JPH0619257B2 - 実装基板検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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位置ずれ
等の実装不良を検査するための実装基板検査装置に関す
るものである。

従来の技術 従来、プリント基板上に実装された部品の位置ずれ、欠
品や浮き等の不良の検査は人間による目視検査に頼って
いた。ところが、製品の小型化や軽量化が進むにつれ、
プリント基板上の部品の小型化や高密度実装化もより一
層進んでいる。このような状況の中で、人間が高い検査
精度を保ちつつ非常に細かな部品の実装状態を、しかも
長時間続けることが難しくなってきている。

そこで最近、検査の自動化が強く望まれている中で、ビ
デオカメラからの濃淡画像から部品の位置ずれ等を検査
する装置が提案されている。

その従来の一般的な検査装置を第４図に示す。第４図に
おいて、401はプリント基板、402はプリント基板401上
に実装された部品、403はビデオカメラ、404はビデオカ
メラ403からの映像信号をA/D変換して内部の画像メモリ
（図示せず）に格納する画像取込回路、405は取り込ん
だ画像から部品のエッジを検出するエッジ検出回路、40
6はエッジ情報から部品のコーナを検出するコーナ検出
回路、407は各部品のコーナの基準座標値が格納されて
いる基準データ格納メモリ、408は検出されたコーナの
座標と基準座標とから部品のずれ量を計算するずれ量計
算回路、409は部品の許容ずれ量が格納されている許容
ずれ量格納メモリ、410は算出されたずれ量と許容ずれ
量を比較し、部品の実装状態の良否を判定する比較・判
定回路である。

以下その動作を説明する。プリント基板401上に実装さ
れた部品402をビデオカメラ403で撮像し、その映像信号
を画像取込回路404でＡ／Ｄ変換し画像メモリに取り込
む。その画像を用いてエッジ検出回路405で部品402のエ
ッジを検出し、そのエッジ情報からコーナ検出回路406
で部品402のコーナの座標値を検出する。この検出され
たコーナの座標値と基準データ格納メモリ407に格納さ
れている部品の基準座標値とを比較して、ずれ量計算回
路408で両者のずれ量を計算する。そして、その算出さ
れた部品の基準値からのずれ量と、許容ずれ量格納メモ
リ409に格納されているずれの許容値とを比較・判定回
路410で比較し、部品のずれや欠品等の実装状態の良否
を判定している。

発明が解決しようとする課題 しかし、従来例で示したような検査方法では、ビデオカ
メラ403で部品を撮像して、二次元的な情報を用いてい
るため、例えば部品が半田付け不良等の原因で全体的に
浮き上がって実装されていたり、ＩＣの足が部分的に浮
き上がっているような不良は検出できないという課題が
ある。

また、このような検査の場合、あらかじめ部品の基準座
標値を指定しておき、その対象となる部品のみ判定する
が、部品の実装位置以外にも誤って実装されることがあ
り、このような実装不良も検査できないという課題もあ
る。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、プリント基
板上の二次元的（平面図）な位置ずれの検査に加え、三
次元的な部品の浮き等の不良も簡便に検査できるもので
ある。さらに、実装位置以外に誤って実装された余計な
部品をも検査できるものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本発明の技術的解決手段は、第
１に部品が実装されたプリント基板を外観で実装状態を
検査する実装検査装置において、レーザ光源からのレー
ザ光をポリゴンミラーとｆθレンズにより前記プリント
基板上を走査するレーザ光走査手段と、前記レーザ光の
走査により前記プリント基板上から反射して得られる散
乱光を、前記プリント基板と前記ｆθレンズの間に設け
た反射ミラーで反射させ、前記ｆθレンズのポリゴンミ
ラーを介して反射させる散乱光反射手段と、前記散乱光
反射手段からの散乱光を集光レンズで位置検出素子に集
光し位置信号を出力する位置検出手段と、前記位置検出
手段からの位置信号により前記プリント基板およびプリ
ント基板上に実装された部品の高さデータを演算する画
像演算手段と、部品の実装位置上および部品の実装位置
以外に予め定めた任意サイズの複数のマスク処理をする
ためのマスクデータを格納するマスク記憶手段と、前記
画像演算手段で演算された高さデータと予め定めた基準
高さデータとを前記マスク記憶手段からのマスクデータ
内のみ比較し、前記プリント基板上の部品の実装状態の
良否を判定する判定手段とから構成したものである。

また第２には、第１の構成手段に加えて、部品の実装位
置以外のマスクを設定する場合、ｍ×ｎの任意サイズの
格子状またはストライプ状のマスク形状に設定するマス
ク記憶手段から構成したものである。

作 用 本発明は、第１に部品が実装されたプリント基板をレー
ザ光では全面検査し、プリント基板から反射して得られ
る散乱光を反射ミラーで位置検出手段に導き、プリント
基板上の高さの凹凸に従って変化する位置検出素子上の
散乱光の集光位置を検出し、その位置信号から画像演算
処理手段によりプリント基板上に実装された部品の高さ
データを演算し、その実測高さデータと基準高さデータ
を比較することにより、プリント基板上の二次元的（平
面図）な位置ずれの検査に加え、三次元的な部品の浮き
等の不良も簡便に検査できるものである。

さらに、実装部品上および実装部品以外の基板上にマス
クを設定し、基準データと比較することにより実装位置
以外に誤って実装された余計な部品をも検査できるもの
である。

また第２に、実装部品以外の基板上にマスクを設定する
際に、ｍ×ｎの格子状またはトライプ状にすることによ
り容易にマスクが設定できるようにしたものである。

実施例 以下、第１図を参照しながら本発明の第１の実施例につ
いて説明する。

第１図は、本発明の実装基板検査装置の一実施例を示す
ブロック結線図である。第１図において、101はプリン
ト基板、102はプリント基板101上に実装されている部
品、103はプリント基板101を移動させる搬送手段、104
はその移動方向を示す矢印である。105はレーザ光源、1
06はレーザ光源105からのレーザ光、107はポリゴンミラ
ー、108はレーザ光をポリゴンミラー107に導くための反
射鏡、109はｆθレンズ、110は反射ミラーである。111
は集光レンズ、112は位置検出素子、113は位置検出素子
112からの位置信号、114はその位置信号113から部品の
高さデータに変換演算をする画像演算処理手段、115は
プリント基板101上の部品102の実装状態の良否を判定す
る判定処理手段、116は部品102の実装位置上および部品
102の実装位置以外に予め定めた複数のマスクデータを
格納するマスク記憶手段である。

以下にその動作を説明する。

部品102が実装されているプリント基板101を搬送手段10
3により移動方向104の方向に移動させつつ、レーザ光源
105からのレーザ光106を反射鏡108を３個用いて、回転
しているポリゴンミラー107に導き、ポリゴンミラー107
とｆθレンズ109によりレーザ光106をプリント基板101
上に垂直に照射する。これにより、プリント基板101上
にレーザ光106を二次元的に全面走査する。

レーザ光106の走査によりプリント基板101上から反射し
てくる散乱光を、検査対象物であるプリント基板101と
ｆθレンズ109との間に設けた反射ミラー110で反射さ
せ、ｆθレンズ109とポリゴンミラー107を介して、さら
に集光レンズ111を通して、位置検出素子112上に集光す
る。位置検出素子112からの位置信号113は、画像演算処
理手段114に入力される。

画像演算処理手段114では、同期信号のタイミングで入
力された位置信号113をプリント基板101およびプリント
基板101上に実装された部品102の高さデータに変換する
演算を行い、実測高さデータを判定処理手段115へ出力
する。判定処理手段115では、画像演算処理手段114で演
算された実測高さデータとあらかじめ定めておいた基準
高さデータとをマスクク記憶手段116からのマスクデー
タ内のみ比較し、プリント基板101上の部品102の実装状
態および部品102の実装位置以外での余計な部品の有無
を判定するものである。

以上の動作を繰り返し、順次行うことによりプリント基
板101上全面について検査することができる。この一連
の動作は、適当な信号により同期して行う必要がある
が、本実施例の場合ポリゴンミラー107の回転に合わせ
た同期信号を用いて同期を取った。

次に、画像演算処理手段114と判定処理手段115およびマ
スクク記憶手段116について、第２図と第３図を用いて
さらに詳しく説明する。

画像演算処理手段114は、第２図に示すように位置検出
素子112からの位置信号113Ａ／Ｄコンバータ201でデジ
タル信号に変換し位置演算回路202に入力する。本実施
例では、位置検出素子にＰＳＤ（ポジション−センシテ
ィブ デテクタ；Position-Sensitive Detectors；半導
体位置検出素子）を用いており、ＰＳＤに入射する入射
位置は、素子の両端電極に流れる電流が各電極間との距
離に反比例するものを用いている。位置演算回路202で
は、デジタル信号に変換された両電極からの電流Ｉ_１お
よびＩ_２を第(1)式を用いて高さデータを演算する。
（但し、Ｋは、正規化するための係数である。） 高さデータ＝Ｋ・（Ｉ_１−Ｉ_２）／（Ｉ_１＋Ｉ_２） ……(1) 位置演算回路202で得られた高さデータは、一旦測定高
さデータ格納メモリ203に格納され、判定処理手段115に
出力される。

判定処理手段115では、測定高さデータ格納メモリ203か
らの測定高さデータと基準高さデータ格納メモリ206か
らの基準高さデータとをマスク記憶手段116からのマス
クデータに応じ比較回路204で比較しその差分を比較デ
ータとして判定回路205に出力する。判定回路205では、
比較回路204からの比較データを基にその差分の大小に
よって部品の実装状態を判定するものである。

また、判定処理手段115で実装部品以外の余計な部品の
判定において、測定高さデータと基準高さデータとの比
較を行い、マスク内での測定高さデータが大きいデータ
の画素数や大きいデータの面積で判定する方法も一つの
方法である。

第３図にマスク記憶手段116のマスク形状を示し、その
具体的実施例について説明する。

第３図(a)は実装部品以外の場所にｍ×ｎの格子状のマ
スクを設定したものを示し、第３図(b)は実装部品以外
の場所にｍ×ｎのストライプ状のマスクを設定したもの
を示している。すなわち、第３図において、プリント基
板301上に部品302の実装予定位置上に設定した部品マス
ク303と実装予定位置以外の場所に設定したｍ×ｎの格
子状マスク305またはストライプ状マスク305を示す。

発明の効果 以上述べてきたように本発明の効果としては、プリント
基板上の部品の高さデータを測定し、部品の実装位置上
と部品の実装位置以外とに設定したマスク内のみ基準高
さデータとの比較をし、部品の実装状態を判定すること
により、人間の目視検査に頼ることなく、また二次元的
な位置情報では検査できなかった三次元的な部品浮き等
の不良を検査できるようになり、検査の自動化が推進で
き効果が大きく、実装部品位置以外の場所にマスクを設
定し検査することにより、実装ミスにより誤って付着し
た余計な部品を検査することが可能となった。

また、実装部品位置以外にマスクを設定する際に、ｍ×
ｎの格子状またはストライプ状のマスクとすることによ
り、容易に設定することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例における実装基板検査装
置のブロック結線図、第２図は第１図の要部詳細ブロッ
ク結線図、第３図は第１図のマスク形状を示す平面図、
第４図は従来の基板検査装置のブロック結線図である。 101……プリント基板、102……部品、103……搬送手
段、105……レーザ光源、107……ポリゴンミラー、109
……ｆθレンズ、110……反射ミラー、111……集光レン
ズ、112……位置検出素子、114……画像演算処理手段、
115……判定処理手段、116……マスク記憶手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 幸文 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 背戸 卓美 神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部品が実装されたプリント基板を移動させ
   る搬送手段と、レーザ光源からのレーザ光をポリゴンミ
   ラーとｆθレンズにより前記プリント基板上を走査する
   レーザ光走査手段と、前記レーザ光の走査により前記プ
   リント基板上から反射して得られる散乱光を、前記プリ
   ント基板と前記ｆθレンズの間に設けた反射ミラーで反
   射させ、前記ｆθレンズとポリゴンミラーを介して反射
   させる散乱光反射手段と、前記散乱光反射手段からの散
   乱光を集光レンズで位置検出素子に集光し位置信号を出
   力する位置検出手段と、前記位置検出手段からの位置信
   号により前記プリント基板およびプリント基板上に実装
   された部品の高さデータを演算する画像演算手段と、部
   品の実装位置上および部品の実装位置以外に予め定めた
   任意サイズの複数のマスク処理をするマスクデータを格
   納するマスク記憶手段と、前記画像演算手段で演算され
   た高さデータと予め定めた基準高さデータとを前記マス
   ク記憶手段からのマスクデータ内のみ比較し、前記プリ
   ント基板上の部品の実装状態の良否を判定する判定処理
   手段とを具備する実装基板検査装置。
2. 【請求項２】マスク記憶手段において、部品の実装位置
   以外のマスクを設定する場合、ｍ×ｎの任意サイズの格
   子状またはストライプ状のマスク形状に設定することを
   特徴とした請求項１記載の実装基板検査装置。