基板検査装置
【課題】検査精度の向上を図ることのできる基板検査装置を提供する。
【解決手段】基板検査装置は、実装エリア内のクリームハンダ４及びレジスト膜５の表面の三次元計測を行うと共に、各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定し、さらに当該第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面Ｋ２として設定する。そして、当該第２仮想基準面Ｋ２からの各クリームハンダ４の突出量を算出し、これを基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する。
【解決手段】基板検査装置は、実装エリア内のクリームハンダ４及びレジスト膜５の表面の三次元計測を行うと共に、各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定し、さらに当該第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面Ｋ２として設定する。そして、当該第２仮想基準面Ｋ２からの各クリームハンダ４の突出量を算出し、これを基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に印刷等されたハンダの状態を検査するための基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリント基板は、ガラスエポキシ樹脂からなるベース基板の上に電極パターンを具備し、表面がレジスト膜によって保護されている。前記プリント基板上に電子部品を実装する場合、まず電極パターン上のレジスト膜による保護がされていない所定位置にクリームハンダが印刷される。次に、該クリームハンダの粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることでハンダ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリームハンダの印刷状態が検査される。かかる検査に際しては、三次元計測装置により計測したクリームハンダの高さ等に基づき、その印刷状態の良否判定が行われる。
【０００３】
例えば、位相シフト法を用いた三次元計測装置においては、照射手段によって、可視光を光源とした縞状の光強度分布を有する光パターンを対象物（この場合プリント基板）に照射する。そして、ＣＣＤカメラによって対象物を撮像し、得た画像から前記光パターンの縞の位相差を解析することで、クリームハンダ等の三次元形状、特に高さが計測される。
【０００４】
そして、レジスト膜の平均高さを基準に算出したハンダの体積等を基に当該ハンダの良否を判定したり（例えば、特許文献１参照。）、レジスト膜の表面を高さ基準として算出したハンダの高さを基に当該ハンダの良否を判定する（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２８５９７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レジスト膜の平均高さを基準にハンダを検査した場合、当該基準（平均高さ位置）からは十分な突出量があるにも拘わらず、実際には電子部品との接合性を十分に確保できない不良状態のハンダを良品と判定しまうおそれがある。
【０００７】
例えば図９（ａ）に示すように、所定の電子部品８０の実装エリアに存在するプリント基板８１上の複数のハンダ８２ａ〜８２ｆのうち、レジスト膜８３の表面高さ８３ａが高い領域に存在するハンダ８２ａ，８２ｆ等に関しては、当該ハンダ８２ａ，８２ｆ等の周辺のレジスト膜８３からの突出量が不足し、電子部品８０を実装する際に各電極８０ａにより押し潰されるハンダの量（以下、「ハンダのつぶれ代）という）が少なくなることから、本来は、接合不適格な不良品と判定すべきところ、レジスト膜８３の平均高さ位置Ｋｘからは十分な突出量があるとして良品と判定されてしまうおそれがある。
【０００８】
同様に、ハンダ周辺のレジスト膜の表面の高さを基準として当該ハンダを検査した場合、当該基準（レジスト膜の表面高さ位置）からは十分な突出量があるにも拘わらず、実際には電子部品との接合性を十分に確保できない不良状態のハンダを良品と判定しまうおそれがある。
【０００９】
例えば図９（ｂ）に示すように、所定の電子部品９０の実装エリアに存在するプリント基板９１上の複数のハンダ９２ａ〜９２ｆのうち、レジスト膜９３の表面高さ９３ａが低い領域に存在するハンダ９２ｃ，９２ｄ等に関しては、電子部品９０をプリント基板９１上へ降下させ実装する際、当該電子部品９０がレジスト膜９３の表面高さ９３ａの高い部位に接触してしまい〔図９（ｂ）の２点鎖線参照〕、それ以上、プリント基板９１に近づけなくなった結果、ハンダ９２ｃ，９２ｄ等のつぶれ代が少なくなることから、本来は、接合不適格な不良と判定すべきところ、レジスト膜９３の表面高さ９３ａからは十分な突出量があるとして良品と判定されてしまうおそれがある。
【００１０】
上記不具合は、コプラナリティを検査したとしても同様に起こり得るものである。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、検査精度の向上を図ることのできる基板検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。
【００１３】
手段１．各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
前記プリント基板の所定エリアに実装される所定の部品の接合面に相当する仮想基準面を設定する仮想基準面設定手段と、
前記所定エリアに印刷形成された各ハンダの前記仮想基準面からの突出量（高さや体積等）を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【００１４】
上記手段１によれば、ハンダ及びレジスト膜の三次元計測を行うと共に、プリント基板の所定エリアに実装される所定の部品の接合面に相当する仮想基準面を設定する。そして、当該仮想基準面からの各ハンダの突出量を算出し、これを基に当該ハンダの印刷状態の良否を判定する。
【００１５】
部品とハンダとの接合性（接合強度）は、部品をハンダに押し付け実装（仮止め）した際のハンダのつぶれ代に比例すると考えられる。そこで、本手段では、所定エリアに印刷形成された各ハンダと接合する所定の部品の接合面と見立てた仮想基準面を設定し、部品実装時のハンダのつぶれ代（仮想基準面からのハンダの突出量）が適正であるか否かを判定することにより、当該ハンダの印刷状態（部品の接合性）の良否を検査している。
【００１６】
ここでいう「部品の接合面」とは、部品のパッケージから露出又は突出した複数の電極の端部を通る平面をいう。例えば図８（ａ）に示すような矩形状のパッケージ７１ａの底面に平面電極パッド７１ｂがマトリクス状に並んだＬＧＡ（Ｌａｎｄ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７１の場合には、複数の平面電極パッド７１ｂの端部を通る平面７１ｃが接合面となる。同様に、図８（ｂ）に示すような矩形状のパッケージ７２ａの底面に半球状の電極７２ｂがマトリクス状に並んだＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７２の場合には、複数の電極７２ｂの端部を通る平面７２ｃが接合面となり、図８（ｃ）に示すような矩形状のパッケージ７３ａの２辺又は４辺から電極端子７３ｂが延出したＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ），ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）７３の場合には、複数の電極端子７３ｂの端部を通る平面７３ｃが接合面となる。
【００１７】
結果として、従来のように部品実装時のハンダのつぶれ代が不適切なものまで良品と判断してしまうおそれを低減でき、検査精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００１８】
手段２．各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
所定の部品に対応した前記プリント基板の所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面として設定する第１仮想基準面設定手段と、
前記第１仮想基準面を前記ベース基板の表面に直交する方向に沿って所定位置まで降下させた平面を第２仮想基準面として設定する第２仮想基準面設定手段と、
前記第２仮想基準面からの各ハンダの突出量（高さや体積等）を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【００１９】
上記手段２によれば、ハンダ及びレジスト膜の三次元計測を行うと共に、各ハンダの最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面として設定し、さらに当該第１仮想基準面をベース基板の表面に直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面として設定する。そして、当該第２仮想基準面からの各ハンダの突出量（高さや体積等）を算出し、これを基に当該ハンダの印刷状態の良否を判定する。
【００２０】
つまり、本手段では、上記手段１と同様、所定エリアに印刷形成された各ハンダと接合する所定の部品の接合面と見立てた仮想基準面を設定し、部品実装時のハンダのつぶれ代（第２仮想基準面からのハンダの突出量）が適正であるか否かを判定することにより、当該ハンダの印刷状態（部品の接合性）の良否を検査している。
【００２１】
結果として、従来のように部品実装時のハンダのつぶれ代が不適切なものまで良品と判断してしまうおそれを低減でき、検査精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００２２】
尚、通常、各部品は接合面が水平となるように実装される。しかしながら、実際には、部品の大きさや電極数等によって、部品の接合面が実装時に各ハンダの上端部（最高点）に倣って傾き、そのまま押し付けられることがある。例えば、部品実装時に当該部品を吸引保持するノズルに対し当該部品が比較的大きい場合には、部品の接合面が各ハンダの上端部に倣って傾き易い。かかる場合と、接合面が水平となった場合とでは、各ハンダのつぶれ代が変わってくる。
【００２３】
この点、本手段２では、所定の部品に対応した所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点の位置情報を基に第１仮想基準面を設定し、当該第１仮想基準面をそのまま降下させた平面を第２仮想基準面として設定しているため、より正確なハンダのつぶれ代を算出することができる。
【００２４】
ここで、第１仮想基準面の算出方法としては種々の方法が考えられる。例えば、所定の部品に対応した所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点を最も多く通る平面や、各ハンダの最高点を基に最小二乗法により算出される平面、各ハンダの最高点の高さ位置の平均位置を通る水平面、各ハンダの最高点のうちの最も高い位置を通る水平面などを第１仮想基準面として設定する方法が挙げられる。
【００２５】
同様に、第２仮想基準面の算出方法としても種々の方法が考えられる。例えば、第１仮想基準面をレジスト膜の最高点に接する位置まで降下させた平面、第１仮想基準面をレジスト膜の最高点よりも所定量上方位置に達するまで降下させた平面、第１仮想基準面を予め設定された所定量だけ降下させた平面などを第２仮想基準面として設定する方法が挙げられる。
【００２６】
手段３．前記第１仮想基準面設定手段により設定される前記第１仮想基準面には、前記ベース基板の表面に対し傾斜した平面が含まれることを特徴とする手段２に記載の基板検査装置。
【００２７】
上述したように、部品の接合面は実装時に各ハンダの上端部に倣って傾き、そのまま押し付けられる場合がある。上記手段３によれば、このような場合を想定して、より正確なハンダのつぶれ代を算出することができ、さらなる検査精度の向上を図ることができる。
【００２８】
手段４．前記判定手段は、予め定められた上限値及び下限値に基づき、前記各ハンダの突出量が許容範囲内にあるか否か判定することにより、当該ハンダの印刷状態の良否を判定することを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の基板検査装置。
【００２９】
上記手段４によれば、部品を実装した際、ハンダのつぶれ代が少なすぎて、当該部品との接合性を十分に確保できない場合は勿論のこと、ハンダのつぶれ代が多すぎて短絡の原因となる場合等の不具合をも検出することができる。結果として、さらなる検査精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態における基板検査装置を模式的に示す概略斜視図である。
【図２】プリント基板の部分断面図である。
【図３】基板検査装置の概略を示すブロック図である。
【図４】基板検査装置の概略を示す模式図である。
【図５】プリント基板における照明装置から照射される光の反射を説明するための模式図である。
【図６】検査ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】（ａ），（ｂ）は、仮想基準面を設定する過程を説明するための模式図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、各種電子部品の概略を示す模式図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、従来の検査工程を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし（平面を備え）、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上には、クリームハンダ４が印刷形成されている。
【００３３】
また、プリント基板１には、電極パターン３の所定配線部分以外にクリームハンダ４がのらないように、半透明のレジスト膜５によってコーティングされている。
【００３４】
図１は、三次元計測装置を具備した本実施形態における基板検査装置８を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、基板検査装置８は、プリント基板１を載置するための載置台９と、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンを照射するための照射手段としての照明装置１０と、プリント基板１上の前記照射された部分を撮像するための撮像手段としてのＣＣＤカメラ１１と、基板検査装置８内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御手段としての制御装置１２とを備えている。
【００３５】
前記載置台９には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置１２により駆動制御されることによって、載置台９上に載置されたプリント基板１が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドさせられるようになっている。
【００３６】
次に、制御装置１２の電気的構成について説明する。図３に示すように、制御装置１２は、基板検査装置８全体の制御を司るＣＰＵ及び入出力インターフェース２１、キーボードやマウス、あるいは、タッチパネルで構成される入力装置２２、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する表示装置２３、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づく画像データ等を記憶するための画像データ記憶装置２４、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づいてクリームハンダ４の高さや体積の計測を行う画像処理手段としての画像処理装置２５、及び、設計データや検査結果等を記憶するための記憶手段としての記憶装置２６を備えている。なお、これら各装置２２〜２６は、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１に対し電気的に接続されている。
【００３７】
図４に示すように、照明装置１０は、光源１７と、該光源１７からの光を集める集光レンズ１８と、照射レンズ１９と、両レンズ１８，１９の間に配設された液晶光学シャッタ２０とを備えている。光源１７からの光は、液晶光学シャッタ２０を介してプリント基板１上に照射されることで、特にプリント基板１に対し照度が正弦波状に変化する縞状の光パターンが照射される。また、液晶光学シャッタ２０は、前記光パターンの位相を所定ピッチずつ変化させられるようになっている。
【００３８】
図５に示すように、前記光源１７から照射される光は、クリームハンダ４の表面だけでなく、レジスト膜５の表面でも反射されるように、その波長が設定されている。但し、本実施形態では、光源１７は、紫外線を照射するものであり、例えば、ＬＥＤ、ＵＶランプ等が用いられる。紫外線のような比較的短い波長の光は、表面反射しやすいため、レジスト膜５のような半透明なものに対しても、より確実にその表面で反射させることが可能となる。また、集光レンズ１８及び照射レンズ１９は、前記波長の光を透過可能であり、ＣＣＤカメラ１１は、紫外線のみを撮像可能となっている。
【００３９】
次に、基板検査装置８における検査手順について説明する。まず、プリント基板１が載置台９上に載置されると、制御装置１２はモータ１５，１６を駆動制御して所定の位置に移動させ、プリント基板１を初期位置に移動させる。この初期位置は、例えばＣＣＤカメラ１１の視野の大きさを１単位としてプリント基板１の表面を予め分割しておいた中の１つの位置である。
【００４０】
続いて、制御装置１２は、照明装置１０を駆動制御して光パターンの照射を開始する。照射された光は、クリームハンダ４やレジスト膜５等のプリント基板１の表面で反射し、該反射光がＣＣＤカメラ１１によって撮像される。また、このとき、光パターンの位相を例えば４分の１ピッチずつシフトさせて、４種類の光パターンを順次切換制御する。さらに、このようにして各光パターンの照射が行われている間に、制御装置１２はＣＣＤカメラ１１を駆動制御して、これら光パターン毎に検査エリア部分を撮像し、それぞれ４画面分の画像データを取得し、画像データ記憶装置２４に記憶する。
【００４１】
そして、この記憶した画像データに基づいて、制御装置１２は各種画像処理を行う。かかる画像処理が行われている間に、制御装置１２は、モータ１５，１６を駆動制御して載置台９を次の検査エリアへと移動せしめる。制御装置１２は、ここでの画像データについても画像データ記憶装置２４へ格納する。一方、画像データ記憶装置２４での画像処理が一旦終了した場合、すでに画像データ記憶装置２４には次の画像データが記憶されているので、速やかに制御装置１２は次の画像処理を行うことができる。つまり、検査は、一方で次なる検査エリア（ｍ＋１番目）への移動及び画像入力を行い、他方ではｍ番目の画像処理及び比較判定を行う。以降、全ての検査エリアでの検査が完了するまで、交互に同様の上記並行処理が繰り返し行われる。このように、本実施形態の基板検査装置８においては、制御装置１２の制御により検査エリアを移動しながら、順次画像処理を行うことにより、プリント基板１上のクリームハンダ４の印刷状態を高速かつ確実に検査することができるようになっている。
【００４２】
次に、実装される所定の電子部品に対応したプリント基板１上の所定エリア（以下、実装エリアという）ごとに行われる検査ルーチンについて図６，７を参照して詳しく説明する。図６は、検査ルーチンを示すフローチャートであり、図７（ａ），（ｂ）は、仮想基準面を設定する過程を説明するための模式図である。
【００４３】
尚、所定の電子部品としては、例えば図８（ａ）に示すような矩形状のパッケージ７１ａの底面に平面電極パッド７１ｂがマトリクス状に並んだＬＧＡ（Ｌａｎｄ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７１、図８（ｂ）に示すような矩形状のパッケージ７２ａの底面に半球状の電極７２ｂがマトリクス状に並んだＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７２、図８（ｃ）に示すような矩形状のパッケージ７３ａの２辺又は４辺から電極端子７３ｂが延出したＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ），ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）７３等が挙げられる。勿論、上記電子部品７１〜７３とは異なる他の電子部品をプリント基板１に実装する場合にも本発明は適用可能である。
【００４４】
ステップＳ１０１において、制御装置１２は、三次元計測処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における三次元計測手段を構成する。
【００４５】
詳しくは、制御装置１２（画像処理装置２５）は、得られた４画面分の各光パターンの画像データを用いて、公知の位相シフト法により実装エリア内のクリームハンダ４及びレジスト膜５の表面の三次元計測（高さ計測）を行う。ここで得られた高さデータは、記憶装置２６に格納される。
【００４６】
ステップＳ１０２において、制御装置１２は、第１仮想基準面設定処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における第１仮想基準面設定手段を構成する。
【００４７】
詳しくは、制御装置１２は、まず記憶装置２６に格納された高さデータを基に、実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４の最高点をそれぞれ抽出する。続いて、各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に第１仮想基準面Ｋ１〔図７（ａ）参照〕を算出し設定する。本実施形態における第１仮想基準面Ｋ１は、最小二乗法により算出される。
【００４８】
ステップＳ１０３において、制御装置１２は、第２仮想基準面設定処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における第２仮想基準面設定手段を構成する。
【００４９】
詳しくは、制御装置１２は、上記第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向（図７の上下方向）に沿って所定位置まで降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２〔図７（ｂ）参照〕として算出し設定する。本実施形態では、実装エリア内のレジスト膜５の最高点５ａを抽出し、当該最高点５ａに上記第１仮想基準面Ｋ１が接する位置まで降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２として設定している。
【００５０】
ステップＳ１０４において、制御装置１２は、突出量算出処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における突出量算出手段を構成する。
【００５１】
詳しくは、制御装置１２（画像処理装置２５）は、上記第２仮想基準面Ｋ２から上方へ突出した各クリームハンダ４の突出量（高さや体積等）を算出する。ここで得られたデータは、記憶装置２６に格納される。
【００５２】
ステップＳ１０５において、制御装置１２は、当該実装エリアに係る良否判定処理を実行し、本検査ルーチンを終了する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における判定手段を構成する。
【００５３】
詳しくは、制御装置１２は、上記ステップＳ１０４で求めた各クリームハンダ４の突出量が予め記憶装置２６に記憶されている基準データと比較判定され、この比較結果が許容範囲内にあるか否か判定することによって、各クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する。検査結果は記憶装置２６に記憶される。なお、各クリームハンダ４の突出量は、大きすぎても小さすぎても好ましくないため、本実施形態では、上記基準データとして予め上下限値が記憶されている。
【００５４】
そして、上記検査ルーチンによって不良判定されたクリームハンダ４を有するプリント基板１は、基板製造ラインにおいて基板検査装置８の下流側に位置する図示しない排出機構によって排出される一方、良品判定されたプリント基板１は、図示しない部品実装装置へと案内されることとなる。
【００５５】
以上詳述したように、本実施形態では、実装エリア内のクリームハンダ４及びレジスト膜５の表面の三次元計測を行うと共に、各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定し、さらに当該第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面Ｋ２として設定する。そして、当該第２仮想基準面Ｋ２からの各クリームハンダ４の突出量を算出し、これを基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する。
【００５６】
実装する電子部品７１〜７３とクリームハンダ４との接合性（接合強度）は、電子部品７１〜７３をクリームハンダ４に押し付け実装した際のクリームハンダ４のつぶれ代に比例すると考えられる。そこで、本実施形態では、実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４と接合する所定の電子部品７１〜７３の接合面７１ｃ〜７３ｃと見立てた仮想基準面Ｋ１，Ｋ２を設定し、部品実装時のクリームハンダ４のつぶれ代（第２仮想基準面Ｋ２からのクリームハンダ４の突出量）が適正であるか否かを判定することにより、当該クリームハンダ４の印刷状態（電子部品７１〜７３の接合性）の良否を検査している。
【００５７】
結果として、従来のように部品実装時のクリームハンダ４のつぶれ代が不適切なものまで良品と判断してしまうおそれを低減でき、検査精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００５８】
尚、通常、各電子部品７１〜７３は接合面７１ｃ〜７３ｃが水平となるように実装される。しかしながら、実際には、電子部品７１〜７３の大きさや電極７１ｂ〜７３ｂの数等によって、電子部品７１〜７３の接合面７１ｃ〜７３ｃが実装時に各クリームハンダ４の上端部（最高点）に倣って傾き、そのまま押し付けられることがある。例えば、部品実装時に電子部品７１〜７３を吸引保持するノズルに対し当該電子部品７１〜７３が比較的大きい場合には、電子部品７１〜７３の接合面７１ｃ〜７３ｃが各クリームハンダ４の上端部に倣って傾き易い。かかる場合と、接合面７１ｃ〜７３ｃが水平となった場合とでは、各クリームハンダ４のつぶれ代が変わってくる。
【００５９】
この点、本実施形態では、所定の電子部品７１〜７３に対応した実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に第１仮想基準面Ｋ１を設定し、当該第１仮想基準面Ｋ１をそのまま降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２として設定しているため、より正確なクリームハンダ４のつぶれ代を算出することができる。
【００６０】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００６１】
（ａ）上記実施形態では、プリント基板１に印刷形成されたクリームハンダ４を検査する場合に具体化したが、これに限らず、ハンダバンプ等を検査する構成に適用してもよい。
【００６２】
（ｂ）上記実施形態では、照明装置１０から紫外線が照射される構成となっているが、レジスト膜５の表面で反射させることが可能であれば、青色光など他の光であってもよい。
【００６３】
（ｃ）上記実施形態では、各クリームハンダ４の最高点を基に最小二乗法により算出される平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定しているが、第１仮想基準面Ｋ１の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、所定の電子部品に対応した実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４の最高点を最も多く通る平面や、各クリームハンダ４の最高点の高さ位置の平均位置を通る水平面、各クリームハンダ４の最高点のうちの最も高い位置を通る水平面などを第１仮想基準面Ｋ１として設定してもよい。
【００６４】
（ｄ）上記実施形態では、実装エリア内のレジスト膜５の最高点５ａに第１仮想基準面Ｋ１が接する位置まで降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２として設定しているが、第２仮想基準面Ｋ２の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、第１仮想基準面Ｋ１をレジスト膜５の最高点５ａよりも所定量上方位置に達するまで降下させた平面や、第１仮想基準面Ｋ１を予め設定された所定量だけ降下させた平面などを第２仮想基準面Ｋ２として設定してもよい。
【００６５】
（ｅ）上記実施形態では、実装エリア内の各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定し、さらに当該第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面Ｋ２として設定し、当該第２仮想基準面Ｋ２からの各クリームハンダ４の突出量を基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する構成となっている。
【００６６】
これに限らず、例えば電子部品７１の接合面７１ｃが実装時に各クリームハンダ４の上端部に倣って傾くことがないような場合には、上記実施形態におけるステップＳ１０２の第１仮想基準面設定処理を省略してもよい。かかる場合、上記ステップＳ１０３に代わる処理として、例えば所定の水平面を実装エリア内のレジスト膜５の最高点５ａに接する位置まで降下させ、当該平面を、当該実装エリアに実装される所定の電子部品７１の接合面７１ｃに相当する仮想基準面として設定する処理が実行される。かかる処理を実行する機能が本実施形態における仮想基準面設定手段を構成する。そして、各クリームハンダ４の当該仮想基準面からの突出量を基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否が判定される。
【００６７】
（ｆ）上記実施形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、他にも光切断法や、モアレ法、合焦法、共焦点法、空間コード法、格子縞投影法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。
【００６８】
（ｇ）上記実施形態では、基準データとして設定された上限値及び下限値に基づき、各クリームハンダ４の突出量が許容範囲内にあるか否か判定することにより、各クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する構成となっている。これに限らず、例えば上限値及び下限値のいずれか一方を設定し、各クリームハンダ４の突出量が上限値以下となる又は下限値以上となる場合に良品と判定する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…プリント基板、２…ベース基板、３…電極パターン、４…クリームハンダ、５…レジスト膜、８…基板検査装置、９…載置台、１０…照明装置、１１…ＣＣＤカメラ、１２…制御装置、２４…画像データ記憶装置、２５…画像処理装置、２６…記憶装置、Ｋ１…
第１仮想基準面、Ｋ２…第２仮想基準面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に印刷等されたハンダの状態を検査するための基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリント基板は、ガラスエポキシ樹脂からなるベース基板の上に電極パターンを具備し、表面がレジスト膜によって保護されている。前記プリント基板上に電子部品を実装する場合、まず電極パターン上のレジスト膜による保護がされていない所定位置にクリームハンダが印刷される。次に、該クリームハンダの粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることでハンダ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリームハンダの印刷状態が検査される。かかる検査に際しては、三次元計測装置により計測したクリームハンダの高さ等に基づき、その印刷状態の良否判定が行われる。
【０００３】
例えば、位相シフト法を用いた三次元計測装置においては、照射手段によって、可視光を光源とした縞状の光強度分布を有する光パターンを対象物（この場合プリント基板）に照射する。そして、ＣＣＤカメラによって対象物を撮像し、得た画像から前記光パターンの縞の位相差を解析することで、クリームハンダ等の三次元形状、特に高さが計測される。
【０００４】
そして、レジスト膜の平均高さを基準に算出したハンダの体積等を基に当該ハンダの良否を判定したり（例えば、特許文献１参照。）、レジスト膜の表面を高さ基準として算出したハンダの高さを基に当該ハンダの良否を判定する（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２８５９７号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、レジスト膜の平均高さを基準にハンダを検査した場合、当該基準（平均高さ位置）からは十分な突出量があるにも拘わらず、実際には電子部品との接合性を十分に確保できない不良状態のハンダを良品と判定しまうおそれがある。
【０００７】
例えば図９（ａ）に示すように、所定の電子部品８０の実装エリアに存在するプリント基板８１上の複数のハンダ８２ａ〜８２ｆのうち、レジスト膜８３の表面高さ８３ａが高い領域に存在するハンダ８２ａ，８２ｆ等に関しては、当該ハンダ８２ａ，８２ｆ等の周辺のレジスト膜８３からの突出量が不足し、電子部品８０を実装する際に各電極８０ａにより押し潰されるハンダの量（以下、「ハンダのつぶれ代）という）が少なくなることから、本来は、接合不適格な不良品と判定すべきところ、レジスト膜８３の平均高さ位置Ｋｘからは十分な突出量があるとして良品と判定されてしまうおそれがある。
【０００８】
同様に、ハンダ周辺のレジスト膜の表面の高さを基準として当該ハンダを検査した場合、当該基準（レジスト膜の表面高さ位置）からは十分な突出量があるにも拘わらず、実際には電子部品との接合性を十分に確保できない不良状態のハンダを良品と判定しまうおそれがある。
【０００９】
例えば図９（ｂ）に示すように、所定の電子部品９０の実装エリアに存在するプリント基板９１上の複数のハンダ９２ａ〜９２ｆのうち、レジスト膜９３の表面高さ９３ａが低い領域に存在するハンダ９２ｃ，９２ｄ等に関しては、電子部品９０をプリント基板９１上へ降下させ実装する際、当該電子部品９０がレジスト膜９３の表面高さ９３ａの高い部位に接触してしまい〔図９（ｂ）の２点鎖線参照〕、それ以上、プリント基板９１に近づけなくなった結果、ハンダ９２ｃ，９２ｄ等のつぶれ代が少なくなることから、本来は、接合不適格な不良と判定すべきところ、レジスト膜９３の表面高さ９３ａからは十分な突出量があるとして良品と判定されてしまうおそれがある。
【００１０】
上記不具合は、コプラナリティを検査したとしても同様に起こり得るものである。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、検査精度の向上を図ることのできる基板検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。
【００１３】
手段１．各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
前記プリント基板の所定エリアに実装される所定の部品の接合面に相当する仮想基準面を設定する仮想基準面設定手段と、
前記所定エリアに印刷形成された各ハンダの前記仮想基準面からの突出量（高さや体積等）を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【００１４】
上記手段１によれば、ハンダ及びレジスト膜の三次元計測を行うと共に、プリント基板の所定エリアに実装される所定の部品の接合面に相当する仮想基準面を設定する。そして、当該仮想基準面からの各ハンダの突出量を算出し、これを基に当該ハンダの印刷状態の良否を判定する。
【００１５】
部品とハンダとの接合性（接合強度）は、部品をハンダに押し付け実装（仮止め）した際のハンダのつぶれ代に比例すると考えられる。そこで、本手段では、所定エリアに印刷形成された各ハンダと接合する所定の部品の接合面と見立てた仮想基準面を設定し、部品実装時のハンダのつぶれ代（仮想基準面からのハンダの突出量）が適正であるか否かを判定することにより、当該ハンダの印刷状態（部品の接合性）の良否を検査している。
【００１６】
ここでいう「部品の接合面」とは、部品のパッケージから露出又は突出した複数の電極の端部を通る平面をいう。例えば図８（ａ）に示すような矩形状のパッケージ７１ａの底面に平面電極パッド７１ｂがマトリクス状に並んだＬＧＡ（Ｌａｎｄ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７１の場合には、複数の平面電極パッド７１ｂの端部を通る平面７１ｃが接合面となる。同様に、図８（ｂ）に示すような矩形状のパッケージ７２ａの底面に半球状の電極７２ｂがマトリクス状に並んだＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７２の場合には、複数の電極７２ｂの端部を通る平面７２ｃが接合面となり、図８（ｃ）に示すような矩形状のパッケージ７３ａの２辺又は４辺から電極端子７３ｂが延出したＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ），ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）７３の場合には、複数の電極端子７３ｂの端部を通る平面７３ｃが接合面となる。
【００１７】
結果として、従来のように部品実装時のハンダのつぶれ代が不適切なものまで良品と判断してしまうおそれを低減でき、検査精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００１８】
手段２．各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
所定の部品に対応した前記プリント基板の所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面として設定する第１仮想基準面設定手段と、
前記第１仮想基準面を前記ベース基板の表面に直交する方向に沿って所定位置まで降下させた平面を第２仮想基準面として設定する第２仮想基準面設定手段と、
前記第２仮想基準面からの各ハンダの突出量（高さや体積等）を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【００１９】
上記手段２によれば、ハンダ及びレジスト膜の三次元計測を行うと共に、各ハンダの最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面として設定し、さらに当該第１仮想基準面をベース基板の表面に直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面として設定する。そして、当該第２仮想基準面からの各ハンダの突出量（高さや体積等）を算出し、これを基に当該ハンダの印刷状態の良否を判定する。
【００２０】
つまり、本手段では、上記手段１と同様、所定エリアに印刷形成された各ハンダと接合する所定の部品の接合面と見立てた仮想基準面を設定し、部品実装時のハンダのつぶれ代（第２仮想基準面からのハンダの突出量）が適正であるか否かを判定することにより、当該ハンダの印刷状態（部品の接合性）の良否を検査している。
【００２１】
結果として、従来のように部品実装時のハンダのつぶれ代が不適切なものまで良品と判断してしまうおそれを低減でき、検査精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００２２】
尚、通常、各部品は接合面が水平となるように実装される。しかしながら、実際には、部品の大きさや電極数等によって、部品の接合面が実装時に各ハンダの上端部（最高点）に倣って傾き、そのまま押し付けられることがある。例えば、部品実装時に当該部品を吸引保持するノズルに対し当該部品が比較的大きい場合には、部品の接合面が各ハンダの上端部に倣って傾き易い。かかる場合と、接合面が水平となった場合とでは、各ハンダのつぶれ代が変わってくる。
【００２３】
この点、本手段２では、所定の部品に対応した所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点の位置情報を基に第１仮想基準面を設定し、当該第１仮想基準面をそのまま降下させた平面を第２仮想基準面として設定しているため、より正確なハンダのつぶれ代を算出することができる。
【００２４】
ここで、第１仮想基準面の算出方法としては種々の方法が考えられる。例えば、所定の部品に対応した所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点を最も多く通る平面や、各ハンダの最高点を基に最小二乗法により算出される平面、各ハンダの最高点の高さ位置の平均位置を通る水平面、各ハンダの最高点のうちの最も高い位置を通る水平面などを第１仮想基準面として設定する方法が挙げられる。
【００２５】
同様に、第２仮想基準面の算出方法としても種々の方法が考えられる。例えば、第１仮想基準面をレジスト膜の最高点に接する位置まで降下させた平面、第１仮想基準面をレジスト膜の最高点よりも所定量上方位置に達するまで降下させた平面、第１仮想基準面を予め設定された所定量だけ降下させた平面などを第２仮想基準面として設定する方法が挙げられる。
【００２６】
手段３．前記第１仮想基準面設定手段により設定される前記第１仮想基準面には、前記ベース基板の表面に対し傾斜した平面が含まれることを特徴とする手段２に記載の基板検査装置。
【００２７】
上述したように、部品の接合面は実装時に各ハンダの上端部に倣って傾き、そのまま押し付けられる場合がある。上記手段３によれば、このような場合を想定して、より正確なハンダのつぶれ代を算出することができ、さらなる検査精度の向上を図ることができる。
【００２８】
手段４．前記判定手段は、予め定められた上限値及び下限値に基づき、前記各ハンダの突出量が許容範囲内にあるか否か判定することにより、当該ハンダの印刷状態の良否を判定することを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の基板検査装置。
【００２９】
上記手段４によれば、部品を実装した際、ハンダのつぶれ代が少なすぎて、当該部品との接合性を十分に確保できない場合は勿論のこと、ハンダのつぶれ代が多すぎて短絡の原因となる場合等の不具合をも検出することができる。結果として、さらなる検査精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一実施形態における基板検査装置を模式的に示す概略斜視図である。
【図２】プリント基板の部分断面図である。
【図３】基板検査装置の概略を示すブロック図である。
【図４】基板検査装置の概略を示す模式図である。
【図５】プリント基板における照明装置から照射される光の反射を説明するための模式図である。
【図６】検査ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】（ａ），（ｂ）は、仮想基準面を設定する過程を説明するための模式図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、各種電子部品の概略を示す模式図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、従来の検査工程を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし（平面を備え）、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上には、クリームハンダ４が印刷形成されている。
【００３３】
また、プリント基板１には、電極パターン３の所定配線部分以外にクリームハンダ４がのらないように、半透明のレジスト膜５によってコーティングされている。
【００３４】
図１は、三次元計測装置を具備した本実施形態における基板検査装置８を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、基板検査装置８は、プリント基板１を載置するための載置台９と、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンを照射するための照射手段としての照明装置１０と、プリント基板１上の前記照射された部分を撮像するための撮像手段としてのＣＣＤカメラ１１と、基板検査装置８内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御手段としての制御装置１２とを備えている。
【００３５】
前記載置台９には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置１２により駆動制御されることによって、載置台９上に載置されたプリント基板１が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドさせられるようになっている。
【００３６】
次に、制御装置１２の電気的構成について説明する。図３に示すように、制御装置１２は、基板検査装置８全体の制御を司るＣＰＵ及び入出力インターフェース２１、キーボードやマウス、あるいは、タッチパネルで構成される入力装置２２、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する表示装置２３、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づく画像データ等を記憶するための画像データ記憶装置２４、ＣＣＤカメラ１１による撮像に基づいてクリームハンダ４の高さや体積の計測を行う画像処理手段としての画像処理装置２５、及び、設計データや検査結果等を記憶するための記憶手段としての記憶装置２６を備えている。なお、これら各装置２２〜２６は、ＣＰＵ及び入出力インターフェース２１に対し電気的に接続されている。
【００３７】
図４に示すように、照明装置１０は、光源１７と、該光源１７からの光を集める集光レンズ１８と、照射レンズ１９と、両レンズ１８，１９の間に配設された液晶光学シャッタ２０とを備えている。光源１７からの光は、液晶光学シャッタ２０を介してプリント基板１上に照射されることで、特にプリント基板１に対し照度が正弦波状に変化する縞状の光パターンが照射される。また、液晶光学シャッタ２０は、前記光パターンの位相を所定ピッチずつ変化させられるようになっている。
【００３８】
図５に示すように、前記光源１７から照射される光は、クリームハンダ４の表面だけでなく、レジスト膜５の表面でも反射されるように、その波長が設定されている。但し、本実施形態では、光源１７は、紫外線を照射するものであり、例えば、ＬＥＤ、ＵＶランプ等が用いられる。紫外線のような比較的短い波長の光は、表面反射しやすいため、レジスト膜５のような半透明なものに対しても、より確実にその表面で反射させることが可能となる。また、集光レンズ１８及び照射レンズ１９は、前記波長の光を透過可能であり、ＣＣＤカメラ１１は、紫外線のみを撮像可能となっている。
【００３９】
次に、基板検査装置８における検査手順について説明する。まず、プリント基板１が載置台９上に載置されると、制御装置１２はモータ１５，１６を駆動制御して所定の位置に移動させ、プリント基板１を初期位置に移動させる。この初期位置は、例えばＣＣＤカメラ１１の視野の大きさを１単位としてプリント基板１の表面を予め分割しておいた中の１つの位置である。
【００４０】
続いて、制御装置１２は、照明装置１０を駆動制御して光パターンの照射を開始する。照射された光は、クリームハンダ４やレジスト膜５等のプリント基板１の表面で反射し、該反射光がＣＣＤカメラ１１によって撮像される。また、このとき、光パターンの位相を例えば４分の１ピッチずつシフトさせて、４種類の光パターンを順次切換制御する。さらに、このようにして各光パターンの照射が行われている間に、制御装置１２はＣＣＤカメラ１１を駆動制御して、これら光パターン毎に検査エリア部分を撮像し、それぞれ４画面分の画像データを取得し、画像データ記憶装置２４に記憶する。
【００４１】
そして、この記憶した画像データに基づいて、制御装置１２は各種画像処理を行う。かかる画像処理が行われている間に、制御装置１２は、モータ１５，１６を駆動制御して載置台９を次の検査エリアへと移動せしめる。制御装置１２は、ここでの画像データについても画像データ記憶装置２４へ格納する。一方、画像データ記憶装置２４での画像処理が一旦終了した場合、すでに画像データ記憶装置２４には次の画像データが記憶されているので、速やかに制御装置１２は次の画像処理を行うことができる。つまり、検査は、一方で次なる検査エリア（ｍ＋１番目）への移動及び画像入力を行い、他方ではｍ番目の画像処理及び比較判定を行う。以降、全ての検査エリアでの検査が完了するまで、交互に同様の上記並行処理が繰り返し行われる。このように、本実施形態の基板検査装置８においては、制御装置１２の制御により検査エリアを移動しながら、順次画像処理を行うことにより、プリント基板１上のクリームハンダ４の印刷状態を高速かつ確実に検査することができるようになっている。
【００４２】
次に、実装される所定の電子部品に対応したプリント基板１上の所定エリア（以下、実装エリアという）ごとに行われる検査ルーチンについて図６，７を参照して詳しく説明する。図６は、検査ルーチンを示すフローチャートであり、図７（ａ），（ｂ）は、仮想基準面を設定する過程を説明するための模式図である。
【００４３】
尚、所定の電子部品としては、例えば図８（ａ）に示すような矩形状のパッケージ７１ａの底面に平面電極パッド７１ｂがマトリクス状に並んだＬＧＡ（Ｌａｎｄ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７１、図８（ｂ）に示すような矩形状のパッケージ７２ａの底面に半球状の電極７２ｂがマトリクス状に並んだＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）７２、図８（ｃ）に示すような矩形状のパッケージ７３ａの２辺又は４辺から電極端子７３ｂが延出したＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ），ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）７３等が挙げられる。勿論、上記電子部品７１〜７３とは異なる他の電子部品をプリント基板１に実装する場合にも本発明は適用可能である。
【００４４】
ステップＳ１０１において、制御装置１２は、三次元計測処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における三次元計測手段を構成する。
【００４５】
詳しくは、制御装置１２（画像処理装置２５）は、得られた４画面分の各光パターンの画像データを用いて、公知の位相シフト法により実装エリア内のクリームハンダ４及びレジスト膜５の表面の三次元計測（高さ計測）を行う。ここで得られた高さデータは、記憶装置２６に格納される。
【００４６】
ステップＳ１０２において、制御装置１２は、第１仮想基準面設定処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における第１仮想基準面設定手段を構成する。
【００４７】
詳しくは、制御装置１２は、まず記憶装置２６に格納された高さデータを基に、実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４の最高点をそれぞれ抽出する。続いて、各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に第１仮想基準面Ｋ１〔図７（ａ）参照〕を算出し設定する。本実施形態における第１仮想基準面Ｋ１は、最小二乗法により算出される。
【００４８】
ステップＳ１０３において、制御装置１２は、第２仮想基準面設定処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における第２仮想基準面設定手段を構成する。
【００４９】
詳しくは、制御装置１２は、上記第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向（図７の上下方向）に沿って所定位置まで降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２〔図７（ｂ）参照〕として算出し設定する。本実施形態では、実装エリア内のレジスト膜５の最高点５ａを抽出し、当該最高点５ａに上記第１仮想基準面Ｋ１が接する位置まで降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２として設定している。
【００５０】
ステップＳ１０４において、制御装置１２は、突出量算出処理を実行する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における突出量算出手段を構成する。
【００５１】
詳しくは、制御装置１２（画像処理装置２５）は、上記第２仮想基準面Ｋ２から上方へ突出した各クリームハンダ４の突出量（高さや体積等）を算出する。ここで得られたデータは、記憶装置２６に格納される。
【００５２】
ステップＳ１０５において、制御装置１２は、当該実装エリアに係る良否判定処理を実行し、本検査ルーチンを終了する。かかる処理を実行する機能が本実施形態における判定手段を構成する。
【００５３】
詳しくは、制御装置１２は、上記ステップＳ１０４で求めた各クリームハンダ４の突出量が予め記憶装置２６に記憶されている基準データと比較判定され、この比較結果が許容範囲内にあるか否か判定することによって、各クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する。検査結果は記憶装置２６に記憶される。なお、各クリームハンダ４の突出量は、大きすぎても小さすぎても好ましくないため、本実施形態では、上記基準データとして予め上下限値が記憶されている。
【００５４】
そして、上記検査ルーチンによって不良判定されたクリームハンダ４を有するプリント基板１は、基板製造ラインにおいて基板検査装置８の下流側に位置する図示しない排出機構によって排出される一方、良品判定されたプリント基板１は、図示しない部品実装装置へと案内されることとなる。
【００５５】
以上詳述したように、本実施形態では、実装エリア内のクリームハンダ４及びレジスト膜５の表面の三次元計測を行うと共に、各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定し、さらに当該第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面Ｋ２として設定する。そして、当該第２仮想基準面Ｋ２からの各クリームハンダ４の突出量を算出し、これを基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する。
【００５６】
実装する電子部品７１〜７３とクリームハンダ４との接合性（接合強度）は、電子部品７１〜７３をクリームハンダ４に押し付け実装した際のクリームハンダ４のつぶれ代に比例すると考えられる。そこで、本実施形態では、実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４と接合する所定の電子部品７１〜７３の接合面７１ｃ〜７３ｃと見立てた仮想基準面Ｋ１，Ｋ２を設定し、部品実装時のクリームハンダ４のつぶれ代（第２仮想基準面Ｋ２からのクリームハンダ４の突出量）が適正であるか否かを判定することにより、当該クリームハンダ４の印刷状態（電子部品７１〜７３の接合性）の良否を検査している。
【００５７】
結果として、従来のように部品実装時のクリームハンダ４のつぶれ代が不適切なものまで良品と判断してしまうおそれを低減でき、検査精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００５８】
尚、通常、各電子部品７１〜７３は接合面７１ｃ〜７３ｃが水平となるように実装される。しかしながら、実際には、電子部品７１〜７３の大きさや電極７１ｂ〜７３ｂの数等によって、電子部品７１〜７３の接合面７１ｃ〜７３ｃが実装時に各クリームハンダ４の上端部（最高点）に倣って傾き、そのまま押し付けられることがある。例えば、部品実装時に電子部品７１〜７３を吸引保持するノズルに対し当該電子部品７１〜７３が比較的大きい場合には、電子部品７１〜７３の接合面７１ｃ〜７３ｃが各クリームハンダ４の上端部に倣って傾き易い。かかる場合と、接合面７１ｃ〜７３ｃが水平となった場合とでは、各クリームハンダ４のつぶれ代が変わってくる。
【００５９】
この点、本実施形態では、所定の電子部品７１〜７３に対応した実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に第１仮想基準面Ｋ１を設定し、当該第１仮想基準面Ｋ１をそのまま降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２として設定しているため、より正確なクリームハンダ４のつぶれ代を算出することができる。
【００６０】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００６１】
（ａ）上記実施形態では、プリント基板１に印刷形成されたクリームハンダ４を検査する場合に具体化したが、これに限らず、ハンダバンプ等を検査する構成に適用してもよい。
【００６２】
（ｂ）上記実施形態では、照明装置１０から紫外線が照射される構成となっているが、レジスト膜５の表面で反射させることが可能であれば、青色光など他の光であってもよい。
【００６３】
（ｃ）上記実施形態では、各クリームハンダ４の最高点を基に最小二乗法により算出される平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定しているが、第１仮想基準面Ｋ１の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、所定の電子部品に対応した実装エリアに印刷形成された各クリームハンダ４の最高点を最も多く通る平面や、各クリームハンダ４の最高点の高さ位置の平均位置を通る水平面、各クリームハンダ４の最高点のうちの最も高い位置を通る水平面などを第１仮想基準面Ｋ１として設定してもよい。
【００６４】
（ｄ）上記実施形態では、実装エリア内のレジスト膜５の最高点５ａに第１仮想基準面Ｋ１が接する位置まで降下させた平面を第２仮想基準面Ｋ２として設定しているが、第２仮想基準面Ｋ２の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、第１仮想基準面Ｋ１をレジスト膜５の最高点５ａよりも所定量上方位置に達するまで降下させた平面や、第１仮想基準面Ｋ１を予め設定された所定量だけ降下させた平面などを第２仮想基準面Ｋ２として設定してもよい。
【００６５】
（ｅ）上記実施形態では、実装エリア内の各クリームハンダ４の最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面Ｋ１として設定し、さらに当該第１仮想基準面Ｋ１をベース基板２の表面２ａに直交する方向に沿って所定位置まで降下させ、第２仮想基準面Ｋ２として設定し、当該第２仮想基準面Ｋ２からの各クリームハンダ４の突出量を基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する構成となっている。
【００６６】
これに限らず、例えば電子部品７１の接合面７１ｃが実装時に各クリームハンダ４の上端部に倣って傾くことがないような場合には、上記実施形態におけるステップＳ１０２の第１仮想基準面設定処理を省略してもよい。かかる場合、上記ステップＳ１０３に代わる処理として、例えば所定の水平面を実装エリア内のレジスト膜５の最高点５ａに接する位置まで降下させ、当該平面を、当該実装エリアに実装される所定の電子部品７１の接合面７１ｃに相当する仮想基準面として設定する処理が実行される。かかる処理を実行する機能が本実施形態における仮想基準面設定手段を構成する。そして、各クリームハンダ４の当該仮想基準面からの突出量を基に当該クリームハンダ４の印刷状態の良否が判定される。
【００６７】
（ｆ）上記実施形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、他にも光切断法や、モアレ法、合焦法、共焦点法、空間コード法、格子縞投影法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。
【００６８】
（ｇ）上記実施形態では、基準データとして設定された上限値及び下限値に基づき、各クリームハンダ４の突出量が許容範囲内にあるか否か判定することにより、各クリームハンダ４の印刷状態の良否を判定する構成となっている。これに限らず、例えば上限値及び下限値のいずれか一方を設定し、各クリームハンダ４の突出量が上限値以下となる又は下限値以上となる場合に良品と判定する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…プリント基板、２…ベース基板、３…電極パターン、４…クリームハンダ、５…レジスト膜、８…基板検査装置、９…載置台、１０…照明装置、１１…ＣＣＤカメラ、１２…制御装置、２４…画像データ記憶装置、２５…画像処理装置、２６…記憶装置、Ｋ１…
第１仮想基準面、Ｋ２…第２仮想基準面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
前記プリント基板の所定エリアに実装される所定の部品の接合面に相当する仮想基準面を設定する仮想基準面設定手段と、
前記所定エリアに印刷形成された各ハンダの前記仮想基準面からの突出量を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
所定の部品に対応した前記プリント基板の所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面として設定する第１仮想基準面設定手段と、
前記第１仮想基準面を前記ベース基板の表面に直交する方向に沿って所定位置まで降下させた平面を第２仮想基準面として設定する第２仮想基準面設定手段と、
前記第２仮想基準面からの各ハンダの突出量を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項３】
前記第１仮想基準面設定手段により設定される前記第１仮想基準面には、前記ベース基板の表面に対し傾斜した平面が含まれることを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記判定手段は、予め定められた上限値及び下限値に基づき、前記各ハンダの突出量が許容範囲内にあるか否か判定することにより、当該ハンダの印刷状態の良否を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板検査装置。
【請求項１】
各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
前記プリント基板の所定エリアに実装される所定の部品の接合面に相当する仮想基準面を設定する仮想基準面設定手段と、
前記所定エリアに印刷形成された各ハンダの前記仮想基準面からの突出量を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
各種電極の形成されたベース基板の表面がレジスト膜により保護されると共に、前記電極に対し各種部品を接合するためのハンダが印刷形成されてなるプリント基板を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板の表面に対し三次元計測用の光を照射可能な照射手段と、
前記光の照射された前記プリント基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された画像データに基づき、少なくとも前記プリント基板の検査を行う画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、
前記画像データに基づき、所定の三次元計測法により前記ハンダ及び前記レジスト膜の表面の三次元計測を行う三次元計測手段と、
所定の部品に対応した前記プリント基板の所定エリアに印刷形成された各ハンダの最高点の位置情報を基に算出した所定の平面を第１仮想基準面として設定する第１仮想基準面設定手段と、
前記第１仮想基準面を前記ベース基板の表面に直交する方向に沿って所定位置まで降下させた平面を第２仮想基準面として設定する第２仮想基準面設定手段と、
前記第２仮想基準面からの各ハンダの突出量を算出する突出量算出手段と、
前記各ハンダの突出量を基に、当該ハンダの印刷状態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項３】
前記第１仮想基準面設定手段により設定される前記第１仮想基準面には、前記ベース基板の表面に対し傾斜した平面が含まれることを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記判定手段は、予め定められた上限値及び下限値に基づき、前記各ハンダの突出量が許容範囲内にあるか否か判定することにより、当該ハンダの印刷状態の良否を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の基板検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４０８５１（Ｐ２０１３−４０８５１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７７９７（Ｐ２０１１−１７７７９７）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（０００１０６７６０）ＣＫＤ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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