実装部品検査方法

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【発明の名称】	実装部品検査方法
【発明者】	【氏名】島村宏【住所又は居所】東京都板橋区志村２丁目１８番１０号日本電産コパル株式会社内
【要約】	【課題】撮像時の被検査基板の位置ずれの有無に拘わらず、被検査基板における実装部品の実装状態を精度良く検査し得る実装部品検査方法を提供する。【解決手段】実装部品検査装置１においては、検査基準であるマスタ基板の画像から基準実装部品の像を除去して得た第１の画像におけるスルーホールの位置と、被検査基板の画像から実装部品の像を除去して得た第２の画像におけるスルーホールの位置との位置ずれ量を算出し、被検査基板の画像で位置ずれ量の補正を行う。この補正後の位置補正画像をマスタ基板の画像と比較するため、被検査基板が位置ずれした状態で撮像されても、被検査基板において実装部品が適正に実装されているか否かを精度良く判断することできる。しかも、第１、第２の画像では基準実装部品の像や実装部品の像が除去されているため、位置ずれ量の算出では、実装部品等がノイズになるのを防止することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部品が実装された被検査基板を検査する実装部品検査方法であって、
検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記マスタ基板の画像と、前記実装部品が実装される領域をマスキング領域とするマスク画像とに基づいて、前記マスタ基板の画像から前記マスキング領域に対応する領域を除去した第１の画像を生成する工程と、
前記被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記被検査基板の画像と前記マスク画像とに基づいて、前記被検査基板の画像から前記マスキング領域に対応する領域を除去した第２の画像を生成する工程と、
前記マスタ基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも１つの前記第１の画像における位置と、前記被検査基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも１つの前記第２の画像における位置との間の位置ずれ量を算出する工程と、
前記被検査基板の画像において前記位置ずれ量の補正を行い、その補正後の前記被検査基板の画像と前記マスタ基板の画像との比較を行う工程とを備えることを特徴とする実装部品検査方法。
【請求項２】
前記位置ずれ量を算出する工程において、前記回路構成部はスルーホール及び配線パターンの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載の実装部品検査方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ抵抗やチップコンデンサ等の実装部品が実装された被検査基板を撮像し、その画像に基づいて被検査基板を検査する実装部品検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来におけるこの種の実装部品検査方法は、例えば下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１記載の実装部品検査方法は、実装部品が実装された回路基板を撮像してその画像を取得し、その回路基板の画像と基準のマスタデータとの間でマッチング処理を行って差分データを検出し、その差分データに基づいて実装部品の実装状態を検査するというものである。
【特許文献１】特開平１０－１５０２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した実装部品検査方法にあっては、実装部品の実装状態が適正な場合にも、撮像時のカメラに対する回路基板の位置ずれによって差分データが検出されてしまい、実装部品が適正に実装されていないという誤判断が下されるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、撮像時における被検査基板の位置ずれの有無に拘わらず、被検査基板における実装部品の実装状態を精度良く検査することのできる実装部品検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る実装部品検査方法は、実装部品が実装された被検査基板を検査する実装部品検査方法であって、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板を撮像してその画像を取得する工程と、マスタ基板の画像と、実装部品が実装される領域をマスキング領域とするマスク画像とに基づいて、マスタ基板の画像からマスキング領域に対応する領域を除去した第１の画像を生成する工程と、被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、被検査基板の画像とマスク画像とに基づいて、被検査基板の画像からマスキング領域に対応する領域を除去した第２の画像を生成する工程と、マスタ基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも１つの第１の画像における位置と、被検査基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも１つの第２の画像における位置との間の位置ずれ量を算出する工程と、被検査基板の画像において位置ずれ量の補正を行い、その補正後の被検査基板の画像とマスタ基板の画像との比較を行う工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この実装部品検査方法においては、マスタ基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも１つの第１の画像における位置と、被検査基板に設けられた回路構成部及び印刷部の少なくとも１つの第２の画像における位置との間の位置ずれ量を算出し、被検査基板の画像において位置ずれ量の補正を行う。そして、このようにして補正した被検査基板の画像を、検査基準であるマスタ基板の画像と比較するため、撮像時における被検査基板の位置ずれの有無に拘わらず、被検査基板における実装部品の実装状態（欠品や位置ずれ等）を精度良く検査することができる。しかも、第１の画像では基準実装部品の像が除去され、第２の画像では実装部品の像が除去されているため、位置ずれ量の算出工程においては、位置ずれを起こした実装部品等がノイズになるのを防止することができ、処理速度を向上させることが可能になる。更に、位置ずれ量の算出工程においては、マスタ基板及び被検査基板に設けられている回路構成部や印刷部を位置基準として用いるため、位置基準となるものを別途設けておく必要がなく、簡便な実装部品の検査が可能となる。
【０００７】
また位置ずれ量を算出する工程において、回路構成部はスルーホール及び配線パターンの少なくとも１つであることが好ましい。スルーホール及び配線パターンは、マスタ基板及び被検査基板にほぼ確実に設けられているため、第１の画像及び第２の画像にほぼ確実に撮像され、位置基準として用いることができるからである。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明に係る実装部品検査方法によれば、撮像時における被検査基板の位置ずれの有無に拘わらず、被検査基板における実装部品の実装状態を精度良く検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実装部品検査方法の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１に示すように、実装部品検査方法を実施するための実装部品検査装置１は、チップ抵抗やチップコンデンサ等の実装部品が実装された被検査基板Ｓを載置するための測定ステージ２を有している。この測定ステージ２の上方には、被検査基板Ｓを撮像するカメラ３が駆動機構２ａを介して設置されており、このカメラ３の前段部には、撮像時に点灯して被検査基板Ｓに光を照射するリング型照明４が設けられている。このような構成により、カメラ３は、駆動機構２ａによって、測定ステージ２の上面と平行な平面内をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動され、被検査基板Ｓ上の検査すべき部分を順次撮像していく。
【００１１】
更に、カメラ３には、撮像された画像を取込む処理装置５が接続されている。この処理装置５は、被検査基板Ｓの画像等に基づいて各種処理を実行し、被検査基板Ｓにおいて実装部品が適正に実装されているか否かを判断する。更に、処理装置５には、ユーザインタフェースとしてのコンピュータ６が接続され、このコンピュータ６には、操作者の操作により入力された信号をコンピュータ６に出力するキーボード等の入力部７や、処理装置５による処理結果等を表示する表示部８が接続されている。
【００１２】
なお、コンピュータ６の記憶部には、被検査基板Ｓにおける各実装部品の基準座標データが保存されている。ここで、基準座標とは、被検査基板Ｓ上に設定されたＸ－Ｙ座標系における座標であって、被検査基板Ｓに実装部品を実装する際に目標となる座標のことである。
【００１３】
以上のように構成された実装部品検査装置１において実施される実装部品検査方法について説明する。
【００１４】
初めに、検査基準であるマスタ基板の画像から、基準実装部品が実装される領域を除去した第１の画像の生成を行う。処理装置５による第１の画像の生成処理について、図２に示すフローチャートに従って説明する。まず、検査基準となる基準実装部品が実装されたマスタ基板Ｍ上の検査すべき部分をカメラ３により撮像してその画像Ａを取得する（ステップＳ１０２）。この画像Ａには、図３（ａ）に示すように、各基準座標αｍ（ｍ＝１，２，３・・・）に対して適正に実装された基準実装部品１５の他、マスタ基板Ｍ上に設けられたスルーホール（回路構成部）１６、配線パターン（回路構成部）１７及びシルク印刷文字（印刷部）１８が撮像されている。なお、マスタ基板Ｍの撮像に際しては、各基準実装部品１５の両端部に設けられた電極１５ａがクリーム半田１４等と判別し易い明るさとなるようにリング型照明４を調節する。
【００１５】
画像Ａの取得に続いて、基準実装部品１５を実装する前のプリント基板（未実装基板）１１上の検査すべき部分（マスタ基板Ｍ上の検査すべき部分に対応する部分）をカメラ３により撮像してその画像Ｂを取得する（ステップＳ１０４）。この画像Ｂには、図３（ｂ）に示すように、基準実装部品１５が接続される導電パターン１２が撮像されている。続いて、プリント基板１１上に基準実装部品１５を接続するためのクリーム半田が印刷された半田印刷済基板（半田基板）１３上の検査すべき部分（マスタ基板Ｍ上の検査すべき部分に対応する部分）をカメラ３により撮像してその画像Ｃを取得する（ステップＳ１０６）。この画像Ｃには、図４（ａ）に示すように、プリント基板１１上の導電パターン１２を覆うクリーム半田１４が撮像されている。
【００１６】
画像Ｂ及び画像Ｃを取得した後、両画像間において画像を構成する各画素毎に輝度値の差をとって差画像Ｄを生成する（ステップＳ１０８）。この処理により画像Ｄには、図４（ｂ）に示すように、画像Ｃにおいてクリーム半田１４が塗布された領域に対応する複数の半田領域Ｒｎ（ｎ＝１，２，３・・・）が現われることになる。続いて、各実装部品の基準座標αｍのデータをコンピュータ６の記憶部から読み込む（ステップＳ１１０）。
【００１７】
そして、複数の半田領域Ｒｎから、各基準座標αｍに最も近い半田領域Ｒｎを２つずつ選出し、その半田領域Ｒｎの形状や間隔から部品形状を推定する。そして、基準座標αｍ毎に選出された２つの半田領域Ｒｎを含む領域（すなわち、各基準座標αｍに対して実装部品が実装される領域）をマスキング領域Ｗｍ（ｍ＝１，２，３・・・）とするマスク画像Ｅを生成する（ステップＳ１１２）。例えば、図４（ｂ）に示す画像Ｄにおいては、半田領域Ｒ１，Ｒ７が基準座標α１に対応することとなり、図５（ａ）に示すマスク画像Ｅにおいては、ＸＹ平面内において半田領域Ｒ１，Ｒ７を含む矩形状のマスキング領域Ｗ１が、基準座標αｍに対して実装部品が実装される領域となる。
【００１８】
ここで、基準座標αｍに最も近い２つの半田領域Ｒｎとは、基準座標αｍに一番近い半田領域Ｒｎ、及びその次に近い半田領域Ｒｎのことである。また、マスキング領域Ｗｍは、図５（ａ）に示すように、基準座標αｍ毎に選出された２つの半田領域Ｒｎから所定量（Ｘ軸方向にｄｘ、Ｙ軸方向にｄｙ）外側に外周を有する領域である。なお、マスク画像Ｅの生成に際しては、被検査基板Ｓに実装される実装部品の位置ずれを考慮し、位置ずれした実装部品をも含むように所定量ｄｘ，ｄｙを十分大きくとってマスキング領域Ｗｍとする。
【００１９】
マスク画像Ｅの生成に続いて、ステップＳ１０２で取得したマスタ基板Ｍの画像Ａをマスク画像Ｅによりマスキング処理し、マスタ基板Ｍの画像Ａからマスキング領域Ｗｍに対応する領域を除去した第１の画像Ｆを生成する（ステップＳ１１４）。この処理により第１の画像Ｆでは、図５（ｂ）に示すように、基準実装部品１５の像が除去され、マスタ基板Ｍ上のスルーホール１６、配線パターン１７及びシルク印刷文字１８の像が残ることになる。この第１の画像Ｆをコンピュータ６の記憶部に保存して第１の画像の生成処理が終了となる。
【００２０】
次に、被検査基板Ｓにおける実装部品の実装状態（欠品や位置ずれ等）の検査を行う。処理装置５による被検査基板Ｓの検査処理について、図６に示すフローチャートに従って説明する。まず、被検査基板Ｓの検査すべき部分をカメラ３により撮像してその画像Ｇを取得する（ステップＳ２０２）。この画像Ｇには、図７（ａ）に示すように、各基準座標αｍに位置させるべく実装が行われた実装部品１９の他、被検査基板Ｓ上に設けられたスルーホール（回路構成部）１６、配線パターン（回路構成部）１７及びシルク印刷文字（印刷部）１８が撮像されている。この被検査基板Ｓにおいては、基準座標α１，α２に位置させるべく実装が行われた実装部品１９が位置ずれを起こしている。また、基準座標α３に位置させるべく実装が行われた実装部品１９が欠品している。なお、被検査基板Ｓの撮像に際しては、各実装部品１９の両端部に設けられた電極１９ａがクリーム半田１４等と判別し易い明るさとなるようにリング型照明４を調節する。
【００２１】
続いて、ステップＳ１１２で生成したマスク画像Ｅにより画像Ｇをマスキング処理し、被検査基板Ｓの画像Ｇからマスキング領域Ｗｍに対応する領域を除去した第２の画像Ｈを生成する（ステップＳ２０４）。この処理により第２の画像Ｈでは、図７（ｂ）に示すように、実装部品１９の像が除去され、被検査基板Ｓ上のスルーホール１６、配線パターン１７及びシルク印刷文字１８の像が残ることになる。
【００２２】
そして、ステップＳ１１４で生成した第１の画像Ｆをコンピュータ６の記憶部から読み込み、第１の画像Ｆと第２の画像Ｈとのパターンマッチングを行うことで、画像上におけるマスタ基板Ｍと被検査基板Ｓとの位置ずれ量を算出する（ステップＳ２０６）。具体的には、図７（ｂ）に示すように、第１の画像Ｆにおけるマスタ基板Ｍのスルーホール１６の位置と（同図において破線で示す）、第２の画像Ｈにおける被検査基板Ｓのスルーホール１６の位置との間において、Ｘ軸方向の位置ずれ量及びＹ軸方向の位置ずれ量を算出する。なお、１つのスルーホール１６に着目して位置ずれ量を算出してもよいし、複数のスルーホール１６に着目し平均値として位置ずれ量を算出してもよい。
【００２３】
続いて、被検査基板Ｓの画像Ｇにおいて、Ｘ軸方向の位置ずれ量及びＹ軸方向の位置ずれ量の補正を行い、位置補正画像Ｊを生成する（ステップＳ２０８）。この位置補正画像Ｊにおいては、図８に示すように、第１の画像Ｆにおけるマスタ基板Ｍのスルーホール１６の位置と（同図において破線で示す）、第２の画像Ｈにおける被検査基板Ｓのスルーホール１６の位置とがほぼ一致することになる。
【００２４】
この補正の後、ステップＳ１０２で取得したマスタ基板Ｍの画像Ａと位置補正画像Ｊとの間において画像を構成する各画素毎に輝度値の差をとるなどして、マスタ基板Ｍの画像Ａと位置補正画像Ｊとの比較を行い、被検査基板Ｓにおいて各基準座標αｍに実装部品が適正に実装されているか否かを判断して（ステップＳ２１０）、被検査基板Ｓの検査処理が終了となる。なお、撮像時の照明により周囲の輝度に比べて高い輝度値を有する電極１５ａ，１９ａに着目して、マスタ基板Ｍの画像Ａと位置補正画像Ｊとの比較を行えば、被検査基板Ｓにおける実装部品１９の欠品や位置ずれ等の検査結果を高精度且つ簡易に得ることができる。
【００２５】
以上のように、実装部品検査装置１により実施される実装部品検査方法においては、マスタ基板Ｍに設けられたスルーホール１６の第１の画像Ｆにおける位置と、被検査基板Ｓに設けられたスルーホール１６の第２の画像Ｈにおける位置との間の位置ずれ量を算出し、被検査基板Ｓの画像Ｇにおいて位置ずれ量の補正を行う。そして、この補正後の位置補正画像Ｊを、検査基準であるマスタ基板Ｍの画像Ａと比較するため、被検査基板Ｓの検査すべき部分がカメラ３に対して位置ずれした状態で撮像されても、被検査基板Ｓにおいて各基準座標αｍに実装部品が適正に実装されているか否かを精度良く判断することができる。
【００２６】
しかも、第１の画像Ｆでは基準実装部品１５の像が除去され、第２の画像Ｈでは実装部品１９の像が除去されているため、ステップＳ２０６の位置ずれ量の算出においては、位置ずれや欠品を起こした実装部品１９がノイズになるのを防止することができ、処理速度を向上させることが可能になる。更に、ステップＳ２０６の位置ずれ量の算出においては、マスタ基板Ｍ及び被検査基板Ｓに設けられているスルーホール１６を位置基準として用いるため、位置基準となるマーク等を別途設けておく必要がなく、簡便な実装部品の検査が可能となる。
【００２７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、スルーホール１６を位置基準として、画像上におけるマスタ基板Ｍと被検査基板Ｓとの位置ずれ量の算出を行ったが、スルーホール１６に限らず、配線パターン１７やシルク印刷文字１８等、画像において判別可能な基板上のものを位置基準として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る実装部品検査方法が実施される実装部品検査装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す実装部品検査装置の処理装置による第１の画像の生成処理を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、（ａ）はマスタ基板の画像であり、（ｂ）はプリント基板の画像である。
【図４】図１に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、（ａ）は半田印刷済基板の画像であり、（ｂ）は半田領域を抽出した画像である。
【図５】図１に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、（ａ）はマスク画像であり、（ｂ）は第１の画像である。
【図６】図１に示す実装部品検査装置の処理装置による被検査基板の検査処理を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像を示す模式図であり、（ａ）は被検査基板の画像であり、（ｂ）は第２の画像である。
【図８】図１に示す実装部品検査装置の処理装置における処理画像である位置補正画像を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１５…基準実装部品、１６…スルーホール（回路構成部）、１７…配線パターン（回路構成部）、１８…シルク印刷文字（印刷部）、１９…実装部品、Ａ…マスタ基板の画像、Ｂ…プリント基板の画像、Ｃ…半田印刷済基板の画像、Ｄ…半田領域を抽出した画像、Ｅ…マスク画像、Ｆ…第１の画像、Ｇ…被検査基板の画像、Ｈ…第２の画像、Ｊ…位置補正画像、Ｍ…マスタ基板、Ｓ…被検査基板、Ｗｍ（ｍ＝１，２，３・・・）…マスキング領域。

【出願人】	【識別番号】０００００１２２５【氏名又は名称】日本電産コパル株式会社【住所又は居所】東京都板橋区志村２丁目１８番１０号
【出願日】	平成１５年７月２８日（２００３．７．２８）
【代理人】	【識別番号】１０００８８１５５【弁理士】【氏名又は名称】長谷川芳樹【識別番号】１０００８９９７８【弁理士】【氏名又は名称】塩田辰也【識別番号】１０００９２６５７【弁理士】【氏名又は名称】寺崎史朗
【公開番号】	特開２００５－５１０３２（Ｐ２００５－５１０３２Ａ）
【公開日】	平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願番号】	特願２００３－２８１３０４（Ｐ２００３－２８１３０４）