ
ージ１０が移動している場合には、Ｘ−Ｙステージ１０
から構成される装置室１６（Ｘ、Ｙ）を光スポットの位
置座標とすることができる。ここに、Ｘ軸方向は光スポ
ットの走査方向に平行であり、Ｙ軸方向は光スポットの
走査方向に垂直であるとする。

実際にはポリゴンミラー１８が例えば第２図矢印へ方向
に回転し、光スポットがプリント配線板１２上を一走杏
する毎にＸ−ＹステージＩＯがＹ軸方向へ１ステツプ、
例えば１０μｍ移動する。したがって、Ｘ−Ｙステージ
位置座標（Ｘ、Ｙ）の座標値Ｘを、第５図に示す如く回
転パルスＳ、のうち同期パルスＳ、の面後の所定数のパ
ルスを無視した走査パルスＳ、の計数値Ｃｘで置き換え
ることにより、光スポットの位置座標を得る。この計数
値Ｃｘは、同期パルスＳ、でクリアされる。

光スポットの一走査におけるデータサンプリング範囲が
プリント配線板１２のＸ方向幅より小さい場合には、ｘ
−Ｙステージ１０をＸ方向へ一定距離ブロック移動させ
る必要があり、Ｘ−Ｙステージ［０の座標値Ｘと上記計
数値Ｃｘとを組み合わせて光スポットのＸ座標を得る。

次に、光スポットのＺ軸方向（Ｘ−Ｙ平面に直交する方
向）位置及び光スポツト面の輝度について説明する。

ｘ−ＹステージＩＯの斜め上方には結像レンズ２８を介
して光位置検出Ａ　（ＰＳＤ）　３０が配設されている
。第４Ａ図に示す如く、光位置検出器３０の出力端子３
０ａ、３０ｂから取り出される電流値を＋＋ｖｌｔとす
ると、プリント配線板１２の表面に照射されたレーザビ
ーム！、Ｂの光スポットのＺ軸方向位置が（＋　＋　　
ｉ　ｔ）／（ｉ　＋＋　ｉ　ｚ）に対応し、光スポツト
面の輝度が（ｉ　、＋ｉ　＊）に対応する。

基板＋　４１の光スポットＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ光位
置検出器３０の受光面上の位置Ａ°、Ｂｏ、Ｃ゛に結像
される。したがって、両者の対応関係から光スポットの
Ｚ方向位置を知得することができる。

第４Ｂ図は、これらの位置と（ｉ＋　−ｉｔ）／（ｉ＋
＋　ｉｔ）との関係を示す。

なお、本実施例では簡単化のために先位ｆ５検出器３０
を１個配設した場合を説明するが、第２図において光位
置検出器をＹ−Ｚ面に対象に配設し、両検出器の出力信
号を切り換えて取得してもよい。

次に、第３図に基づいて回路部品実装状態検査装置全体
のハードウェア構成を説明する。

光位置検出器３０の２つの出力端子から取り出される電
流ｉ１、ｉ、は、それぞれアンプ３２．３４により増幅
されて、Ｉｔ、Ｉｔとなり、これらが加算器３６、減算
器３８へ供給されて、それぞれ■。

＋Ｉ　ｔ、Ｘ　＋−Ｉ　、が作成されるａｌｌ”Ｉｔは
光スポツト面の輝度に対応しており、２値化回路４０に
より半田部で“ｌ”に変換され、ＤＭＡ制御により輝度
メモリ４２の所定アドレスへ書き込まれる。

このアドレスは、上述した光スポットのｘ−Ｙ平面位置
座標に等しく、後述するアドレス作成回路４３により指
定される。

一方、加算器３６及び減算器３８の出力が除算器４４へ
供給されて（ｒ　Ｉ−Ｉ　ｔ）　／（ｒ　、＋　１　り
が作成される。この値は、光位置検出器３ｏの受光面に
結像された光位置に対応しており、Ａ／Ｄ変換器４５で
デジタル変換され、ＤＭＡ制御により高さメモリ４６の
上記指定アドレスに書き込まれる。

加算器３Ｇの出力端子には、２値化回路４ｏと並列に２
値化回路４８が接続されている。この２値化回路４８は
！　、＋　１　、の飽和を検出するものであり、第６図
に示す如く、その閾値■、は飽和レベルよりも僅かに低
く、２値化回路４ｏの閾値■。

よりも高く設定されている。２値化回路４８の出力値は
、アドレス作成回路４３により指定されたアドレスのラ
インメモリ５０上に書き込まれる。

ラインメモリ５０は光スポットの１走査分の容量を有し
ており、これに書き込まれたデーダｌ”が半田領域の高
輝度部に対応している。

ラインメモリ５０のデータはコントローラ５２により読
み込まれる。コントローラ５２はアンプ３２．３４の感
度を２段階に切り換え、また、輝度メモリ４２、高さメ
モリ４６及びラインメモリ５０に対し書き込み許可また
は書き込み禁止の制御信号を供給する。

アドレス作成回路４３はパルスジェネレータ１８ａから
供給される回転パルスＳ１及び光センサ２６から供給さ
れる同期パルスＳ、を用いて上述の如くサンプリングパ
ルスＳ、を作成し、このサンプリング信号Ｓ３の計数値
Ｃｘ及びｘ−ＹテーブルＩＯから構成される装置座標（
Ｘ、Ｙ）を用いて上述の如く光スポットのＸＹ平面位置
座標を作成し、これをアドレスとして輝度メモリ４２及
び高さメモリ４６に対し出力する。また、アドレス作成
回路４３は、このサンプリングパルスＳ、をＡ／Ｄ変換
器４５へ供給してデータサンプリング及びデジタル変換
のタイミングを制御する。さらに、ラインメモリ５０に
対しこのサンプリング信号Ｓ、の計数値Ｃｘをビットア
ドレスとして供給する。

次に、第８図に基づいてコントローラ５２の処理手順を
説明する。

（１００）最初に、アンプ３２．３４のゲインを高い方
に切り換えて、すなわち高感度にして、プリント配線板
１２上の最も低い輝度部分の高さを検出できる状態にし
ておく。

（１０２）次に、輝度メモリ４２、高さメモリ４Ｇ及び
ラインメモリ５０を書き込み許可状態にする。

（１０４）この状態で、光スポットのｌ走査分について
輝度メモリ４２、高さメモリ４６へそれぞれ輝度データ
及び高さデータが全て書き込まれるのを待つ。光センサ
２６から同期パルスＳ、が供給されると、１走査が終了
したと判定し、 （１（１６）アンプ３２．３４のゲインを低い方に切り
換え、すなわち低感度にし、最も高い輝度が検出されて
もアンプ３２．３４が飽和しない状態にしておく。

（１０８）次に、１１１度メモリ４２、高さメモリ４Ｇ
及びラインメモリ５０を書き込み禁止状態にしておく。

（１１０）アドレス、作成回路４３によりアドレス指定
されるラインメモリ５０のビットデータが°０“であれ
ば、すなわち、このアドレスに対応した高さメモリ４６
内のデータが信頼できる場合には、換言すればこれを書
き換えると低感度であるため逆に信頼性がなくなる場合
に、は、 （１１２）高さメモリ４Ｇを書き込み禁止状態にする。

（１１４）逆にラインメモリ５０からのビットデータが
“Ｉ”であれば、すなわち、このアドレスに対応した高
さメモリ４−６内の高さデータの信頼性が無い場合には
、高さメモリ４６を書き込み許可状態にする。これによ
り、第７図に示す如く、アンプ３２．３４応（飽和して
いない状態での正確な高さデータが高さメモリ４６にお
いて書き換えられる。

（１１６）　ｌ走査分の処理が終了していなければステ
ップ１１０へ戻り上記処理を繰り返す、ｌ走査分の処理
が終了した場合には、 （１１ｇ）Ｘ−Ｙテーブル１０をＹ軸方向へ１ステツプ
移動させ、」二足ステップ１００へ戻る。

（２）拡張 なお、本発明には外にら種々の変形例が含まれる。

例えば、輝度検出手段及び表面高さ検出手段はイメージ
センサを用いて構成してもよい。

また、信号値飽和判別手段は、輝度をＡ／Ｄ変換器でデ
ジタル変換し、ソフトウェアで２値化して、すなわち基
準値と比較して輝度信号値が飽和しているかどうかを判
別する構成であってもよい。

さらに、感度切換手段は、例えば光位置検出器３０の前
に半円形フィルタを配設し、該フィルタを回転させて該
フィルタを通さないことにより高感度にし、通すことに
より低感度にする構成であってもよい。

［発明の効果］ 以」−説明したように、本発明によれば、半田部の高輝
度部で検出信号値が飽和しても、表面高さデータについ
ては、表面高さ検出子・段が低感度に切り換えられたと
のときのデータで飽和領域のデータが書き換えられるの
で、プリント配線板の輝度範囲が表面高さ検出手段のダ
イナミックレンジより大きくてら、正確な表面高さデー
タを取得することができるという優れた効果を奏し、半
田付若状態の検査の質向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図である。 第２図乃至第８図は本発明の一実施例に係り、第２図は
回路部品実装状態検査装置の光学系配置図、 第３図は回路部品実装状態検査装置の要部構成を示すブ
ロック図、 第４Ａ図及び第４Ｂ図は光位置検出器による高さ検出の
説明図、 第５図は光スポットの平面位置座標説明図、第６図は２
値化回路４０．４８の閾値を示ず図、第７図は表面高さ
データ書換説明図、 第８図はコントローラ５２の処理手順を示すフローヂャ
ートである。 図中、 １０はｘ−Ｙテーブル １２はプリント配線板 １４はチップ部品 １６Ａ、１６Ｂは半田 １８ａはパルスジェネレータ ２６は光センサ ３０は光位置検出器 ３２．３４はアンプ ３６は加算器 ３８は減算器 ４０．４８は２値化回路 ４２は輝度メモリ ４４は除算器 ４５はＡ／Ｄ変換器 ４６は高さメモリ ５０はラインメモリ ５２はコントローラ 発明の原理ブロック図 第１図 キ一体し−サ゛２０ ノ 回路部品実装状態検査装置の光学系 第２図 高さ検出説明図 第４Ａ図 第４Ｂ図 表面高さデータ書換説明図 第７図 ［Ｆ］ コントローラ５２の処理手製 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、プリント配線板上に実装された回路部品の実装状
   態を検査する回路部品実装状態検査装置において、 プリント配線板上に照射された光の反射光を受光して該
   表面の輝度を検出する輝度検出手段（１）と、 検出された該輝度信号を２値化して、該信号値が飽和し
   ているかどうかを判定する信号値飽和判定手段（２）と
   、 該プリント配線板上の表面高さを検出する検出感度切換
   可能な表面高さ検出手段（３）と、検出された該表面高
   さが書き込まれる表面高さ記憶手段（４）と、 該輝度検出において同一ラインを２回走査させ、その１
   回目の走査においては該検出感度を高感度にし、その２
   回目の走査においては該検出感度を低感度にする感度切
   換手段（５）と、 該２回目の走査においては、該１回目の走査において判
   定された該飽和領域のみについて、該表面高さ記憶手段
   （４）に書き込まれている表面高さデータを書き換えさ
   せる表面高さ書換手段（６）と、を有することを特徴と
   する回路部品実装状態検査装置。 ２）、前記輝度検出手段（１）及び前記表面高さ検出手
   段（３）を、前記プリント配線板上に走査される光スポ
   ットの位置を検出する光位置検出器を用いて構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の回路部品実装状態検査装
   置。