(57)【要約】【課題】プリント基板の外観欠陥を精度よく検出できるプリント基板検査装置を提供する。【解決手段】搬送方向Ｄと斜交する辺ＣＡを有する角形マークを連続配列したマーク列１ｂを有するプリント基板１を列方向に搬送する搬送手段１２と、この基板１を撮像して被検査画像データＳ１を送出するラインセンサ１３と、このデータＳ１から被検査画像Ｖを形成してマーク列１ｂをマーク画像として抽出する画像処理手段１７Ａ，１７Ｂと、マーク画像を計測した結果に応じて被検査画像Ｖを補正する補正手段と、プリント基板１の基準画像Ｖ０と補正後の被検査画像Ｖｍとを比較しその結果に応じて判定を行う判定手段１７Ｄとを備え、補正手段をマーク画像の辺ＣＡに対応する辺ＣＡの画像の傾きとその変化を計測して２次元被検査画像Ｖを補正する手段とした。【選択図】      図４
2004325338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の外観を検査するプリント基板検査装置であって、
所定の形状のマークを連続して一方向に配列したマーク列が表面に形成されたプリント基板を前記方向に搬送する搬送手段と、
前記プリント基板を搬送しつつ該プリント基板を一次元的に撮像して撮像データとして送出するラインセンサと、
送出された前記撮像データから２次元の２次元被検査画像を形成すると共に該２次元被検査画像から前記マーク列の画像をマーク画像として抽出する画像処理手段と、
抽出された前記マーク画像を計測処理し、その結果に応じて前記２次元被検査画像を補正する補正手段と、
前記プリント基板の基準となる表面の画像を基準画像として予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から該記憶手段に記憶された前記基準画像を取り出し、該基準画像と補正された前記２次元被検査画像とを比較し、その結果に応じて外観欠陥の有無判定を行う判定手段とを備え、
前記マークは前記方向と斜交する辺を有する角形であり、
前記補正手段を、前記マーク画像の前記辺に対応する辺の画像の、前記方向に対する傾きと該傾きの変化とを計測し、該計測結果に応じて前記２次元被検査画像を補正するように構成したことを特徴とするプリント基板検査装置。
【請求項２】
被検査対象のプリント基板の表面に、角形のマークを前記角形の１辺と斜交する一方向に連続して配列したマーク列として形成し、
前記プリント基板を前記方向に搬送し、
この搬送中にラインセンサで前記プリント基板の前記表面の画像を撮像して前記画像のデータを被検査画像データとして送出し、
送出した前記被検査画像データから２次元の２次元被検査画像を形成すると共に該２次元被検査画像から前記マーク列の画像をマーク画像として抽出し、
抽出した前記マーク画像における前記１辺に対応する辺の画像の前記方向に対する傾きと該傾きの変化とを計測し、
この計測結果に応じて前記２次元被検査画像を補正し、
補正した前記２次元被検査画像と予め基準画像として設定した前記プリント基板の表面の画像とを比較し、その比較結果に応じて外観欠陥の有無判定を行うことを特徴とするプリント基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の外観欠陥を検出するプリント基板検査装置及びプリント基板検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を実装する、あるいは電子部品を実装したプリント基板の外観欠陥検査においては、プリント基板の外観を画像として取り込み、この画像を正規の外観画像と比較してその違いから欠陥を検出するプリント基板検査方法やその方法により検査をする検査装置が開発されている。
この検査装置の一例として、固定配置したラインセンサーに対してプリント基板を搬送手段により移動させて画像を取り込み、このプリント基板の外観２次元画像を得て検査するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、この例は、プリント基板を移動する際の速度変調によって取り込まれた画像が移動方向に伸縮してしまうという問題を改善するために、プリント基板上に伸縮量検出マークを形成し、取り込まれた画像の伸縮量検出マークと予め記憶させてある基準伸縮量検出マークと合致するように基板の移動速度を制御するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−４０５４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリント基板のパターンはその基板の外形や基準となる部位に対して傾きをもって形成されたり、検査時の移動方向と直交する方向等にパターン位置ずれを生じている場合がある。
これらは、いずれも近年の高密度化実装において欠陥（不良）とされるものであるが、従来の方法や装置は移動方向に等間隔に設けられたパターンマークのその間隔を測定して基準間隔と比較するものであり、このパターンやパターン上に実装された部品の傾きや位置ずれを精度よく検出することができなかった。
【０００６】
また、基板を移動する際の速度変調が細かく発生すると、従来の方法や装置では、パターンマーク間で発生した速度変調を検出させずに平均化するので、特に微細パターンや微細パターン上の部品実装状態に欠陥があった場合、これを確実に検出することができなかった。
【０００７】
従って、これらの場合に被検出画像の補正が確実に行えず、基準の画像との比較において外観欠陥を精度よく検出することができないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、プリント基板のパターンや部品実装状態の外観欠陥を精度よく検出することができるプリント基板検査装置及びプリント基板検査方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１は、プリント基板１の外観を検査するプリント基板検査装置であって、所定の形状のマークＡＢＣを連続して一方向に配列したマーク列１ｂが表面に形成されたプリント基板１を前記方向に搬送する搬送手段１２と、前記プリント基板１を搬送しつつ該プリント基板１一次元的に撮像して撮像データＳ１として送出するラインセンサ１３と、送出された前記撮像データＳ１から２次元の２次元被検査画像Ｖを形成すると共に該２次元被検査画像Ｖから前記マーク列１ｂの画像をマーク画像として抽出する画像処理手段１７Ａ，１７Ｂと、抽出された前記マーク画像を計測処理し、その結果に応じて前記２次元被検査画像Ｖを補正する補正手段と、前記プリント基板１の基準となる表面の画像を基準画像Ｖ０として予め記憶する記憶手段１６と、前記記憶手段１６から該記憶手段１６に記憶された前記基準画像Ｖ０を取り出し、該基準画像Ｖ０と補正された前記２次元被検査画像Ｖｍとを比較し、その結果に応じて外観欠陥の有無判定を行う判定手段１７Ｄとを備え、
前記マークＡＢＣは前記方向Ｄと斜交する辺ＣＡを有する角形であり、前記補正手段１７Ｃを、前記マーク画像における前記辺ＣＡに対応する辺の画像の前記方向Ｄに対する傾きと該傾きの変化を計測し、該計測結果に応じて前記２次元被検査画像Ｖを補正するように構成したことを特徴とするプリント基板検査装置である。
【００１０】
また、上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の手順を有する。
即ち、請求項２は、被検査対象のプリント基板１の表面に、角形のマークＡＢＣを前記角形の１辺ＣＡと斜交する一方向に連続して配列したマーク列１ｂとして形成し、前記プリント基板１を前記方向に搬送し、この搬送中にラインセンサ１３で前記プリント基板１の前記表面の画像を撮像して前記画像のデータを被検査画像データＳ１として送出し、送出した前記被検査画像データＳ１から２次元の２次元被検査画像Ｖを形成すると共に該２次元被検査画像Ｖから前記マーク列１ｂの画像をマーク画像として抽出し、抽出した前記マーク画像における前記１辺ＣＡに対応する辺の画像の前記方向Ｄに対する傾きと該傾きの変化とを計測し、この計測結果に応じて前記２次元被検査画像Ｖを補正し、補正した前記２次元被検査画像Ｖｍと予め基準画像として設定した前記プリント基板の表面の画像Ｖ０とを比較し、その比較結果に応じて外観欠陥の有無判定を行うことを特徴とするプリント基板検査方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図５を用いて説明する。
図１は、本発明のプリント基板検査方法の実施例で検査するプリント基板を説明する図であり、
図２は、本発明のプリント基板検査方法の実施例を説明する図であり、
図３は、本発明のプリント基板検査方法の実施例を説明する別の図であり、
図４は、本発明のプリント基板検査装置の実施例の構成を示す図であり、
図５は、本発明のプリント基板検査方法の実施例における補正を説明する図である。
【００１２】
まず、本発明のプリント基板検査装置と、この装置で検査するプリント基板とを図１，図４を用いて説明する。なお、以下の説明は電子部品搭載前のプリント基板におけるパターン等の欠陥を検出する場合であるが、電子部品搭載後においても同様である。
【００１３】
始めに、検査するプリント基板について説明する。
図１（ａ）において、プリント基板１の表面には後工程で搭載される電子部品搭載用のランド１ｃや配線パターン（図示せず）が形成されている。
また、この表面の対角近傍には一対の位置決めマーク１ａが形成されている。
さらに、検査時にこの基板が搬送される搬送方向Ｄに沿って直角三角形ＡＢＣのマークを連続配列した同期マーク列１ｂが形成されている。
【００１４】
この同期マーク列１ｂの１つの三角形ＡＢＣ（以下単位マークΔと称する）の詳細を図１（ｂ）に示す。
【００１５】
この単位マークΔは、搬送方向Ｄに沿った線分Ｐ１−Ｐ２上にある長さＬの第１の辺（底辺）Ａ−Ｂと、線分Ｐ１−Ｐ２に直交する第２の辺Ｂ−Ｃと、第２の辺Ｂ−Ｃと内角θで交差する第３の辺Ｃ−Ａとからなる三角形である。
第１の辺の長さＬは２ｍｍ〜５ｍｍ，内角θは３０°〜６０°と設定するのが好適であるが、実装する部品のサイズやこの同期マークが占有できる基板上の面積あるいは、搬送する速度等から最適なＬ，θを設定することができる。
【００１６】
位置決めマーク１ａと同期マーク列１ｂとは、後述する画像処理において容易に抽出できるようにプリント基板１のベース色に対して輝度の高い色で形成してある。
画像の抽出が可能あれば他の方法で差別化してもよく、例えば、プリント基板１のベース色と彩度の異なる色にしたり、異なる反射率を有するものとして形成してもよい。
【００１７】
次に、本実施例のプリント基板検査装置の全体構成を図４により説明する。
この装置は、搬送駆動装置１１と搬送台１２ａとを有してプリント基板１を搬送方向Ｄに搬送する基板搬送部１２と、搬送されるプリント基板１の位置を検知して検知信号Ｓ４を送出する検知センサ１５と、プリント基板１の外観欠陥有無を判別する検出部１７と、図示しない固定手段によりこの検査装置に固定されてプリント基板１の表面の１次元画像を取り込み、その画像データ信号Ｓ１を検出部１７に送出するラインセンサ１３と、プリント基板１の基準となる位置となる位置決めマーク１ａを検出し、その位置を位置情報Ｓ２として検出部１７に送出する基板位置検出センサ１４と、予め記憶した正規のプリント基板の画像データ信号Ｓ３を検出部１７に送出する記憶部１６と、検知センサ１５からの検知信号Ｓ４に基づいてラインセンサ１３の取り込み動作を制御する制御信号Ｓ５を送出するラインセンサ制御部１８とを備えている。
【００１８】
また、上述した検出部１７は、ラインセンサ１３から送出された一次元画像データ信号Ｓ１を集積展開することで２次元画像Ｖを作成する２次元画像形成部１７Ａと、この２次元画像Ｖを２値化処理し同期マーク列１ｂ部分の画像を抽出する２値化抽出部１７Ｂと、記憶部１６から送出された正規のプリント基板の画像Ｖ０に含まれる正規の同期マーク列と２値化抽出部１７Ｂで抽出された同期マーク列１ｂｖとを比較し、その結果に応じて２次元画像Ｖを補正する補正部１７Ｃと、補正部１７Ｃで補正された２次元画像Ｖｍと正規のプリント基板の画像Ｖ０とを比較して欠陥の有無判定を行う判定部１７Ｄとを備えている。
【００１９】
このような構成を有する本実施例のプリント基板検査装置を用いてプリント基板の検査を行うプリント基板検査方法について次に詳述する。
【００２０】
検査するプリント基板１を、基板搬送部１２の搬送台１２ａにセットし、基板駆動装置１１の駆動により搬送方向Ｄに搬送する（図４参照）。
プリント基板１が所定位置に搬送されると、その下面側の所定位置に配置された検知センサ１５がこのプリント基板１を検知し、検知信号Ｓ４を制御部１８に送出する。
【００２１】
制御部１８は、この検知信号Ｓ４に基づいてラインセンサ１３に画像取り込みを開始するようにラインセンサ１３に制御信号Ｓ５を送出する。
また、プリント基板１の搬送に伴い、基板位置検出センサ１４は位置決めマーク１ａを検出して位置情報信号Ｓ２を検出部１７に送出する。
【００２２】
一方、制御信号Ｓ５によって取り込みを開始したラインセンサ１３から同期マーク列１ｂを含めた１次元の画像データＳ１が検出部１７に送出される。
この画像データＳ１に基づいて、検出部１７の２次元画像形成部１７Ａは２次元画像Ｖを形成し、２値化抽出部１７Ｂはこの２次元画像Ｖから周知の２値化手法を用いて同期マーク列１ｂ部を抽出し、抽出した同期マーク列１ｂｖの情報を補正部１７Ｃに送出する。
【００２３】
プリント基板１の搬送においては、駆動モータの特性のばらつきや、駆動に用いられるベルト等の駆動部品の滑りや駆動機構のバックラッシュやガタ等により、その速度が細かく変化している。
従って、形成された２次元画像Ｖは、その速度変調に応じて搬送方向に伸縮した画像になっており、抽出した同期マーク列１ｂｖは、図５（ａ）に示すような正規の直角三角形ではなく、図５（ｂ）に示すような速度変調に応じて変形した形状となる。特にこの速度変調は、三角形の斜辺の傾きの大きさとその変化として表れる。
【００２４】
そこで、補正部１７Ｃは、この斜辺の搬送方向に対する傾きとこの傾きの変化率を求めて搬送速度やその変化を検出し、２次元画像Ｖを、その搬送方向への伸縮を相殺するように補正する。
【００２５】
斜辺の傾きを求める方法を図２を用いて説明する。
補正部１７Ｃにおいて、同期マークΔが搬送方向Ｄと直交するＧ−Ｇラインが斜辺Ｃ−Ａと底辺Ａ−Ｂ交わる点Ｋ１，ｋ２の座標（Ｘｋ１，Ｙｋ１），（Ｘｋ２，Ｙｋ２）を測定する。そして、そのＹ成分からその交点間距離Ｋを求め、このＫの時間変化を速度として算出する。
従って、図２（ａ）のマークΔから求めた速度は図２（ｂ）のように一定周期の略矩形状に表される。
【００２６】
従って、例えば、図５（ｂ）のように速度変調を受けてゆがんだ斜辺を有する同期マークが抽出された場合、この斜辺の傾きすなわち速度は図５（ｃ）のように検出される。
もちろん、斜辺が直線であれば速度は一定となり、斜辺の傾きが大きいほど速度が大きな値になる。この速度や速度の変化に応じて、形成した２次元画像Ｖの搬送方向の伸縮を補正する。
【００２７】
また、欠陥評価に影響のない許容速度変化範囲をＲｍａｘ，Ｒｍｉｎと設定し、この範囲を超えた場合に２次元画像Ｖを補正することもできる。
また、大きな速度変化範囲の上限，下限をＲ１ｍａｘ，Ｒ２ｍｉｎと設定し、その範囲を超えた場合には異常動作として装置を停止させるように駆動装置を制御する構成にしてもよい。この設定の一例を図３（ａ），図３（ｂ）に示す。
図３（ａ）は、速度が安定している場合を示し、図３（ｂ）は、速度が不安定で一部がＲ１ｍａｘを越えた異常値となっている場合を示している。
【００２８】
上述した補正の説明は、同期マークが搬送方向と平行な場合における、搬送方向の伸縮を補正するものであるが、実際にはマーク形成時の位置ずれ等でこのマークは搬送方向に対して傾斜している場合がある。
そのため、上述の速度やその変化の検出には、この同期マーク列の搬送方向に対する傾斜分も含めて補正する必要がある。
そのため、補正部１７Ｃは、上述したように、抽出した同期マーク列１ｂｖの搬送方向と直交する方向の位置も座標として求め、そのマーク列の搬送方向Ｄに対する傾きも検出するように構成されている。
【００２９】
例えば、図１において、補正部１７Ｃは、搬送方向ＤをＸ座標軸とした座標系に対して同期マーク列１ｂの例えば両端点Ｐ１，Ｐ２の座標（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）から同期マーク列１ｂの傾きＴＬ＝（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）を求める。
２次元画像形成部１７Ａにおいて形成した２次元画像Ｖｍに対して、上述した搬送方向の伸縮補正とこのＴＬ値に応じた傾き補正とを合わせて施すことで、より精度よく正規画像と比較すべき２次元画像を得ることができる。
【００３０】
次に、検査するプリント基板に欠陥があるか否かを判定する方法について説明する。具体的には、上述の補正方法に基づき、検査するプリント基板１のある特定部位の位置を求め、その位置とその部位が本来あるべき正規のプリント基板の画像データ上の位置とを比較することで行う。これについて図５を用いて説明する。
【００３１】
例えば、同期マーク列１ｂの単位マークΔのＬ値をＸ方向の１０として図５（ａ）のように所定の基準位置から距離Ｘ０＝２５となるべき部位Ｐ３を検査する場合、図５（ｃ）のＸ＝２０となる区切りから図の右方向に面積Ｍ（斜線部）が５となるＸ値を求め、その部位Ｐ３の被検査基板上の位置Ｘｐとする。
そして、ＸｐとＸ０との差が予め設定した許容範囲に入っているか否かで欠陥の有無判定をする。
従って、上述した方法によれば、速度変調や搬送方向に対する傾きを考慮して比較検査すべき部位の位置が連続的に精度良く得ることができるので、欠陥を検出する精度が大幅に向上する。
【００３２】
さて、本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形してもよいものである。
【００３３】
例えば、上述した実施例では、ラインセンサを固定し基板側を移動させたが、基板を固定してラインセンサを移動させてもよい。
同期マークの形状は三角に限るものではなく、搬送方向に対して斜交する辺を有する形状であれば、同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、傾きを得るラインＡ−Ｂを同期マーク列と独立して設け、同期マークを菱形にしてもよい。
Ｌとθの設定については上述したが、特にθについては、形成する２次元画像Ｖにおいて、正規の搬送速度で４５°となるように設定するのが速度変化を最も精度よく把握できて好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明によれば、搬送速度の変調や搬送方向以外の位置ずれの影響を受けずに、プリント基板のパターンや部品実装状態の外観欠陥が高精度に検出できるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント基板検査装置の実施例で検査するプリント基板を説明する図である。
【図２】本発明のプリント基板検査方法の実施例を説明する図である。
【図３】本発明のプリント基板検査方法の実施例を説明する別の図である。
【図４】本発明のプリント基板検査装置の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明のプリント基板検査方法の実施例における補正を説明する図である。
【符号の説明】
１  プリント基板
１ａ  位置決めマーク
１ｂ  同期マーク（列）
１ｂｖ  （抽出された）同期マーク
１ｃ  ランド
１１  搬送駆動装置
１２  基板搬送部
１２ａ  搬送台
１３  ラインセンサ
１４  基板位置検出センサ
１５  検知センサ
１６  記憶部
１７  検出部
１７Ａ  ２次元画像形成部
１７Ｂ  ２値化抽出部
１７Ｃ  補正部
１７Ｄ  判定部
ＡＢＣ  マーク
Ｄ  搬送方向
Ｌ  （底辺の）長さ
Ｖ  （形成された）２次元画像
Ｖｍ  （補正された）２次元画像
Ｖ０  （記憶された）プリント基板の画像
Ｓ１，Ｓ３  画像データ信号
Ｓ２  位置情報
Ｓ４  検知信号
θ  内角
Δ  単位同期マーク
Ｐ１，Ｐ２  端点
Ｒｍａｘ，Ｒｍｉｎ  （許容速度変化範囲の）上限，下限
Ｒ１ｍａｘ，Ｒ１ｍｉｎ  （大きな速度変化範囲の）上限，下限
ＴＬ  傾き
【図１】
2004325338.tif 000003
【図２】
2004325338.tif 000004
【図３】
2004325338.tif 000005
【図４】
2004325338.tif 000006
【図５】
2004325338.tif 000007