(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路板に印刷されたはんだペーストを平面的に撮影するＣＣＤカメラと、
該はんだペーストの下面の反射光が該ＣＣＤカメラに与えられるように平面的な照明光を出力する上段照明部、及び該はんだペーストの上面の反射光が該ＣＣＤカメラに与えられ該下面の反射光は与えられないように側面的な照明光を出力する下段照明部を有する段差照明ユニットと、
該上段照明部又は該下段照明部を切り替える照明コントローラと、
該はんだペーストの検査項目及びその判定基準データを記憶した記憶部と、
該上段照明部又は該下段照明部を選択するように該照明コントローラを制御し該ＣＣＤカメラから出力された二次元画像信号を処理して該はんだペーストの三次元データを求める画像処理部と、
該三次元データと各判定基準データとを比較判定してその判定結果を出力する比較演算部と、
該比較演算部の判定結果を累積して該はんだペーストの最終的な良否を判定して出力する出力部と、
を備えたことを特徴とするはんだペースト印刷検査装置。
【請求項２】
請求項１において、
該三次元データが、少なくとも該はんだペーストの下面及び上面の長さと、該下面及び上面の幅と、該幅から求めた膜厚と、を含んでいることを特徴としたはんだペースト印刷検査装置。
【請求項３】
請求項１において、
該比較演算部が、ハードディスクに記憶された該検査項目及び判定基準データを一旦格納するメモリと、比較処理ＣＰＵと、該検査項目を該画像処理部に送って該三次元データを該比較処理ＣＰＵへ出力させるとともに該判定基準データを該比較処理ＣＰＵへ出力するデータ処理ＣＰＵとで構成されていることを特徴としたはんだペースト印刷検査装置。
【請求項４】
請求項１において、
該照明ユニットが、該画像処理部の指示により該上段照明部と該下段照明部との切替えを制御する照明コントローラを備えていることを特徴としたはんだペースト印刷検査装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだペースト印刷検査装置に関し、特にプリント回路板にスクリーン印刷法によって印刷されたはんだペーストの状態を自動検査する装置に関するものである。
【０００１】
プリント回路板への表面実装部品（ＳＭＤ) のはんだ付けは、最初にプリント回路板のフットプリント（電極) 上にはんだペーストをスクリーン印刷法によって印刷し、次に印刷ペースト上に表面実装部品を搭載した後、加熱装置を用いてはんだペーストを溶融させてはんだ付けさせる。
【０００２】
はんだペーストの印刷は、メタルマスクとスクリーン印刷機用いて行う。メタルマスクはプリント回路板のフットプリントと同じ位置および同形状で孔が開いたもので、メタルマスクの上面からはんだペーストを刷り込んでフットプリント上に転写する。
【０００３】
印刷されるペーストは、搭載される表面実装部品の電極幅や電極間のピッチによって印刷幅が異なり、印刷幅が微細な部分では印刷がカスレたり滲んだりしてはんだ付け不良の原因となる場合がある。
【０００４】
そこで、印刷されたはんだペーストの状態を画像や高さデータとして取込み、それらの情報から印刷の良否を自動的に判定するはんだペースト印刷検査装置が必要になっている。
【０００５】
【従来の技術】
従来より一般的に知られたはんだペースト印刷検査装置としては、図７（１）に示すラインセンサー式のものと、同図（２）に示すレーザー式のものがある。
【０００６】
前者のラインセンサー式はんだペースト印刷検査装置は、プリント回路板２０に印刷したはんだペースト２１上をラインセンサー２２を移動方向Ａに移動させることにより図８に示すようなはんだペースト２１の平面的な二次元画像情報を得る。そして、この二次元画像情報からはんだペースト２１の面積から、印刷カスレ、滲み等を検査するものである。
【０００７】
また、後者のレーザー式はんだペースト印刷検査装置は、レーザー発振器２３からのレーザー光をミラー２４を介してはんだペースト２１に照射し、その反射光Ｂを受光部２５で受けるとともにこれを三角測量して三次元画像情報を得る。そして、この三次元画像情報からはんだペースト２１の膜厚、体積を求めてその良否を検査するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来のはんだペースト印刷検査装置は次の欠点が挙げられる。
（１）ラインセンサー式の場合は、検査速度は速いが分解能が低く、得られる情報が二次元画像であるため情報量が少ない。
（２）レーザー式の場合は、レーザー光を走査させて印刷状態を三角測量検査するので時間がかかり、また、設備が高価なものとなる。
【０００９】
従って本発明は、検査速度が速く、得られる情報量が十分なものであり、且つ廉価なはんだペースト印刷検査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るはんだペースト印刷検査装置は、プリント回路板に印刷されたはんだペーストを平面的に撮影するＣＣＤカメラと、該はんだペーストの下面の反射光が該ＣＣＤカメラに与えられるように平面的な照明光を出力する上段照明部、及び該はんだペーストの上面の反射光が該ＣＣＤカメラに与えられ該下面の反射光は与えられないように側面的な照明光を出力する下段照明部を有する段差照明ユニットと、該上段照明部又は該下段照明部を切り替える照明コントローラと、該はんだペーストの検査項目及びその判定基準データを記憶した記憶部と、該上段照明部又は該下段照明部を選択するように該照明コントローラを制御し該ＣＣＤカメラから出力された二次元画像信号を処理して該はんだペーストの三次元データを求める画像処理部と、該三次元データと該判定基準データとを比較して該はんだペーストの良否を判定する比較演算部と、該比較演算部の結果を出力する出力部と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
すなわち、本発明において、段差照明ユニットは画像処理部の制御を受けて上段照明部が選択されたときには該上段照明部を作動する。上段照明部は平面的な照明光を出力するものであり、したがって、印刷されたはんだペーストの下面（フットプリント）が照らされてその反射光がＣＣＤカメラに与えられる。
【００１２】
また、同様にして段差照明ユニットは画像処理部の制御を受けて下段照明部が選択切り替えされたときには該下段照明部を作動する。下段照明部は側面的な照明光を出力するものであり、これにより、印刷されたはんだペーストの上面のみが照らされてその反射光が該ＣＣＤカメラに与えられる。ただし、この下段照明部による照明では、はんだペーストの下面の反射光はＣＣＤカメラに与えられないように配置されている。
【００１３】
ＣＣＤカメラで取込んだ二次元画像信号は画像処理部に入力される。画像処理部では入力した二次元画像信号を処理して該はんだペーストの三次元データを求める。
【００１４】
この三次元データは比較演算部に与えられ、この比較演算部では、記憶部から同時に与えられる判定基準データと該三次元データとを比較判定し、その比較判定結果を出力部に与える。出力部は比較演算からの判定結果を累積して該はんだペーストの良否を判定し出力する。
【００１５】
なお、上記の三次元データは、少なくとも該はんだペーストの下面及び上面の長さと、該下面及び上面の幅と、該幅から求めた膜厚と、を含むことができる。
【００１６】
また、該比較演算部は、ハードディスクに記憶された該検査項目及び判定基準データを一旦格納するメモリと、比較処理ＣＰＵと、該検査項目を該画像処理部に送って該三次元データを該比較処理ＣＰＵへ出力させるとともに該判定基準データを該比較処理ＣＰＵへ出力するデータ処理ＣＰＵとで構成することができる。
【００１７】
さらに、該照明ユニットは、該画像処理部の指示により該上段照明部と該下段照明部との切替えを制御する照明コントローラを備えたものを用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るはんだペースト印刷検査装置の構成の一実施例を示したもので、図中、１は一般的なＣＣＤカメラであり、段差照明ユニット２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）をＣＣＤカメラ１の下部にリング状に配置して二段構造にしたものを用いる。
【００１９】
図２にはこの段差照明ユニット２の具体例が示されており、このユニット２の内部の天井面にはＣＣＤカメラ１をリング状に囲んだ上段照明部２ａが設けられ、側面には下段照明部２ｂが設けられている。
【００２０】
特に上段照明部２ａの点灯のみで印刷はんだペースト２１の下面（図３に示した幅Ｗ２）のみの反射光が抽出されて、図４に示す下面画像が得られ、下段照明部２ｂの点灯のみで印刷はんだペースト２１の上面（図３に示した幅Ｗ１）のみの反射光が抽出されて、図５に示す上面画像が得られるように各照明部が配置されている。
【００２１】
このような照明構造になっているのは、後述するように、二つの二次元画像から画像処理によって二つの差画像を得て三次元的なデータを得るためである。
【００２２】
このような段差照明ユニット２は照明コントローラ３によって照明部２ａ，２ｂが選択切り替えされて作動するように接続されている。
【００２３】
照明コントローラ３は、カメラ入力部４ａと画像処理ＣＰＵ４ｂとメモリ４ｃとで構成された画像処理部４に接続されており、この画像処理部４は、データ処理ＣＰＵ５１ａとメモリ５１ｂと比較処理ＣＰＵ５ｂとで構成された比較演算部５に接続され、この比較演算部５は、記憶部としてのハードディスク６及び比較結果メモリ７ａとＣＰＵ７ｂとで構成された出力部７とに接続されている。
【００２４】
なお、画像処理部４と比較演算部５と出力部７は中央制御コンピュータ８に内蔵されており、この中央制御コンピュータ８には入出力部としてのディスプレイ９ａ及びキーボード９ｂが接続されている。
【００２５】
また、画像処理部４におけるカメラ入力部４ａは、ＣＣＤカメラ１から入力された画像信号を入力する装置である。
【００２６】
画像処理ＣＰＵ４ｂは、次の機能を有している。
(1)例えばキーボード９ｂからの入力操作により、照明コントローラ３に対し段差照明ユニット２の上段照明部２ａ又は下段照明部２ｂを選択するための指示信号を与える。
(2)カメラ入力部４ａから転送された画像信号を、比較演算部５のデータ処理ＣＰＵ５１ａから転送された検査項目（後述する表１参照）のデータに従って画像処理を行い、検査項目の演算測定を行い、測定値▲１▼を得る。この測定値▲１▼は一時的にメモリ４ｃに記憶される。
【００２７】
(3)照明部２ａ，２ｂを切り替えた後にカメラ１から入力された画像信号を上記の検査項目に従って画像処理を行い、検査項目の演算測定を行い、測定値▲２▼を得る。
(4)測定値▲１▼と▲２▼に基づき、後述するように二次元画像から三次元データを求める演算処理を行い、演算結果を比較ＣＰＵ５ｂへ転送する。
【００２８】
比較演算部５におけるデータ処理ＣＵ５１ａは、判定基準データをハードディスク６からメモリ５２ａへロードさせた後、検査箇所に対応した順番で判定基準データ内の検査項目を画像処理部４の画像処理ＣＰＵ４ｂへ送る。同じように、判定基準データ内の判定基準データを比較処理ＣＰＵ５ｂへ送る。
【００２９】
出力部７における比較結果メモリ７ａは、比較演算部５の比較処理ＣＰＵ５ｂからの個々の比較判定結果を一旦格納してＣＰＵ７ｂに与えるものであり、ＣＰＵ７ｂはディスプレイ７ｃに最終的な判定結果を表示する。
【００３０】
次に、上記の実施例の動作を図６に示したフローチャートを参照して以下に順次説明する。
【００３１】
ステップＳ１
検査対象のプリント回路板並びに判定基準データを準備し、判定基準データは検査項目毎に予めハードディスク６に格納しておく。判定基準データの一例を検査項目毎に下記の表１に示す。なお、これらの検査項目及び判定基準データは、複数のはんだペーストに対して共通のものを用いてよいが、（Ｘ，Ｙ）座標及び実装角度を含む検査箇所毎に異なるものを用いてもよい。
【００３２】
【表１】
0003934210.tif 000002
【００３３】
ステップＳ２
検査対象のプリント回路板を検査ステージ（図示せず）上にローダ等を用いて搬入する。
【００３４】
ステップＳ３
検査対象のプリント回路板の判定基準データを検査項目データとともにハードディスク６からメモリ５２ａへロードする。この内、検査項目データは画像処理ＣＰＵ４ｂに転送し、判定基準データを比較処理ＣＰＵ５ｂへ転送する。
【００３５】
ステップＳ４
キーボード９ｂにより検査開始の指示が入力される。
ステップＳ５
最初の検査対象のはんだペースト２１（図２参照）へＣＣＤカメラ１が移動する。
【００３６】
ステップＳ６
画像処理ＣＰＵ４ｂの指示により、照明コントローラ３はまず段差照明ユニット２における上段照明部２ａを点灯させる。
【００３７】
ステップＳ７
ＣＣＤカメラ１で検査対象のはんだペースト２１の下面画像（図４参照）をカメラ入力部４ａから画像処理ＣＰＵ４ｂに取り込む。
【００３８】
ステップＳ８
画像処理ＣＰＵ４ｂは下面画像から検査項目に従って画像処理を行い、幅Ｗ２等の測定値▲１▼を求める。
【００３９】
すなわち、データ処理ＣＰＵ５１ａでは、検査する部品の順番に従い検査項目データ及び判定基準データをメモリ５２ａから読み取り、検査する箇所の順番に従い、該検査項目データを画像処理ＣＰＵ４ｂに送るとともに該判定基準データを比較処理ＣＰＵ５ｂへ送る。
【００４０】
画像処理ＣＰＵ４ｂは、データ処理ＣＰＵ５１ａから転送された検査項目データに従い、各検査項目に指示された検査ウィンドウ内の画像処理を行って測定値▲１▼を求めることになる。
【００４１】
ステップＳ９
測定値▲１▼をメモリ４ｃに一時記憶させる。
【００４２】
ステップＳ１０
画像処理ＣＰＵ４ｂの指示により、照明コントローラ３を介して照明部を上段照明部２ａから下段照明部２ｂに切り替えて点灯させる。
【００４３】
ステップＳ１１
ＣＣＤカメラ１で検査対象のはんだペースト２１の上面画像（図５参照）をカメラ入力部４ａから取り込む。なお、このとき下面画像はＣＣＤカメラ１に取り込まれないようにカメラ１を上段正面部２ａがリング状に囲んでいる。
【００４４】
ステップＳ１２
画像処理ＣＰＵ４ｂは、取り込んだ上面画像から検査項目に従って画像処理を行い、ステップＳ８と同様にして幅Ｗ１等の測定値▲２▼を得る。
【００４５】
ステップＳ１３
画像処理ＣＰＵ４ｂは、この測定値▲２▼とメモリ４ｃに保持していた測定値▲１▼とを画像処理し、検査項目に従って演算処理を行う。
【００４６】
この演算処理について以下に説明すると、まず、上段照明部２ａの点灯のみで印刷はんだペースト２１の下面画像のみが得られ、これから図３の下面幅Ｗ２が抽出される。また、下段照明部２ｂの点灯のみで印刷はんだペースト２１の上面画像のみが得られ、上面幅Ｗ１のみが抽出される。
【００４７】
これら二つの二次元画像から、画像処理ＣＰＵ４ｂは画像処理によって二つの差画像を得て三次元的なデータを演算計測する。
この三次元演算計測では以下の演算内容ではんだペースト２１の膜厚ｈを下記の式に従って求める。
【００４８】
ｈ＝ｔａｎθ×Ｌ                          ・・・式（１）
なお、Ｌは、図３に示すように上記の部分Ｗ１，Ｗ２を用いて（Ｗ２−Ｗ１）／２で与えられる印刷はんだ側面長さであり、θは印刷はんだ側面の角度である。角度θははんだペースト印刷機の特性やはんだペースト印刷マスクの開孔寸法によって個々に異なるので、予め経験値として得たデータを入力したものである。
【００４９】
ステップＳ１４
ステップＳ１３の演算処理で得た測定結果とデータ処理ＣＰＵ５１ａから得た判定基準データとを個々に比較判定し、この比較判定の結果を出力する。
【００５０】
ステップＳ１５
比較処理ＣＰＵ５ｂでの個々のデータの判定結果は、出力部７の判定結果メモリ７ａに一時記憶される。ＣＰＵ７ｂは、これらの判定結果を累積し、一枚のプリント回路板内全ての箇所の最終的な良否判定結果を判定結果メモリ７ａに蓄積し、そのプリント回路板の最終的な良否判定を行ってディスプレイ９ａにその判定結果を表示する。
【００５１】
ここで表１に示す検査項目から以下のような印刷判定が行える。
・印刷はんだペースト上面面積＝印刷されたはんだペーストのかすれ
・印刷はんだペースト下面面積＝印刷されたはんだペーストのにじみ
・印刷はんだペースト体積＝印刷されたはんだペーストの供給量
・印刷はんだペースト上／下面積＝印刷されたはんだペーストの版抜け性
・印刷はんだペーストの横／縦ズレ量＝印刷されたはんだペーストとプリント回路板パターンのズレ
・パターン間はんだ抽出量＝印刷されたはんだペーストのブリッジの有無
【００５２】
なお、この最終的な良否判定は、全ての検査項目が判定基準データ内に収まっていることが最良であるが、上記の表１における少なくとも検査項目１，２，４，５，及び７が各々判定基準データ内に収まっていれば当該はんだペーストとしては「良」の最終判定を行うことができる。
【００５３】
ステップＳ１６
次の検査対象のはんだペーストがあれば次の箇所へＣＣＤカメラ１を移動する。
ステップＳ１７
次に検査するプリント回路板があれば同様に搬入し、無ければ検査を終了する。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るはんだペーストの印刷検査装置は、プリント回路板に印刷されたはんだペーストの下面画像と上面画像を別々に抽出し、これらの二次元画像から該はんだペーストの三次元データを求め、これと判定基準データとを比較して該はんだペーストの良否を判定するように構成したので、次の効果が得られる。
【００５５】
（１）従来の三次元方式の検査装置に比べ、高速で三次元的はんだペーストの計測を行うことができる。
（２）従来設備に比べ安価に三次元的な計測を行うはんだペースト印刷検査装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るはんだペーストの印刷検査装置の構成実施例を示したブロック図である。
【図２】本発明に係るはんだペーストの印刷検査装置で用いられる段差照明ユニットの実施例を示した図である。
【図３】本発明に係るはんだペーストの印刷検査装置で測定される印刷したはんだペーストの断面形状を示した図である。
【図４】本発明に係るはんだペーストの印刷検査装置で得られたはんだペーストの下面画像を示した図である。
【図５】本発明に係るはんだペーストの印刷検査装置で得られたはんだペーストの上面画像を示した図である。
【図６】本発明に係るはんだペーストの印刷検査装置の動作実施例を示したフローチャート図である。
【図７】従来のはんだペーストの印刷検査装置例を示した図である。
【図８】従来のはんだペーストの印刷検査装置によって得られたはんだペーストの平面画像例を示した図である。
【符号の説明】
１  ＣＣＤカメラ
２  段差照明ユニット
３  照明コントローラ
４  画像処理部
４ａ  カメラ入力部
４ｂ  画像処理ＣＰＵ
４ｃ  メモリ
５  比較演算部
５１ａ  データ処理ＣＰＵ
５２ａ  メモリ
５ｂ  比較処理ＣＰＵ
６  ハードディスク
７  出力部
７ａ  メモリ
７ｂ  ＣＰＵ
９ａ  ディスプレイ
９ｂ  キーボード
２０  プリント回路板
２１  はんだペースト
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
0003934210.tif 000003
【図２】
0003934210.tif 000004
【図３】
0003934210.tif 000005
【図４】
0003934210.tif 000006
【図５】
0003934210.tif 000007
【図６】
0003934210.tif 000008
【図７】
0003934210.tif 000009
【図８】
0003934210.tif 000010