JP4852516B2 - 基板の検査方法及び基板の検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数台のカメラを用いてはんだの印刷状態等を含む基板上の部品の実装状態を検査する方法に関する。

外観検査機は、部品実装機により基板上に実装された部品をカメラで撮像し、得られた画像を画像処理することにより、はんだの印刷状態、部品の実装位置および実装状態を検査する装置である。

図１０（ａ）は、従来の１ヘッド検査機の平面図である。検査機９００は、下部にカメラが取り付けられたヘッド１を有している。ヘッド１は、Ｘ及びＹ方向に移動可能に構成されている。部品が実装された基板２０は、カメラの撮像可能な位置にコンベアレール９０２で搬送され、検査が終了するまで一時停止される。カメラの視野は限られているため、基板が停止している間、ヘッド１が基板２０上を移動しながら、ヘッド１に取り付けられたカメラで基板２０上に実装された部品の状態を撮像する。

図１０（ｂ）は、従来の検査機が基板上の部品を検査する際の撮像順序の一例を示す図である。図１０（ｂ）に示すように、従来の外観検査では、基板２０上の部品の実装状態をより効率よく撮像及び検査するために、基板２０上の検査領域をカメラの視野の大きさの区画（ＩＤ１〜ＩＤ６）に分割し、その区画に沿ってカメラの視野をＸ方向に移動させて（ＩＤ１→ＩＤ２→ＩＤ３）撮像する。このとき、部品が存在しない区画はスキップし、部品が存在する区画は視野の中に最大限の部品を包含するように視野の位置を再設定する。このように設定した視野の移動順は、Ｘ方向に移動した行き止まりでＹ方向に一区画移動し（ＩＤ３→ＩＤ４）、次にＸ方向に逆順に移動させ（ＩＤ４→ＩＤ５→ＩＤ６）、最短経路で移動させるものである（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−２１０４１１号公報

しかしながら、このような外観検査では、部品の撮像を正確に行なう必要があるが、サイズが小さな部品や、リード（電極）の間隔が小さい部品などが増加しており、このような部品は高解像度での撮像が必要となる。しかし、部品が存在する区画は視野の中に最大限の部品を包含するように視野の位置が設定されており、しかも高解像度で撮像された基板２０の画像データを、カメラを移動させて視野ごとに撮像、画像処理、検査を繰り返す場合には、ＣＰＵによる画像処理能力が追いつかなくなりつつある。この結果、画像データのメモリストックが一杯になり、画像処理が終了するまで撮像を停止せざるをえなくなり、そのためタクトロスを生じるという問題がある。なお、メモリストックとは、画像メモリ内に格納されている未処理の画像データをいう。

図１１（ａ）は、図１０（ｂ）に示した順で基板上の区画を撮像したときの各タクトと画像データのメモリストック量との関係の一例を示す図である。図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）に示した順で基板上の区画を撮像したときの検査機のタイミングチャートの一例である。例えば、カメラがＩＤ１の区画を撮像して得られた画像データを画像メモリに格納するのに要する時間は５秒であり、このときのメモリストックは５０％となる。次に、ＩＤ２の区画を撮像するのに要する時間は３秒であり、この時点でメモリストックは８０％になる。さらに、続けてＩＤ３の区画を撮像するのに要する時間は３秒であり、メモリストックは１００％となる。メモリストックが１００％になると、これ以上撮像しても画像データを格納することができないので、ヘッド１はメモリストックがなくなるまでＣＰＵによる画像処理を待つことになる。この待ち時間である３秒が検査機のタクトロスになる。この待ち時間の後、メモリストックが０％になるので、ＩＤ４及びＩＤ５の区画を撮像すると、ＣＰＵの画像処理が間に合わないために、再びメモリストックが１００％になる。ここで、再びＣＰＵの画像処理を待つ待ち時間３秒が生じ、３秒後にはメモリストックが０％になるが、この３秒が検査機のタクトロスになる。最後にＩＤ６の区画を撮像するのに５秒を要する。この結果、検査機ではＩＤ１からＩＤ６までの区画に分割された基板の検査を完了するまでに３０秒を要することになる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、カメラで部品の撮像を行なう外観検査機において、ＣＰＵの画像処理能力の上限に起因するタクトロスを低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態である基板の検査方法は、カメラが装着された検査ヘッドで基板を撮像し、撮像された画像を解析することによって、部品の実装状態またははんだの印刷状態を含む基板の表面状態を検査する基板の検査方法であって、それぞれに基板を撮像するための１つのカメラを有する複数の検査ヘッドで、前記基板上にあらかじめ定められた領域を交互に撮像し、撮像処理と撮像された画像の画像処理とを並行して行い、前記領域を撮像することにより生成される画像データを前記検査ヘッドごとに蓄積し、撮像中の前記検査ヘッドにつき蓄積された前記画像データの量に応じて、前記検査ヘッドが撮像を中断する必要があるか否かを判断し、中断する必要があると判断した場合、他の検査ヘッドに撮像を交替して、蓄積された前記画像データの画像処理を行うことを特徴とする。
また、本発明の他の形態である基板の検査方法は、カメラが装着された検査ヘッドで基板を撮像し、撮像された画像を解析することによって、部品の実装状態及びはんだの印刷状態を含む基板の表面状態を検査する基板の検査方法であって、複数の検査ヘッドで交互に基板を撮像して前記検査を行うことを特徴とする。

これにより、１つのヘッドのメモリストックが閾値を超えると、別のヘッドに交替して基板の撮像を行うことができるので、前記１つのヘッドによるメモリストックの画像処理を実行しながら、別のヘッドによる基板の撮像を並行して行うことができ、タクトロスを最小限に抑えることができるという効果がある。

本発明は、上述したような特徴的なステップを備える基板の検査方法として実現することができるだけでなく、基板の検査方法が備えるステップを実行する処理部を備える基板の検査装置として実現することができる。また、上述したような特徴的なステップを備えるヘッド切り替え決定方法として実現することができるだけでなく、ヘッド切り替え決定方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。

以上のように本発明によれば、一方の検査ヘッドによる撮像が待ち状態になったとき、撮像を他の検査ヘッドと交替して、他のヘッドによる基板撮像動作中に撮像済みの画像データについて画像処理を続行することができるので、基板検査のタクトロスを最小限に抑えることができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に係る検査機について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る検査機１００を備えた部品実装システムの構成を示す外観図である。図１（ａ）は本実施の形態の検査機１００を含む部品実装システムの外観を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した部品実装システムの平面図である。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態の部品実装システムは、複数の実装機と１台の検査機１００を備える。複数の実装機は、上流（図１に向かって左手側）から下流（図１に向かって右手側）に向けて基板２０を送りながら、実装ヘッドにより部品カセットから部品を吸着して基板上に電子部品を実装する。この後、最下流に位置する検査機１００で基板２０の表面状態を検査する。それぞれの実装機は、お互いが協調して、交互動作を行なう２つの実装ヘッドを備えている。同様に、検査機１００もまた、互いが強調して、交互動作を行う２つの検査ヘッドを備えている。

図２は、検査機１００の平面図及び基板の表面状態の検査方法を示す図である。図２の左図は検査機１００の平面図である。図２の右図は基板２０上で認識の単位となる区画を示す図である。基板２０上の小さい四角形は、実装された電子部品を示している。

まず、検査機１００は、２つの検査ヘッドであるヘッド１、ヘッド２を備えている。検査機１００の中央部にはコンベアレール９０２によってＸ方向に上流の実装機から部品の実装が完了した基板２０が搬送されてくる。ヘッド１は長手方向がＸ方向になるように取り付けられたビーム９０３に、ヘッド２は同じく長手方向がＸ方向になるように取り付けられたビーム９０４に、それぞれ装着される。それぞれのビーム９０３、ビーム９０４は個別にＹ方向にスライド可能であり、ヘッドはそれぞれが装着されているビームに沿って個別にＸ方向にスライド可能である。これにより、ヘッド１およびヘッド２は、基板２０上の任意の位置に移動することができる。検査機１００の平面図では、ヘッド１が基板２０上に進入してカメラ１０４で基板２０の表面状態を検査しているところを示している。ヘッド１及びヘッド２のカメラ１０４は、例えば、右図のように、基板２０上を大視野（例えば、基板２０上のハッチング部分）で概要検査を行い、その結果、ＣＰＵの画像処理によって問題のありそうな部品や部品の欠落などを発見した場合には、小視野（例えば、基板２０上のハッチング部分の中の白抜き部分）での詳細検査を行うことも可能である。

図３は、検査機１００がヘッド１による撮像の後、ヘッド２に交替して撮像を行う一例を示すである。図３（ａ）は、ヘッド１が基板２０を撮像している間、ヘッド２が基板２０上から退避している状態を示す図である。図３（ｂ）は、ヘッド１が基板２０上から退避した後、ヘッド２がヘッド１と交替して基板２０を撮像する状態を示す図である。図３（ａ）に示すように、例えば、ヘッド１が基板２０上で撮像を行っている間、他方のヘッド２は基板２０上から退避して静止している。次いで、ヘッド１の撮像による画像データで画像処理が終わっていない画像データの量が一定量以上になり、ヘッド１が撮像処理を続行できなくなると、ビーム９０３がＹ方向の負の方向にスライドし、ヘッド１を基板２０上から退避させる。これに合わせて、ビーム９０４がＹ方向の負の方向にスライドし、ヘッド２を基板２０上の位置に移動させる。これにより、図３（ｂ）に示すように、ヘッド１は基板２０上から退避して静止し、ヘッド２が基板２０上の認識領域を移動して撮像を行う。

図４は、検査機１００が備える構成を示すブロック図である。
検査機１００は、カメラが装着された検査ヘッドで基板を撮像し、撮像された画像を解析することによって、部品の実装状態及びはんだの印刷状態を含む基板の表面状態を検査する基板の検査装置であって、複数の前記検査ヘッドを備え、複数の前記検査ヘッドで交互に基板を撮像して前記検査を行う基板の検査装置の一例である。検査機１００は、表示部１０２と、入力部１０３と、機構部１２０と、機構制御部１１１と、記憶部１１４と、通信Ｉ／Ｆ部１１５と、カメラ切替タイミング決定部１１６とを備える。機構制御部１１１とカメラ切替タイミング決定部１１６とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５０によって実現される。

入力部１０３は、キーボード、タッチパネル、マウスなど、後述する実装データやカメラ１０４の切り替えタイミングなどを入力したり変更したりするためのインタフェースである。上述の実装データとは、基板２０上のどの部分にどのような部品が実装されるかなどを示すデータである。

記憶部１１４は、基板２０に実装される部品に関する情報を含む実装データ１１４ａや、カメラ１０４の撮像領域などを記憶する記憶媒体である。上述の撮像領域とは所定の区画に区切られた基板上の領域をいう。記憶部１１４は、さらに、カメラ１０４の撮像によって生成される画像データを格納するための記憶領域である画像メモリをヘッドごとに備える。

機構部１２０は、上述のヘッド１、ヘッド２と、ヘッド１およびヘッド２をＹ方向に移動させるビーム９０３、ビーム９０４と、ヘッド１およびヘッド２をそれぞれビーム９０３、ビーム９０４に沿ってＸ方向に駆動するモータなどを有する。２つの検査ヘッドは、それぞれ、１台のカメラ１０４を備える。

表示部１０２は、検査機１００のヘッド１、ヘッド２が基板２０の表面状態を検査した結果などを表示する。

カメラ１０４は、所定の大きさに区切られた区画ごとに基板の表面状態を撮像する。カメラ１０４は、ヘッドの軽量化を図るために、１つのヘッドに１台備えられることとし、１台のカメラ１０４で撮像する画素数を多くしている。これにより、１つの検査ヘッドに視野の異なるカメラを複数備えたりズーム機能を備えたりすることなく、大視野における概要検査と小視野における詳細検査とをヘッド１、ヘッド２のいずれか一方だけで実行することができる。例えば、このようなカメラ１０４を用いて、機構制御部１１１は、画素間引きなどによる低解像度で大視野における概要検査を行い、その中で特に詳細検査を要する部分については本来の解像度で詳細検査を行う。

機構制御部１１１は、検査機１００を制御する処理部であり、例えば、ＣＰＵなどである。機構制御部１１１は、記憶部１１４が記憶している情報を参照し、機構部１２０を制御し、ヘッド１、ヘッド２に部品実装後の基板２０の表面状態を検査させる。機構制御部１１１は、ヘッド１とヘッド２との撮像処理および画像処理など、それぞれのヘッドのアプリケーションをタイムシェアリングなどにより並行して実行する。機構制御部１１１は、カメラ１０４によって撮像された画像データの画像処理を行う。さらに、機構制御部１１１は、画像メモリに格納された画像データを画像処理して部品の実装の不具合（実装部品の間違い、実装の位置ずれ、はんだのずれ・かすみ・にじみ、部品の実装漏れなど）がないか否かを判定する。機構制御部１１１は、画像メモリ内に格納されている画像データの画像処理を終了すると、画像処理済の画像データを消去するか、または上書き可能とする。機構制御部１１１は、基板２０上への部品の実装の不具合や、あらかじめ詳細検査を指定された特定の部品などがあることを判定すると、該当する部分の画像をバックアップしておき、後に表示部１０２に表示することなどにより操作者に通知する。

通信Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１１５は、実装基板生産システムを構成する他の機械やホストコンピュータ（図示せず）などと通信するためのインタフェースであり、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタなどである。

カメラ切替タイミング決定部１１６は、撮像中のヘッドに割り当てられた画像メモリ内に、機構制御部１１１による画像処理が終わっていない未処理の画像データが一定量以上蓄積されると、当該ヘッドを基板上から退避させ、退避したヘッドに対応する画像データの画像処理を機構制御部１１１に続行させる決定を行う。同時に、退避したヘッドと交替に、他方のヘッドを基板２０上に進入させ、撮像を開始させる。カメラ切替タイミング決定部１１６は、基板２０上の区画ごとに、撮像中のヘッドの画像メモリに未処理の画像データが一定量以上蓄積されているか否かを判定し、上述の決定を行う。

図５（ａ）は、検査機１００におけるヘッド１とヘッド２との交互動作を示す図である。図５（ｂ）は、ヘッド１とヘッド２とで交互検査を行う場合のカメラ１０４の撮像の単位となる区画の一例を示す図である。図６は、図５（ｂ）に示した基板２０の区画を、ヘッド１とヘッド２との交互検査により効率よく認識する手順を示す図である。図６（ａ）は、図５（ｂ）に示した区画を順次、撮像する場合におけるヘッド１、ヘッド２の交替のタイミングと画像メモリ内のメモリストック量との関係を示す表である。図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示した区画を順次、撮像する場合におけるヘッド１、ヘッド２の交替のタイミングを示すタイミングチャートである。

図５（ａ）に示すように、例えば、ヘッド１が基板２０上に進入して表面状態の検査をする場合、ヘッド１のカメラ１０４の撮像により得られた画像データを画像処理する必要がある。そのため画像処理は、カメラ１０４による撮像が実行された後、これに引き続いて機構制御部１１１により実行される。機構制御部１１１は、退避させたヘッドの画像処理を撮像に引き続いて実行しながら、これと並行して、他のカメラを制御して次の区画の撮像を順次実行させる。このため、画像メモリに順次蓄積される画像データは、機構制御部１１１による画像処理が終わるまで、ヘッドごとに画像メモリに蓄積しておく必要がある。しかし、画像メモリの記憶容量には限りがあるので、画像データの蓄積量が限界に近くなると、これ以上撮像して画像データを取り込むことができなくなる。すなわち、蓄積した画像データの画像処理がすべて終了するまで、撮像することができなくなる。このため、カメラ切替タイミング決定部１１６は、ヘッド１を基板２０上から退避させ、機構制御部１１１にヘッド１の画像データの画像処理を続行させる。それと同時に、機構制御部１１１にヘッド２を基板２０上に進入させるよう制御させ、基板２０の表面状態の撮像を開始させる。

例えば、図５（ｂ）に示すように、あらかじめ基板２０には、検査を行う単位となる区画が定められている。すなわち、ＩＤ１からＩＤ６までの区画が定められている。ここで、２つのヘッド１、ヘッド２が上記各区画の認識を行う順序は、図１０（ｂ）を用いて説明した順序と同じである。すなわち、基板２０上の検査領域をカメラの視野の大きさの区画（ＩＤ１〜ＩＤ６）に分割し、その区画に沿ってカメラの視野をＸ方向に移動させて（ＩＤ１→ＩＤ２→ＩＤ３）撮像する。このとき、部品が存在しない区画はスキップし、部品が存在する区画は視野の中に最大限の部品を包含するように視野の位置を再設定する。このように設定した視野の移動順は、Ｘ方向に移動した行き止まりでＹ方向に一区画移動し（ＩＤ３→ＩＤ４）、次にＸ方向に逆順に移動させ（ＩＤ４→ＩＤ５→ＩＤ６）、最短経路で移動させる。

このようにして、まずヘッド１がＩＤ１の区画から順次、ＩＤに付された番号の昇順に各区画の撮像を行う。図６（ａ）に示すように、ヘッド１のカメラ１０４がＩＤ１の区画を撮像するのに要する時間は５秒であり、このときのメモリストックは画像メモリの５０％の容量となる（ヘッド１の動作（１））。次に、ＩＤ２の区画を撮像するのに要する時間は３秒であり、メモリストックは８０％になる（ヘッド１の動作（２））。さらに、続けてＩＤ３の区画を撮像するのに要する時間は３秒であり、この結果、画像メモリに格納されるメモリストックは１００％となる（ヘッド１の動作（３））。このため、ヘッド１はこれ以上撮像を続けることができなくなり、待ち状態となる（ヘッド１の動作（４））。この時点で、ＣＰＵが画像メモリ内のメモリストックをすべて画像処理するのに要する時間は３秒である。

そこで、本実施の形態では、ヘッド１の画像メモリに蓄積された画像データ（メモリストック）の量が所定の閾値（ここでは１００％）を超えると、カメラ切替タイミング決定部１１６は、ヘッド１を基板２０上から退避させることを決定する。この決定に従って機構制御部１１１はヘッド１を基板２０上から退避させ、ヘッド１を基板２０上から退避させた位置で画像処理を続行する。同時に、機構制御部１１１は、ヘッド２を基板２０上に進入させる。

ヘッド２は、ヘッド１によって撮像が完了したＩＤ３の次の区画から撮像を開始する。図６（ａ）に示すように、ヘッド２のカメラ１０４がＩＤ４の区画を撮像するのに要する時間は５秒であり、このときのメモリストックはヘッド２の画像メモリの２０％の容量となる（ヘッド２の動作（５））。次に、ＩＤ５の区画を撮像するのに要する時間は３秒であり、メモリストックは１００％になる（ヘッド２の動作（６））。

この時点で、ヘッド２は撮像を続けることができなくなるので、カメラ切替タイミング決定部１１６は、ヘッド２を基板２０上から退避させることを決定する。この時点で、機構制御部１１１は、ヘッド２を基板２０上から退避させ、ヘッド１を基板上に進入させる。機構制御部１１１は、ヘッド２を基板２０上から退避させた位置で、メモリストックの画像処理を続行する。この時点でヘッド１の画像処理はすでに終わっているので、ヘッド１は次のＩＤ６の区画を撮像する。このときのメモリストックは６０％であり、ＩＤ６の撮像に要する時間は５秒である。

この場合、図１１に示した従来の１ヘッドで検査を行う場合と比較すると、同じ基板を検査するのに従来では区画ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３を撮像するために５＋３＋３＝１１（秒）、メモリストックの画像処理待ちに３（秒）、ＩＤ４、ＩＤ５を撮像するために５＋３＝８（秒）、メモリストックの画像処理待ちに３（秒）、およびＩＤ６の撮像に５（秒）を要する。すなわち、基板２０の検査開始から終了まででは、合計３０（秒）を要する。これに比べ、本実施の形態の検査機１００では区画ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３を撮像するために５＋３＋３＝１１（秒）を要するが、ヘッド１のメモリストックの画像処理と並行してヘッド２によりＩＤ４、ＩＤ５の撮像を同時に行うことができるので、検査機１００全体として撮像のための待ち時間を生じない。

また、ヘッド２のメモリストックの画像処理と並行してヘッド１によりＩＤ６の撮像を行うことができるので、ヘッド２のメモリストックが１００％となっても検査機１００全体としては待ち時間を生じない。ヘッド１がＩＤ６を撮像している５秒の間、ヘッド２では３秒間でメモリストックの画像処理装置を完了しているからである。また、ヘッド１では、ＩＤ６の撮像により６０％のメモリストックを発生しているが、基板２０の検査はここで終了し、検査が終了した基板２０は検査機１００から搬出される。この搬出動作と並行して、ＩＤ６の撮像により発生した画像データの画像処理は、引き続き機構制御部１１１によって実行される。従って、ＩＤ６の撮像による画像データの画像処理のための所要時間がタクトロスになることがなく、本実施の形態の検査機１００では、基板２０の検査開始から終了まで、合計２４（秒）で検査を完了することができる。すなわち、従来ではメモリストックの画像処理待ち（３秒×２回）によるタクトロスがあったのに対し、本実施の形態の検査機１００ではこれをなくしたことにより、同じ基板の検査に要する時間を６秒短縮することができている。

このように、本実施の形態の検査機１００によれば、ヘッド１のメモリストックが閾値を超えると、ヘッド２に交替して基板２０の撮像を行うことができるので、ヘッド１によるメモリストックの画像処理を、ヘッド２による基板２０の撮像と並行して行うことができ、タクトロスを最小限に抑えることができるという効果がある。

図７は、ヘッド１とヘッド２との交互動作を説明するフローチャートである。カメラ切替タイミング決定部１１６は、基板２０上に進入してもよいヘッド１、ヘッド２を制御する共有メモリ６０を備えている。共有メモリ６０は、ＭＯＶＥという値を保持する。カメラ切替タイミング決定部１１６及び機構制御部１１１は、ＭＯＶＥ＝１のとき、ヘッド２が基板２０上にある場合はヘッド２を基板２０上から退避させるとともに、ヘッド１を基板２０上に進入させて基板２０を撮像させる。一方、ＭＯＶＥ＝２のとき、ヘッド１が基板２０上にある場合はヘッド１を基板２０上から退避させるとともに、ヘッド２を基板２０上に進入させて基板２０を撮像させる。

まず、カメラ切替タイミング決定部１１６は、基板２０の検査が終了したか否かを判定し（Ｓ１０１、Ｓ２０１）、検査が終了していればヘッド１及びヘッド２を基板２０上から退避させ、ヘッド１及びヘッド２の動作を終了させる。カメラ切替タイミング決定部１１６は、基板２０の検査が終了していなければ、共有メモリ６０に記憶されているＭＯＶＥがＭＯＶＥ＝１か否かを判断する（Ｓ１０２、Ｓ２０２）。ヘッド１については、ＭＯＶＥ＝１でなければ（ＭＯＶＥ＝２であれば）ステップＳ１０１の処理に戻り、基板２０の検査が終了しているか否かを判断する。ヘッド１はステップＳ１０１とステップＳ１０２との処理を繰り返すことにより、ＭＯＶＥがＭＯＶＥ＝１になるまで待機状態となる。このとき、ヘッド２については、ＭＯＶＥ＝２であるので（Ｓ２０２でＹＥＳ）、カメラ切替タイミング決定部１１６は、ヘッド２のメモリストックが１００％になったか否かを調べる（Ｓ２０３）。ヘッド２のメモリストックが１００％になっていれば（Ｓ２０３でＹＥＳ）、カメラ切替タイミング決定部１１６は、共有メモリ６０内のＭＯＶＥの値をＭＯＶＥ＝１にするとともに（Ｓ２０４）、機構制御部１１１によりヘッド２を基板２０上から退避させ、ヘッド１を基板２０上に進入させる。ヘッド２は基板２０上から退避した位置で、画像処理を続行し（Ｓ２０５）、ヘッド２の画像処理が完了すると、カメラ切替タイミング決定部１１６はステップＳ２０１の処理に戻る。ステップＳ２０３でヘッド２のメモリストックが１００％になっていなければ、機構制御部１１１は、ヘッド２を制御して、基板２０上の区画のＩＤに付された番号の昇順で今回検査対象となる区画内につき、実装された部品の状態及びはんだの印刷状態などの基板２０の表面状態の撮像処理をヘッド２に実行させる（Ｓ２０６）。ヘッド２によるこの区画内の撮像処理が終了すると、カメラ切替タイミング決定部１１６はステップＳ２０１の処理に戻る。

ヘッド１について、ステップＳ１０２でＭＯＶＥ＝１であれば、カメラ切替タイミング決定部１１６は、ヘッド１のメモリストックが１００％になったか否かを調べる（Ｓ１０３）。このとき、ヘッド２については、ステップＳ２０２でＭＯＶＥ＝２ではないので、カメラ切替タイミング決定部１１６はステップＳ２０１の処理に戻り、基板２０の検査が終了しているか否かを調べる。ヘッド２はステップＳ２０１とステップＳ２０２との処理を繰り返すことにより、ＭＯＶＥがＭＯＶＥ＝２になるまで待機状態となる。ヘッド１については、カメラ切替タイミング決定部１１６は、メモリストックが１００％になっていれば（Ｓ１０３でＹＥＳ）、共有メモリ６０内のＭＯＶＥの値をＭＯＶＥ＝２にするとともに（Ｓ１０４）、機構制御部１１１によりヘッド１を基板２０上から退避させ、ヘッド２を基板２０上に進入させる。ヘッド１は基板２０上から退避した位置で、画像処理を続行し（Ｓ１０５）、ヘッド１の画像処理が完了すると、カメラ切替タイミング決定部１１６はステップＳ１０１の処理に戻る。ステップＳ１０３でヘッド１のメモリストックが１００％になっていなければ、機構制御部１１１はヘッド１を制御して、基板２０上の区画のＩＤに付された番号の昇順で今回検査対象となる区画内につき、実装された部品の状態及びはんだの印刷状態などの基板２０の表面状態の撮像処理をヘッド１に実行させる（Ｓ１０６）。ヘッド１による区画内の撮像処理が終了すると、カメラ切替タイミング決定部１１６はステップＳ１０１の処理に戻る。

以上のように、ヘッド１とヘッド２の動作を制御することにより、ヘッド１の認識によるメモリストックが１００％になると、ヘッド１を基板２０上から退避させて画像処理を続行させるとともに、ヘッド２を基板２０上に進入させ基板２０の表面状態の認識処理を並行して実行させることができるので、メモリストックを画像処理する間のヘッドの待ち時間の発生を抑制し、検査機１００のタクトロスを低減することができる。

図８（ａ）は、図６（ａ）の例とは異なる基板をヘッド１とヘッド２とで検査する場合におけるヘッド１、ヘッド２の交替のタイミングと画像メモリ内のメモリストック量との関係を示す表である。図８（ｂ）は、図６（ｂ）の例とは異なる基板をヘッド１とヘッド２とで検査する場合におけるヘッド１、ヘッド２の交替のタイミングを示すタイミングチャートである。

ここでは、図６（ａ）及び図６（ｂ）で検査例を示した基板２０とは実装状態が異なる基板の表面状態を検査する場合について説明する。図８（ａ）に示すように、この基板ではＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の区画内に、例えば、サイズが小さな部品や、リード（電極）の間隔が小さい部品などが集中しており、画像処理に長い時間を要するものとする。

図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて説明したように、ヘッド１はＩＤ１からＩＤ３までの区画を撮像し、撮像によって得られた画像データを画像メモリに格納する（図８（ａ）のヘッド１の動作（１）から（３））。ＩＤ３の区画を撮像した後、メモリストックがヘッド１の画像メモリの１００％となるので、機構制御部１１１はヘッド１を基板上から退避させ、退避した位置で画像処理を続行する（図８（ａ）のヘッド１の動作（４））。

ヘッド１が基板上から退避すると同時に、ヘッド２が基板上に進入し、次の区画であるＩＤ４及びＩＤ５の区画を撮像し、画像データを画像メモリに格納する（図８（ａ）のヘッド２の動作（５）、（６））。この時点で、ヘッド２のメモリストックは画像メモリの１００％となる。ヘッド１の動作（４）では、メモリストックの量が図６（ａ）の場合と同様に、画像メモリの１００％となっているが、これを画像処理するために１１秒の時間を要している。このため、ヘッド２のメモリストックが１００％になっても、すぐにヘッド１と撮像を交替することができず、ヘッド１の画像処理が完了するまでの間、３秒間の待ち状態を生じている。ヘッド２の動作（７）では、メモリストックの画像処理に３秒を要するので、ヘッド１の待ち状態とヘッド２の待ち状態が終了するタイミングは同じとなる。ヘッド２のメモリストックが１００％になった場合、次の撮像動作はヘッド１に交替するので、次の検査対象の区画ＩＤ６はヘッド１が撮像を行う（ヘッド１の動作（８））。図６（ａ）及び（ｂ）で示した例と同様に、ヘッド１では、ＩＤ６の撮像により６０％のメモリストックを発生しているが、基板２０の検査はここで終了し、検査が終了した基板２０は検査機１００から搬出される。この搬出動作と並行して、ＩＤ６の撮像により発生した画像データの画像処理は、引き続き機構制御部１１１によって実行される。従って、この場合でも、ＩＤ６の撮像による画像データの画像処理のための所要時間がタクトロスになることがない。

しかし、この場合でも、従来のように１ヘッドで検査する場合と比較すると、同じ基板を検査するのに従来では区画ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３を撮像するために５＋３＋３＝１１（秒）、メモリストックの画像処理待ちに１１（秒）、ＩＤ４、ＩＤ５を撮像するために５＋３＝８（秒）、メモリストックの画像処理待ちに３（秒）、およびＩＤ６の撮像に５（秒）を要する。すなわち、基板２０の検査開始から終了まででは、合計３８（秒）を要する。これに比べ、本実施の形態の検査機１００では区画ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３を撮像するために５＋３＋３＝１１（秒）を要するが、ヘッド１のメモリストックの画像処理と並行してヘッド２によりＩＤ４、ＩＤ５の撮像を同時に行うことができる。ただし、ＩＤ４、ＩＤ５の撮像にかかる所要時間が５＋３＝８（秒）であることから、ヘッド１の画像処理の方が長時間を用し、ヘッド１及びヘッド２の両方とも画像処理の待ち時間３（秒）を生じてしまう。この後、ヘッド１によるＩＤ６の撮像に５（秒）を要するが、それでもなお、本実施の形態の検査機１００では合計２７（秒）で検査を完了することができている。

なお、上記の例では、ヘッドの切り替えを決定するための閾値を、メモリストックが画像メモリの１００％となったときとしていたが、認識の対象となる一部の区間で画像処理に長い時間を要するときには、いずれのヘッドでも撮像を行うことができなくなり、待ち時間を生じていた。そのため以下では、ヘッドの切り替えを決定するための閾値を低めに設定することによって、同時に両方のヘッドに待ち時間が発生することを防止する一例について説明する。

図９（ａ）は、各区画にどのような部品が実装されているかを示す実装データを基に、ヘッド１、ヘッド２の交替のタイミングを早めに設定して待ち時間がなくなるように調整した場合の交替のタイミングと画像メモリ内のメモリストック量との関係を示す表である。図９（ｂ）は、ヘッド１、ヘッド２の交替のタイミングを早めに設定した場合におけるヘッド１、ヘッド２の交替のタイミングを示すタイミングチャートである。

図９（ａ）に示すように、まず、ヘッド１はＩＤ１とＩＤ２の区画を撮像し、撮像により得られた画像データを画像メモリに格納する（ヘッド１の動作（１）、（２））。このときヘッド１のメモリストックは画像メモリの８０％であるが、カメラ切替タイミング決定部１１６は、画像メモリの８０％をカメラ切り替えの閾値として、メモリストックが１００％になるのを待たずにヘッド１を基板上から退避させる。ヘッド１は退避した位置で画像処理を続行する（ヘッド１の動作（３））。カメラ切替タイミング決定部１１６及び機構制御部１１１は、ヘッド１を基板上から退避させると同時にヘッド２を基板上に進入させ、ヘッド２による基板の撮像及び認識を開始させる。

ヘッド２は、ＩＤ３とＩＤ４の区画を撮像し、撮像により得られた画像データを画像メモリに格納する（ヘッド２の動作（４）、（５））。この時点で、ヘッド２のメモリストックは画像メモリの４０％に過ぎない。しかし、カメラ切替タイミング決定部１１６は、実装データ１１４ａから、ＩＤ５の区画にサイズが小さな部品や、リード（電極）の間隔が小さい部品などが集中していることを判断し、ヘッド２を基板上から退避させるとともに退避後の位置で画像処理を続行させる（ヘッド２の動作（６））。そして、メモリストックの画像処理が完了しているヘッド１を基板上に進入させる。

これにより、ヘッド１はＩＤ５の区画を撮像し、画像データを画像メモリに格納する（ヘッド１の動作（７））。この結果、ヘッド１のメモリストックは画像メモリの８０％となる。この場合も、また、カメラ切替タイミング決定部１１６及び機構制御部１１１は、実装データ１１４ａから、ＩＤ６の区画にサイズが小さな部品や、リード（電極）の間隔が小さい部品などが集中していることが分かる。この時点で、ヘッド１のメモリストックは閾値に達しており、ヘッド２では、画像メモリの４０％を占めるメモリストックの画像処理を完了しているので、カメラ切替タイミング決定部１１６はヘッド１、ヘッド２の切り替えを決定し、ヘッド１を基板上から退避させ（ヘッド１の動作（８））、ヘッド２を基板上に進入させる。これにより、ヘッド２は待ち状態になることなくＩＤ６の区画を撮像することができる（ヘッド２の動作（９））。この結果、従来のように、１ヘッドで検査を行う場合と比較すると、同じ基板を検査するのに従来では区画ＩＤ１、ＩＤ２を撮像し、そのメモリストックを画像処理するために５＋３＋８＝１６（秒）、ＩＤ３、ＩＤ４を撮像して、そのメモリストックを画像処理するために３＋５＋３＝１１（秒）、ＩＤ５を撮像してメモリストック画像処理するために３＋１＝４（秒）、ＩＤ６を撮像するために５（秒）を要する。この結果、従来の検査機では１枚の基板２０を検査するために合計３６（秒）を要するのに比べ、本実施の形態の検査機１００では、ヘッド１が区画ＩＤ１、ＩＤ２を撮像するために５＋３＝８（秒）を要するが、区画ＩＤ１、ＩＤ２の撮像による画像データを画像処理している間にヘッド２がＩＤ３及びＩＤ４の撮像を完了することができる。ＩＤ３及びＩＤ４の撮像に要する時間は３＋５＝８（秒）である。さらに、ＩＤ３及びＩＤ４の撮像によるメモリストックの画像処理をしている間に、ヘッド１がＩＤ５を撮像する。ＩＤ５の撮像に要する時間は３（秒）である。ＩＤ５の撮像によるメモリストックの画像処理をしている間にヘッド２がＩＤ６を５（秒）で撮像する。このように、この例では、ヘッド１もヘッド２も両方がメモリストックの画像処理を行っているというタクトロスが０（秒）となり、合計２４（秒）で検査を完了することができる。

このように、実装データ１１４ａに基づいて、高解像度の画像データを処理する必要がある場合には、動作中のヘッドの画像メモリが１００％に達するよりも早めに、撮像を行うヘッド１、ヘッド２を切り替えることによってタクトロスを最小限に抑えることが可能になる。

なお、上記実施の形態では、ヘッド１、ヘッド２を切り替えるときの基準となる閾値を、画像メモリの１００％として説明したが、本発明はこれに限定されず、８０％または６０％などのもっと低い値に定めてもよい。

なお、上記実施の形態では、カメラ切替タイミング決定部１１６が、動的に、各ヘッド１、ヘッド２の画像メモリに格納されたメモリストックの量を監視して閾値と比較したり、実装データに基づいて次の区画での画像データの発生量を予測したりして、ヘッド１、ヘッド２を切り替えるタイミングを決定する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、カメラ切替タイミング決定部１１６があらかじめ定められた切り替えタイミングを記憶しておき、読み出した切り替えタイミングに従って、ヘッド１、ヘッド２を切り替えるとしてもよい。

すなわち、各基板上のどの区画にどのような部品を実装するかはあらかじめ分かっていることなので、その実装データに従ってシミュレーションなどを行い、あらかじめヘッド１、ヘッド２の切り替えタイミングを決定しておくことができる。従って、カメラ切替タイミング決定部１１６が、ヘッド１、ヘッド２を切り替えるタイミングを示すあらかじめ作成されたデータを記憶しておき、そのデータに従って、ヘッド１、ヘッド２を切り替えるとしてもよい。この場合、ヘッド１、ヘッド２を実際に切り替える方法は、ヘッド１を退避させヘッド２を基板上に進入させる場合には、共有メモリ６０にＭＯＶＥ＝２をセットし、ヘッド２を退避させヘッド１を基板上に進入させる場合には、共有メモリ６０にＭＯＶＥ＝１をセットすることにより実行できる。このように、あらかじめ作成された切り替えタイミングを示すデータに従ってヘッド１、ヘッド２の動作を切り替えることによって、カメラ切替タイミング決定部１１６を実現するためのＣＰＵの演算量を低減し、検査機１００のコストを抑えることができるという効果がある。

なお、上記実施の形態では、基板への部品の実装後に、部品の実装状態およびはんだの印刷状態などを検査する検査機について説明したが、本発明の検査機は部品実装後の状態のみを検査する場合に限定されず、例えば、基板への部品の実装前に、クリームはんだの印刷状態を検査するものであってもよい。

また、本実施の形態では、ヘッドが２つの場合についてのみ説明したが、ヘッドの数は２つに限らず、３つ以上であってもよい。

また、上記実施の形態では、片方のヘッドが基板２０上で認識を行っている間は、他方のヘッドは基板２０上から退避していると説明したが、認識中のヘッドの動作の邪魔にならない位置であれば基板２０上であってもよい。

なお、ここでの画像メモリは、同じ記憶部１１４内の記憶領域が割り当てられるので、実際に記憶領域を割り当てるのでなく、記憶容量の上限、すなわち、画像データのデータ量の上限をヘッド１とヘッド２のそれぞれに割り当てるとしてもよい。

以上、本発明の基板の検査方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、部品実装機による部品の実装を検査する基板検査機に適用でき、特に、複数の検査ヘッドにより交互に基板に対して処理を行なう検査機等に適用できる。

（ａ）は本実施の形態の検査機を含む部品実装システムの外観を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示した部品実装システムの平面図である。 検査機の平面図及び基板の表面状態の検査方法を示す図である。 （ａ）は、ヘッド１が基板２０を認識している間、ヘッド２が基板２０上から退避している状態を示す図である。（ｂ）は、ヘッド１が基板上から退避した後、ヘッド２がヘッド１と交替して基板を認識する状態を示す図である。 本実施の形態の検査機が備える構成を示すブロック図である。 （ａ）は、検査機における２つのヘッドの交互動作を示す図である。（ｂ）は、２つのヘッドで交互検査を行う場合のカメラの認識の単位となる区画の一例を示す図である。 （ａ）は、図５（ｂ）に示した区画を順次、撮像して認識する場合における検査ヘッドの交替のタイミングと画像メモリ内のメモリストック量との関係を示す表である。（ｂ）は、図５（ｂ）に示した区画を順次、撮像して認識する場合における検査ヘッドの交替のタイミングを示すタイミングチャートである。 ヘッド１とヘッド２との交互動作を説明するフローチャートである。 （ａ）は、図６（ａ）の例とは異なる基板をヘッド１とヘッド２とで検査する場合における検査ヘッドの交替のタイミングと画像メモリ内のメモリストック量との関係を示す表である。（ｂ）は、図６（ｂ）の例とは異なる基板をヘッド１とヘッド２とで検査する場合における検査ヘッドの交替のタイミングを示すタイミングチャートである。 （ａ）は、各区画にどのような部品が実装されているかを示す実装データを基に、検査ヘッドの交替のタイミングを早めに設定して待ち時間がなくなるように調整した場合の交替のタイミングと画像メモリ内のメモリストック量との関係を示す表である。（ｂ）は、検査ヘッドの交替のタイミングを早めに設定した場合における検査ヘッドの交替のタイミングを示すタイミングチャートである。 （ａ）は、従来の１ヘッド検査機の平面図である。（ｂ）は、従来の検査機が基板上の部品を検査する際の撮像順序の一例を示す図である。 （ａ）は、図１０（ｂ）に示した順で基板上の区画を撮像し、認識を行ったときの各タクトと画像データのメモリストック量との関係の一例を示す図である。（ｂ）は、図１０（ｂ）に示した順で基板上の区画を撮像し、認識を行ったときの検査機のタイミングチャートの一例である。

符号の説明

１、２ ヘッド
２０ 基板
６０ 共有メモリ
１００、９００ 検査機
１０２ 表示部
１０３ 入力部
１０４ カメラ
１１１ 機構制御部
１１４ 記憶部
１１４ａ 実装データ
１１５ 通信Ｉ／Ｆ部
１１６ カメラ切替タイミング決定部
１２０ 機構部
９０２ コンベアレール
９０３、９０４ ビーム

Claims (5)

1. カメラが装着された検査ヘッドで基板を撮像し、撮像された画像を解析することによって、部品の実装状態またははんだの印刷状態を含む基板の表面状態を検査する基板の検査方法であって、
   それぞれに基板を撮像するための１つのカメラを有する複数の検査ヘッドで、前記基板上にあらかじめ定められた領域を交互に撮像し、撮像処理と撮像された画像の画像処理とを並行して行い、
   前記領域を撮像することにより生成される画像データを前記検査ヘッドごとに蓄積し、
   撮像中の前記検査ヘッドにつき蓄積された前記画像データの量に応じて、前記検査ヘッドが撮像を中断する必要があるか否かを判断し、中断する必要があると判断した場合、他の検査ヘッドに撮像を交替して、蓄積された前記画像データの画像処理を行う
   ことを特徴とする基板の検査方法。
2. カメラが装着された検査ヘッドで基板を撮像し、撮像された画像を解析することによって、部品の実装状態またははんだの印刷状態を含む基板の表面状態を検査する基板の検査方法であって、
   それぞれに基板を撮像するための１つのカメラを有する複数の検査ヘッドで、前記基板上にあらかじめ定められた領域を交互に撮像し、撮像処理と撮像された画像の画像処理とを並行して行い、
   前記各検査ヘッドには、各前記カメラの撮像により生成される前記画像データを格納するための記憶領域である画像メモリと、前記画像メモリ内の画像データを画像処理するＣＰＵの機能とが割り当てられ、
   １つの前記検査ヘッドの前記カメラが前記基板を撮像し、前記検査ヘッドに割り当てられた前記ＣＰＵの機能が前記撮像により生成された前記画像データを画像処理し、
   前記１つの検査ヘッドに割り当てられた前記画像メモリ内に、画像処理が完了していない画像データが所定量以上に格納されているか否かを判定し、格納されていると判定したときには当該検査ヘッドを基板上から退避させて撮像を停止させるとともに、前記ＣＰＵの機能に当該検査ヘッドに割り当てられた前記画像メモリ内の前記画像データの前記画像処理を続行させ、他の前記検査ヘッドの１つを前記基板上に進入させて撮像を開始させる
   ことを特徴とする基板の検査方法。
3. 前記基板の検査方法は、
   基板上のどの位置にどんな部品が実装されているかまたは基板上のどの位置にどのようなはんだ印刷がされているかを少なくとも示す実装データをあらかじめメモリに保持し、
   前記１つの検査ヘッドに割り当てられた前記画像メモリ内に格納されている、画像処理が完了していない画像データの量が前記所定量に満たないと判定した場合であっても、前記実装データを参照して、撮像対象の領域を撮像することにより画像処理が完了していない画像データの量が前記所定量を超えるか又は撮像により生成される画像データの画像処理にあらかじめ定めた時間より長い時間を要すると判定すると、当該検査ヘッドを基板上から退避させて撮像を停止させ、他の前記検査ヘッドの１つを前記基板上に進入させて撮像を開始させる
   ことを特徴とする請求項２記載の基板の検査方法。
4. カメラが装着された検査ヘッドで基板を撮像し、撮像された画像を解析することによって、部品の実装状態またははんだの印刷状態を含む基板の表面状態を検査する基板の検査装置であって、
   それぞれに基板を撮像するための１つのカメラを有する複数の前記検査ヘッドを備え、複数の前記検査ヘッドで、前記基板上にあらかじめ定められた領域を交互に撮像し、撮像処理と撮像された画像の画像処理とを並行して行い、
   前記各検査ヘッドは、前記領域を撮像することにより生成される画像データを前記検査ヘッドごとに蓄積し、
   前記各検査ヘッドは、撮像中の前記検査ヘッドにつき蓄積された前記画像データの量に応じて、前記検査ヘッドが撮像を中断する必要があるか否かを判断し、中断する必要があると判断した場合、他の検査ヘッドに撮像を交替して、蓄積された前記画像データの画像処理を行う
   ことを特徴とする基板の検査装置。
5. コンピュータに、請求項１記載の基板の検査方法を実行させる、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラム。

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