JPH09203765A - ビジュアル併用型基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査基板のビジュアル的検査が可能な項目
につき、検査の精度とスピードを上げる。 【解決手段】 被検査基板３４における各部品の実装状
態を画像カメラ２０を用いてビジュアルテストにより外
観的に検査する際、正規化相関の値を高めに設定して検
査する外観検査手段５６と、その外観検査の結果がＮＧ
である部分につき、プローブ２２を用いて電気的特性を
測定して検査をする電気的検査手段５８と、それ等の外
観的、電気的検査結果を出力する検査結果出力手段６０
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像カメラを備えて
裸のプリント基板、実装基板の検査を行なうベアボード
テスタ、インサーキットテスタ等のビジュアル併用型基
板検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インサーキットテスタを用いて実
装基板即ち多数の電子部品を装着し、半田付けしたプリ
ント基板の良否の判定を行っている。このようなインサ
ーキットテスタにはプローブを備えて基板に実装された
部品の電気的特性等を測定して検査を行なう一般型と、
画像カメラを備えて実装基板の外観から検査を行なうビ
ジュアル型とがある。しかもＸ−Ｙ方式を採用すると、
一般型では被検査基板を載せる測定台上にＸ−Ｙユニッ
トを設置して、そのＸ軸方向に可動するアームの上に、
Ｙ軸方向に可動するＺ軸ユニットを備え、そのＺ軸ユニ
ットでプローブをＺ軸方向に可動可能に支持するので、
そのＸ−Ｙユニットを制御すると、プローブを基板の上
方からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動して、
予め設定した各測定点に順次接触できる。又、ビジュア
ル型では同様のＺ軸ユニットで画像カメラをＺ軸方向に
可動可能に支持するので、Ｘ−Ｙユニットを制御するこ
とにより、その画像カメラを基板の上方から対象物に向
け、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動して近付
けることができる。なお、インサーキットテスタには通
常複数のＸ−Ｙユニットを備え付ける。

【０００３】それ故、実装基板における例えばＩＣ（集
積回路）の足浮きを検査する場合、一般型ではＩＣのリ
ードの肩とそのリードが接触すべきパターンとにプロー
ブをそれぞれ立てて接触させ、それ等のプローブ間の抵
抗値を測定して、抵抗値が低ければリードがパターンに
良好に半田付けされてショート状態になっており、抵抗
値が高ければオープン即ちリードがパターンから離れた
足浮き状態になっていることを検出できる。又、ビジュ
アル型ではＩＣのリードと対応するパターンとの半田付
け状態をカメラから映像として取り込み、画像処理を施
し、正常時の画像処理レベルと比較して、ＯＫ（ショー
ト状態）又はＮＧ（オープン状態）の判定を行うことに
より、同様に足浮き状態を検出できる。なお、このよう
な電気的検査、ビジュアル検査によると、ＩＣリードの
他の半田付け状態例えばＩＣリード間のブリッジ（誤半
田付け作業による短絡）等も検出できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般型
のＸ−Ｙ方式インサーキットテスタを使用する際には、
各プローブを予め設定した各測定点に順次接触させなけ
ればならないため、各プローブの位置決めを厳格に行う
必要がある。しかも、半田付け状態等を精度高く検査す
るには微小な抵抗値の変化を測定するために４端子法等
を採用しなければならないし、ＩＣ専用プローブ等を使
用しないと時間がかかるので、検査をスピード化できな
い。又、ＩＣ専用プローブを用いると接触が難しい。但
し、電気的検査によると足浮等の検査の精度をあげるこ
とができる。又、ビジュアル型のＸ−Ｙ方式インサーキ
ットテスタを使用する際には、基板毎に半田付けの状
態、やにの付着状態、光の照射状態等が異なっているた
め、ＯＫ、ＮＧ判定の基準となるレベル設定が困難であ
る。但し、足浮き等の検査をスピード化できる。

【０００５】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、第１にビジュアル的検査が可能
な項目につき、検査の精度とスピードを上げることので
きるビジュアル併用型基板検査装置を提供することを目
的とする。第２に検査の項目に適した検査方法を採用す
ることにより、検査の精度とスピードを上げることので
きるビジュアル併用型基板検査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
の手段を、以下本発明を明示する図１、２を用いて説明
する。このビジュアル併用型基板検査装置には被検査基
板３４における各部品の実装前或いは後の状態を画像カ
メラ２０を用いてビジュアルテストにより外観的に検査
する際、正規化相関の値を高めに設定して検査する外観
検査手段５８と、その外観検査の結果がＮＧである各部
分につき、プローブ２２を用いて電気的特性を測定して
検査をする電気的検査手段６０と、それ等の外観的、電
気的検査結果を出力する検査結果出力手段６２とを備え
る。

【０００７】又、ビジュアル併用型基板検査装置には被
検査基板５４における各部品の実装前或いは後の状態を
ビジュアルテストにより外観的に検査する際、低倍率の
画像カメラ５２を用いて広範囲を写して検査をし、その
広範囲外観検査の結果がＮＧである各部分につき、高倍
率の画像カメラ５６を用いて狭範囲を写して検査をする
外観検査手段６４と、その狭範囲外観検査結果がＮＧで
ある部分を除く他の各部分につき、プローブ２２を用い
て電気的特性を測定して検査をする電気的検査手段６６
と、それ等の外観的、電気的検査結果を出力する検査結
果出力手段６８とを備える。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態を説明する。図３は本発明を適用したビ
ジュアル併用型Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタの構成
を示すブロック図である。図中、１０はＸ−Ｙ方式イン
サーキットテスタ、１２はその操作部、１４はＸ−Ｙ−
Ｚ制御部、１６は測定部、１８はコントローラ、２０は
ＣＣＤカメラ等の画像カメラ、２２はプローブである。
この操作部１２にはキーボード、表示装置、プリンタ、
フロッピーディスクドライバ等の入出力機器を備える。
そして、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部１４により各Ｘ−Ｙユニット
に備え付けられているサーボモータ等を駆動し、複数の
各Ｘ−Ｙユニットを制御する。すると、各Ｘ−Ｙユニッ
トのアームに設置されているＺ軸ユニットを操作し、そ
のＺ軸ユニットに備えられている画像カメラ２０（５
２、５６）とプローブ２２とを測定台上でＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸方向にそれぞれ適宜移動できる。又、測定部１６に
より適宜の電圧、電流信号等を各プローブ２２に与える
等して、それ等のプローブ２２が接触する例えばフラッ
トパッケージＩＣのリードとパターン間の電圧を検出
し、抵抗値等の測定を行なう。

【０００９】これ等の操作部１２、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部１
４、測定部１６等はＣＰＵを備えたコントローラ１８に
よってそれぞれ制御する。コントローラ１８は例えば図
４に示すようなマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ
（中央処理装置）２４、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）
２６、ＲＡＭ（読み出し書き込み可能メモリ）２８、入
出力ポート３０、バスライン３２等から構成されてい
る。ＣＰＵ２４はマイクロコンピュータの中心となる頭
脳部に相当し、プログラムの命令に従って、全体に対す
る制御を実行すると共に算術、論理演算を行い、その結
果も一時的に記憶する。又、周辺装置に対しても適宜制
御を行なっている。ＲＯＭ２６にはインサーキットテス
タ全体を制御するための制御プログラム等が格納されて
いる。又、ＲＡＭ２８は外部から入力したデータ、実装
部品の半田付け不良検出や電気的特性測定による不良検
出処理プログラム、各画像カメラ２０（５２、５６）で
写した対象物の画像データ、各プローブ２２を用いて測
定したデータ、それ等のデータからＣＰＵ２４で演算し
たデータ等の各種データを記憶する。入出力ポート３０
には操作部１２、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部１４、測定部１６、
各画像カメラ２０（５２、５６）、各プローブ２２等が
接続する。バスライン３２はそれ等を接続するためのア
ドレスバスライン、データバスライン、制御バスライン
等を含み、周辺装置とも適宜結合している。

【００１０】次に、被検査基板に実装した各電子部品等
の外観的、電気的検査実施時の動作について説明する。
図５は被検査基板に対するビジュアル的検査が可能な項
目についての不良検出処理プログラムによる動作を示す
Ｐ１〜Ｐ４のステップからなるフローチャートである。
先ず、Ｐ１で被検査基板３４における各電子部品等の実
施状態例えばＩＣの足浮きの有無を画像カメラ２０を用
いてビジュアルテストにより外観的に検査をする。その
際、ＯＫ（合格）、ＮＧ（不合格）判定の基準レベル
（基準となるモデルのしきい値）を高めに設定する。例
えば、画像比較による正規化相関値ＳがＳ＝０の時は全
く相関がなく、Ｓ＝１０００の時に最大の相関があるも
のとした時、通常Ｓ＝５００をしきい値としていたもの
を、Ｓ＝８００をしきい値に設定する。すると、高速検
査の可能なビジュアルテストによって正常時より多少と
も異なっている場合にはすべてＮＧ判定となるように設
定を行える。それ故、被検査基板３４上にある実装状態
不良の恐れのある部分をスピーディに振り分けることが
できる。

【００１１】このようなビジュアルテストによってＩＣ
の足浮きを検査する方法として、ＩＣの足（リード）の
基板接触部を見る方法、ＩＣの足付近における半田の付
着状態（ぬれ性）を見る方法等のような種々の方法があ
る。通常、図６に示すようにＩＣ３６の足３８はその足
３８がプリント基板４０に正常に装着、半田付けされて
いる時には、矢印で示す垂直降下光に対して、図７の上
側の足３８ａのように明暗（斜線部が暗部を示す）がで
きるのに対し、図８に示すように足３８が浮いている時
には図７の中央の足３８ｂのように明暗ができる。又、
ＩＣ３６の足３８に対する半田の付着状態が正常な時に
は図７の上側の足３８ａの先端部付近に良好に半田が付
着している（点部が半田を示す）のに対し、足３８が浮
いている時には中央の足３８ｂの近傍に半田が付着し、
或いは下側の足３８ｃの先端に少量の半田が付着する等
して、それぞれ明暗ができる。それ故、ＩＣ３６の足３
８の基板接触部を見る方法、ＩＣ３６の足３８付近にお
ける半田の付着状態を見る方法ではいずれもそれ等の明
暗の差異をパターン（モデル）マッチング方式により正
規化相関値として算出できる。なお、４２はプリント基
板４０の接続用のパターンである。

【００１２】因みに、本出願人は先に特願平６−１９１
０７８号として、プリント基板に良好に実装した電子部
品等の検索対象物をモデルとし、或いは検索対象物が画
像的にモデルとして適さない場合にはそれ等の電子部品
等によって通常隠れる位置にあるシルク図等をモデルと
してそれぞれ登録しておき、それ等の各モデルと画像カ
メラで設定順に従って写した被検査基板上にある対応す
る検索対象物等の画像とをそれぞれ比較するパターンマ
ッチング方法を提示した。

【００１３】次にＰ２へ行く。Ｐ２ではＮＧ部分がある
か判定する。ＹＥＳの場合、Ｐ３へ行く。Ｐ３では各Ｎ
Ｇ部分につき、プローブ２２を用いて電気的特性を測定
することにより検査する。その際、抵抗値を例えば図９
に示すように４端子法によって測定すると、ＩＣ４４の
足浮き検出の精度を上げることができる。図中、４６が
リード、４８がパターン、５０が低抵抗測定回路であ
る。因みに、この４端子測定法に関しては本出願人が先
に出願した特願平５−２６９５３５号に詳細に説明して
ある。次にＰ４へ行く。Ｐ４ではそれ等の外観検査と電
気的検査の結果を画面上或いは記録紙上に出力する。そ
の際、ＯＫ処理として検査対象物の座標、画像、ＯＫの
文字等を表示し、ＮＧ処理として検査対象物等の座標、
画像、ＮＧの文字等を表示する。なお、上記実施例では
ＩＣの足浮きの有無の検査について説明したが、電子部
品等の他の実装状態例えばブリッジ等の半田付け不良に
ついても同様に検査を行える。しかも、このような検査
は裸の被検査基板（プリント基板）に対しても行うこと
ができる。

【００１４】図１０は被検査基板に対するビジュアル的
検査が可能な項目を含む総合的不良検出処理プログラム
による動作を示すＰ１１〜Ｐ１８のステップからなるフ
ローチャートである。先ず、Ｐ１１で低倍率のカメラ５
２を用い、被検査基板５４を広範囲に例えば全体を写
し、各電子部品等の実装状態例えば各部品位置の正誤、
ＩＣの足浮き、ブリッジ等の有無をパターンマッチング
方式を採用したビジュアルテストにより外観的に検査を
する。すると、被検査基板５２に関する各種の検査の
内、先ずビジュアルテストが可能な検査を全て高速で実
施できる。なお、低倍率カメラ５２はＸ−Ｙユニットの
Ｚ軸ユニットで支持せず、測定台の中央上方に固定状態
で設置しておくとよい。次にＰ１２へ行く。Ｐ１２では
その広範囲外観検査の結果がＯＫか判定する。ＹＥＳの
場合、Ｐ１３へ行く。Ｐ１３では被検査基板５４の低倍
率カメラ５２で写した広範囲の全体にある各電子部品等
につき、プローブ２２を用いて抵抗値、静電容量、イン
ダクタンス、導電検査等の電気的特性を測定する一般的
な電気的検査を実施する。次にＰ１４へ行く。Ｐ１４で
は広範囲外観検査の結果がＯＫである旨と、一般的な電
気的検査結果を画面上或いは記録紙上に出力する。

【００１５】又、Ｐ１２のステップにおける判定結果が
ＮＯの場合、Ｐ１５へ行く。Ｐ１５では高倍率のカメラ
５６を用いて、広範囲外観検査の結果がＮＧである狭範
囲の各部分につき、各ＮＧ部分を詳細に写してやはりパ
ターンマッチング方式を採用したビジュアルテストによ
り狭範囲の外観的検査を実施する。次にＰ１６へ行く。
Ｐ１６ではその狭範囲外観検査の結果がＯＫか判定す
る。ＹＥＳの場合、Ｐ１３へ行く。そして、ＮＯの場合
はＰ１７へ行く。Ｐ１７では狭範囲外観検査でＮＧがで
た各部分以外につき、プローブ２２を用いて電気的特性
を測定する一般的な電気的検査を実施する。次にＰ１８
へ行く。Ｐ１８では狭範囲の外観的検査結果がＮＧであ
る各部分と、一般的電気的検査結果を出力する。なお、
このような検査は裸のプリント基板に対してもやはり行
なうことができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、請求項１
記載の発明では被検査基板における各部品の実装前或い
は後の状態を正規化相関の値を高めに設定したビジュア
ルテストにより外観的に検査を実施した後、その外観検
査の結果がＮＧである各部分につき、再度電気的特性を
測定して検査を実施するため、ビジュアル的検査が可能
な項目につき、検査の精度とスピードを上げることがで
きる。

【００１７】又、請求項２では被検査基板における各部
品の実装前或いは後の状態をビジュアル的検査が可能な
項目については、外観的に検査を実施する際、低倍率の
画像カメラを用いて広範囲を写して検査をし、その広範
囲外観検査の結果がＮＧである部分については再度高倍
率の画像カメラを用いて狭範囲を写して検査を行ない、
その狭範囲外観検査結果がＮＧである各部分を除く他の
各検査部分につき、他の検査項目について電気的特性を
測定して検査を実施するため、総合的に検査の精度とス
ピードを上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１記載の発明の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本願の請求項２記載の発明の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】本願を適用したビジュアル併用型Ｘ−Ｙ方式イ
ンサーキットテスタの構成を示すブロック図である。

【図４】同ビジュアル併用型Ｘ−Ｙ方式インサーキット
テスタのコントローラの構成を示すブロック図である。

【図５】同コントローラのＲＡＭに格納する被検査基板
に対するビジュアル的検査が可能な項目についての不良
検出処理プログラムによる動作を示すフローチャートで
ある。

【図６】同被検査基板に実装されているＩＣの足の正常
な状態を示す側面図である。

【図７】同被検査基板に実装されているＩＣの足の各種
の状態を示す平面図である。

【図８】同被検査基板に実装されているＩＣの足浮き状
態を示す側面図である。

【図９】同被検査基板に実装されているＩＣの足浮き検
査を４端子法によって実施する場合のＩＣに対する低抵
抗測定回路の接続関係を示す図である。

【図１０】同コントローラのＲＡＭに格納する被検査基
板に対するビジュアル的検査が可能な項目を含む総合的
な検査項目についての不良検出処理プログラムによる動
作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０…Ｘ−Ｙ方式インサーキットテスタ １２…操作部
１４…Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部 １６…測定部 １８…コン
トローラ ２０、５２、５６…画像カメラ ２２…プロ
ーブ ２４…ＣＰＵ ３４、５４…被検査基板 ５８、
６４…外観検査手段 ６０、６６…電気的検査手段 ６
２、６８…検査結果出力手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査基板における各部品の実装前或い
   は後の状態を画像カメラを用いてビジュアルテストによ
   り外観的に検査する際、正規化相関の値を高めに設定し
   て検査する外観検査手段と、その外観検査の結果がＮＧ
   である各部分につき、プローブを用いて電気的特性を測
   定して検査をする電気的検査手段と、それ等の外観的、
   電気的検査結果を出力する検査結果出力手段とを備える
   ことを特徴とするビジュアル併用型基板検査装置。
2. 【請求項２】 被検査基板における各部品の実装前或い
   は後の状態を画像カメラを用いてビジュアルテストによ
   り外観的に検査する際、低倍率の画像カメラを用いて広
   範囲を写して検査をし、その広範囲外観検査の結果がＮ
   Ｇである各部分につき、高倍率の画像カメラを用いて狭
   範囲を写して検査をする外観検査手段と、その狭範囲外
   観検査結果がＮＧである各部分を除く他の各部分につ
   き、プローブを用いて電気的特性を測定して検査をする
   電気的検査手段と、それ等の外観的、電気的検査結果を
   出力する検査結果出力手段とを備えることを特徴とする
   ビジュアル併用型基板検査装置。