JPH10261900A

JPH10261900A - 実装部品の検査方法

Info

Publication number: JPH10261900A
Application number: JP9250218A
Authority: JP
Inventors: Iwao Ichikawa; 巌市川; Shigeki Nakatsuka; 茂樹中塚
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 1998-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】センサを用いて基板に実装された電子部品の
有無や位置ズレを検査する基板外観検査装置に関し、位
置ズレ検査精度が悪く、また精度を上げるためには検査
時間が長くなるという課題を解決し、電子部品の有無や
位置ズレが高精度に、しかも効率良く検査を行うことが
可能な基板外観検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】レーザ光を投射して測定するセンサヘッ
ド部１０と、レーザ光の光路を変換する屈折体と、電子
部品５上を走査する走査部と、走査部と屈折体の駆動を
制御する制御部と、レーザ光を受光して電子部品５の有
無や位置ズレなどの判定を行う判定部からなる構成とす
ることにより、センサヘッド部１０から出るレーザ光が
電子部品５上を１回走査するだけでその外形を読み取
り、装着状態を正確に、しかも効率良く判断して検査す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板上に実装された
電子部品の有無、位置ズレ等を検査する際に使用される
実装部品の検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の実装部品の検査方法について図面
を参照しながら説明する。図２２は従来の同検査方法を
利用した基板外観検査装置を示す斜視図で、電子部品の
有無、位置ズレを検査する三角測距方式の変位センサ１
１と、この変位センサ１１を移動させるためのＸ軸ロボ
ット２５と、このＸ軸ロボット２５の上に直交するよう
に配置されたＹ軸ロボット２７と、被検査基板４を搬送
するために平行に配置された一対のコンベア部３０と、
搬送される被検査基板４が検査位置に到着したことを検
出する基板到着確認センサ３５と、その被検査基板４を
検査するとき振動を受けないように固定するための基板
固定部４０と、これらを制御する制御部２から構成され
ている。

【０００３】変位センサ１１をＸ軸ロボット２５と直交
動作を行うＹ軸ロボット２７に搭載し、制御部２に記憶
されている被検査基板４上に実装された電子部品５の位
置情報や形状情報に基づき、変位センサ１１が個々の電
子部品５上を１回走査するようにしている。制御部２に
はパーソナルコンピュータが用いられ、変位センサ１
１、Ｘ軸ロボット２５、Ｙ軸ロボット２７、コンベア部
３０、基板到着確認センサ３５、基板固定部４０とのイ
ンターフェイス回路を内蔵しており、これらは信号ケー
ブル８で電気的に接続されている。

【０００４】このように構成された従来の基板外観検査
装置は、Ｘ軸ロボット２５あるいはＹ軸ロボット２７を
移動させることにより変位センサ１１を図中Ｘあるいは
Ｙ方向に走査し、変位センサ１１から被検査基板４とそ
の上に実装された電子部品５までの変位が検出できるも
のであり、被検査基板４に装着された電子部品５上を変
位センサ１１が走査し、このときの変位センサ１１から
照射されるレーザ光１３の軌跡を図２３（ａ）に、その
ときの変位センサ１１で検出された変位の波形３０２を
図２３（ｂ）に示す。

【０００５】ここで変位の大きいレベルＨａが被検査基
板４のレベルで、変位の小さいレベルＨｂが電子部品５
のレベルとなり、レベルＨａとレベルＨｂの間にしきい
値３０１を設定し、電子部品５の端の点Ｌ１，Ｌ２を検
出することで被検査基板４上に装着された電子部品５の
装着状態を検査できる。すなわち端の点Ｌ１，Ｌ２が存
在すれば部品有り、存在しなければ部品無しと判定す
る。また、端の点Ｌ１，Ｌ２の位置が装着位置の規格外
であれば位置ズレと判定するものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の方法では、変位センサ１１による走査が直線的
に行われるため図２３（ａ）において電子部品５が破線
５ａのようにＹ方向にズレて装着されたり、あるいは破
線５ｂのように傾いて装着されたときは端の点Ｌ１，Ｌ
２は実線の電子部品５の状態と全く同様に検出されるた
め、電子部品５が破線５ａ，５ｂのような装着不良を起
こしても検出できないという問題があった。

【０００７】また、この問題を解決するために変位セン
サ１１の走査をＸ方向１回からさらにＹ方向に平行に複
数回走査することも考えられるが、この場合検査時間が
大幅に増大するという別の問題点があった。

【０００８】さらに、変位センサ１１が三角測距方式を
利用したものであり、かつ、走査が直線的に行われるた
め、電子部品が密集している領域の走査の際、誤検出を
起こすという問題点をも有していた。

【０００９】本発明はこのような従来の課題を解決し、
電子部品の位置ズレ検査精度が良く、しかも検査を効率
良く、かつ高速で行うことが可能な実装部品の検査方法
を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、プリント基板上に電子部品を実装する際に
用いる実装用ＮＣデータに実装される電子部品の情報を
加えてプリント基板上に実装された電子部品の有無及び
位置ズレ、浮き等の実装状態を検査する検査用データを
作成し、この作成された検査用データを基に、レーザ光
を被検査物に対して垂直に照射するとともに角度をもっ
て反射されるその反射光を受光レンズを介して光電変換
素子に集光するセンサを用いて上記プリント基板上に実
装された電子部品を順次走査するに当たり、プリント基
板上に実装された電子部品の少なくとも一辺を含む領域
を上記レーザ光の軌跡が所定回数の円運動を行いながら
走査されるようにレーザ光を照射し、上記反射光から上
記光電変換素子で測定される高さ信号により実装された
電子部品の有無及び位置ズレ、浮きなどを検査用データ
と比較することにより検査を行う方法としたものであ
る。

【００１１】この本発明により、精度よく、しかも効率
的でかつ、高速で、実装部品の検査を行うことができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、プリント基板上に電子部品を実装する際に用いる実
装用ＮＣデータに実装される電子部品の情報を加えてプ
リント基板上に実装された電子部品の有無及び位置ズ
レ、浮き等の実装状態を検査する検査用データを作成
し、この作成された検査用データを基に、レーザ光を被
検査物に対して垂直に照射するとともに角度をもって反
射されるその反射光を受光レンズを介して光電変換素子
に集光するセンサを用いて上記プリント基板上に実装さ
れた電子部品を順次走査するに当たり、プリント基板上
に実装された電子部品の少なくとも一辺を含む領域を上
記レーザ光の軌跡が所定回数の円運動を行いながら走査
されるようにレーザ光を照射し、上記反射光から上記光
電変換素子で測定される高さ信号により実装された電子
部品の有無及び位置ズレ、浮きなどを検査用データと比
較することにより良否判定を行う方法としたものであ
り、１回の走査で高精度の検査ができるという作用を有
する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、水平方向に速度可変で移動可能なセンサ
ヘッド部にセンサを保持し、検査する電子部品毎にその
一辺の長さに応じて上記センサヘッド部の移動速度を設
定することにより、検査する電子部品の大きさにかかわ
らず、上記一辺を含む領域を走査するレーザ光の軌跡の
円運動の回転数を所定のものとした方法であり、電子部
品の大きさが異なっていても検査処理演算を同一の手順
で行うことができるという作用を有する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、レーザ光が１つの電子部品の少なくとも
一辺を含む領域を走査終了後、直ちに、センサヘッド部
が次に検査を行う電子部品の少なくとも一辺を含む領域
へ移動を開始し、このセンサヘッド部の移動中に上記１
つの電子部品の良否判定を行うと共に、次に検査を行う
電子部品を検査する際の上記センサヘッド部の移動速度
を設定するものとした方法であり、検査時間を短縮する
ことができるという作用を有する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一つに記載の発明において、プリント基板上に
実装された電子部品の少なくとも一辺を含む領域をレー
ザ光の軌跡が３回転以上の円運動を行いながら走査され
るものとした方法であり、バラツキが少なく安定して精
度よく、検査を行うことができるという作用を有する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４記載の発明において、検査を行った電子部品が不良と
判定された場合、直ちにこの電子部品の再検査を行うも
のとした方法であり、不良判定から再検査までに余分な
時間がなく、検査時間を短縮することができるという作
用を有する。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項５記載の
発明において、検査を行った電子部品が不良と判定され
再検査を行う際に、この電子部品の少なくとも一辺を含
む領域を走査するレーザ光の軌跡の円運動の回転数を前
回よりも多くして再検査を行うものとした方法であり、
再検査の際の検査精度を向上させることができるという
作用を有する。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項５または
６記載の発明において、検査を行った電子部品が不良と
判定され再検査を行う際に、レーザ光がこの電子部品の
前回とは異なる一辺を含む領域を走査して再検査を行う
ものとした方法であり、安定して確実に検査を行うこと
ができるという作用を有する。

【００１９】請求項８に記載の発明は、請求項５〜７の
いずれか一つに記載の発明において、同一の検査用デー
タを基に、複数のプリント基板上に実装された電子部品
を順次検査するに当たり、特定の電子部品の再検査の発
生が所定頻度に達した場合、レーザ光がこの電子部品の
少なくとも一辺を含む領域を走査する際に、レーザ光の
円運動の回転数を通常よりも多くして走査を行うものと
した方法であり、再検査の回数を低減でき、検査時間の
短縮を図れるという作用を有する。

【００２０】請求項９に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、検査用データ作成の際に、近傍に配置さ
れた他の電子部品の情報に基づいて、各電子部品の実装
状態の検査に使用する辺を決定するものとした方法であ
り、確実に検査を行うことができるという作用を有す
る。

【００２１】請求項１０に記載の発明は、請求項１記載
の発明において、被検査物に照射されるレーザ光の光路
の一部に被検査物からの反射光を直角方向に屈曲する光
学レンズを設け、この光学レンズからの反射光の輝度を
輝度センサで測定することにより電子部品の実装状態を
検査するものとした方法であり、確実に検査を行うこと
ができるという作用を有する。

【００２２】請求項１１に記載の発明は、請求項１０記
載の発明において、光学レンズを通過したレーザ光を光
学フィルタを用いて波長の位相を変換するものとした方
法であり、より多くの反射光を輝度センサで受光し、確
実に検査を行うことができるという作用を有する。

【００２３】請求項１２に記載の発明は、請求項１０記
載の発明において、レーザ光を通過させるための中空状
の貫通孔を光学レンズに設けたものであり、確実に検査
を行うことができるという作用を有する。

【００２４】請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜
１２のいずれか一つに記載の発明において、検査用デー
タ作成の際に、近傍に配置された他の電子部品の情報に
基づき各電子部品の実装状態の検査に使用する辺を検討
した結果適した辺が存在しなかった場合、輝度センサの
みを用いて上記電子部品の有無判定のみを行うものとし
た方法であり、確実に検査を行うことができるという作
用を有する。

【００２５】請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１
３のいずれか一つに記載の発明において、複数台の実装
機によって組み立てられるプリント基板を検査する際
に、上記各実装機で使用する実装データよりプリント基
板上に実装された電子部品の有無及び位置ズレ等の実装
状態を検査する検査データを各々作成し、上記検査デー
タを合成編集することにより複数の実装機によって組み
立てられるプリント基板の検査を行うものとした方法で
あり、確実に検査を行うことができるという作用を有す
る。

【００２６】請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１
４のいずれか一つに記載の発明において、複数台の検査
装置によって同一品種のプリント基板上に実装された電
子部品の有無及び位置ズレ等の実装状態を検査する際
に、上記プリント基板上に実装された電子部品の有無及
び位置ズレ等の実装状態を検査する検査データを各検査
装置に応じて検査ポイントを分割編集することにより、
複数の検査装置によってプリント基板の検査を行うもの
とした方法であり、確実に検査を行うことができるとい
う作用を有する。

【００２７】以下、本発明の実施の形態について図面を
用いて説明する。（実施の形態１）以下、本発明の第１の実施の形態につ
いて図１から図１１を用いて説明する。

【００２８】図１は同実施の形態による実装部品の検査
方法を用いた実装部品の検査装置の構成を示した斜視図
であり、この実装部品の検査装置は、電子部品５の有無
及び位置ズレ、浮き等を検査する検査部１と、この検査
部１と信号ケーブル８で接続されて検査部１を制御する
制御部２とで構成されており、上記制御部２にはパーソ
ナルコンピュータ（以下、パソコンと呼ぶ）が用いられ
ている。

【００２９】検査部１は基台３の上にある基準孔６と認
識マークを有した被検査基板４上に実装された電子部品
５を検出するセンサヘッド部１０と、このセンサヘッド
部１０を移動させるためのＸ軸ロボット２５と、このＸ
軸ロボット２５と平行に配置された補助ガイド２６と、
上記Ｘ軸ロボット２５と補助ガイド２６の上に直交する
ように配置されたＹ軸ロボット２７と、被検査基板４を
搬送するために配置された第１のコンベアレール３７と
第２のコンベアレール３８からなる一対のコンベア部３
０と、搬送される被検査基板４が検査位置に到着したこ
とを検出する基板到着確認センサ３５と、その被検査基
板４を検査するとき振動を受けないように固定するため
の基板押し付けシリンダ４１と基板固定ブロック４２か
らなる基板固定部４０から構成されている。

【００３０】図２はパソコン２の回路構成を示すブロッ
ク図であり、図２において記憶回路７０では電子部品５
を検査するための電子部品５の外形形状情報、装着情報
及び位置情報（以下、これらを一括して検査情報と呼
ぶ）が予め内部に入力されている。

【００３１】電子部品走査位置演算回路７１では検査す
る電子部品５の装着位置、形状、方向等から電子部品５
上のセンサヘッド部１０の走査位置を演算する。走査信
号出力回路７２では電子部品走査位置演算回路７１より
の情報でＸ軸ロボット２５、Ｙ軸ロボット２７を制御す
る。回転信号出力回路７３では電子部品走査位置演算回
路７１よりの情報でセンサヘッド部１０の屈折体１４
（図３に詳細を示す）を制御する。補正回路７４では変
位センサ１１（図３に詳細を示す）からの高さデータを
補正する。

【００３２】判定回路７５では補正回路７４からの情報
により電子部品の有無、位置ズレ等を判定する。インタ
ーフェース回路７６ではコンベア部３０と基板到着確認
センサ３５と基板固定部４０を制御する。

【００３３】図３は電子部品５の変位の検出を行ってい
る変位センサ１１の原理を示したものであり、この変位
センサ１１はいわゆる三角測距方式による光学式の変位
センサであり、投光部１２ａから照射されたレーザ光１
３を屈折させるために取り付けられた平板ガラスからな
る屈折体１４と、この屈折体１４を保持する中空軸１５
と、上記屈折体１４を回転させるための位置認識が可能
なモータ２０と、このモータ２０の回転を中空軸１５に
伝えるベルト１８と、その照射されたレーザ光１３の被
検査基板４や電子部品５で拡散された反射光を集光する
受光レンズ１２ｂと、１次元のＰＳＤ素子のような光電
変換素子からなる受光部１２ｃから構成されている。

【００３４】即ち、被検査基板４を基準面として考えた
場合、被検査基板４上の電子部品５の受光部１２ｃへの
反射光は、被検査基板４上より受光部１２ｃの手前に設
けられた受光レンズ１２ｂによって集光され、その集光
された反射光の受光部１２ｃ上の位置の変位量を検出す
ることにより変位センサ１１から電子部品５までの変位
が検出できるものであり、この場合変位は基準面より小
さくなる。また、受光部１２ｃ上の受光量を検出するこ
とで被検査基板４や電子部品５からの反射光量を検出す
ることができる。

【００３５】図４はＹ軸ロボット２７に取り付けられた
センサヘッド部１０の詳細を示した斜視図であり、この
変位センサ１１はブラケット２１に取り付けられてい
る。この変位センサ１１の内部の投光部１２ａにより照
射されるレーザ光１３の光路上には軸受け１６が設けら
れ、この軸受け１６にプーリ１７が結合された中空軸１
５が回転可能にはめ合わされている。上記プーリ１７が
結合された中空軸１５はベルト１８を介してプーリ１９
が結合されたモータ２０によって回転する。また、上記
中空軸１５にはレーザ光１３の照射軸方向に対して任意
の角度を有して屈折体１４が取り付けられている。

【００３６】このような構成によってモータ２０の駆動
に伴いプーリ１９が図中の矢印Ｅ方向に回転すると、ベ
ルト１８を介してプーリ１７、中空軸１５、屈折体１４
が同方向に回転する。これによって屈折体１４によって
光路が変えられたレーザ光１３が上記屈折体１４の回転
に伴い回転する。

【００３７】次に、本実施の形態の実装部品の検査装置
の動作について説明する。図１に示すように被検査基板
４は前工程よりコンベア部３０により検査ステージまで
搬送され、基板到着確認センサ３５により被検査基板４
の到着を検出するとコンベア部３０が停止する。コンベ
ア部３０が停止後、第１のコンベアレール３７に取り付
けられた基板押し付けシリンダ４１が駆動し、この基板
押し付けシリンダ４１に取り付けられた基板固定ブロッ
ク４２が被検査基板４を上記第１のコンベアレール３７
と平行に配置された第２のコンベアレール３８に押し付
けて被検査基板４を検査する際に動かないように固定す
る。

【００３８】ここで電子部品５の有無や位置ズレを検査
するセンサヘッド部１０はＹ軸ロボット２７に取り付け
られ、このＹ軸ロボット２７により図中の矢印Ｙ方向に
被検査基板４と平行に移動でき、またＸ軸ロボット２５
により同矢印Ｘ方向に被検査基板４と平行に移動でき
る。

【００３９】そこでパソコン２内の記憶回路７０の概略
の基板位置情報を基に、センサヘッド部１０のモータ２
０を停止した状態でＸ軸ロボット２５とＹ軸ロボット２
７により変位センサ１１を走査して被検査基板４の外形
エッジを検出し、更に記憶回路７０の概略の基板孔位置
情報を基に、変位センサ１１を走査して被検査基板４の
基準孔６の任意の３つ以上のエッジを検出してその中心
位置を計算し、この中心位置が検査開始原点となる。

【００４０】一方、パソコン２内の記憶回路７０には電
子部品５の被検査基板４の基準孔６の中心位置、即ち検
査開始原点からの位置情報などの検査情報が格納されて
いるために順次その検査情報を呼び出し、この検査情報
に従って被検査基板４に実装された電子部品５上を変位
センサ１１が１回走査する。

【００４１】図５は、被検査基板４に実装された電子部
品５上を変位センサ１１が走査している動きを示したも
のであり、図５に示すように、レーザ光は電子部品５の
一つの長辺上を略４回転して走査し、計測を行うように
なっており、このように走査が終了後、直ちに次に検査
する電子部品５の位置へ移動を開始する。

【００４２】この移動中に、変位センサ１１から発生す
る高さ信号をパソコン２内の判定回路７５で高さのレベ
ルとその高さの変化点を判断することにより電子部品５
の有無、位置ズレ、浮き等の検査を行う。

【００４３】レーザ光は略４回転して電子部品５の一つ
の長辺上を走査するが、この回転数は電子部品５の大き
さによらず一定であり、このことにより高さレベルの変
化点の数をどの電子部品５の場合でも等しくして、変化
点から電子部品５の検査処理を同一の手順で行うように
している。

【００４４】このレーザ光の回転数は、略３回以上であ
ればよいが、２回以下では電子部品５の長辺、短辺とレ
ーザ光が交差する位置が若干前後した際に、高さの変化
点のデータ数が変化してしまい、検査精度が低下してし
まうこととなる。本実施の形態でレーザ光の回転数を４
回としているのは、高さの変化点のデータ数を多くして
検査精度の向上を図っているためである。

【００４５】大きさの異なる電子部品５でもレーザ光の
走査回転数を一定とするためにモータ２０の回転数は一
定とし、センサヘッド部１０の移動速度を調整するよう
にしており、この移動速度の設定は、１つの電子部品５
でのレーザ光の操作終了後、センサヘッド部１０が次に
検査を行う電子部品５の位置へ移動する間に、都度検査
情報に基づいて設定されるようになっている。

【００４６】被検査基板４上の全電子部品の検査が完了
すると基板押し付けシリンダ４１が駆動して基板固定ブ
ロック４２が引っ込み、被検査基板４をコンベア部３０
により検査ステージから次工程へ搬送して１サイクルを
終えるものであり、このような流れをフローチャートで
示したものが図６である。

【００４７】次に、本実施の形態による実装部品の検査
装置の検査方法について説明する。まず、センサヘッド
部１０の三角測距の原理とレーザ光１３の回転原理につ
いて説明する。図７（ａ）は三角測距の原理図であり、
計測面９１を計測する場合、投光部１２ａから照射され
たレーザ光１３は屈折体１４がなければ計測面９１のＢ
１で拡散反射して受光レンズ１２ｂを通して受光部１２
ｃ上のＢ１ａに集光され、計測面９２のときＢ１０で拡
散反射して受光レンズ１２ｂを通して受光部１２ｃ上の
Ｂ２ａに集光され、この受光部１２ｃ上のＢ１ａ，Ｂ２
ａの集光位置の差により計測面９１と９２の変位を計測
する。

【００４８】ここで計測面９１のとき屈折体１４が図７
（ａ）の実線の位置にあると、スネルの公式に従いレー
ザ光１３は計測面９１のＢ２に、破線の位置にあると計
測面９１のＢ３に照射される。従ってモータ２０を回転
させ、ベルト１８により中空軸１５に取り付けられた屈
折体１４を回転させることにより、レーザ光１３の軌跡
は投光部１２ａから計測面９１をみると図７（ｂ）のよ
うに回転運動をする。

【００４９】しかしながら屈折体１４が図７（ａ）の実
線の位置のときレーザ光１３は計測面９１のＢ２の位置
に照射されるが、これは屈折体１４がないときの計測面
９２のＢ１０の位置に照射されるのと等価であり、屈折
体１４が図７（ａ）の破線の位置のときレーザ光１３は
計測面９１のＢ３の位置に照射されるが、これは屈折体
１４がないときの計測面９３のＢ１１の位置に照射され
るのと等価である。このことは屈折体１４がある場合は
計測面９１が変化しなくても屈折体１４の回転角度θに
より変位センサ１１の変位が変わることを意味し、図７
において屈折体１４を１回転させたときの変位センサ１
１の回転角度θに対する変位の出力波形は図８の２００
のようになる。このため屈折体１４の回転角度θに関わ
らず同一計測面上で変位センサ１１の変位が変わらない
ようにするためには変位の補正処理をしなければならな
い。

【００５０】次に、この変位の補正処理の方法を説明す
る。図７（ａ）より屈折体１４によるレーザ光１３の照
射位置のズレ量Ｓ１またはＳ２を計測面９１の変位の変
化に換算すると、ズレ量Ｓ１，Ｓ２に対する計測面の変
位の変化量を各々変位の変化量Ｈ１（計測面９２）、変
位の変化量Ｈ２（計測面９３）、また受光レンズ１２ｂ
の光軸の中心からレーザ光１３までの距離をＸ１、受光
レンズ１２ｂの光軸の中心から計測面９１までの距離を
Ｚ１とするとその関係式は（数１）あるいは（数２）と
なる。

【００５１】

【数１】

【００５２】

【数２】

【００５３】ここで、図７（ａ）において右方向をＸ座
標の＋方向、下方向をＺ座標の＋方向というように極性
をつけ、ズレ量をＳ、変位の変化量をＨｓとすると上記
（数１）、（数２）の式は（数３）で表される。

【００５４】

【数３】

【００５５】一方、図７（ｂ）のように、計測面９１で
回転運動をしたレーザ光１３が拡散反射し受光レンズ１
２ｂを通して受光部１２ｃ上で集光され同様に回転運動
するが、受光部１２ｃは１次元センサであるので位置の
計測はＸ軸方向にのみ依存する。従って、ズレ量Ｓは回
転半径をｒ、回転角度θとすると（数４）となる。

【００５６】

【数４】

【００５７】ここで屈折体１４がある場合の変位センサ
１１で計測された計測面９１までの距離をＨ、屈折体１
４がない場合、即ち変位センサ１１から計測面９１まで
の真の距離はＺ１であるのでその関係は（数５）とな
る。

【００５８】

【数５】

【００５９】従って、求めたい真の距離はＺ１は（数
３）、（数４）、（数５）より以下の（数６）のように
表される。

【００６０】

【数６】

【００６１】これは変位センサ１１で計測された計測面
９１までの距離Ｈを屈折体１４の回転角度θと屈折率と
厚み及びレーザ光１３に対する角度からスネルの公式に
より導かれる回転半径をｒ及び変位センサ１１の固有の
値である受光レンズ１２ｂの光軸の中心からレーザ光１
３までの距離Ｘ１から変位を補正することで真の距離Ｚ
１が求められることを示している。この変位の補正方法
により補正すると図８の補正前の２００の変位の波形は
２０１の波形のように回転角度θに関わらずフラットに
なる。

【００６２】また、図９（ａ）は電子部品５上をレーザ
光１３が１回転したときのレーザ光１３の軌跡を表し、
そのときの変位センサ１１が計測した変位の波形は図９
（ｂ）のように補正前の変位の波形２０２は補正処理に
より波形２０３となる。これにより電子部品５の変位の
変化する位置と厚みｔを計測できることがわかる。

【００６３】このような検査方法ならびに補正処理の方
法を用いて被検査基板４上の電子部品５の検査を行った
ときの走査例を示したのが図１０（ａ），（ｂ）であ
る。

【００６４】通常センサヘッド部１０のモータ２０は定
速回転しており、レーザ光１３は回転運動している。こ
の状態でＸ軸ロボット２５あるいはＹ軸ロボット２７が
被検査基板４上の電子部品５（本実施の形態では角形チ
ップ部品である）上を１回走査することにより、変位セ
ンサ１１のレーザ光１３の軌跡は被検査基板４の上面か
らみると螺旋状の軌跡１００を描く。このとき図１０
（ｂ）のように変位センサ１１の変位の補正処理後の変
位の波形１０２を被検査基板４の変位レベルＨｂと電子
部品５の変位レベルＨａの間にしきい値１０１を設定す
ることにより変位の変化する点、Ｗ１〜２（他の変化点
については説明省略）を検出することができる。

【００６５】このように求めた変位の変化点と、その変
化点のＸ，Ｙ座標の位置情報からＸ方向の位置ズレ、Ｙ
方向の位置ズレを検出し、被検査基板４上に実装された
電子部品５の有無、位置ズレ、浮き等を検査することが
できるものであり、このような流れをフローチャートで
示したのが図１１である。

【００６６】また、パソコン２内の記憶回路７０に格納
されている検査情報より得ることができる変化点と、走
査によって得られた変化点の位置を比較することによっ
て同方向の電子部品の位置ズレ状態、回転ズレ状態が検
査できる。

【００６７】なお、本実施の形態においては、電子部品
の一辺上のみをレーザ光が走査するものとして説明した
が、それ以上の辺を走査して実装状態を検査することも
でき、こうすることによって大型部品をも精度よく検査
することが可能である。

【００６８】また、高さ変化点を求める際に固定のしき
い値で変化点を求めるように説明したが、これを可変と
したり、多段階のものとしてもよく、そうすることによ
り、クリーム半田上に電子部品が乗っている状態のプリ
ント基板の場合でも電子部品のエッジ部にクリーム半田
が付着していても精度よく高さ変化点を求めることが可
能である。

【００６９】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態について図１２を用いて説明する。

【００７０】図１２は、本実施の形態における再検査の
手順を説明するためのフローチャートであり、本実施の
形態の検査方法は、上記実施の形態１の検査部装置と同
様のものによって実施されるものであり、その詳細な説
明は省略する。

【００７１】図１２は、上記実施の形態１において、電
子部品５の実装状態が不良と判定され、再検査を行う際
にセンサヘッド部１０の移動速度を通常の１／３に設定
してから、再検査を行うことを示している。こうするこ
とによって、電子部品５上をレーザ光は１２回転で走査
し、高さ変化点のデータ数を増加させて良否判定を行う
ことになり、より安定して精度よく電子部品５の実装状
態を検査することができる。

【００７２】なお、この再検査の際にレーザ光の回転数
を増加させなくてもよいことはいうまでもない。

【００７３】また、再検査に際して電子部品５の前回走
査した辺以外の辺を利用して検査を行うものとしてもよ
い。

【００７４】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態について図１３を用いて説明する。

【００７５】図１３は、同一品種の複数のプリント基板
上に実装された電子部品を順次、その実装状態を検査す
る際、ある特定の電子部品が所定頻度で不良と判定さ
れ、再検査された場合、この特定の電子部品の検査を初
めから再検査の時と同じく通常の検査よりもレーザ光の
走査回転数を増加させて検査を行うことを説明してい
る。

【００７６】すなわち、ある品種のプリント基板上に実
装された電子部品の実装状態の検査を連続して行う場合
に利用されるものである。

【００７７】この場合、各品種の電子部品毎に再検査ポ
イントカウンタを設定する。これは上記実施の形態１に
示された検査装置内の記憶回路７０内のメモリーの一部
となるものである。

【００７８】１枚目のプリント基板の検査開始前に、各
電子部品に対応した再検査ポイントカウンタをリセット
し、零とする。

【００７９】そして、図１３に示すように、まず通常検
査として、レーザ光を４回転させて電子部品を検査す
る。そして再検査となった場合には、前記再検査ポイン
トカウンタに“＋２”を入力し、再検査ポイントを保存
する。再検査とならず、通常検査で検査が終了した場合
には、前記再検査ポイントカウンタに“−１”を入力
し、再検査ポイントを保存する。そして次の電子部品の
検査へと移り、同様にして、前記再検査ポイントを保存
する。

【００８０】上記の作業を全検査が終了するまで繰り返
す。上記作業中、再検査ポイントが所定値、たとえば１
０に達した場合には、この電子部品の検査の際、初めか
ら、再検査と同様にレーザ光走査を１２回転として詳細
に検査を行う。

【００８１】こうすることによって、不良と判定される
頻度が多い電子部品については再検査にかかる時間を低
減して検査時間全体の短縮を図ることができる。

【００８２】（実施の形態４）以下、本発明の第４の実
施の形態について図１４〜図１７を用いて説明を行う。

【００８３】本実施の形態は、検査用データを作成する
際に、近傍に配置された他の電子部品との関係から、検
査する電子部品のどの辺を利用して検査を行うかを決定
するものである。

【００８４】また、近傍に配置された他の電子部品との
関係から、検査に適した辺が存在しない場合には、電子
部品の中央部をレーザ光が走査することによって、有無
のみの判定をするようにしたものである。

【００８５】図１４は本実施の形態による検査手順を示
すフローチャート、図１５は検査に使用する電子部品の
辺の優先度を示す平面図、図１６は近傍に配置された電
子部品による検査不良を説明する概念図、図１７は本実
施の形態の検査装置のセンサヘッド部を示す正面図であ
る。

【００８６】本実施の形態においては、図１７に示すセ
ンサヘッド部の構成のみが、上記実施の形態１の検査装
置と異なるものであるので、その他の点についての詳細
な説明は省略する。

【００８７】図１５に示すように、各電子部品５は、三
角測距方式の変位センサの取付の関係で、検査に使用す
る辺について優先順位がある。

【００８８】図１６に示すように近傍に配置された他の
電子部品５との隣接関係により、レーザ光の走査時に、
レーザ光が影となり、検査ができない場合が生じる。そ
して、この場合は、図１４のフローチャートに示す手順
に従って検査用データが作成される。

【００８９】検査に適した辺が存在しない場合には、電
子部品５の中央部をレーザ光が走査するように検査用デ
ータが作成される。

【００９０】この際、図１７に示すセンサヘッド部３０
３が検査に使用される。図１７に示すように、センサヘ
ッド部３０３には、投光部１２ａと屈折体１４の間にビ
ームスプリッタ３０１が配置され、さらに電子部品５か
ら垂直に反射される反射光をビームスプリッタ３０１を
介して受光する輝度センサ３０２が配置されている。

【００９１】電子部品５の中央部をレーザ光が走査する
場合には、上記輝度センサ３０２を利用して電子部品５
の有無を判定する。こうすることによって、隣接する電
子部品が存在していても、電子部品の有無を判定するこ
とができる。

【００９２】（実施の形態５）以下、本発明の第５の実
施の形態について図１８を用いて説明を行う。

【００９３】本実施の形態の検査方法は、上記実施の形
態４の検査方法と同様であり、図１８に示すセンサヘッ
ド部の構成のみが異なるものであるので、その他の点に
ついての詳細な説明は省略する。

【００９４】図１８は本実施の形態の検査装置のセンサ
ヘッド部を示す正面図であり、図１８に示すように、セ
ンサヘッド部３０３には屈折体１４とビームスプリッタ
３０１の間に光学フィルタ３０４が配置され、さらに電
子部品５から垂直に反射される反射光３０５をビームス
プリッタ３０１を介して受光する輝度センサ３０２が配
置されている。

【００９５】センサヘッド部３０３の投光部１２ａから
出たレーザ光１３は光学フィルタ３０４を透過するとき
レーザ光の位相が変化し、さらに電子部品５から垂直に
反射される反射光３０５が再度光学フィルタ３０４を透
過するときレーザ光の位相が更に変化する。

【００９６】ここで反射光３０５がビームスプリッタ３
０１に入射した時反射光３０５はビームスプリッタ３０
１を透過せずにビームスプリッタ３０１で直角に反射さ
れ、反射光３０５は光の強度を損失することなく輝度セ
ンサ３０２で受光することができ、より安定して精度よ
く電子部品５の検査をすることができる。

【００９７】（実施の形態６）以下、本発明の第６の実
施の形態について図１９を用いて説明を行う。

【００９８】本実施の形態の検査方法は、上記実施の形
態４の検査方法と同様であり、図１９に示すセンサヘッ
ド部の構成のみが異なるものであるので、その他の点に
ついての詳細な説明は省略する。

【００９９】図１９は本実施の形態の検査装置のセンサ
ヘッド部を示す正面図であり、図１９に示すように、セ
ンサヘッド部３０３には投光部１２ａと屈折体１４との
間にレーザ光を通過させるための中空状の貫通孔を設け
たビームスプリッタ３０６が配置され、さらに電子部品
５から垂直に反射される反射光３０５を上記ビームスプ
リッタ３０６を介して受光する輝度センサ３０２が配置
されている。

【０１００】センサヘッド部３０３の投光部１２ａから
出たレーザ光１３は、ビームスプリッタ３０６に設けら
れた貫通孔を通過するので光の強度を損失することな
く、屈折体１４を通過して電子部品５に照射される。

【０１０１】この時電子部品５から垂直に反射される反
射光３０５が再度ビームスプリッタ３０６に入射し、反
射光３０５はビームスプリッタ３０６で直角に反射され
て輝度センサ３０２で受光することができる。

【０１０２】これにより、より安定して精度良く電子部
品５の検査をすることができる。（実施の形態７）以下、本発明の第７の実施の形態につ
いて図２０を用いて説明を行う。

【０１０３】図２０は複数台の実装機によって組み立て
られるプリント基板を検査する際に、上記各実装機で使
用する実装データよりプリント基板上に実装された電子
部品の有無及び位置ズレ等の実装状態を検査する検査デ
ータを各々作成し、上記検査データを合成編集すること
により、複数の実装機によって組み立てられるプリント
基板の検査を１台の検査装置で行うことを説明している
ものであり、すなわち、同一品種のプリント基板を複数
台の実装機によって連続して組み立てられる一貫ライン
に検査装置が１台配置される場合に利用されるものであ
る。

【０１０４】この場合、検査データの作成は上記実施の
形態１に示されているものと同様であり、作成された検
査データは上記実施の形態１に示された検査装置内の記
憶回路７０内に格納されており、図２０に示すように、
検査データを合成編集する時は、記憶回路７０内に格納
されている必要な検査データを抽出し、検査データどう
しを合成して編集することにより、１台の検査装置で複
数台の実装機に対応した電子部品の実装状態の検査をす
ることができる。

【０１０５】なお、合成編集に際しては、実装データを
合成してから検査データの作成を行ってもよい。

【０１０６】（実施の形態８）以下、本発明の第８の実
施の形態について図２１を用いて説明を行う。

【０１０７】図２１は複数台の検査装置によって同一品
種のプリント基板上に実装された電子部品の有無及び位
置ズレ等の実装状態を検査する際に、上記プリント基板
上に実装された電子部品の有無及び位置ズレ等の実装状
態を検査する検査データを各検査装置に応じて検査ポイ
ントを分割編集することにより複数の検査装置によって
プリント基板の検査を行うことを説明しているものであ
り、すなわち、同一品種のプリント基板を複数台の検査
装置によって検査する場合に利用されるものである。

【０１０８】この場合、検査データの作成は上記実施の
形態１に示されているものと同様であり、作成された検
査データは上記実施の形態１に示された検査装置内の記
憶回路７０内に格納されており、図２１に示すように、
検査データを分割編集する時は、記憶回路７０内に格納
されている検査データを抽出し、検査装置の台数に応じ
て検査ポイントを分割して検査装置毎に割り当てる。

【０１０９】また、各検査装置のバランスを保つために
上記実施の形態１に示された制御部であるパソコンを通
じて検査装置間で通信を行うことにより検査ポイントの
再設定が可能となるものであり、このようにすることに
より、複数台の検査装置を用いる場合においても検査時
間を大幅に短縮することができる。

【０１１０】なお、上記実施の形態１に示された制御部
であるパソコンを通じて検査装置間で検査結果の情報通
信を行えることはいうまでもない。

【０１１１】

【発明の効果】このように本発明による実装部品の検査
方法は、センサから投射されるレーザ光が回転運動を行
いながら実装された電子部品上を１回走査するだけで電
子部品の外形を検出することが可能となり、電子部品の
有無ならびに位置ズレの検査を極めて短時間で行うこと
ができる。また、個々の電子部品に対して何度も繰り返
して変位センサを走査させる必要がないので、Ｘ軸、Ｙ
軸ロボットの移動に時間がかからず、極めて効率の良い
検査が行え、検査時間の大幅な短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における実装部品の
検査装置の構成を示す斜視図

【図２】同装置に使用されるパソコンの回路構成を示す
ブロック図

【図３】同装置に使用される変位センサの原理図を示す
正面図

【図４】同装置の屈折したレーザ光の軌跡を示すセンサ
ヘッド部の斜視図

【図５】同装置の被検査基板上のレーザ光の軌跡を示す
平面図

【図６】同装置の電子部品の有無、位置ズレの検査方法
を示すフローチャート

【図７】（ａ）同装置の検査原理を示す概念図（ｂ）同レーザ光の軌跡を示す平面図

【図８】同装置の検査原理を示す波形図

【図９】（ａ）同装置のレーザ光が電子部品上を１回走
査した状態を示す斜視図（ｂ）同波形図

【図１０】（ａ）電子部品上を走査するレーザ光の軌跡
を示す平面図（ｂ）同高さデータの波形図

【図１１】電子部品の有無、位置ズレの判定を行う方法
を示すフローチャート

【図１２】本発明の第２の実施の形態における再検査の
手順を説明するためのフローチャート

【図１３】本発明の第３の実施の形態における検査手順
を説明するためのフローチャート

【図１４】本発明の第４の実施の形態における検査手順
を説明するためのフローチャート

【図１５】電子部品の各辺の優先順位を説明する平面図

【図１６】隣接した電子部品による検査不良を説明する
概念図

【図１７】本実施の形態における検査装置のセンサヘッ
ド部を示す正面図

【図１８】本発明の第５の実施の形態における検査装置
のセンサヘッド部を示す正面図

【図１９】本発明の第６の実施の形態における検査装置
のセンサヘッド部を示す正面図

【図２０】本発明の第７の実施の形態における検査デー
タを合成編集する手順を説明するフローチャート

【図２１】本発明の第８の実施の形態における検査デー
タを分割編集する手順を説明するフローチャート

【図２２】従来の実装部品の検査装置の構成を示す斜視
図

【図２３】同装置による検査方法を説明するための平面
図

【符号の説明】

１検査部２パソコン３基台４被検査基板５電子部品６基準孔８信号ケーブル１０センサヘッド部１１変位センサ１２ａ投光部１２ｂ受光レンズ１２ｃ受光部１３レーザ光１４屈折体１５中空軸１６軸受け１７，１９プーリ１８ベルト２０モータ２１ブラケット２５Ｘ軸ロボット２６補助ガイド２７Ｙ軸ロボット３０コンベア部３５基板到着確認センサ３７第１のコンベアレール３８第２のコンベアレール４０基板固定部４１基板押し付けシリンダ４２基板固定ブロック７０記憶回路７１電子部品走査位置演算回路７２走査信号出力回路７４補正回路７５判定回路７６インターフェース回路３０１ビームスプリッタ３０２輝度センサ３０３センサヘッド部３０４光学フィルタ３０５反射光３０６貫通孔を設けたビームスプリッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板上に電子部品を実装する際
に用いる実装用ＮＣデータに実装される電子部品の情報
を加えてプリント基板上に実装された電子部品の有無及
び位置ズレ、浮き等の実装状態を検査する検査用データ
を作成し、この作成された検査用データを基に、レーザ
光を被検査物に対して垂直に照射するとともに角度をも
って反射されるその反射光を受光レンズを介して光電変
換素子に集光するセンサを用いて上記プリント基板上に
実装された電子部品を順次走査するに当たり、プリント
基板上に実装された電子部品の少なくとも一辺を含む領
域を上記レーザ光の軌跡が所定回数の円運動を行いなが
ら走査されるようにレーザ光を照射し、上記反射光から
上記光電変換素子で測定される高さ信号により実装され
た電子部品の有無及び位置ズレ、浮きなどを検査用デー
タと比較することにより良否判定を行う実装部品の検査
方法。
【請求項２】水平方向に速度可変で移動可能なセンサ
ヘッド部にセンサを保持し、検査する電子部品毎にその
一辺の長さに応じて上記センサヘッド部の移動速度を設
定することにより、検査する電子部品の大きさにかかわ
らず、上記一辺を含む領域を走査するレーザ光の軌跡の
円運動の回転数を所定のものとした請求項１記載の実装
部品の検査方法。
【請求項３】レーザ光が１つの電子部品の少なくとも
一辺を含む領域を走査終了後、直ちに、センサヘッド部
が次に検査を行う電子部品の少なくとも一辺を含む領域
へ移動を開始し、このセンサヘッド部の移動中に上記１
つの電子部品の良否判定を行うと共に、次に検査を行う
電子部品を検査する際の上記センサヘッド部の移動速度
を設定するものとした請求項２記載の実装部品の検査方
法。
【請求項４】プリント基板上に実装された電子部品の
少なくとも一辺を含む領域をレーザ光の軌跡が３回転以
上の円運動を行いながら走査されるものとした請求項１
〜３のいずれか一つに記載の実装部品の検査方法。
【請求項５】検査を行った電子部品が不良と判定され
た場合、直ちにこの電子部品の再検査を行うものとした
請求項３または４記載の実装部品の検査方法。
【請求項６】検査を行った電子部品が不良と判定され
再検査を行う際に、この電子部品の少なくとも一辺を含
む領域を走査するレーザ光の軌跡の円運動の回転数を前
回よりも多くして再検査を行うものとした請求項５記載
の実装部品の検査方法。
【請求項７】検査を行った電子部品が不良と判定され
再検査を行う際に、レーザ光がこの電子部品の前回とは
異なる一辺を含む領域を走査して再検査を行うものとし
た請求項５または６記載の実装部品の検査方法。
【請求項８】同一の検査用データを基に、複数のプリ
ント基板上に実装された電子部品を順次検査するに当た
り、特定の電子部品の再検査の発生が所定頻度に達した
場合、レーザ光がこの電子部品の少なくとも一辺を含む
領域を走査する際に、レーザ光の円運動の回転数を所定
数よりも多くして走査を行うものとした請求項５〜７の
いずれか一つに記載の実装部品の検査方法。
【請求項９】検査用データ作成の際に、近傍に配置さ
れた他の電子部品の情報に基づいて、各電子部品の実装
状態の検査に使用する辺を決定するものとした請求項１
記載の実装部品の検査方法。
【請求項１０】被検査物に照射されるレーザ光の光路
の一部に被検査物からの反射光を直角方向に屈曲する光
学レンズを設け、この光学レンズからの反射光の輝度を
輝度センサで測定することにより電子部品の実装状態を
検査するようにした請求項１記載の実装部品の検査方
法。
【請求項１１】光学レンズを通過したレーザ光を光学
フィルタを用いて波長の位相を変換するようにした請求
項１０記載の実装部品の検査方法。
【請求項１２】レーザ光を通過させるための中空状の
貫通孔を光学レンズに設けた請求項１０記載の実装部品
の検査方法。
【請求項１３】検査用データ作成の際に、近傍に配置
された他の電子部品の情報に基づき各電子部品の実装状
態の検査に使用する辺を検討した結果適した辺が存在し
なかった場合、輝度センサのみを用いて上記電子部品の
有無判定のみを行うものとした請求項１０〜１２のいず
れか一つに記載の実装部品の検査方法。
【請求項１４】複数台の実装機によって組み立てられ
るプリント基板を検査する際に、上記各実装機で使用す
る実装データよりプリント基板上に実装された電子部品
の有無及び位置ズレ等の実装状態を検査する検査データ
を各々作成し、上記検査データを合成編集することによ
り複数の実装機によって組み立てられるプリント基板の
検査を行うものとした請求項１〜１３のいずれか一つに
記載の実装部品の検査方法。
【請求項１５】複数台の検査装置によって同一品種の
プリント基板上に実装された電子部品の有無及び位置ズ
レ等の実装状態を検査する際に、上記プリント基板上に
実装された電子部品の有無及び位置ズレ等の実装状態を
検査する検査データを各検査装置に応じて検査ポイント
を分割編集することにより、複数の検査装置によってプ
リント基板の検査を行うものとした請求項１〜１４のい
ずれか一つに記載の実装部品の検査方法。