JPH06185994A - 実装基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装基板に位置ずれがある場合でも実装状態
の良否判定を正確に行える実装基板検査装置を提供する
こと。 【構成】 レーザ光走査時に実装面から反射された光は
第１光検出器９と第２光検出器１０に夫々導かれ、第１
光検出器９の出力信号からデータ処理部１１で実装面の
高さ分布に係るデータが求められメモリ１２に記憶され
る。一方、第２光検出器１０の出力信号からデータ処理
部１３で実装面の輝度分布に係るデータが求められ、補
正量演算部１５で該データ中のマーク位置から実装基板
のθ方向のずれが演算される。検査領域メモリ１６から
読み出された検査領域は検査領域補正部１７で上記補正
量だけ位置補正され、該検査領域に対応する高さ分布デ
ータと基準データが判定部２０で比較されて実装状態の
良否判定が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板上に実装
された部品の実装状態をレーザ光走査時の反射光を利用
して検査する実装基板検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の検査装置を開示するもの
として、特開平４−８６５４８号公報が知られている。

【０００３】この検査装置は、実装基板を所定方向に移
動させるテーブルと、 レーザと、実装基板の実装面に
基板移動方向と直交する方向にレーザ光を走査させる回
転ミラーと、実装面からの反射光を受光し電気信号に変
換する光検出器と、光検出器の出力信号に基づいて実装
面の高さ分布データを演算するデータ処理手段と、高さ
分布データを記憶する高さ分布データメモリと、実装部
品に対応して設定された検査範囲に係る位置データを記
憶する検査範囲メモリと、検査範囲内で移動可能に設定
された移動検査領域に係るデータを記憶する移動検査領
域メモリと、高さ分布データメモリから検査領域に対応
する高さ分布データを移動位置夫々で読み出して加算
し、その値が最大となる位置としきい値とを比較して良
否判定を行う判定処理手段とから構成されている。

【０００４】上記の検査装置における実装状態の検査
は、実装基板の実装面に基板移動方向と直交する方向に
レーザ光を走査させることによって行われる。実装面か
らの反射光は光検出器に導かれて電気信号に変換され、
データ処理手段においてＡ／Ｄ変換された後に実装面の
高さ分布に係るデータに変換処理されてメモリに記憶さ
れる。一方、検査範囲メモリ及び移動検査領域メモリか
ら所定の検査範囲と検査領域が夫々読み出され、判定処
理手段において検査領域の移動位置毎に対応する高さ分
布データがメモリから読み出されて加算され、その値が
最大となる位置としきい値とが比較され実装状態の良否
が判定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
検査装置では、テーブルに対する実装基板の取付位置に
ずれがあると、検査領域に該ずれの影響が現れて同領域
の高さ分布データに狂いが生じ、部品が正常な位置に実
装されている場合でも不良として判断される難点があ
る。基板位置を機械的に事前に矯正しておくことも可能
ではあるが、微小のずれを完全に無くすことは極めて困
難である。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、実装基板に位置ずれがあ
る場合でも実装状態の良否判定を正確に行える実装基板
検査装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、実装基板を所定方向に移動させる移動
手段と、レーザと、実装基板の実装面に基板移動方向と
直交する方向にレーザ光を走査させるレーザ光走査手段
と、実装面からの反射光を受光し電気信号に変換する光
検出器と、光検出器の出力信号に基づいて実装面の高さ
分布データを演算するデータ処理手段と、実装部品に対
応して設定された検査領域を記憶する検査領域メモリ
と、検査領域に対応する高さ分布データを基準データと
比較して実装状態の良否判定を行う判定手段とを具備し
た実装基板検査装置において、実装基板に複数のマーク
を設けると共に、実装面からの反射光を受光する第２の
光検出器と、第２の光検出器の出力信号に基づいて実装
面の輝度分布データを演算する第２のデータ処理手段
と、輝度分布データ中のマーク位置から実装基板のθ方
向のずれを演算する補正量演算手段と、補正量に基づい
て検査領域の位置を補正する検査領域補正手段とを設け
ている。

【０００８】

【作用】本発明に係る実装基板検査装置では、レーザ光
走査時に実装面から反射された光は２つの光検出器に夫
々導かれる。一方の光検出器の導かれた反射光は電気信
号に変換され、データ処理手段で実装面の高さ分布に係
るデータに変換処理されてメモリに記憶される。また、
他方の光検出器に導かれた反射光は電気信号に変換さ
れ、データ処理手段において実装面の輝度分布に係るデ
ータに変換処理され、そして輝度分布データ中のマーク
位置から補正量演算手段において実装基板のθ方向のず
れが演算される。

【０００９】上記の高さ分布データは検査領域に応じて
メモリから読み出され、判定手段において基準データと
比較されることになるが、このとき検査領域は上記のず
れ分だけθ方向に位置補正される。

【００１０】

【実施例】図１乃至図６は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は実装基板検査装置の概略構成図、図２は実装
基板の上面図、図３は電気系回路のブロック図、図４は
検査制御のフローチャート、図５は補正量演算処理のフ
ローチャート、図６は補正量演算の説明図である。

【００１１】まず、図１を参照して装置構成について説
明する。同図において、１は各種電子部品が実装された
プリント基板（実装基板）、２は実装基板１を所定方向
に移動させるテーブルである。図２に示すように実装基
板１の角部２カ所には位置検出用のマーク１ａが設けら
れている。このマーク１ａはガラスエポキシ材から成る
基板上に円形の銅パターンを印刷することで形成されて
いる。

【００１２】３はＨｅ−Ｎｅ等の半導体等を光源とした
レーザ、４は多角柱状の回転ミラー、５はレンズ、６は
反射ミラー、７は集光レンズ、８はハーフミラー、９は
ＰＳＤ（半導体位置検出素子）を内蔵した第１光検出
器、１０はホトダイオードを内蔵した第２光検出器であ
る。レーザ３の光は回転ミラー４で回転されつつレンズ
５を通じて実装基板１の実装面に基板移動方向と直交す
る方向に照射され、また実装面からの反射光は反射ミラ
ー６、レンズ５、回転ミラー４、集光レンズ７及びハー
フミラー８を通じて第１光検出器９と第２光検出器１０
に夫々導かれる。

【００１３】次に、図３を参照して回路構成について説
明する。同図において、１１はデータ処理部で、第１光
検出器９の出力信号をＡ／Ｄ変換し実装面全体の高さ分
布に係るデータに変換処理する。１２はこのデータを記
憶する高さ分布データメモリである。

【００１４】１３はデータ処理部で、第２光検出器１０
の出力信号をＡ／Ｄ変換し実装面全体の輝度分布に係る
データに変換処理する。１４はこのデータを記憶する輝
度データメモリである。１５は補正量演算部で、輝度分
布データ中のマーク位置から実装基板１のテーブル垂直
軸回り（θ方向）のずれを演算する。

【００１５】１６は検査領域メモリで、実装部品に対応
して設定された複数の検査領域に係る位置データを記憶
している。この検査領域は実装基板設計時のＣＡＤデー
タを利用して設定される。１７は検査領域補正部で、読
み込んだ検査領域の位置補正を上記補正量に基づいて行
うと共に補正後の検査領域に対応する高さ分布データを
メモリ１２から読み出す。

【００１６】１８は基準データメモリで、実装面に部品
が正しく実装された場合における実装面全体の高さ分布
に係るデータを記憶している。１９はしきい値メモリ
で、実装状態の良否判定の基準となるしきい値を記憶し
ている。上記の基準データ及びしきい値は実装基板に合
わせて予めキー入力されるが、基準データには良品の高
さ分布データを利用してもよい。

【００１７】２０は判定部で、補正後の検査領域に対応
する高さ分布データと基準データとの誤算を演算し、該
誤差をしきい値と比較して実装状態の良否を判定する。
２１は判定結果を表示するＣＲＴである。

【００１８】上記のデータ処理部１１，１３、補正量演
算部１５、検査領域補正部１６及び判定部１８は周知の
ＣＰＵから構成され、ＲＯＭに格納された後述の制御プ
ログラムに従って所定の処理を行う。

【００１９】ここで、図４乃至図６を参照して上記検査
装置の動作及び処理手順について説明する。テーブル２
の移動に伴ってレンズ５下に送り込まれる実装基板１
は、レーザ光によってその実装面全体を基板移動方向と
直交する方向に走査される（図４のＳ１）。この走査時
に実装面から反射された光は反射ミラー６，レンズ５，
回転ミラー４，集光レンズ７及びハーフミラー８を通じ
て第１光検出器９と第２光検出器１０に夫々導かれる。

【００２０】第２光検出器１０に導かれた反射光はここ
で電気信号に変換された後、補正量の演算処理に利用さ
れる（図４のＳ２）。図５のＳＴ１〜ＳＴ５にその処理
内容を示すように、第２光検出器１０の出力信号はデー
タ処理部１３でＡ／Ｄ変換され、さらに２値化処理され
て実装面全体の輝度分布に係るデータに変換処理された
後、輝度分布データメモリ１４に記憶される。銅パター
ンから成るマーク１ａは基板自体よりも反射率が高いた
め、輝度分布データにはマーク１１ａが顕著に現れる。
続いて、補正量演算部１５において上記の輝度分布デー
タ中のマーク位置が検出され、両マーク位置から実装基
板のθ方向のずれが演算されて該補正量θ１がＲＡＭ等
に記憶される。

【００２１】詳しくは、図６に示すように、基板移動方
向をＸ，走査方向をＹとした場合では、両マーク１ａを
結ぶ直線Ｓ上のマーク間距離とマーク１ａのＸ方向偏差
△ｘ、或いはＹ方向偏差△ｙから三角関数によって基板
移動方向に対する直線Ｓの傾きθ１が演算される。尚、
補正量θ１の演算は、マーク１ａのＸ方向偏差△ｘとＹ
方向偏差△ｙから三角関数によって直線Ｓの傾きθ１を
演算することで行うこともできる。

【００２２】一方、第１光検出器９に導かれた反射光は
ここで電気信号に変換された後、その出力信号はデータ
処理部１１でＡ／Ｄ変換され、さらに適当な算出式によ
って実装面全体の高さ分布に係るデータに変換された
後、高さ分布データメモリ１２に記憶される（図４のＳ
３〜Ｓ５）。

【００２３】次に、検査領域メモリ１６から検査領域に
係る位置データと上記の補正量θ１が検査領域補正部１
７に読み込まれ、検査領域の位置データが補正量θ１だ
け位置補正される（図４のＳ６〜Ｓ８）。そして、位置
補正後の検査領域に対応した高さ分布データがメモリ１
２から読み出される（図４のＳ９）。

【００２４】次に、基準データメモリ１８から位置補正
後の検査領域に対応する基準データが読み出され、該基
準データと上記の高さ分布データとの誤差、例えば二乗
誤差が演算される（図４のＳ１０，Ｓ１１）。そして、
しきい値メモリ１９からしきい値が読み出され、上記の
誤差との比較において実装状態の良否が判定され、判定
結果がＣＲＴ２１に表示される（図４のＳ１３〜Ｓ１
５）。

【００２５】このように上述の実装基板検査装置によれ
ば、レーザ光走査時の反射光を第１，第２光検出器９，
１０に夫々導き、第１光検出器９の出力信号から実装面
の高さ分布に係るデータを求める共に、第２光検出器１
０の出力信号から実装面の輝度分布に係るデータを求め
該データ中のマーク位置から実装基板のθ方向のずれを
演算して検査領域の位置補正を行うことができるので、
テーブル上の実装基板１に位置ずれがある場合でも該ず
れに合わせて検査領域を自動的に矯正し、実装状態の良
否判定を正確に行うことができる。また、レーザ光走査
の前段階で実装基板の位置，向きを矯正する手間が省け
検査時間の短縮に貢献できると共に、テーブルの自由度
をその分減少させて構造を簡略化することができる。

【００２６】尚、上記実施例では、第１光検出器にＰＳ
Ｄを、第２光検出器にホトダイオードを夫々使用した
が、光検出器に使用される光検出素子はこれら以外のも
のであってもよく、また両光検出器に同一素子を使用し
てもよい。また、回転ミラー及びレンズから成るレーザ
光走査手段、また反射ミラー，レンズ及び回転ミラーか
ら成る反射手段は図示例以外の周知構造で代用してもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
レーザ光走査時の反射光を２つの光検出器に夫々導き、
一方の光検出器の出力信号から実装面の高さ分布に係る
データを求める共に、他方の光検出器の出力信号から実
装面の輝度分布に係るデータを求め該データ中のマーク
位置から実装基板のθ方向のずれを演算して検査領域の
位置補正を行うことができるので、テーブル上の実装基
板に位置ずれがある場合でも該ずれに合わせて検査領域
を自動的に矯正し、実装状態の良否判定を正確に行うこ
とができる。また、レーザ光走査の前段階で実装基板の
位置，向きを矯正する手間が省け検査時間の短縮に貢献
できると共に、テーブルの自由度をその分減少させて構
造を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実装基板検査装置の概略構成図

【図２】実装基板の上面図

【図３】電気系回路のブロック図

【図４】検査制御のフローチャート

【図５】補正量演算処理のフローチャート

【図６】補正量演算の説明図

【符号の説明】

１…実装基板、１ａ…マーク、２…テーブル、３…レー
ザ、４…回転ミラー、５…レンズ、９…第１光検出器、
１０…第２光検出器、１１…データ処理部、１２…高さ
分布データメモリ、１３…データ処理部、１５…補正量
演算部、１６…検査領域メモリ、１７…検査領域補正
部、２０…判定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実装基板を所定方向に移動させる移動手
   段と、レーザと、実装基板の実装面に基板移動方向と直
   交する方向にレーザ光を走査させるレーザ光走査手段
   と、実装面からの反射光を受光し電気信号に変換する光
   検出器と、光検出器の出力信号に基づいて実装面の高さ
   分布データを演算するデータ処理手段と、実装部品に対
   応して設定された検査領域を記憶する検査領域メモリ
   と、検査領域に対応する高さ分布データを基準データと
   比較して実装状態の良否判定を行う判定手段とを具備し
   た実装基板検査装置において、 実装基板に複数のマークを設けると共に、 実装面からの反射光を受光する第２の光検出器と、 第２の光検出器の出力信号に基づいて実装面の輝度分布
   データを演算する第２のデータ処理手段と、 輝度分布データ中のマーク位置から実装基板のθ方向の
   ずれを演算する補正量演算手段と、 補正量に基づいて検査領域の位置を補正する検査領域補
   正手段とを設けた、 ことを特徴とする実装基板検査装置。