JP2005172640A - Mounting inspection apparatus and mounting inspection method - Google Patents
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Abstract
【課題】 隣り合う電子部品が近接して実装された狭隣接実装の場合においても、クリーム半田の状態や電子部品の実装状態の良否判定を良好に行うことができる実装検査装置および実装検査方法を提供する。
【解決手段】 撮像した画像データに基づいてプリント基板2のランド3とクリーム半田4と電子部品5との境界を検出する境界検出部10と、境界検出部10から出力されるデータを用いて、クリーム半田4の位置と、電子部品5の位置とを検出する位置検出部11と、位置検出部11で検出したデータを用いて、隣り合う電子部品5のクリーム半田4同士の繋がり状態ならびにその繋がり寸法幅を含むクリーム半田4の特徴量を抽出する特徴量抽出部12と、クリーム半田4の位置と前記特徴量とに基づいて実装状態の良否を判定する判定部13とを備えた。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mounting inspection apparatus and a mounting inspection method capable of satisfactorily determining whether or not a cream solder state or an electronic component mounting state is good even in a narrow adjacent mounting in which adjacent electronic components are closely mounted. provide.
SOLUTION: Using a boundary detection unit 10 that detects a boundary between a land 3 of a printed circuit board 2, a cream solder 4, and an electronic component 5 based on captured image data, and data output from the boundary detection unit 10, Using the position detection unit 11 that detects the position of the cream solder 4 and the position of the electronic component 5, and the data detected by the position detection unit 11, the connection state between the cream solders 4 of the adjacent electronic components 5 and the connection thereof A feature amount extraction unit 12 that extracts a feature amount of the cream solder 4 including the dimension width, and a determination unit 13 that determines the quality of the mounting state based on the position of the cream solder 4 and the feature amount are provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はクリーム半田が印刷され、かつ電子部品が実装されたプリント基板におけるクリーム半田の印刷状態と電子部品の実装状態とを同時に検査する実装検査装置および実装検査方法に関する。 The present invention relates to a mounting inspection apparatus and a mounting inspection method for simultaneously inspecting a printed state of cream solder and a mounted state of electronic components on a printed board on which cream solder is printed and electronic components are mounted.
電子部品が実装された実装基板の製造は、クリーム半田を自動的に印刷するクリーム半田自動印刷機、電子部品を装着する部品自動装着機、リフロー半田を行う半田リフロー機の、3工程を実行する自動機によって行われる。これらの自動工程において、クリーム半田印刷工程や部品装着工程では様々な要因による不具合が発生する場合があるが、このように不具合が発生した状態のまま、半田リフローによる半田付けを行うと、手直しの手間が極めて大きくなる。したがって、このような大幅な手間の増加を防止するため、リフロー半田付け作業を行う前に、クリーム半田の印刷状態や電子部品の実装状態を検査する必要がある。 The manufacturing of a mounting board on which electronic components are mounted executes three processes: a cream solder automatic printing machine that automatically prints cream solder, a component automatic mounting machine that mounts electronic components, and a solder reflow machine that performs reflow soldering. Performed by an automatic machine. In these automatic processes, troubles due to various factors may occur in the cream solder printing process and the parts mounting process, but if soldering is performed by solder reflow with such troubles occurring, reworking The effort is extremely large. Therefore, in order to prevent such a significant increase in labor, it is necessary to inspect the printing state of cream solder and the mounting state of electronic components before performing the reflow soldering operation.
この検査工程を、検査作業員による目視検査に頼っていたのでは、ミスの発生を完全に無くすことができない。また近年の電子部品の小型化、実装基板の高密度化に伴い、目視による検査は限界にきている。これらの点を考慮すると、自動検査を行うことが重要になっている。精度、タクト、コストなどの諸性能を考慮した場合、インライン(生産ラインに載せた状態)での自動検査を行うことが望ましいが、このインラインの自動検査手法としては、撮像時間が短く、安価で情報量の多い、カラーカメラによる検査が注目されている。 Relying on this inspection process by visual inspection by an inspection worker cannot completely eliminate the occurrence of mistakes. In addition, with the recent miniaturization of electronic components and the increase in the density of mounting substrates, visual inspection has reached its limit. Considering these points, it is important to perform an automatic inspection. In consideration of various performances such as accuracy, tact, and cost, it is desirable to perform in-line (in the production line) automatic inspection, but this in-line automatic inspection method has a short imaging time and is inexpensive. Inspection with a color camera, which has a large amount of information, is attracting attention.
以下に、図8を参照しながら、上述した、カラー画像による従来の実装検査方法について説明する。
図8に示すように、特許文献1等に開示されている従来の実装検査手法においては、照明1によって照らされた、プリント基板2上のランド3と、ランド3上のクリーム半田4と、電子部品5との各反射光を、カラーカメラ6により撮像している。カラーカメラ6により撮像された画像はカラー処理部7に入力される。カラー処理部7は、カラーカメラ6により撮像されたRGBのカラー映像信号を、明度、色相、彩度に変換する色変換部8と、予め設定された色に対応して2値化データに変換する色抽出テーブル9とにより処理して、ランド3、クリーム半田4、電子部品5の各部分を抽出するようになっている。そして、カラー処理部7からの出力を受ける境界検出部10において、ランド3、クリーム半田4、電子部品5におけるそれぞれの色の抽出データを用いながら、ノイズ成分を平滑化し、ランド3、クリーム半田4、電子部品5のそれぞれの輪郭を追跡し、ランド3とクリーム半田4、クリーム半田4と電子部品5、電子部品5とランド3の各境界を検出する。
Hereinafter, the conventional mounting inspection method using a color image will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, in the conventional mounting inspection method disclosed in Patent Document 1 or the like, the
次に、位置ズレ算出部81により、境界検出部10で検出されたランド3とクリーム半田4、クリーム半田4と電子部品5、電子部品5とランド3の各境界のデータから、それぞれの位置を求めて位置ズレ量を算出し、最後に、判定部82で、位置ズレ算出部81からのデータを、許容値記憶部14で記憶されている値と比較し、クリーム半田の印刷状態や電子部品の実装状態の良否を判定して、検査結果記憶部15で、その良否判定結果を保存するようになっている。
Next, each position is calculated from the data of each boundary between the
次に、図9を参照しながら、位置ズレ算出手法を簡単に説明する。
図9は、境界検出部10により、ランド3A、ランド3B、クリーム半田4A、クリーム半田4B、電子部品5の各境界を検出した状態を概略的に示すものである。この図9に示すように、ランド3Aとクリーム半田4AとのX方向ズレ量X1Aと、ランド3Aとクリーム半田4AとのY方向ズレ量Y1Aと、ランド3Bとクリーム半田4BとのX方向ズレ量X1Bと、ランド3Bとクリーム半田4BとのY方向ズレ量Y1Bとから、ランド3A、3Bとクリーム半田4A、4Bとのズレ量X1A、Y1A、X1B、Y1Bを算出し、クリーム半田4Aと電子部品5とのX方向ズレ量X2Aと、クリーム半田4Aと電子部品5とのY方向ズレ量Y2Aと、クリーム半田4Bと電子部品5とのX方向ズレ量X2Bと、クリーム半田4Bと電子部品5とのY方向ズレ量Y2Bとから、クリーム半田4A、4Bと電子部品5とのズレ量X2A、Y2A、X2B、Y2Bを算出し、更に電子部品5の外形部の境界に基づいて電子部品5の傾きを算出している。
Next, a positional deviation calculation method will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 9 schematically shows a state in which each boundary of the
このランド3A、3Bとクリーム半田4A、4Bとのズレ量X1A、Y1A、X1B、Y1Bと、クリーム半田4A、4Bと電子部品5とのズレ量X2A、Y2A、X2B、Y2Bと、電子部品5の傾きとを、許容値記憶部14で記憶されている各々の許容値と比較することで、ズレ判定を行っている。
しかしながら、前記従来の実装検査方法では、プリント基板2上のランド3に対する、印刷されたクリーム半田4の状態の良否判定および、実装された電子部品5の状態の良否判定は可能であるが、近年の更なる実装の高密度化に対応できなくなってきている。
However, in the conventional mounting inspection method, it is possible to determine the quality of the state of the printed
つまり、図10に示すように、プリント基板2上に、電子部品5同士が0.2mm以下で近接して実装された場合においては、隣り合うランド3間の間隔が小さくなり、電子部品5を装着する前には分離していたクリーム半田4が、電子部品5の装着後には、隣り合う電子部品5同士が繋がった状態(図10における繋がり部E)となる場合があり、その場合、クリーム半田4の境界位置の検出が困難になる。更に、クリーム半田4が繋がっている場合においても、加熱溶融と冷却との各過程での表面張力により、繋がった部分が分離し、正常な半田付けを実現できる場合もあり、前記従来の判定手法では、正確な良否判定ができないという課題を有していた。
That is, as shown in FIG. 10, when the
本発明は前記課題を解決するもので、隣り合う電子部品が近接して実装された狭隣接実装の場合においても、クリーム半田の状態や電子部品の実装状態の良否判定を良好に行うことができる実装検査装置および実装検査方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problem, and even in the case of narrow adjacent mounting in which adjacent electronic components are mounted close to each other, it is possible to satisfactorily determine whether or not the cream solder state or the electronic component mounting state is good. An object is to provide a mounting inspection apparatus and a mounting inspection method.
前記課題を解決するために本発明の実装検査装置は、クリーム半田が印刷され、電子部品が実装されたプリント基板を撮像手段により撮像し、撮像した画像データを処理して実装検査を行う実装検査装置であって、前記撮像した画像データに基づいてプリント基板のランドとクリーム半田と電子部品との境界を検出する境界検出部と、前記境界検出部から出力されるデータを用いて、クリーム半田の位置と、電子部品の位置とを検出する位置検出部と、前記位置検出部で検出したデータを用いて、隣り合う電子部品のクリーム半田同士の繋がり状態ならびにその繋がり長さを含むクリーム半田の特徴量を抽出する半田特徴量抽出部と、前記クリーム半田の位置と前記特徴量とに基づいて実装状態の良否を判定する判定部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the mounting inspection apparatus of the present invention includes a mounting inspection in which cream solder is printed and a printed circuit board on which electronic components are mounted is imaged by an imaging unit, and the captured image data is processed to perform a mounting inspection. A boundary detection unit for detecting a boundary between a printed circuit board land, cream solder, and an electronic component based on the captured image data, and data output from the boundary detection unit; A feature of cream solder including a position detection unit for detecting a position and a position of an electronic component, and a connection state between cream solders of adjacent electronic components and a connection length thereof using data detected by the position detection unit A solder feature amount extraction unit that extracts a quantity, and a determination unit that determines whether the mounting state is good or not based on the position of the cream solder and the feature amount To.
また、本発明の実装検査方法は、クリーム半田が印刷され、電子部品が実装されたプリント基板を撮像する工程と、前記撮像した画像データに基づいてプリント基板のランドとクリーム半田と電子部品との境界を検出する境界検出工程と、前記境界検出部から出力されるデータを用いて、クリーム半田の位置と、電子部品の位置とを検出する位置検出工程と、前記位置検出部で検出したデータを用いて、隣り合う電子部品のクリーム半田同士の繋がり状態ならびに繋がっている箇所の繋がり長さを抽出する抽出工程と、前記クリーム半田同士の繋がり状態ならびに繋がっている箇所の繋がり寸法を含む情報に基づいて実装状態の良否を判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。 The mounting inspection method of the present invention includes a step of imaging a printed circuit board on which cream solder is printed and an electronic component is mounted, and the land of the printed circuit board, the cream solder, and the electronic component based on the captured image data. Using a boundary detection step for detecting a boundary, data output from the boundary detection unit, a position detection step for detecting the position of the cream solder and the position of the electronic component, and data detected by the position detection unit Based on information including the extraction process of extracting the connection state of cream solders of adjacent electronic components and the connection length of the connected parts, and the connection state of the cream solders and the connection dimensions of the connected parts And a determination step for determining whether the mounting state is good or bad.
この構成ならびに方法によれば、隣り合う電子部品のクリーム半田同士の繋がり状態ならびに繋がっている箇所の繋がり寸法がわかり、クリーム半田の境界位置の検出を行うことができるので、クリーム半田上に電子部品を装着した後の、クリーム半田状態の良否判定を良好に行うことができ、半田リフロー後の実装品質を確保することができる。 According to this configuration and method, it is possible to know the connection state between cream solders of adjacent electronic components and the connection dimensions of the connected portions and to detect the boundary position of the cream solder. It is possible to determine whether the cream solder state is good or not after mounting the solder, and to ensure the mounting quality after solder reflow.
以上のように、本発明によれば、隣り合う電子部品のクリーム半田同士の繋がり状態ならびに繋がっている箇所の繋がり寸法がわかるので、クリーム半田上に電子部品を装着した状態でのクリーム半田同士の繋がり状態を含めたクリーム半田状態の良否判定を良好に行うことができ、半田リフロー後の実装品質を向上させることができる。また、近年の更なる実装の高密度化にも的確に対応できる。 As described above, according to the present invention, since the connection state between cream solders of adjacent electronic parts and the connection dimension of the connected parts can be known, the cream solders in a state where the electronic parts are mounted on the cream solder. Whether the cream solder state including the connected state is good or bad can be determined well, and the mounting quality after solder reflow can be improved. In addition, it is possible to accurately cope with the recent increase in mounting density.
さらに、隣り合う電子部品のクリーム半田同士が繋がり状態を検出するだけでなく、繋がっている箇所の繋がり寸法も検出できるので、クリーム半田同士が繋がっている場合でも、その繋がり寸法が小さい場合には、その後の半田リフロー工程において繋がった部分が分離し、正常な半田付けを実現できる可能性が高いことを的確に判断することができる。したがって、このような場合でも、その後に半田リフローを行って、正常な半田付けを実現でき、検査時に隣り合う電子部品のクリーム半田同士が繋がっていた場合にその後の半田リフローを行わない方法を採用した場合に比べて、歩留まりを向上させることができる。 In addition to detecting the connection state between cream solders of adjacent electronic parts, it is also possible to detect the connection dimension of the connected parts, so even if the cream solder is connected, the connection dimension is small Thus, it is possible to accurately determine that the connected parts are separated in the subsequent solder reflow process and that there is a high possibility that normal soldering can be realized. Therefore, even in such a case, a solder reflow can be performed after that to achieve normal soldering, and a method in which subsequent solder reflow is not performed when cream solders of adjacent electronic components are connected at the time of inspection is adopted. Compared to the case, the yield can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る実装検査装置の構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 is a diagram showing a configuration of a mounting inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
図1に示すように、実装検査装置は、クリーム半田4が印刷され、電子部品5が実装された検査対象としてのプリント基板2を照射する照明手段としての白色の照明1と、前記検査対象を撮像して画像データを出力する撮像手段としてのカラーカメラ6と、カラーカメラ6から出力されるカラー映像信号を入力して電子部品5の色、プリント基板2のランド3の色、およびクリーム半田4の色のデータをそれぞれ抽出して出力するカラー処理部7と、このカラー処理部7から出力される信号に基づいてプリント基板2のランド3とクリーム半田4と電子部品5との境界を検出する境界検出部10と、この境界検出部10から出力されるデータを用いて、クリーム半田4、電子部品5の位置を検出する位置検出部11と、クリーム半田4の特徴量を算出する半田特徴量抽出部12と、クリーム半田4、電子部品5の位置とクリーム半田の特徴量とを、予め許容値記憶部14に記憶された許容値と比較して、実装状態の良否を判定する判定部13と、検査による判定結果を記憶する検査結果記憶部15とを備えている。なお、カラー処理部7は、RGBのカラー映像信号を、明度、色相、彩度に変換する色変換部8と、予め設定された色に対応して2値化データに変換する色抽出テーブル9とにより構成されている。
As shown in FIG. 1, the mounting inspection apparatus includes a white illumination 1 as illumination means for irradiating a printed
この実装検査装置を用いて、以下のようにして実装検査方法が行われる。
まず、プリント基板2上のランド3、ランド3上のクリーム半田4および電子部品5が、白色の照明1によって照らされ、カラーカメラ6により撮像される。
Using this mounting inspection apparatus, a mounting inspection method is performed as follows.
First, the
カラー処理部7は、カラーカメラ6により撮像された画像のRGBのカラー映像信号を、色変換部8により明度、色相、彩度に変換し、さらに色抽出テーブル9により、予め設定された色に対応して2値化データに変換して出力され、色抽出テーブル9において、クリーム半田4の部分を抽出したデータに変換される。なお、色変換部8により明度、色相、彩度に変換された出力データは、色抽出テーブル9だけでなく、境界検出部10、位置検出部11、半田特徴量抽出部12にも出力される。
The
境界検出部10は、クリーム半田色の抽出データを用い、ノイズ成分を平滑化し、クリーム半田4の輪郭を追跡して境界を検出し、位置検出部11は、カラー処理部7からの彩度データと、境界検出部10で検出されたクリーム半田4の境界データとから、電子部品5の位置を求め、電子部品5の理想位置からのズレ量および、電子部品5の外形位置および電子部品5の傾きを算出する。
The
半田特徴量抽出部12は、クリーム半田4の境界データおよび電子部品5の位置から、後述する方法でクリーム半田4の特徴量を抽出し、判定部13では、位置検出部11および半田特徴量抽出部12からのデータを、許容値記憶部14で記憶されている値と比較し、クリーム半田4の印刷状態や電子部品5の実装状態の良否を判定し、検査結果記憶部15でその判定結果を保存する。そして、実装状態が良と判定されたものに限り、半田リフロー機でリフロー半田を行う。
The solder feature
次に、上記実装検査方法におけるさらに詳細な動作説明を行う。なお、カラーカメラ6により撮像されたデータを、色抽出テーブル9を用いて、色データを抽出する動作までは、従来の実装検査方法と同様であるので説明を割愛し、境界検出部10以降の動作について説明する。
Next, a more detailed operation in the mounting inspection method will be described. It should be noted that since the data captured by the
図2に示すように、カラーカメラ6で撮像された画像は、境界検出部10において、予め設定された、プリント基板2の設計データに基づいた電子部品5の位置と、プリント基板2の固定位置を補正するマーク補正位置とにより、電子部品5の理想位置を中心として、電子部品5の設計寸法の一定倍率を持った、切り出し四角形Kで、切り出される。図2に示す場合では電子部品5の長辺と短辺との各2倍の寸法で切り出しを行っているが、その倍率は可変である。前記切り出し四角形Kの範囲内で、クリーム半田4の境界検出を行う。
As shown in FIG. 2, the image captured by the
図2に示す場合では、検査対象となる電子部品5Aにおける図2において上方に示す位置に設けられているクリーム半田4Aと、前記電子部品5Aに隣接した電子部品5Cにおける図2において上方に示す位置に設けられているクリーム半田4Cとが、物理的に繋がっている場合を示している。しかし、前記切り出し四角形Kにより切り出すことにより、これらのクリーム半田4A、4Cの一部が分断され、閉空間であるクリーム半田境界H1が抽出される。また、検査対象となる電子部品5Aにおける図2において下方に示す位置に設けられているクリーム半田4Bと、前記電子部品5Aに隣接した電子部品5Cにおける図2において下方に示す位置に設けられているクリーム半田4Dとは、物理的に繋がっていない場合を示し、この場合には、クリーム半田4Bとクリーム半田4Dとによる複数個のクリーム半田境界H2、H3が検出される場合があるが、その場合には、各クリーム半田境界H2、H3内の面積を計算し、面積がある一定以上で、更に境界位置のXY方向の平均位置と、プリント基板2の設計データに基づいたランド3の中心との距離を算出し、その距離の値が最も小さい1個(クリーム半田境界H2)を選択するようにしている。
In the case shown in FIG. 2, the
また、クリーム半田4の境界を抽出する手法としては、色抽出で抽出された抽出データから作成するとよいが、これに限るものではない。例えば、図3に示すように、カラーカメラ6の分解能を上げていくと、クリーム半田4の粒子4rの1個1個が、分離した形での画像となり、更に、プリント基板2とクリーム半田4の粒子4rとの色抽出が困難なプリント基板2である場合には、クリーム半田4の部分の色抽出データのみによる境界点の抽出が困難になる。そこで、カラー処理部7より出力される、明度、色相、彩度の全ての画像データ、もしくは、単一または組み合わせた画像データを用いて、1個のクリーム半田粒子4rのデータによる、モデルテンプレートマッチングもしくは、実際に撮像した画像によるマッチングを行い、クリーム半田粒子4rの1個1個の位置を測定し、クリーム半田粒子4r1個の理論直径値は分かっているので、先に測定したクリーム半田粒子4rの位置に、クリーム半田粒子4rの理論直径の円を描き、その円の集合体の境界点により、クリーム半田4の境界を抽出する方法を用いてもよく、この方法も有効である。
Further, the method for extracting the boundary of the
次に、位置検出部11では、カラー処理部7より出力される彩度の画像データを用いながら、電子部品5の理論形状と寸法とに基づくモデルテンプレートマッチングを用いて、電子部品5の画像中心からのズレ量を抽出する。モデルテンプレートは、図4に示すように、電子部品5の特徴を有する部分に、複数個の矩形状のオペレータ(検出用部分)16を配置し、彩度の画像データに対して、オペレータ16の長軸方向にマッチング演算を行い、最も評価値の高い部分(検出点と称す)17の位置を検出する。この処理を全てのオペレータ16に対して行い、全てのオペレータ16における検出点17の位置の平均値から、電子部品5の重心位置Oを演算する。更に電子部品5の傾斜角度の検出については、電子部品5の長軸方向に設定したオペレータ16の検出点17L1と検出点17Lnとを結ぶ直線のなす角度と、検出点17M1と検出点17Mnとのなす角度の平均値を用いて検出する。また、オペレータ16の検出点17Lとオペレータ16の検出点17Mとの間の距離を、検出点17Lと検出点17Mとの各々の1からnまで平均して、電子部品5の短軸方向の寸法を測定しており、同様にオペレータ16の検出点17Jとオペレータ16の検出点17Kとの各々のlからmまでの平均から、電子部品5の長軸方向の寸法を測定している。
Next, the
なお、ここでは、彩度のデータを用いて、マッチング演算を実施している場合を述べたが、これに限るものではなく、明度、色相、彩度の全てのデータ、単独、または組み合わせのデータにより、演算を行いて電子部品5の位置と角度と寸法とを計測する方法を用いてもよく、このような方法も有効である。
Note that here, the case where the matching operation is performed using the saturation data is described, but the present invention is not limited to this, and all the data of brightness, hue, saturation, or data of single or combination Thus, a method of performing calculation to measure the position, angle and dimension of the
また、マッチング演算においては、モデルテンプレートマッチングではなく、実際の画像を用いた、マッチング演算でも有効である。
次に図5を用いて、半田特徴量抽出部12において行う半田特徴量抽出手法を説明する。まず、図2を参照しながら既に述べた方法により得たクリーム半田4の境界抽出位置で、電子部品5の外形位置と重なったり、隙間があったりする部分は、電子部品5の外形位置にあわせて、クリーム半田境界Hを作成する。次に、クリーム半田境界HのX方向およびY方向各々の最大幅位置、最小幅位置を計算し、クリーム半田境界Hに外接する外接四角形Qを検出し、そのX方向もしくは、Y方向の寸法が、該当する電子部品5に対応するランド寸法の、一定倍率以上であった場合、クリーム半田4は繋がっているという判定を行う。クリーム半田4が繋がっていないという判定の場合には、クリーム半田境界Hの最大幅位置、最小幅位置の平均位置を、クリーム半田中心位置oとみなす。
Further, in the matching calculation, not the model template matching but the matching calculation using an actual image is also effective.
Next, a solder feature amount extraction method performed by the solder feature
更に、電子部品5の外形部分における短軸方向の中心に対応する位置から、クリーム半田境界HのY方向距離である縦はみ出し量U1(図5(c)参照)を算出する。電子部品5のもう片方でも、同様に短軸方向の中心に対応する位置から、クリーム半田境界HのY方向距離である縦はみ出し量U2(図5(a)参照)を算出する。また、電子部品5の外形部分における長軸方向の中心に対応する位置から、クリーム半田境界HのX方向距離である横はみ出し量V1(図5(c)参照)を算出する。同様に、電子部品5の外形部分における短軸の対辺にある角部のX位置とクリーム半田境界HとのX方向距離から横はみ出し量V2を算出する。更に、電子部品5のもう片方でも同様に、横はみ出し量V3、横はみ出し量V4を算出する。これにより、縦はみだし量U1,U2と横はみだし量V1,V2,V3,V4との各数値を算出する。
Further, a vertical protrusion amount U1 (see FIG. 5C), which is the distance in the Y direction of the cream solder boundary H, is calculated from the position corresponding to the center in the minor axis direction in the outer portion of the
次に、クリーム半田4が繋がっている場合には、まず、電子部品5の外形位置aから、Y方向の半田繋がり長さbを、前記切り出した外接四角形Qの位置cまで、順次測定を行い、測定位置に対するその繋がり長さbのデータ列を作成し、狭隣接距離(隣り合う電子部品5間の距離)を超えない範囲もしくは、隣の電子部品5の位置により、繋がり長さが極端に短くなる範囲までのデータ列の中で、その繋がり長さbが、最も短かった位置が、クリーム半田繋がりポイントPとなり、その繋がり長さbPが、クリーム半田繋がり長さと検出される。但し、クリーム半田4の塗布もしくは印刷量によっては、前記繋がり長さ列の最大値と最小値との差がとても小さい場合や、電子部品外形位置での長さより、隣の電子部品5に向かうにつれて、大きくなる場合もある。そこで前記の2種類の場合には、設計位置で計算した、ランド3とランド3との中間位置における、クリーム半田境界HのY方向の長さである、繋がり長さbを測定し、クリーム半田繋がり長さとみなし、繋がりポイントは中間点とする。縦方向も同様に、X方向の半田繋がり長さdを、順次測定してその繋がり長さdのデータ列を作成し、クリーム半田繋がりポイントQと、クリーム半田繋がり長さdQを検出する。
Next, when the
更に、クリーム半田繋がりポイントPまたはポイントQまでで、クリーム半田境界Hを再度算出し、その位置でのクリーム半田境界Hの最大、最小位置を算出し、クリーム半田3が繋がっていない場合と同様の手法により、縦はみだし量U1,U2と横はみだし量V1,V2,V3,V4との各数値を算出する。
Further, up to cream solder connection point P or point Q, the cream solder boundary H is calculated again, the maximum and minimum positions of the cream solder boundary H at that position are calculated, and the same as when the
更に、判定部13では、先に測定した、電子部品5の位置情報と傾き情報、クリーム半田状態の情報である、縦はみだし量U1,U2と横はみだし量V1,V2,V3,V4、クリーム半田繋がりポイントP、Qの位置、クリーム半田繋がり長さbP,dQとにより、その情報の全て、単独もしくは、選ばれたいずれかの状態量を用いた、許容値記憶部14に記憶されている数値との比較判定処理により、部品状態、半田状態を検査し、接合前の状態としての良否判定を行う。
Further, in the
かかる構成によれば、隣り合う電子部品5のクリーム半田4同士が繋がっていた場合でも、電子部品5に対応するクリーム半田4の位置ならびにその広がり具合を的確に判定でき、電子部品5の実装状態と、実装した電子部品5の下のクリーム半田4の印刷状態とを、クリーム半田同士の繋がり状態を含めて、同時にかつ良好に検査することができて、加熱接合前での良否判定の精度が向上し、半田リフローなどの後の実装品質を向上させることができる。また、近年の更なる実装の高密度化にも的確に対応できる。
According to such a configuration, even when the cream solders 4 of the adjacent
さらに、隣り合う電子部品5のクリーム半田4同士が繋がり状態を検出するだけでなく、繋がっている箇所の繋がり寸法も検出できるので、クリーム半田4同士が繋がっている場合でも、その繋がり寸法が小さい場合には、その後の半田リフロー工程において繋がった部分が分離し、正常な半田付けを実現できる可能性が高いことを的確に判断することができる。したがって、このような場合でも、その後に半田リフローを行って、正常な半田付けを実現でき、検査時に隣り合う電子部品のクリーム半田4同士が繋がっていた場合にその後の半田リフローを行わない方法を採用した場合に比べて、歩留まりを向上させることができる。
Furthermore, since not only the connection state between the cream solders 4 of the adjacent
また、特徴量抽出部12は、電子部品5に対するクリーム半田4のはみだし量も特徴量として抽出して、このはみだし量も含めたデータに基づいて判定するので、判定の際の信頼性が向上する。
Further, since the feature
なお、上記実施の形態における照明1としては、検査対象としてのプリント基板2における電子部品5の実装状態に応じて入射光量と入射方向とを変更できる構造のものが望ましく、これにより、検査判定に適した画像を得ることができて、判定での信頼性が一層向上する。
In addition, as the illumination 1 in the said embodiment, the thing of the structure which can change an incident light quantity and an incident direction according to the mounting state of the
また、上記構成に加えて、リフロー半田を行った後の結果を入力可能に構成し、この結果情報と、前記検査結果記憶部15に記憶した繋がり長さなどの情報などに応じて、許容値記憶部14に記憶した許容値を修正可能に構成してもよく、これによれば、許容値が実態に適合したものとなってさらに信頼性を向上させることができる。
Further, in addition to the above configuration, the result after reflow soldering can be input, and depending on the result information and information such as the connection length stored in the inspection
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2に係る実装検査装置の構成を示す図である。なお、図6において、図1〜図5と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the mounting inspection apparatus according to
図6に示すように、この実装検査装置においては、照明手段としてのレーザ光源21と、ランド3、クリーム半田4、電子部品5に当たって反射したレーザ光源21からの光を受光する撮像手段としてのレーザデテクタ22と、このレーザデテクタ22により得たデータに基づいて、プリント基板2上のランド3、クリーム半田4、電子部品5の高さなどを検出する高さ処理部23と、この高さ処理部23から出力される信号に基づいてプリント基板2のランド3とクリーム半田4と電子部品5との境界を検出する境界検出部24と、この境界検出部24から出力されるデータを用いて、クリーム半田4、電子部品5の位置を検出する位置検出部25と、クリーム半田の特徴量を算出する半田特徴量抽出部26と、クリーム半田4、電子部品5の位置とクリーム半田の特徴量とを、予め許容値記憶部28に記憶された許容値と比較して、実装状態の良否を判定する判定部27と、検査による判定結果を記憶する検査結果記憶部29とを備えている。また、実施の形態1で示した実装検査装置も別途に備えており、境界検出部24、位置検出部25、半田特徴量抽出部26、判定部27、許容値記憶部28、検査結果記憶部29などは、実施の形態1で述べた境界検出部10、位置検出部11、半田特徴量抽出部12、判定部13、許容値記憶部14、検査結果記憶部15と同様な機能を有しており、位置検出部25には、図示しないが、前記実施の形態1において述べたと同様に、電子部品5の位置と傾きデータとクリーム半田4の境界位置も入力されるよう構成されている。
As shown in FIG. 6, in this mounting inspection apparatus, a laser as an imaging unit that receives light from a
このような構成において、レーザ光源21からの光を、ランド3、クリーム半田4、電子部品5に照射させ、当たって反射した光をレーザデテクタ22で受光する。レーザデテクタ22は、この受光情報に対応する光の重心位置データなどのデータを出力し、高さ処理部23は、その重心位置を、三角測量方式により、各XY位置での、対象物の高さデータとして、境界検出部24に出力する。境界検出部24では、高さデータより、クリーム半田4と電子部品5との境界位置を抽出して位置検出部25に出力し、位置検出部25は、電子部品5の位置と傾きを抽出し、半田特徴量検出部26では、前記、電子部品5の位置と傾きデータとクリーム半田4の境界位置と、クリーム半田4の各部分での高さ情報とによりクリーム半田4の特徴量を抽出し、判定部27では、位置検出部25および半田特徴量抽出部26からのデータを、許容値記憶部28で記憶されている値と比較し、クリーム半田4の印刷状態や電子部品5の実装状態の良否を判定し、検査結果記憶部29では、その結果を保存しているという構成である。
In such a configuration, the light from the
前記構成において、前記実施の形態1の、クリーム半田4の特徴量である、縦はみだし量U1,U2と横はみだし量V1,V2,V3,V4、クリーム半田繋がりポイントP、Q、クリーム半田繋がり長さbP,dQに加えて、図7に示す、クリーム半田高さTの測定を行い、その情報の全て、単独もしくは、選ばれた何れかの状態量を用いた、許容値記憶部28に記憶されている数値との比較判定処理により、電子部品5の実装状態、クリーム半田4の印刷状態を検査し、接合前の状態としての良否判定を行う。
In the above-described configuration, the vertical protrusion amounts U1 and U2 and the horizontal protrusion amounts V1, V2, V3 and V4, cream solder connection points P and Q, and the cream solder connection length, which are characteristic amounts of the
この実施の形態2によれば、クリーム半田高さTの情報も含めて判定されるので信頼性がさらに向上する。
なお、本実施の形態において、高さ測定方式として、三角測量方式を用いたが、光干渉法(位相シフト法、白色干渉法)、共焦点法、ステレオ立体手法、X線測定手法を用いてもよい。
According to the second embodiment, since the determination is made including information on the cream solder height T, the reliability is further improved.
In this embodiment, the triangulation method is used as the height measurement method, but an optical interference method (phase shift method, white light interference method), confocal method, stereo stereoscopic method, and X-ray measurement method are used. Also good.
本発明はクリーム半田が印刷され、かつ電子部品が実装されたプリント基板におけるクリーム半田の印刷状態と電子部品の実装状態とを同時に検査する実装検査装置および実装検査方法に適用でき、特に、クリーム半田を溶融させる前の検査に適しているが、クリーム半田を溶融させる後の検査として用いることも可能である。 The present invention can be applied to a mounting inspection apparatus and a mounting inspection method for simultaneously inspecting a printed state of cream solder and a mounted state of electronic components on a printed circuit board on which cream solder is printed and electronic components are mounted. Although it is suitable for the inspection before melting the solder, it can also be used as an inspection after melting the cream solder.
1 照明(照明手段)
2 プリント基板(検査対象)
3 ランド
4、4A〜4D クリーム半田
5、5A、5C 電子部品
6 カラーカメラ(撮像手段)
7 カラー処理部
8 色変換部
9 色抽出テーブル
10、24 境界検出部
11、25 位置検出部
12、26 半田特徴量抽出部
13、27 判定部
14、28 許容値記憶部
15、29 検査結果記憶部
21 レーザ光源(照明手段)
22 レーザデテクタ(撮像手段)
23 高さ処理部
1 Illumination (illumination means)
2 Printed circuit board (inspection target)
3
7
22 Laser detector (imaging means)
23 Height processing section
Claims (8)
前記撮像した画像データに基づいてプリント基板のランドとクリーム半田と電子部品との境界を検出する境界検出部と、
前記境界検出部から出力されるデータを用いて、クリーム半田の位置と、電子部品の位置とを検出する位置検出部と、
前記位置検出部で検出したデータを用いて、隣り合う電子部品のクリーム半田同士の繋がり状態ならびにその繋がり長さを含むクリーム半田の特徴量を抽出する半田特徴量抽出部と、
前記クリーム半田の位置と前記特徴量とに基づいて実装状態の良否を判定する判定部とを備えた実装検査装置。 A mounting inspection apparatus that performs imaging inspection by imaging a printed circuit board on which a solder paste is printed and an electronic component is mounted, and processing the captured image data.
A boundary detection unit for detecting a boundary between the land of the printed circuit board, the cream solder, and the electronic component based on the captured image data;
Using the data output from the boundary detection unit, a position detection unit that detects the position of the cream solder and the position of the electronic component,
Using the data detected by the position detection unit, the solder feature amount extraction unit that extracts the cream solder feature amount including the connection state of the cream solder of the adjacent electronic components and the connection length thereof,
The mounting inspection apparatus provided with the determination part which determines the quality of a mounting state based on the position of the said cream solder, and the said feature-value.
前記撮像した画像データに基づいてプリント基板のランドとクリーム半田と電子部品との境界を検出する境界検出工程と、
前記境界検出部から出力されるデータを用いて、クリーム半田の位置と、電子部品の位置とを検出する位置検出工程と、
前記位置検出部で検出したデータを用いて、隣り合う電子部品のクリーム半田同士の繋がり状態ならびに繋がっている箇所の繋がり長さを抽出する抽出工程と、
前記クリーム半田同士の繋がり状態ならびに繋がっている箇所の繋がり寸法を含む情報に基づいて実装状態の良否を判定する判定工程とを備えた実装検査方法。 A step of imaging a printed circuit board on which cream solder is printed and electronic components are mounted;
A boundary detection step for detecting a boundary between the land of the printed circuit board, the cream solder, and the electronic component based on the imaged image data;
Using the data output from the boundary detection unit, a position detection step of detecting the position of the cream solder and the position of the electronic component,
Using the data detected by the position detection unit, an extraction step of extracting the connection state between cream solders of adjacent electronic components and the connection length of the connected parts;
A mounting inspection method comprising: a determination step of determining whether or not the mounting state is good based on information including a connection state between the cream solders and a connection dimension of connected portions.
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