JP2005017234A - 外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被検査物が複雑な外観構造のものであっても、比較的簡単な構成で、検査時間が比較的高速で検査できる外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置を得ること。
【解決手段】本発明の一実施形態の外観検査方法は、被立体検査物Ｏｊに、その外方の数ヶ所に配設した照明ランプ１３Ａ、１３Ｅ及び照明ランプ１３Ｃ、１３Ｇから被立体検査物Ｏｊの左右前後の斜め上方からそれぞれ平行光を当て、被立体検査物Ｏｊの上方に配設したビデオカメラ１４でその照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像Ｉｍ１と第２の平面画像Ｉｍ２を得、それら両平面画像Ｉｍ１とＩｍ２とを合成して得られた合成平面画像Ｉｍの継ぎ目の状態から被立体検査物Ｏｊの良否を検査する方法を採っている。
【選択図】 図３
【解決手段】本発明の一実施形態の外観検査方法は、被立体検査物Ｏｊに、その外方の数ヶ所に配設した照明ランプ１３Ａ、１３Ｅ及び照明ランプ１３Ｃ、１３Ｇから被立体検査物Ｏｊの左右前後の斜め上方からそれぞれ平行光を当て、被立体検査物Ｏｊの上方に配設したビデオカメラ１４でその照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像Ｉｍ１と第２の平面画像Ｉｍ２を得、それら両平面画像Ｉｍ１とＩｍ２とを合成して得られた合成平面画像Ｉｍの継ぎ目の状態から被立体検査物Ｏｊの良否を検査する方法を採っている。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーム半田、部品、半田などの被立体検査物の外観検査を画像処理手法を用いて検査する特徴を備えた外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、従来技術の多くの外観検査装置は、ビデオカメラで撮影した平面画像に高さ情報を加えた３次元画像を用い、いわゆる「光切断法」が用いられている。その一代表例として公開特許公報、特開２０００−１９３４３２「画像認識による計測方法および装置」を挙げることができる。その外観検査装置及び外観検査方法の概要を図を用いて説明する。
【０００３】
図８は従来技術の外観検査装置のブロック図、そして図９は図８に示した外観検査装置の３次元計測の原理を説明する略線図である。
【０００４】
これらの図において、レーザプロジェクタ等の投影装置２からレーザ光Ｌを投影し、ウェーハＷの鏡面反射光Ｌａと撮影装置３のカメラの光軸が平行になるように撮像装置３のカメラを設置し、ウェーハ投影線（基準線）Ｌａと半田投影線Ｌｂを撮像可能にする。撮像装置３のカメラで撮優したウェハ投影線Ｌａからの半田投影線Ｌｂのオフセットａ（図９）を求め、半田高さをｈ＝ａ＊ｓｉｎθ／ｃｏｓ（９０°−２θ）から求める。このような計測方法を採ることにより、シリコンウエーハバンプの３次元計測を行っている。
【０００５】
この他、「光切断法」の原理を用いた外観検査装置が公開されている前記公開特許以外のものとしては特開２０００−１７１４０９及び特表２００２−５２５６０６を挙げることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１９３４３２（第５〜７頁、図１、図８）
【特許文献２】
特開２０００−１７１４０９（第１頁、図１）
【特許文献３】
特表２００２−５２５６０６（第１頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クリーム半田、配線基板に搭載された部品など被検査物が複雑な外観構造のものであれば、前記［特許文献２］及び［特許文献３］に開示されているように、光学系や画像処理が複雑になり、また、そのような複雑な構成の「光切断法」技術をクリーム半田の印刷状態、そのクリーム半田上に部品が搭載されている状態、リフロー後の電子回路基板の良否などを検査する「外観検査装置」に用いるためには、検査時間の高速化が困難となるという課題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決しようとするものであって、クリーム半田の印刷状態、そのクリーム半田上に部品が搭載されている状態、リフロー後の電子回路基板の良否など被検査物が複雑な外観構造のものであっても、比較的簡単な構成で、検査時間が比較的高速で検査できる外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
それ故、前記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の外観検査方法では、被立体検査物に、その外方の数ヶ所に配設した光源から前記被立体検査物の一方の側面に平行光を当て、前記被立体検査物の上方に配設したビデオカメラで前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像を得、同様に前記複数の光源から前記被立体検査物の他方の側面に平行光を当て、前記被立体検査物の上方に配設したビデオカメラで前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像を得、それら両平面画像を合成して得られた合成平面画像の継ぎ目の状態から前記被立体検査物の良否を検査することを特徴とする。
【０００９】
そして、請求項２に記載の外観検査方法では、請求項１に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が配線基板上に塗布されたクリーム半田であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の外観検査方法では、請求項１に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が配線基板上に塗布されたクリーム半田上に搭載された部品であることを特徴とする。
【００１１】
そしてまた、請求項４に記載の外観検査方法では、請求項１に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が半田であって、その半田がドーム形或いはそれに近い形状である否かを検査することを特徴とする。
【００１２】
更に、請求項５に記載の外観検査方法では、請求項１、請求項２、請求項３、或いは請求項４に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が複数個の単位で検査されることを特徴とする。
【００１３】
そして更に、請求項６に記載の外観検査装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
そして更にまた、請求項７に記載の電子回路基板の製造装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板にクリーム半田印刷装置により印刷されたクリーム半田の外観検査として前記クリーム半田印刷装置の下流に配設されていることを特徴とする。
【００１５】
そして更にまた、請求項８に記載の電子回路基板の製造装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板に塗布されたクリーム半田上に部品実装装置により搭載された部品の外観検査として前記部品実装装置の下流に配設されていることを特徴とする。
【００１６】
そして更にまた、請求項９に記載の電子回路基板の製造装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板に塗布されたクリーム半田上に搭載されている部品をリフロー装置により加熱、溶融され、そして冷却されて良好に固定されているか否かを検査する外観検査として前記リフロー装置の下流に配設されていることを特徴とする。
【００１７】
そして更にまた、請求項１０に記載の電子回路基板の製造装置では、請求項６、請求項７、請求項８、或いは請求項９に記載の電子回路基板の製造装置において、前記被立体検査物が複数個の単位で検査されることを特徴とする。
【００１８】
従って、本発明の外観検査方法によれば、被立体検査物が複雑な外観構造物であっても容易に外観検査を行うことができる。
【００１９】
その被立体検査物としては配線基板上に塗布されたクリーム半田であっても、その配線基板上に塗布されたクリーム半田上に搭載された部品であっても、また、前記被立体検査物が半田であって、その半田がドーム形或いはそれに近い形状であっても検査することが出来る。そして前記被立体検査物が複数個の単位で検査できることから比較的短時間で検査することができる。
【００２０】
また、本発明の外観検査装置によれば、簡単な構成で複数の画像の合成画像ができ、その結果から被立体検査物の有無、良否などを検査することができる。
【００２１】
その被立体検査物としては配線基板上に塗布されたクリーム半田であっても、その配線基板上に塗布されたクリーム半田上に搭載された部品であっても、また、前記被立体検査物が半田であって、その半田がドーム形或いはそれに近い形状であっても検査することができる。
【００２２】
更に、本発明の電子回路基板の製造装置によれば、電子回路基板の製造工程におけるクリーム半田の印刷工程の下流に、また、同じく部品搭載工程の下流に、或いはリフロー炉の下流に、本発明の外観検査装置を配設することにより、信頼性の高い電子回路基板を製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の一実施形態の外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置を説明する。
【００２４】
図１は電極パッドにクリーム半田が印刷された一部の配線基板の斜視図、図２はチップ部品を搭載した状態の電子回路基板の斜視図、図３は本発明の外観検査装置の概念斜視図、図４はリフロー炉で加熱した後の電子回路基板の良否を検査する本発明の外観検査方法を説明するための斜視図、図５は本発明の外観検査方法及び外観検査装置の動作を説明するための説明図、図６は図３に示した本発明の外観検査装置へのティーチングのフローチャート、そして図７は図３に示した本発明の外観検査装置の動作フローチャートである。
【００２５】
なお、以下の説明では、配線基板に部品を半田付けして電子回路基板を製造する製造方法を一例として採り上げて説明するが、本発明の外観検査方法及び外観検査装置は電子回路基板の外観検査のみに限定されるものではなく、電子部品そのも、機械部品、容器類、金属材などの外観検査にも応用できることを予め断っておく。
【００２６】
先ず、図１、図２及び図４を用いて電子回路基板を簡単に説明する。
【００２７】
電子回路基板は、部品を接続する配線回路を基板上に形成する配線基板の形成工程、この工程に続いて配線基板上の部品を半田付けする電極パッドにスクリーン印刷法などでクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷工程、この工程に続いてクリーム半田が印刷されている電極に部品を搭載する部品実装工程、続いて部品が搭載された配線基板をリフロー炉に投入してクリーム半田を溶融し、そして冷却して半田付けする半田付け工程からなる製造工程を経て得られる。
【００２８】
図２にリフロー炉に投入される前の状態の電子回路基板Ｃを示した。この電子回路基板Ｃは、前記のように、図１に示したプリント配線基板のような配線基板Ｂを基に製作される。配線基板Ｂには別工程で電極パッドＤが所定の数、所定の配列で配線（不図示）と共に形成されているものである。そして各電極パッドＤ上にはクリーム半田印刷工程で、スクリーン印刷法を用いてクリーム半田Ｓａが印刷されている。印刷に用いたマスク（不図示）を配線基板Ｂから外すと、多くの電極パッドＤ上に塗布された殆どのクリーム半田Ｓａは、図１に示したように、角がだれて全体の形状としてはほぼドーム型となる。
【００２９】
次に、部品実装工程で、前記のような配線基板Ｂのクリーム半田Ｓが印刷された電極パッドＤに、例えば、両端部に電極ｄが形成されているチップ抵抗、チップコンデンサのようなチップ部品Ｐを部品実装装置（不図示）を用いて搭載する。その状態を示したのが図２に示した電子回路基板Ｃである。
【００３０】
次に、半田付け工程で、このようにチップ部品Ｐが搭載された配線基板Ｂをリフロー炉（不図示）に投入し、所定の時間、所定の温度で加熱すると、クリーム半田Ｓａが溶融し、その冷却後、チップ部品Ｐの両端部の電極ｄが電極パッドＤに半田付けされ、固定される。
【００３１】
前記のように、クリーム半田Ｓａが印刷されて部品実装装置によるチップ部品Ｐの配線基板Ｂへの搭載の時に、チップ部品Ｐが電極パッドＤに搭載されていない場合には不良品となる。そのような不良品が次工程に搬送されることは絶対に避けなければならない。
【００３２】
本発明の一目的はそのようなチップ部品Ｐの搭載されていない電子回路基板Ｐを未然に発見し、製造ラインから排除することである。その目的のために、本発明では、前記のようなチップ部品Ｐの搭載されていない配線基板Ｂをリフロー炉に投入すると、クリーム半田Ｓａが溶融して、その表面張力によりドーム状に盛り上がる。また、チップ部品Ｐが電極パッドＤに対して許容範囲を超えた角度で搭載された配線基板Ｂをリフロー炉に投入すると、その搭載の姿勢が悪いチップ部品Ｐはリフロー炉で加熱される時に、溶融したクリーム半田の張力で跳ね飛ばされたり、立ち上がり、チップ部品Ｐが飛ばされた場合はクリーム半田Ｓａだけが溶融して、その表面張力によりドーム状に盛り上がり、チップ部品Ｐが立ち上がった場合は、その状態で半田付けされてしまう。ドーム状に盛り上がった半田Ｓの高さは電極パッドＤの面積やクリーム半田Ｓａの量により高くもなり低くもなるが、本発明ではそのようなドーム形状の固まった半田Ｓの有無を検出して、電子回路基板Ｃ上に所望のチップ部品Ｐが実装されているか否かを検査しようとする外観検査方法を提供しようとするものである。
【００３３】
以下、図３乃至図７を用いて、本発明によるチップ部品Ｐが配線基板Ｂに搭載されているか否かを検査するための外観検査装置及びそれを用いた外観検査方法を説明する。
【００３４】
図３において、符号１０は本発明の一実施形態の外観検査装置を指す。この外観検査装置１０は、支持基板１１、照明ランプ１３、ビデオカメラ１４、記憶装置（画像メモリ、メモリ、ハードディスクなど）１７、処理装置（ＣＰＵ）１８、制御装置１９、表示装置２０、及びＸＹテーブル３０などから構成されている。
【００３５】
支持基板１１はその中央部に開口１２が形成された、ほぼ八角形の基板で、その外周辺に８個の光源である照明ランプ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈが環状に、そして仰角が調整できる構造で取り付けられている。これらの照明ランプ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈは相対向するものが点灯して被立体検査物Ｏｊの斜め上方から平行光を照射できるように構成されている。
【００３６】
ビデオカメラ１４は特定の組合せの照明ランプ１３で照射された被立体検査物Ｏｊの平面画像を撮影するもので、対物レンズ部１５と本体１６とから構成されており、対物レンズ部１５は支持基板１１の開口１２に差し込まれて、その下方に配置されており、本体１６は支持基板１１の上方に配置され、支持されている。
【００３７】
記憶装置１７はこのビデオカメラ１４の出力側に接続されていて、ビデオカメラ１４で撮影した被立体検査物の画像をストアする装置である。
【００３８】
処理装置（ＣＰＵ）１８は記憶装置１７にストアされた画像を読み出して画像処理により２次元演算を行う処理ソフトウェアを内蔵している。
【００３９】
制御装置１９は処理装置（ＣＰＵ）１８の演算結果に基づいて本外観検査装置１０の動作を制御する。
【００４０】
表示装置２０は画像及び演算結果を表示し、演算結果などの結果が不可の場合に警報ランプ、警報音などで作業者に報知する。
【００４１】
ＸＹテーブル３０は電子回路基板Ｃを載置、固定し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に図示していない駆動装置により微細に調整されながら移動する。
【００４２】
次に、本発明の外観検査装置１０を用いて電子回路基板Ｃの良否の外観検査方法を説明する。
【００４３】
先ず、外観検査装置１０の処理装置（ＣＰＵ）１８に予め検査しようとする電子回路基板Ｃの配線基板Ｂ上の対向するコーナに付されている認識マークＭａ、Ｍｂ（図３）の座標を入力し（図６のステップＳ１）、続いて配線基板Ｂ上に存在する各部品Ｐの座標（位置）を入力し（ステップＳ２）、次に、下記の［数１］を含むプログラムを入力して（ステップＳ３）ティーチングしておく。
【００４４】
【数１】
【００４５】
次に、図７に示したように、検査しようとする電子回路基板Ｃを搬送装置で外観検査装置１０のＸＹテーブル３０上に載置、固定し（ステップＳ１１）、ＸＹテーブル３０を移動させて、図示していないカメラの下に電子回路基板Ｃを移動させ（ステップＳ１２）、その電子回路基板Ｃ上の認識マークＭａ、Ｍｂの位置を処理装置（ＣＰＵ）１８に認識させる（ステップＳ１３）。
【００４６】
なお、この電子回路基板Ｃの一部分の配線基板Ｂ上には、図４Ａに略線図で示したように、何らかの原因でチップ部品Ｐが搭載されておらず、そのままリフロー炉に投入されたクリーム半田Ｓａのみが溶融、凝固した状態の半田Ｓが形成されている。そして図３の鎖線で示した部分の複数個のドーム状半田Ｓを１検査単位とした被立体検査物Ｏｊである。
【００４７】
次に、このような被立体検査物Ｏｊの左右から図３に示した照明ランプ１３Ａと照明ランプ１３Ｅのみを点灯させて照明し、ビデオカメラ１４で記憶装置１７にストアする（ステップＳ１４）。この照明の当てる角度を照明パターンＬＲとする。
【００４８】
これら照明ランプ１３Ａと照明ランプ１３Ｅの照明により、表面が鏡面状態の各半田Ｓは照明された左右部分Ｓ１は光がほぼ全反射して最も明るく、照明されなかった前後部分Ｓ２には陰が生じる。１個の半田Ｓを照明パターンＬＲで照明して断面図で示したのが図５Ａである。なお、図５は被立体検査物Ｏｊの内の１個の半田Ｓを採り上げて説明図としたものである。そしてこの明暗の生じた被立体検査物Ｏｊの一つであるドーム型半田Ｓの画像を上方からビデオカメラ１４で撮影し、その画像Ｉｍ１（図５Ｂ）を記憶装置１７にストアする。
【００４９】
続いて、図３に示した外観検査装置１０の照明ランプ１３Ｃと照明ランプ１３Ｇのみを点灯し、被立体検査物Ｏｊを前後から照明する。この照明の当てる角度を照明パターンＦＢとする。この照明により各半田Ｓは照明された前後部分Ｓ１は光がほぼ全反射して最も明るく、照明されなかった左右部分Ｓ２には陰が生じる。この明暗の生じた被立体検査物Ｏｊの他の一つであるドーム型半田Ｓの画像を上方からビデオカメラ１４で撮影し、その画像Ｉｍ２（図５Ｃ）を記憶装置１７にストアする（ステップＳ１５）。
【００５０】
次に、処理装置（ＣＰＵ）１８において、［数１］に基づいて、画像データＩｍ１及び画像データＩｍ２の差の絶対値を演算し、合成画像Ｉｍを得る。この合成画像を図５Ｆに示した（ステップＳ１６）。
【００５１】
この演算の原理を図５Ｄ及び図５Ｅで示した。図５Ｂの画像Ｉｍ１と図５Ｃの画像Ｉｍ２との同一画素部分を全て前記［数１］に基づいて演算すれば図５Ｅのようなプロファイルが得られ、それらを平面的に表せば図５Ｆのような合成画像Ｉｍが得られるのである。
【００５２】
なお、図５Ｂ及び図５Ｃにおいて実線で囲った部分Ｓ１は最も明るい部分であり、その実線部分と点線部分との間は徐々に明るさが暗くなる部分であり、そしてハッチングを施した部分Ｓ２は陰の部分を示したものである。この陰の部分Ｓ２も暗さが徐々に暗くなる。
【００５３】
この放射状に描かれた「帯状の陰」がドーム型半田Ｓ（立体形状）の認識に有効な情報となる。この放射状の「帯状の陰」ができる原理は、２パターンで撮影された画像の輝度差が「帯」の位置で少なくなっていて、［数１］で差を取ることで作られる。
【００５４】
前記合成画像Ｉｍはクリーム半田Ｓａが正常に印刷されて、かつチップ部品Ｐが搭載されておらず、それ故、そのクリーム半田Ｓａのみが加熱溶融、冷却された時に、半田Ｓが理想的なドーム型となった場合の画像であることから、この合成画像Ｉｍが得られた場合は、制御装置１９に指令が発せられ、制御装置１９は外観検査装置１０のを停止させ、必要に応じてこの不良の電子回路基板Ｃを製造ラインから排出する。同時にその表示装置２０で異常を警告ランプ、警報音で作業者に報知する。また、合成画像Ｉｍをモニターに映出させる（ステップＳ１８）。
【００５５】
図５Ｆに示した合成画像Ｉｍは半田Ｓが理想的なドーム型をしている場合であって、クリーム半田Ｓａの印刷状態によっては形状が変化する。
【００５６】
そしてまた、前記したが、クリーム半田Ｓａの印刷が不良か、チップ部品Ｐの搭載が不良であった場合、チップ部品Ｐが起立した状態になることがあり、このような場合も画像認識されて、その電子回路基板Ｃは半田付け不良として半田付けラインから除外される。
【００５７】
また、チップ部品Ｐが搭載されていて、正常に半田付けされている場合は目視で見た場合と同様の画像がビデオカメラ１４によりモニター上に映出される。このような映像が得られた場合は、この電子回路基板Ｃは正常なものとして認識され、次工程に搬出される（ステップＳ１９）。
【００５８】
以上のような各ステップを踏んで被立体検査物Ｏｊの範囲ずつ検査されながら電子回路基板Ｃ全体を検査する。
【００５９】
照明パターンは前記のような「左右前後」の４方向に限定するものではなく、８方向など、より多くのパターンを行うことで、「帯状の陰」の本数を増やすことができる。
【００６０】
以上、説明したように、本発明の外観検査方法は画像処理技術を用いて、チップ部品Ｐが配線基板Ｂ上の所定の位置に良好に半田付けされているか否かを、即ち、電子回路基板Ｃは良好に製造されているか否かを検査することができた。
【００６１】
前記の例は、リフロー炉でクリーム半田Ｓａを加熱溶融し、冷却して電子回路基板Ｃ上に部品が正常に半田付けされているか否かの検査を行う場合の外観検査方法及び外観検査装置１０として説明したが、本発明の外観検査方法及び外観検査装置１０はクリーム半田Ｓａが配線基板Ｂの電極パッドＤ上などに正常に印刷されているか否かを検査することが出来る。この検査の場合も、クリーム半田Ｓａの塗布工程の下流に本発明の外観検査装置１０を配設し、クリーム半田Ｓａに左右前後から照明を当てることによって良否の検査を行うことができる。クリーム半田Ｓａの印刷が不良の場合は電子回路基板の製造工程を止め、その外観検査装置１０から配線基板Ｂを排出する。この場合の良否検査は印刷された部品の搭印刷形状を画像処理することによって行われる。
【００６２】
また、部品実装装置により配線基板Ｂ上のクリーム半田Ｓａ上に部品が正常に搭載されているか否かも検査することができる。この検査の場合は、部品実装工程の下流に本発明の外観検査装置１０を配設し、部品に左右前後から照明を当てることによって良否の検査を行うことができる。部品の搭載が不良の場合は、同様に電子回路基板の製造工程を止め、その外観検査装置１０から配線基板Ｂを排出する。この場合の良否検査は搭載された部品の搭載姿勢を画像処理することによって行われる。
【００６３】
更に、前記の例では、被立体検査物Ｏｊとして１個のドーム型半田Ｓを採り上げて説明したが、実際には、図３に示したように、符号Ｏｊの点線で囲った範囲内には複数個のチップ部品Ｐが含まれており、この範囲は、通常、直径１ｃｍ程度であって、外観検査装置１０に予めプログラムされた順序で電子回路基板が検査されるものである。
【００６４】
更にまた、前記の例では部品としてチップ部品Ｐを採り上げて説明したが、本発明は冒頭で記したようにこのチップ部品のみに限定されるものではないことを付言しておく。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
１．安価な構成で立体物の形状を認識することができる
２．画像処理に要する負荷が軽いため、高速で処理することができる
３．自動で検査を行う場合、立体表現が簡素なため、「判定」アルゴリズムを簡単に作成することができる
など、数々の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電極パッドにクリーム半田が印刷された一部の配線基板の斜視図電子回路基板或る。
【図２】チップ部品を搭載した状態の電子回路基板の斜視図電子回路基板ある。
【図３】本発明の外観検査装置の概念斜視図である。
【図４】リフロー炉で加熱した後の電子回路基板の良否を検査する本発明の外観検査方法を説明するための斜視図である。
【図５】本発明の外観検査方法及び外観検査装置の動作を説明するための説明図である。
【図６】図３に示した本発明の外観検査装置へのティーチングのフローチャートである。
【図７】図３に示した本発明の外観検査装置の動作フローチャートである。
【図８】従来技術の外観検査装置のブロック図である。
【図９】図８に示した外観検査装置の３次元計測の原理を説明する略線図である。
【符号の説明】
１０…本発明の一実施形態の外観検査装置、１１…支持基板、１２…支持基板１１の開口、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈ…照明ランプ、１４…ビデオカメラ、１５…対物レンズ部、１６…ビデオカメラ１４の本体、１７…記憶装置、１８…処理装置（ＣＰＵ）、１９…制御装置、２０…表示装置、３０…ＸＹテーブル、Ｂ…配線基板、Ｃ…電子回路基板、Ｄ…電極パッド、Ｐ…部品（チップ部品）、ｄ…チップ部品Ｐの電極、Ｏｊ…被立体検査物、Ｍａ，Ｍｂ…認識マーク、Ｓ…半田、Ｓａ…電極パッドＤ上に印刷されたクリーム半田
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーム半田、部品、半田などの被立体検査物の外観検査を画像処理手法を用いて検査する特徴を備えた外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、従来技術の多くの外観検査装置は、ビデオカメラで撮影した平面画像に高さ情報を加えた３次元画像を用い、いわゆる「光切断法」が用いられている。その一代表例として公開特許公報、特開２０００−１９３４３２「画像認識による計測方法および装置」を挙げることができる。その外観検査装置及び外観検査方法の概要を図を用いて説明する。
【０００３】
図８は従来技術の外観検査装置のブロック図、そして図９は図８に示した外観検査装置の３次元計測の原理を説明する略線図である。
【０００４】
これらの図において、レーザプロジェクタ等の投影装置２からレーザ光Ｌを投影し、ウェーハＷの鏡面反射光Ｌａと撮影装置３のカメラの光軸が平行になるように撮像装置３のカメラを設置し、ウェーハ投影線（基準線）Ｌａと半田投影線Ｌｂを撮像可能にする。撮像装置３のカメラで撮優したウェハ投影線Ｌａからの半田投影線Ｌｂのオフセットａ（図９）を求め、半田高さをｈ＝ａ＊ｓｉｎθ／ｃｏｓ（９０°−２θ）から求める。このような計測方法を採ることにより、シリコンウエーハバンプの３次元計測を行っている。
【０００５】
この他、「光切断法」の原理を用いた外観検査装置が公開されている前記公開特許以外のものとしては特開２０００−１７１４０９及び特表２００２−５２５６０６を挙げることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１９３４３２（第５〜７頁、図１、図８）
【特許文献２】
特開２０００−１７１４０９（第１頁、図１）
【特許文献３】
特表２００２−５２５６０６（第１頁、図１）
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クリーム半田、配線基板に搭載された部品など被検査物が複雑な外観構造のものであれば、前記［特許文献２］及び［特許文献３］に開示されているように、光学系や画像処理が複雑になり、また、そのような複雑な構成の「光切断法」技術をクリーム半田の印刷状態、そのクリーム半田上に部品が搭載されている状態、リフロー後の電子回路基板の良否などを検査する「外観検査装置」に用いるためには、検査時間の高速化が困難となるという課題がある。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決しようとするものであって、クリーム半田の印刷状態、そのクリーム半田上に部品が搭載されている状態、リフロー後の電子回路基板の良否など被検査物が複雑な外観構造のものであっても、比較的簡単な構成で、検査時間が比較的高速で検査できる外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
それ故、前記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の外観検査方法では、被立体検査物に、その外方の数ヶ所に配設した光源から前記被立体検査物の一方の側面に平行光を当て、前記被立体検査物の上方に配設したビデオカメラで前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像を得、同様に前記複数の光源から前記被立体検査物の他方の側面に平行光を当て、前記被立体検査物の上方に配設したビデオカメラで前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像を得、それら両平面画像を合成して得られた合成平面画像の継ぎ目の状態から前記被立体検査物の良否を検査することを特徴とする。
【０００９】
そして、請求項２に記載の外観検査方法では、請求項１に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が配線基板上に塗布されたクリーム半田であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の外観検査方法では、請求項１に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が配線基板上に塗布されたクリーム半田上に搭載された部品であることを特徴とする。
【００１１】
そしてまた、請求項４に記載の外観検査方法では、請求項１に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が半田であって、その半田がドーム形或いはそれに近い形状である否かを検査することを特徴とする。
【００１２】
更に、請求項５に記載の外観検査方法では、請求項１、請求項２、請求項３、或いは請求項４に記載の外観検査方法における前記被立体検査物が複数個の単位で検査されることを特徴とする。
【００１３】
そして更に、請求項６に記載の外観検査装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
そして更にまた、請求項７に記載の電子回路基板の製造装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板にクリーム半田印刷装置により印刷されたクリーム半田の外観検査として前記クリーム半田印刷装置の下流に配設されていることを特徴とする。
【００１５】
そして更にまた、請求項８に記載の電子回路基板の製造装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板に塗布されたクリーム半田上に部品実装装置により搭載された部品の外観検査として前記部品実装装置の下流に配設されていることを特徴とする。
【００１６】
そして更にまた、請求項９に記載の電子回路基板の製造装置では、検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、その記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、その演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板に塗布されたクリーム半田上に搭載されている部品をリフロー装置により加熱、溶融され、そして冷却されて良好に固定されているか否かを検査する外観検査として前記リフロー装置の下流に配設されていることを特徴とする。
【００１７】
そして更にまた、請求項１０に記載の電子回路基板の製造装置では、請求項６、請求項７、請求項８、或いは請求項９に記載の電子回路基板の製造装置において、前記被立体検査物が複数個の単位で検査されることを特徴とする。
【００１８】
従って、本発明の外観検査方法によれば、被立体検査物が複雑な外観構造物であっても容易に外観検査を行うことができる。
【００１９】
その被立体検査物としては配線基板上に塗布されたクリーム半田であっても、その配線基板上に塗布されたクリーム半田上に搭載された部品であっても、また、前記被立体検査物が半田であって、その半田がドーム形或いはそれに近い形状であっても検査することが出来る。そして前記被立体検査物が複数個の単位で検査できることから比較的短時間で検査することができる。
【００２０】
また、本発明の外観検査装置によれば、簡単な構成で複数の画像の合成画像ができ、その結果から被立体検査物の有無、良否などを検査することができる。
【００２１】
その被立体検査物としては配線基板上に塗布されたクリーム半田であっても、その配線基板上に塗布されたクリーム半田上に搭載された部品であっても、また、前記被立体検査物が半田であって、その半田がドーム形或いはそれに近い形状であっても検査することができる。
【００２２】
更に、本発明の電子回路基板の製造装置によれば、電子回路基板の製造工程におけるクリーム半田の印刷工程の下流に、また、同じく部品搭載工程の下流に、或いはリフロー炉の下流に、本発明の外観検査装置を配設することにより、信頼性の高い電子回路基板を製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、本発明の一実施形態の外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置を説明する。
【００２４】
図１は電極パッドにクリーム半田が印刷された一部の配線基板の斜視図、図２はチップ部品を搭載した状態の電子回路基板の斜視図、図３は本発明の外観検査装置の概念斜視図、図４はリフロー炉で加熱した後の電子回路基板の良否を検査する本発明の外観検査方法を説明するための斜視図、図５は本発明の外観検査方法及び外観検査装置の動作を説明するための説明図、図６は図３に示した本発明の外観検査装置へのティーチングのフローチャート、そして図７は図３に示した本発明の外観検査装置の動作フローチャートである。
【００２５】
なお、以下の説明では、配線基板に部品を半田付けして電子回路基板を製造する製造方法を一例として採り上げて説明するが、本発明の外観検査方法及び外観検査装置は電子回路基板の外観検査のみに限定されるものではなく、電子部品そのも、機械部品、容器類、金属材などの外観検査にも応用できることを予め断っておく。
【００２６】
先ず、図１、図２及び図４を用いて電子回路基板を簡単に説明する。
【００２７】
電子回路基板は、部品を接続する配線回路を基板上に形成する配線基板の形成工程、この工程に続いて配線基板上の部品を半田付けする電極パッドにスクリーン印刷法などでクリーム半田を印刷するクリーム半田印刷工程、この工程に続いてクリーム半田が印刷されている電極に部品を搭載する部品実装工程、続いて部品が搭載された配線基板をリフロー炉に投入してクリーム半田を溶融し、そして冷却して半田付けする半田付け工程からなる製造工程を経て得られる。
【００２８】
図２にリフロー炉に投入される前の状態の電子回路基板Ｃを示した。この電子回路基板Ｃは、前記のように、図１に示したプリント配線基板のような配線基板Ｂを基に製作される。配線基板Ｂには別工程で電極パッドＤが所定の数、所定の配列で配線（不図示）と共に形成されているものである。そして各電極パッドＤ上にはクリーム半田印刷工程で、スクリーン印刷法を用いてクリーム半田Ｓａが印刷されている。印刷に用いたマスク（不図示）を配線基板Ｂから外すと、多くの電極パッドＤ上に塗布された殆どのクリーム半田Ｓａは、図１に示したように、角がだれて全体の形状としてはほぼドーム型となる。
【００２９】
次に、部品実装工程で、前記のような配線基板Ｂのクリーム半田Ｓが印刷された電極パッドＤに、例えば、両端部に電極ｄが形成されているチップ抵抗、チップコンデンサのようなチップ部品Ｐを部品実装装置（不図示）を用いて搭載する。その状態を示したのが図２に示した電子回路基板Ｃである。
【００３０】
次に、半田付け工程で、このようにチップ部品Ｐが搭載された配線基板Ｂをリフロー炉（不図示）に投入し、所定の時間、所定の温度で加熱すると、クリーム半田Ｓａが溶融し、その冷却後、チップ部品Ｐの両端部の電極ｄが電極パッドＤに半田付けされ、固定される。
【００３１】
前記のように、クリーム半田Ｓａが印刷されて部品実装装置によるチップ部品Ｐの配線基板Ｂへの搭載の時に、チップ部品Ｐが電極パッドＤに搭載されていない場合には不良品となる。そのような不良品が次工程に搬送されることは絶対に避けなければならない。
【００３２】
本発明の一目的はそのようなチップ部品Ｐの搭載されていない電子回路基板Ｐを未然に発見し、製造ラインから排除することである。その目的のために、本発明では、前記のようなチップ部品Ｐの搭載されていない配線基板Ｂをリフロー炉に投入すると、クリーム半田Ｓａが溶融して、その表面張力によりドーム状に盛り上がる。また、チップ部品Ｐが電極パッドＤに対して許容範囲を超えた角度で搭載された配線基板Ｂをリフロー炉に投入すると、その搭載の姿勢が悪いチップ部品Ｐはリフロー炉で加熱される時に、溶融したクリーム半田の張力で跳ね飛ばされたり、立ち上がり、チップ部品Ｐが飛ばされた場合はクリーム半田Ｓａだけが溶融して、その表面張力によりドーム状に盛り上がり、チップ部品Ｐが立ち上がった場合は、その状態で半田付けされてしまう。ドーム状に盛り上がった半田Ｓの高さは電極パッドＤの面積やクリーム半田Ｓａの量により高くもなり低くもなるが、本発明ではそのようなドーム形状の固まった半田Ｓの有無を検出して、電子回路基板Ｃ上に所望のチップ部品Ｐが実装されているか否かを検査しようとする外観検査方法を提供しようとするものである。
【００３３】
以下、図３乃至図７を用いて、本発明によるチップ部品Ｐが配線基板Ｂに搭載されているか否かを検査するための外観検査装置及びそれを用いた外観検査方法を説明する。
【００３４】
図３において、符号１０は本発明の一実施形態の外観検査装置を指す。この外観検査装置１０は、支持基板１１、照明ランプ１３、ビデオカメラ１４、記憶装置（画像メモリ、メモリ、ハードディスクなど）１７、処理装置（ＣＰＵ）１８、制御装置１９、表示装置２０、及びＸＹテーブル３０などから構成されている。
【００３５】
支持基板１１はその中央部に開口１２が形成された、ほぼ八角形の基板で、その外周辺に８個の光源である照明ランプ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈが環状に、そして仰角が調整できる構造で取り付けられている。これらの照明ランプ１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、１３Ｅ、１３Ｆ、１３Ｇ、１３Ｈは相対向するものが点灯して被立体検査物Ｏｊの斜め上方から平行光を照射できるように構成されている。
【００３６】
ビデオカメラ１４は特定の組合せの照明ランプ１３で照射された被立体検査物Ｏｊの平面画像を撮影するもので、対物レンズ部１５と本体１６とから構成されており、対物レンズ部１５は支持基板１１の開口１２に差し込まれて、その下方に配置されており、本体１６は支持基板１１の上方に配置され、支持されている。
【００３７】
記憶装置１７はこのビデオカメラ１４の出力側に接続されていて、ビデオカメラ１４で撮影した被立体検査物の画像をストアする装置である。
【００３８】
処理装置（ＣＰＵ）１８は記憶装置１７にストアされた画像を読み出して画像処理により２次元演算を行う処理ソフトウェアを内蔵している。
【００３９】
制御装置１９は処理装置（ＣＰＵ）１８の演算結果に基づいて本外観検査装置１０の動作を制御する。
【００４０】
表示装置２０は画像及び演算結果を表示し、演算結果などの結果が不可の場合に警報ランプ、警報音などで作業者に報知する。
【００４１】
ＸＹテーブル３０は電子回路基板Ｃを載置、固定し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に図示していない駆動装置により微細に調整されながら移動する。
【００４２】
次に、本発明の外観検査装置１０を用いて電子回路基板Ｃの良否の外観検査方法を説明する。
【００４３】
先ず、外観検査装置１０の処理装置（ＣＰＵ）１８に予め検査しようとする電子回路基板Ｃの配線基板Ｂ上の対向するコーナに付されている認識マークＭａ、Ｍｂ（図３）の座標を入力し（図６のステップＳ１）、続いて配線基板Ｂ上に存在する各部品Ｐの座標（位置）を入力し（ステップＳ２）、次に、下記の［数１］を含むプログラムを入力して（ステップＳ３）ティーチングしておく。
【００４４】
【数１】
次に、図７に示したように、検査しようとする電子回路基板Ｃを搬送装置で外観検査装置１０のＸＹテーブル３０上に載置、固定し（ステップＳ１１）、ＸＹテーブル３０を移動させて、図示していないカメラの下に電子回路基板Ｃを移動させ（ステップＳ１２）、その電子回路基板Ｃ上の認識マークＭａ、Ｍｂの位置を処理装置（ＣＰＵ）１８に認識させる（ステップＳ１３）。
【００４６】
なお、この電子回路基板Ｃの一部分の配線基板Ｂ上には、図４Ａに略線図で示したように、何らかの原因でチップ部品Ｐが搭載されておらず、そのままリフロー炉に投入されたクリーム半田Ｓａのみが溶融、凝固した状態の半田Ｓが形成されている。そして図３の鎖線で示した部分の複数個のドーム状半田Ｓを１検査単位とした被立体検査物Ｏｊである。
【００４７】
次に、このような被立体検査物Ｏｊの左右から図３に示した照明ランプ１３Ａと照明ランプ１３Ｅのみを点灯させて照明し、ビデオカメラ１４で記憶装置１７にストアする（ステップＳ１４）。この照明の当てる角度を照明パターンＬＲとする。
【００４８】
これら照明ランプ１３Ａと照明ランプ１３Ｅの照明により、表面が鏡面状態の各半田Ｓは照明された左右部分Ｓ１は光がほぼ全反射して最も明るく、照明されなかった前後部分Ｓ２には陰が生じる。１個の半田Ｓを照明パターンＬＲで照明して断面図で示したのが図５Ａである。なお、図５は被立体検査物Ｏｊの内の１個の半田Ｓを採り上げて説明図としたものである。そしてこの明暗の生じた被立体検査物Ｏｊの一つであるドーム型半田Ｓの画像を上方からビデオカメラ１４で撮影し、その画像Ｉｍ１（図５Ｂ）を記憶装置１７にストアする。
【００４９】
続いて、図３に示した外観検査装置１０の照明ランプ１３Ｃと照明ランプ１３Ｇのみを点灯し、被立体検査物Ｏｊを前後から照明する。この照明の当てる角度を照明パターンＦＢとする。この照明により各半田Ｓは照明された前後部分Ｓ１は光がほぼ全反射して最も明るく、照明されなかった左右部分Ｓ２には陰が生じる。この明暗の生じた被立体検査物Ｏｊの他の一つであるドーム型半田Ｓの画像を上方からビデオカメラ１４で撮影し、その画像Ｉｍ２（図５Ｃ）を記憶装置１７にストアする（ステップＳ１５）。
【００５０】
次に、処理装置（ＣＰＵ）１８において、［数１］に基づいて、画像データＩｍ１及び画像データＩｍ２の差の絶対値を演算し、合成画像Ｉｍを得る。この合成画像を図５Ｆに示した（ステップＳ１６）。
【００５１】
この演算の原理を図５Ｄ及び図５Ｅで示した。図５Ｂの画像Ｉｍ１と図５Ｃの画像Ｉｍ２との同一画素部分を全て前記［数１］に基づいて演算すれば図５Ｅのようなプロファイルが得られ、それらを平面的に表せば図５Ｆのような合成画像Ｉｍが得られるのである。
【００５２】
なお、図５Ｂ及び図５Ｃにおいて実線で囲った部分Ｓ１は最も明るい部分であり、その実線部分と点線部分との間は徐々に明るさが暗くなる部分であり、そしてハッチングを施した部分Ｓ２は陰の部分を示したものである。この陰の部分Ｓ２も暗さが徐々に暗くなる。
【００５３】
この放射状に描かれた「帯状の陰」がドーム型半田Ｓ（立体形状）の認識に有効な情報となる。この放射状の「帯状の陰」ができる原理は、２パターンで撮影された画像の輝度差が「帯」の位置で少なくなっていて、［数１］で差を取ることで作られる。
【００５４】
前記合成画像Ｉｍはクリーム半田Ｓａが正常に印刷されて、かつチップ部品Ｐが搭載されておらず、それ故、そのクリーム半田Ｓａのみが加熱溶融、冷却された時に、半田Ｓが理想的なドーム型となった場合の画像であることから、この合成画像Ｉｍが得られた場合は、制御装置１９に指令が発せられ、制御装置１９は外観検査装置１０のを停止させ、必要に応じてこの不良の電子回路基板Ｃを製造ラインから排出する。同時にその表示装置２０で異常を警告ランプ、警報音で作業者に報知する。また、合成画像Ｉｍをモニターに映出させる（ステップＳ１８）。
【００５５】
図５Ｆに示した合成画像Ｉｍは半田Ｓが理想的なドーム型をしている場合であって、クリーム半田Ｓａの印刷状態によっては形状が変化する。
【００５６】
そしてまた、前記したが、クリーム半田Ｓａの印刷が不良か、チップ部品Ｐの搭載が不良であった場合、チップ部品Ｐが起立した状態になることがあり、このような場合も画像認識されて、その電子回路基板Ｃは半田付け不良として半田付けラインから除外される。
【００５７】
また、チップ部品Ｐが搭載されていて、正常に半田付けされている場合は目視で見た場合と同様の画像がビデオカメラ１４によりモニター上に映出される。このような映像が得られた場合は、この電子回路基板Ｃは正常なものとして認識され、次工程に搬出される（ステップＳ１９）。
【００５８】
以上のような各ステップを踏んで被立体検査物Ｏｊの範囲ずつ検査されながら電子回路基板Ｃ全体を検査する。
【００５９】
照明パターンは前記のような「左右前後」の４方向に限定するものではなく、８方向など、より多くのパターンを行うことで、「帯状の陰」の本数を増やすことができる。
【００６０】
以上、説明したように、本発明の外観検査方法は画像処理技術を用いて、チップ部品Ｐが配線基板Ｂ上の所定の位置に良好に半田付けされているか否かを、即ち、電子回路基板Ｃは良好に製造されているか否かを検査することができた。
【００６１】
前記の例は、リフロー炉でクリーム半田Ｓａを加熱溶融し、冷却して電子回路基板Ｃ上に部品が正常に半田付けされているか否かの検査を行う場合の外観検査方法及び外観検査装置１０として説明したが、本発明の外観検査方法及び外観検査装置１０はクリーム半田Ｓａが配線基板Ｂの電極パッドＤ上などに正常に印刷されているか否かを検査することが出来る。この検査の場合も、クリーム半田Ｓａの塗布工程の下流に本発明の外観検査装置１０を配設し、クリーム半田Ｓａに左右前後から照明を当てることによって良否の検査を行うことができる。クリーム半田Ｓａの印刷が不良の場合は電子回路基板の製造工程を止め、その外観検査装置１０から配線基板Ｂを排出する。この場合の良否検査は印刷された部品の搭印刷形状を画像処理することによって行われる。
【００６２】
また、部品実装装置により配線基板Ｂ上のクリーム半田Ｓａ上に部品が正常に搭載されているか否かも検査することができる。この検査の場合は、部品実装工程の下流に本発明の外観検査装置１０を配設し、部品に左右前後から照明を当てることによって良否の検査を行うことができる。部品の搭載が不良の場合は、同様に電子回路基板の製造工程を止め、その外観検査装置１０から配線基板Ｂを排出する。この場合の良否検査は搭載された部品の搭載姿勢を画像処理することによって行われる。
【００６３】
更に、前記の例では、被立体検査物Ｏｊとして１個のドーム型半田Ｓを採り上げて説明したが、実際には、図３に示したように、符号Ｏｊの点線で囲った範囲内には複数個のチップ部品Ｐが含まれており、この範囲は、通常、直径１ｃｍ程度であって、外観検査装置１０に予めプログラムされた順序で電子回路基板が検査されるものである。
【００６４】
更にまた、前記の例では部品としてチップ部品Ｐを採り上げて説明したが、本発明は冒頭で記したようにこのチップ部品のみに限定されるものではないことを付言しておく。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
１．安価な構成で立体物の形状を認識することができる
２．画像処理に要する負荷が軽いため、高速で処理することができる
３．自動で検査を行う場合、立体表現が簡素なため、「判定」アルゴリズムを簡単に作成することができる
など、数々の優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電極パッドにクリーム半田が印刷された一部の配線基板の斜視図電子回路基板或る。
【図２】チップ部品を搭載した状態の電子回路基板の斜視図電子回路基板ある。
【図３】本発明の外観検査装置の概念斜視図である。
【図４】リフロー炉で加熱した後の電子回路基板の良否を検査する本発明の外観検査方法を説明するための斜視図である。
【図５】本発明の外観検査方法及び外観検査装置の動作を説明するための説明図である。
【図６】図３に示した本発明の外観検査装置へのティーチングのフローチャートである。
【図７】図３に示した本発明の外観検査装置の動作フローチャートである。
【図８】従来技術の外観検査装置のブロック図である。
【図９】図８に示した外観検査装置の３次元計測の原理を説明する略線図である。
【符号の説明】
１０…本発明の一実施形態の外観検査装置、１１…支持基板、１２…支持基板１１の開口、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆ，１３Ｇ，１３Ｈ…照明ランプ、１４…ビデオカメラ、１５…対物レンズ部、１６…ビデオカメラ１４の本体、１７…記憶装置、１８…処理装置（ＣＰＵ）、１９…制御装置、２０…表示装置、３０…ＸＹテーブル、Ｂ…配線基板、Ｃ…電子回路基板、Ｄ…電極パッド、Ｐ…部品（チップ部品）、ｄ…チップ部品Ｐの電極、Ｏｊ…被立体検査物、Ｍａ，Ｍｂ…認識マーク、Ｓ…半田、Ｓａ…電極パッドＤ上に印刷されたクリーム半田
Claims (10)
- 被立体検査物に、その外方の数ヶ所に配設した光源から前記被立体検査物の一方の側面に平行光を当て、前記被立体検査物の上方に配設したビデオカメラで前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像を得、同様に前記複数の光源から前記被立体検査物の他方の側面に平行光を当て、前記被立体検査物の上方に配設したビデオカメラで前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像を得、それら両平面画像を合成して得られた合成平面画像の継ぎ目の状態から前記被立体検査物の良否を検査することを特徴とする外観検査方法。
- 前記被立体検査物が配線基板上に塗布されたクリーム半田であることを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。
- 前記被立体検査物が配線基板上に塗布されたクリーム半田上に搭載された部品であることを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。
- 前記被立体検査物が半田であって、該半田がドーム形或いはそれに近い形状である否かを検査することを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。
- 前記被立体検査物が複数個の単位で検査されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、或いは請求項４に記載の外観検査方法。
- 検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、
前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、
前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、
該記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、
該演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置と
を備えていることを特徴とする外観検査装置。 - 検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、該記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、該演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板にクリーム半田印刷装置により印刷されたクリーム半田の外観検査として前記クリーム半田印刷装置の下流に配設されていることを特徴とする電子回路基板の製造装置。
- 検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、該記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、該演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板に塗布されたクリーム半田上に部品実装装置により搭載された部品の外観検査として前記部品実装装置の下流に配設されていることを特徴とする電子回路基板の製造装置。
- 検査しようとする被立体検査物を位置せしめる中心位置からほぼ均等な側方位置に均等な角間隔で配設されている複数の光源と、前記中心位置の上方位置に配設され、前記相対向する複数の前記光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第１の平面画像と前記相対向する複数の前記光源とは異なる角度の光源からの平行光で前記被立体検査物を照射し、その結果生じた前記被立体検査物の照射面と陰影面とを撮影して第２の平面画像とを得る共通のビデオカメラと、前記第１の平面画像と前記第２の平面画像とを記憶する記憶装置と、該記憶装置に接続され、前記前記第１の平面画像と前記第２の平面画像との陰影の差の絶対値を演算する演算装置と、該演算装置に接続され、その演算結果に基づいて前記被立体検査物の良否を判定する判定装置とを備えている外観検査装置が、配線基板に塗布されたクリーム半田上に搭載されている部品をリフロー装置により加熱、溶融され、そして冷却されて良好に固定されているか否かを検査する外観検査として前記リフロー装置の下流に配設されていることを特徴とする電子回路基板の製造装置。
- 前記被立体検査物が複数個の単位で検査されることを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８、或いは請求項９に記載の電子回路基板の製造装置。
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| JP2003185855A JP2005017234A (ja) | 2003-06-27 | 2003-06-27 | 外観検査方法、外観検査装置及び電子回路基板の製造装置 |
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|---|---|---|---|---|
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