JPS6326510A - 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】 〔↑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、ラインセンサが被検査
対象からの強い反射光を検知して飽和してしまうことに
よるブルーミングの影響をなくし、正確な部品検査を可
能にするために、光切断画像の輝度ピークにおける輝度
データの値がブルーミングレベル以上の時に、それに対
忘する高さデータの値をその周囲の値で補間するように
したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、プリント板上に実装された電子部品（特には
チップ部品）の実装状態を光切ｌｆｒ法を用いて自動検
査する実装部品検査装置に関する。

近年、電子機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。チップ部品を用いたプリント板
の製造工程では、実装は自動殿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　技　術〕

光切１Ｊｆｒ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
断線をラインセンサで斜め上方から検知して、得られた
光切断画像の高さ方向の輝度ピークにおける高さデータ
を求め、この高さデータを二値化して部品形状を取出し
、これと基準のバクーンとを比較することにより検査を
行っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般にプリント板上では、部品の種類や材質等の違いに
よって、光反射率も異なってくる。例えば、銅の電極は
反射率が高（、黒色の部品は反射率が低い。その比は、
約１０００にもなる。

ところが、上記ラインセンサで検知可能な光量のグイナ
ミソクレンジは限られており、例えば、ＣＣＤラインセ
ンサの場合の使用可能な範囲は１対１００程度にしかな
らない。そのため、このようなラインセンサを用いた場
合、上記スリットビームの光量が大きいと、反射率の高
い部分（例えば銅の電極等）からの反射光量がラインセ
ンサの検知能力を越えることにより、ブルーミング（明
るい部分が尾を引く現象）が生じてしまう。また逆に、
上記ブルーミングが生じない程度まで上記スリットビー
ムの光量を落とすと、反射率の低い部分（例えば黒色の
部品等）からの反射光量が一層小さくなり、ノイズに埋
れて検知できなくなってしまう。このようにブルーミン
グが生じたり、あるいは必要な部品からの反射光が得ら
れないと、高さデータを２値化した場合に正確な部品形
状が得られず、よって正常パターンとの比較の際に誤差
を生じてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑み、ブルーミングの影響をな
くし、反射率の高い部分も低い部分も正確に検知できる
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、上記ブルーミングの尾を消すための手段とし
て、光切断画像の輝度ピークにおける輝度データの値が
ブルーミングレベル（ブルーミングが生じる最低のレベ
ル）以上の時に、その輝度データと対応する高さデータ
の値をこの周囲の値で補間するようにしたデータ補間手
段を備えたことを特徴とする。

〔作　　　用〕

上記ブルーミングレベルは各ラインセンサ毎に一定した
値なので、輝度データの値がこのレベル以上であれば、
この時の高さデータにはブルーミングの影響が生じてい
ることになる。よって、このブルーミング部分の値を高
さデータとして用いずに、この値をその周囲の値で補間
するようにすれば、得られた高さデータからブルーミン
グの尾を消すことができる。このようにして、高さデー
タの補間を行えば、反射率の高い部分をブルーミングの
影響なく検出することができるとともに、スリットビー
ムの光量をある程度大きく維持できるので、反射率の低
い部分からの反射光もノイズに埋もれることなく正値に
段山できるようになる。

〔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、本発明の一実施例に係る光学系を示す構成図
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ｊ２１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）β３に変
換し、このスリットビーム１３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戸上に真
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ＣＯＤ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
切断線りから斜め上方への反射光β４を、結像用のレン
ズ５を介してガルバノミラ−６に導く。ガルバノミラ−
６は、二定角度範囲内で細かく往復回転（撮動）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β４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
りの全体像を見ることができる。このような検知で得ら
れた画像を「光切断固１象」と呼ぶ。

この光切断画像は、第２図（ａｉ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Ｆｊ、Ｒ）の高
さに応じたずれを持つほぼスリット状の像（ｍ＋、ｍ？
、ｍｓ）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ｍｔ、ｍ、＋、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Ｚ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、Ｚ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）　＋ｆｆｌ　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（
ａｌに示した光切断画像では、Ｘ方向の各位置ごとに、
同図（ｂｌに示すような高さ方向（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、検
知対象面の高さと輝度に正確に対応している。

次に、ステージ４を移動させることによりプリント坂Ｐ
の全面について順次得られるすべ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
。すると同図に明らかなように、光反射率の高い部分（
例えば金属の電掻部等）と対応する位置に、ラインセン
サ７の飽和によるブルーミングが生じ、尾を引く。

そこで本実施例では、上記ブルーミングによる尾を消す
ための手段として、不図示のデータ補間回路を備えてい
る。このデータ補間回路では、まずブルーミングの生じ
る最低のレベルであるブルーミングレベルが予め設定さ
れており、上記輝度画像の各輝度データについて、その
値が上記ブルーミングレベル以上かどうかを判断する。

そして、例えば第３図（ｂ）のように領域Ｂ内の輝度デ
ータの値がブルーミングレベル以上であれば（すなわち
、領域Ｂにブルーミングの尾が存在していれば）、同図
（ａｌの高さ画像において、領域Ｂの上下の領域Ａ、Ｃ
内の高さデータの値を互いに加えて２で割った値（すな
わち平均値）で、領域Ｂ内の高さデータの値を補間する
Ｃ　Ｂ−Ａ　”　Ｃ＞　。このような演算は、ソフトウ
ェアを用いても、ハードウェアを用いても行うことがで
きる。このようにして、ブルーミングの生じたすべての
領域について高さデータの補間を行うことにより、高さ
画像内のブルーミングの尾をすべて消すことができる。

その結果、第３図（Ｃ１に示すように、部品形状に正確
に対応した高さ画像を得ることができる。

なお、輝度画像内に生じたブルーミングの尾も、上記高
さ画像の場合と同様にして消すことができる。

次に、上記データ補間回路で得られた高さ画像から部品
形状を正確に取出すための二値化回路（不図示）につい
て説明する。この回路では、上記高さ画像中の各高さデ
ータの値が、予め定められた所定範囲にあるかどうかで
、高さデータを二値化する。例えば、高さデータが上記
所定範囲にある時に「部品Ｊ　　（ｒｌＪ）、それ以外
の時に「基板（背景）Ｊ　　（ｒＯＪ）とする。

なお、上記所定範囲の設定は、例えば次のようにして行
う。まず、第４図（ａｌに示すように、第３図ｔｃ）に
示したような高さ画像に対して、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４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ｈ１を上記
基板高さｈｏに加えた値ｈｓを高さスライスレベルとし
、このスライスレベルｈＳ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２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
ｈ１の代わりに、部品の許容高さ範囲を上記基板高さｈ
ａ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。

最後に、不図示の判定回路により、上記のようにして得
られた二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。

本実施例によれば、上述したデータ補間回路によってブ
ルーミングが取り除かれるので、二値化回路によって正
確な部品形状が得られ、従って正常パターンとの比較で
も誤差が生じず、正確な欠陥判定が可能になる。

なお、本実施例では、上述した画像処理は、第１図に示
したメモリ１２等を用い、ＣＰＬ１１３の命令に基づい
て行われる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プリント板上の反射率の高い部分であ
ってもブルーミングの影習なく検出することができ、し
かもこのことによりスリットビームの光■をある程度大
きく維持できるので、反射率の低い部分をもノイズに埋
もれることなく正確に検出できる。従って、誤差の非常
に少ない高精度の検査が可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る光学系を示す構成図、 第２図（ａ）、　（ｂｌはそれぞれ同実施例で得られる
光切断画像の一例と、その任意位置Ｘ１におけるＺ方向
の輝度分布の一例を示す図、 第３図＋ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）はそれぞれ同実施例
で得られる高さ画像、輝度画像、ブルーミング除去処理
後の高さ画像の一例を示す図、 第４図（ａｌ、　（ｂｌはそれぞれ同実施例において高
さ画像を二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 Ａ８壷列Ｓ刃弓の　−実力を叱イク弓　の才な１力＼第
１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、 該ピーク検出手段で得られた輝度データの値がブルーミ
   ングレベル以上の時に、それと対応する高さデータの値
   を該高さデータの周囲の値で補間するデータ補間手段と
   、 該データ補間手段を介して得られた高さデータが所定範
   囲にあるか否かで該高さデータを二値化する二値化手段
   と、 該二値化手段で得られた二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）前記データ補間手段は、前記輝度データの値がブル
   ーミングレベル以上の時の高さデータの値を、該高さデ
   ータの上下のデータの平均値で補間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）前記データ補間手段は、前記高さデータとともに前
   記輝度データの補間をも行う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。 ６）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５項のいずれ
   か１つに記載の実装部品検査装置。