JPH0792190A - プリント基板の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査部を簡素化して作業性を向上させるとと
もに、複雑且つ高精度な搬送・位置決め機構を不要とす
る。 【構成】 基板測定部ではベルトコンベアの上下に配設
された撮像カメラ７で撮影されたプリント基板Ｐの表裏
画像により、一対の測定用スルーホール間の位置関係と
一対の測定用パターン間の位置関係に基づくホールの穿
設位置に対するパターンの位置ずれ量を求め、このずれ
量に応じて上部検査ヘッド２２と下部検査ヘッド２３の
位置を修整する。測定の完了したプリント基板Ｐはベル
トコンベアの検査位置まで搬送され、搬送ベルト上から
案内板２４の上に移載され、案内板２４の案内ピンがプ
リント基板Ｐの基板案内孔に嵌合する。案内板２４は下
降して下部検査ヘッド２３上にそのプローブを貫通させ
た状態で接触し、次に上部検査ヘッド２２が下降してプ
リント基板Ｐの表裏両面を検査する。

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の検査装置
に係り、特に、予め基板の回路パターンを画像測定して
位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて検査ヘッ
ドとプリント基板との位置関係を調整し、基板の電気的
検査を行う方式の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基板の回路パターンを電
気的に検査する装置としては、プリント基板を基板格納
部から搬送コンベアにより基板検査部へ搬送し、プリン
ト基板を検査位置に搬入した後に、例えばカメラ等によ
りプリント基板の表面の回路パターンの位置ずれ量を測
定し、この位置ずれ量に基づいてプリント基板の位置調
整を行い、プリント基板を正規の位置に位置決めするよ
うにしているものが一般的である。そして、検査ヘッド
を位置決めされた基板表面に接触させて、導通試験等を
行い、基板の検査が終了すると、プリント基板は検査部
から搬出され、検査結果に応じて良品収容部又は不良品
収容部に選別収納される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の検
査装置では、基板検査部において基板のパターンずれを
測定するようになっているため、測定用カメラ等の測定
機器により検査部周辺が複雑になり、検査ヘッドの交換
作業や保守・修理等が困難であるという問題点があっ
た。そのため、基板測定部と基板検査部とを別の場所に
設け、基板測定部においてパターンずれ量を測定した後
に、プリント基板を基板検査部まで搬送して検査を行う
ようにする方法が考えられる。しかしこの場合には、基
板測定部プリント基板の測定位置と検査位置との関係を
厳密に一致させる必要があるため基板の位置決めが困難
であり、自動的に搬送・位置決めを行う場合には、高精
度の搬送・位置決め機構を要するという問題点があっ
た。そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、
その課題は、基板測定部と基板検査部とを別個に設けた
自動検査装置であって、複雑且つ高精度な搬送・位置決
め機構を必要とせずに、プリント基板の正確な検査を行
うことの可能な技術を得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、基板測定部において回路パタ
ーンの位置ずれ量を測定するパターンずれ測定手段と、
基板検査部に配置されたプリント基板に対し位置調整可
能に取付けられた検査ヘッドとを有し、パターンずれ測
定手段は、プリント基板に穿設された基板案内孔又はこ
れと所定の位置関係を以て穿設された測定基準孔若しく
は基板回路孔である少なくとも一対の貫通孔の間の位置
関係と、プリント基板に形成された回路パターン又はこ
れと所定の位置関係を以て形成された基準パターンであ
る少なくとも一対のパターン部の間の位置関係とを比較
し、貫通孔に対するパターン部の位置ずれ量を求める手
段であり、基板検査部には、基板案内孔に嵌合する案内
ピンを備え、プリント基板を案内ピンにより基板検査位
置に位置決めするための案内板と、位置ずれ量に基づい
て検査ヘッドの位置調整を行う制御手段とを備えるもの
である。

【０００５】この場合に、パターンずれ測定手段を、プ
リント基板における位置ずれ量のＸ成分、Ｙ成分及びθ
成分を求める手段とし、制御手段は、検査ヘッドの位置
を設定位置に対して位置ずれ量のＸ成分、Ｙ成分及びθ
成分により修正するように構成することが望ましい。

【０００６】また、案内板を、基板検査部におけるプリ
ント基板の搬入位置とプリント基板の検査ヘッドに対す
る接触位置との間を移動可能に取付けることが望まし
く、さらに、案内板には、検査ヘッドのプローブを貫通
させるプローブ案内孔を設けることが好ましい。

【０００７】上記搬送手段としては、搬送方向に沿って
相互に平行に配設された一対の搬送帯で構成し、搬送帯
をプリント基板の両縁を支持する間隔に保持して、それ
ぞれ搬送方向に伸びる軸線周りに回動可能に支持し、各
搬送帯の回動により搬送帯間の間隔を拡げられるように
構成することが望ましい。

【０００８】

【作用】かかる手段によれば、基板測定部においてはプ
リント基板の貫通孔を基準として回路パターンの位置ず
れ量を測定し、基板検査部においてはプリント基板の基
板案内孔を案内板の案内ピンに嵌合させて位置決めする
ため、位置ずれ量に基づいて検査ヘッドの位置修正を行
えば正確に基板の検査が行える。したがって、基板測定
部から基板検査部までの搬送機構や基板検査部における
プリント基板の位置決め機構の精度が要求されず、特に
基板検査部周りの機構の簡素化が可能になる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に係るプリント基板検査装置の
実施例を添付図面に基づいて説明する。図１（ａ）に示
すように、本実施例は、フレーム１内の下部に、検査前
のプリント基板Ｐを昇降自在の基板支持体２上に積層さ
せたローダーＡ、検査後のプリント基板のうち良品を基
板支持体３上に積層させて収納するアンローダーＢ、及
び、検査後のプリント基板のうち不良品を基板支持体４
上に積層させて収納するアンローダーＣがそれぞれ配置
されている。

【００１０】ローダーＡ、アンローダーＢ及びＣの上方
にはベルトコンベア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが連続して
配設され、各ベルトコンベアには、それぞれ搬送ベルト
を移動させる一対の駆動モータと、搬送されてきたプリ
ント基板を所定位置で停止させる基板停止機構（回動自
在に取付けられた基板ストッパと、基板ストッパを回動
させる駆動用シリンダとからなる。）と、一対の搬送ベ
ルトを下方へ回動させる回動機構とを備えている。

【００１１】図１（ｂ）は搬送コンベア５ａの回動機構
を示すもので、他の搬送コンベア５ｂ，５ｃ，５ｄも同
一構造である。フレーム１に取付けられた支持ビーム１
１に対して回動軸１６が搬送方向に沿って回動自在に軸
支されている。回動軸１６には回動アーム１２が固着さ
れ、回動アーム１２の先端にコンベア支持板１３が固定
される。コンベア支持板１３には、上部案内ローラ１４
と下部案内ローラ１５が回転自在に軸支され、これらに
搬送ベルト１０が架設されている。各ベルトコンベアに
は上記構造が二つずつ設けられ、一対の搬送ベルト１０
が相互に対向配置されてプリント基板Ｐの両端を支持す
る構造となっている。

【００１２】リンク１７は回動軸１６に固定され、その
遊動孔１７ａに嵌合する係合軸１８ａにより駆動部材１
８に接続されている。駆動部材１８はエアシリンダ（図
示せず。）のピストンロッド１９に固着されている。エ
アシリンダを動作させピストンロッド１９及び駆動部材
１８を右方向へ突出させると、回動軸１６を介して回動
アーム１２が時計周りに回転し、搬送ベルト１０を含む
搬送機構も時計周りに回動する。

【００１３】したがって、搬送ベルト１０と図示しない
他方の搬送ベルト１０との間隔が広がり、プリント基板
Ｐを搬送ベルトの間を通過させて上下に移動できるよう
になる。搬送ベルト１０，１０の相互間隔は、支持ビー
ム１１に螺合したねじ棒と、ねじ棒を回転させるパルス
モータとからなる間隔調整機構（図示せず）により変更
できるようになっている。

【００１４】図１に示す移載ハンド６は、上記の搬送ベ
ルト１０，１０の間を下降して、ローダーＡに格納され
ているプリント基板Ｐを吸着し、回動して間隔を拡げた
搬送ベルト１０，１０の間を通過してベルトコンベア５
ａの上まで上昇する。ここで搬送ベルト１０，１０が通
常の状態に復帰して間隔を狭めた後、移載ハンド６がプ
リント基板Ｐを解放して搬送ベルト１０，１０上に載置
させ、ベルトコンベア５ａが起動してプリント基板Ｐを
右方へ搬送する。

【００１５】ベルトコンベア５ａの右端部には図２に示
す基板ストッパ８が回動軸１６に回動自在に軸支されて
おり、図示しないエアシリンダにより回動し、上方から
搬送面上に下降するようになっている。プリント基板Ｐ
が搬送面上にある基板ストッパ８に当接すると、基板ス
トッパ８に内蔵された光学式の基板センサ３０によりベ
ルトコンベア５ａが停止する。この位置が基板測定位置
である。

【００１６】基板測定位置の上下には、それぞれＸ−Ｙ
駆動機構に支持された撮像カメラ７ａ，７ｂが配設さ
れ、それぞれ並行してプリント基板Ｐの上下面を撮影す
る。ここで、プリント基板Ｐには、図２に示すように、
４つの基板案内孔Ｑ_1,Ｑ_2,Ｑ_3,Ｑ₄ が穿設され、同時に
測定用スルーホールＲ_1,Ｒ₂ と他の回路用スルーホール
が穿設されている。測定用スルーホールＲ_1,Ｒ₂ は、回
路用スルーホールを兼用していてもよい。また、プリン
ト基板Ｐの上下両面には、測定用パターンＳ_1,Ｓ₂ と図
示しない回路パターンとが同時に形成されている。測定
用パターンＳ_1,Ｓ₂ は、回路パターンを兼用していても
よい。

【００１７】図３には撮像カメラ７ａ，７ｂにより基板
のパターンずれを測定する方法を示す。以下の測定にお
ける演算は、図１に示すコンピュータ９により行われ
る。プリント基板Ｐが基板ストッパ８ａ，８ｂに当接す
ると、上記基板センサ３０がこれを感知して撮像カメラ
７ａ，７ｂを図２の測定用スルーホールＲ₁ と測定用パ
ターンＳ₁ からなるアライメントマーク１の撮影位置に
移動させる。

【００１８】ここで、アライメントマーク１の基準中心
座標（ＡＸ１，ＡＹ１）は予め設定され、記憶保持され
ている。この位置で撮影した画像において、反射率の高
い測定用パターンＳ₁ の部分は白画素となり、この白画
素領域の重心位置ｇｗ１＝（ｇｗ１ｘ，ｇｗ１ｙ）の検
出を行う。一方、反射光の得られない測定用スルーホー
ルＲ₁ の部分は黒画素となり、この黒画素領域の重心位
置ｇｂ１＝（ｇｂ１ｘ，ｇｂ１ｙ）の検出を行う。

【００１９】アライメントマーク１の処理が終了する
と、撮像カメラ７ａ，７ｂを図２の測定用スルーホール
Ｒ₂ と測定用パターンＳ₂ からなるアライメントマーク
２の撮像位置へ移動させる。ここで、アライメントマー
ク２の基準中心座標（ＡＸ２，ＡＹ２）は予め設定さ
れ、記憶保持されている。この位置で撮影した画像につ
いても、上記と同様に測定用パターンＳ₂ の重心位置ｇ
ｗ２＝（ｇｗ２ｘ，ｇｗ２ｙ）と、測定用スルーホール
Ｒ₂ の重心位置ｇｂ２＝（ｇｂ２ｘ，ｇｂ２ｙ）とが検
出される。

【００２０】上記結果から、各アライメントマークにお
ける座標の差を、 ｇ１ｘ＝ｇｗ１ｘ−ｇｂ１ｘ， ｇ２ｘ＝ｇｗ２
ｘ−ｇｗ２ｘ ｇ１ｙ＝ｇｗ１ｙ−ｇｂ１ｙ， ｇ２ｙ＝ｇｗ２
ｙ−ｇｗ２ｙ ＡＸ＝ＡＸ２−ＡＸ１， ＡＹ＝ＡＹ２−
ＡＹ１ ｇｗｘ＝ｇｗ２ｘ−ｇｗ１ｘ， ｇｗｙ＝ｇｗ２
ｙ−ｇｗ１ｙ のように求め、パターンの位置ずれ量を以下のようにし
て求める。

【００２１】ΔＸ＝（ｇ１ｘ＋ｇ２ｘ）／２ ΔＹ＝（ｇ１ｙ＋ｇ２ｙ）／２ Δθ＝ＫＫ−ＷＫ ＫＫ＝ｔａｎ
^-1（ＡＸ／ＡＹ） ＷＫ＝ｔａｎ^-1（ｇｗｘ／ｇｗｙ） また、角度方向のずれ量Δθについては、以下のように
して求めてもよい。 Δθ＝ＢＫ−ＷＫ ＢＫ＝ｔａｎ
^-1（ｇｂｘ／ｇｂｙ） （ｇｂｘ＝ｇｂ２ｘ−ｇｂ１ｘ，ｇｂｙ＝ｇｂ２ｙ−ｇ
ｂ１ｘ）

【００２２】このようにして、カメラの画像から測定用
パターンの測定用スルーホールに対するＸ，Ｙ，θ方向
のずれ量が得られる。測定用パターンは回路パターンと
同時に形成されるか又は回路パターンの一部を兼用し、
一方、測定用スルーホール（回路用スルーホールを兼用
する場合もある。）は、基板案内孔Ｑ_1,Ｑ_2,Ｑ_3,Ｑ₄と
同時に形成されるか又は基板案内孔自体を兼用してい
る。したがって、上記ずれ量は、基板案内孔を基準とし
た回路パターンの位置ずれ量として用いることができ
る。

【００２３】回路パターンの位置ずれ量が求められる
と、上記基板ストッパ８は上方へ回動してプリント基板
Ｐから外れ、ベルトコンベア５ａと５ｂが起動する。プ
リント基板Ｐは図１に示すベルトコンベア５ａからベル
トコンベア５ｂに移載され、基板検査部２０に搬入され
る。プリント基板Ｐは、検査プレス２１の真下にくると
上記同様の基板ストッパ２７に当接し、上記同様の基板
センサ（図示せず。）によりベルトコンベア５ａ，５ｂ
が停止する。この位置が基板検査位置である。

【００２４】基板検査部２０は、上記検査プレス２１に
より昇降可能に取付けられた上部検査ヘッド２２と、ベ
ルトコンベア５ｂの下方に設けられた下部検査ヘッド２
３と、上部検査ヘッド２２と下部検査ヘッド２３との間
において昇降可能に配置された案内板２４とから大略構
成される。図４に示すように、上部検査ヘッド２２は、
プレス駆動部に取付けられたＸＹθテーブル２２ａと、
このＸＹθテーブル２２ａの下面に固着されたプローブ
板２２ｂと、プローブ板２２ｂの下面に所定のパターン
で植設されたプローブ２２ｃと、プローブ２２ｃを遊嵌
状態で貫通するプローブ孔（図示せず。）を備えたガイ
ド板２２ｄとを有する。

【００２５】下部検査ヘッド２３は、フレーム底部に設
置されたＸＹθテーブル２３ａと、このＸＹθテーブル
２３ａの上面に固着されたプローブ板２３ｂと、プロー
ブ板２３ｂの上面に所定のパターンで植設されたプロー
ブ２３ｃとを有する。案内板２４は、プリント基板Ｐの
基板案内孔Ｑ_1,Ｑ_2,Ｑ_3,Ｑ₄ に対応した位置に植設され
た先端円錐状の４本の案内ピン２４ａと、プローブ２３
ｃの形成位置に対応して穿設されたプローブ孔（図示せ
ず。）とを備え、エアシリンダ（図示せず。）によりガ
イドロッド２５に沿って昇降するようになっている。

【００２６】プリント基板Ｐが基板検査位置に停止する
と、案内板２４がベルトコンベア５ｂの搬送ベルトの間
まで上昇し、基板案内孔Ｑ_1,Ｑ_2,Ｑ_3,Ｑ₄ の直下に案内
ピン２４ａが配置される位置で停止する。次に搬送ベル
トが上述と同様に下方へ開いて搬送ベルトの間隔を広げ
るので、プリント基板Ｐは案内板２４の上に落下し、基
板案内孔Ｑ_1,Ｑ_2,Ｑ_3,Ｑ₄ に案内ピン２４ａが嵌合して
位置決めされる。

【００２７】そして、案内板２４はプリント基板Ｐを載
置させた状態で下降し、下部検査ヘッド２３のプローブ
２３ｃをプローブ孔に導入させ、プリント基板Ｐの下面
をプローブ２３ｃに接触させる。次に上部検査ヘッド２
２が下降し、そのプローブ２２ｃをプリント基板Ｐの上
面に接触させる。プリント基板Ｐが上下の検査ヘッド２
２，２３に挟持された状態になったとき、図１に示す検
査用のコンピュータ２６により検査プログラムが実行さ
れ、プリント基板Ｐの上下両面に形成された回路パター
ンのオープン・ショートチェックが行われる。

【００２８】回路パターンの検査が終了すると、上部検
査ヘッド２２が上昇し、次いで案内板２４が上昇する。
そして、案内板２４が搬送ベルトの間まで上昇すると、
搬送ベルトが上方へ回動し、プリント基板Ｐの両縁を支
持する。以後、プリント基板Ｐはベルトコンベア５ｂの
上を搬送され、ベルトコンベア５ｃに移載される。回路
パターンの検査に合格したプリント基板Ｐは、基板スト
ッパ２８に停止させられ、ベルトコンベア５ｃの搬送ベ
ルトが開いて落下し、アンローダーＢに収容される。検
査の結果、不良品と判定されたプリント基板Ｐは、さら
にベルトコンベア５ｄに移載され、基板ストッパ２９に
停止させられ、ここからアンローダＣに収容される。

【００２９】以上詳述したように本実施例では、プリン
ト基板の基板案内孔と同時に穿設され、所定の位置関係
にある測定用スルーホールの位置を基準として回路パタ
ーンの位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて検
査ヘッドの位置を修正しているので、基板検査部に対し
てプリント基板を基板案内孔により位置決めするだけ
で、プリント基板の搬送機構や基板検査部の位置決め機
構の精度を要することなく正確な基板検査を行うことが
でき、簡易な搬送機構及び位置決め機構を用いることが
できる。

【００３０】また、上記と同様の理由により、基板測定
部と基板検査部とを別位置に設けることができるととも
に、検査位置の精度が両者間の距離に依存しないので自
由なレイアウトが可能である。そして、これらの理由に
より、基板検査部の構造が簡素になり、検査ヘッド等の
交換、点検、整備等の作業が容易になる。さらに、基板
測定部や搬送機構等も簡素化できるので、検査装置全体
としても製造コストの低減やコンパクト化を図ることが
できる。

【００３１】プリント基板の回路パターンの位置ずれ量
は、各々一対の測定用スルーホールと測定用パターンと
からＸ，Ｙ，θ方向のずれ量が算出され、各ずれ量に基
づいて検査ヘッドの位置修正を行うので、回路パターン
のどのような位置ずれに対しても精度よく対応できる。
案内板を基板の搬入位置と基板の検査ヘッドに対する接
触位置との間で移動可能にしたため、案内板自体を基板
検査部内におけるプリント基板の搬送手段として用いて
検査機構の簡素化を図ることができるとともに、下部検
査ヘッドの移動機構が不要になる。

【００３２】案内板はプローブ孔を備えているので、下
部検査ヘッドのガイド板を兼ねていることになり、基板
両面の同時検査が簡易な構造で可能になっている。ベル
トコンベアにおいては、搬送ベルト間の間隔を可変とし
ているため搬送ベルト間を通してプリント基板を昇降で
きるから、装置の小型化を図ることができるとともに、
回動動作によりコンベアの開閉を行っているので僅かな
動作空間しか必要とせず、周囲機構の配置の自由度が向
上している。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板の貫通孔を基準にして基板検査部とは別の位置にあ
る基板測定部でパターンの位置ずれを測定するので、プ
リント基板用の搬送機構や位置決め機構の精度を高めず
に高精度な基板検査を行うことができる。また、基板検
査部の構造を簡素化でき、検査ヘッド等の交換、点検、
整備等の作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリント基板の検査装置の全体構
成を示す概観図（ａ）と、同検査装置の搬送手段の構造
を示す拡大断面図である。

【図２】同検査装置により測定するプリント基板の一例
を示す平面図である。

【図３】同検査装置の基板測定部におけるパターンの位
置ずれ量を算出する方法を示すフローチャートである。

【図４】同検査装置の基板検査部の周辺を詳細に示す拡
大説明図である。

【符号の説明】

５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ ベルトコンベア ７ａ，７ｂ 撮像カメラ １０ 搬送ベルト ２２ 上部検査ヘッド ２２ａ，２３ａ ＸＹθテーブル ２３ 下部検査ヘッド ２４ 案内板 ２４ａ 案内ピン Ｐ プリント基板 Ｑ_1,Ｑ_2,Ｑ_3,Ｑ₄ 基板案内孔 Ｓ_1,Ｓ₂ 測定用パターン Ｒ_1,Ｒ₂ 測定用スルーホール

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板の表面画像を入力してプリ
   ント基板の測定を行うための基板測定部と、プリント基
   板の回路パターンを電気的に検査するための基板検査部
   と、基板測定部から基板検査部までプリント基板を搬送
   する搬送手段とを有するプリント基板の検査装置におい
   て、 前記基板測定部において前記回路パターンの位置ずれ量
   を測定するパターンずれ測定手段と、前記基板検査部に
   配置されたプリント基板に対し位置調整可能に取付けら
   れた検査ヘッドとを有し、 前記パターンずれ測定手段は、前記プリント基板に穿設
   された基板案内孔又はこれと所定の位置関係を以て穿設
   された測定基準孔若しくは基板回路孔である少なくとも
   一対の貫通孔の間の位置関係と、前記プリント基板に形
   成された回路パターン又はこれと所定の位置関係を以て
   形成された基準パターンである少なくとも一対のパター
   ン部の間の位置関係とを比較し、前記貫通孔に対する前
   記パターン部の位置ずれ量を求める手段であり、 前記基板検査部には、前記基板案内孔に嵌合する案内ピ
   ンを備え、前記プリント基板を案内ピンにより基板検査
   位置に位置決めするための案内板と、 前記位置ずれ量に基づいて前記検査ヘッドの位置調整を
   行う制御手段とを備えたプリント基板の検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記パターンずれ測
   定手段は、前記プリント基板における前記位置ずれ量の
   Ｘ成分、Ｙ成分及びθ成分を求める手段であり、前記制
   御手段は、前記検査ヘッドの位置を設定位置に対して前
   記位置ずれ量のＸ成分、Ｙ成分及びθ成分により修正す
   るように構成されたプリント基板の検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記案内板は、前記
   基板検査部における前記プリント基板の搬入位置と、前
   記プリント基板の前記検査ヘッドに対する接触位置との
   間を移動可能に取付けられているプリント基板の検査装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記案内板には、前
   記検査ヘッドのプローブを貫通させるプローブ案内孔を
   備えているプリント基板の検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記搬送手段は、搬
   送方向に沿って相互に平行に配設された一対の搬送帯か
   らなり、該搬送帯は前記プリント基板の両縁を支持する
   間隔に保持され、それぞれ搬送方向に伸びる軸線周りに
   回動可能に支持され、各搬送帯の回動により搬送帯間の
   間隔を拡げられるように構成されたプリント基板の検査
   装置。