JPS6326508A - 実装部品検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔４既　　　　　要〕 本発明は、光切断法を用いて実装部品の実装状態を検査
する実装部品検査装置において、光切断画像の輝度ピー
クにおける高さデータを２値化することにより部品形状
の取出しの際、上記高さデータが所定範囲にあり、かつ
」二記ピークにおける輝度データが部品の種類に対応し
た適切なレベル以上であるかどうかに基づいて、上記２
値化を行うようにしたことにより、部品の種類にかかわ
らず、陰の影響を受けない正しい部品形状を取出すこと
が出来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１−板上に実装された電子部品（特に
はチップ部分）の実装状態を光切断法を用いて自動検査
する実装部品検査装置Ｇこ関する。

近年、電子＠器を小型化するため、表面実装部品（チッ
プ部品）が多く使用されるようになってきた。今後、チ
ップ部品化はますます進み、その数量は急激に増加する
ものと予測されている６チ・７ブ部品を用いたプリント
板の製造工程では、実装は自動機によって行われている
。しかし、実装状態の外観検査は自動化が遅れ、人間の
目視検査にたよっているのが現状である。チップ部品を
用いたプリント板の信頼性向上のため、外観検査の自動
化が必須となっている。このような背景から、チップ部
品実装の外観検査の自動化が強く望まれてきた。

〔従　来　の　技　術〕

光切断法を用いた従来の実装部品検査装置は、プリント
板上にスリット状の光ビーム（以下、スリットビームと
称す）を真上から照射し、そこに形成された光切１［Ｍ
をラインセンサで斜め上方から検知して、得られた光切
断画像から部品形状を取出し、これと基準のパターンと
を比較することにより検査を行っている。

上記部品形状を取出すための１つの手段としては、まず
上記光切断画像の高さ方向の輝度のピークを求め、この
ピーククこおける高さデータを得て、次にこの高さデー
タがある値以上（もしくはある範囲内）の時に「部品シ
とし、他の時２こ「背景」として２値化することにより
２部品形状を取出すようＧこしたものがある。

他の手段としては、上記と同様にしてピーク値における
高さデータと輝度テ゛−夕をｊ８て１、二の輝度データ
が固定の特定値以上であって、かつ商さデータがある値
以上（もしくはある範囲内）の時に　「部品」として、
それ以外の時りこ「背景」として２（直化するものがあ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、光切断法を用いた実装部品検査装置では、第６
図に示すように、基板Ｒ上であって部品Ｑの近傍にスリ
ットビームｐが照射された場合、ラインセンサＬＳにと
って上記スリットビーム２は部品Ｑの階となってしまい
、検知できなくなる。

そのため、部品形状を取出すための手段として上述した
前者の手段を用いたものでは、上述したようにして輝度
のピーク値を求めてその高さデータを得ると、上記陰の
部分では周囲から回り込んだ拡散光等の影響でピークの
ある高さがランダムにばらついてしまい、不正６′ωな
高さしか得られなくなる。従って、単にある高さを基準
として高さデータを２値化すると、上記陰の部分では不
正確な部品形状しか得られなくなるという欠点があった
。

また、部品形状を取出すために後者の手段を用いた装置
では、上記陰の部分における輝度がそれ以シ［の部分よ
りも小さいという、色を考慮しており、輝度データがあ
る固定のし・〜・ルよりも小さいときには、その部分を
陰の検知不能部と間断するので、上記欠点は相当に改善
される。ところが、一般に、部品はその種類によって黒
色のものや白色のものがあり、光反射率がそれぞれ大き
く異なる。よって、陰の部分を検知不能部として除去す
るために必要な輝度レベル（以下、必要輝度レベルと称
す）は、部品の種類によって最適値が異なる。従って、
上記のように必要輝度レベルが固定されている場合、例
えば黒色の部品に対して必要輝度レベルが大きすぎると
、部品本体が欠けて検知されることになり、また白色の
部品に対して必要輝度レベルが小さすぎると、陰の部分
であっても部品とされてしまうという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、部品の種類にかかわらず
、正しい部品形状を得ることの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、部品形状を取出すための手段として、スリッ
トビームをラインセンサで順次検知して得られる光切断
画像の高さ方向の輝度ピークを検知して、その輝度デー
タと高さデータを得るピーク検出手段と、上記輝度デー
タが部品の種類に対応して予め定められた最適な必要１
揮度レヘル以上であって、かつ上記高さデータが予め定
められた所定範囲にあるかどうかで、上記高さデータを
２値化する２値化手段とを備えたことを特徴′とする。

〔作　　　用〕

上記のように、部品の種類に対応した最適な必要輝度レ
ベルを予め設定しておけば、ピーク検出手段で得られた
輝度データとの比較の際に、最適な必要輝度レベルを使
用することができる。従って、部品の種類にかかわらず
、陰の影響を受けない正しい部品形状を取出すことがで
きる。

〔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、本発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、本実施例は、まず半導体レーザ１、コリ
メートレンズ２およびシリンドリカルレンズ３からなる
光照射手段を備えている。この光照射手段は、半導体レ
ーザ１から出力されたレーザ光１１をコリメートレンズ
２で平行光１２に変換し、更にシリンドリカルレンズ３
でスリット状の光ビーム（スリットビーム）１３に変換
し、このスリットビームβ、を、ＸおよびＹ方向に移動
可能なステージ４上に載置されたプリント板Ｐ上に真上
から照射する。プリント板Ｐは、その基板Ｒ上に各種の
部品（特にはチップ部品）Ｑが実装されており、上記ス
リットビーム１３の照射によって、上記基板Ｒおよび部
品Ｑ上には光切断線りが形成されている。

更に、結像用のレンズ５、ガルバノミラ−６およびライ
ンセンサ（例えばＣＣＤラインセンサ等）７からなる光
検知手段を備えている。この光検知手段は、まず上記光
切断線りからの斜め上方への反射光２４を、結像用のレ
ンズ５を介し２てガルバノミラ−６に導（。ガルバノミ
ラ−６は、一定角度範囲内で細かく往復回転（振動）さ
れているので、ガルバノミラ−６に導かれた反射光１４
は、上記振動に伴って上下方向に振られる。この振られ
た反射光をラインセンサ７で順次検知する。するとライ
ンセンサ７は、反射光１．４を高さ方向に順次検知して
いき、ガルバノミラ−６の一方向への一回の振りで、光
切断線乙の全体像を見ることができる。以下、この画像
を「光切断画像」と呼ぶ。

この光切断画像は、第２図に示すように、光切断線りの
形成されている対象（部品Ｑ、基板Ｒ）の高さに応じた
ずれを持つ略スリット状の像（ｍ、、ｍ２．ｍ３　）と
して得られるとともに、これらは上記対象の輝度に応じ
た多階調の濃淡画像となる。同図において、像ｍ、、ｍ
２　、ｍ３は、それぞれ高い部品、低い部品、基板に対
応する。

このような光切断画像は、ＸアドレスとＸアドレスで表
すことができ、Ｘアドレスはラインセンサ７のライン方
向に対応し、Ｘアドレスは高さに対応している。

なお、上記光切断画像をプリント板Ｐの全面について順
次適切に得るために、ステージ４、ガルバノミラ−６、
ラインセンサ７は、信号処理回路８の指示に基づき、そ
れぞれステージドライブ回路９、ガルバノミラ−ドライ
ブ回路１０、ラインセンサドライブ回路１１によって、
互いに同期して駆動される。

次に、本実施例は、上記光切断画像の画像処理系の１つ
として、不図示のピーク検出回路を備えている。第２図
に示した光切断画像では、Ｘ方向の各位置ごとに、高さ
方向（Ｚ方向）の最高輝度点（ピーク）が存在している
。上記ピーク検出回路では、上記ピークを検出し、この
ピークにおける高さデータ（Ｚアドレス）と輝度データ
（例えば８ビツトの階調データ）を求める。このように
して得られたピークにおける高さデータと輝度データは
、前述した陰の部分を除き、検知対象面の高さと輝度に
正確に対応している。

ピーク検出回路では、更に、プリント板Ｐの全面につい
て順次溝られる全ての光切断画像について、上記高さデ
ータと輝度データを求めることにより、ＸＹ面に沿った
高さ画像と輝度画像を作成する。これらの画像の一例を
それぞれ第３図（ａ）。

（ｂｌに示す。同図（ａｌにおいて、像ｍ＋、、ｍ、□
は部品に対応し、そのＹ方向には部品の陰の部分に対応
した像（斜線部）が出来ている。同図（１１）では、像
ｍｌ、、　、　ｍ、ｇ、は部品本体に対応し、像ｍｌ、
、。

ｍ１□、は部品電極に対応し、像ｍ２１．ｍｚ□、　ｍ
ｚ３゜ｍｚ４は基板電極に対応しており、同図（ａｌと
同様にＹ方向には部品の陰の部分に対応した像（斜線部
）が出来ている。なお、高さ画像と輝度画像は、いずれ
も多階調のものである。これらの画像について理解を容
易にするために、第４図（ａ）に示すような対象をＹ方
向に順次検知していくことにより得られる輝度と高さの
変化を、同図（ｂ）、（Ｃ）に示す。

すると陰の部分Ｂでは、同図（ｂｌに明らかなように他
の部分よりも輝度レベルが小さくなり、更に同図（Ｃ）
に明らかなように拡散光の影響で高さがランダムに表わ
れる。第３図（ａ）、　（ｂｌに示した斜線部でも、こ
れと同様な変化を示す。

そこで次に、上記高さ画像から陰の影響を受けることな
（部品形状を正確に取出すための２値化回路（不図示）
について説明する。この回路では、輝度画像と高さ画像
の各画素の値が以下の２つの条件を満たすか否かに基づ
き、高さ画像の２値化を行う。

第１の条件として、輝度画像（画素）の値が必要輝度レ
ベル以上であること。なお、この必要輝度レベルは、陰
の部分を他の部分と区別して除去するのに必要な輝度レ
ベルであって、部品の種類に応じた最適な値が設定して
あり、予めシステムのメモリ　（第１図のメモリ１２）
に格納されて、部品の種類に応じて取出される。具体的
な値としては、例えば第４図（ｂｌに示すように、部品
本体くＡ部分）の輝度レベルよりも小さく、陰（Ｂ部分
）の輝度レベルよりも大きなレベルに設定しておく。こ
のようにすれば、一般に必要輝度レベルは、黒色の部品
には小さい値、白色の部品には大きいイ直となる。

第２の条件として、高さ画像（画素）の値が、予め定め
られた所定範囲にあること。この範囲の設定は、例えば
次のようにして行う。まず、第５図＋ａ）に示すように
、高さ画像に対して、検査を行う部品Ｑを含む領域をウ
ィンドウＷとして設定する。そして、第５図（ｂ）に示
すように、上記ウィンドウＷ内における高さのヒストグ
ラムを作成する。

このヒストグラムを、高さの低い方から高い方へ順次注
目していき、頻度が予め定めた特定の値ａ以上でピーク
を持つ高さを求め、この高さｈｏを基板高さとする。次
に、部品の一般的な高さの例えば１／２の値り、を上記
基板高さｈｏに加えた埴ｈ５を高さスライスレベルとし
、このスライスレベルｈ８以上を上記所定範囲とする。

このように設定すれば、基板の反りの影響を受けること
なく、部品と基板とを正確に区別できる。なお、上記値
り、の代わりに部品の許容高さ範囲を上記基板高さｈｏ
に加えるようにし、その範囲内を上記所定範囲としても
よい。

２値化回路では、上記第１．第２の双方の条件が共に成
立したときに「部品」、それ以外のときに「基板（背景
）」として、高さ画像を２値化する。このことにより、
例えば第３図（ａ）に示した高さ画像から陰の部分（斜
線部）が除去されるので、陰の影響を受けない正しい部
品形状を取出すことができる。このことを第４図で説明
すれば、同図Ｃｂ）に示した輝度が陰の部分では必要輝
度レベルよりも小さくなるので、同図（Ｃ）においてこ
れに対応した部分が背景として除去され、同図（ｄ）に
示すような正確な部品形状を持つ２値化パターンが得ら
れる。即ち、必要輝度レベルが大きすぎて部品本体が欠
けて取出されたり、また必要輝度レベルが小さすぎて陰
の部分が部品として取出されるということはなくなる。

最後に、不図示の判定回路により、上記のようにして得
られた２値化パターンを基準となる正常パターンと比較
し、これらの一致・不一致を見ることによって部品の実
装状態（例えば部品の「欠落」、「位置ずれ」、「高さ
不良」等の欠陥があるかどうか）を判定する。

このように本実施例によれば、部品の種類にかかわらず
、陰の影響を受けない正しい部品形状が得られる。

なお本実施例では、上述した画像処理は、第１図に示し
たＣＰＵ１３の命令に基づいて行われる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、部品の種類にかかわらず、陰の影響を
受けない正確な部品形状を得ることができ、従って検査
性能（欠陥検出率）を−段と向上させることが出来るよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は同実
施例で得られる光切断画像の一例を示す図、 第３図ｆａｎ、　（ｂｌはそれぞれ同実施例で得られる
高さ画像、輝度画像の一例を示す図、 第４図Ｔａ）〜（ｄ）は同実施例の効果を説明するため
の参考図、 第５図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ同実施例において高
さ画像を２値化する際の高さ範囲を設定するためのウィ
ンドウとヒストグラム処理を示す図、第６図は陰による
検知不能部を示す図である。 １・・・半導体レーザ、 ２・・・コリメートレンズ、 ３・・・シリンドリカルレンズ、 ６・・・ガルバノミラ−１ ７・・・ラインセンサ。 特許出願人　　　富士通株式会社 本発明の一支施例の構成 第１　図 封巳土刀　ｖｔ’ｌ’＋％　イ吹の一ブ列第　２　レフ （ｂ） 雨さ＆像とυ度ゐ偉の一タ・」 第３図 ■４　図 ウィンドつ （ｏ） ヒ又トゲラム処哩 （ｂ） 高さ山イふの２須／Ｉｚ 箔５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）部品の実装されたプリント板上にスリット状の光ビ
   ームを照射する光照射手段（１、２、３）と、 該光照射手段による前記光ビームの照射によって前記プ
   リント板上に形成された光切断線をその高さ方向に順次
   ラインセンサ（７）で検知する光検知手段（５、６、７
   ）と、 該光検知手段の検知によって得られる光切断画像の高さ
   方向の輝度のピークを検出し、該ピークにおける輝度デ
   ータと高さデータを得るピーク検出手段と、 該輝度データが部品の種類に対応して予め定められた最
   適な必要輝度レベル以上であって、かつ前記高さデータ
   が予め定められた所定範囲にあるか否かで、前記高さデ
   ータを２値化する２値化手段と、 該２値化手段で得られた２値化データを基準の正常デー
   タと比較し、この比較結果に基づいて前記部品の実装状
   態を判定する判定手段とを具備したことを特徴とする実
   装部品検査装置。 ２）前記光照射手段は、レーザ光を出力する半導体レー
   ザ（１）と、該半導体レーザで得られたレーザ光を平行
   光に変換するコリメートレンズ（２）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（３）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。 ３）前記光検知手段は、前記光切断線からの反射光をガ
   ルバノミラー（６）で高さ方向に振りながら、この振ら
   れた反射光を順次前記ラインセンサ（７）で検知するこ
   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。 ４）前記２値化手段は、前記輝度データが前記必要輝度
   レベル以上であって、かつ前記高さデータが前記所定範
   囲にある時に「部品」とし、それ以外の時に「背景」と
   して２値化す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。 ５）前記ラインセンサはＣＣＤ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４項のいずれ
   か１つに記載の実装部品検査装置。