JP2007017311A - 外観検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】目視検査装置での確認とリンクして、第１の検査装置の判断の閾値データ閾値を変更し、不良検査の精度と、迅速で確実なプリント基板の外観検査方法を提供する。
【解決手段】被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第１の検査装置４と、第１の検査装置４より被検査物体を検査した外観状態を示すデータをデータ処理する第１のコンピューター２１と、第１の検査装置４の検査後の被検査物体を目視検査する目視検査装置３１とを備え、第１の検査装置４で外観状態が不良と判断された被検査物体を目視検査装置３１にて目視検査しその外観状態の良、不良の判断結果データを第１のコンピューター２１に送信し、当該判断結果データに基づいて第１のコンピュータ２１により前記第１の検査装置４の外観不良状態の判断を行うための正常状態を示す教示データの閾値を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板に抵抗器、コンデンサ、ＩＣ等の電子部品の実装状態の不具合の検査（外観検査）に使用する、外観検査システムに使用するものである。

従来の抵抗器、コンデンサ及びＩＣ等の電子部品２を実装したプリント基板１の検査及び不良基板の管理方法について図６に示す。図６において印刷機１４でプリント基板１の実装面側にクリームはんだを印刷する。クリームはんだが印刷されたプリント基板１はコンベア３によって印刷機１４から運び出され実装機１３に運び込まれ、抵抗器、コンデンサ及びＩＣ等の電子部品２をプリント基板１の実装面側（クリームはんだを印刷した面）に、電子部品２を実装する。電子部品２が実装されたプリント基板１はコンベア３によってリフロー炉１２に運び込まれ、はんだ付けがなされる。

リフロー炉１２より出てきた、はんだ付けが行われたプリント基板１は第１の検査装置４に運び込まれ、プリント基板１の外観状態（はんだ付け状態）の検査を行う。第１の検査装置４は、プリント基板１の実装面をカメラで撮像して検査する方式でも、半導体レーザーを照射して検査する方式等いろいろあるが、自動で検査する方式の第１の検査装置４であれば何でもよい。

第１の検査装置４で検査が行われたプリント基板１はコンベア３で運びだされ振り分けコンベア５に運び込まれ、検査結果のＯＫ、ＮＧの別で良品用ラック７もしくは不良品用ラック８に振り分ける。不良品ラック８には実際にプリント基板１を２０枚程度収容できるマガジンラック１０が例えばＡ~Ｆの6個ある。不良のプリント基板１は、不良品ラック8に運び込まれると空のマガジンラック１０に搬入され、1つのマガジンラック１０例えばＡが一杯になると、次のマガジンラックＢに不良のプリント基板１が搬入される。不良品ラック８とマガジンラック１０の機構の詳細説明についてはここでは省略する。

不良のプリント基板１が不良品ラック８のどのマガジンラック１０のどこに（何段目）に収容されたかのデータは、第１のコンピューター２１に記憶されており、プリント基板１の不良箇所についてのデータも第１のコンピューター２１に記憶されている。

不良品ラック８のマガジンラック１０は1個ずつ取り外して運ぶことができる仕組みになっており、全てのマガジンラック１０が不良のプリント基板１で一杯になると、別の空のマガジンラック１０と交換することができる。

第１のコンピューター２１ではプリント基板１の第１の検査装置での検査結果を不良項目ごとに並べ替える等のデータ処理を行うことが可能である。例えば特定の電子部品２のプリント基板１への実装の不具合のプリント基板を確認したい場合には、第１のコンピューター２１で該当の不良項目を選択すると、第１のコンピューター２１に付属の表示装置２２には、該当のプリント基板１がどのマガジンラック１０のどの位置（何段目）に入っているかを表示するので、該当のマガジンラック１０の該当の場所のプリント基板１を取り出せば、プリント基板１の実装不具合を確認することができる。

特定の電子部品２について、第１の検査装置４で不良で、目視検査で良が続く場合には、第１の検査装置４の検査判断の数値が適正でないことになる。この場合は、第１の検査装置４をとめて、第１の検査装置４の良、不良を判断する数値データの範囲を変更する必要がある。
特開平７−１７００９２号公報

第1の検査装置は自動でプリント基板の外観検査を行うが、良、不良の判断は数値データに基づき実施している。この数値データはプリント基板の各電子部品のはんだ付け箇所ごとに行うが、不良品の見逃しをなくすため検査結果が良であるとするデータの範囲は当初狭く設定するのが一般的である。このため、本来目視で検査すると良であるプリント基板についても不良と判断される、過判定が発生する傾向がある。この過判定は目視で不良のプリント基板を確認して良と判断すると、手動で第1の検査装置の判断の数値データ（閾値）を修正している。しかしこの方式では、手動で第１の検査装置の判断の数値データ（閾値）を変更する必要があり、時間もかかり効率的なプリント基板検査を行うことができない。

これに対して、第１の検査装置と目視検査装置とを組み合わせ、第１の検査装置と目視検査装置と第１のコンピューターとを通信回線で接続し、第１の検査装置で外観検査で不良となり、目視検査装置での確認で良と判断した場合、自動的に第１の検査装置の判断の数値データ（閾値）を変更することにより、第１の検査装置での不良をなくし、迅速で確実なプリント基板の外観検査方法を提供するものである。

従来の課題を解決するために、本発明の外観検査システムは、被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第１の検査装置と、前記第１の検査装置を制御するとともに当該第１の検査装置より被検査物体を検査した外観状態の検査データを所定の数値データに変換処理する第１のコンピューターと、前記第１の検査装置の検査後の被検査物体を目視検査する目視検査装置とを備え、前記第１の検査装置で外観状態を示す数値データを当該数値データの正常範囲を教示する教示データに基づいて不良と判断された被検査物体を前記目視検査装置にて目視検査しその外観状態の良、不良の目視検査の判断結果データを第１のコンピューターに送信し、当該判断結果データに基づいて前記第１のコンピュータにより前記第１の検査装置の正常範囲を示す教示データの閾値を変更する。

本発明の外観検査システムによれば、第１の検査装置でプリント基板の外観状態が不良であり、目視検査装置での確認で良と判断された場合、第１の検査装置の判断の数値データ（閾値）を自動で変更することにより、迅速で確実なプリント基板の外観検査を提供するものである。

以下に、本発明の目視検査支援システムの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

図１は本発明の実施例に用いる外観検査システム１００及び周辺を示す概略図であり、図２はプリント基板１を示すものであり、図３は、データ処理のための教示データ及び数値データの例を示すものである。プリント基板１にはバーコード３８が取り付けられており、固有のバーコード３８を図示省略のバーコードリーダーで読み取ることで、プリント基板１の個別管理ができるようになっている。ここではバーコード３８及び図示省略のバーコードリーダーを用いるようにしているが、バーコードなどを用いなくてもＩＣタグや他の識別コードなどを用いることによっても、本発明を実現することは可能である。

図１において印刷機１４においてプリント基板１の電子部品２を実装する面側（実装面側）にクリームはんだを印刷するとコンベア３によって実装機１３に運びこまれ、抵抗器、コンデンサ及びＩＣ等の電子部品２をプリント基板１の実装面側に実装する。電子部品２の実装が終了したプリント基板１はコンベア３によってリフロー炉１２に運び込まれはんだ付けがなされる。リフロー炉１２よりコンベア３で運び出されたプリント基板１はコンベア３によって第１の検査装置４に運び込まれる。

第１の検査装置は、例えばレーザーをプリント基板１の実装面側に照射してその反射光、拡散光を測定することで、プリント基板１の外観状態を検査する方法の他、各種の方法がありどの方法の第１の検査装置４であっても構わない。いずれの方法の第１の検査装置４においても自動でプリント基板１の検査を行い、測定したデータ（レーザー方式の場合には拡散光、反射光を測定する。）を第１のコンピューター２１に取り込み、数値データ５１に変換する。本実施例では第１のコンピューター２１は、第１の検査装置４とは別にしているが、第１のコンピューター２１を第１の検査装置４の中に入れる方式にしても構わない。この場合、第１のコンピューター２１の内容の表示は、第１の検査装置４の図示省略の表示装置（モニタ）に表示させる方式のほか、第１の表示装置２２で表示させる方式の２通りがある。

ここでいう数値データ５１とは、高さデータ、輝度データ、落射データの３つのことであり、プリント基板１の被検査面の全面に渡ってこのデータに変換する。ここで高さデータとは、プリント基板１の高さを示すデータであり、電子部品２が実装されていたり、はんだがある部分は高い数値となる。輝度データとは反射されたレーザー光の照度の大きさを数値で表したものであり、プリント基板１の表面がはんだであれば反射量は多くなるので輝度データは大きくなり、表面が黒色の電子部品であれば反射量は小さくなるので輝度データの数値は小さくなる。落射データとはプリント基板１の被検査面から垂直に反射された反射光を表す数値であり、同じはんだであったとしてもはんだが傾いている場合、垂直に反射される反射光は、水平になっている場合と比較して小さくなり、落射データの数値は小さくなる。これらの数値データ５１は０〜２００の数値で表し、０が小さく２００が大きい。例えば数値データ５１の中で高さデータについて言えば、プリント基板１の被検査面に電子部品２、はんだ等何もない状態、すなわちプリント基板１の表面の値は０であり、電子部品２が実装されている場合は当該の電子部品の垂直方向の高さに応じて、高さデータの値は高い値となる。

第１の検査装置４で測定されたデータを所定の形式に変換された数値データ５１は、予め第１のコンピューター２１に記憶されているプリント基板１の正しいはんだ付け状態を示すデータである教示データ５２との比較を行う。教示データ５２の値は、所定の値の範囲で指定されている。例えば、プリント基板１の電子部品２のリードのはんだ付け部であれば、このリード部について正しいはんだ付け状態を表す教示データ５２が、高さデータ、輝度データ、落射データのそれぞれについて数値として設定されている。データの一例を図３に示す。ここでＡ点の教示データ５２は表示のような値に設定しており、これに対してＡ点の数値データ５１の値が示されており、数値データ５１はいずれも教示データ５２の値の範囲内に入っているので、Ａ点のはんだ付け状態は正しいと判断される。これに対してＢ点においては、数値データ５１のうち高さデータの値が教示データ５２の範囲外にあるためＢ点においてははんだ付け状態が不良であると判断する。

教示データ５２は、プリント基板１の上に作業者が任意に設定する。例えば１点しか設定していないと、プリント基板１の被検査面の全面に渡って数値データは取得するが、教示データは１点しか設定されていないため、その１点でのみプリント基板１の良、不良の判定を行う。つまりは教示データ５２が設定されていない他の点でのはんだ付け不良があったとしても良と判断してしまう。このため、教示データ５２の設定点は多ければ多いほど高精度のプリント基板１のはんだ付け検査が行われる。

このようにして、教示データ５２が設定されている点全てについて、教示データ５２と数値データ５１の比較を行い、良、不良を判断する仕組みになっている。１箇所でも不良と判断された場合には、プリント基板１ははんだ付け状態が不良と判断され、不良になった教示データ５２の設定点の位置情報と、その点での数値データの値を目視検査装置４を制御する第２のコンピューター２３にデータが送信される。ここでは目視検査装置４は第２のコンピューター２３で制御するようにしているが、第２のコンピューター２３を用いずに第１のコンピューター２１で第１の検査装置４と目視検査装置４の両方の制御を行うようにしてもよい。

第１の検査装置４よりコンベア３で運び出されたプリント基板１はコンベア３で目視検査装置３１に運び込まれる。目視検査装置３１は第１の検査装置４で不良と判断された箇所を直接カメラで撮像して、第２の表示装置２４で該当個所を人の眼で目視確認を行う装置である。本発明とは直接関係ないのでここでは詳細な説明は省略する。

第１の検査装置４で不良と判断されるも、目視検査装置３１で人の眼での目視確認では良と判断される基板は多い。この理由は第１の検査装置４での教示データは過去の経験等により設定するが、不良の見逃しをなくすために当初は良と判断する教示データの範囲を狭い範囲で設定を行う。このため目視検査装置３１での目視確認では良と判断するものでも、第１の検査装置４では不良とする過判定が多いことはやむ得ないことである。

図４はプリント基板１の電子部品２のはんだ付け状態を第１の検査装置４で検査したときのデータを、数値データ５１に変換したものを示したグラフである。数値データ５１には３つのデータがあるがここでは説明を簡単にするため１つのデータのみで説明する。この図４で横軸は数値データ５１であり、縦軸は件数（プリント基板の枚数）を表し、１００〜１４０が教示データ５２の範囲である。つまり数値データが１００〜１４０の範囲内にあれば第１の検査装置４での該当の電子部品２のはんだ付け状態の検査は良と判断し、この数値外であれば不良と判断することを意味している。

先述のように第１の検査装置４での過判定はやむ得ない状況であるが、過判定が増えると目視検査装置３１で該当箇所の目視確認をする必要があり、検査タクト（検査時間）が増加するという問題がある。これに対して図４の数値データ５１の８０〜１００の５件が目視検査装置４での目視確認で全て良であれば、第１の検査装置４の教示データ５２の良と判断する範囲を１００〜１４０から８０〜１４０へ拡大方向の変更を行うことで、目視検査装置３１でプリント基板１の不良の箇所の確認回数が減少する。

教示データの変更については、次のような手順で行う。図４のグラフで８０〜１００の範囲（教示データ５２の隣の範囲）のプリント基板１について、目視検査装置３１で該当のプリント基板１の該当の電子部品２のはんだ付け状態を、第２の表示装置２４で確認して良と判断すると、作業者は目視検査装置３１を制御する第２のコンピューター２３を操作する。このような作業を繰り返すと数値データが８０〜１００の範囲の目視検査装置３１での確認結果がＮ枚中Ｎ枚（Ｎは自然数 以下同じ）とも良と判断される場合がある。このように教示データ５２の隣の範囲の数値データ５１範囲（ここでは８０〜１００）において、第１の検査装置４での判定が不良で、目視検査装置３１での確認で良と判断される場合には過判定であると考えられ、第１の検査装置４の教示データ５２の範囲を、１００〜１４０から８０〜１４０に広げる変更を行う。

教示データ５２の変更の条件について、教示データ５２の隣の数値データ５１の範囲において、第１の検査装置４での判定が不良で目視検査装置３１での確認が良であるプリント基板１がＮ枚中Ｎ枚であれば、教示データ５２を該当の数値データ５１の範囲にも広げるが、このＮについては作業者もしくは管理者が任意に設定することができる。例えばＮの値をＮ＝５とすれば、第１の検査装置４で不良と判断され、目視検査装置３１で良と判断したプリント基板が５枚連続で続けば、教示データ５２の範囲を広げる以下に説明の手順に進む。

教示データ５２の範囲を広くする条件が満たされると、目視検査装置３１の表示装置２４に教示データ５２の変更をしてもよいかとの表示がなされ、「はい」を選択すると教示データ５２の変更を行う。「いいえ」を選択した場合、教示データの変更は行わない。

この時点で第２のコンピューター２３から教示データ５２の良と判断する範囲の変更のデータ送信が第１のコンピューター２１に送られ、さらに第１の検査装置４に送られ、第１の検査装置４の教示データ５２の良と判断する範囲の変更を行う。教示データ５２が８０〜１４０に変更されると第１の検査装置４では数値データ５１が例えば９０のものは良と判断され、目視検査装置３１で確認することなくコンベア３で運びだされ、振り分けコンベア５で良品用ラック７に振り分けられ、良品用ラック７に搬入される。

上記の教示データ５２の例では、数値データ５１の刻みを２０刻みにしていたが、この刻みをさらに小さく、例えば５にすればさらに精度の高い教示データ５２の設定変更が可能となる。

教示データ５２の設定の変更が可能な数値データ５１の領域は、図４の場合（初期の教示データ５２は１００〜１４０）には、教示データ５２の両隣の数値データ５１の領域のみであり、ここの場合で言えば８０〜１００、１４０〜１６０の領域のみである。例えば、６０〜８０の数値データ５１の領域で目視検査装置３１での検査が良の状態が、教示データ５２が設定変更になる枚数に達したとしても、８０〜１００の領域が教示データ５２の領域になっていない限り、教示データになりうることはない。つまり、教示データの値の範囲は必ず連続した値の範囲になる。８０〜１００の領域が教示データ５２の領域に入れば、６０〜８０の数値データの領域も教示データ５２の拡大の条件を満たせていれば、教示データ５２になる。即ち、教示データ５２を区分けし、教示データの隣接する区分を含める形でのみ良と判断されるデータ区分の教示データ５２の拡大を行う。

第１の検査装置４および目視検査装置３１のいずれにおいても外観状態（はんだ付け状態）が不良と判断されたプリント基板１は、振り分けコンベア５によって修理用ラック８に搬入される。

もう１つの実施例として図５に示すように目視検査装置３１を使わない外観検査システム１０１について説明する。ここでは実施例１との異なる点についてのみ説明を行うことにする。

第１の検査装置４でプリント基板１の表面が自動検査されるまでは実施例１と同じであり、第１の検査装置４での検査データは第１のコンピューター２１に送信される。第１の検査装置４で良と判断されたプリント基板１は振り分けコンベア５によって良品用ラック７に搬入される。第１の検査装置４において不良と判断されたプリント基板１については不良箇所の数値データ５１を第１のコンピューターに保存して、プリント基板１は振り分けコンベア５によって修理用ラック８に搬入される。

修理用ラック８は取り外して、外観検査システム１０１とは別の場所にある修理工程に運ぶことができる構造になっており、修理工程には第１のコンピューターと接続された第３のコンピューター２７と第３の表示装置２８があり、修理用ラック８からプリント基板１を取り出して不良箇所を確認して、修理を行う。不良箇所の確認の際には、第３の表示装置２８で不良箇所を確認して作業者が目視で確認して、最終の良、不良の判断を行う。良の場合には第３のコンピューター２７に良であるとの情報を入力すると、第１のコンピューター２１に送信され記憶される。実施例１での目視検査装置３１での良の判断と同様に、修理工程での良が教示データ５２変更の基準を満たすと、第３の表示装置２８に教示データ５２の変更してもよいかとの表示が出され、「はい」を選択すると教示データ５２の範囲の変更がなされる。教示データ５２の範囲の変更は、実施例１と同様に、良品の範囲を教示するデータ区分に教示データ５２を区分分けし、教示データ５２の隣接する区分を含める形でのみ良と判断されるデータ区分の教示データ５２の拡大を行う。
以上、説明したように本発明の外観検査システムによれば、第１の検査装置の良否の判断のデータである教示データを早期に最適化することが可能であり、迅速なプリント基板の外観検査を提供するものである。

本願発明は、プリント基板にコンデンサ、抵抗器及びＩＣ等の電子部品を実装する実装工程の、実装済みプリント基板の検査に利用することができる。

本発明の実施例１における外観検査システムの概略構成図 本発明の外観検査システムにおける被検査物のプリント基板を示す図 本発明の外観検査システムに用いる教示―データ及び数値データの一例を示す図 本発明の外観検査システムに用いる教示データと数値データの関係を説明するための図 本発明の実施例１に用いる他の外観検査システムの概略構成図 従来の外観検査システムの概略構成図

符号の説明

１ プリント基板
２ 電子部品
３ コンベア
４ 第１の検査装置
５ 振り分けコンベア
７ 良品用ラック
８ 修理用ラック
１０ マガジンラック
１２ リフロー炉
１３ 実装機
１４ 印刷機
２１ 第１のコンピューター
２２ 第１の表示装置
２３ 第２のコンピューター
２４ 第２の表示装置
２７ 第３のコンピューター
２８ 第３の表示装置
３１ 目視検査装置
３８ バーコード
５１ 数値データ
５２ 教示データ
１００ 外観検査システム
１０１ 外観検査システム（目視検査装置を使わない方法）

Claims (6)

1. 被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第１の検査装置と、
   前記第１の検査装置を制御するとともに当該第１の検査装置より被検査物体を検査した外観状態の検査データを所定の数値データに変換処理する第１のコンピューターと、
   前記第１の検査装置の検査後の被検査物体を目視検査する目視検査装置とを備え、
   前記第１の検査装置で外観状態を示す数値データを当該数値データの正常範囲を教示する教示データに基づいて不良と判断された被検査物体を前記目視検査装置にて目視検査しその外観状態の良、不良の目視検査の判断結果データを第１のコンピューターに送信し、
   当該判断結果データに基づいて前記第１のコンピュータにより前記第１の検査装置の正常範囲を示す教示データの閾値を変更する外観検査システム。
2. 前記目視検査装置は、前記第１のコンピュータから送信される前記第１の検査装置で不良と判断された教示データの設定点の位置情報と数値データを受信する第２のコンピュータにより制御されて当該不良箇所を目視検査して被検査物体の良否を判断し、該判断結果に基づいて前記第１の検査装置の教示データの閾値を変更することを特徴とする請求項１に記載の外観検査システム。
3. 前記目視検査において、前記第１検査装置で外観状態を検査して得られる数値データを、所定の数値幅に分割し正常範囲を示す教示データに基づいて評価する際に、所定の数値データ幅の被検査物体が連続して所定個数良と判断されると、教示データ範囲に隣接する数値データ幅だけ教示データ範囲を拡大することを特徴とする請求項１に記載の外観検査システム。
4. 被検査物体の外観状態を検査して不良状態を判定する第１の検査装置と、
   前記第１の検査装置を制御するとともに当該第１の検査装置より被検査物体を検査した外観状態の検査データを所定の数値データに変換処理する第１のコンピューターと、
   前記第１の検査装置で外観状態を判断された被検査物体を良品と不良品とに振り分ける振り分けコンベアと、
   前記振り分けコンベアで振り分けられ不良と判断された被検査物体を搬入する修理用ラックと、
   不良と判断され前記修理ラック内に収納されている被検査物の前記第１のコンピュータの外観状態を示す数値データを受信する第３のコンピュータと、
   を備え、
   前記第３のコンピュータにて外観状態を示す数値データに基づいて前記不良の被検査物体を目視検査しその外観状態を判断し、良否の判断結果データを当該第３のコンピュータより第１のコンピューターに送信し、当該判断結果データに基づいて前記第１のコンピュータにより前記第１の検査装置の外観不良状態の判断を行うための正常状態を示す教示データの閾値を変更する外観検査システム。
5. 前記目視検査において、前記第１検査装置で外観状態を検査して得られる数値データを、所定の数値幅に分割し正常範囲を示す教示データに基づいて評価する際に、所定の数値データ幅の被検査物体が連続して所定個数良と判断されると、教示データ範囲に隣接する数値データ幅だけ教示データ範囲を拡大することを特徴とする請求項４に記載の外観検査システム。
6. 前記検査データは、少なくとも高さデータと輝度データ及び落射データを含むことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の外観検査システム。

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