(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段を用いてフレキシブルプリント配線板のはんだ付け部を検査する外観検査装置であって、
前記フレキシブルプリント配線板を吸着保持する保持台を備え、
前記保持台は、
前記フレキシブルプリント配線板が載置されると共に第１の吸着孔が開口する保持面と、
前記保持面に開口する開口部を有する収容穴と、
上下方向に沿って摺動可能に前記収容穴に収容されている大径部と、前記開口部を通過可能である小径部と、を有する摺動体と、
前記摺動体を上方に付勢する付勢手段と、
前記第１の吸着孔と前記収容穴に接続され、負圧を発生させる減圧手段と、を備え、
前記小径部は、前記小径部の先端で開口する第２の吸着孔を有し、
前記摺動体は、前記第２の吸着孔と、前記収容穴において前記大径部よりも下方の空間と、を連通させる通路を有し、
前記付勢手段が前記摺動体を付勢することで、前記小径部の先端が前記保持面よりも上方に位置しており、
前記第２の吸着孔が前記フレキシブルプリント配線板で閉塞されると、前記減圧手段の負圧によって前記摺動体が引き寄せられて前記小径部が前記収容穴の中に収容され、
前記小径部は、前記第２の吸着孔を囲むように前記小径部の先端に設けられた緩衝材を
有することを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）のはんだ付け部を検査する外観検査装置（ＡＯＩ：Automatic Optical Inspection）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＶカメラを用いてプリント基板の半田付け部の良否を自動的に検査する半田付け検査装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６４−１３４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フレキシブルプリント配線板には加工等の影響によって波打ちが生じている場合がある。こうしたフレキシブルプリント配線板のはんだ付け部をカメラを用いて検査する場合に、波打ちによる浮き上がり部分の高低差がカメラの被写界深度を上回っていると、カメラのピントが合わず画像がぼけてしまって検査精度が低下したり、波打ちを抑えるために時間を要するという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、フレキシブルプリント配線板のはんだ付け部の検査精度及び検査効率の向上を図ることが可能な外観検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明に係る外観検査装置は、撮像手段を用いてフレキシブルプリント配線板のはんだ付け部を検査する外観検査装置であって、前記フレキシブルプリント配線板を吸着保持する保持台を備え、前記保持台は、前記フレキシブルプリント配線板が載置されると共に第１の吸着孔が開口する保持面と、前記保持面に開口する開口部を有する収容穴と、上下方向に沿って摺動可能に前記収容穴に収容されている大径部と、前記開口部を通過可能である小径部と、を有する摺動体と、前記摺動体を上方に付勢する付勢手段と、前記第１の吸着孔と前記収容穴に接続され、負圧を発生させる減圧手段と、を備え、前記小径部は、前記小径部の先端で開口する第２の吸着孔を有し、前記摺動体は、前記第２の吸着孔と、前記収容穴において前記大径部よりも下方の空間と、を連通させる通路を有し、前記付勢手段が前記摺動体を付勢することで、前記小径部の先端が前記保持面よりも上方に位置しており、前記第２の吸着孔が前記フレキシブルプリント配線板で閉塞されると、前記減圧手段の負圧によって前記摺動体が引き寄せられて前記小径部が前記収容穴の中に収容されることを特徴とする。
【０００７】
［２］上記発明において、前記小径部は、前記第２の吸着孔を囲むように前記小径部の先端に設けられた緩衝材を有してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、摺動体の小径部の先端が保持面よりも上方に位置しているので、フレキシブルプリント配線板の浮き上がり部分に摺動体が吸い付くことができる。
【０００９】
また、摺動体がフレキシブルプリント配線板に吸い付いて、第２の吸着孔がフレキシブルプリント配線板で閉塞されると、減圧手段の負圧によって摺動体が引き寄せられて小径部も収容穴の中に収容されるので、フレキシブルプリント配線板の浮き上がり部分を抑えて保持面に密着させることができる。
【００１０】
このため、フレキシブルプリント配線板のはんだ付け部の検査の精度と効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、フレキシブルプリント配線板のはんだ付け部を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態におけるはんだ付け部の外観検査装置の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２のIII部の拡大図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の実施形態における保持台によるフレキシブルプリント配線板の吸着保持動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
本実施形態における外観検査装置は、フレキシブルプリント配線板１００に実装された電子部品１０４のはんだ付け部１０６の良否を、画像処理技術を用いて検査するための装置である。
【００１４】
先ず、検査対象であるフレキシブルプリント配線板１００の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１５】
図１はフレキシブルプリント配線板のはんだ付け部を示す断面図である。
【００１６】
フレキシブルプリント配線板１００は、図１に示すように、絶縁層１０１と、配線パターン１０２と、電子部品１０４と、を備えている。
【００１７】
絶縁層１０１は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の電気絶縁性を有する材料から構成されたフレキシブルなフィルムである。
【００１８】
配線パターン１０２は、例えば銅（Ｃｕ）等から構成されており、電子部品１０４が電気的に接続されるランド１０３を端部に有している。この配線パターン１０２は、例えば、絶縁層１０１に積層された銅箔を所定形状にエッチングすることで形成されている。
【００１９】
電子部品１０４は、例えば、チップ型の抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ＩＣ等のチップ実装部品、ＳＯＰやＱＦＰ等のリード実装部品、或いはコネクタやスイッチ等の接続部品等の表面実装型の電子部品である。
【００２０】
この電子部品１０４の電極１０５が配線パターン１０２のランド１０３にはんだ付けされて、電極１０５とランド１０３の間にはんだ付け部１０６（はんだフィレット）が形成されることで、電子部品１０４が配線パターン１０２上に実装されている。
【００２１】
以上に説明したフレキシブルプリント配線板１００には、貫通孔、補強板、配線パターン、リフローの温度等に起因して波打ち現象が発生している場合がある。なお、ここでいう貫通孔とは、フレキシブルプリント基板１００においてトリムライン（コーナマーク）を示すための比較的大きな異形の貫通孔である。
【００２２】
因みに、フレキシブルプリント配線板１００において上記の波打ち現象によって大きく浮き上がる部分１００ａ（図４（ａ）参照）を予め特定しておくことが可能であり、後述する保持台２０の第２の吸着ボックス４０は、この浮き上がり部分１００ａに対応するように配置されている。
【００２３】
次に、本実施形態における外観検査装置１の構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２４】
図２は本実施形態におけるはんだ付け部の外観検査装置の構成を示す断面図、図３は図２のIII部の拡大図である。
【００２５】
本実施形態における外観検査装置１は、図２に示すように、第１のカメラ１１と、第１の照明装置１２と、コンピュータ１３と、保持台２０と、を備えている。
【００２６】
第１のカメラ１１は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えたカメラであり、フレキシブルプリント配線板１００上のはんだ付け部１０６を真上から撮像する。
【００２７】
第１の照明装置１２は、第１のカメラ１１によって撮像されるはんだ付け部１０６に対して光を照射する光源であり、例えば、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、レーザ、或いは蛍光灯等から構成されている。この第１の照明装置１２は、第１のカメラ１１の光軸を取り囲むようなリング形状を有しており、はんだ付け部１０６に向かって真上から光を照射する。
【００２８】
なお、第１の照明装置１２の形状は、はんだ付け部１０６に向かって真上から光を照射することが可能であれば、リング状に限定されない。また、ハーフミラー等を介在させることで、第１の照明装置１２を第１のカメラ１１から離れた位置に配置させてもよい。
【００２９】
本実施形態では、第１のカメラ１１と第１の照明装置１２とが、特に図示しない移動機構によって水平方向（図２中におけるＸＹ平面方向）に移動することが可能となっている。なお、保持台２０を水平方向に移動させることで、第１のカメラ１１及び第１の照明装置１２を保持台２０に対して相対移動させてもよい。
【００３０】
第１の照明装置１２からフレキシブルプリント配線板１００に照射された光は、はんだ付け部１０６等で反射され、真上に反射された光が第１のカメラ１１によって画像データとして取り込まれる。
【００３１】
第１のカメラ１１はコンピュータ１３に接続されており、第１のカメラ１１によって撮像された画像データはコンピュータ１３に送信される。
【００３２】
コンピュータ１３は、第１のカメラ１１によって撮像された画像データに対して画像処理を行うことで、はんだ付け部１０６の良否の判断を行う。具体的な処理の一例としては、例えば、コンピュータ１３が、画像データに対して二値化処理を行い、当該二値化画像の対象領域における所定濃度の面積を許容値と比較することで、はんだ付け部１０６の良否を判断する。
【００３３】
なお、図２に示すように、フレキシブルプリント配線板１００のはんだ付け部１０６を斜め上方から撮像する第２のカメラ１４を外観検査装置１が備えてもよい。第２のカメラ１４によって斜め上方からはんだ付け部１０６を撮像することで、平面方向のみならず高さ方向の情報も取得することができるので、はんだ付け部１０６の検査の精度が向上する。
【００３４】
第１のカメラ１１と同様に、このような第２のカメラ１４の光軸の周囲には、リング状の第２の照明装置１５が配置されており、この第２の照明装置１５によって、はんだ付け部１０６に対して第２のカメラ１４と同じ角度から光を照射することができる。
【００３５】
保持台２０は、第１のカメラ１１や第２のカメラ１４の撮像対象であるフレキシブルプリント配線板１００を吸着保持する基台である。この保持台２０は、図２に示すように、第１の吸着ボックス３０と、第２の吸着ボックス４０と、連結ボックス８０と、真空ポンプ９０と、を備えている。
【００３６】
この保持台２０は、フレキシブルプリント配線板１００を吸着保持する保持面２１を有している。この保持面２１は、第１の吸着ボックス３０の上面３１と、第２の吸着ボックス４０の上面５１と、から構成されており、フレキシブルプリント配線板１００よりも大きなサイズを有している。この保持面２１は、第１の吸着ボックス３０と第２の吸着ボックス４０とが隣接すると共に、これらの上面３１，５１が同一平面状に位置していることで形成されている。
【００３７】
本実施形態では、上述のように第２の吸着ボックス４０が、フレキシブルプリント配線板１００の浮き上がり部分１００ａに対応するように配置されている。これに対し、第１の吸着ボックス３０は、それ以外の部分（浮き上がりが比較的小さな部分や平坦な部分）に対応するように配置されている。
【００３８】
なお、図２に示す例では、第２の吸着ボックス４０が一つしか図示されていないが、第２の吸着ボックス４０の数や配置は、特にこれに限定されず、フレキシブルプリント配線板１００の浮き上がり部分１００ａに応じて適宜設定される。
【００３９】
また、本例では、フレキシブルプリント配線板１００を保持面２１上に直接的に載置するように説明したが、特にこれに限定されない。例えば、製造工程間でフレキシブルプリント配線板１００を搬送するためのキャリアを介して、フレキシブルプリント配線板１００を保持面２１上に間接的に載置してもよい。
【００４０】
第１の吸着ボックス３０は、フレキシブルプリント配線板１００が載置される上面３１と、連結ボックス８０を介して真空ポンプ９０に接続された内部空間３２と、を有している。内部空間３２は、複数の第１の吸着孔３３で上面３１に開口している。
【００４１】
第２の吸着ボックス４０は、収容部材５０と、スライド部材６０と、バネ７０と、を備えている。
【００４２】
収容部材５０は、図３に示すように、フレキシブルプリント配線板１００が載置される上面５１と、連結ボックス８０を介して真空ポンプ９０に接続された収容穴５２と、を備えている。収容部材５０の収容穴５２は、上面５１で開口している開口部５３と、開口部５３の内径よりも大きな内径を有する収容部５４と、を有している。
【００４３】
スライド部材６０は、収容穴５２の開口部５３を通過可能な外径（つまり開口部５３よりも小さな外径）を有する小径部６１と、開口部５３よりも大きく且つ収容部５４内に収容された大径部６５と、を備えている。大径部６５は、収容部５４の内径よりも若干小さな外径を有しており、上下方向に沿って収容部５４内を摺動することが可能となっている。
【００４４】
収容穴５２において大径部６５よりも下方の空間５５には、バネ７０が圧縮された状態で収容されている。本実施形態では、このバネ７０は、例えばコイルスプリングであり、スライド部材６０を上方に付勢している。なお、バネ７０をコイルスプリング以外のバネで構成したり、バネ７０の代わりにゴムやスポンジ等の弾性部材を用いてもよい。
【００４５】
スライド部材６０の小径部６１の先端には、第２の吸着孔６２が開口している。また、スライド部材６０には、当該スライド部材６０を上下方向に貫通する通路６６が形成されており、この通路６６を介して、先端の第２の吸着孔６２と、収容穴５２において大径部６５よりも下方の空間５５とが連通している。
【００４６】
また、この小径部６１は、第２の吸着孔６２を囲むように小径部６１の先端に設けられた緩衝材６３を有している。緩衝材６３の具体例としては、例えばシリコーンゴムやウレタンゴム等のゴム（ラバー）を例示することができる。こうした緩衝材６３が小径部６１の先端に取り付けられていることで、スライド部材６０がフレキシブルプリント配線板１００に当接する際に、フレキシブルプリント配線板１００を傷付けてしまうのを防止することができる。
【００４７】
図２に示すように、連結ボックス８０は、第１及び第２の吸着ボックス３０，４０の下方に配置されている。この連結ボックス８０は内部空間８１を有しており、この内部空間８１は、第１の連通孔３４を介して第１の吸着ボックス３０の内部空間３２に連通していると共に、第２の連通孔５６を介して第２の吸着ボックス４０の収容穴５２に連通している。さらに、この内部空間８１には、接続口８２に接続された配管９１を介して真空ポンプ９０が接続されており、この真空ポンプ９０は負圧を発生させることが可能となっている。
【００４８】
なお、本実施形態では、連結ボックス８０を介して２つの吸着ボックス３０，４０を共通の真空ポンプ９０に接続したが、２つの吸着ボックス３０，４０に別々の真空ポンプを接続してもよい。
【００４９】
次に、以上に説明した外観検査装置１の保持台２０によるフレキシブルプリント配線板１００の吸着保持動作について、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら説明する。
【００５０】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は本実施形態における保持台によるフレキシブルプリント配線板の吸着保持動作を説明するための図である。
【００５１】
フレキシブルプリント配線板１００が保持台２０に載置される前は、バネ７０の弾性力によってスライド部材６０が上方に押し上げられている。このため、当該スライド部材６０の小径部６１の先端が、収容穴５２の開口部５３を介して突出して保持面２１よりも上方に位置している。
【００５２】
なお、この状態において、スライド部材６０の大径部６５は開口部５３の内径よりも大きな外径を有しているので、大径部６５の上面が収容穴５２の収容部５４の上端面に当接することで、バネ７０によるスライド部材６０の押し上げが制限されている。
【００５３】
そして、図４（ａ）に示すように、フレキシブルプリント配線板１００が保持台２０の保持面２１上に載置されると、真空ポンプ９０が第１の吸着孔３３を介してフレキシブルプリント配線板１００を吸い寄せて、第１の吸着ボックス３０の上面３１上にフレキシブルプリント配線板１００を吸着保持する。
【００５４】
この際、スライド部材６０の小径部６１の先端がフレキシブルプリント配線板１００の浮き上がり部分１００ａに接触或いは近接しているため、真空ポンプ９０が当該浮き上がり部分１００ａを第２の吸着孔６２を介して吸い寄せて、スライド部材６０がフレキシブルプリント配線板１００に吸い付き、第２の吸着孔６２がフレキシブルプリント配線板１００で閉塞される。
【００５５】
ここで、スライド部材６０の大径部６５と収容穴５２の収容部５４との間には、数十μｍ程度のクリアランスしか設定されていないため、フレキシブルプリント配線板１００によって第２の吸着孔６２が閉塞されると、収容穴５２の空間５５が実質的に密閉される。
【００５６】
このため、図４（ｂ）に示すように、スライド部材６０がフレキシブルプリント配線板１００に吸い付いたままの状態で、真空ポンプ９０が発生させた負圧によって、スライド部材６０がバネ７０の弾性力を抗して下方に引き寄せられる。そして、緩衝材６３を含む小径部６１が収容穴５２の開口部５３内に収容されると、フレキシブルプリント配線板１００の浮き上がり部分１００ａも第２の吸着ボックス４０の上面５１に密着するので、フレキシブルプリント配線板１００の波打ちが抑えられる。
【００５７】
上記の要領でフレキシブルプリント配線板１００が保持台２０の保持面２１に吸着保持されたら、カメラ１１がフレキシブルプリント配線板１００のはんだ付け部１０６を撮像し、コンピュータ１３が画像処理技術を用いてはんだ付け部１０６の良否を判定することで、はんだ付け部の検査を実行する。
【００５８】
以上のように、本実施形態では、スライド部材６０の小径部６１の先端が保持面２１よりも上方に位置しているので、フレキシブルプリント配線板１００の浮き上がり部分１００ａにスライド部材６０が吸い付くことができる。
【００５９】
これに対し、第２の吸着ボックス４０を備えていない従来の保持台では、波打ちによる浮き上がりが大き過ぎると、当該フレキシブルプリント配線板を吸着保持することができない場合すらある。
【００６０】
また、本実施形態では、スライド部材６０がフレキシブルプリント配線板１００に吸い付いて、第２の吸着孔６２がフレキシブルプリント配線板１００で閉塞されると、真空ポンプ９０の負圧によってスライド部材６０が下方に引き寄せられて小径部６１も収容穴４２の中に収容されるので、フレキシブルプリント配線板１００の浮き上がり部分１００ａを抑えて当該フレキシブルプリント配線板１００全体を保持面２１に密着させることができる。
【００６１】
このため、本実施形態では、フレキシブルプリント配線板１００のはんだ付け部の検査の精度と効率を向上させることができる。
【００６２】
特に、上述の第２のカメラ１４のように、フレキシブルプリント配線板１００を斜め上方から撮像する場合には、真上から撮像する場合と比較して被写界深度が実質的に狭くなるため、その効果は顕著である。
【００６３】
本実施形態における第１のカメラ１１や第２のカメラ１３が本発明における撮像手段の一例に相当し、本実施形態におけるスライド部材６０が本発明における摺動体の一例に相当し、本実施形態におけるバネ７０が本発明における付勢手段の一例に相当し、本実施形態における真空ポンプ９０が本発明における減圧手段の一例に相当する。
【００６４】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００６５】
１…外観検査装置
２０…保持台
２１…保持面
３０…第１の吸着ボックス
３３…第１の吸着孔
４０…第２の吸着ボックス
５２…収容穴
５３…開口部
５４…収容部
５５…空間
６０…スライド部材
６１…小径部
６２…第２の吸着孔
６３…緩衝材
６５…大径部
６６…通路
７０…バネ
９０…真空ポンプ
１００…フレキシブルプリント配線板
１００ａ…浮き上がり部分
１０６…はんだ付け部
【図１】
0005756008.tif 000002
【図２】
0005756008.tif 000003
【図３】
0005756008.tif 000004
【図４】
0005756008.tif 000005