(57)【要約】【課題】部品間の距離が非常に狭いため、部品間に検査エリアを設けた場合には、検査エリアに付着した半田ボールをブリッジとして判定したり、位置ズレを起して検査エリアに侵入した隣接部品を異物として誤検知することがあり、微小部品を高密度によって実装した場合の検査において、誤検知による歩留りの低下が著しいといった問題があった。【解決手段】プリント基板Ｐに実装されたチップ部品Ｃ等の部品を撮影した画像を記憶すると共に、該撮影した部品の画像と予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品に検査ウインドウを設け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行う実装基板の検査方法である。【選択図】　　　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に実装されたチップ部品等の部品を撮影した画像を記憶すると共に、該撮影した部品の画像と予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品に検査ウインドウを設け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行うことを特徴とする実装基板の検査方法。
【請求項２】
プリント基板に実装したチップ部品等部品を撮影した画像を検出する検出器と、
チップ部品等の部品が実装されたプリント基板を検査プログラムに基づいて前記部品が前記検出器の位置にくるように移動させるＸ−Ｙステージと、
前記検出器によって得られた画像と、予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品の検査ウインドウを儲け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行う制御装置と、
を具備したことを特徴とする実装基板の検査装置。
【請求項３】
プリント基板に照射したＸ線の画像を検出する検出器と、
チップ部品等の部品が実装されたプリント基板を検査プログラムに基づいて前記部品が前記検出器の位置に来るように移動させるＸ−Ｙステージと、
前記検出器によって得られたＸ線画像と、予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品に検査ウインドウを設け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行う制御装置と、
を具備したことを特徴とする実装基板の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高密度実装プリント基板に実装されている部品のチェックおよび部品間に付着した半田ボール等による異物やブリッジをチェックするための実装基板の検査方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高密度実装プリント基板に部品を半田付けした実装基板が多く製造されているが、前記部品には、、例えば、６００μｍ×３００μｍの大きさのチップ部品で、かつ、部品間の距離も１５０μｍ以下のものである。そのため、多数の部品を実装するためには、部品を半田付けするためのパッドが部品の裏面側にくるようにパターン形成が行われている。
【０００３】
従って、部品を半田付けした後の部品の半田付け状態を検査するには、従来のような光学的な画像撮影では半田付け部分が部品の裏面側に位置するため、半田状態を検査することができない。そこで、このような実装基板の半田付け状態を検査する方法としてＸ線撮影によって行うようになってきている。
【０００４】
ところで、前記したチップ部品等の部品をパッドに半田付けするには、パッドにクリーム半田を塗布しておき、その上に、部品を載置しリフロー炉内に搬送してクリーム半田を加熱溶融し半田付けするのであるが、部品が位置ズレを生じることに加えて、このリフロー炉内においてクリーム半田が飛散して部品と部品との間に半田ボールとして付着したりブリッジを形成することがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような部品間に半田ボールＢが付着した状態において前記Ｘ線撮影した場合に、前記した如く部品間の距離が１５０μｍと非常に狭いため、図３に示すように５０μｍの検査エリアＳを部品間に設けた場合には、前記半田ボールをブリッジとして判定したり、位置ズレを起こして前記した検査エリアＳに侵入した隣接部品を異物として誤検知することがあり、微小部品を高密度に実装した場合の検査において、誤検知による歩留りの低下が著しいといった問題があった。なお、図３において、Ｃはチップ部品、Ｐａはパッドである。
【０００６】
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、実装した部品を基準として検査ウインドウを設定し、該検査ウインドウ内に検査部品以外の半田ボール等の異物が存在するか否かを検出するようにしたので、部品に多少のずれがあっても異物としての誤判定が生じない実装基板の検査方法およびその装置を提供せんとするにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明における実装基板の検査方法は前記した目的を達成せんとするもので、その手段は、プリント基板に実装されたチップ部品等の部品を撮影した画像を記憶すると共に、該撮影した部品の画像と予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品に検査ウインドウを設け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明における実装基板の検査装置の手段は、プリント基板に実装したチップ部品等の部品を撮影した画像を検出する検出器と、チップ部品等の部品が実装されたプリント基板を検査プログラムに基づいて前記部品が前記検出器の位置にくるように移動させるＸ−Ｙステージと、前記検出器によって得られた画像と、予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品に検査ウインドウを儲け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行う制御装置とより構成したものである。
【０００９】
さらに、本発明における実装基板の検査装置の他の手段は、プリント基板に照射したＸ線の画像を検出する検出器と、チップ部品等の部品が実装されたプリント基板を検査プログラムに基づいて前記部品が前記検出器の位置に来るように移動させるＸ−Ｙステージと、前記検出器によって得られたＸ線画像と、予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品に検査ウインドウを設け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行う制御装置とより構成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る実装基板の検査装置の一実施の形態を示すブロック図にして、１はＸ線を後述するプリント基板Ｐに向かって照射するＸ線発生器、２はチップ部品Ｃが実装されたプリント基板ＰをＸ−Ｙ軸方向に移動させるためのＸ−Ｙステージ、３は前記Ｘ線発生器１より照射されたＸ線がプリント基板Ｐを通過して得られるチップ部品Ｃとプリント基板Ｐ上のパッドとの画像を検出する検出器、４はチップ部品Ｃのずれや半田ボール等の異物の有無を検査するための制御装置にして、以下の回路から構成されている。
【００１１】
４１は後述するＣＰＵ４５よりの指令によって前記Ｘ線発生器１を駆動するＸ線管に流す電流を制御する管電流制御部、４２はプリント基板Ｐに実装されたチップ部品Ｃが前記検出器３の真下にくるようにＸ−Ｙステージを移動させるステージ制御部、４３は前記検出器３から出力される画像を記憶する画像メモリを含み、かつ、該画像メモリに取り込まれた画像における輝度信号からなる画像データを記憶すると共に、前記チップ部品Ｃの検査エリアのウインドウや取付け状態の判定基準等を危篤するメモリにして、判定基準等は図示しないキーボードなどからなる入力装置によって予め設定されている。
【００１２】
４４は前記メモリ４３に一時的に記憶された輝度信号中からウインドウに対応する範囲の輝度信号を抽出し、後述する所定の演算を実行する画像処理部、４５はチップ部品Ｃのズレ検査やチップ部品Ｃの間に異物が存在するかのプログラムを記憶し、前記各部４１〜４４を制御すると共に、画像処理部４４の演算結果とメモリ４３に記憶した取付けの良否判定基準とを比較し、判定結果を出力部４６を介して外部に出力するＣＰＵである。
【００１３】
次に、図４に示す半田が飛散して半田ボールＢが存在するか否かの判定を行う方法を図２のフローチャートと共について説明する。
先ず、キーボードや予め製作したプログラムより検査プログラムの読み込みを行い、プリント基板Ｐの所定の位置までＣＰＵ４５からの指令によってステージ制御部４２を介してＸ−Ｙステージ２を移動させる（ステップＳ１）。そして、Ｘ−Ｙステージ２を所定位置まで移動させた状態において、ＣＰＵ４５からの指令に基づいて管電流制御部４１を介してＸ線発生器１を動作させてＸ線をプリント基板Ｐに向けて照射する。
【００１４】
その結果、検出器３はＸ線画像を検出するので（ステップＳ２）、そのＸ線画像は画像処理部４４を介してメモリ４３に記憶されるが（ステップＳ３）、該メモリ４３に記憶される画角はある程度広い画角となるため多数のチップ部品Ｃが密集しているような場合には、複数個のチップ部品Ｃが含まれたＸ線画像となる。
【００１５】
なお、Ｘ線画像には配線パターン等の検査対象以外の成分が含まれているが、本出願人が出願した特開２０００−１２１５７９に開示されている技術、すなわち、配線パターンの厚みに対して指数関係にある透過Ｘ線強度を対数返還して概ねの直線性を確保した上、一次関数を使用した補正や逆関数を使用した補正を施すことにより、非線形性の影響を排除し、不要な配線パターンの画像を略完全に除去することができるという撮影手法を採用することで、画像処理部４４において部品のみを安定に検出することができる。
【００１６】
そして、前記複数のチップ部品Ｃにおいて、検出器３に映し出された各々のチップ部品Ｃに対して前記メモリ４３に記憶されているＸ線画像データを基に各部品の中心を基準としたグレースケールサーチの処理を画像処理部４４で行い（ステップＳ４）、図４に矢印で示すようなチップ部品Ｃの中心のズレや角度の検出を行い（ステップＳ５）、その検出の結果における部品のズレが、例えば、Ｘ軸方向が±７５μｍ、Ｙ軸方向が±５０μｍ以内であるか否かの判定を行う（ステップＳ６）。
【００１７】
この判定の結果、前記範囲を越えている場合には、ＮＧであるとの記憶を行う（ステップＳ７）。一方、前記判定の結果が前記範囲内である場合には、前記ステップＳ６で求めたチップ部品Ｃの中心を基準にした検査ウインドウＷの読み込みが行われる（ステップＳ８）。
【００１８】
そして、前記読み込んだ検査ウインドウＷのエッジ上に半田付け時に飛散したと思われる半田ボールや他の部品（隣接した位置に半田付けされている他のチップ部品Ｃ）等の異物が存在するか否かの検査を行い（ステップＳ９）、異物があると判定されるとＮＧであるとの記憶を行うと共に出力部４６から出力する（ステップＳ７）。
【００１９】
一方、前記ステップＳ１２の検査において異物が存在しないと判定されると、前記検査した１つのチップ部品Ｃの位置の近傍に異物が存在しないとの記憶を行う（ステップＳ１０）。そして、前記画角内に同時に撮影されメモリに記憶された残りの部品に対してステップＳ４に戻り、前記した動作を繰り返し行う（ステップＳ１１）。
【００２０】
そして、最初に検出器３に映し出された画角内の検査が終了したならば、Ｘ−Ｙステージ２を移動させて前記したと同様な検査を繰り返し行い、プリント基板Ｐに高密度で実装されている全てのチップ部品Ｃの検査を行う。
【００２１】
なお、前記した実施の形態にあっては、チップ部品Ｃのズレと、該チップ部品Ｃの近傍における異物の検出を行う場合について説明したが、チップ部品に限定されるものではなく、部品が極小のものであれば前記検査方法を利用することが可能である。
【００２２】
また、本発明の実施の形態としてパッドが部品の下に隠れる場合に好適なＸ線を検査装置に用いる例を用いて説明したが、カメラを用いた通常の画像処理を検査に利用する場合にも本発明を適用することが可能である。なお、この場合には図１のＸ線発生器はカメラを用いた検出器に、管電流制御部４１は画像処理部に置き換えられ、検出器３と管電流制御部４１は取り除かれる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は前記したように、プリント基板に実装されたチップ部品等の部品を撮影したＸ線画像を記憶すると共に、該撮影した部品の画像と予め記憶されている部品の画像とのパターンマッチングを行って部品のズレを検出し、該検出した部品に検査ウインドウを設け、かつ、該ウインドウ内に半田ボール等の異物が存在するか否かの検査を行うようにしたので、部品間の距離が極限までに狭く形成されたプリント基板であっても、部品間ズレを正確に検出することができると共に、回路上問題とならない部分に半田ボール等の異物や隣接する部品が存在したとしても、ブリッジ等の誤判定によって歩留りを低下させることなく精度の高い検査が行える等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実装基板の検査装置の一実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明の方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の検査方法の概略を示す説明図である。
【図４】部品のズレを検出する方法の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｐ　　　　　　　　　　プリント基板
Ｃ　　　　　　　　　　チップ部品
Ｂ　　　　　　　　　　半田ボール等の異物
１　　　　　　　　　　Ｘ線発生器
２　　　　　　　　　　Ｘ−Ｙステージ
３　　　　　　　　　　検出器
４　　　　　　　　　　制御装置
４１　　　　　　　　管電流制御部
４２　　　　　　　　ステージ制御部
４３　　　　　　　　メモリ
４４　　　　　　　　画像処理部
４５　　　　　　　　ＣＰＵ
４６　　　　　　　　出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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