JP2008051694A - 実装基板の外観検査方法及び外観検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】表面粗さや接合形状にばらつきがある接合部を精度よく検査可能にする。
【解決手段】照射方向及び照射光量を変化させながら接合部４ａに光を照射して接合部４ａの画像を複数撮像し、撮像された複数の画像を比較することにより接合部４ａのエッジ画像が最も明確に撮像されている画像を選別し、選別された画像を用いて接合部４ａの良否を判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に実装された電子部品の位置ずれや接合不良等を検査する作業に適用して好適な、実装基板の外観検査方法及び外観検査システムに関する。

従来より、半田フィレットの形状を検査する方法として、ドーム型照明からの光の照射エリアを上から見て４分割し、各エリアに光を順次照射しながら半田フィレットの画像を撮像し、撮像された画像を後でまとめて比較する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開平５−２８８５２７号公報

上記従来の検査方法は、光の光量を一定にして光の照射エリアを変化させる方法であるので、半田付けやアーク溶接を用いた接合部のように、表面粗さが一定でなく、且つ、接合箇所の形状が一様でない接合部を上記従来の検査方法により検査した場合、接合部の画像が明るくなりすぎたり、暗くなりすぎたりすることによって、接合部を精度よく検査することができないことがある。なお、このような問題を解決するために、光沢のばらつきに着目して生産ロットの中から代表的な基板を幾つか抽出し、抽出された基板に実装されている接合部のエッジ画像全てが明確になる光の照射条件を求める方法が考えられるが、この方法を用いたとしても、光沢のばらつきの範囲が大きい場合には、全ての接合部に適用可能な光の照射条件を決定することは難しい。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、表面粗さや接合形状にばらつきがある場合であっても接合部を精度よく検査可能な実装基板の外観検査方法及び外観検査システムするを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る実装基板の外観検査方法及び外観検査システムは、照射方向及び照射光量を変化させながら基板に実装されている電子部品の接合部に光を照射して接合部の画像を複数撮像し、撮像された複数の画像を比較することにより接合部のエッジ画像が最も明確に撮像されている画像を選別し、選別された画像を用いて接合部の良否を判断する

本発明に係る実装基板の外観検査方法及び外観検査システムによれば、表面粗さや接合形状にばらつきがある場合であっても接合部を精度よく検査することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる実装基板の外観検査システムの構成と動作について説明する。

〔外観検査システムの構成〕
図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の実施形態となる実装基板の外観検査システム１は、上面に開口部２ａを有し、内面を反射面とするドーム形状の反射板２と、反射板２の内側周縁部に一定間隔毎に設けられた複数の反射用光源３ａ，３ｂと、開口部２ａを介して反射板２の下方に配置された実装基板４上の接合部４ａの画像を撮像する撮像部５と、反射用光源３ａ，３ｂのオン／オフ及び照射光量を制御する照明制御部６と、撮像部５により撮像された画像に対し画像処理を施す画像処理部７とを主な構成要素として備える。また、反射用光源３ａは、図２（ｂ）に示すように、反射板２の反射面方向に光を照射することにより接合部４ａに対し真上方向から光を照射するように配設され、反射用光源３ｂは、反射板２の中心軸方向に光を照射することにより接合部４ａに対し斜め方向から光を照射するように配設されている。

このような構成を有する外観検査システム１は、以下に示すよう外観検査処理を実行することにより、表面粗さや接合形状にばらつきがある接合部４ａを精度よく検査する。以下、図３及び図４に示すフローチャートを参照して、第１及び第２の実施形態となる外観検査処理を実行する際の外観検査システム１の動作について詳しく説明する。

〔第１の実施形態〕
図３に示すフローチャートは、オペレータにより外観検査処理の実行が指示されるのに応じて開始となり、外観検査処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、照明制御部６が、反射用光源３ａ，３ｂのオン／オフ状態及び照射光量を初期値に設定し、接合部４ａに光を照射する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、撮像部５が、接合部４ａの画像を撮像し、撮像された画像のデータを画像処理部７に出力する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、画像処理部７が、撮像部５から出力された画像のデータをメモリ内に記憶する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、画像処理部７が、公知のエッジ画像検出技術を利用してメモリ内に記憶された画像のデータの中から接合部４ａのエッジ画像を検出する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、画像処理部７が、予め設定された設定時間が経過し、且つ、ステップＳ４の処理に検出されたエッジ画像が予想された形状であるか否かを判別する。そして判別の結果、予め設定された設定時間が経過していない、若しくはステップＳ４の処理に検出されたエッジ画像が予想された形状でない場合、画像処理部７は外観検査処理をステップＳ６の処理に進める。一方、予め設定された設定時間が経過し、且つ、ステップＳ４の処理に検出されたエッジ画像が予想された形状である場合には、画像処理部７は外観検査処理をステップＳ８の処理に進める。なお、エッジ画像が予想された形状であるか否かは公知のパターンマッチング等の手法を用いて判断することができる。

ステップＳ６の処理では、照明制御部６が、点灯（オン状態に）する反射用光源３ａ，３ｂの照射光量を初期値から異なる値に設定する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、照明制御部６が、点灯する反射用光源３ａ，３ｂの位置を変更し、接合部４ａに向けて光を照射する。具体的には、照明制御部６は、反射用光源３ａが最大照射光量で点灯し、反射用光源３ｂが消灯している状態で撮影を行い、次に反射用光源３ａが消灯し、反射用光源３ｂが最大照射光量で点灯している状態で撮影を行い、次に反射用光源３ａが最大照射光量の１／１０の照射光量で点灯し、反射用光源３ｂが最大照射光量の９／１０の照射光量で点灯している状態で撮影を行うように、点灯させる反射用光源の照射光量を制御する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ２の処理に戻る。

ステップＳ８の処理では、画像処理部７が、メモリ内に記憶されている画像のデータのうち、エッジ画像が最も明確な画像のデータを抽出する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ９の処理に進む。

ステップＳ９の処理では、画像処理部７が、ステップＳ８の処理により抽出された画像のデータを用いて接合部４ａの良否を判断する。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、一連の外観検査処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態となる外観検査処理によれば、照射方向及び照射光量を変化させながら接合部４ａに光を照射して接合部４ａの画像を複数撮像し、撮像された複数の画像を比較することにより接合部４ａのエッジ画像が最も明確に撮像されている画像を選別し、選別された画像を用いて接合部４ａの良否を判断するので、表面粗さや接合形状にばらつきがある場合であっても接合部４ａを精度よく検査することができる。

〔第２の実施形態〕
図４に示すフローチャートは、オペレータにより外観検査処理の実行が指示されるのに応じて開始となり、外観検査処理はステップＳ１１の処理に進む。なお、ステップＳ１１〜ステップＳ１７の処理は上記ステップＳ１〜ステップＳ７の処理と同じ内容であるので以下ではその説明を省略し、ステップＳ１８の処理から説明を始める。

ステップＳ１８の処理では、画像処理部７が、メモリ内に記憶されている画像のデータのうち、エッジ画像が最も明確な画像（単独画像）のデータを抽出する。これにより、ステップＳ１８の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ１９の処理に進む。

ステップＳ１９の処理では、画像処理部７が、ステップＳ１８の処理により抽出された画像を構成する各画像の平均値を算出し、算出された平均値を画素値とする新たな画像のデータを作成する。これにより、ステップＳ１９の処理は完了し、外観検査処理はステップＳ２０の処理に進む。

ステップＳ２０の処理では、画像処理部７が、単独画像及びステップＳ１９の処理により作成された画像のエッジ画像を検出し、単独画像及びステップＳ１９の処理により作成された画像のどちらのエッジ画像がより明確であるか否かを判別する。そして判別の結果、単独画像のエッジ画像の方が明確である場合、画像処理部７は外観検査処理をステップＳ２１の処理に進める。一方、ステップＳ１９の処理により作成された画像のエッジ画像の方が明確である場合には、画像処理部７は外観検査処理をステップＳ２２の処理に進める。

ステップＳ２１の処理では、画像処理部７が、単独画像のデータを用いて接合部４ａの良否を判断する。これにより、ステップＳ２１の処理は完了し、一連の外観検査処理は終了する。

ステップＳ２２の処理では、画像処理部７が、ステップＳ１９の処理により抽出された画像のデータを用いて接合部４ａの良否を判断する。これにより、ステップＳ２２の処理は完了し、一連の外観検査処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる外観検査処理によれば、撮像された複数の画像を構成する各画素の平均値を算出し、算出された平均値を画素値とする新たな画像を作成し、作成された画像と撮像された複数の画像を比較することにより接合部４ａのエッジ画像が最も明確に撮像されている画像を選別するので、接合部４ａの検査精度を向上させることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となる外観検査システムの構成を示す模式図である。 図１に示す反射板の構成を示す上面図及び断面図である。 本発明の第１の実施形態となる外観検査処理の流れを示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態となる外観検査処理の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

１：外観検査システム
２：反射板
３ａ，３ｂ：反射用光源
４：実装基板
４ａ：接合部
５：撮像部
６：照明制御部
７：画像処理部

Claims (3)

1. 照射方向及び照射光量を変化させながら基板に実装されている電子部品の接合部に光を照射して接合部の画像を複数撮像し、撮像された複数の画像を比較することにより接合部のエッジ画像が最も明確に撮像されている画像を選別し、選別された画像を用いて接合部の良否を判断することを特徴とする実装基板の外観検査方法。
2. 請求項１に記載の実装基板の外観検査方法であって、撮像された複数の画像を構成する各画素の平均値を算出し、算出された平均値を画素値とする新たな画像を作成し、作成された画像と撮像された複数の画像を比較することにより接合部のエッジ画像が最も明確に撮像されている画像を選別することを特徴とする実装基板の外観検査方法。
3. 上面に開口部を有し、内面を反射面とするドーム形状の反射板と、前記反射板の内側周縁部に設けられた複数の光源を有し、前記反射面に向けて光を照射する反射用光源と、前記開口部を介して前記反射板の下方に配置された基板に実装されている電子部品の接合部の画像を撮像する撮像部と、前記反射用光源が照射する光の照射方向及び光量を制御する照明制御部と、前記撮像部により撮像された画像に対し画像処理を施す画像処理部とを備え、
   前記撮像部は、前記照明制御部により照射方向及び照射光量を変化させながら接合部に光を照射して接合部の画像を複数撮像し、前記画像処理部は、撮像された複数の画像を比較することにより接合部のエッジ画像が最も明確に撮像されている画像を選別し、選別された画像を用いて接合部の良否を判断することを特徴とする実装基板の外観検査システム。

Images