【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実装基板において電極パッド上に印刷されているクリーム半田の印刷検査を画像処理によって行う検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば渡部典生著「実装基板外観検査装置」電子技術別冊、実装技術シリーズ１６、１９９０年３月、日刊工業新聞社、ｐ． ８５−８９に記載されるものがあった。

【０００３】図３は従来のクリーム半田の印刷検査の方法、図４は実装基板上に印刷されたクリーム半田、図５
はリング型照明による画像入力を示す図である。 以下、
図３にそって従来の方法を説明する。

【０００４】図３において、ステップＳ０では、カメラから実装基板上の電極パッド（以下パッドという）付近に印刷された図４に示すようなクリーム半田の画像が入力される。 なお、画像データを抽出する際の方向を指定するために、図４に示すようにパッドの並び方向をｘ方向、それに対する垂直方向をｙ方向と座標系を設定する。 カメラは、図５に示すように、その光軸が基板に対して垂直になるように、また照明はリング型照明がカメラの光軸と同軸になるように配置される。 入力された画像は、図３のステップＳ１で、ノイズを除去するために平滑化された後、ステップＳ２で、予め設定されたしきい値で二値化される。 さらにステップＳ３で、画像中のクリーム半田が位置していると予想される部分が抽出され、ステップＳ５でクリーム半田の位置と予め用意されたパッドの位置のデータＳ４を比較して、ステップＳ６
で、クリーム半田の印刷状態の合否を決定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の検査方法では、以下のような問題点があった。 クリーム半田は、粘性のあるペーストとそれに含まれる半田の粒より構成されており、半田の粒はリング照明より発せられた光をよく反射する。 したがって、カメラで撮影された画像データの中でクリーム半田に対応する部分はその濃度が高くなっている。 またパッドも光をよく反射するので、画像データの中でパッドの部分もまた濃度が高くなる。 これに対し、基板は暗い緑系色をしているため、
画像データの中で濃度は低い。

【０００６】この濃度分布と基板上での位置とを比較して示したのが図６である。 図６では一例として、本来パッド上に印刷されるはずの半田がずれて印刷された場合を示している。 ここで図６（ａ）は半田を印刷した基板のｘ方向への断面を図示したものであり、例えば図４のＡーＢ部分を示す。 また、図６（ｂ）は図６（ａ）に対応する位置での画像の濃度分布を示している。 これは、
画像データの中からＡーＢ部分を取り出し、その位置ｘ
を横軸に、データ値すなわち濃度Ｉ（ｘ）の大きさを縦軸として表示したものである。

【０００７】クリーム半田部分を抽出する場合、画像データをあるしきい値で単に二値化して半田部分を抽出する手法がとられている。 しかし半田の濃度とパッドの濃度は、基板の部分の濃度に比べると大きな値をとり、両者は同程度の大きさとなる。 したがって半田部分のみを抽出することが困難になる。 例えば、基板と半田の境界部分を得るために、図６（ｂ）中の濃度Ｉｆにしきい値を設定すると、濃度分布Ｉ（ｘ）とＩｆとは、点ｆと点ｈで交わる。 従って点ｆと点ｈのｘ座標を表わすＸｆとＸｈとの間にはさまれた部分ＸｆーＸｈが抽出される。
これには、半田以外の部分が含まれている。 また、半田とパッドの境界部分Ｘｄを得るために、しきい値Ｉｄを設定すると、図６（ｂ）のＸｊーＸｄとＸｄーＸｋの部分が抽出されるが、どちらが半田部分を表わしているか特定できない。 したがって、これら２つのしきい値を組み合わせたとしても、半田部分がＸｆーＸｄ間にあることを特定できない。

【０００８】したがって、半田の印刷状態によっては、
必ずしも半田部分を示す領域ＸｆーＸｄ間のみを抽出することができないという問題点があった。

【０００９】本発明は、基板上に印刷されたクリーム半田部分の誤抽出の問題点を解決し、印刷半田の検査を高い精度で行う方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解決するために、クリーム半田印刷の検査方法において、
電極パッド近傍の前記画像データの濃度値と、クリーム半田と基板との境界の濃度値とを大小比較することにより、クリーム半田が電極パッドより外側へ印刷されているか否かを判定する。 また、電極パッドの並ぶ方向へ向かって前記画像データより抽出された１次元データの濃度値が、電極パッド内側の位置で前記クリーム半田と基板との境界の濃度値よりも大きい極小値を持つか否かにより、電極パッド内側の位置でクリーム半田が印刷されず電極パッドが露出しているか否かを判定する。 さらに、前記１次元データの濃度値が、隣接する電極パッドの間で、前記クリーム半田と基板との境界の濃度値よりも小さい極小値を持つか否かにより、隣接する電極パッド間で基板がクリーム半田に覆われることなく露出しているか否かを判定する。

【００１１】

【作用】本発明によれば、以上のようにクリーム半田印刷の検査方法を構成したので、パッド境界線上の画像データとパッド近傍の画像データとの比較、パッド内の画像データの極小値の有無、および隣接するパッド間での画像データの極小値の有無により判定が行われるので、
的確な判定結果が得られる。 従って、前記課題を解決できるのである。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明のクリーム半田印刷の検査方法を示すフローチャート、図２は図１の中のステップＳ
１４における半田の印刷状態の評価の手順を詳細に示したフローチャート、図７はその検査の対象となる印刷状態と画像データの濃度分布との関係を示す図である。 また図８はパッド近傍の画像データの濃度分布、および近傍画像データを取得する位置とライン画像データを取得する位置を示す図である。 なお、図１のステップＳ７で入力された画像データは、ノイズ除去のために従来例と同様、ステップＳ８で平滑化される。

【００１３】以下では実施例として、半田が図７（ａ）
正常に印刷されている、図７（ｂ）印刷された半田の量が過剰である、図７（ｃ）印刷された半田の量が少なすぎる、図７（ｄ）半田がずれて印刷されている、の４つを検出する処理を説明する。 まず、半田がパッド内部だけに印刷されているか、あるいはパッド部分からはみ出して印刷されているかを検出する。 これにより塗布状態が、前記４つの印刷状態の内、（ａ）、（ｃ）であるか、（ｂ）、（ｄ）であるかが判定できる。 図６で示したように、半田およびパッドの部分において画像データの濃度が高くなるが、基板の部分においては濃度が低くなっている。 したがって、半田がパッドの外側すなわち基板部分にはみ出して印刷されているならば、パッド近傍の基板部分の濃度は、図８（ａ）の点ｎｏのように、
パッドと基板との境界の濃度Ｉｇよりも大きくなる。 すなわち、次の式（１）のようになる。 Ｉ（＝Ｉｎｏ）≧Ｉｇ （１）

【００１４】反対に、半田がパッド内部にのみ印刷されているならば、図８（ａ）の点ｎｉのようにパッド近傍の濃度はＩｇより小さくなる。 すなわち、次の式（２）
のようになる。 Ｉ（＝Ｉｎｉ）＜Ｉｇ （２）

【００１５】そこで、図８（ｂ）に示すようにパッドの形状を表わす境界線（これはパッドの位置データより得られる）より外側へあらかじめ定めた微小距離ｄｘだけ離れた位置の画像データ（これを「近傍画像データ」という）を、図１のステップＳ１０で、パッドの境界線すなわちｙ方向へ向かって抽出する。 なお本実施例では、
パッドより左側の近傍画像データをＩｎｌ、右側の画像データをＩｎｒとし、パッドの左側あるいは右側と近傍画像データの位置を特に指定しない場合は、近傍画像データの総称としてＩｎを用いる。

【００１６】また、本実施例ではパッドがｘ方向へ並んでいる場合を例としているが、パッドがｙ方向に並んでいる場合は、近傍画像データはパッド近傍の上下位置の画像データをｘ方向に抽出する。 その結果、Ｉｎｌ≧Ｉ
ｇとなるデータ数Ｎｎｌがあらかじめ定めたしきい値Ｎ
ｔ以上ならば、半田がパッドの左側へはみ出しており、
Ｉｎｒ≧Ｉｇとなるデータ数ＮｎｒがＮｔ以上ならば、
右側へはみ出して印刷されているとみなすことができる。 この場合、はみ出しているか否か、およびはみ出している方向（左側あるいは右側）を示すキーＨｄとして、０（はみ出していない）、１（左側へはみ出し）、
２（右側へはみ出し）、３（両側へはみ出し）を設定する。 すなわち 、つぎの式（３）から式（６）のようになる（図１のステップＳ１１）。

【００１７】 Ｎｎｌ＜ＮｔかつＮｎｒ＜Ｎｔならば Ｈｄ＝０ （３） Ｎｎｌ≧ＮｔかつＮｎｒ＜Ｎｔならば Ｈｄ＝１ （４） Ｎｎｌ＜ＮｔかつＮｎｒ≧Ｎｔならば Ｈｄ＝２ （５） Ｎｎｌ≧ＮｔかつＮｎｒ≧Ｎｔならば Ｈｄ＝３ （６）

【００１８】次に、図１のステップＳ１２でパッドの縦方向（ｙ方向）のある値を決定し、ステップＳ１３で、
この決定したｙ方向の値で、ｘ方向に対して画像データ（これを「ライン画像データ」という）を抽出する。 ステップＳ１２のライン画像データを取得する位置を図８
（ｂ）に示す。 次に、ステップＳ１４で図６（ｂ）に示したような濃度分布Ｉがどの印刷状態を示すかを評価する。 この濃度分布は半田の印刷状態に応じて２つの特徴を示す。 １つは、隣接するパッドの間にある基板の部分にＩｆより濃度の小さい極小値Ｉａ（図６の点ａ）が発生することである。 もう１つは、半田とパッドとの境界部分にＩｆより濃度の大きい極小値Ｉｄ（図６の点ｄ）
が発生することである。 ここで、以後点ａとｄでの濃度の極小値を区別するために、ａを最小値、ｄを極小値と呼ぶことにする。 この極小値は、半田が含まれるペーストの粘性が高いため、印刷された半田の端の部分ではその量が漸近的に減少し、半田表面が傾く（図６の地点ｄ）ことにより発生する。 すなわち、この部分では真上から入射した光を斜め方向に反射させるため、カメラに光が入射せず濃度が小さくなる。

【００１９】本発明では、前記した半田がパッドよりはみ出しているか否かを表わすキー（Ｈｄ）、パッド内部に発生する濃度の極小値（Ｉｄ）の有無、隣接するパッドとパッドの間に発生する濃度の最小値（Ｉａ）の有無、の３つを基にして図２に示すように半田の印刷状態を検査する。

【００２０】図２において、まず、図１のステップＳ８
で平滑化された画像データと、ステップ９であらかじめ与えられるパッドの位置データより、ステップＳ１７でパッド内部に極小値があるかどうかを判定する。 ステップＳ１９において、極小値がなく、半田がはみ出していないすなわちＨｄ＝０ならば、図７（ａ）に示すように正常に半田が印刷されているとみなすことができる。 極小値がないにもかかわらず半田がはみ出していることは、図７（ｂ）のように半田が過剰に印刷されていることになる。

【００２１】次に極小値がある場合を考えてみる。 図２
のステップＳ１８において、極小値が存在するが、半田がはみ出していない、すなわちＨｄ＝０ならば、半田の端がパッド内部にあり、パッド表面がむき出しになっているので、半田の量が少ない状態で印刷されていることになる。 したがって、半田がはみ出しているとき、すなわちＨｄ≠０ならば、半田は多すぎるかずれて印刷されているかのどちらかである。 これは、ステップＳ２２において、隣接するパッド間に最大値が存在するか否かで判定する。

【００２２】最小値が存在しないならば、パッドとパッドの間の基板の部分が半田でおおわれ濃度が高くなっていることから、ステップＳ２３で半田が多すぎると判定できる。 最小値が存在するならば、その最小値の位置とパッドの形状の境界との間に基板と半田の境界部分が存在し、ステップＳ２４で半田がずれて印刷されていることがわかる。 これは図６（ｂ）によれば、ＸａとＸｉの間あるいは、ＸｇとＸａ２の間に半田の境界線が存在していることである。 パッドの左右両方に最小値が発生している場合は、Ｈｄの値によってずれの方向が判明しているため、半田と基板の境界線がある領域、すなわちＸ
ａーＸｉ間あるいはＸｇーＸａ２間が特定できる。 領域が特定できたら、その中で濃度があらかじめ設定しておいた基板−半田の境界値の濃度Ｉｆの位置Ｘｆを検出する。 したがって半田が印刷されている部分はＸｆーＸｄ
間と特定できる。 半田が印刷されている位置が特定できたら、ステップＳ２５でパッド位置との偏差を計算し、
ずれの大きさを求める。

【００２３】前記の処理により、１つのライン画像データ上の半田印刷の状態が検出できる。 さらに、より高い精度を求めるならば、図１のステップＳ１５でｙ方向の異なる位置で複数のライン画像データを取得し、同様な検出処理を繰り返し、ステップＳ１６で複数のライン画像データによる印刷状態の検出を行った上で合否判定を行う。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、パッド境界線上の画像データとパッド近傍の画像データとの比較、およびパッド内の画像データの極小値の有無、および隣接するパッド間での画像データの最小値の有無により、クリーム半田の印刷状態を判定している。 従って、実装基板上のクリーム半田の印刷状態を、
高精度で検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のクリーム半田の印刷検査方法を説明するための処理内容を示すフローチャートである。

【図２】図１中のステップＳ１４のフローチャートである。

【図３】従来のクリーム半田の印刷検査の方法を示すフローチャートである。

【図４】実装基板上に印刷されたクリーム半田を示す図である。

【図５】本発明の実施例の画像データを入力する原理を示す図である。

【図６】リング型照明による画像データの濃度分布を示す図である。

【図７】クリーム半田の印刷状態と画像データの濃度分布との関係を示す図である。

【図８】パッド近傍の画像データの濃度分布を示す図および近傍画像データを取得する位置とライン画像データを取得する位置を示す図である。

【符号の説明】

Ｓ１０ 近傍画像データの取得処理 Ｓ１１ ずれの状態を表すキーの設定処理 Ｓ１２ ライン画像データの取得位置の設定処理 Ｓ１３ ライン画像データの取得処理 Ｓ１４ 半田の印刷状態の評価 Ｓ１６ 合否判定処理

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 隆啓 愛知県名古屋市千種区内山三丁目８番10号 株式会社沖テクノシステムズラボラトリ 内 (72)発明者 久野 裕次 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 中川 聰 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内