(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト状のクリーム半田を基板に印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田を撮像装置によって検査する検査装置において、
上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去する緑色波長除去部材と、
上記クリーム半田の側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する全方位照明装置と、上記基板上の平面的なパターンを照明する落射照明装置とを有する照明装置と、
上記全方位照明装置と上記落射照明装置とを照明すべき対照物に応じて切り替える制御装置を備え、
上記制御装置により、撮像の対象が上記基板上の平面的なパターンの場合には、上記落射照明装置を点灯させ、上記全方位照明装置を消灯する一方、撮像の対象が上記基板上の上記半田の場合には、上記全方位照明装置を点灯し、上記落射照明装置を消灯することを特徴とするクリーム半田検査装置。
【請求項２】
撮像する対象を特定するデータを保持するデータ記憶部をさらに備え、
上記データ記憶部に保持されている、上記撮像する対象を特定するデータを上記制御装置で解析して、上記落射照明装置と上記全方位照明装置とを点灯又は消灯させるように制御する請求項１に記載のクリーム半田検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２の上記クリーム半田検査装置を有するクリーム半田印刷機。
【請求項４】
ペースト状のクリーム半田を基板に印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田を撮像装置によって検査する検査方法において、
上記クリーム半田を上記撮像装置で撮像するとき、１つの照明装置のうちの全方位照明装置で上記クリーム半田の全ての側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する一方、上記１つの照明装置のうちの落射照明装置で上記基板上の位置決め用パターンを照明するように、照明する対象物に応じて上記照明装置を切り替えるように制御しながら、上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去することを特徴とするクリーム半田検査方法。
【請求項５】
撮像する対象を特定するデータをデータ記憶部に保持し、上記データ記憶部に保持されている、上記撮像する対象を特定するデータを上記制御装置で解析して、上記落射照明装置と上記全方位照明装置とを点灯又は消灯させるように制御する請求項４に記載のクリーム半田検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品が実装されるプリント基板にクリーム半田を印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田の形状などを検査する検査装置及び方法及び上記検査装置を有する印刷機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の実装工法においては、ＣＳＰ（Chip Size Package）等の新デバイスの登場により益々クリーム半田印刷後の検査が重要視されてきている。こうした中、クリーム半田の印刷状態の検査の高性能化は、最終製品の品質を決定する上で重要な位置を占めるようになった。
以下図面を参照しながら、上述した従来の検査装置の一例について説明する。図５は、従来のプリント基板上に印刷されたクリーム半田を検査する装置の構成を示す図である。クリーム半田３１が印刷されたプリント基板３２を白黒カメラ３４で撮像し、その映像信号による画像に対して被検査部分の窓枠部を設定し、この窓枠部内の画像を解析してクリーム半田３１の印刷状態を検査する。
【０００３】
即ち、クリーム半田３１が印刷されたプリント基板３２の上方に白黒カメラ３４を配置するとともにその両側に照明３５を配置し、プリント基板３２を白黒カメラ３４で撮像する。白黒カメラ３４から発信される映像信号は、２値化処理部３６で予め設定されているクリーム半田３１の２値化データと比較して２値化される。次に、演算部３７で、前記２値化されたクリーム半田３１の情報に基づきクリーム半田３１の面積と重心とを求め、予め設定されている判定基準面積および判定基準位置ズレ量とを判定部３８で比較して、クリーム半田印刷状態の良否を判定していた。なお、図５における３３はプリント基板３２のランドであり、３９はプリント基板３２の配線パターンである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の白黒カメラによる印刷後のクリーム半田を検査するための装置は、クリーム半田の明るさのレベルと背景の明るさのレベルが同一になることがあり、そのため、クリーム半田だけを２値化することができず、正常にクリーム半田の検査を行うことができないことが多かった。また、カラー画像処理方式や３次元測定によるものは、装置自体が高価になり設備搭載を難しくしていた。
【０００５】
さらに、従来の光学系では特にクリーム半田表面上のフラックスなどによる照射光の乱反射や、印刷されたクリーム半田の形状による反射光のばらつきにより正確な面積計測が困難であった。
【０００６】
さらに、従来の光学系では、位置決めのためのプリント基板上の特徴パターンの識別には落射に近い照明が必要であり、クリーム半田の識別には全方位からの拡散照明が必要であり、１つの光学系で双方の識別を両立させることが困難であった。
本発明は、上記問題を解決するもので、クリーム半田が印刷されたプリント基板を撮像する検査装置において、印刷されたクリーム半田の検査を安価で正確に行うことができるクリーム半田印刷機用検査装置及び方法及び該検査装置を有する印刷機を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために本発明は以下のように構成している。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、ペースト状のクリーム半田を基板に印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田を撮像装置によって検査する検査装置において、
上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去する緑色波長除去部材と、
上記クリーム半田の側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する全方位照明装置と、上記基板上の平面的なパターンを照明する落射照明装置とを有する照明装置と、
上記全方位照明装置と上記落射照明装置とを照明すべき対照物に応じて切り替える制御装置を備え、
上記制御装置により、撮像の対象が上記基板上の平面的なパターンの場合には、上記落射照明装置を点灯させ、上記全方位照明装置を消灯する一方、撮像の対象が上記基板上の上記半田の場合には、上記全方位照明装置を点灯し、上記落射照明装置を消灯することを特徴とするクリーム半田検査装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２態様によれば、撮像する対象を特定するデータを保持するデータ記憶部をさらに備え、
上記データ記憶部に保持されている、上記撮像する対象を特定するデータを上記制御装置で解析して、上記落射照明装置と上記全方位照明装置とを点灯又は消灯させるように制御する第１態様に記載のクリーム半田検査装置を提供する。
【００１３】
本発明の第３態様によれば、第１又は２の態様の上記クリーム半田検査装置を有するクリーム半田印刷機を提供する。
【００１４】
本発明の第４態様によれば、ペースト状のクリーム半田を基板に印刷する印刷機で印刷されたクリーム半田を撮像装置によって検査する検査方法において、
上記クリーム半田を上記撮像装置で撮像するとき、１つの照明装置のうちの全方位照明装置で上記クリーム半田の全ての側面を上記半田の高さ方向と異なる方向から全方位的に照明する一方、上記１つの照明装置のうちの落射照明装置で上記基板上の位置決め用パターンを照明するように、照明する対象物に応じて上記照明装置を切り替えるように制御しながら、上記撮像装置に入光する波長のうち緑色波長のみを除去することを特徴とするクリーム半田検査方法を提供する。
【００１６】
本発明の第５態様によれば、撮像する対象を特定するデータをデータ記憶部に保持し、上記データ記憶部に保持されている、上記撮像する対象を特定するデータを上記制御装置で解析して、上記落射照明装置と上記全方位照明装置とを点灯又は消灯させるように制御する第４態様に記載のクリーム半田検査方法を提供する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の種々の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１実施形態におけるクリーム半田検査装置の構成を示すものである。
図１において、１はプリント基板、２はプリント基板１上に印刷されたクリーム半田、４はプリント基板１上のランド、５はプリント基板１上の配線パターンである。また、６は白黒カメラ、７は緑色成分を除去するフィルタ、８は照明装置、９は白黒カメラ６で撮像された映像信号を受信して、予め設定されたクリーム半田２の明るさを示す部分を抽出して２値化する２値化処理部である。１０は２値化処理部９によって抽出された半田の面積及びサイズを演算により測定する演算部、１１は予め設定されたしきい値に基づいて、半田印刷の良否の判定を行う判定部である。
【００２０】
図２は、半田が印刷されていない基板の部分（配線パターンの部分であって半田が印刷される部分以外の部分も含む）が基板に塗布されるレジストのために緑色であり、緑色の明るさと半田の明るさとが大略同じであるため、この緑色を除去する上記フィルタ７の動作を説明するものである。図２（ａ）は縦軸が透過率、横軸が波長を示すフィルタ７の特性図である。図２（ｂ）はフィルタ７による効果を示す図である。すなわち、フィルタ７を通過させると、青や赤の光は８０％以上透過するが、緑色のみ透過しないことがわかる。図２（ｂ）において、点線で囲まれた部分は半田の明るさを示す領域である。
【００２１】
図３は、照明装置８の構成を示す図である。１２はクリーム半田２をその周囲の全方位から照射するための照明装置、１３はプリント基板１上の特徴パターンを識別するための落射照明装置、１４は照明装置１２の切替えのための制御部、１５は撮像する対象を特定するデータのあるデータ記憶部である。このように構成することによって、対象物に応じて、具体的には、半田を照明するときには制御部１４により全方位照明装置１２のみを光らせて全方位照明を行う一方、半田以外の平面的なパターンを照明することには制御部１４により全方位照明装置１２をオフにして落射照明装置１３をオンにして、落射照明装置１３で上記平面的なパターンを照明することができる。
【００２２】
図４は、後述するように、クリーム半田の形状と面積計測の関係を説明するものである。
【００２３】
以下、上記各構成要素のクリーム半田検査装置について図１〜図４を参照しながらその動作について説明する。
被検査対象物の一例としてのプリント基板１を白黒カメラ６で撮像する。このとき、入射光がフィルタ７を通過することにより、図２（ｂ）に示すように、プリント基板１の半田が印刷されていない部分を示す緑色が除去され、明るさのレベルが減少する。これによって、基板１上の配線パターン５とクリーム半田２の明るさのレベルに差異が発生する。フィルタ７ｋ通過後にクリーム半田２を２値化処理部９により２値化し、２値化された情報に基づいて演算部９において半田２の面積や位置の計測を行い、判定部１０において、半田２の面積や位置が許容範囲内か否か判断することによって、半田印刷の良否判定を行う。
【００２４】
次に、クリーム半田２を撮像する際に、クリーム半田２全体を照射する照明装置８を使用することで、図４（ｂ），（ｅ）に示すように理想的な形状（例えば、図４ｂのように半田の斜面の傾斜が少ないような形状）でないクリーム半田２であっても、図４（ａ），（ｄ）に示すように理想的な形状のクリーム半田２と同様に、図４（ｃ），（ｆ）に示すように、正確な２次元の画像を得ることができる。すなわち、この実施形態では、半田２に対して、半田２の上から下向きに落射光源により照明するとき、半田２の表面で反射した光線が半田２の上方の白黒カメラ６に入り、半田２の撮像を行うようにしている。従って、図４（ｂ）に示すように、半田２の側面の傾斜がほとんどなく、半田２の上から下向きに落射光源により照明するとき、半田２からの反射光のほとんどがカメラに入るような理想的な形状の半田２では、図４（ｅ）に示すように、半田２において計測できない部分は、半田２の周囲のごく僅かな領域であり、半田２のほとんどの部分が計測できる。
【００２５】
これに対して、図４（ａ）に示すように、半田２の側面が緩やかな傾斜を持つ場合には、半田２の側面で反射した落射光源からの反射光線は白黒カメラ６に入らない。このため、図４（ｄ）に示すように、半田２の中心部分の平面を除く側面部分が計測できない領域となってしまい、半田２の正確な面積や位置を計測できないことになる。これに対して、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、単なる落射光源ではなく、半田２の側面に対しても半田２の側面側から照明できるようにしているため、半田２の側面で反射した反射光線が白黒カメラ６内に入ることができ、図４（ｆ）に示すように半田２の側面のほとんどの領域を計測することができるのである。
【００２６】
ここで、照明装置８の制御構成について、図３を元に説明する。データ記憶部１５に保持されているデータを照明装置駆動用の制御部１４で解析し、撮像の対象がプリント基板１上の特徴パターン（例えば、マークなどのように位置決めに使用する位置決め用パターン）の場合には、照明装置８の構成要素である落射照明装置１３を点灯させ、全方位照明装置１２を消灯する。また、撮像の対象がプリント基板１上のクリーム半田２の場合には、全方位照明装置１２を点灯し、落射照明装置１３を消灯する。この結果、平面に対して垂直に落ちる光の光量を落とすことができる。これによって、特徴パターンの識別の場合にはより良好なコントラストが得られ、半田検査の場合にはフラックスの反射等による面積計測誤差を削減できる。
【００２７】
上記実施形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
まず、プリント基板１上に印刷されたクリーム半田２を照明して撮像するとき、半田２とプリント基板１上の緑色部分の明るさのレベルの差が発生し、従来白黒画像処理では困難であった。しかしながら、本実施形態では、緑色波長をフィルタ７で除去することにより、プリント基板上のクリーム半田２と緑色をしているプリント基板１上のパターンとの間の明るさの差を大きくし、両者を正確に区別することが可能となり、これによってクリーム半田２の検査を正確に行うことができる。
【００２８】
さらに、クリーム半田２の形状が正しい形状をしていない場合であっても正確に検査を行うことが可能となる。
さらに、同一の光学系でプリント基板１上の特徴パターンの識別とクリーム半田の検査を両立することが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、撮像装置に入射する光線の成分のうち、緑色成分をカットすることで、従来プリント基板上のクリーム半田と緑色をしているプリント基板上のパターンを正確に区別することが不可能であった問題を解決することができ、これによってクリーム半田の検査を正確に行うことができる。
【００３０】
さらに、半田に対する照明を単一方向の光源とせずに印刷されたクリーム半田に対して全方向から光を照射することにより、クリーム半田に含まれるフラックスの反射やクリーム半田の形状に影響されることなく正確な検査ができる。
さらに、全方位照明と落射照明との組み合わせにより、プリント基板上の特徴パターンの識別とクリーム半田の検査をそれぞれ最適な照明を選択して検査することにより、それぞれ両立させることができる。
さらに、落射照明とクリーム半田のための全方向からの全方位照明を、撮像する対象に応じて切り替えることにより、より正確な特徴パターンの識別とクリーム半田の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に関わるクリーム半田印刷検査装置の構成を示す概略図である。
【図２】  図１のみ緑色を除去するフィルタの動作を示した図である。
【図３】  図１の照明装置の構成を示した図である。
【図４】  クリーム半田の形状と面積計測の関係を示した図である。
【図５】  従来のクリーム半田印刷検査装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  プリント基板
２  クリーム半田
４  ランド
５  配線パターン
６  白黒カメラ
７  フィルタ
８  照明装置
９  ２値化処理部
１０  演算部
１１  判定部
１２  全方位照明装置
１３  落射照明装置
１４  制御部
１５  データ記憶部
【図１】
0003665495.tif 000002
【図２】
0003665495.tif 000003
【図３】
0003665495.tif 000004
【図４】
0003665495.tif 000005
【図５】
0003665495.tif 000006