JPH06160035A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】部品や半田の有無や位置ずれなどを安定して確
実に検査する。 【構成】基板21や部品22からの反射光が、撮像のための
光学系24により、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号各々の光電変換素子2
5，26，27上に像を結び、入射光量に比例したアナログ
信号が出力される。これらアナログ信号をＲ，Ｇ，Ｂ信
号各々の対数アンプ28，32，35により非線形変換を行い
信号の小さい部分を引き伸ばす。その引き伸ばされたア
ナログ信号を、ＲＧＢ信号各々のＡ／Ｄ変換回路29，3
3，36、ＲＧＢ信号各々のシェーディング補正回路30，3
4，37さらにＲＧＢ−ＹＩＱ変換回路31により変換して
ＹＩＱ信号各々の画像メモリ38，39，40に書き込む。最
後に、ＹＩＱ信号の画像メモリ38，39，40の内容を演算
する１チップマイクロコンピュータ41によって、基板、
電子部品およびクリーム半田などの色の差を充分な分解
能で見分け、部品や半田の有無や位置ずれなどを安定し
て検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査基板の導体の形
状や、基板に実装された電子部品や印刷されたクリーム
半田などを撮像して得られる複数色のカラー画像を処理
して、導体や電子部品やクリーム半田などの有無、それ
らの位置ずれ、面積の違いなどを検査する基板検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面実装部品を含む回路基板の製
造は、クリーム半田印刷、電子部品のマウント（装
着）、半田付けの３工程に分けて行われている。近年の
電子部品の小型化と実装基板の高密度化にともない、ほ
とんどの場合、この３工程はクリーム半田自動印刷機、
部品の自動装着機、半田リフロー機によって自動で行わ
れている。このように自動機を用いた場合、様々な要因
により、正しく印刷されないときや、正しく装着されな
いときなどがあり、その不良印刷や不良実装のまま半田
付けを行うと手直しの手間が大きいため、半田付け前に
検査を行う必要があった。

【０００３】しかし、このような検査を検査作業員によ
る目視検査に頼っていたのでは、検査ミスの発生を完全
に無くすことができず、しかも、近年の電子部品の小型
化と実装基板の高密度化にともない目視による検査は限
界にきている。

【０００４】そこで、基板の自動検査機が重要になって
くるが、その方式としては白黒カメラ、カラーカメラ、
三次元カメラ、Ｘ線カメラなど、様々な提案が各社から
なされている。精度、タクト、コストなどの諸条件およ
び諸性能を考えた場合、インラインでの検査機において
はタクトが特に重要であり、撮像時間が短いカラーカメ
ラによる検査が注目されている。

【０００５】以下、図面を参照しながら、上述した従来
のカラー画像による部品実装基板の検査方法について説
明する。図２は従来の基板検査装置の構成を示すブロッ
ク図であり、カラー画像による部品実装基板の検査方法
として特開昭62−180250号公報に示されている。図２に
おいて、Ｘ−Ｙテーブル１は、被検査対象であるプリン
ト基板２を乗せるテーブルである。また、カラー画像の
撮像部３は、照明４によりプリント基板２を照らし、プ
リント基板２のカラー画像を撮像する。このカラー画像
の撮像部３が接続される画像入力部５の画像信号線形変
換部６はカラー画像撮像部３からの出力画像信号を線形
変換する。さらに、画像入力部５、画像信号線形変換部
６、画像処理部７、判定部８およびメモリ９により処理
部10が構成されて、カラー画像撮像部３からの出力画像
信号を処理する。さらに、制御部11は各部を制御する。
また、撮像コントローラ12はカラー画像の撮像部３に接
続され、テーブルコントローラ13はＸ−Ｙテーブル１に
接続されてそれぞれを制御する。さらに、判定結果出力
部14には判定結果が出力される。

【０００６】以上のように構成された半田接合部の検査
装置について、以下、その動作を説明する。まず、照明
４によりＸ−Ｙテーブル１上の被検査対象であるプリン
ト基板２を照らして、カラー画像撮像部３で撮像を行
う。そして、カラー画像撮像部３からの出力画像信号を
処理する処理部10にて画像の処理を行い、判定結果出力
部14に判定結果を出力する。このとき、処理部10の内部
では、カラー画像撮像部３からの出力画像信号が、シュ
ーディング補正、ＲＧＢ信号の正規化のためのＲ−Ｙ、
Ｇ−Ｙ信号演算など画像信号線形変換部６で変換され、
画像入力部５を通してメモリ９に送られる。このように
して送られてメモリ９に蓄えられた画像信号を、画像処
理部７、判定部８および制御部11にて良不良を判定して
判定結果出力部14に出力する。

【０００７】ここで、基板、電子部品およびクリーム半
田などを各画素の色情報の差によって見分けているが、
白黒カメラで撮像した場合には、たとえば、同一輝度の
緑の基板と黄色の部品などで差がなく見分けがつかな
い。これにより、図２の従来例ではカラー画像による部
品実装基板の検査方法を採用している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、基板、電子部品およびクリーム半田など
を各画素の色情報の差によって見分けるには次のような
問題がある。

【０００９】すなわち、基板を撮像したときの各画素の
色度並びに輝度をプロットしたのが図３である。ここに
見られるように見分けなくてはならないほとんどの部品
の色度情報、たとえば電子部品Ａや基板Ｄなどの色度情
報は最大値の輝度10％エリアａ以内に集中しており、ま
た、部品の電極Ｅ、シルクスクリーンＦ、銅ランドＨお
よび半田部分などの輝度情報は大変高い。ここで、色度
の分解能を上げるために照明４の光量を上げると基板２
の電極Ｅ、シルクスクリーンＦ、銅ランドＨおよび半田
部などの輝度は飽和してしまい電極Ｅ、シルクスクリー
ンＦ、銅ランドＨおよび半田部が見分けられなくなる。
また逆に、たとえば電極と半田部を見分けようとする
と、その他の部分が見分けられなくなる。また、光量を
上げた場合の例を示したのが図４である。図４において
は、部品Ａや基板Ｄなどの色度情報は分解能が向上して
いるが、基板２の電極Ｅ、シルクスクリーンＦ、銅ラン
ドＨおよび半田部などの輝度は飽和しており、輝度が強
くＲ，Ｇ，Ｂが最大になって白になっている。

【００１０】したがって、通常の光量に対して線形性を
持つ撮像手段を用いた場合、必要な色の分解能を得るこ
とが難しいという問題があった。また、人間の目の特性
は対数特性であり、暗い色の色相の差の分解能が高いこ
ともこれに合致した現象である。

【００１１】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、基板、電子部品およびクリーム半田などの色の差と
輝度の差を充分な分解能で見分け、部品や半田の有無や
位置ずれなどを安定して検査することができる基板検査
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の基板検査装置は、基板に実装された電子部品
や、基板に印刷されたクリーム半田などの被写体を複数
色のカラー画像撮像手段を用いて検査する基板検査装置
であって、前記複数色のカラー画像撮像手段からのアナ
ログ出力信号を非線形変換する非線形変換手段を設け、
前記非線形変換手段により分解能の必要な信号の小さい
部分を引き伸ばす構成としたものである。

【００１３】

【作用】上記構成により、基板に実装された電子部品
や、基板に印刷されたクリーム半田などの被写体を複数
色のカラー画像撮像手段を用いて検査するに際して、ま
ず、複数色のカラー画像撮像手段からのアナログ出力信
号を非線形変換する手段により、分解能の必要な信号の
小さい部分を引き伸ばして必要な色の分解能を得、そし
て、基板、電子部品およびクリーム半田などの色の差を
見分け、部品や半田の有無や位置ずれなどを安定して検
査する。このとき、各カラーの映像信号出力の小さい部
分を引き伸ばすため、基板、電子部品およびクリーム半
田などの各カラーの映像信号出力に対して充分な分解能
を得ることができ、また、各画像毎に演算を行い、色
相、明度、彩度などの色差をもとめる場合においても同
様に、充分な分解能を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における基
板検査装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、基板21および基板21上の部品22などの被写体に対し
て照明23で照射してカラー画像を撮像する光学系24に
は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号それぞれの光電変換素子25，26，27
が設けられている。このＲ信号光電変換素子25は、Ｒ信
号対数アンプ28、Ｒ信号Ａ／Ｄ変換回路29さらにＲ信号
シェーディング補正回路30を介してＲＧＢ−ＹＩＱ変換
回路31に接続され、また、このＧ信号光電変換素子26
は、Ｇ信号対数アンプ32、Ｇ信号Ａ／Ｄ変換回路33さら
にＧ信号シェーディング補正回路34を介してＲＧＢ−Ｙ
ＩＱ変換回路31に接続され、さらに、このＢ信号光電変
換素子27は、Ｂ信号対数アンプ35、Ｂ信号Ａ／Ｄ変換回
路36さらにＢ信号シェーディング補正回路37を介してＲ
ＧＢ−ＹＩＱ変換回路31に接続されている。このＲＧＢ
−ＹＩＱ変換回路31はＹ，Ｉ，Ｑ信号それぞれの画像メ
モリ38，39，40をそれぞれ介して、画像メモリ38，39，
40の内容を演算する演算処理装置、たとえば１チップマ
イクロコンピュータ41に接続されている。

【００１５】以上のように構成された基板検査装置につ
いて、以下、その動作を説明する。まず、照明23で照射
された、基板21や部品22などの被写体からの反射光が、
撮像のための光学系24により、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号それぞれ
の光電変換素子25，26，27上にそれぞれ像を結び、入射
光量に比例したアナログ信号が出力される。次に、各ア
ナログ信号をＲ，Ｇ，Ｂ信号それぞれの対数アンプ28，
32，35により非線形変換を行い信号の小さい部分を引き
伸ばす。そして、その引き伸ばされたアナログ信号を、
ＲＧＢ信号それぞれのＡ／Ｄ変換回路29，33，36それぞ
れでＡ／Ｄ変換した後、ＲＧＢ信号それぞれのシェーデ
ィング補正回路30，34，37さらにＲＧＢ−ＹＩＱ変換回
路31によりＲＧＢ信号をＹＩＱ信号に変換してＴＩＱ信
号それぞれの画像メモリ38，39，40にそれぞれ書き込
む。最後に、ＹＩＱ信号の画像メモリ38，39，40の内容
を演算する演算処理装置、この場合、１チップマイクロ
コンピュータ41によって、基板、電子部品およびクリー
ム半田などの色の差を充分な分解能で見分け、部品や半
田の有無や位置ずれなどを安定して検査する。

【００１６】このようにして、複数色の光電変換素子2
5，26，27からのアナログ出力信号を非線形変換する手
段により、分解能の必要な信号の小さい部分を引き伸ば
すことによって、基板、電子部品およびクリーム半田な
どの色の差を充分な分解能で見分け、部品や半田の有無
や位置ずれなどを安定して検査する検査方法を可能とす
る。

【００１７】なお、本実施例では、ＲＧＢ信号をそれぞ
れＴＩＱ信号にそれぞれ変換したが、このような変換を
せずにＲＧＢ信号のまま画像メモリ38，39，40に取り込
めば変換機構が不要という利点があり、また、対数特性
をもつ色度空間（Ｌａｂ等）に変換して取り込めば量子
化誤差が小さくできるという利点がある。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数色の
カラー画像撮像手段からのアナログ出力信号を非線形変
換する手段を設けることにより、分解能の必要な信号の
小さい部分を引き伸ばして必要な色の分解能を得るた
め、基板、電子部品およびクリーム半田などの色の差を
充分な分解能で見分けることができ、電子部品やクリー
ム半田の有無や位置ずれなどを安定して確実に検査する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における基板検査装置の構成
を示すブロック図

【図２】従来の基板検査装置の構成を示すブロック図

【図３】基板を撮像したときの各画素の色度並びに輝度
をプロットした図

【図４】図３において光量を上げた場合の図

【符号の説明】

21 基板 22 電子部品 24 光学系 25 Ｒ信号光電変換素子 26 Ｇ信号光電変換素子 27 Ｂ信号光電変換素子 28 Ｒ信号対数アンプ 32 Ｇ信号対数アンプ 35 Ｂ信号対数アンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に実装された電子部品や、基板に印刷
   されたクリーム半田などの被写体を複数色のカラー画像
   撮像手段を用いて検査する基板検査装置であって、前記
   複数色のカラー画像撮像手段からのアナログ出力信号を
   非線形変換する非線形変換手段を設け、前記非線形変換
   手段により分解能の必要な信号の小さい部分を引き伸ば
   す構成とした基板検査装置。