JPH07243986A - 半田付外観検査装置の照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 半田付外観検査装置の照明装置において、形
状を小形化すると共に、対象部品の略垂直上方からの上
照明と斜上方からの斜照明とを区別して行う。 【構成】 円板状の笠部材１の下面側の同一平面内に
て、検査対象の電子部品等の外観検査のための撮影用孔
２を中心として中央部寄りの領域に複数の同心円状に配
置された第１グループＡの多数の発光体３ａで対象部品
を略垂直上方から照明するようにし、同じく上記撮影用
孔２を中心として外周部寄りの領域に複数の同心円状に
配置された第２グループＢの多数の発光体３ｂにより対
象部品を斜上方から照明するようにし、上記笠部材１の
下方中央部に取り付けられたスモーク板４で上記各発光
体からの光を拡散させ、上記第１グループＡ及び第２グ
ループＢの発光体にはそれぞれの電源７，８により独立
に電力を供給する。

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
された電子部品又はディスクリート部品等の半田付部の
状態を検査する半田付外観検査装置において対象部品を
照明する照明装置に関し、特に形状を小形化できると共
に、対象部品の略垂直上方からの上照明と斜上方からの
斜照明とを区別して行うことができる半田付外観検査装
置の照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半田付外観検査装置は、プリント基板上
への実装が良好とされた電子部品等について、その半田
付部について例えばＣＣＤ（電荷結合素子）を撮像素子
としたカメラで撮影し、その場所の照度分布を決める。
次に、検査対象の電子部品等について同じ半田付部につ
いてＣＣＤカメラで撮影し、その場所の照度分布をと
る。そして、両者の照度分布を比較し、良品に対して対
象部品が合格か否かの検査結果を判定するものである。

【０００３】このような半田付外観検査装置において、
プリント基板上に実装された対象部品を照明する従来の
照明装置としては、例えば特開平1-282410号公報に記載
されているように、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ
発生するリング状の３個の発光体を中心を合わせて上下
方向に適宜の間隔をおいて配置し、対象物としての曲面
体の表面へ入射角が異なる赤色光、緑色光、青色光を照
射するようになっていた。この場合、より上方位置にあ
る発光体を点灯することにより、対象物に対して上方か
らの照明（上照明）を行い、下方位置にある発光体を点
灯することにより、上記対象物に対してやや斜上方から
照明（斜照明）を行うことはできた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の半田付外観検査装置の照明装置においては、リング
状の３個の発光体を上下方向に適宜の間隔をおいて配置
しているので、装置の高さ方向の形状が大きくなり、装
置が大形化するものであった。特に、対象物に対する上
照明と斜照明とを区別するためには、最も上方の発光体
と最も下方の発光体との間隔を大きくとる必要があり、
さらに装置が大形化することがあった。従って、装置の
外形上の制約からあまり大形化できない場合は、対象物
に対する上照明と斜照明とを十分に区別することができ
ないことがあった。また、上記リング状の３個の発光体
は、中心を合わせて上下方向に配置されているので、下
方に位置する発光体で上方に位置する発光体の点灯光を
遮ぎることがあり、特に上照明の照明効率が低下するこ
とがあった。

【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、形状を小形化することができると共に、対象部品
に対する上照明と斜照明とを区別して行うことができる
半田付外観検査装置の照明装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半田付外観検査装置の照明装置は、中
央部に検査対象のプリント基板上に実装された電子部品
等の外観検査のための撮影用孔を有する円板状の笠部材
と、この笠部材の下面側の同一平面内にて上記撮影用孔
を中心として中央部寄りの領域に複数の同心円状に配置
され対象部品を略垂直上方から照明する第１グループの
多数の発光体と、同じく上記撮影用孔を中心として外周
部寄りの領域に複数の同心円状に配置され対象部品を斜
上方から照明する第２グループの多数の発光体と、上記
笠部材の撮影用孔に対応する透光孔を有すると共に該笠
部材の下方中央部に取り付けられた光拡散用のスモーク
板と、上記第１グループ及び第２グループの発光体に独
立に電力を供給する電源とを備え、第１グループの発光
体で対象部品の上照明を行い、第２グループの発光体で
対象部品の斜照明を行うようにしたものである。

【０００７】また、上記笠部材の周縁部には、その全周
にて内向きの斜下方に突出し、該笠部材の外周部の発光
体からの光を拡散すると共に下方側内方へ反射させる拡
散反射板を設けると照明効果を向上できる。

【０００８】さらに、上記拡散反射板に代えて、上記笠
部材の下方には、中央部に開口部が設けられて全体とし
てドーナツ板状に形成されると共に、該笠部材の外周部
の発光体からの光を入射して下方側内方へ屈折させる集
光光学系を設けてもよい。

【０００９】

【作用】このように構成された半田付外観検査装置の照
明装置は、円板状の笠部材の下面側の同一平面内にて、
検査対象の電子部品等の外観検査のための撮影用孔を中
心として中央部寄りの領域に複数の同心円状に配置され
た第１グループの多数の発光体で対象部品を略垂直上方
から照明するようにし、同じく上記撮影用孔を中心とし
て外周部寄りの領域に複数の同心円状に配置された第２
グループの多数の発光体により対象部品を斜上方から照
明するようにし、上記笠部材の下方中央部に取り付けら
れたスモーク板で上記各発光体からの光を拡散させ、上
記第１グループ及び第２グループの発光体にはそれぞれ
の電源により独立に電力を供給し、第１グループの発光
体で対象部品の上照明を行い、第２グループの発光体で
対象部品の斜照明を行うように動作する。これにより、
装置の形状を小形化することができると共に、対象部品
に対する上照明と斜照明とを区別して行うことができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による半田付外観検査装
置の照明装置の実施例を示す断面説明図であり、図２は
その平面図、図３はその正面図である。図１において、
笠部材１は、この照明装置の発光体を取り付けて配線す
ると共にその光を特定方向へ反射する部材となるもの
で、図２に示すように適宜の直径（例えば200mm）の円
板状に形成され、その中央部には検査対象のプリント基
板上に実装された電子部品等の外観検査のための撮影用
孔２が穿設されている。なお、この撮影用孔２の半径は
例えば17mmとされている。

【００１１】上記笠部材１の下面側にて同一平面内に
は、第１グループＡの多数の発光ダイオード（以下「Ｌ
ＥＤ」という）３ａ，３ａ，…と、第２グループＢの多
数の発光ダイオード（ＬＥＤ）３ｂ，３ｂ，…とが取り
付けられている。上記第１グループＡのＬＥＤ３ａは、
プリント基板上に実装された電子部品等の半田付部の状
態を検査するために対象部品を略垂直上方から照明する
上照明用の光を発する発光体となるもので、上記笠部材
１の中央部に穿設された撮影用孔２を中心として中央部
寄りの領域に複数の同心円状に配置されている。すなわ
ち、図４に示すように、上記撮影用孔２に最も近い例え
ば半径20mmの第一の同心円Ｃ₁の位置と、それより外側
で中間部の例えば半径60mmの第二の同心円Ｃ₂の位置と
の間の領域を第１グループＡの領域Ｅaとして、この範
囲内に多数のＬＥＤ３ａ，３ａ，…が複数の同心円状に
配置されている。

【００１２】また、上記第２グループＢのＬＥＤ３ｂ
は、対象部品を斜上方から照明する斜照明用の光を発す
る発光体となるもので、同じく上記撮影用孔２を中心と
して外周部寄りの領域に複数の同心円状に配置されてい
る。すなわち、図４に示すように、中間部の第二の同心
円Ｃ₂の位置と、それより外側で外周縁に最も近い例え
ば半径90mmの第三の同心円Ｃ₃の位置との間の領域を第
２グループＢの領域Ｅbとして、この範囲内に多数のＬ
ＥＤ３ｂ，３ｂ，…が複数の同心円状に配置されてい
る。このように、上記ＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…は中心の撮
影用孔２より外周部寄りに離れているので、撮影用孔２
の下方に位置する対象部品には斜上方から照明すること
となる。

【００１３】上記ＬＥＤ３ａ，３ｂの具体的な配置例を
示すと、第一の同心円Ｃ₁の位置には、例えば22.5度ず
つの間隔で１６個のＬＥＤ３ａが配置されている。ま
た、第二の同心円Ｃ₂の位置には、例えば９度ずつの間
隔で４０個のＬＥＤ３ａが配置されている。さらに、第
三の同心円Ｃ₃の位置には、例えば６度ずつの間隔で６
０個のＬＥＤ３ｂが配置されている。このように、多数
のＬＥＤ３ａ，３ｂ，…を同心円状に何重にも配置する
ことにより、プリント基板上の対象部品に対し360度方
向から均一な光を照射することができる。

【００１４】上記笠部材１の下方中央部には、図１に示
すように、スモーク板４が取り付けられている。このス
モーク板４は、上記ＬＥＤ３ａ，３ｂ，…の発光による
点光源的な光を拡散させて面光源的な光とするもので、
例えば半透明乳白色のガラス製などの円形板から成る。
そして、このスモーク板４の中央部には、上記笠部材１
の撮影用孔２に対応して同一半径とされた透光孔５が穿
設され、棒状の取付金具６，６により笠部材１の下方に
水平に吊下されている。従って、上記ＬＥＤ３ａ，３
ｂ，…の発光による光は、スモーク板４により拡散され
て一様な光となり、プリント基板上の対象部品に対し36
0度方向から均一な光で照明することができる。

【００１５】そして、上記第１グループＡのＬＥＤ３
ａ，３ａ，…には、上照明電源７が接続され、第２グル
ープＢのＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…には、斜照明電源８が接
続されており、それぞれ独立に電力を供給するようにな
っている。従って、上記上照明電源７から第１グループ
ＡのＬＥＤ３ａ，３ａ，…に電力を供給することによ
り、該ＬＥＤ３ａ，３ａ，…でプリント基板上の対象部
品に対し上照明だけを行い、斜照明電源８から第２グル
ープＢのＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…に電力を供給することに
より、該ＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…で対象部品に対し斜照明
だけを行うことができる。なお、この制御は、図示外の
コントローラ又はオン、オフスイッチで行えばよい。

【００１６】また、上記笠部材１の周縁部には、図１に
示すように、拡散反射板９が突設されている。この拡散
反射板９は、上記笠部材１の下面側の外周部寄りに取り
付けられたＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…から発せられる光を拡
散すると共に下方側内方へ反射させるもので、笠部材１
の全周にて内向きの斜下方に突出されている。そして、
上記拡散反射板９の笠部材１に対する突出角度θは、こ
の拡散反射板９で反射した光がプリント基板に到達する
際にその表面に対する入射角が例えば約20度となるよう
な角度とする。このようにすると、対象となる電子部品
の半田付部の外観検査において、半田付けにおけるフィ
レットの有無等により該半田付部からの反射光が真上に
戻ったり、戻らなかったりすることから、適切な検査を
実施することができる。なお、この拡散反射板９は、必
ずしも設けなくてもよい。

【００１７】また、図２及び図３において、符号１０は
この照明装置の取付金具を示している。この取付金具１
０は、半田付外観検査装置において所定の箇所に照明装
置を固定するもので、円板状の笠部材１の周囲にて適当
な間隔をおいて、略Ｌ字形の部材が取り付けられてい
る。

【００１８】次に、このように構成された半田付外観検
査装置の照明装置の使用状態について、図５を参照して
説明する。まず、本発明の照明装置を図２及び図３に示
す取付金具１０，１０，…を利用して半田付外観検査装
置の所定箇所に固定すると共に、笠部材１の中央部に穿
設された撮影用孔２の真上に検査対象の電子部品の半田
付部を撮影するＣＣＤカメラ１１をセットする。次に、
例えばＸ−Ｙテーブル１２の上面に、表面に電子部品等
が実装されたプリント基板１３を載置固定する。このと
き、該プリント基板１３と拡散反射板９の下端との間隔
Ｄは、約15mmとする。次に、上記Ｘ−Ｙテーブル１２を
適宜移動し、１番目の対象部品１４がＣＣＤカメラ１１
の下方になるように位置させる。この状態で、図１に示
す上照明電源７を動作させ、笠部材１の下面側中央部寄
りに配置された第１グループＡのＬＥＤ３ａ，３ａ，…
を全部点灯させてプリント基板１３を一定の照度で照明
する。このときは、上記第１グループＡのＬＥＤ３ａ，
３ａ，…でスモーク板４を介して１番目の対象部品１４
の略垂直上方から上照明で照らすこととなる。そして、
この状態で、１番目の対象部品１４について上記ＣＣＤ
カメラ１１で撮影する。上記第１グループＡのＬＥＤ３
ａ，３ａ，…の点灯による上照明での撮影が終了した
ら、上照明電源７を遮断してＬＥＤ３ａ，３ａ，…を消
灯する。

【００１９】次に、図１に示す斜照明電源８を動作さ
せ、笠部材１の下面側の外周部寄りに配置された第２グ
ループＢのＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…を全部点灯させてプリ
ント基板１３を一定の照度で照明する。このときは、上
記第２グループＢのＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…により、スモ
ーク板４を介し又は拡散反射板９で拡散反射して上記１
番目の対象部品１４の斜上方から斜照明で照らすことと
なる。そして、この状態で、１番目の対象部品１４につ
いて前記ＣＣＤカメラ１１で撮影する。上記第２グルー
プＢのＬＥＤ３ｂ，３ｂ，…の点灯による斜照明での撮
影が終了したら、斜照明電源８を遮断してＬＥＤ３ｂ，
３ｂ，…を消灯する。その後、上記上照明による撮影結
果と、斜照明による撮影結果とを用いて、上記１番目の
対象部品１４の半田付部の良否の判定を行う。その後、
前記Ｘ−Ｙテーブル１２を適宜移動し、２番目の対象部
品１４がＣＣＤカメラ１１の下方になるように位置させ
る。以後、上述と同様の手順で、上照明で検査画像を撮
影した後、斜照明で撮影して良否を判定する。そして、
この動作を総ての対象部品１４，１４，…について繰り
返せばよい。

【００２０】図６は本発明の他の実施例を示す断面説明
図である。この実施例は、図１に示す拡散反射板９の代
わりに、上記笠部材１の下方にて全周にわたり、中央部
に開口部１５が設けられて全体としてドーナツ板状に形
成されると共に、該笠部材１の外周部の発光体（３ｂ，
３ｂ，…）からの光を入射して下方側内方へ屈折させる
集光光学系１６を設けたものである。この集光光学系１
６は、例えばガラス板又はプラスチック板などの表面に
同心円状の細かい輪帯状の溝を切り、全体としてレンズ
の働きをするようにしたフレネル・レンズから成り、本
発明においては、高屈折率のガラスやプラスチックなど
を用いることにより、その上方から平行に入射する光に
ついて下方側中心部の所定距離Ｄにおける一定領域Ｆ内
に集光するように製造されている。上記一定領域Ｆと
は、例えば直径約３cm程度の範囲である。なお、上記集
光光学系１６による光の下方側内方への屈折は、上記一
定領域Ｆへ向かう平行光としてもよいし、或いは上記一
定領域Ｆの手前又は後方へ焦点を結ぶようにしてもよ
い。

【００２１】上記集光光学系１６の取り付け方は、笠部
材１の外周部にて円周方向に適宜間隔をおいて例えば４
箇所に設けられた棒状の取付金具１７，１７，…によ
り、水平に吊下されている。図６においては、第２グル
ープＢのＬＥＤ３ｂの領域Ｅb（図４参照）からの照明
光を集光するように集光光学系１６を配置したものとし
たが、これに限らず、上記第２グループＢのＬＥＤ３ｂ
のうち最外周及びその内側の列の２列のＬＥＤ３ｂから
の照明光を集光するような集光光学系１６を配置しても
よい。

【００２２】上記の集光光学系１６によれば、笠部材１
の下面側の外周部寄りに取り付けられたＬＥＤ３ｂ，３
ｂ，…から発せられる光を入射してその総てを下方側の
所定距離Ｄの一定領域Ｆに集光することができる。従っ
て、上記所定距離Ｄの位置にプリント基板１３の表面を
位置合わせすることにより、第２グループＢのＬＥＤ３
ｂ，３ｂ，…の点灯による斜照明の照明光を図５の場合
よりも明るくすることができる。また、上記集光光学系
１６として図６に示すようなフレネル・レンズを用いた
場合は、例えばレンズ全体の直径を約180〜200mmとし、
所定距離Ｄを約15mmとすることにより、プリント基板１
３の表面に対する最小の入射角αを例えば12.5°と小さ
くすることができる。このように入射角αが小さくなる
ことにより、プリント基板１３上の対象部品１４の半田
付けにおけるフィレットの傾斜角度が大きい場合であっ
ても該半田付部からの反射光が真上方向に戻ってくるこ
ととなる。従って、対象部品１４の半田付部の外観検査
において、傾斜角度の大きいフィレットの場合であって
も半田付けの外観検査を容易に行うことができる。さら
に、上記集光光学系１６は、全体としてドーナツ板状に
形成されており偏平な部材とされているので、この集光
光学系１６を笠部材１側に近付けて配置することがで
き、図６に示す照明装置全体の高さＨを図１の実施例に
比して小さくでき、照明装置の全体を小形化することが
できる。

【００２３】図７は図６に示す実施例の変形例を示す断
面説明図である。この変形例は、上記集光光学系１６の
取り付け方を、笠部材１の周縁部にてその全周に適宜の
長さで垂れ下がる取付板１８を設け、この取付板１８の
下端に集光光学系１６の外周縁を固定することにより、
水平に取り付けたものである。この場合は、笠部材１の
下面側にて外周部に取り付けられたＬＥＤ３ｂ，３ｂ，
…から発せられる光を外部に逃がさないようにすること
ができる。

【００２４】なお、上記集光光学系１６としては、図６
及び図７に示すようなフレネル・レンズだけに限られ
ず、全体としてドーナツ板状に形成されたシリンドリカ
ル・レンズ又はプリズムであってもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
円板状の笠部材の下面側の同一平面内にて、検査対象の
電子部品等の外観検査のための撮影用孔を中心として中
央部寄りの領域に複数の同心円状に配置された第１グル
ープの多数の発光体で対象部品を略垂直上方から照射す
るようにし、同じく上記撮影用孔を中心として外周部寄
りの領域に複数の同心円状に配置された第２グループの
多数の発光体により対象部品を斜上方から照明するよう
にし、上記笠部材の下方中央部に取り付けられたスモー
ク板で上記各発光体からの光を拡散させ、上記第１グル
ープ及び第２グループの発光体にはそれぞれの電源によ
り独立に電力を供給し、第１グループの発光体で対象部
品の上照明を行い、第２グループの発光体で対象部品の
斜照明を行うことができる。この場合、上照明用の第１
グループの発光体も、斜照明用の第２グループの発光体
も共に笠部材の下面側にて同一平面内に配置されている
ので、装置の高さ方向の形状を小さく抑えて、装置を小
形化することができる。また、第１グループの発光体も
第２グループの発光体も、互いに他の点灯光を遮ぎるこ
とはなく、照明効率を向上することができる。さらに、
第１グループ及び第２グループの発光体の位置関係か
ら、対象部品に対する上照明と斜照明とを区別して行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半田付外観検査装置の照明装置の
実施例を示す断面説明図である。

【図２】照明装置の平面図である。

【図３】照明装置の正面図である。

【図４】笠部材の下面側におけるＬＥＤの配置状態を示
す説明図である。

【図５】本発明の照明装置の使用状態を示す説明図であ
る。

【図６】本発明の他の実施例を示す断面説明図である。

【図７】図６に示す実施例の変形例を示す断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１…笠部材 ２…撮影用孔 ３ａ…第１グループのＬＥＤ ３ｂ…第２グループのＬＥＤ ４…スモーク板 ５…透光孔 ７…上照明電源 ８…斜照明電源 ９…拡散反射板 １１…ＣＣＤカメラ １３…プリント基板 １４…対象部品 １５…開口部 １６…集光光学系

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部に検査対象のプリント基板上に実
   装された電子部品等の外観検査のための撮影用孔を有す
   る円板状の笠部材と、この笠部材の下面側の同一平面内
   にて上記撮影用孔を中心として中央部寄りの領域に複数
   の同心円状に配置され対象部品を略垂直上方から照明す
   る第１グループの多数の発光体と、同じく上記撮影用孔
   を中心として外周部寄りの領域に複数の同心円状に配置
   され対象部品を斜上方から照明する第２グループの多数
   の発光体と、上記笠部材の撮影用孔に対応する透光孔を
   有すると共に該笠部材の下方中央部に取り付けられた光
   拡散用のスモーク板と、上記第１グループ及び第２グル
   ープの発光体に独立に電力を供給する電源とを備え、第
   １グループの発光体で対象部品の上照明を行い、第２グ
   ループの発光体で対象部品の斜照明を行うようにしたこ
   とを特徴とする半田付外観検査装置の照明装置。
2. 【請求項２】 上記笠部材の周縁部には、その全周にて
   内向きの斜下方に突出し、該笠部材の外周部の発光体か
   らの光を拡散すると共に下方側内方へ反射させる拡散反
   射板を設けたことを特徴とする請求項１記載の半田付外
   観検査装置の照明装置。
3. 【請求項３】 上記笠部材の下方には、中央部に開口部
   が設けられて全体としてドーナツ板状に形成されると共
   に、該笠部材の外周部の発光体からの光を入射して下方
   側内方へ屈折させる集光光学系を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の半田付外観検査装置の照明装置。