JPH0672763B2

JPH0672763B2 - 実装部品検査装置

Info

Publication number: JPH0672763B2
Application number: JP61142948A
Authority: JP
Inventors: 義一柿木; 護俊安藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPS62299705A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕本発明は、部品の実装されたプリント板上にスリット状
の光ビームを照射し、その反射光をラインセンサで検知
することにより部品の実装状態を検査する実装部品検査
装置において、上記スリット状の光ビームの照射によ
る、プリント板の基板部と部品上面からのそれぞれの反
射光を２つのラインセンサで検知し、その互いの検知出
力の比較結果に基づいて部品の実装状態を判断するよう
にしたことにより、たとえ被検知面の反射率が一様でな
い場合であっても、非常にコントラスト良く部品の実装
状態を検査できるようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、プリント板に実装された電子部品（特にはチ
ップ部品）の実装状態（例えば、有無、位置ずれ等）を
光学的に自動検査する実装部品検査装置に関する。

現在、半導体素子やその他の電子部品の微小化に伴い、
プリント板の高密度化が進んでいる。そして、チップ部
品を搭載したプリント板が増え、この実装状態を自動的
に検査することが望まれている。そのためには、部品を
コントラスト良くかつ正確に検知する必要がある。

〔従来の技術〕

従来の実装部品検査装置に係る光学系を第５図に示す。
同図では、光切断法を用いて、プリント板Ｐの基板部Ｒ
上の所定の高さｈの部品Ｑのみを検知するようにしたも
のである。すなわち、プリント板Ｐをステージ１上に載
置して矢印Ａ方向に移動させながら、半導体レーザ２、
プリレンズ３およびシリンドリカルレンズ４によって作
成されたスリット状の光ビーム（以下、スリットビーム
と称す）l₁をプリント板Ｐ上に斜め上方から照射する。
そして、所定の高さｈからの反射光l₂のみを結像用レン
ズ５を介してCCD等の１個のラインセンサ６で撮像す
る。そして、ラインセンサ６の検知信号強度が所定のス
ライスレベル以上を「１」、以下を「０」として得られ
た画像、すなわち上記所定の高さｈの部品Ｑのみが他と
区別された画像に基づき、実装状態を検査するものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の装置では、注目している高さｈに部品があっ
ても、この部品の表面の色が黒いと、その反射光が弱
く、十分に検知されない場合があったり、また注目して
いる高さｈからはずれた所に部品があっても、周囲に明
るい部分があると、そこから回り込んだ光によって、所
定の部品として検知されてしまう場合もあった。

そこで、例えば黒い部品も完全に検知しようとすると、
第６図の検知例（ｉ）に示すように、部品本体Q₁（黒い
部分）のみならず、プリント板Ｐ上の明るい電極部P
₁も、そこからの光の回り込みによってスライスレベル
より高く検知され、いずれも「１」、すなわち部品と判
断されてしまうことになった。一方、基板部Ｒの高さか
らの反射光l₃を検知することにより、部品以外の部分を
完全に影として検知しようとすると、同図の検知例（i
i）に示すように、部品Ｑ上の明るい部分である電極部Q
₂も、そこからの光の回り込みによって部品以外の部分
として検知されてしまうことになった。

すなわち従来の装置は、コントラスト（S/N）が悪いと
いう問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、被検知面の反射率が一様
でなくても、コントラスト（S/N）良く部品を検知でき
る実装部品検査装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、プリント板の基板部からの反射光と所定高さ
の部品上面からの反射光をそれぞれ第1,第２のラインセ
ンサで検知し、その出力信号の強度を互いに比較して、
その比較結果に基づき上記所定高さの部品の実装状態を
判断するようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

一般に、黒色の部品であっても、その上面から検知され
る反射光は、基板部上から検知される反射光よりも強
い。また、基板部上の明るい部分（例えば電極部）から
直接検知される反射光は、その部分から回り込んで部品
上からの反射光として検知される光よりも強い。同様
に、部品上の明るい部分（例えば電極部）から直接検知
される反射光は、その部分から回り込んで基板上からの
反射光として検知される光よりも強い。

このように、プリント板上の検知される面の明暗には係
わらず、部分が有るか無いかに応じて、それぞれの反射
光の強度はいずれか一方が大きくなるので、第1,第２の
ラインセンサで基板部、部品上面からのそれぞれの反射
光を検知すれば、その検知信号の強度も上記反射光の強
度に応じて、いずれか一方が大きくなる。従って、上記
２つのラインセンサの検知信号の強度を互いに比較し
て、どちらが大きいかを見れば、検知した対象が部品と
基板部のどちらであるかを、上述したような光の回り込
みによる影響を受けることなく、正確に判断することが
できる。すなわち、部品の電極部を基板部と間違えて検
知したり、あるいは基板部上の電極部を部品と間違えて
検知したりすることがなく、非常にコントラストの良い
部品検知が可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る光照射手段および光
検知手段を示す構成図である。

まず光照射手段は、半導体レーザ12、コリメートレンズ
13およびシリンドリカルレンズ14から構成され、ステー
ジ11上に載置されて矢印Ａ方向に移動するプリント板Ｐ
に対して、斜め上方からスリットビームl₁を照射するも
のである。このスリットビームl₁は、半導体レーザ12か
ら出力されたレーザ光をコリメートレンズ13で平行光に
変換し、更にシリンドリカルレンズ14でスリット状にす
ることにより得ている。なお、スリットビームl₁によっ
てプリント板Ｐ上に形成される光切断線の方向は、プリ
ント板Ｐの移動方向（矢印Ａ）と直交するようにする。

次に、光検知手段は、結像用レンズ15、ビームスプリッ
タ16および２つのラインセンサ（例えばCCDラインセン
サ等）17、18から構成され、上記スリットビームl₁の照
射によるプリント板Ｐからの反射光（所定の高さを持つ
部品Ｑの上面からの反射光l₂、基板部Ｒからの反射光
l₃）を、スリットビームl₁の照射方向とは異なる方向か
ら検知するものである。上記ビームスプリッタ16は、結
像用レンズ15を介して得られた上記反射光を１対１の強
度比で２方向に分割する。そして、分割された一方の反
射光のうち基板部Ｒからの反射光l₃が結像される位置
に、一方のラインセンサ17を配置し、また、分割された
他方の反射光のうち上記部品Ｑ上からの反射光l₂が結像
される位置に、もう一方のラインセンサ18を配置する。
すなわち、基板部Ｒ上からの反射光l₃をラインセンサ17
で検知し、部品Ｑ上からの反射光l₂をラインセンサ18で
検知する。

なお、ある所定の範囲内で高さの異なる各種の部品から
の反射光も検知できるように、上記ラインセンサ18は、
これを構成する各受光素子の受光面の形状が上記部品の
高さ方向と対応して長く伸びた長方形であるものを使用
することが望ましい。もう一方のラインセンサ17は、上
記形状が略正方形であるものを使用することが望まし
い。

上記光学系による、プリント板Ｐ上の各位置における反
射光検知の一例を、第２図に基づき説明する。

まず、同図(a)のように、スリットビームl₁が部品Ｑ上
に照射されているときは、その表面が黒色であっても、
そこからの反射光l₂は、基板部Ｒ上からの反射光l₃より
も強い。よって、ラインセンサ18の出力信号の強度はラ
インセンサ17の出力信号よりも大きくなる。また、部品
Ｑ上の明るい部分（例えば第６図に示した電極部Q₂）か
らの反射光l₂がラインセンサ18で検知されるとともに、
その回り込んだ光の一部が他方のラインセンサ17で検知
されたような場合であっても、直接の反射光の方が強い
ので、ラインセンサ18の出力信号の強度はラインセンサ
17の出力信号よりも大きくなる。

また、第２図(b)のように、スリットビームl₁が部品Ｑ
上から外れ、基板部Ｒ上の電極部P₁上に照射された場合
には、たとえ電極部P₁上からの反射光の一部が回り込ん
でラインセンサ18で検知されたとしても、やはり、直接
の反射光l₃の方が強いので、ラインセンサ17の出力信号
の強度はラインセンサ18の出力信号の強度よりも大きく
なる。

また、第２図(c)のように、基板部Ｒが暗いレジスト等
であっても、ある程度の強度の反射光l₃が得られるの
で、ラインセンサ17の出力信号の強度はラインセンサ18
の出力信号の強度よりも大きくなる。

上述したことから、スリットビームl₁が部品Ｑの上面に
照射されているときは、その面の反射率が一様でなくて
も、ラインセンサ18の出力信号がラインセンサ17の出力
信号よりも大きな強度を持つ。一方、スリットビームl₁
が部品Ｑ上に照射されずに、基板部Ｒ上にだけ照射され
ているときは、そこの反射率が一様でなくても、ライン
センサ17の出力信号がラインセンサ18の出力信号よりも
大きな強度を持つ。

次に、本実施例に係る信号処理回路を第３図に示す。同
図においては、まず上述した２つのラインセンサ17,18
の出力信号を、それぞれ比較器21,22の＋入力端子に与
え、−入力端子には最低光基準値を与える。この最低光
基準値は、部品Ｑもしくは基板部Ｒから反射され得る最
低強度の光をラインセンサ17もしくは18で検知した場合
の、その検知出力信号の強度に相当する値である。比較
器21,22は、比較結果を「１」，「０」で出力し、この
結果はオア回路24を介して出力ビットＡ（「１」もしく
は「０」）として取出される。すると、通常の部品Ｑも
しくは基板部Ｒからの反射光がラインセンサ17,18の少
なくとも一方で検知されたときは、上記出力ビットＡは
「１」となり、一方、ラインセンサ17,18のどちらから
も最低光基準値以上の光が検知されないとき（例えば、
基板部Ｒに穴があいていたり、あるいは部品Ｑよりも高
い物体が存在するとき等）には、出力ビットＡは「０」
となる。

更に第３図において、２つのラインセンサ17,18の出力
信号を、それぞれもう１つの比較器23の−入力端子、＋
入力端子に入力させる。この比較結果は「１」，「０」
で出力され、出力ビットＢとして取出される。すると、
ラインセンサ18の出力信号強度がラインセンサ17の出力
信号強度よりも大きいとき、すなわち部品Ｑが検知され
ているときは、出力ビットＢは「１」となる。一方、ラ
インセンサ17の出力信号強度がラインセンサ18の出力信
号強度よりも大きいとき、すなわち基板部Ｒだけが検知
されているときは、出力ビットＢは「０」となる。

そこで、上記出力ビットＡが「１」か「０」かを見るこ
とにより、部品Ｑもしくは基板部Ｒが検知されているか
どうかを知ることができ、もし検知されているとき（出
力ビットＡが「１」のとき）は、更に出力ビットＢが
「１」か「０」かを見ることにより、その検知されてい
るものが部品Ｑなのか基板部Ｒなのかを知ることができ
る。

例えば、第４図(a)に示すように、基板部Ｒ上に部品
Q₁₀,Q₂₀が実装され、かつ一部に穴Ｈができている場合
には、ラインセンサ17,18の出力信号強度は、それぞれ
の位置に対応して、同図(b)のようになる。すると、こ
れらの出力信号強度と最低光基準値との関係から、出力
ビットＡは同図(c)のようになる。すなわち、穴Ｈの部
分のみが「０」となり、他の部分は「１」となる。次
に、上記２つの出力信号強度の互いの大きさの大小関係
から、出力ビットＢは同図(d)のようになる。すなわ
ち、部品Q₁₀,Q₂₀の部分が「１」となり、基板部Ｒのみ
の部分は「０」となる。もし、第６図に示したように部
品Ｑや基板部Ｒ上に電極部Q₂,P₁があって、その部分か
ら光の回り込みが生じた場合、各ラインセンサ17,18に
は検知例（ｉ），（ii）のように光の回り込みによる影
響が生じるが、それらを互いに比較して得られた出力ビ
ットＢには光の回り込みによる影響は全く生じず、各部
品の位置に正確に対応した値「１」が得られる。すなわ
ち、非常にコントラスト（S/N）の良い部品検知が可能
になる。

従って、出力ビットA,Bを順次見ていくことにより、被
検知面の明暗等にかかわらず、部品の有無や位置ずれ等
の実装状態を非常に正確に判断できる。更に、出力ビッ
トＢは互いの検知信号の比較結果を「１」，「０」で２
値化して表わしたものであるため、例えばTVカメラ等で
そのまま撮像して得られた画像によく見られるシェーデ
ィング（画像の周辺部が暗くなる現象）がなくなるとい
う利点もある。

〔発明の効果〕

本発明の実装部品検査装置によれば、被検知面の反射率
が一様でなくとも、光の回り込み等による誤検知を防止
して、非常にコントラスト（S/N）の良い部品検知が可
能になり、従って部品の実装状態の検査を非常に正確に
行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光照射手段および光検
知手段を示す構成図、第２図(a)〜(c)はプリント板Ｐ上の各位置における反射
光強度の一例を示す図、第３図は同実施例に係る信号処理回路を示す回路図、第４図(a)〜(d)は同実施例における信号処理の一例を説
明するための図、第５図は従来の装置に係る光学系を示す構成図、第６図は従来の問題点を説明するための検知信号強度の
一例を示す図である。 12……半導体レーザ、 13……コリメートレンズ、 14……シリンドリカルレンズ、 15……結像用レンズ、 16……ビームスプリッタ、 17,18……ラインセンサ、 21,22,23……比較器、 l₁……スリットビーム、 l₂,l₃……反射光．

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部品の実装されたプリント板上にスリット
状の光ビーム（l₁）を照射する光照射手段（12,13,14）
と、該光照射手段による前記光ビームの照射による、前記プ
リント板の基板部からの反射光（l₃）と所定の高さを持
つ部品の上面からの反射光（l₂）をそれぞれ第1,第２の
ラインセンサ（17,18）で前記光ビームの照射方向とは
異なる方向から検知する光検知手段（15,16,17,18）
と、前記第1,第２のラインセンサの出力信号の強度を互いに
比較し、その比較結果に基づき前記所定の高さを持つ部
品の実装状態を判断する信号処理手段（21,22,23,24）
とを具備することを特徴とする実装部品検査装置。
【請求項２】前記光照射手段は、レーザ光を出力する半
導体レーザ（12）と、該半導体レーザで出力されたレー
ザ光を平行光に変換するコリメートレンズ（13）と、該
コリメートレンズで得られた平行光を前記スリット状の
光ビームに変換するシリンドリカルレンズ（14）とから
構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の実装部品検査装置。
【請求項３】前記光検知手段は、前記各反射光を結像用
レンズ（15）およびビームスプリッタ（16）を介して互
いに異なる位置に結像し、それぞれの結像面上に前記第
1,第２のラインセンサ（17,18）を配置してなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の実
装部品検査装置。
【請求項４】前記第１のラインセンサを構成する各受光
素子の受光面の形状は略正方形であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１つに記載
の実装部品検査装置。
【請求項５】前記第２のラインセンサを構成する各受光
素子の受光面の形状は、前記部品の高さ方向と対応して
長い長方形であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第４項のいずれか１つに記載の実装部品検査装
置。
【請求項６】前記信号処理手段は、前記第１のラインセ
ンサの出力信号の強度が前記第２のラインセンサの出力
信号の強度よりも大きいか小さいかで、それぞれ基板部
か部品かを判断することを特徴とする特許請求の範囲第
１項乃至第５項のいずれか１つに記載の実装部品検査装
置。
【請求項７】前記信号処理手段は、前記比較を行う他
に、更に前記第１および第２のラインセンサの出力信号
と所定の基準値とを比較し、これら２つの比較結果に基
づき前記部品の実装状態を判断することを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１つに記載の
実装部品検査装置。
【請求項８】前記第１及び第２のラインセンサの出力信
号の強度が前記所定の基準値よりも小さい時に、前記基
板部及び前記部品の高さがいずれも所定の測定範囲外の
高さであると判断することを特徴とする特許請求の範囲
第７項記載の実装部品検査装置。
【請求項９】前記第1,第２のラインセンサはいずれもCC
Dラインセンサであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第８項のいずれか１つに記載の実装部品検査
装置。
【請求項１０】前記部品はチップ部品であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１つ
に記載の実装部品検査装置。