JPH11304721A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査対象物の状態を短時間で的確に検査する
ことができる外観検査装置を提供する。 【解決手段】 ４つのＣＣＤカメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，
６ｄとそれぞれに対応する第１，第２ミラー７ａ，７ｂ
により、検査対象物となるチップ部品８の斜視像を４方
向から撮像し、その撮像した各々の斜視像を画面分割器
１１を通してモニタ１２の画面上に分割して表示する構
成を採用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外観検査装置に関
し、特に、プリント配線板に実装された部品の状態を目
視検査する際に用いて好適な外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリント配線板上にマウント装
置等によって表面実装部品を実装した際には、ハンダの
濡れ性、ブリッジ、ハンダ過多、ハンダ過少、部品の位
置ズレ、欠品、極性違いなど、多種の項目にわたって外
観検査が行われる。特に、半導体パッケージの実装に際
しては、上記ハンダ付けの状態に加えて、リード端子の
浮きやスルーホール内壁の状態などを検査する必要があ
る。

【０００３】しかしながら従来の外観検査装置は、部品
を実装した基板（以下、実装基板という）を検査ステー
ジ等に水平にセットした状態で、そこに実装された部品
の直上位置から検査対象物の平面像を取り込む方式を採
用しているため、ハンダの濡れ具合やリード端子の浮
き、スルーホール内壁の状態が把握しにくいという問題
があった。

【０００４】そこで近年においては、実装基板に実装さ
れた部品を３次元的に観察することができる外観検査装
置が開発されており、その基本原理を図７に示す。図７
においては、鉛直軸３１と略平行に円筒状のＣＣＤカメ
ラ３２が配置されている。また、水平軸３３に対して
は、これと所定の角度θをなす光軸３４上に第１ミラー
３５が設けられ、この第１ミラー３５による光軸３４の
反射方向に第２ミラー３６が設けられている。そして、
これら第１，第２ミラー３５，３６による光軸３４がＣ
ＣＤカメラ３２に導かれるようになっている。

【０００５】この構成においては、鉛直軸３１と光軸３
４の交点に図示せぬ検査対象物を配置することで、その
検査対象物の斜視像（光像）が第１，第２ミラー３５，
３６によってＣＣＤカメラ３２へと導かれる。これによ
り、ＣＣＤカメラ３２からの出力画像をモニタに表示す
ることにより、検査対象物の状態を斜め方向から観察す
ることができる。さらに、この状態から鉛直軸３１を回
転中心としてＣＣＤカメラ３２及び第１，第２ミラー３
５，３６を回転（周回）させることにより、多方向から
の検査対象物の斜視像を取り込むことができるため、例
えば検査対象物が半導体パッケージであった場合は、上
記ハンダの濡れ具合やリード端子の浮き、スルーホール
内壁の状態を立体的（３次元的）に把握することができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図７に示
す外観検査装置においては、実装基板に実装されている
部品１点ごとにカメラ光学系（ＣＣＤカメラ３２、第
１，第２ミラー３５，３６等）を回転させる必要がある
ため、その分だけ部品１点あたりの検査時間、さらには
トータルの検査時間が長くなるという問題があった。ま
た、カメラ光学系の回転軸（鉛直軸）３１上に検査対象
物の観察部位を正確に位置決めするのが難しく、回転軸
３１から観察部位がずれた状態で光学系を回転させた場
合は、モニタ画面上で観察部位が移動して検査しずらく
なったり、場合によってはモニタ画面から観察部位が外
れてしまうこともあった。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その主たる目的は、検査対象物の状態を短
時間で的確に検査することができる外観検査装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る外観検査装
置では、検査対象物の斜視像をそれぞれ異なる方向から
撮像する複数の撮像手段と、これら複数の撮像手段によ
って撮像された各々の斜視像を表示する表示手段とを備
えた構成を採用している。

【０００９】この外観検査装置においては、検査対象物
の斜視像が複数の撮像手段によってそれぞれ異なる方向
から同時に撮像され、その撮像された各々の斜視像が表
示手段に表示される。これにより、従来のようにカメラ
光学系を回転させなくても、検査対象物の外観を立体的
（３次元的）に把握することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係
る外観検査装置の一実施形態を説明するもので、図中
（ａ）はその全体像を示す斜視図、（ｂ）はその要部構
造を示す斜視図である。

【００１１】先ず、図１（ａ）においては、検査ステー
ジ１上にＸＹテーブル２が搭載されている。ＸＹテーブ
ルは、水平２軸方向（Ｘ，Ｙ方向）にそれぞれ独立して
移動可能なテーブルユニットから成るもので、そのテー
ブル移動は、モータによる駆動力又はマイクロヘッドに
よる手動式にてなされる。また、検査ステージ１上には
昇降ユニット３が立設されている。この昇降ユニット３
の上端部からは支持アーム４が水平に延出し、そのアー
ム延出端に鏡筒５が取り付けられている。

【００１２】鏡筒５の内部には、図１（ｂ）に示すよう
に、それぞれ円筒状をなす４つのＣＣＤカメラ６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄが組み込まれている。各々のＣＣＤカメ
ラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、それぞれ鉛直方向に沿う
Ｚ軸を中心にして、互いに平行に配置されている。ま
た、Ｚ軸に直交するＸ軸及びＹ軸に対しては、それぞれ
円周方向に４５°の角度をなして配置されている。

【００１３】さらに鏡筒５内部において、各ＣＣＤカメ
ラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの下方には、それぞれに対応
する第１ミラー７ａ及び第２ミラー７ｂが組み込まれ、
これら各ＣＣＤカメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとそれぞ
れに対応する第１，第２ミラー７ａ，７ｂによって４つ
の撮像手段が構成されている。なお、図１（ｂ）では斜
視図の方向性の関係により、第１，第２ミラー７ａ，７
ｂの組が２組しか表示されていないが、実際にはカメラ
個数に対応して計４組存在する。

【００１４】これら４組の第１，第２ミラー７ａ，７ｂ
は、検査対象物となる部品、例えば図例のような角形の
チップ部品８の斜視像を、それぞれに対応するＣＣＤカ
メラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄへと導くものである。具体
的には、各々のＣＣＤカメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに
対応する４つの第１ミラー７ａからの光軸を、Ｚ軸に対
してそれぞれ４５°傾斜させて設定してある。また、各
々のＣＣＤカメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの光軸は、そ
れぞれ第１，第２ミラー７ａ，７ｂで反射されてチップ
部品８上の１点に集約するように設定されている。

【００１５】一方、鏡筒５の上端部からはフレキシブル
チューブ９が延出し、その延出端は筐体１０に接続され
ている。筐体１０の内部には、図示せぬ照明光源が組み
込まれ、この照明光源から出射された光がフレキシブル
チューブ９内の光ファイバーケーブル（不図示）を通し
てチップ部品８に照射されるようになっている。

【００１６】さらにフレキシブルチューブ９には、各々
のＣＣＤカメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄから出力される
画像信号を伝送するための伝送ケーブル（不図示）も組
み込まれている。この伝送ケーブルによる画像信号の出
力端子は、画面分割器１１に接続されている。また、画
面分割器１１の画像信号出力端子は、図示せぬ信号ケー
ブルを介してモニタ１２の画像信号入力端子に接続され
ている。

【００１７】ここで、画面分割器１１は、各々のＣＣＤ
カメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄから出力された画像信号
をそれぞれ個別に取り込むとともに、それらの画像を単
一のモニタ１２の画面上に分割して表示（一括表示）さ
せるものである。具体的には、図例のようにＣＣＤカメ
ラ６ａから生成される画像信号の伝送系をチャンネル １（ＣＨ１）、ＣＣＤカメラ６ｂから生成される画像信
号の伝送系をチャンネル ２（ＣＨ２）、ＣＣＤカメラ６ｃから生成される画像信
号の伝送系をチャンネル ３（ＣＨ３）、ＣＣＤカメラ６ｄから生成される画像信
号の伝送系をチャンネル ４（ＣＨ４）とすると、モニタ１２の画面を上下，左右
に４分割して、例えばチャンネル１に対応する画像をモ
ニタ画面の右下、チャンネル２に対応する画像をモニタ
画面の左下、チャンネル３に対応する画像をモニタ画面
の左上、チャンネル４に対応する画像をモニタ画面の右
上にそれぞれ分割して表示させる。

【００１８】ちなみに、画像分割器１１においては、各
チャンネルＣＨ１，ＣＨ１，ＣＨ３，ＣＨ４の画像をモ
ニタ１２の画面に分割表示させる以外にも、例えば外部
からのボタン操作（スイッチ操作）により、任意のチャ
ンネルＣＨの画像をモニタ１２の画面全体に表示させた
り、表示する画像（チャンネル）を切り換えたりするこ
とも可能となっている。

【００１９】上記構成からなる外観検査装置において、
例えば図２（ａ）の平面図及び同（ｂ）の側面図に示す
ように、実装基板１３上に実装された角形のチップ部品
１４を検査するにあたっては、その検査対象物がモニタ
１２の画面に映るようにＸＹテーブル２を水平方向
（Ｘ，Ｙ方向）に適宜移動させるとともに、昇降ユニッ
ト３の駆動により鏡筒５を昇降させてカメラ焦点を検査
対象物に合わせる。

【００２０】これにより、上述したＣＣＤカメラ６ａ，
６ｂ，６ｃ，６ｄとそれぞれに対応する第１，第２ミラ
ー７ａ，７ｂにより、検査対象物となるチップ部品１４
の斜視像がそれぞれ異なる方向（ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ
３，ＣＨ４の矢視方向）から同時に撮像される。そうす
ると、各々のＣＣＤカメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに対
応する各チャンネルＣＨ１，ＣＨ１，ＣＨ３，ＣＨ４の
画像（チップ部品１４の斜視像）が、図３に示すように
モニタ１２の画面上に一括して表示される。

【００２１】このことから本実施形態の外観検査装置に
よれば、従来のように部品１点ごとにカメラ光学系を回
転動作させなくても、実装基板１３上のチップ部品１４
の外観を立体的（３次元的）に把握できるため、従来よ
りも短時間でチップ部品１４の状態（ハンダ付け状態、
実装位置、向き等）を的確に検査することが可能とな
る。

【００２２】また、チップ部品１４の斜視像を第１，第
２ミラー７ａ，７ｂを利用してＣＣＤカメラ６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄに導く方式を採用しているため、カメラ
光学系を設計するうえでの自由度が高いうえに、ＣＣＤ
カメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを含む光学系全体の構造
をコンパクトにできる。

【００２３】さらに、４つの方向から撮像したチップ部
品１４の斜視像を、画面分割器１１を中継して単一のモ
ニタ画面上に分割表示する構成を採用しているため、こ
れを目視検査する作業者側では、一つのモニタ画面を見
ながら多方向の斜視像を同時に確認することができる。
これにより、モニタ画面を目視する際の視点の動きが小
さくなるため、検査効率のアップが期待できるととも
に、作業者の疲労（負担）を極力軽減することができ
る。

【００２４】ところで、外観検査の対象物が、例えばＱ
ＦＰ(Quad Flat Package) タイプの半導体パッケージの
ように、パッケージ本体の４辺からそれぞれ多数のリー
ド端子が延出した半導体部品の場合、任意のリード端子
のハンダ付け状態を検査する際に、それぞれ異なる方向
から撮像された斜視像のモニタ画面から、各々のリード
端子の位置を特定することが困難となる。特に、検査対
象物に対する撮像倍率を上げると、モニタ画面に映し出
される各方向の斜視像に数本程度のリード端子しか収ま
らないケースも考えられ、そうした場合はリード端子相
互の位置関係を把握することがますます困難になる。

【００２５】そこで本発明においては、他の実施形態と
して、例えば図４に示すように、各々のＣＣＤカメラ６
ａ，６ｂからの光軸が集約する１点Ｐの直上位置（鉛直
上方）に、赤色の可視レーザを出射するレーザポインタ
１５を設け、このレーザポインタ１５から出射された可
視レーザを、その直下（鉛直下方）に配置される検査対
象物（不図示）に照射する構成を採用している。このレ
ーザポインタ１５は、例えば先の図１（ｂ）に示したよ
うに４つのＣＣＤカメラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを互い
に平行に配置した場合は、その中心位置（Ｚ軸上）に配
置される。

【００２６】この構成においては、レーザポインタ１５
から出射された可視レーザを、例えば図５に示すように
半導体パッケージ（ＱＦＰ）１６のリード端子（Ｌｓの
位置）にポイント照射し、この照射位置を中心に上記Ｃ
ＣＤカメラ６ａ，６ｂを用いて半導体パッケージ１６の
斜視像を撮像すると、各チャンネルＣＨ１，ＣＨ２の画
像はモニタ１２の画面上に図６のように映し出される。

【００２７】このとき、モニタ画面上のチャンネルＣＨ
１，ＣＨ２には、いずれもレーザポインタ１５による可
視レーザのスポットＬｓが点状に映し出されるため、仮
に撮像倍率を上げてリード端子を拡大表示した場合で
も、可視レーザのスポットＬｓの位置から、リード端子
の位置を正確に特定することが可能となる。

【００２８】また、外観検査装置を組み立てる場合にお
いても、各々のカメラ光学系（ＣＣＤカメラ、ミラー
等）の光軸を設定する際に、レーザポインタ１５から出
射された可視レーザのスポットＬｓがモニタ画面（分割
画面）の中央に映し出されるように調整するだけで簡単
に済むようになる。

【００２９】さらに、前述の図７に示した従来装置への
適用に際して、例えばレーザポインタ１５をカメラ光学
系の回転軸（図７の鉛直軸３１）上に配置し、そこから
鉛直下方に可視レーザを出射する構成を採用することに
より、実際の外観検査では、可視レーザの照射ポイント
に検査対象物の観察部位を配置するだけで、カメラ光学
系の回転軸と検査対象とを正確に位置決めすることがで
き、所望する観察部位の３次元観察を容易に行うことが
可能となる。

【００３０】なお、図１においては、ＣＣＤカメラ６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとそれぞれに対応する第１，第２
ミラー７ａ，７ｂから成る４つの撮像手段を用いて、検
査対象物の斜視像を４方向から撮像する構成を例に挙げ
て説明したが、撮像手段の個数については特に４つに限
定されるものではなく、検査対象物の大きさや形状、さ
らには外観検査項目等に応じて適宜数（但し、２つ以
上）に設定すればよい。

【００３１】また、本発明に係る外観検査装置は、実装
基板の外観検査に限らず、各種の部品や製品（半製品を
含む）の外観検査装置として広く適用し得るものであ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の外観検査装
置によれば、検査対象物の斜視像をそれぞれ異なる方向
から複数の撮像手段によって撮像し、その撮像した各々
の斜視像を表示手段で表示する構成を採用しているた
め、従来のようにカメラ光学系を回転させなくても、検
査対象物の外観を立体的（３次元的）に把握することが
可能となる。これにより、従来よりも短時間で検査対象
物の状態を的確に検査することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る外観検査装置の一実施形態を説明
する図である。

【図２】検査対象物に対する斜視像の撮像方向を示す模
式図である。

【図３】モニタ画面の表示例を示す図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す斜視図である。

【図５】検査対象物に対する可視レーザの照射状態を示
す図である。

【図６】図５に示す検査対象物を撮像した場合のモニタ
表示画面を示す図である。

【図７】従来技術を説明する図である。

【符号の説明】

６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…ＣＣＤカメラ、７ａ…第１ミ
ラー、７ｂ…第２ミラー、８，１４…チップ部品、１１
…画像分割器、１２…モニタ、１３…実装基板、１５…
レーザポインタ、１６…半導体パッケージ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物の斜視像をそれぞれ異なる方
   向から撮像する複数の撮像手段と、 前記複数の撮像手段によって撮像された各々の斜視像を
   表示する表示手段とを備えることを特徴とする外観検査
   装置。
2. 【請求項２】 前記複数の撮像手段は、それぞれ撮像カ
   メラと該撮像カメラに前記検査対象物の斜視像を導くミ
   ラーとから成ることを特徴とする請求項１記載の外観検
   査装置。
3. 【請求項３】 前記表示手段は、単一のモニタと該モニ
   タ画面上に前記複数の撮像手段により撮像された各々の
   斜視像を分割して表示させる画面分割器とを有すること
   を特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
4. 【請求項４】 検査対象物の斜視像を撮像する撮像手段
   と、 前記撮像手段によって撮像された斜視像を表示する表示
   手段と、 前記検査対象物に対して可視レーザを照射する照射手段
   とを備えることを特徴とする外観検査装置。