JPH09270600A - 実装済プリント基板自動検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受光素子を内面に配置したボックスの入射光
開口部を大きくするために受光部の高さを嵩高にする
と、反射光を検知する範囲が広がり弱くなった反射光を
多くの受光素子で受光することとなると、狭い範囲の強
い光を受光した場合と比べ、必然的に検知精度が低下す
ることとなり、また、開口部が大きくなったことで、受
光する光量は減少するにも係わらず、反射光は大きく変
化することになるといった問題があった。 【解決手段】 受光部Ａの内面に装備される受光素子
９，９′が多段的に配置され、ビームの照射光の照射位
置に応じて検査対象からの反射光を受光する受光素子の
グループを切り分け制御するようにした実装済プリント
基板自動検査装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ源からのレー
ザビームをプリント基板に実装された電子部品のリード
部に照射し、該リード部のプリント基板への半田付けが
正常に行われているか否かを検査するための実装済プリ
ント基板自動検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるレーザビームを利用した実
装済プリント基板の検査装置として、本出願人は先に実
願昭６２−５６２２号（実公平７−２９４８３号公報）
を出願している。これは、図６に示すように、上部中央
に開口部Ａ₁ を形成した下部開放形のボックス状受光部
Ａの内周面に多数の受光素子Ａ₂ を配置し、開口部Ａ₁
より入射されたレーザビームをプリント基板Ｐに実装さ
れた電子部品の半田面Ｐ₁ に照射し、該半田面Ｐ₁ から
の反射光を受光素子Ａ₂ で受光し、その受光した受光素
子の位置から反射光の角度を検出することにより、半田
面の形状を判定する提案を行った。

【０００３】また、本出願人は特願平２−３０８７９８
号（特公平８６４６７号公報）において、Ｊリード（Ｉ
Ｃのリードが本体の下面側に折曲されたもの）を持つ電
子部品のように、従来の垂直光を基板に照射する方法で
は検知できない部品の下部に位置する半田状態を検査す
るため、図７に示すように前記ボックス状の受光部Ａの
開口部Ａ₁ に四角錐鏡Ｍを取付け、この四角錐鏡Ｍでレ
ーザビームを屈折することによって傾斜ビームを作り、
Ｊリード下部の半田にレーザを照射する提案を行ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した前
者の従来例にあっては、受光部Ａの開口部Ａ₁ を小さく
する必要がある。すなわち、レーザビームの掃引幅を大
きくしたいために開口部Ａ₁ の面積を大きくすると、反
射光ｂ−ｂ′の受光範囲が開口部Ａ₁ を大きくした分だ
け小さくなる。そこで、受光部Ａの高さを図６の仮想線
で示す如く嵩高にし、開口部Ａ₁ を大きくしも受光範囲
が小さくならないようにすることが考えられる。

【０００５】しかし、このように開口部Ａ₁ を大きくす
るために受光部Ａの高さを嵩高にすると、反射光ａ−ｂ
を検知する範囲が広がり弱くなった反射光を多くの受光
素子で受光することが必要となる。これにより、狭い範
囲の強い光を受光した場合と比べ、必然的に検知精度が
低下することとなり、また、開口部Ａ₁ が大きくなった
ことで、受光する光量は減少するにも係わらず、反射光
ａは大きく変化することになるといった問題があった。

【０００６】一方、前記した後者の従来例にあっても、
開口部Ａ₁ の面積を大きくしようとすると、四角錐鏡Ｍ
で反射した傾斜ビームを受光部Ａで囲まれたプリント基
板の中心に照射することができなくなる。従って、この
場合にも、開口部Ａ₁ を広げられないだけでなく、限ら
れた範囲に傾斜ビームを照射するにも非常に嵩高な四角
錐鏡Ｍが必要になるといった問題があった。

【０００７】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、受光素子を多段的に
配列すると共にレーザを照射する位置に対する受光素子
のグループ制御を行うことにより、受光素子の数が少な
いにも係わらず受光精度を向上させることができる実装
済プリント基板自動検査装置を提供せんとするにある。

【０００８】また、受光素子を水平と前傾の２種類とし
たことにより、少ない受光素子で受光効率の良い検査を
行うことができる共に、垂直光をプリズムによって偏向
して斜めビームを得るようにしたので、広範囲の斜めビ
ームを得ることができ、Ｊリード部分の半田付け状況を
も検査できる実装済プリント基板自動検査装置を提供せ
んとするにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の実装済プリント
基板自動検査装置は前記した目的を達成せんとするもの
で、その手段は、細く絞ったビームを被検査プリント基
板に垂直に照射した状態で掃引するビーム照射手段と、
該ビーム照射手段からのビームが前記被検査プリント基
板に照射され、その照射されるビームを囲うように配置
された受光素子で受光する受光部とを具備する実装済プ
リント基板検査装置であって、前記受光部の内面に装備
される受光素子が多段的に配置され、ビームの照射光の
照射位置に応じて検査対象からの反射光を受光する受光
素子のグループを切り分け制御するようにしたものであ
る。

【００１０】また、前記多段的に配置される受光素子
は、上方の反射光を受光する位置では水平に、下方で受
光する位置では前傾した状態で取付けることが望まし
く、さらに、前記ビーム照射手段における下部開口の周
囲に配置されたプリズムによって前記ビームを偏向し
て、被検査プリント基板上の電子部品におけるＪリード
に対して斜めから照射するようにしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実装済プリン
ト基板自動検査装置の一実施の形態を図１〜図３と共に
説明する。図１において、１は実装済プリント基板２を
Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動させるＸ−Ｙステージ、３は
レーザビームを発射するレーザダイオード等のレーザ光
源、４は該光源１よりのレーザを５mm程度の平行なビー
ムに拡張するためのエキスパンダである。

【００１２】５はＸ−Ｙステージ１のＹ軸方向にビーム
を掃引するように操作するためのＹ軸回転ミラー５ａ
と、Ｘ−Ｙステージ１のＸ軸方向にビームを掃引するよ
うに操作するためのＸ軸回転ミラー５ｂとからなるガル
バノメータであり、以上は公知の構成である。

【００１３】６は前記ガルバノメータ５によってＸ，Ｙ
軸方向に掃引されたレーザが照射される中心部分に円状
のハーフミラー６ａが、その外周に全反射ミラー６ｂが
形成されたミラー、７は該ミラー６におけるハーフミラ
ー６ａにより反射され、被検査プリント基板２に照射さ
れた結果得られる反射光の一部を受光素子からなるトッ
プセンサ８に導くための凸レンズにして、前記ミラー
６、凸レンズ７、トップセンサ８とによりビーム照射手
段Ｂが構成されている。また、Ａは図２に詳細を示す如
く内面に多数の受光素子９が多段的に配置されたハウジ
ング１０からなる受光部である。

【００１４】次に、ビーム照射手段Ｂと受光部Ａの詳細
を図２、図３と共に説明する。先ず、ビーム照射手段Ｂ
は複数のレンズを組み合わせたレンズ系１１（図示のも
のは凸レンズのみを示している）が支持されたレンズ筒
１２と、該レンズ筒１２が螺合固定された光学系支持体
１３（以下、単に支持体という）と、該支持体１３の前
記レンズ系１１から照射されるレーザが当接する位置に
形成された開口部１３ａに前記ミラー６が前記レーザと
４５度の角度で取付けられ、かつ、前記支持体１３の前
記ミラー６の上方には前記凸レンズ７およびトップセン
サ８が取付けられている。

【００１５】また、前記支持体１３のレンズ系１１と前
記ミラー６との間の外周部分には、水平レーザのみを通
過させるためのルーバ１４が取付けられ、さらに、前記
ミラー６における全反射ミラー６ｂから反射されたレー
ザビームのみを、斜めビームに偏向させるリング状のプ
リズム１５が支持体１３の下方に取付けられている。ま
た、前記プリズム１５の下部外周面には、受光部Ａの受
光素子９では受光できない反射光を受光するための受光
素子よりなるトップセンサ１６が取付けられている。

【００１６】次に、受光部Ａの構成について説明する。
受光部Ａは前記支持体１３が取付けられた取付板１７の
下面に四角筒状のハウジング１０が取付けられ、その内
面上方には水平状態で５段のリング状受光素子９が取付
けられ、また、前記ハウジング１０の内面下方には、リ
ング状受光素子９′が４段前傾した状態で取付けられて
いる。

【００１７】次に、前記した構成に基づいて動作を説明
する。先ず、レーザビームの照射系について図２と共に
説明するに、レーザ源３よりのレーザはガルバノメータ
５によって掃引され、点線で示すようにレンズ系１１を
介してミラー６のハーフミラー６ａあるいは全反射ミラ
ー６ｂに到達し、該ミラー６で反射された後、ハウジン
グ１０の下面にＸ−Ｙステージ１によって移動される被
検査プリント基板２上に照射される。

【００１８】なお、ハーフミラー６ａからの反射光は直
接被検査プリント基板２に投光されるが、全反射ミラー
６ｂで反射されたビーム光は、プリズム１５を介して被
検査プリント基板２に投光されるので、該全反射ミラー
６ｂからのビームは斜め光となる。

【００１９】従って、前記レンズ系１１よりのレーザが
ハーフミラー６ａの範囲で掃引されている場合には、被
検査プリント基板２に対して垂直光となり、横方向に延
びている電子部品のリード部の半田付け検査が行え、ま
た、全反射ミラー６ｂの範囲で掃引されている場合に
は、被検査プリント基板２に対して斜め光となり、Ｊリ
ード部の半田付け検査が行える。

【００２０】次に、受光系について図３と共に説明する
に、被検査プリント基板２で反射された反射光は、該反
射光の内の略垂直方向に反射されると凸レンズ７を介し
てトップセンサ８で受光され、その他の斜め状態で反射
される反射光はトップセンサ１６および受光素子９，
９′で受光される。

【００２１】次に、前記したように受光素子９，９′で
受光された反射光から半田付け状態が正常か不良かの判
定方法について説明する。受光素子９，９′は図４に示
す如く受光素子９，９′に対するビームの照射位置を内
側、中央、外側と見なした場合、外側から内側に照射位
置が移動すると同じ角度（例えば、６０°−９０°）の
受光位置が下方向（Ｔが下へ移行する方向）へ移動する
切替え制御が行われる。

【００２２】なお、前記グループ分けは検査位置によっ
て変えるため、図５に示すようなスイッチ群ＳＷの切替
えによって行う。図５のスイッチ群ＳＷの切替え状態は
前記した図４の設定状態を示すものである。

【００２３】このようにスイッチ群ＳＷを検査位置に適
した、すなわち、ある電子部品のリードの半田付け状態
を検出する場合において、正常な半田付け状態であれ
ば、どの位置における受光素子９，９′が受光するかは
予め判っているので、受光すべき位置の受光素子９，
９′をスイッチ群ＳＷによって切替え選択する。

【００２４】例えば、図５に示す如く中央から照射され
る入射ビームが半田面で反射して、その角度が４５度前
後（斜線の部分）と予想された場合、反射方向はアップ
Ｕ方向になる。故に、スイッチＳＷ₁ ，ＳＷ₂ ，ＳＷ₃
の接点を閉じ、設定値以上の信号の有無を判定すること
により半田付けの良否が判る。

【００２５】このように、被検査プリント基板２上の電
子部品のリードの種類によって垂直光か斜め光かの判別
を行いビームを照射し、その反射光が予めスイッチ群Ｓ
Ｗでグループ分けした受光素子９，９′（トップセンサ
８，１５も含む）で受光したか否かによって、半田付け
状態が正常であるか不良であるかを判別できるものであ
る。

【００２６】なお、前記した判定方法にあっては、スイ
ッチＳＷの切替えによって受光素子９，９′よりの信号
を得て判定したものについて説明したが、実際にはコン
ピュータによって切り分け制御が行われる。そこで、グ
ループ分けした受光素子９，９′以外の受光素子９，
９′からの信号も出力されるので、グループ分けした出
力と他の出力とを比較し、グループ分けした出力が他の
出力よりも大きい場合に、半田付け状態が正常であると
判定する。

【００２７】

【発明の効果】本発明は前記したように、受光部の内面
に装備される受光素子を多段的に配置し、ビームの照射
光の照射位置に応じて検査対象からの反射光を受光する
受光素子のグループを切り分け制御するようにしたこと
により、少ない受光素子で受光精度を向上することがで
きる。

【００２８】また、多段的に配置した受光素子を、上方
の反射光を受光する位置では水平に、下方で受光する位
置では前傾した状態で取付けたので、少ない受光素子で
受光効率の良い検査が行えるものである。

【００２９】さらに、ビーム照射手段における下部開口
の周囲に配置したプリズムによってビーム光を偏向し
て、被検査プリント基板上の電子部品におけるＪリード
に対して斜めから照射するようにしたので、限られたス
ペースで傾斜ビームを効果的に発生することができる等
の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実装済プリント基板検査装置の概
要を示す斜視図である。

【図２】同上の要部を示す入射光路も記載した断面図で
ある。

【図３】同上の反射経路を記載した断面図である。

【図４】受光素子をグループ分けする場合の一例を示す
説明図である。

【図５】受光素子をグループ分けするためのスイッチ回
路である。

【図６】垂直光による検査装置における受光部の従来例
を示す断面図である。

【図７】斜め光による検査装置における受光部の従来例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ Ｘ−Ｙステージ ２ 被検査プリント基板 ５ ガルバノメータ ６ ミラー ６ａ ハーフミラー ６ｂ 全反射ミラー ９，９′ 受光素子 １５ プリズム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細く絞ったビームを被検査プリント基板
   に垂直に照射した状態で掃引するビーム照射手段と、該
   ビーム照射手段からのビームが前記被検査プリント基板
   に照射され、その照射されるビームを囲うように配置さ
   れた受光素子で受光する受光部とを具備する実装済プリ
   ント基板検査装置であって、 前記受光部の内面に装備される受光素子が多段的に配置
   され、ビームの照射光の照射位置に応じて検査対象から
   の反射光を受光する受光素子のグループを切り分け制御
   するようにしたことを特徴とする実装済プリント基板自
   動検査装置。
2. 【請求項２】 前記多段的に配置される受光素子は、上
   方の反射光を受光する位置では水平に、下方で受光する
   位置では前傾した状態で取付けられていることを特徴と
   する請求項１記載の実装済プリント基板自動検査装置。
3. 【請求項３】 前記ビーム照射手段における下部開口の
   周囲に配置されたプリズムによって前記ビームを偏向し
   て、被検査プリント基板上の電子部品におけるＪリード
   に対して斜めから照射するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の実装済プリント基板自動検査装置。