プリント基板はんだ付け検査方法および検査装置
【目的】プリント基板のはんだのみの２値画像を得ることにより、高精度かつ迅速にはんだの外観を検査する検査方法および装置の提供する。
【構成】プリント基板上のはんだを外観検査する方法において、プリント基板を波長の異なる複数の照明で照射し、撮影装置で撮影し、得られる複数のプリント基板画像を、画像間演算し、プリント基板のはんだのみの２値画像を得ることにより、はんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査方法。
【構成】プリント基板上のはんだを外観検査する方法において、プリント基板を波長の異なる複数の照明で照射し、撮影装置で撮影し、得られる複数のプリント基板画像を、画像間演算し、プリント基板のはんだのみの２値画像を得ることにより、はんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板の表面のパターンの検査、例えば、プリント基板のはんだ付けの状態を、外観検査する検査方法および検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】部品をはんだ付けしたプリント基板では、そのはんだ付けに不良が生じていないかどうか、外観から検査を行なう必要がある。ところが、はんだ付け不良の外観の特徴（はんだブリッジや穴あきなど）が、プリント基板に印刷された、座標や部品を表示するための印刷文字（以下シルク文字と称す）の特徴と非常によく似ているために、両者の区別がつかず、検査を困難にしている。例えば、はんだブリッジとシルク文字の英数字の１は、面積、長さ、周囲長などの特徴に差がなく、また、はんだの穴あきは、シルク文字の６，８，９等の穴の形状と、特徴が同じであり、区別するのが困難である。
【０００３】そこで、従来、シルク文字の影響をなくすため、特開昭６０−２５６００４号公報に記載されているような方法が提案されている。この方法は、テレビカメラ等で撮影したプリント基板の画像に対し、はんだ付け部に検査ウインドウを設定し、その検査ウインドウ内に、不良が存在するかどうか判断する検査方法である。また、外観検査の他の方法として、特開昭６４−５４３０３、特開昭６４−７３２０５号公報のように、実装する部品のリードを挿入するランドの孔形状パターンを、ランドパタ−ン記憶手段に予め記憶させておき、テレビカメラ等で撮影したプリント基板の画像を、明度に応じて２値化し、得られた２値画像と、記憶しているランドパターンとを重ねあわせ、比較することにより、はんだ付け不良を判定する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術において、はんだ付け検査ウインドウを用いる方法は、不良の発生する場所を予測してウインドウを設定するために、予期しない所に発生した不良については、ウインドウが設定されておらず、検出することができなかった。また、プリント基板の種類ごとに、はんだ付けの位置、およびシルク文字の位置が異なるため、プリント基板の種類が変わるたびに、検査ウインドウの設定を変更しなければならず、設定変更に多くの時間を要した。
【０００５】ランドパタ−ンと重ね合わせ、比較をする方法は、シルク文字やマスキングテ−プが、はんだのすぐそばに存在する場合、はんだと区別することが困難であった。また、プリント基板の種類ごと、そのプリント基板上のはんだ検査ポイントごとに、ランドパタ−ンを記憶させなければならず、画像メモリと入力時間を多大に必要とした。
【０００６】本発明は、プリント基板種類ごとに、前もって検査用のパターンを作成する必要がなく、プリント基板上のはんだを、はんだ以外のものから区別して、高精度かつ迅速に、はんだのみの画像を得て、外観検査を行なうことができる、プリント基板はんだ付け検査方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよび外観類似要素からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とから両者に共通ではない画像部分を除去して第３のプリント基板画像を得、この第３のプリント基板画像と上記第１のプリント基板画像とから両者に共通な画像部分を除去して、はんだの部分は画像要素として含まれるが外観類似要素の部分は画像要素として含まれない、第４のプリント基板画像を得て、この第４のプリント基板画像を用いて、外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法が提供される。
【０００８】また本発明の第２の態様によれば、含まれる波長成分に相違がある２種の照明をプリント基板に照射する照明装置と、それぞれの照明でプリント基板を撮影する撮影装置と、得られた画像データからはんだの画像を要素として含む画像データを生成する画像処理装置とを備え、上記撮影装置は、はんだおよび外観類似要素が背景より相対的に強い光強度となるようにして撮影した第１の画像データと、はんだが外観類似要素および背景より相対的に弱い光強度となるようにして撮影した第２の画像データとを生成する手段を備え、上記画像処理装置は、撮影装置からの画像データを２値化処理して、はんだおよび外観類似要素の画像を要素として含む第１の２値画像、および、はんだの画像を要素として含まない第２の２値画像を生成する２値化手段と、両者の２値化画像について論理演算して、はんだの画像を要素として含み、かつ、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを生成する画像間演算手段とを備え、この画像データを用いてはんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査装置が提供される。
【０００９】
【作用】本発明の第１の態様によるプリント基板はんだ付け検査方法の作用は、以下の通りである。はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板を照明し、はんだと外観類似要素が画像要素として含まれる第１のプリント基板画像と、はんだ以外の部分が画像要素として含まれる第２のプリント基板画像を撮影する。第１のプリント基板画像と、第２のプリント基板画像を、画像処理して、両者に共通でない部分を除いて、共通部分のみの画像を得て、それを第３のプリント基板画像とする。つぎに、第３のプリント基板画像と、第１のプリント基板画像から、共通な画像部分を除き、はんだは写っているが、外観類似要素は写っていない第４のプリント基板画像を得る。この第４のプリント基板画像を用いて、はんだの外観特徴から、はんだ付けの検査を自動的に行なう。
【００１０】本発明の第２の態様であるプリント基板はんだ付け検査装置は、以下のように作用する。波長成分の異なる２種類の照明装置で、プリント基板を照明し、はんだが外的類似要素および背景より、相対的に強い光強度の第１の画像データと、はんだが外観類似要素および背景より、相対的に弱い光強度の第２の画像データとを、撮影装置で生成する。画像処理手段は、これらの画像データを適当なレベルで２値化処理することにより、第１の画像をデータを、はんだおよび外的類似要素を含む２値化画像に、第２の画像データを、はんだを画像処理要素として含まない２値化画像に処理する。更に、得られた２つの２値化画像を、論理演算して、はんだの画像を要素として含み、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを生成する。この画像を用いて、はんだ付けのはんだ部分の外観検査を自動的に行なう。
【００１１】本発明のプリント基板はんだ付け検査方法および装置は、プリント基板の種類別に設定する必要のあるウインドウ等のデ−タを予め入力することなく、外観類似要素の画像を含まない、はんだの画像を得ることが可能であり、この画像を用いてはんだの外観を検査することにより、外観類似要素による虚報が、低減できる為、プリント基板はんだ付検査装置の操作性や、検査結果の信頼性向上に貢献できる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施例の構成を、図２は、プリント基板の発光した螢光強度の波長依存性を、図３は、照明光の波長特性を、図４は、反射光の波長特性を、図５は、反射光の２値化画像を、図６は、画像処理の論理積結果画像を、図７は画像処理のマスク処理結果画像を、図８は画像処理のフローチャートを、図９は、はんだ付け部分の特徴的な形状を、図１０は、はんだ穴あきの良否自動判定のフローチャートを、図１１は、はんだブリッジの良否自動判定のフローチャートをそれぞれ示す。
【００１４】本発明の一実施例のプリント基板はんだ付け検査システムの構成を、図１に示す。プリント基板には、図５（ａ）のように、背景となるはんだ付けレジスト２が塗布され、その上に表・裏面に座標や部品を表示するためのシルク文字１が印刷されており、さらに、部品（図示せず）が、はんだ３、１６、１７により、はんだ付けされている。ここで、シルク文字１は、はんだと外観が似ている要素として観察される。
【００１５】図１において、プリント基板１２はｘ、ｙ方向に移動することができる。プリント基板の上部には、複数の赤色発光ダイオード（波長６６０ｎｍ）を縦横に並べて形成した４枚のパネル状の赤色照明装置１１が、プリント基板に接触しないように、固定されている。４枚のパネル状の赤色照明装置１１は、発光面を内側にして互いに非接触に、向き合うように配置され、プリント基板１２を照明する。赤色照明装置１１のさらに上部には水銀照明装置８が固定されており、水銀照明装置８から照射された光は、フィルター９を通過した後、ミラー１０により偏向されて、４枚の赤色照明装置１１の間から、プリント基板１２を照明する。カメラ４は、プリント基板１２の上部に固定され、カラーフィルタ５または６を通して、４枚の赤色照明装置１１の間から、プリント基板１２を撮影する。カラーフィルタ５、６は、シリンダ７に固定されており、シリンダ７を動かすことによって、フィルタ５または６が選択される。カメラ４に撮影された画像は、カメラ４に接続された画像処理装置１３により、画像処理を施され、画像処理装置１３に接続された表示装置１４に写し出される。更に、画像処理装置１３では、はんだ部分の良否が判別される。
【００１６】画像処理装置１３は、例えば、図１５に示すようなハードウエア構成を有する。すなわち、この画像処理装置１３は、画像処理を主として行う画像処理部１３２０と、該画像処理部１３２０の制御を含む各種制御およびデータ処理を実行するデータ処理部１３１０とを備える。
【００１７】データ処理部１３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３１１と、このＣＰＵ１３１１の動作プログラムや処理データを格納する主記憶１３１２と、キーボード１３１４およびマウス１３１５等の入力機器が接続される入力インタフェース１３１３と、プログラムやデータを格納する磁気ディスク装置１３１６と、ＣＲＴ等の表示装置１４および図示していないプリンタ等が接続される出力インタフェース１３１７とを備える。これらの機器は、バス１３１９を介して接続される。また、バス１３１９には、画像処理部１３２０が接続される。主記憶１３１２には、例えば、図８に示す画像処理、図１０に示すはんだ穴あき自動判定処理、図１１に示すはんだブリッジ自動判定処理、図１４に示す学習処理等の各種処理を、画像処理部１３２０と共に実行するための手順を示すプログラムが格納される。
【００１８】画像処理部１３２０は、画像データの２値化、画像データ間の演算等の画像データの各種処理を分担実行する画像処理プロセッサ群１３２１と、この画像処理プロセッサ群１３２１の動作プログラムを格納する制御メモリ１３２２と、画像データを格納する画像メモリ１３２３と、２値化された画像データを格納する２値メモリ１３２４と、カメラ４と接続されて、撮影された画像データを取り込むためのインタフェース１３２５と、バス１３１９との接続を取るインタフェース１３２６とを備えている。制御メモリには、図８等に示される各種処理における画像処理を実行するための動作プログラムが格納されている。
【００１９】次に、本実施例の動作について説明する。まず、検査を行う前に行われる、はんだ部分の画像を取りだすための画像処理について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。この処理は、同図に示すように、画像入力（ステップ８０１，８０３）と、２値化処理（ステップ８０２，８０４）と、論理積処理（ステップ８０５）と、ノイズ除去処理（ステップ８０６）と、画像反転処理（ステップ８０７）と、マスク処理（ステップ８０８）とを順次実行する。
【００２０】まず、画像の入力を行う（ステップ８０１，８０３）。カメラ４に、カラーフィルタ（ＪＩＳ記号Ｂ４６０）５をセットし、赤色照明装置１１を点灯し、プリント基板１２を照明し、反射光をカメラ４により撮影し、画像をインタフェース１３２５を介して、画像処理装置１３の画像メモリ１３２３に取り込む。次に、シリンダ７により、カメラ４に、カラ−フィルタ−（Ｙ５２）６をセットし、赤色照明装置１１を消灯し、水銀照明装置８を点灯する。水銀照明装置８の発光スペクトルの中から、４３５ｎｍ近辺のスペクトルのみを、カラ−フィルタ−（Ｌ４２，Ｂ３９０）９により選択的に通過させ、反射ミラー１０で偏向した後、プリント基板１２に照射し、プリント基板１２の発光する螢光を、カメラ４により撮影し、画像をインタフェース１３２５を介して、画像処理装置１３の画像メモリ１３２３に取り込む。画像入力後、プリント基板１２の移動と、画像処理を同時に行なう。処理終了後、以上の動作を繰り返す。
【００２１】プリント基板に励起光を照射した時、発光する螢光強度の波長依存性を、図２に示す。はんだ付け後のプリント基板１２の表面上には、シルク文字（樹脂：エポキシ樹脂，着色顔料：二酸化チタン）、はんだ付けレジスト（樹脂：ビスフェノ−ル固形・液状エポキシ，着色顔料：フタロシニアグリ−ン）、はんだの３種類の成分が存在する。有機物であるエポキシ系樹脂は、螢光を強く発光し、無機物であるはんだは、ほとんど螢光を発光しない、という特徴を有する。本実施例に使用した励起光の波長特性を、図２（ａ）に示す。図２（ａ）からわかるように、励起光は、４３５ｎｍにピークを有する。プリント基板１２に、この４３５ｎｍ近辺の励起光を照射して、それぞれの成分の発する螢光強度の波長依存性を測定したところ、図２（ｃ）に示すような、螢光が得られた。励起光の反射光は、図２（ｂ）に示すような、約５００ｎｍより波長の短い光をカットするカラーフィルタで取り除いた。図２（ｃ）において、１はシルク文字、２ははんだ付けレジスト、３ははんだの発光する螢光強度の波長依存性を示す。プリント基板から発光する螢光強度は、図２（ｃ）からわかるように、いずれも５００から６００ｎｍ付近にピークをもち、シルク文字１、はんだ付けレジスト２、はんだ３の順に強く発光される。
【００２２】照明とカラ−フィルタ−の波長特性を、図３により説明する。赤色照明装置１１の発光スペクトルは、図３（ａ）のように６６０ｎｍ近辺にピークを有する赤色光である。また、水銀照明装置８の発光スペクトルは、図３（ｂ）のような特性であり、図３（ｃ）のような波長透過特性を示すカラ−フィルタ−（Ｌ４２，Ｂ３９０）９を用いて、図３（ｄ）に示すような４３５ｎｍ付近にピークをもつスペクトルを選択して、励起光とし、プリント基板１２に照射する。
【００２３】次に、入力された画像の２値化を行う（図８、ステップ８０２，８０４）。２値化は、画像の光量（明るさ）を、あるしきい値でスライスすることにより行う。このしきい値は、取り出そうとする画像要素に応じて決められる。
【００２４】ここで、この２値化について、図４，５に示す、プリント基板からの反射光および発光する螢光の特性を参照して説明する。赤色照明装置１１使用時のプリント基板１２の反射光は、図４（ａ）に示すような波長透過特性を有するカラ−フィルタ−（Ｂ４６０）５を通してカメラに撮影すると、図４（ｂ）に示すように、シルク文字１と、はんだ３の部分が明るく映り、はんだ付けレジスト２部分が暗く映る。この画像を、図４（ｂ）に示したように、はんだ付けレジストの反射光をカットするようなしきい値で、２値化する画像処理を施すと、図５（ａ）に示すように、赤色照明装置１１の２値画像１５は、シルク文字１とはんだ３の反射光が、”１”オンとして出力され、レジスト２の反射光は、”０”オフとして出力される。
【００２５】水銀照明装置８使用時のプリント基板１２からは、励起光の反射光と、プリント基板上の各成分が発する螢光が発光される。励起光をカラ−フィルタ−（Ｙ５２）６でカットすると、シルク文字１が明るく、レジスト２がやや明るく、はんだ３が暗く映る。この画像をあるしきい値で２値化する画像処理を施すと、図５（ｂ）に示すように、水銀照明装置２の２値画像１８は、シルク文字１と、背景のはんだ付けレジスト２のうち原因不明で局所的に螢光を強く発する部分３０が”１”オンとなり、それ以外は、”０”オフとなる。
【００２６】２値化と共に、画像処理部１３２０（図１５）で行われる、論理積処理８０５、ノイズ除去処理８０６、画面反転処理８０７およびマスク処理８０８（図８）について説明する。なお、これらの処理が終わった後、外観検査等の不良判定（図８、ステップ８００）が行われる。
【００２７】図９に、はんだ付け部分の、特徴的な形状を示す。図９において、良品はんだを、はんだ２１〜２４、不良はんだを、はんだ１６、２５〜２８に示す。
【００２８】前述のように得られた赤色照明で撮影した２値画像１５（図５）のみで、はんだ付け不良であるはんだブリッジ１６や穴あき１７（図９）を検出しようとすると、はんだブリッジ１６は、良品のはんだ３と比較すると、面積、長さ、周囲長等で差があるので区別できるが、シルク文字１と比較すると、特徴が似ているので区別できない。又、穴あき１７は、穴の面積や、穴の数等で検出することができるが、シルク文字１が英数字の”４，６，８，９”等である場合、判別できない。従って、シルク文字１によるはんだ不良の虚報が多く発生することになる。
【００２９】そこで、シルク文字１のみの画像を得るために、赤色照明装置１１の２値画像１５と、水銀照明装置８の２値画像１８との論理積（ＡＮＤ）処理（図８、ステップ８０５）を行なったのが、図６の論理積結果画像１９である。図６に示すように、シルク文字１のみの２値画像が得られる。この論理積結果画像１９を白黒反転し（ステップ８０７）、マスクパタ−ンとして、赤色照明装置１１の２値画像１５に重ねる（ステップ８０８：マスク処理）と、図７のマスク処理結果画像２０のような、シルク文字１を除去した、はんだ３のみの２値画像を得ることができる。
【００３０】ここで、赤色照明装置１１の２値化画像１５と水銀照明装置８の２値化画像１８との論理積（ＡＮＤ）処理（ステップ８０５）は、背景であるはんだ付けレジスト中に存在する、局所的に螢光を強く発する部分３０を、除くために行なった手法である。背景中に、このような局所的に螢光を強く発する部分３０が生じない場合や、２値化処理で、局所的に螢光を強く発する部分３０も０”オフ”とできる場合や、局所的に螢光を強く発する部分３０の外観が、はんだの外観と似ておらず誤認する可能性が無い場合には、ステップ８０５の論理積処理を行なわず、直接水銀照明装置８の２値化画像１８をマスクパターンとして、ステップ８０８を行なうことができる。
【００３１】次に、得られたはんだの画像を用いて、はんだ部分についての検査を行う。本実施例では、はんだ穴あき検査と、はんだブリッジ検査の例を示す。なお、これらの検査は、検査として、よく知られたものであるので、概要を説明するに止める。
【００３２】はんだ穴あき検査は、図１０のフローチャートに示す手順にしたがって、実行される。画像処理部１３２０は、２値化されたはんだの画像データを２値メモリ１３２４から読みだし（ステップ１０１）、図９に示すようなはんだ穴１７について、ヒストグラム処理を行って、穴の面積を求める（ステップ１０２）。そして、ＣＰＵ１３１１は、求めた穴の面積を、予め設定した基準画素数（ここでは、１９）と比較して、穴面積が１９以上であれば、不良と判定する（ステップ１０４）。また、穴面積が１９未満であれば、良品と判定する（ステップ１０５）。
【００３３】はんだブリッジ検査は、図１１のフローチャートに示す手順にしたがって、実行される。画像処理部１３２０は、２値化されたはんだの画像データを２値メモリ１３２４から読みだし（ステップ１１０１）、ノイズ除去処理（ステップ１１０２）を行う。次に、図９に示すようなはんだ部分について、そのｘ，ｙ方向の長さおよび面積をヒストグラム処理により求める（ステップ１１０３）。その結果を用いて、ＣＰＵ１３１１は、ｘｙ比と、面積に対するｘｙの比（面積比）を求める（ステップ１１０４）。そして、ｘｙ比と面積比とが、８５＜ｘｙ比＜１１５， ６０＜面積比＜１４０であれば、良品と判定する（ステップ１１０５，１１０９）。
【００３４】一方、この条件を満たさない場合、上記ｘ，ｙとは４５度傾いた方向について、長辺と短辺とを求める（ステップ１１０６）。求めた短辺と長辺とについて、２８≦短辺， ４０＜（長−短）
であれば、不良品と判定する（ステップ１１０８）。この関係を満たさなければ、良品と判定する（ステップ１１０９）。
【００３５】また、図９に示す、沿面距離不足のはんだ付け２７を検査する場合には、隣接するはんだ画像を、例えば、２回膨張させる（ステップ１１１０）。その後、独立のはんだ付け部分の数（物体個数）係数する。この個数をｎ２、膨張前の個数をｎ１として、ｎ１−ｎ２＞０であれば、膨張後に、隣接するはんだ付け部分が連結して、独立のはんだ付け部分が減少したことになり、直前に処理したものが、沿面距離不足であることがわかる（ステップ１１１１）。
【００３６】以上のように、本実施例を用いることにより、前もって検査用のパターンを作成することなく、シルク文字を除いた、はんだのみの２値画像を、プリント基板全面にわたって得ることができる。従って、この画像を用いることにより、前もって予測することなく、また、シルク文字による虚報を低減し、プリント基板全面にわたって、はんだ付け不良を、自動的に、高精度で、迅速に検出することができる。
【００３７】上述した実施例では、プリント基板１枚一撮影部位ごとにシルク文字のみのマスクを作成し、マスク処理を行ない、はんだのみの２値画像を得て、はんだ付け検査を行ない、次にプリント基板を移動して撮影部位を移動し、同様の検査を行なう、検査方法を説明した。同一のシルク文字が印刷されたプリント基板を、多数検査する場合においては、一枚目のプリント基板で、プリント基板のシルク文字のマスクを作成、記憶し、このマスクを２枚目以降のプリント基板の検査に使用する、シルク文字マスク学習機能を有する検査方法も可能である。この検査方法においては、シルク文字のみのマスクを作成する動作が、最初の１枚目のみでよいため、検査動作を減少することができ、より迅速に、コストを押さえた検査を行なうことが可能である。
【００３８】図１４に、この処理のフローチャートを示す。図１４に示すフローチャートは、１枚目の処理については、基本的に、図８に示すフローチャートと同じである。すなわち、赤色照明画像入力（ステップ８０１）、２値化（ステップ８０２）、水銀照明画像入力（ステップ８０３）、２値化（ステップ８０４）、画像間演算（ステップ８０５）、ノイズ除去（ステップ８０６）、マスクパターン作成（ステップ８０７）、マスク処理（ステップ８０８）、不良判定（ステップ８００）の各処理を行う。この他に、作成されたマスクパターンを画像メモリに格納する処理（ステップ１４０１）と、１枚目が終了か否か判定する処理（ステップ１４０２）と、判定結果を出力する処理（ステップ１４０３）とが加わる。また、２枚目以降に付いての処理は、赤色照明画像入力処理（ステップ８０１）の後、画像メモリからマスクパターンを読みだして、マスク処理（ステップ８０８）を行う。そして、不良判定（ステップ８００）を行って、当該基板についての処理が終了したか否か判定し（ステップ１４０４）、その結果を出力する（ステップ１４０５）。以後、これを繰り返す。
【００３９】本実施例では、波長４３５ｎｍの励起光を使用したが、励起光の波長は、この波長に限定されるものではなく、はんだ付けレジスト、シルク文字、はんだの発する螢光強度に差が生じる波長であればよい。発光する螢光の波長は、励起光の波長より長くなるという特性を有するため、螢光の波長が可視光になるように、励起光の波長を選択することが好ましい。この場合、螢光を撮影するカメラは、通常の可視光用カメラを使用することができる。また、発光する螢光が、赤外光になるような励起光の波長を使用しても良く、この場合、螢光を撮影するカメラは、赤外線カメラなどのように、発光する螢光を撮影可能なカメラを使用すれば良く、同様に、本発明を実施することができる。
【００４０】従って、使用する水銀照明のスペクトルは、４３５ｎｍ近辺のスペクトルに限らず、４０５ｎｍ等、他のスペクトルでもよい。この４０５ｎｍ近辺のスペクトルを使用する場合の、カラーフィルタの使用例を図１２に示す。図１２（ａ）に示す発光スペクトルを有する水銀照明に、図１２（ｂ）に示す透過率特性を有する２枚のカラーフィルタ（Ｂ−３７０、Ｌ−３９）を使用することにより、図１２（ｃ）に示す４０５ｎｍ近辺のスペクトルを選択できる。このようなスペクトルを励起光として、プリント基板に照射し、プリント基板板画像を撮影する際に、図１２（ｃ）に示す透過特性を有するカラーフィルタＹ−４８を使用することにより、励起光の反射光が除かれ、螢光のみの画像を得ることができる。
【００４１】また、励起光用の照明装置は、水銀照明装置に限らず、励起光として使用する波長に、強いスペクトルを有するものであればよい。例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプなどが、使用可能である。使用可能なランプのスペクトル例を、図１３に示す。図１３（ａ）に示したのは、キセノンランプをベースにしたランプ（商品名ＤｅｅｐＵＶランプ、ウシオ電機社製）の発光スペクトルであり、図１３（ｂ）に示したのはハロゲンランプ（商品名ＨＴＩ、ＯＳＲＡＭ社製）の発光スペクトルである。これらのランプのスペクトルを、カラーフィルタによって、選択して使用することができる。また、発光ダイオード、レーザー光源を使用することもできる。これらの光源を使用した場合には、励起光の波長選択フィルターを使用しなくてもよい。
【００４２】また、本実施例では、赤色照明装置１１を使用したが、この照明に限定されるものではなく、照明したときの反射光の強度が、シルク文字とはんだは相対的に強く、はんだ付けレジストは相対的に弱くなるものであれば良い。画像処理により、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００４３】本実施例においては、画像処理により得られた図７のはんだのみの２値画像を用いて、はんだの外観検査を行なったが、図６のシルク文字１のみの２値画像を用いて、シルク文字１の外観検査を行なうことが可能である。更に、図５（ｂ）の局所的に螢光を強く発するはんだ付けレジスト３０およびシルク文字１の２値画像と、図６のシルク文字１のみの２値画像を、差分処理するすることにより、局所的に螢光を強く発するはんだ付けレジスト３０のみの２値画像を得ることができる。この局所的に螢光を強く発するはんだ付けレジストのみの２値画像を用いて、はんだ付けレジストの外観検査を行なうことが可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、プリント基板種類ごとに、前もって検査用のパターンを作成する必要がなく、プリント基板上のはんだを、はんだ以外のものから区別して、高精度かつ迅速に、はんだのみの画像を得て、外観検査を行なうことができる、プリント基板はんだ付け検査方法および装置を提供することができる。
【００４５】プリント基板の入力画像から、はんだと外観が類似しているシルク文字を除去し、はんだのみの２値画像が得られるので、画面内のはんだ付不良を一括処理し、シルク文字による虚報を、低減できる。又、プリント基板の種類別にウインドウ等のデ−タを作成する必要が無くなり、デ−タ作成時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を説明する図。
【図２】プリント基板の発光する螢光強度の波長依存性を示す図。
【図３】照明光とカラ−フィルタ−の波長特性を示す図。
【図４】反射光とカラ−フィルタ−の波長特性を示す図。
【図５】反射光と螢光の２値画像を示す図。
【図６】２つの２値画像の論理積演算結果を示す図。
【図７】マスク処理結果画像を示す図。
【図８】画像処理の方法を説明するフロ−チャ−ト。
【図９】特徴的なはんだの形状を示す図。
【図１０】はんだ穴あきの自動判定を説明するフローチャート。
【図１１】はんだブリッジの自動判定を説明するフローチャート。
【図１２】励起光スペクトルの別の実施例を示す図。
【図１３】励起光用照明ランプの別の例を示す図。
【図１４】学習機能を有するプリント基板はんだ付け検査方法の一例を示すフローチャート。
【図１５】本発明の一実施例のシステム構成図。
【符号の説明】
１…シルク文字、２…はんだ付けレジスト、３…はんだ、４…カメラ、５…カラーフィルター（Ｂ４６０）、６…カラーフィルター（Ｙ５２）、７…シリンダー、８…水銀照明装置、９…カラーフィルター、１０…反射ミラー、１１…赤色照明装置、１２…プリント基板、１３…画像処理装置、１４…モニター、１５…赤色照明２値画像、１６…はんだブリッジ、１７…穴あき、１８…水銀照明２値画像、１９…論理積結果画像、２０…マスク処理結果画像
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板の表面のパターンの検査、例えば、プリント基板のはんだ付けの状態を、外観検査する検査方法および検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】部品をはんだ付けしたプリント基板では、そのはんだ付けに不良が生じていないかどうか、外観から検査を行なう必要がある。ところが、はんだ付け不良の外観の特徴（はんだブリッジや穴あきなど）が、プリント基板に印刷された、座標や部品を表示するための印刷文字（以下シルク文字と称す）の特徴と非常によく似ているために、両者の区別がつかず、検査を困難にしている。例えば、はんだブリッジとシルク文字の英数字の１は、面積、長さ、周囲長などの特徴に差がなく、また、はんだの穴あきは、シルク文字の６，８，９等の穴の形状と、特徴が同じであり、区別するのが困難である。
【０００３】そこで、従来、シルク文字の影響をなくすため、特開昭６０−２５６００４号公報に記載されているような方法が提案されている。この方法は、テレビカメラ等で撮影したプリント基板の画像に対し、はんだ付け部に検査ウインドウを設定し、その検査ウインドウ内に、不良が存在するかどうか判断する検査方法である。また、外観検査の他の方法として、特開昭６４−５４３０３、特開昭６４−７３２０５号公報のように、実装する部品のリードを挿入するランドの孔形状パターンを、ランドパタ−ン記憶手段に予め記憶させておき、テレビカメラ等で撮影したプリント基板の画像を、明度に応じて２値化し、得られた２値画像と、記憶しているランドパターンとを重ねあわせ、比較することにより、はんだ付け不良を判定する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術において、はんだ付け検査ウインドウを用いる方法は、不良の発生する場所を予測してウインドウを設定するために、予期しない所に発生した不良については、ウインドウが設定されておらず、検出することができなかった。また、プリント基板の種類ごとに、はんだ付けの位置、およびシルク文字の位置が異なるため、プリント基板の種類が変わるたびに、検査ウインドウの設定を変更しなければならず、設定変更に多くの時間を要した。
【０００５】ランドパタ−ンと重ね合わせ、比較をする方法は、シルク文字やマスキングテ−プが、はんだのすぐそばに存在する場合、はんだと区別することが困難であった。また、プリント基板の種類ごと、そのプリント基板上のはんだ検査ポイントごとに、ランドパタ−ンを記憶させなければならず、画像メモリと入力時間を多大に必要とした。
【０００６】本発明は、プリント基板種類ごとに、前もって検査用のパターンを作成する必要がなく、プリント基板上のはんだを、はんだ以外のものから区別して、高精度かつ迅速に、はんだのみの画像を得て、外観検査を行なうことができる、プリント基板はんだ付け検査方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよび外観類似要素からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とから両者に共通ではない画像部分を除去して第３のプリント基板画像を得、この第３のプリント基板画像と上記第１のプリント基板画像とから両者に共通な画像部分を除去して、はんだの部分は画像要素として含まれるが外観類似要素の部分は画像要素として含まれない、第４のプリント基板画像を得て、この第４のプリント基板画像を用いて、外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法が提供される。
【０００８】また本発明の第２の態様によれば、含まれる波長成分に相違がある２種の照明をプリント基板に照射する照明装置と、それぞれの照明でプリント基板を撮影する撮影装置と、得られた画像データからはんだの画像を要素として含む画像データを生成する画像処理装置とを備え、上記撮影装置は、はんだおよび外観類似要素が背景より相対的に強い光強度となるようにして撮影した第１の画像データと、はんだが外観類似要素および背景より相対的に弱い光強度となるようにして撮影した第２の画像データとを生成する手段を備え、上記画像処理装置は、撮影装置からの画像データを２値化処理して、はんだおよび外観類似要素の画像を要素として含む第１の２値画像、および、はんだの画像を要素として含まない第２の２値画像を生成する２値化手段と、両者の２値化画像について論理演算して、はんだの画像を要素として含み、かつ、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを生成する画像間演算手段とを備え、この画像データを用いてはんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査装置が提供される。
【０００９】
【作用】本発明の第１の態様によるプリント基板はんだ付け検査方法の作用は、以下の通りである。はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板を照明し、はんだと外観類似要素が画像要素として含まれる第１のプリント基板画像と、はんだ以外の部分が画像要素として含まれる第２のプリント基板画像を撮影する。第１のプリント基板画像と、第２のプリント基板画像を、画像処理して、両者に共通でない部分を除いて、共通部分のみの画像を得て、それを第３のプリント基板画像とする。つぎに、第３のプリント基板画像と、第１のプリント基板画像から、共通な画像部分を除き、はんだは写っているが、外観類似要素は写っていない第４のプリント基板画像を得る。この第４のプリント基板画像を用いて、はんだの外観特徴から、はんだ付けの検査を自動的に行なう。
【００１０】本発明の第２の態様であるプリント基板はんだ付け検査装置は、以下のように作用する。波長成分の異なる２種類の照明装置で、プリント基板を照明し、はんだが外的類似要素および背景より、相対的に強い光強度の第１の画像データと、はんだが外観類似要素および背景より、相対的に弱い光強度の第２の画像データとを、撮影装置で生成する。画像処理手段は、これらの画像データを適当なレベルで２値化処理することにより、第１の画像をデータを、はんだおよび外的類似要素を含む２値化画像に、第２の画像データを、はんだを画像処理要素として含まない２値化画像に処理する。更に、得られた２つの２値化画像を、論理演算して、はんだの画像を要素として含み、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを生成する。この画像を用いて、はんだ付けのはんだ部分の外観検査を自動的に行なう。
【００１１】本発明のプリント基板はんだ付け検査方法および装置は、プリント基板の種類別に設定する必要のあるウインドウ等のデ−タを予め入力することなく、外観類似要素の画像を含まない、はんだの画像を得ることが可能であり、この画像を用いてはんだの外観を検査することにより、外観類似要素による虚報が、低減できる為、プリント基板はんだ付検査装置の操作性や、検査結果の信頼性向上に貢献できる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
【００１３】図１は、本発明の一実施例の構成を、図２は、プリント基板の発光した螢光強度の波長依存性を、図３は、照明光の波長特性を、図４は、反射光の波長特性を、図５は、反射光の２値化画像を、図６は、画像処理の論理積結果画像を、図７は画像処理のマスク処理結果画像を、図８は画像処理のフローチャートを、図９は、はんだ付け部分の特徴的な形状を、図１０は、はんだ穴あきの良否自動判定のフローチャートを、図１１は、はんだブリッジの良否自動判定のフローチャートをそれぞれ示す。
【００１４】本発明の一実施例のプリント基板はんだ付け検査システムの構成を、図１に示す。プリント基板には、図５（ａ）のように、背景となるはんだ付けレジスト２が塗布され、その上に表・裏面に座標や部品を表示するためのシルク文字１が印刷されており、さらに、部品（図示せず）が、はんだ３、１６、１７により、はんだ付けされている。ここで、シルク文字１は、はんだと外観が似ている要素として観察される。
【００１５】図１において、プリント基板１２はｘ、ｙ方向に移動することができる。プリント基板の上部には、複数の赤色発光ダイオード（波長６６０ｎｍ）を縦横に並べて形成した４枚のパネル状の赤色照明装置１１が、プリント基板に接触しないように、固定されている。４枚のパネル状の赤色照明装置１１は、発光面を内側にして互いに非接触に、向き合うように配置され、プリント基板１２を照明する。赤色照明装置１１のさらに上部には水銀照明装置８が固定されており、水銀照明装置８から照射された光は、フィルター９を通過した後、ミラー１０により偏向されて、４枚の赤色照明装置１１の間から、プリント基板１２を照明する。カメラ４は、プリント基板１２の上部に固定され、カラーフィルタ５または６を通して、４枚の赤色照明装置１１の間から、プリント基板１２を撮影する。カラーフィルタ５、６は、シリンダ７に固定されており、シリンダ７を動かすことによって、フィルタ５または６が選択される。カメラ４に撮影された画像は、カメラ４に接続された画像処理装置１３により、画像処理を施され、画像処理装置１３に接続された表示装置１４に写し出される。更に、画像処理装置１３では、はんだ部分の良否が判別される。
【００１６】画像処理装置１３は、例えば、図１５に示すようなハードウエア構成を有する。すなわち、この画像処理装置１３は、画像処理を主として行う画像処理部１３２０と、該画像処理部１３２０の制御を含む各種制御およびデータ処理を実行するデータ処理部１３１０とを備える。
【００１７】データ処理部１３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１３１１と、このＣＰＵ１３１１の動作プログラムや処理データを格納する主記憶１３１２と、キーボード１３１４およびマウス１３１５等の入力機器が接続される入力インタフェース１３１３と、プログラムやデータを格納する磁気ディスク装置１３１６と、ＣＲＴ等の表示装置１４および図示していないプリンタ等が接続される出力インタフェース１３１７とを備える。これらの機器は、バス１３１９を介して接続される。また、バス１３１９には、画像処理部１３２０が接続される。主記憶１３１２には、例えば、図８に示す画像処理、図１０に示すはんだ穴あき自動判定処理、図１１に示すはんだブリッジ自動判定処理、図１４に示す学習処理等の各種処理を、画像処理部１３２０と共に実行するための手順を示すプログラムが格納される。
【００１８】画像処理部１３２０は、画像データの２値化、画像データ間の演算等の画像データの各種処理を分担実行する画像処理プロセッサ群１３２１と、この画像処理プロセッサ群１３２１の動作プログラムを格納する制御メモリ１３２２と、画像データを格納する画像メモリ１３２３と、２値化された画像データを格納する２値メモリ１３２４と、カメラ４と接続されて、撮影された画像データを取り込むためのインタフェース１３２５と、バス１３１９との接続を取るインタフェース１３２６とを備えている。制御メモリには、図８等に示される各種処理における画像処理を実行するための動作プログラムが格納されている。
【００１９】次に、本実施例の動作について説明する。まず、検査を行う前に行われる、はんだ部分の画像を取りだすための画像処理について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。この処理は、同図に示すように、画像入力（ステップ８０１，８０３）と、２値化処理（ステップ８０２，８０４）と、論理積処理（ステップ８０５）と、ノイズ除去処理（ステップ８０６）と、画像反転処理（ステップ８０７）と、マスク処理（ステップ８０８）とを順次実行する。
【００２０】まず、画像の入力を行う（ステップ８０１，８０３）。カメラ４に、カラーフィルタ（ＪＩＳ記号Ｂ４６０）５をセットし、赤色照明装置１１を点灯し、プリント基板１２を照明し、反射光をカメラ４により撮影し、画像をインタフェース１３２５を介して、画像処理装置１３の画像メモリ１３２３に取り込む。次に、シリンダ７により、カメラ４に、カラ−フィルタ−（Ｙ５２）６をセットし、赤色照明装置１１を消灯し、水銀照明装置８を点灯する。水銀照明装置８の発光スペクトルの中から、４３５ｎｍ近辺のスペクトルのみを、カラ−フィルタ−（Ｌ４２，Ｂ３９０）９により選択的に通過させ、反射ミラー１０で偏向した後、プリント基板１２に照射し、プリント基板１２の発光する螢光を、カメラ４により撮影し、画像をインタフェース１３２５を介して、画像処理装置１３の画像メモリ１３２３に取り込む。画像入力後、プリント基板１２の移動と、画像処理を同時に行なう。処理終了後、以上の動作を繰り返す。
【００２１】プリント基板に励起光を照射した時、発光する螢光強度の波長依存性を、図２に示す。はんだ付け後のプリント基板１２の表面上には、シルク文字（樹脂：エポキシ樹脂，着色顔料：二酸化チタン）、はんだ付けレジスト（樹脂：ビスフェノ−ル固形・液状エポキシ，着色顔料：フタロシニアグリ−ン）、はんだの３種類の成分が存在する。有機物であるエポキシ系樹脂は、螢光を強く発光し、無機物であるはんだは、ほとんど螢光を発光しない、という特徴を有する。本実施例に使用した励起光の波長特性を、図２（ａ）に示す。図２（ａ）からわかるように、励起光は、４３５ｎｍにピークを有する。プリント基板１２に、この４３５ｎｍ近辺の励起光を照射して、それぞれの成分の発する螢光強度の波長依存性を測定したところ、図２（ｃ）に示すような、螢光が得られた。励起光の反射光は、図２（ｂ）に示すような、約５００ｎｍより波長の短い光をカットするカラーフィルタで取り除いた。図２（ｃ）において、１はシルク文字、２ははんだ付けレジスト、３ははんだの発光する螢光強度の波長依存性を示す。プリント基板から発光する螢光強度は、図２（ｃ）からわかるように、いずれも５００から６００ｎｍ付近にピークをもち、シルク文字１、はんだ付けレジスト２、はんだ３の順に強く発光される。
【００２２】照明とカラ−フィルタ−の波長特性を、図３により説明する。赤色照明装置１１の発光スペクトルは、図３（ａ）のように６６０ｎｍ近辺にピークを有する赤色光である。また、水銀照明装置８の発光スペクトルは、図３（ｂ）のような特性であり、図３（ｃ）のような波長透過特性を示すカラ−フィルタ−（Ｌ４２，Ｂ３９０）９を用いて、図３（ｄ）に示すような４３５ｎｍ付近にピークをもつスペクトルを選択して、励起光とし、プリント基板１２に照射する。
【００２３】次に、入力された画像の２値化を行う（図８、ステップ８０２，８０４）。２値化は、画像の光量（明るさ）を、あるしきい値でスライスすることにより行う。このしきい値は、取り出そうとする画像要素に応じて決められる。
【００２４】ここで、この２値化について、図４，５に示す、プリント基板からの反射光および発光する螢光の特性を参照して説明する。赤色照明装置１１使用時のプリント基板１２の反射光は、図４（ａ）に示すような波長透過特性を有するカラ−フィルタ−（Ｂ４６０）５を通してカメラに撮影すると、図４（ｂ）に示すように、シルク文字１と、はんだ３の部分が明るく映り、はんだ付けレジスト２部分が暗く映る。この画像を、図４（ｂ）に示したように、はんだ付けレジストの反射光をカットするようなしきい値で、２値化する画像処理を施すと、図５（ａ）に示すように、赤色照明装置１１の２値画像１５は、シルク文字１とはんだ３の反射光が、”１”オンとして出力され、レジスト２の反射光は、”０”オフとして出力される。
【００２５】水銀照明装置８使用時のプリント基板１２からは、励起光の反射光と、プリント基板上の各成分が発する螢光が発光される。励起光をカラ−フィルタ−（Ｙ５２）６でカットすると、シルク文字１が明るく、レジスト２がやや明るく、はんだ３が暗く映る。この画像をあるしきい値で２値化する画像処理を施すと、図５（ｂ）に示すように、水銀照明装置２の２値画像１８は、シルク文字１と、背景のはんだ付けレジスト２のうち原因不明で局所的に螢光を強く発する部分３０が”１”オンとなり、それ以外は、”０”オフとなる。
【００２６】２値化と共に、画像処理部１３２０（図１５）で行われる、論理積処理８０５、ノイズ除去処理８０６、画面反転処理８０７およびマスク処理８０８（図８）について説明する。なお、これらの処理が終わった後、外観検査等の不良判定（図８、ステップ８００）が行われる。
【００２７】図９に、はんだ付け部分の、特徴的な形状を示す。図９において、良品はんだを、はんだ２１〜２４、不良はんだを、はんだ１６、２５〜２８に示す。
【００２８】前述のように得られた赤色照明で撮影した２値画像１５（図５）のみで、はんだ付け不良であるはんだブリッジ１６や穴あき１７（図９）を検出しようとすると、はんだブリッジ１６は、良品のはんだ３と比較すると、面積、長さ、周囲長等で差があるので区別できるが、シルク文字１と比較すると、特徴が似ているので区別できない。又、穴あき１７は、穴の面積や、穴の数等で検出することができるが、シルク文字１が英数字の”４，６，８，９”等である場合、判別できない。従って、シルク文字１によるはんだ不良の虚報が多く発生することになる。
【００２９】そこで、シルク文字１のみの画像を得るために、赤色照明装置１１の２値画像１５と、水銀照明装置８の２値画像１８との論理積（ＡＮＤ）処理（図８、ステップ８０５）を行なったのが、図６の論理積結果画像１９である。図６に示すように、シルク文字１のみの２値画像が得られる。この論理積結果画像１９を白黒反転し（ステップ８０７）、マスクパタ−ンとして、赤色照明装置１１の２値画像１５に重ねる（ステップ８０８：マスク処理）と、図７のマスク処理結果画像２０のような、シルク文字１を除去した、はんだ３のみの２値画像を得ることができる。
【００３０】ここで、赤色照明装置１１の２値化画像１５と水銀照明装置８の２値化画像１８との論理積（ＡＮＤ）処理（ステップ８０５）は、背景であるはんだ付けレジスト中に存在する、局所的に螢光を強く発する部分３０を、除くために行なった手法である。背景中に、このような局所的に螢光を強く発する部分３０が生じない場合や、２値化処理で、局所的に螢光を強く発する部分３０も０”オフ”とできる場合や、局所的に螢光を強く発する部分３０の外観が、はんだの外観と似ておらず誤認する可能性が無い場合には、ステップ８０５の論理積処理を行なわず、直接水銀照明装置８の２値化画像１８をマスクパターンとして、ステップ８０８を行なうことができる。
【００３１】次に、得られたはんだの画像を用いて、はんだ部分についての検査を行う。本実施例では、はんだ穴あき検査と、はんだブリッジ検査の例を示す。なお、これらの検査は、検査として、よく知られたものであるので、概要を説明するに止める。
【００３２】はんだ穴あき検査は、図１０のフローチャートに示す手順にしたがって、実行される。画像処理部１３２０は、２値化されたはんだの画像データを２値メモリ１３２４から読みだし（ステップ１０１）、図９に示すようなはんだ穴１７について、ヒストグラム処理を行って、穴の面積を求める（ステップ１０２）。そして、ＣＰＵ１３１１は、求めた穴の面積を、予め設定した基準画素数（ここでは、１９）と比較して、穴面積が１９以上であれば、不良と判定する（ステップ１０４）。また、穴面積が１９未満であれば、良品と判定する（ステップ１０５）。
【００３３】はんだブリッジ検査は、図１１のフローチャートに示す手順にしたがって、実行される。画像処理部１３２０は、２値化されたはんだの画像データを２値メモリ１３２４から読みだし（ステップ１１０１）、ノイズ除去処理（ステップ１１０２）を行う。次に、図９に示すようなはんだ部分について、そのｘ，ｙ方向の長さおよび面積をヒストグラム処理により求める（ステップ１１０３）。その結果を用いて、ＣＰＵ１３１１は、ｘｙ比と、面積に対するｘｙの比（面積比）を求める（ステップ１１０４）。そして、ｘｙ比と面積比とが、８５＜ｘｙ比＜１１５， ６０＜面積比＜１４０であれば、良品と判定する（ステップ１１０５，１１０９）。
【００３４】一方、この条件を満たさない場合、上記ｘ，ｙとは４５度傾いた方向について、長辺と短辺とを求める（ステップ１１０６）。求めた短辺と長辺とについて、２８≦短辺， ４０＜（長−短）
であれば、不良品と判定する（ステップ１１０８）。この関係を満たさなければ、良品と判定する（ステップ１１０９）。
【００３５】また、図９に示す、沿面距離不足のはんだ付け２７を検査する場合には、隣接するはんだ画像を、例えば、２回膨張させる（ステップ１１１０）。その後、独立のはんだ付け部分の数（物体個数）係数する。この個数をｎ２、膨張前の個数をｎ１として、ｎ１−ｎ２＞０であれば、膨張後に、隣接するはんだ付け部分が連結して、独立のはんだ付け部分が減少したことになり、直前に処理したものが、沿面距離不足であることがわかる（ステップ１１１１）。
【００３６】以上のように、本実施例を用いることにより、前もって検査用のパターンを作成することなく、シルク文字を除いた、はんだのみの２値画像を、プリント基板全面にわたって得ることができる。従って、この画像を用いることにより、前もって予測することなく、また、シルク文字による虚報を低減し、プリント基板全面にわたって、はんだ付け不良を、自動的に、高精度で、迅速に検出することができる。
【００３７】上述した実施例では、プリント基板１枚一撮影部位ごとにシルク文字のみのマスクを作成し、マスク処理を行ない、はんだのみの２値画像を得て、はんだ付け検査を行ない、次にプリント基板を移動して撮影部位を移動し、同様の検査を行なう、検査方法を説明した。同一のシルク文字が印刷されたプリント基板を、多数検査する場合においては、一枚目のプリント基板で、プリント基板のシルク文字のマスクを作成、記憶し、このマスクを２枚目以降のプリント基板の検査に使用する、シルク文字マスク学習機能を有する検査方法も可能である。この検査方法においては、シルク文字のみのマスクを作成する動作が、最初の１枚目のみでよいため、検査動作を減少することができ、より迅速に、コストを押さえた検査を行なうことが可能である。
【００３８】図１４に、この処理のフローチャートを示す。図１４に示すフローチャートは、１枚目の処理については、基本的に、図８に示すフローチャートと同じである。すなわち、赤色照明画像入力（ステップ８０１）、２値化（ステップ８０２）、水銀照明画像入力（ステップ８０３）、２値化（ステップ８０４）、画像間演算（ステップ８０５）、ノイズ除去（ステップ８０６）、マスクパターン作成（ステップ８０７）、マスク処理（ステップ８０８）、不良判定（ステップ８００）の各処理を行う。この他に、作成されたマスクパターンを画像メモリに格納する処理（ステップ１４０１）と、１枚目が終了か否か判定する処理（ステップ１４０２）と、判定結果を出力する処理（ステップ１４０３）とが加わる。また、２枚目以降に付いての処理は、赤色照明画像入力処理（ステップ８０１）の後、画像メモリからマスクパターンを読みだして、マスク処理（ステップ８０８）を行う。そして、不良判定（ステップ８００）を行って、当該基板についての処理が終了したか否か判定し（ステップ１４０４）、その結果を出力する（ステップ１４０５）。以後、これを繰り返す。
【００３９】本実施例では、波長４３５ｎｍの励起光を使用したが、励起光の波長は、この波長に限定されるものではなく、はんだ付けレジスト、シルク文字、はんだの発する螢光強度に差が生じる波長であればよい。発光する螢光の波長は、励起光の波長より長くなるという特性を有するため、螢光の波長が可視光になるように、励起光の波長を選択することが好ましい。この場合、螢光を撮影するカメラは、通常の可視光用カメラを使用することができる。また、発光する螢光が、赤外光になるような励起光の波長を使用しても良く、この場合、螢光を撮影するカメラは、赤外線カメラなどのように、発光する螢光を撮影可能なカメラを使用すれば良く、同様に、本発明を実施することができる。
【００４０】従って、使用する水銀照明のスペクトルは、４３５ｎｍ近辺のスペクトルに限らず、４０５ｎｍ等、他のスペクトルでもよい。この４０５ｎｍ近辺のスペクトルを使用する場合の、カラーフィルタの使用例を図１２に示す。図１２（ａ）に示す発光スペクトルを有する水銀照明に、図１２（ｂ）に示す透過率特性を有する２枚のカラーフィルタ（Ｂ−３７０、Ｌ−３９）を使用することにより、図１２（ｃ）に示す４０５ｎｍ近辺のスペクトルを選択できる。このようなスペクトルを励起光として、プリント基板に照射し、プリント基板板画像を撮影する際に、図１２（ｃ）に示す透過特性を有するカラーフィルタＹ−４８を使用することにより、励起光の反射光が除かれ、螢光のみの画像を得ることができる。
【００４１】また、励起光用の照明装置は、水銀照明装置に限らず、励起光として使用する波長に、強いスペクトルを有するものであればよい。例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプなどが、使用可能である。使用可能なランプのスペクトル例を、図１３に示す。図１３（ａ）に示したのは、キセノンランプをベースにしたランプ（商品名ＤｅｅｐＵＶランプ、ウシオ電機社製）の発光スペクトルであり、図１３（ｂ）に示したのはハロゲンランプ（商品名ＨＴＩ、ＯＳＲＡＭ社製）の発光スペクトルである。これらのランプのスペクトルを、カラーフィルタによって、選択して使用することができる。また、発光ダイオード、レーザー光源を使用することもできる。これらの光源を使用した場合には、励起光の波長選択フィルターを使用しなくてもよい。
【００４２】また、本実施例では、赤色照明装置１１を使用したが、この照明に限定されるものではなく、照明したときの反射光の強度が、シルク文字とはんだは相対的に強く、はんだ付けレジストは相対的に弱くなるものであれば良い。画像処理により、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００４３】本実施例においては、画像処理により得られた図７のはんだのみの２値画像を用いて、はんだの外観検査を行なったが、図６のシルク文字１のみの２値画像を用いて、シルク文字１の外観検査を行なうことが可能である。更に、図５（ｂ）の局所的に螢光を強く発するはんだ付けレジスト３０およびシルク文字１の２値画像と、図６のシルク文字１のみの２値画像を、差分処理するすることにより、局所的に螢光を強く発するはんだ付けレジスト３０のみの２値画像を得ることができる。この局所的に螢光を強く発するはんだ付けレジストのみの２値画像を用いて、はんだ付けレジストの外観検査を行なうことが可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、プリント基板種類ごとに、前もって検査用のパターンを作成する必要がなく、プリント基板上のはんだを、はんだ以外のものから区別して、高精度かつ迅速に、はんだのみの画像を得て、外観検査を行なうことができる、プリント基板はんだ付け検査方法および装置を提供することができる。
【００４５】プリント基板の入力画像から、はんだと外観が類似しているシルク文字を除去し、はんだのみの２値画像が得られるので、画面内のはんだ付不良を一括処理し、シルク文字による虚報を、低減できる。又、プリント基板の種類別にウインドウ等のデ−タを作成する必要が無くなり、デ−タ作成時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を説明する図。
【図２】プリント基板の発光する螢光強度の波長依存性を示す図。
【図３】照明光とカラ−フィルタ−の波長特性を示す図。
【図４】反射光とカラ−フィルタ−の波長特性を示す図。
【図５】反射光と螢光の２値画像を示す図。
【図６】２つの２値画像の論理積演算結果を示す図。
【図７】マスク処理結果画像を示す図。
【図８】画像処理の方法を説明するフロ−チャ−ト。
【図９】特徴的なはんだの形状を示す図。
【図１０】はんだ穴あきの自動判定を説明するフローチャート。
【図１１】はんだブリッジの自動判定を説明するフローチャート。
【図１２】励起光スペクトルの別の実施例を示す図。
【図１３】励起光用照明ランプの別の例を示す図。
【図１４】学習機能を有するプリント基板はんだ付け検査方法の一例を示すフローチャート。
【図１５】本発明の一実施例のシステム構成図。
【符号の説明】
１…シルク文字、２…はんだ付けレジスト、３…はんだ、４…カメラ、５…カラーフィルター（Ｂ４６０）、６…カラーフィルター（Ｙ５２）、７…シリンダー、８…水銀照明装置、９…カラーフィルター、１０…反射ミラー、１１…赤色照明装置、１２…プリント基板、１３…画像処理装置、１４…モニター、１５…赤色照明２値画像、１６…はんだブリッジ、１７…穴あき、１８…水銀照明２値画像、１９…論理積結果画像、２０…マスク処理結果画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよび外観類似要素からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とから両者に共通ではない画像部分を除去して第３のプリント基板画像を得、この第３のプリント基板画像と上記第１のプリント基板画像とから両者に共通な画像部分を除去して、はんだの部分は画像要素として含まれるが外観類似要素の部分は画像要素として含まれない、第４のプリント基板画像を得て、この第４のプリント基板画像を用いて、外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項２】はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよび外観類似要素からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像から第２のプリント基板画像を除去して、はんだの部分は画像要素として含まれるが外観類似要素の部分は画像要素として含まれない、第３のプリント基板画像を得て、この第３のプリント基板画像を用いて、外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項３】請求項１または２において、含まれる波長成分に相違がある２種の照明を用いて、第１のプリント基板画像を生成するための照明と、第２のプリント基板画像を生成するための照明とを行う、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項４】請求項１、２または３において、第２のプリント基板画像を生成する際、外観類似要素からの放射光をフィルタを用いて選択的に受光することを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項５】請求項１、２、３または４において、外観類似要素からの螢光を受光して第２のプリント基板画像を生成する、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項６】請求項１、２、３、４または５において、外観類似要素が、プリント基板上に描かれるシルク文字である、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５または６において、第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とを、それぞれ２値画像として生成する、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項８】はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、含まれる波長成分に相違がある２種の照明を用いてプリント基板を照明し、それぞれの照明でプリント基板を撮影すると共に、２値化処理して、はんだおよび外観類似要素の画像を要素として含む第１の２値画像と、はんだの画像を要素として含まない第２の２値画像とを生成し、両者の画像データについて論理演算して、はんだの画像を要素として含み、かつ、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを得て、この画像データを用いてはんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項９】含まれる波長成分に相違がある２種の照明をプリント基板に照射する照明装置と、それぞれの照明でプリント基板を撮影する撮影装置と、得られた画像データからはんだの画像を要素として含む画像データを生成する画像処理装置とを備え、上記撮影装置は、はんだおよび外観類似要素が背景より相対的に強い光強度となるようにして撮影した第１の画像データと、はんだが外観類似要素および背景より相対的に弱い光強度となるようにして撮影した第２の画像データとを生成する手段を備え、上記画像処理装置は、撮影装置からの画像データを２値化処理して、はんだおよび外観類似要素の画像を要素として含む第１の２値画像、および、はんだの画像を要素として含まない第２の２値画像を生成する２値化手段と、両者の２値化画像について論理演算して、はんだの画像を要素として含み、かつ、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを生成する画像間演算手段とを備え、この画像データを用いてはんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１０】請求項９において、前記の照明装置は、前記第１の画像データが可視光についての画像となる光を照射する照明装置と、前記第２の画像データが螢光についての画像となる励起光を照射する照明装置である、プリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１１】請求項９または１０において、前記照明装置は、波長成分が６００から７００ｎｍの範囲にある光を照射する照明装置と、波長成分が５００ｎｍ以下の範囲にある励起光を照射する照明装置である、プリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１２】請求項９、１０または１１において、前記撮影装置の第２の画像データを生成する手段は、外観類似要素からの放射光を選択的に透過させるフィルタを有することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１３】請求項９、１０、１１または１２において、外観類似要素が、プリント基板上に描かれるシルク文字である、プリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１４】はんだと、外観がはんだと似ているシルク文字と、はんだ付けレジストとが表われているプリント基板について、シルク文字またははんだ付けレジストの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよびシルク文字からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とから両者に共通ではない画像部分を除去してシルク文字の部分のみの画像を要素として含む第３のプリント基板画像を得、この第３のプリント基板画像と上記第２のプリント基板画像とから両者に共通な画像部分を除去して、はんだ付けレジストの局所的に放射光の強い部分のみの画像を要素として含む、第４のプリント基板画像を得て、この第３のプリント基板画像を用いて、シルク文字の外観検査を行ない、第４のプリント基板画像を用いてはんだ付けレジストの外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板検査方法。
【請求項１】はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよび外観類似要素からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とから両者に共通ではない画像部分を除去して第３のプリント基板画像を得、この第３のプリント基板画像と上記第１のプリント基板画像とから両者に共通な画像部分を除去して、はんだの部分は画像要素として含まれるが外観類似要素の部分は画像要素として含まれない、第４のプリント基板画像を得て、この第４のプリント基板画像を用いて、外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項２】はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよび外観類似要素からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像から第２のプリント基板画像を除去して、はんだの部分は画像要素として含まれるが外観類似要素の部分は画像要素として含まれない、第３のプリント基板画像を得て、この第３のプリント基板画像を用いて、外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項３】請求項１または２において、含まれる波長成分に相違がある２種の照明を用いて、第１のプリント基板画像を生成するための照明と、第２のプリント基板画像を生成するための照明とを行う、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項４】請求項１、２または３において、第２のプリント基板画像を生成する際、外観類似要素からの放射光をフィルタを用いて選択的に受光することを特徴とする、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項５】請求項１、２、３または４において、外観類似要素からの螢光を受光して第２のプリント基板画像を生成する、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項６】請求項１、２、３、４または５において、外観類似要素が、プリント基板上に描かれるシルク文字である、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５または６において、第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とを、それぞれ２値画像として生成する、プリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項８】はんだと、外観がはんだと似ている外観類似要素と、背景とが表われているプリント基板について、はんだの外観を検査する場合において、含まれる波長成分に相違がある２種の照明を用いてプリント基板を照明し、それぞれの照明でプリント基板を撮影すると共に、２値化処理して、はんだおよび外観類似要素の画像を要素として含む第１の２値画像と、はんだの画像を要素として含まない第２の２値画像とを生成し、両者の画像データについて論理演算して、はんだの画像を要素として含み、かつ、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを得て、この画像データを用いてはんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査方法。
【請求項９】含まれる波長成分に相違がある２種の照明をプリント基板に照射する照明装置と、それぞれの照明でプリント基板を撮影する撮影装置と、得られた画像データからはんだの画像を要素として含む画像データを生成する画像処理装置とを備え、上記撮影装置は、はんだおよび外観類似要素が背景より相対的に強い光強度となるようにして撮影した第１の画像データと、はんだが外観類似要素および背景より相対的に弱い光強度となるようにして撮影した第２の画像データとを生成する手段を備え、上記画像処理装置は、撮影装置からの画像データを２値化処理して、はんだおよび外観類似要素の画像を要素として含む第１の２値画像、および、はんだの画像を要素として含まない第２の２値画像を生成する２値化手段と、両者の２値化画像について論理演算して、はんだの画像を要素として含み、かつ、外観類似要素の画像を要素として含まない画像データを生成する画像間演算手段とを備え、この画像データを用いてはんだの外観を検査することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１０】請求項９において、前記の照明装置は、前記第１の画像データが可視光についての画像となる光を照射する照明装置と、前記第２の画像データが螢光についての画像となる励起光を照射する照明装置である、プリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１１】請求項９または１０において、前記照明装置は、波長成分が６００から７００ｎｍの範囲にある光を照射する照明装置と、波長成分が５００ｎｍ以下の範囲にある励起光を照射する照明装置である、プリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１２】請求項９、１０または１１において、前記撮影装置の第２の画像データを生成する手段は、外観類似要素からの放射光を選択的に透過させるフィルタを有することを特徴とするプリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１３】請求項９、１０、１１または１２において、外観類似要素が、プリント基板上に描かれるシルク文字である、プリント基板はんだ付け検査装置。
【請求項１４】はんだと、外観がはんだと似ているシルク文字と、はんだ付けレジストとが表われているプリント基板について、シルク文字またははんだ付けレジストの外観を検査する場合において、上記プリント基板を照明し、はんだおよびシルク文字からの放射光を受光して第１のプリント基板画像を生成し、上記プリント基板を照明し、はんだ以外の部分からの放射光を受光して第２のプリント基板画像を生成し、上記第１のプリント基板画像と第２のプリント基板画像とから両者に共通ではない画像部分を除去してシルク文字の部分のみの画像を要素として含む第３のプリント基板画像を得、この第３のプリント基板画像と上記第２のプリント基板画像とから両者に共通な画像部分を除去して、はんだ付けレジストの局所的に放射光の強い部分のみの画像を要素として含む、第４のプリント基板画像を得て、この第３のプリント基板画像を用いて、シルク文字の外観検査を行ない、第４のプリント基板画像を用いてはんだ付けレジストの外観検査を行うことを特徴とする、プリント基板検査方法。
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開平５−２６６３６
【公開日】平成５年（１９９３）２月２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−１５０５６８
【出願日】平成３年（１９９１）６月２１日
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【公開日】平成５年（１９９３）２月２日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）６月２１日
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
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