JP3402994B2 - 半田ペースト良否判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に設け
られた半田ペーストを基板の他の要素と区別して認識
し、半田ペーストの良否を判定する方法に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】基板の表面に設けられた半田ペーストの
欠け、やせ、にじみ、ブリッジ等の不良を検査するため
に、種々の半田ペースト認識方法が提案されている。そ
の一例として、輝度の差を利用した方法と、レーザによ
るスリット光を利用した方法（光切断法）とが挙げられ
る。 【０００３】前者の方法は、基板の表面の検査領域に対
向してカメラを配置し、照明装置によって検査領域に光
を照射しながらカメラによって検査領域を撮影し、得ら
れた画像を輝度情報の変化に基づいて画像処理すること
により、検査領域内に設けられた半田ペーストを基板の
他の要素（パターン、基材）と区別して認識するように
したものである。 【０００４】また、後者の方法は、基板の表面の検査領
域に対向してレーザによるスリット光を照射する照明装
置を配置し、該照明装置によって検査領域にスリット光
を照射しながら基板の表面を斜めの位置からカメラで撮
影し、スリット光が半田ペーストの高さ分だけ折れ曲が
って見えることを利用して半田ペーストを認識するよう
にしたものである。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半田ペーストの認識方法には、以下のような問
題があった。 【０００６】即ち、前者の方法では、半田ペースト、基
材、パターンの輝度が互いに似通っているため、単一の
照明では半田ペーストの正確な認識が困難であった。 【０００７】また、後者の方法では、スリット光を照射
する特殊な照明装置を必要とするため、半田ペースト検
査装置が高価になるという問題が有った。 【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであって、その目的は、基板の表面の半
田ペーストを基板の他の要素と正確に区別して認識し、
半田ペーストの良否を判定することができ、かつ半田ペ
ースト検査装置を安価に構成することができる半田ペー
スト良否判定方法を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の半田ペースト良否判定方法は、カメラ
の光軸に平行な光で照射された検査領域をカメラで撮影
する第１の工程と、カメラの光軸に傾斜した光で照射さ
れた前記検査領域を前記カメラで撮影する第２の工程
と、前記第１の工程によって得られた画像を、パターン
部分と半田ペースト部分とを区別することができる値に
設定された第１の濃度しきい値によって二値化処理する
第３の工程と、前記第２の工程によって得られた画像
を、パターン部分及び半田ペースト部分と基材部分とを
区別することができる値に設定された第２の濃度しきい
値によって二値化処理する第４の工程と、前記第３及び
第４の工程によって得られた画像から半田ペースト部分
を抽出し、半田ペースト部分の形状を認識し、面積を算
出する第５の工程と、前もって記憶されている基準面積
と第１の判定しきい値との差と、前記第５の工程で算出
された半田ペースト部分の面積とを比較し、前記の差の
方が大であれば、やせ、欠け有りと判定する第６の工程
と、 前もって記憶されている基準面積と第２の判定しき
い値との和と、前記第５の工程で算出された半田ペース
ト部分の面積とを比較し、前記の和の方が小であれば、
にじみ有りと判定する第７の工程と、 前記第５の工程に
より認識された半田ペーストの形状からブリッジの有無
を判定する第８の工程とを含むことを特徴とするもので
ある。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の半田ペ
ースト認識方法を採用した半田ペースト検査装置の概略
構成図、図２は基板の一つの検査領域の平面図、図３は
本発明の半田ペースト認識方法の原理を説明するための
説明図、図４、図５は図１の半田ペースト検査装置によ
って半田ペーストの検査を行う手順を示すフローチャー
ト図である。 【００１１】図１に示す半田ペースト検査装置は、スク
リーン印刷機に搭載され、基板の表面の半田ペーストの
欠け、やせ、にじみ、ブリッジ等の不良を検査するため
のもので、基板支持テーブル１と、基板支持テーブル１
の上方に配置され、基板支持テーブル１上に水平に載置
された基板ＰＢの表面を撮影するカメラ２と、カメラ２
の下端部に設けられた第１の照明装置３と、第１の照明
装置３と基板ＰＢの間に配置されたリング状の第２の照
明装置４と、カメラ２に接続された画像処理手段５と、
画像処理手段５に接続された判定手段６と、判定手段６
に接続されたディスプレイ７とを備えている。 【００１２】基板支持テーブル１は水平方向にのびるＸ
軸方向及びＹ軸方向に移動するとともに水平面内で回転
するようになっている。基板支持テーブル１をＸ−Ｙ方
向に移動させることにより、基板ＰＢの表面に設定され
た複数個の検査領域を順次カメラ２の撮影レンズ２ａの
真下に位置させることができるようになっている。 【００１３】第１の照明装置３は、カメラ２の撮影レン
ズ２ａの垂直方向に延びる光軸Ｌと同軸になるようにカ
メラ２の下端部に取り付けられた筒状のケース３ａと、
このケース３ａの内部に取り付けられたＬＥＤ（不図
示）とを有している。ＬＥＤは電源（不図示）に接続さ
れており、矢印Ｂで示すように垂直下方に光を発し、カ
メラ２に対向する基板ＰＢの検査領域に均一に光を照射
する。 【００１４】第２の照明装置４は、カメラ２の撮影レン
ズ２ａの光軸Ｌの延長線と同軸になるように配置された
リング状の枠体４ａと、この枠体４ａの下部に全周にわ
たって取り付けられた多数のＬＥＤ（不図示）とを有し
ている。ＬＥＤは電源（不図示）に接続されており、矢
印Ｃで示すように下方に向けて放射状に光を発し、カメ
ラ２に対向する基板ＰＢの検査領域の周囲から該検査領
域に向けて光軸Ｌに対して傾斜した方向に光を均一に照
射する。 【００１５】画像処理手段５はマイクロコンピュータに
よって構成されており、該マイクロコンピュータのメモ
リには、第１の照明装置３によって基板ＰＢに光を照射
しながらカメラ２で撮影した濃淡画像を二値化処理する
ための第１の濃度しきい値と、第２の照明装置４によっ
て基板ＰＢに光を照射しながらカメラ２で撮影した濃淡
画像を二値化処理するための第２の濃度しきい値とが記
憶されている。 【００１６】図２に示すように、基板ＰＢの基材Ｍの表
面には複数個のパターンＰが設けられており、各パター
ンＰに半田ペーストＳＰがスクリーン印刷されている。
パターンＰは金属製で、その表面は溶融半田（半田レベ
ラー）が塗布されて鏡面状態になっており、表面に光を
当てると光は正反射する。一方、半田ペーストＳＰは直
径数十μｍの多数の半田ボール群を含んでおり、その表
面に光を当てると光は乱反射する。基材Ｍの表面は濃緑
色等に着色され、半田ペーストＳＰ及びパターンＰは銀
色を呈している。 【００１７】第１の照明装置３は垂直下方に光を照射す
るため、第１の照明装置３によって基板ＰＢに光を照射
すると、パターンＰに当たった光の大部分が垂直上方に
反射し、カメラ２の撮影レンズ２ａに入射する。一方、
半田ペーストＳＰに当たった光はあらゆる方向に乱反射
し、撮影レンズ２ａに入射する光の量はパターンＰに比
べて少ない。また、基材Ｍは着色されているため、基材
Ｍに反射して撮影レンズ２ａに入射する光の量もパター
ンＰに比べて少ない。したがって、第１の照明装置３に
よって光を照射しながらカメラ２で基板ＰＢを撮影した
画像では、半田ペーストＳＰ及び基材Ｍの部分とパター
ンＰの部分との濃度差が大きく、半田ペーストＳＰの部
分と基材Ｍの部分との濃度差が小さくなる。 【００１８】本実施形態における第１の濃度しきい値
は、この画像における半田ペーストＳＰ及び基材Ｍの部
分をパターンＰの部分と区別することができる値に設定
されている。したがって、この画像を第１の濃度しきい
値によって二値化処理すると、図３（ａ）に示すよう
に、半田ペーストＳＰ及び基材Ｍの部分が黒く、パター
ンＰの部分が白くなった画像が得られる。 【００１９】また、第２の照明装置４から発せられた光
は基材Ｍの表面に対して斜めに入射するため、第１の照
明装置３の場合のように、パターンＰに当たって反射し
た光の大部分がカメラ２の撮影レンズ２ａに入射すると
いうことがなく、パターンＰに反射して撮影レンズ２ａ
に入射する光の量と、半田ペーストＳＰ及び基材Ｍに反
射して撮影レンズ２ａに入射する光の量の差は少ない。
したがって、第２の照明装置４によって光を照射しなが
ら基板ＰＢをカメラ２で撮影した画像では、半田ペース
トＳＰ、パターンＰ、基材Ｍの色の違いによる濃度差が
現れることになる。上述したように、半田ペーストＳＰ
及びパターンＰは銀色を呈し、基材Ｍは濃緑色等に着色
されているため、この画像では、半田ペーストＳＰの部
分とパターンＰの部分との濃度差が小さく、半田ペース
トＳＰ及びパターンＰの部分と基材Ｍの部分との濃度差
が大きくなる。 【００２０】本実施形態における第２の濃度しきい値
は、この画像における半田ペーストＳＰ及びパターンＰ
の部分を基材Ｍの部分と区別することができる値に設定
されている。したがって、この画像を第２の濃度しきい
値によって二値化処理すると、図３（ｂ）に示すよう
に、半田ペーストＳＰ及びパターンＰの部分が白く、基
材Ｍの部分が黒くなった画像が得られる。 【００２１】画像処理手段５は、図３（ａ）に示すよう
な第１の濃度しきい値によって処理された画像を半田ペ
ーストＳＰ及び基材Ｍの部分とパターンＰの部分とに切
り分け、図３（ｂ）に示すような第２の濃度しきい値に
よって処理された画像を半田ペーストＳＰ及びパターン
Ｐの部分と基材Ｍの部分とに切り分け、これらから、図
３（ｃ）に示すような半田ペーストＳＰの部分のみを抽
出した画像を生成する。 【００２２】画像処理手段５のメモリには、あらかじめ
スクリーン印刷前の基板ＰＢの各検査領域の平面画像が
入力されており、画像処理手段５は、これに基づいて、
半田ペースト抽出画像の各半田ペースト部分に対して処
理領域を設定し、その領域内の半田ペーストＳＰの部分
の形状を認識するとともに、認識された半田ペーストＳ
Ｐの部分の画素数を数えて面積を算出する処理を行う。 【００２３】判定手段６はマイクロコンピュータによっ
て構成されており、該マイクロコンピュータのメモリに
は、各パターンＰに印刷される半田ペーストの基準面積
と、画像処理手段５によって認識された半田ペーストに
やせ、かけが有るか否かを判定するための第１の判定し
きい値と、該半田ペーストににじみが有るか否かを判定
するための第２の判定しきい値とが記憶されている。判
定手段６は、半田ペーストの基準面積と第１の判定しき
い値との差及び半田ペーストの基準面積と第２の判定し
きい値との和を算出し、これらを画像処理手段５によっ
て算出された半田ペーストの面積と比較して合否を判定
する。また、判定手段６は、画像処理手段５によって認
識された半田ペーストの形状からブリッジの有無を判定
する。 【００２４】カメラ２、第１及び第２の照明装置３、４
の電源、画像処理手段５、判定手段６、ディスプレイ７
はマイクロコンピュータからなる制御手段（不図示）に
接続されており、該制御手段からの指令に基づいて動作
する。 【００２５】次に、上述した半田ペースト検査装置の動
作を図４、５のフローチャートに基づいて説明する。 【００２６】まず、検査される基板ＰＢが載置された基
板支持テーブル１が移動し、基板ＰＢの表面に設定され
た検査領域の一つがカメラ２の撮影レンズ２ａの真下に
位置すると基板支持テーブル１が停止する。次に、第１
の照明装置３が点灯し（第２の照明装置４は点灯せ
ず）、カメラ２が基板ＰＢを撮影する（ステップ＃５、
＃１０）。この画像は画像処理手段５に送られ、メモリ
に記憶される。そして、第１の照明装置３が消灯し、第
２の照明装置４が点灯し、カメラ２が基板ＰＢを撮影す
る（ステップ＃１５、＃２０）。この画像も画像処理手
段５に送られ、メモリに記憶される。 【００２７】次に、画像処理手段５は、ステップ＃１０
で得られた画像を第１の濃度しきい値によって二値化処
理し、ステップ＃２０で得られた画像を第２の濃度しき
い値によって二値化処理し、これらの画像から半田ペー
スト部分のみを抽出した画像を生成する（ステップ＃２
５〜＃３５）。これが終了すると、基板支持テーブル１
が移動し、他の検査領域についても上述した工程が行わ
れる。 【００２８】そして、あらかじめ制御手段に登録された
検査領域数だけ上述した工程が繰り返されたことが確認
されると（ステップ＃４０）、画像処理手段５は、各半
田ペースト抽出画像の各半田ペースト部分に対してそれ
ぞれ処理領域を設定し、該処理領域内の半田ペーストを
認識し、その面積を算出する（ステップ＃４５、＃５
０）。得られた半田ペーストの形状及び面積は判定手段
６に送られる。 【００２９】判定手段６は、画像処理手段５から送られ
てきた半田ペーストＳＰの面積Ｄを、メモリに記憶され
ている半田ペーストＳＰの基準面積と第１の判定しきい
値との差Ｅと比較し、Ｄ＜Ｅの場合には制御手段にその
旨が送信され、ディスプレイ７にやせ、欠け有りの表示
がなされる（ステップ＃５５、＃６０）。 【００３０】次に、判定手段６は、Ｄを、半田ペースト
ＳＰの基準面積と第２の判定しきい値との和Ｆと比較
し、Ｄ＞Ｆの場合には制御手段にその旨が送信され、デ
ィスプレイ７ににじみ有りの表示がなされる（ステップ
＃６５、＃７０）。 【００３１】次に、判定手段６は、画像処理手段５から
送られてきた半田ペーストＳＰの形状から、互いに隣接
する半田ペースト間のブリッジの有無を判定し、ブリッ
ジ有りの場合には制御手段にその旨が送信され、ディス
プレイ７にブリッジ有りの表示がなされる（ステップ＃
８０、＃８５）。 【００３２】上述した半田ペースト検査装置では、スリ
ット光等の特殊な照明装置を必要としないため、基板を
位置決めするために基板の表面に設けられた位置認識マ
ークを撮影するために使用される照明装置及びカメラを
利用することができ、安価に構成することができる。 【００３３】また、本実施形態では、カメラの位置を固
定し、基板をＸ−Ｙ方向に移動させて撮影を行うように
した場合について説明したが、これに代えて、基板の位
置を固定し、カメラをＸ−Ｙ方向に移動させて撮影を行
うようにしても良い。 【００３４】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の半田ペー
スト良否判定方法によれば、基板のパターン部分が光を
正反射し、半田ペースト部分が光を乱反射する性質を利
用してパターン部分と半田ペースト部分とを区別し、パ
ターン部分及び半田ペースト部分の色と基材部分の色の
違いによる濃度差を利用してパターン部分及び半田ペー
スト部分とを区別するようにしたことにより、半田ペー
スト部分を基板の他の要素と正確に区別して認識するこ
とができる。半田ペースト部分の形状を認識し、その面
積の算出を行い、形状と面積から半田ペーストのやせ、
欠け、にじみ、ブリッジの有無を判定することができ
る。 【００３５】また、本発明の半田ペースト認識方法は、
スリット光等の特殊な照明装置を必要としないため、半
田ペーストの検査装置を安価に構成することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の半田ペースト認識方法を採用した半
田ペースト検査装置の概略構成図。 【図２】 基板の一つの検査領域の平面図。 【図３】 本発明の半田ペースト認識方法の原理を説明
するための説明図。 【図４】 図１の半田ペースト検査装置によって半田ペ
ーストの検査を行う手順を示すフローチャート図。 【図５】 図１の半田ペースト検査装置によって半田ペ
ーストの検査を行う手順を示すフローチャート図。 【符号の説明】 １ 基板支持テーブル ２ カメラ ２ａ 撮影レンズ ３ 第１の照明装置 ４ 第２の照明装置 ５ 画像処理手段 ６ 判定手段 ７ ディスプレイ Ｌ カメラ２の撮影レンズの光軸 Ｍ 基材 Ｐ パターン ＰＢ 基板 ＳＰ 半田ペースト

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 カメラの光軸に平行な光で照射された検
   査領域をカメラで撮影する第１の工程と、カメラの光軸に傾斜した光で照射された前記検査領域を
   前記カメラで 撮影する第２の工程と、 前記第１の工程によって得られた画像を、パターン部分
   と半田ペースト部分とを区別することができる値に設定
   された第１の濃度しきい値によって二値化処理する第３
   の工程と、 前記第２の工程によって得られた画像を、パターン部分
   及び半田ペースト部分と基材部分とを区別することがで
   きる値に設定された第２の濃度しきい値によって二値化
   処理する第４の工程と、 前記第３及び第４の工程によって得られた画像から半田
   ペースト部分を抽出し、半田ペースト部分の形状を認識
   し、面積を算出する第５の工程と、前もって記憶されている基準面積と第１の判定しきい値
   との差と、前記第５の工程で算出された半田ペースト部
   分の面積とを比較し、前記の差の方が大であれば、や
   せ、欠け有りと判定する第６の工程と、 前もって記憶されている基準面積と第２の判定しきい値
   との和と、前記第５の工程で算出された半田ペースト部
   分の面積とを比較し、前記の和の方が小であれば、にじ
   み有りと判定する第７の工程と、 前記第５の工程により認識された半田ペーストの形状か
   らブリッジの有無を判定する第８の工程と を含むことを
   特徴とする半田ペースト良否判定方法。