(57)【要約】【課題】画像に基づく被検査基板の検査を効率良く行うことのでき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の処理装置５においては、被検査基板Ｓをカメラ３により撮像してその画像を取得し、検査領域を示すマスク画像に基づいて、被検査基板Ｓの画像から検査領域に対応する領域を抽出して被検査画像を作成する。この被検査画像を検査基準であるマスタ画像と比較することによって、被検査基板Ｓにおける実装部品の欠品等を検査することが可能になる。そして、この検査を行う前には、検査基準となるマスタ基板をカメラ３により撮像してその画像を取得し、マスク画像に基づいて、マスタ基板の画像から検査領域に対応する領域を抽出することによって、検査基準となるマスタ画像を極めて簡易に作成することができる。以上により、画像に基づく被検査基板Ｓの検査を効率良く行うことが可能になる。【選択図】　図１
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【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、
前記マスタ基板が撮像された画像と、前記基準実装部品が実装される領域を検査領域として示すマスク画像とに基づいて、前記マスタ基板が撮像された画像における前記検査領域に対応する領域を抽出したマスタ画像を作成する工程と、
前記被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記被検査基板が撮像された画像と前記マスク画像とに基づいて、前記被検査基板が撮像された画像における前記検査領域に対応する領域を抽出した被検査画像を作成する工程と、
前記マスタ画像と前記被検査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】
前記マスク画像の作成は、
前記基準実装部品を実装する前の未実装基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記未実装基板上に前記基準実装部品を接続するための半田が塗布された半田基板を撮像してその画像を取得する工程と、
前記未実装基板が撮像された画像と前記半田基板が撮像された画像との輝度値の差を画素毎にとる工程とを備えて行われることを特徴とする請求項１に記載の実装部品検査方法。
【請求項３】
前記比較を行う工程は、前記実装部品に設けられた電極を示す画素に基づいて前記マスタ画像と前記被検査画像との比較を行う工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の実装部品検査方法。
【請求項４】
前記比較を行う工程は、前記検査領域に対応する領域における前記電極を示す画素の積算面積に基づいて前記マスタ画像と前記被検査画像との比較を行う工程であることを特徴とする請求項３に記載の実装部品検査方法。
【請求項５】
前記比較を行う工程は、前記検査領域が複数存在する場合には、前記検査領域に対応する領域毎に前記マスタ画像と前記被検査画像との比較を行う工程であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の実装部品検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の実装部品検査方法としては、次のようなものが知られている。すなわち、被検査基板において実装部品が実装されるべき位置を示す位置データや実装部品の形状を示す形状データ等を検査情報として予め作成しておき、この検査情報と被検査基板が撮像された画像とに基づいて、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検査するというものである（例えば、特開平９−１５２３１７号公報を参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような実装部品検査方法にあっては、実装部品の位置データや形状データといった検査情報の作成に非常に手間がかかる。さらに、被検査基板の種類が変わると、その度に新たな検査情報の作成が必要となるため、極めて煩雑である。
【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、画像に基づく被検査基板の検査を効率良く行う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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、マスタ基板が撮像された画像と、基準実装部品が実装される領域を検査領域として示すマスク画像とに基づいて、マスタ基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出したマスタ画像を作成する工程と、被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、被検査基板が撮像された画像とマスク画像とに基づいて、被検査基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出した被検査画像を作成する工程と、マスタ画像と被検査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、被検査基板を撮像してその画像を取得し、検査領域を示すマスク画像に基づいて、被検査基板が撮像された画像から検査領域に対応する領域を抽出して被検査画像を作成する。このようにして作成した被検査画像を検査基準であるマスタ画像と比較することによって、被検査基板における実装部品の欠品や位置ずれ等を検査することが可能になる。そして、この検査を行う前に、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し、マスク画像に基づいて、マスタ基板が撮像された画像から検査領域に対応する領域を抽出することによって、検査基準となる基準実装部品に関するデータを示すマスタ画像を極めて簡易に作成することができる。さらに、このようなマスタ画像の作成を行うことで、被検査基板の種類が変わった際にも、新たな被検査基板に対応するマスタ基板を撮像することによって、検査基準となる基準実装部品に関するデータを簡易に取得することができる。したがって、本発明に係る実装部品検査方法によれば、画像に基づく被検査基板の検査を効率良く行うことが可能になる。
【０００７】
本発明に係る実装部品検査方法において、マスク画像の作成は、基準実装部品を実装する前の未実装基板を撮像してその画像を取得する工程と、未実装基板上に基準実装部品を接続するための半田が塗布された半田基板を撮像してその画像を取得する工程と、未実装基板が撮像された画像と半田基板が撮像された画像との輝度値の差を画素毎にとる工程とを備えて行われることが好ましい。このように、未実装基板が撮像された画像と半田基板が撮像された画像とを取得して両画像の輝度値の差を画素毎にとると、半田が塗布された領域を示す画像を得ることができる。この半田が塗布された領域は、基準実装部品が実装される領域であるから、その領域を検査領域として示すマスク画像の作成が極めて簡易に達成される。さらに、このようなマスク画像の作成を行うことで、被検査基板の種類が変わった際にも、新たな被検査基板に対応する未実装基板及び半田基板を撮像することによって、新たな被検査基板に対応したマスク画像を簡易に作成することができる。
【０００８】
本発明に係る実装部品検査方法において、比較を行う工程は、実装部品に設けられた電極を示す画素に基づいてマスタ画像と被検査画像との比較を行う工程であることが好ましい。実装部品に設けられた電極を示す画素には、撮像時の照明等によって、未実装基板等の周囲の画素に比べて高い輝度値をもたせることができる。したがって、電極を示す画素に基づいてマスタ画像と被検査画像との比較を行えば、被検査基板における実装部品の欠品や位置ずれ等の検査結果を高精度で得ることが可能になる。
【０００９】
また、比較を行う工程は、検査領域に対応する領域における電極を示す画素の積算面積に基づいてマスタ画像と被検査画像との比較を行う工程であることが好ましい。これにより、被検査基板における実装部品の欠品や位置ずれ等を簡易に検査することができる。
【００１０】
さらに、比較を行う工程は、検査領域が複数存在する場合には、検査領域に対応する領域毎にマスタ画像と被検査画像との比較を行う工程であることが好ましい。これにより、実装部品毎に被検査基板における欠品や位置ずれ等を検査することができ、実装不良となった実装部品を特定することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、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。
【００１２】
図１に示すように、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、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が設置されている。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。また、カメラ３には、撮像された画像を取込む処理装置５が接続されており、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。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。
【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。実装部品検査装置１においては、被検査基板Ｓを検査する際の検査領域を示すマスク画像と検査基準であるマスタ画像とを予め作成し、その後、これらの画像と被検査基板Ｓが撮像された画像とに基づいて被検査基板Ｓの検査を行う。
【００１４】
初めに、処理装置５によるマスク画像の作成処理について、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を実装する前のプリント基板（未実装基板）１１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Ｓ２０２）。図３（ａ）に示すように、この画像Ａには、プリント基板１１上に設けられた導電パターン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Ｓ２０４）。図３（ｂ）に示すように、この画像Ｂには、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。なお、基準実装部品とは、適正な位置に実装される実装部品を意味し、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検査する際の検査基準となるものである。
【００１５】
画像Ａと画像Ｂとを取得した後、両画像間において輝度値の差を画素毎にとって差画像を作成し（ステップＳ２０６）、さらに、この差画像を所定の閾値で２値化することによってマスク画像Ｃを作成する（ステップＳ２０８）。この処理により、図４に示すように、マスク画像Ｃには、画像Ｂにおいてクリーム半田１４が撮像された領域が白色領域として現われることになる（黒色領域は斜線で示す）。すなわち、マスク画像Ｃにおける白色領域は、基準実装部品が実装される領域であるから、この白色領域を、実装部品が適正に実装されているか否かを検査する際の検査領域Ｗｎ（ｎ＝１〜６）とすることができる。続いて、マスク画像Ｃに領域分割を施し、検査領域Ｗｎ毎に第ｎパッドというようにラベリングをしてマスク画像Ｃを保存する（ステップＳ２１０）。
【００１６】
このように、プリント基板１１が撮像された画像Ａと半田印刷済基板１３が撮像された画像Ｂとを取得すれば、検査領域Ｗｎを示すマスク画像Ｃを極めて簡易な処理によって作成することができる。さらに、このようなマスク画像Ｃの作成を行うことで、被検査基板Ｓの種類が変わった際にも、新たな被検査基板Ｓに対応するプリント基板１１及び半田印刷済基板１３を撮像することによって、新たな被検査基板Ｓに対応したマスク画像Ｃを簡易に作成することができる。
【００１７】
次に、処理装置５によるマスタ画像の作成処理について、図５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をカメラ３により撮像してその画像Ｄを取得する（ステップＳ５０２）。図６（ａ）に示すように、この画像Ｄには、水平方向において互いに対向するクリーム半田１４を跨いで実装された３個数の基準実装部品１５が撮像されている。各基準実装部品１５の両端部には電極１７が設けられており、各電極１７はクリーム半田１４上に位置している。
【００１８】
続いて、前述したマスク画像Ｃを読込み（ステップＳ５０４）、マスタ基板Ｍが撮像された画像Ｄとマスク画像Ｃとの間において、輝度値に基づく論理積演算を画素毎に行うことによってマスタ画像Ｅを作成する（ステップＳ５０６）。この処理により、図６（ｂ）に示すように、マスタ画像Ｅには、マスク画像Ｃの検査領域Ｗｎに対応する領域が画像Ｄから抽出されることになる（黒色領域は斜線で示す）。続いて、実装部品が適正に実装されているか否かを検査する際の検査基準としてマスタ画像Ｅを保存する（ステップＳ５０８）。
【００１９】
このように、マスタ基板Ｍが撮像された画像Ｄを取得すれば、検査基準となる基準実装部品１５に関するデータを示すマスタ画像Ｅを極めて簡易な処理によって作成することができる。さらに、このようなマスタ画像Ｅの作成を行うことで、被検査基板Ｓの種類が変わった際にも、新たな被検査基板Ｓに対応するマスタ基板Ｍを撮像することによって、検査基準となる基準実装部品１５に関するデータを簡易に取得することが可能になる。
【００２０】
次に、処理装置５による被検査基板Ｓの検査処理について、図７及び図８に示すフローチャートに従って説明する。まず、図７に示すように、被検査基板Ｓをカメラ３により撮像してその画像Ｆを取得する（ステップＳ７０２）。図９（ａ）に示すように、この画像Ｆ内の中段及び下段には、水平方向において互いに対向するクリーム半田１４を跨いで実装された２個数の実装部品１９が撮像されている。各実装部品１９の両端部には電極２１が設けられており、各電極２１はクリーム半田１４上に位置しているが、下段の実装部品１９については、横方向への若干の位置ずれが生じている。
【００２１】
続いて、前述したマスク画像Ｃを読込み（ステップＳ７０４）、被検査基板Ｓが撮像された画像Ｆとマスク画像Ｃとの間において、輝度値に基づく論理積演算を画素毎に行うことによって被検査画像Ｇを作成する（ステップＳ７０６）。この処理により、図９（ｂ）に示すように、被検査画像Ｇには、マスク画像Ｃの検査領域Ｗｎに対応する領域が画像Ｆから抽出されることになる（黒色領域は斜線で示す）。
【００２２】
被検査画像Ｇを作成した後、マスタ画像Ｅと被検査画像Ｇとの間において輝度値の差を画素毎にとって差画像を作成し（ステップＳ７０８）、さらに、この差画像を所定の閾値で２値化することによって画像Ｈを作成する（ステップＳ７１０）。この処理により、図１０（ａ）に示すように、画像Ｈには、マスタ画像Ｅと被検査画像Ｇとの間において輝度値に大きな差のあった領域が白色領域として現われることになる（黒色領域は斜線で示す）。すなわち、マスタ画像Ｅ内の上段の電極１７を示す領域、及びマスタ画像Ｅ内の下段の電極１７と被検査画像Ｇ内の下段の電極２１との位置ずれ分の領域が白色領域として現われる。このように、実装部品１９に欠品や位置ずれ等が生じた場合に電極１７，２１を示す領域が現われるのは、撮像時の照明等によって、電極１７，２１を示す画素に、プリント基板１１等の周囲の画素に比べて高い輝度値をもたせることができるからである。
【００２３】
上述のように２値化された画像Ｈが作成されると、検査領域Ｗｎ毎に実装部品１９が適正に実装されているか否かを判断する工程にはいる。すなわち、図８に示すように、初期設定を「ｎ＝０」とし（ステップＳ８０２）、次に「ｎ＋１→ｎ」と代入する（ステップＳ８０４）。続いて、第ｎパッドの検査領域Ｗｎにおける白色領域の面積Ｋｂを算出する（ステップＳ８０６）。この算出した面積Ｋｂが、マスタ画像Ｅの検査領域Ｗｎにおける白色領域の面積に基づいて設定された規定値Ｋａ以上であるかを比較する（ステップＳ８０８）。比較した結果、算出した面積Ｋｂが規定値Ｋａ以上に達していたとき（Ｋｂ≧Ｋａ）、これを不良であるとして、次へ移行し第ｎパッドの検査領域Ｗｎについて不良（ＮＧ）マークを書き込む（ステップＳ８１０）。一方、算出した面積Ｋｂが規定値Ｋａ以上ではないとき（Ｋｂ＜Ｋａ）、これを良としてステップＳ８１２へとジャンプする。ステップＳ８１０に続いて、又はステップＳ８０８からジャンプしてくると、全数の検査が終了したか、つまり検査数が全パッド数に達したか否か、すなわちこの場合「ｎ＝６？」を判断する（ステップＳ８１２）。
【００２４】
ここで「ｎ＝６」に達していないとき、全パッドについての検査が終了していないと判断し、第（ｎ＋１）パッドの検査領域Ｗｎ＋１に対する処理を開始するため再びステップＳ８０４へと戻る。一方、ここで「ｎ＝６」に達していたとき、全パッドについての検査が終了したと判断し、検査結果を示すため検査結果画像Ｊを表示部８に表示させる（ステップＳ８１４）。図１０（ｂ）に示すように、この検査結果画像Ｊは、被検査基板Ｓが撮像された画像ＦにＮＧマークとして「×」印を付したものである。この被検査基板Ｓにおいては、上段の実装部品１９が欠品しているため検査領域Ｗ１，Ｗ２に対応する領域に「×」印が付されている。また、下段の実装部品１９に位置ずれが生じているものの、白色領域の面積が規定値未満であったため（ステップＳ８０６）、実質的に問題のない位置ずれと判断され、検査領域Ｗ５，Ｗ６に対応する領域には「×」印が付されていない。
【００２５】
以上のように、実装部品検査装置１においては、被検査基板Ｓを撮像してその画像Ｆを取得し、検査領域Ｗｎを示すマスク画像Ｃに基づいて、被検査基板Ｓが撮像された画像Ｆから検査領域Ｗｎに対応する領域を抽出して被検査画像Ｇを作成する。このようにして作成した被検査画像Ｇを検査基準であるマスタ画像Ｅと比較することによって、被検査基板Ｓにおける実装部品１９の欠品や位置ずれ等を検査する。このように、検査領域Ｗｎに的を絞って検査を行うため、処理装置５における演算の高速化が可能になる。また、実装部品１９が適正に実装されているにもかかわらず、検査領域Ｗｎ以外の領域における何らかの相異（例えば、ＩＣに印刷された生産ロット等）を原因として被検査基板Ｓが実装不良と判断されるような事態を防止することができ、検査精度を向上させることが可能になる。
【００２６】
また、実装部品検査装置１においては、周囲の画素に比べて高い輝度値を有する電極１７，２１を示す画素の積算面積に基づいて、マスタ画像Ｅと被検査画像Ｇとの比較を行うため、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。さらに、検査領域Ｗｎに対応する領域毎にマスタ画像Ｅと被検査画像Ｇとの比較を行うため、実装部品１９毎に被検査基板Ｓにおける欠品や位置ずれ等を検査することができ、実装不良となった実装部品１９を特定することが可能になる。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、マスタ画像Ｅと被検査画像Ｇとを比較する際、両画像の輝度値の差を画素毎にとって差画像を作成し、この差画像を所定の閾値で２値化して画像Ｈを作成したが（ステップＳ７０８，Ｓ７１０）、両画像の白色領域（すなわち、電極１７，２１を示す領域）の重なりを抽出することによって画像Ｈを作成してもよい。このように画像Ｈを作成したときは、抽出した白色領域の面積が所定の規定値以下である場合にＮＧマークを書込むようにすればよい。また、マスタ画像Ｅと被検査画像Ｇとの比較は、白色領域の面積に基づくものでなくとも、例えば、両画像間における白色領域の位置の相対差に基づくものであってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、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、マスタ基板が撮像された画像と、基準実装部品が実装される領域を検査領域として示すマスク画像とに基づいて、マスタ基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出したマスタ画像を作成する工程と、被検査基板を撮像してその画像を取得する工程と、被検査基板が撮像された画像とマスク画像とに基づいて、被検査基板が撮像された画像における検査領域に対応する領域を抽出した被検査画像を作成する工程と、マスタ画像と被検査画像との比較を行う工程とを備えることによって、画像に基づく被検査基板の検査を効率良く行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【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マスク画像の作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）はプリント基板が撮像された画像であり、（ｂ）は半田印刷済基板が撮像された画像である。
【図４】図１に示す実装部品検査装置の処理装置により作成されたマスク画像を示す模式図である。
【図５】図１に示す実装部品検査装置の処理装置によるマスタ画像の作成処理を示すフローチャートである。
【図６】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）はマスタ基板が撮像された画像であり、（ｂ）はマスタ画像である。
【図７】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の前半を示すフローチャートである。
【図８】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の後半を示すフローチャートである。
【図９】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）は被検査基板が撮像された画像であり、（ｂ）は被検査画像である。
【図１０】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）はマスタ画像と被検査画像との差画像を２値化した画像であり、（ｂ）は検査結果画像である。
【符号の説明】
１…実装部品検査装置、３…カメラ、４…リング型照明、５…処理装置、１１…プリント基板（未実装基板）、１３…半田印刷済基板（半田基板）、１４…クリーム半田、１５…基準実装部品、１７，２１…電極、１９…実装部品、Ａ…プリント基板が撮像された画像、Ｂ…半田印刷済基板が撮像された画像、Ｃ…マスク画像、Ｄ…マスタ基板が撮像された画像、Ｅ…マスタ画像、Ｆ…被検査基板が撮像された画像、Ｇ…被検査画像、Ｈ…２値化された画像、Ｊ…検査結果画像、Ｋａ…規定値、Ｋｂ…算出した面積、Ｍ…マスタ基板、Ｓ…被検査基板、Ｗｎ（ｎ＝１〜６）…検査領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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