JPH02187614A - 実装済プリント基板の検査装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は実装流プリント基板の検査装置に関するもので
、特に細く絞ったビームスポットを用いて実装された部
品の位置ずれ、はんだ不良、ハンダブリッジなどを検査
せんとするものである。

従来の技術 従来実装法プリント基板の部品位置ずれ、欠品、はんだ
不良、はんだブリッジなどを検査する装置として、マル
チスリット光とカメラを用いる方法がある。

以下、図面を参照しながら説明する。第７図において、
５５．５６は各々スリット光を照射する照射装置であり
、６４はカメラ、６７は実装流プリント基板である。２
つのスリット光を実装流プリント基板６７に対して、斜
め上方よシそれぞれの光軸が直行するように照射し、上
方よシカメラ５４で観察すると三角測量の原理で実装部
品の高３　＼−ノ さを測定できる。まだこのときマルチスリット照射装置
５５．５６を交互に照射することにより、ｘ、ｙ方向の
部品位置をしることができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、はんだ付は前にお
ける実装部品の位置測定などは可能であるが、はんだつ
け工程後の正確なはんだ面の検査は困帷である。なぜな
らはんだ面は鏡面に近いだめ、はんだ面のむきとカメラ
の位置関係によっては、反射光が強すぎてカメラが飽和
してしまう場合や、逆に反射光か弱すぎて検出できない
場合が生じるからである。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決する本発明のプリント基板の検査装置は
回転駆動される回転体と、その回転体に対して相対的に
検査すべきプリント基板を移動せしめる手段と、前記回
転体の回転中心を中心とする略同−円周上に位置して、
それぞれ前記プリント基板に略垂直な方向よりビームス
ポットを照射して、そのビームスポットが前記回転体の
回転に伴って順次プリント基板を走査するように前記回
転体に配置された複数のビームスポット発生手段と、前
記回転体にそれぞれの前記ビームスポットを中心として
放射状に配置され、前記プリント基板よりの反射光を受
光しその受光位置に応じた出力と、受光エネルギーに対
応する量を出力する複数の第一の光電変換手段と、前記
第一の光電変換手段よシ前記ビームスポットに対して更
に外側に位置して前記ビームスポットを中心として放射
状に配置された複数個の、受光エネルギーに対応する量
を出力する第二の光電変換手段とよりなることを特徴と
するものである。

作用 上記構成によればビームスポットの反射光を受光する第
１の光電変換素子をビームスポットの周囲に複数個配置
しているためはんだ面の向きにより反射光が変化しても
それに対応して反射光を受光することができるため、は
んだ面の高さ及び輝度を測定することができ、あらかじ
め登録しである正しいはんだ形状等と比較することによ
シ実装５　・＼−ノ 済みプリント基板の良否を判断することができる。

しかしはんだ面は種々雑多な形状をしているためはんだ
面の傾きいかんでは形状が正しく取れない場合がある。

なぜなら第１の光電変換手段として三角測量の原理を用
いて距離を測定する光学系の距離センサーとして半導体
装置検出素子（ＰＳＤ）、すなわち第６図に示すような
光学系においてＰ点の像がＰＳＤ上のＰ′に、Ｑ点の像
がＱ′に結像されたとするとＰＳＤからの出力Ｉ１．　
Ｉ２の比を取ることによりＰ′、Ｑ′の位置、すなわち
Ｐ、Ｑの距離が測定でき、Ｘ、　、　Ｉ２の和でもって
Ｐ′Ｑ′の光量、すなわちＰ、Ｑの輝度が測定できるよ
うなものを使用した場合、はんだ面の傾きが急峻なとき
大部分の反射光は第１の光電変換手段よりも照射ビーム
に対してさらに離れて行く方向に向かい、第１の光電変
換手段に入る光量が僅かとなり、前記ＰＳＤの光量に対
する許容範囲を下回った場合はＰＳＤの出力比を計測し
ても正しい高さとはならない場合がある。このようなと
き第１の光電変換手段よりもさらにビームスポットに対
６　′Ｎ　　、７ して外側に配置された複数個の第２の光電変換手段で光
を受けることができるため、前記複数個の第２の光電変
換手段よシの出力分布、すなわち前記複数個の第２の光
電変換手段を仮にＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの四個とすると、例えばＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄの光量分布に
よりはんだ面がどの方向に傾いているかを知ることがで
きる。更に詳しく言えばＡの光量がＢ、Ｃ，Ｄに比較し
て非常に大きい場合、はんだ面の法線ベク）／しがセン
サー人の方向をむいていると言うことが解シ前記複数個
の第２の光電変換手段が実装済みのプリント基板上を走
査して行くことによシはんだ面の形状変化を認識するこ
とができる。

実施例 以下、本発明の一実施例の実装済みプリント基板検査装
置について、図面を参照しながら説明する。

第１図は、ビームスポット投光用光学系と受光用光学系
群である第１の光電変換手段および第２０光電変換手段
が一体となった単位検査装置の斜７　・＼−７ 視図である。１はたとえばレーザービームを使ったビー
ムスポット投光用光学系、２，４，６．８は前記ビーム
スポットの反射面からの反射光を受け、その反射面の高
さ及び輝度情報を得るため前記ビームスポットのまわシ
に放射状に配置された半導体装置検出素子（以下ＰＳＤ
と呼ぶ）のような第１の光電変換素子群である。とのＰ
ＳＤは所定の長さを有し、ＰＳＤ上の光スポットの位置
に応じて複数の出力端子の出力が相対的に変化するもの
であシ、これにはＣＯＤラインセンサーなどを用いるこ
とも可能である。

３．５，７．９は三角測量を行うために実装済みプリン
ト基板からの反射ビームをＰＳＤ２，４゜６．８上に各
々結像するためのレンズもしくはレンズ群である。

１０．１１．１２．１３は前記ビームスポットの実装済
みプリント基板からの反射光を受けほぼその光量エネル
ギーに相当する電気的出力を得るために、前記ビームス
ポットのまわりに配置された第２の光電変換手段である
。本実施例では第１゜第２の光電変換手段ともビームス
ポットを中心とする同一円周上に等間隔に配置され、か
つ、第２の光電変換手段がその光電変換手段より前記ビ
ームスポットに対して外側に位置するように配置されて
いる。

第２図は第１図に示した第１．第２の光電変換手段が一
体となった１つの単位検査装置の断面図を示したもので
あり、図中６ｏはプリント基板に実装されたチップ部品
である。

第３図は検査装置全体の斜視図である。１７゜１８．１
９．２０は第１図で示した光学系群が一体となった一つ
の単位検査装置である。７０はモーター等の駆動源（図
示せず）によシはぼ一定速度で回転駆動される回転円盤
である。１７，１８゜１９．２０は回転円盤７０の中心
に対して同一円周上にほぼ等間隔に配置され、回転円盤
７０の回転に伴って、前記ビームスポットが順次実装済
みプリント基板１４を走査するように構成されている。

従って実装済みプリント基板１４を第３図に示す！、７
．Ｚ座標系のｙ方向へ順次移動すると９　ゝ−・ とによシ実装済みプリント基板１４の全体をビームスポ
ットにより走査することが可能となる。

２１は現在単位検査装置１８で走査している軌跡を示し
ており、２２は直前に単位検査装置１９で走査した軌跡
を示している。第３図において単位検査装置１８が走査
完了すると実装済みプリント基板１４がｙ軸方向へ一定
量だけ移動して、次の単位検査装置１７の走査開始前に
移動が完了しするようになっておυ、無駄な時間がなく
最小時間で検査を終了することができる。

第４図は、第１の光電変換素子群、及び第２の光電変換
素子群からの反射光により高さ情報、輝度情報などを得
るための本装置の電気回路を示している。２３は第１の
光電変換素子２の２つの電流出力から割算器５２を通し
て高さ情報を得て、前記２つの電流出力の和よりオペア
ンプ６３を通して輝度情報を得ている回路である。２４
　、２５　。

２６も２３と同様な検出回路であり、第１の光電変換素
子群である４、６．８に接続されている。

本実施例の場合、第１の光電変換素子群として４１０１
＼−ノ 個使用されているため高さ、輝度情報もビームスポット
の当る一つの光点に対して４個出力される。

２７は４個の高さ情報から１つの高さ情報を得るための
高さ情報選択回路であり、選択方法としては例えば４つ
の平均を取る方法がある。２８は２γと同様に４つの輝
度情報から１つの輝度情報を得るための輝度選択回路で
あり、選択方法として例えば最大レベルを取る方法があ
る。

３１は第２の光電変換素子群１０，１１．１２゜１３に
接続されビームスポットの当っている面の傾きを予想す
る回路であり、例えば４つの出力レベルよ勺最大輝度方
向ベクトルを作成するものである。ベク）／しの作成方
法としては例えば、第５図に示すように前記第２の光電
変換素子群１０゜１１．１２．１３１７）出力をａ、ｂ
、ｃ、ｄとし第３図に示す座標系においてＸ軸に１０．
１２のセンサー、ｙ軸に１１．１３のセンサーが配置さ
れているとすればこのときの合成ベク）／しのＸ成分、
ｙ成分はそれぞれ次のようになる。

Ｘ成分　＝　　２＊ｌＬ　　−２＊０ １１　　′−’ ｙ成分　＝　　２＊ｂ　　−２＊ｄ 前記２つの選択回路２７．２８、および輝度ベク）　ｔ
Ｖ発生回路３１の出力は、ｃｐｔｙｓｏのバスに接続さ
れているＲＡＭ２９へ送られる。前記ＣＰＵ３０は、前
記ＲＡＭ２９より読み出された高さ、輝度情報と、あら
かじめ記憶されている基準となる実装済みプリント基板
の高さ情報、輝度情報とを比較することにより被検査実
装済みプリント基板の良否を判別する。

このときＲＡＭ２９に取り込まれた輝度ベクトル発生回
路からの最大輝度情報ベク）／しをもちいてあらかじめ
予想される面形状になっているかをさらに精度よく判断
することができる。特にはんだ面の形状においては反射
光量が非常に小さくなったシ、非常に大きくなったりし
てＰＳＤのダイナミックレンジを越えるような場合、正
しく高さを認識しなくなるので、非常に有効となる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、ビームスポットを実装済
みプリント基板へほぼ垂直に照射し、その光軸の廻りに
受光系である第１．第２の光電変換素子群を配置し、そ
れら照射、受光光学系群が一体となって走査して行くこ
とによシ、従来の検査機では困難であったはんだ面の検
査が良好に行えるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はビームクポット投光用光学系と受光用光学系群
である第１の光電変換素子群および第２の光電変換素子
群が一体となった単位検査装置の斜視図、第２図は第１
図で示した光学系群が一体となった１つの単位検査装置
の断面図、第３図は検査装置全体の斜視図、第４図は第
１の光電変換素子群、及び第２の光電変換素子群からの
反射光によシ高さ情報、輝度情報などを得るだめの電気
回路図、第６図は最大輝度方向合成ベク）／しを示す図
、第６図はＰＳＤの原理を示す図、第７図は従来の検査
装置の斜視図である。 １・・・・・・ビームスポット照射光学系、２，４，６
゜８・・・・・・第１の光電変換素子、１０，１１．１
２゜１３・・・・・・第２の光電変換素子、１６．１７
．１８゜１３　パ　／ １９・・・・・・光学系群が一体となった一つの単位検
査装置、２３，２４，２５．２６・・・・・・高さ、輝
度演算回路、２７・・・・・・高さ情報選択回路、２８
・・・・・・輝度情報選択回路、３１・・・・・・輝度
ベクトル発生回路、６０・・・・・・検査対象部品、７
ｏ・・・・・・回転円盤。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名区 ■） 濾 区 α） 濾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　回転駆動される回転体と、その回転体に対して相対的
   に検査すべきプリント基板を移動せしめる手段と、前記
   回転体の回転中心を中心とする略同一円周上に位置して
   、それぞれ前記プリント基板に略垂直な方向よりビーム
   スポットを照射して、そのビームスポットが前記回転体
   の回転に伴って順次プリント基板を走査するように前記
   回転体に配置された複数のビームスポット発生手段と、
   前記回転体にそれぞれの前記ビームスポットを中心とし
   て放射状に配置され、前記プリント基板よりの反射光を
   受光しその受光位置に応じた出力と、受光エネルギーに
   対応する量を出力する複数の第一の光電変換手段と、前
   記第一の光電変換手段より前記ビームスポットに対して
   更に外側に位置して前記ビームスポットを中心として放
   射状に配置され、受光エネルギーに対応する量を出力す
   る複数個の第二の光電変換手段とを有することを特徴と
   する実装済プリント基板の検査装置。