(57)【要約】  【課題】  光加工装置において、従来の加工後の良否判定だけでは、不良加工部位を含む被加工物の部分を加工し、無駄が発生していた。  また多数個取り基板で、良否判定を行う際に用いる色彩（バッドマーク）が加工前から被加工物に存在する場合、これらはインクなどで塗られているが、簡単な方法で良否判定できなかった。  【解決手段】  １は光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段であり、加工エネルギー源である。被加工物の状態は第１の光路２、第２の光路７を経て、受像手段１０に入る。この画像と予め記憶装置１２に設定した画像を比較し、良否判定を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物へ導く第１の光路と、被加工物からの光路の一部が前記第１の光路と重複する第２の光路と、前記第２の光路に配置した受像手段を備え、前記受像手段からの画像と予め設定した画像を比較する比較手段を設けて良否判定を行う光加工装置。
【請求項２】
光エネルギーの方向に対して略垂直方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第１の駆動手段と、光エネルギーの方向に対して略水平方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段と第２の駆動手段を制御する駆動制御手段を設け、被加工物の各加工部位毎に比較のための画像を設定する請求項１記載の光加工装置。
【請求項３】
良否判定を行う際に用いる色彩が加工前から被加工物に存在する場合、その部分を加工から外す請求項１または２記載の光加工装置。
【請求項４】
光エネルギーを被加工物に照射する前に、比較手段で良否判定を行う請求項１から３の何れかに記載の光加工装置。
【請求項５】
光エネルギーを被加工物に照射した後で、比較手段で良否判定を行う請求項１から３の何れかに記載の光加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光エネルギーを集光することで局所加熱を可能にし、はんだ接合あるいは樹脂の加熱加工などの加工装置およびこれを用いた生産設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回路実装等に用いられるプリント基板の元となる樹脂基板の加工の際には、従来用いられていた機械ドリルによる穴あけに加えて、レーザ光を用いた穴あけが行われている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、はんだ接合をリフロー炉を用いずに、レーザ光などに代表される、光加工機によって溶融し実装に用いる光過熱加工が用いられるようになっている（例えば特許文献２）。
【０００４】
以上の様な、レーザ加工に代表される光加工装置による加工状体の良否は、加工後に行われている。はんだ接合の良否判定には、Ｘ線検査装によって接合部にＸ線を透過させたＸ線映像によって行う場合が多い。
【０００５】
また多数個取り基板で、良否判定を行う際に用いる色彩（バッドマーク）を加工前から被加工物に付し、加工後にその色彩の存在を確認する方法があるが（例えば特許文献３参照）、色彩による良否判定によりその部分を加工から外すことがない。
【特許文献１】特開平１１−３２０１５５号公報
【特許文献２】特開平３−２３８１８５号公報
【特許文献３】特開平８−１５９９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような加工良否の判断方法では以下のような課題がある。
【０００７】
例えば、Ｘ線検査装置による場合、はんだ接合終了後の多数のプリント基板のなかからサンプルを無作為に選んで、その良否を判定する方法が主流であるが、これだとその良否を全て確認することはできない。また、Ｘ線検査装置をプリント基板の生産ラインに組み込むインライン方式も実用化されているが、生産のための工数が多くなるという欠点を有している。
【０００８】
また多数個取り基板で、良否判定を行う際に用いる色彩（バッドマーク）が加工前から被加工物に存在する場合、これらはインクなどで塗られているが、簡単な方法で良否判定できなかった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、簡易に加工状体の良否判定ができる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の第１手段は、光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段と、前記光エネルギーを被加工物へ導く第１の光路と、被加工物からの光路の
一部が前記第１の光路と重複する第２の光路と、前記第２の光路に配置した受像手段を備え、前記受像手段からの画像と予め設定した画像を比較する比較手段を設けて良否判定を行う。
【００１１】
本発明の第２手段は、光エネルギーの方向に対して略垂直方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第１の駆動手段と、光エネルギーの方向に対して略水平方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段と第２の駆動手段を制御する駆動制御手段を設け、被加工物の各加工部位毎に比較のための画像を設定する。
【００１２】
本発明の第３手段は、良否判定を行う際に用いる色彩が加工前から被加工物に存在する場合、その部分を加工から外す。
【００１３】
本発明の第４手段は、光エネルギーを被加工物に照射する前に、比較手段で良否判定を行う。
【００１４】
本発明の第５手段は、光エネルギーを被加工物に照射した後で、比較手段で良否判定を行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各加工部位の加工前および加工後の良品及び不良品の画像としきい値とをあらかじめ記憶させ、加工前および加工後にその画像と被加工物の画像を比較し、良否判定を行うことが可能になる。
【００１６】
さらに多数個取り基板で、良否判定を行う際に用いる色彩（バッドマーク）が加工前から被加工物に存在する場合、各加工部位の加工前にその部分を加工から外すことができる。
従って、不要な加工を省き、時間とコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１、図２を用いて説明する。
図によれば、符号１で示されるのは光エネルギーを出力する光エネルギー出力手段で、樹脂加工の場合は主としてレーザ発振器が用いられる。このレーザ発振器には、炭酸ガスレーザ発振器、ＹＡＧレーザの発振器、半導体レーザの発振器等、各種レーザ発振器が利用可能である。また、はんだ接合の場合はキセノンランプ等が用いられる。符号２で示されるのは光エネルギーであるレーザ光やランプ光を被加工物に導く光エネルギーの（第1の）光路で、一般に導光にはファイバーが用いられる。符号３で示されるのはハーフミラーであり、加工や接合のために必要な光エネルギーの波長成分を透過させ、可視光成分を反射させる特性をもっている。
【００１８】
符号４で示すのは、光エネルギーを成形する光学手段であり、球面レンズ、円筒レンズ等の各種レンズによって構成されている。光エネルギー出力手段１から出る光を必要なビーム径に成形し集光する。その集光特性は光エネルギー光源の発散特性に合わせて設定されている。
【００１９】
符号５で示されるのは着脱可能な保護ガラスであり、加工時に基板等から跳ね返ってくる塵等を含めた異物が光学手段４に付着することを防ぐ。異物付着により光エネルギー出力が低下した場合にこれを交換することで、光出力を回復させ、メンテナンスを容易にする。
【００２０】
符号６で示すのは本装置の加工対象である被加工物で、レーザによる穴あけ加工においてはプリント基板に用いられるエポキシ樹脂基板、はんだ接合においてはプリント基板が主である。
【００２１】
符号７でしめされるのは示されるのは、被加工物からの反射波のうちハーフミラーを反射した光を後述する受像手段に導光するための受像手段の（第2の）光路で、導光にはファイバが用いられる。ハーフミラー３で反射し、光路７を通った光はミラー８で再び反射して、光エネルギーの成形手段で歪んだ画像を補正する画像歪み補正手段としてのレンズ９を通って受像手段１０に至る。
【００２２】
受像手段１０は、ＣＣＤやＣＭＯＳに代表される受像素子があり、受像した光を電気信号に変換して、画像補正等を加えながら、ＣＲＴや液晶画面で実現される表示手段１１に映像信号を送る。表示手段１１では受像手段１０から送信された、被加工物の画像信号を表示する。この符号１から符号１０で示すものを以降は加工ヘッドと呼ぶ。
【００２３】
符号１２は、制御装置本体２１に接続された画像比較手段で、この制御装置本体２１の中に設けられた記憶手段１３に格納された、加工前、加工後のそれぞれの良品画像と受光手段１０によって取り込まれた被加工物の画像とを比較する。
【００２４】
以下、本実施の形態における光加工装置について、その動作を説明する。
まず光エネルギー出力手段１から出たレーザ光あるいはランプ光は、第1の光路２に沿ってハーフミラー３を透過し、光エネルギー整形手段４に入り、ここで必要な大きさに集光され、保護ガラス５を経て、被加工物上６に照射される。この集光された光で被加工物６を、レーザ光であれば被加工物の穴あけ、切断、ランプ光であればはんだ接合でというように加工する。被加工物６からにおいて反射した光は前記５、４を経てハーフミラー３で第２の光路７に反射し、ミラー８で再度反射後、画像歪み補正手段９を経て、受像手段１０に入る。この情報は画像表示手段１１に送られ、画像として表示される。
【００２５】
被加工物の良否判定をする場合は、図示しないスイッチを押下することにより、あらかじめ記憶手段１３に記録してある、加工後の良品の画像を選択して、表示手段によって同時に表示し、看者の目で比較することも可能となる。さらには、制御装置本体２１に接続されている画像比較手段１２を用いて、両者を比較する構成としてもよい。画像比較手段としては、あらかじめ記憶装置１２に格納されていた画像の各画素の輝度情報に変換し、この輝度情報と被加工物の画像の各画素の輝度情報と、各画素毎に比較することにより良否判定を行うことができる。他にはスーパーインポーズ法を用いて良品画像と被加工物の画像とを重ね合わせることによって比較することも可能である。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば被加工物の良否判定ができる。
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１を用いて説明する。
【００２７】
符号１４で示すのは、加工位置を導き出し加工ヘッドの位置を検出する認識手段、符号１５で示すのは光エネルギーの方向に対して略垂直方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第１の駆動手段、符号１６で示すのは光エネルギーの方向に対して略水平方向に第１の光路と被加工物を相対移動させる第２の駆動手段、符号１７で示すのは前記第１の駆動手段と第２の駆動手段を制御する駆動制御手段である。なお、駆動制御手段１７は、制御装置本体２１に内蔵されている。
【００２８】
以下、本実施の形態における光加工装置について、その動作を説明する。
加工ヘッド位置認識手段１４の情報から前記加工ヘッドの位置を検出し、駆動制御手段１７は第1駆動手段１５及び第２駆動手段１６により、被加工物と加工ヘッドとの相対位置を変えることができる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば被加工物の加工部位の位置に関わらず被加工物の画像を取り込むことができる。
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態２と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１、図２、図３を用いて説明する。符号１８で示すのは制御装置本体２１に内蔵された色彩比較手段で、良否判定を行う際に用いる色彩（バッドマーク）が加工前から被加工物に存在するかを判別する役割を果たす。図２に示す符号３１は良否判定を行う際に用いる色彩（バッドマーク）である。このバッドマーク３１は、加工前に不良部分につけておく目印としての色彩である。
【００３０】
以下、本実施の形態における光加工装置について、その動作を説明する。受像手段１０より取り込んだ画像情報は制御装置本体２１に送信され、色彩比較手段１８に入力される。記憶手段１３には予めバッドマークの色彩閾値が設定されている。色彩比較手段１８に画像情報が入力されると、この色彩比較手段１８からの色彩閾値引出し指令により、記憶手段１３から色彩閾値情報が引き出され、色彩比較手段１８に入力される。色彩比較手段１８では、画像情報に含まれる色彩と色彩閾値情報との比較を行う。比較した結果、色彩比較手段１８がバッドマークがあると判断した場合には、CPUにてバッドマークのある位置の座標情報を画像情報から求め、その部分を加工から外す。
【００３１】
以上のように、本実施の形態によれば被加工物の部分が加工前に不良と分かっている場合、加工から外し、無駄な加工を行わずにすむことができる。
（実施の形態４）
本実施の形態において実施の形態３と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１、図２を用いて説明する。本実施の形態では、制御装置本体２１に内蔵され符号１９で示される光エネルギーを被加工物に照射する前に比較を行う照射前比較手段の役割について説明する。
【００３２】
受像手段１０より取り込んだ画像情報は、照射前比較手段１９に入力される。記憶手段１３には予めレーザ光、またはランプ光照射前の良品、不良品の画像情報が格納されている。照射前比較手段１９に受像手段１０からの画像情報が入力されると、この照射前比較手段１９からの引き出し指令によって、記憶手段１３に格納されている照射前の良品、不良品の画像が引き出され、照射前比較手段１９に入力される。
【００３３】
照射前比較手段１９では、受像手段１０から入力された画像情報と、記憶手段１３から入力された画像情報とを比較し、加工対象の良品部分、不良品部分をを判断する。その結果、記憶手段１３に格納されていた不良品部分の画像と同様の画像の部分について、その位置の座標情報を求め、その場所は加工しないという処理がとられる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば被加工物の加工部位が加工前から不良と分かっている場合、加工から外し、無駄な加工を行わずにすむことができる。
（実施の形態５）
本実施の形態において実施の形態４と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１、図２を用いて説明する。本実施の形態では、制御装置本体２１内に内蔵され符号２０で示される光エネルギーを被加工物に照射した後比較を行う照射後比較手段である。
【００３５】
受像手段１０より取り込んだ画像情報は、照射前比較手段１９に入力される。記憶手段１３には予めレーザ光、またはランプ光照射後の良品、不良品の画像情報が格納されている。照射後比較手段２０に受像手段１０からの画像情報が入力されると、この照射後比較手段２０からの引き出し指令によって、記憶手段１３に格納されている照射後の良品、不良品の画像が引き出され、照射後比較手段２０に入力される。
【００３６】
照射後比較手段２０では、受像手段１０から入力された画像情報と、記憶手段１３から入力された画像情報とを比較し、加工後の良品部分、不良品部分を判断する。
【００３７】
以上のように、本実施の形態によれば、被加工物の良否判定ができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の光加工装置は、少量多品種の加工の良否を判定することができ、少量多品種の加工をする技術分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る光加工装置の実施の形態を示すブロック図
【図２】本発明に係る光加工装置の制御装置本体の一実施の形態を示すブロック図
【図３】本発明に係る被加工物のバッドマークの説明図
【符号の説明】
【００４０】
１  光エネルギー出力手段
２  第1の光路
３  ハーフミラー
４  光エネルギー整形手段
５  保護ガラス
６  被加工物
７  第２の光路
８  ミラー
９  画像歪補正手段
１０  受像手段
１１  表示手段
１２  画像比較手段
１３  記憶手段
１４  加工ヘッド位置認識手段
１５  第１駆動手段
１６  第２駆動手段
１７  駆動制御手段
１８  色彩比較手段
１９  加工前画像比較手段
２０  加工後画像比較手段
２１  制御装置本体
３１  多数個取り基板の不良部分
３２  良否判定を行う際に用いる色彩（バッドマーク）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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