CN102539437A - 焊接检查方法及焊接检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够进行高速且高精度的白点不良的检查的焊接检查方法及焊接检查装置。所述焊接检查方法检测焊盘被焊料覆盖、但在芯片部件的电极和焊料未形成焊角而无法实现接合的状态下的白点不良，所述焊接检查方法包括从与基板的表面垂直的方向拍摄基板的焊料部的拍摄工序、根据拍摄到的图像来抽出白点不良候补的候补抽出工序、进行所抽出的白点不良候补的三维形状测定的三维形状测定工序、根据从进行了三维形状测定的形状抽出的特征量来检测白点不良的检测工序。

Description

焊接检查方法及焊接检查装置

技术领域

本发明涉及检查焊接在基板上的电子部件的好坏的焊接检查方法及焊接检查装置。

背景技术

已知有使用图像处理来检查焊接在印制基板上的电子部件的好坏的方法。作为电子部件的好坏的检查方法之一，有检查未焊接的状态即未焊接不良的方法(例如，参照专利文献1)。图9是表示专利文献1所公开的现有的焊接检查方法的流程图。如图9所示，在现有的检查方法中，对电子部件与印制基板的端子的导电图案的焊接部进行拍摄，在拍摄图像的焊接部分未存在亮点、其浓度值为阈值以上的情况下，判定为未焊接不良。

专利文献1：日本特开平05-149886号公报

在印制基板上焊接电子部件时，称作未焊接不良的不良大致分为两类。

其中一类不良为焊盘部的铜箔剥落，通过彩色图像处理能够比较容易地检测出这类不良。

另一类不良为，焊盘部被焊料覆盖，但在电子部件的电极与焊料之间未形成焊角(fillet)，无法实现电极与焊料之间的接合。可以利用三维计测对全部的焊角部分进行检查来查出这类不良，但对全部焊角部分进行检查的话，生产节拍会大幅增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高速地检查不良的焊接检查方法及焊接检查装置。

为了达成上述目的，本发明如下构成。

本发明提供一种焊接检查方法，在基板的焊盘被焊料部覆盖的状态下，检测所述焊盘与电子部件的电极未接合这种不良，所述焊接检查方法包括：从与所述基板的表面垂直的方向拍摄所述基板的所述焊料部的拍摄工序；根据在所述拍摄工序中拍摄到的图像来抽出不良候补的候补抽出工序；测定在所述候补抽出工序中抽出的所述不良候补的三维形状的三维形状测定工序；根据所述三维形状测定工序的测定结果来检测不良的检测工序。

另外，本发明提供一种焊接检查装置，在基板的焊盘被焊料部覆盖的状态下，检测所述焊盘与电子部件的电极未接合这种不良，所述焊接检查装置具备：从与所述基板的表面垂直的方向拍摄所述基板的所述焊料部的拍摄机构；根据由所述拍摄机构拍摄到的图像来抽出不良候补的候补抽出机构；测定由所述候补抽出机构抽出的不良候补的三维形状的三维形状测定机构；根据所述三维形状测定机构的测定结果来检测不良的不良检测机构。

如上所述，根据本发明，能够减少需要检查的部位，能够实现高速的焊接检查方法及焊接检查装置。例如，在安装有500个电子部件的基板上，在不良为0个的情况下，与对基板上的全部检查部位进行三维焊料形状计测的现有的方法相比，本发明所需要的时间能够变成现有技术所需要的时间的1/50。

附图说明

图1A是表示本发明的第一实施方式的焊接检查装置的简要结构的立体图。

图1B是该第一实施方式的焊接检查装置的框图。

图2A是用于说明该第一实施方式的测定对象物的图。

图2B是从上方观察该第一实施方式的芯片部件附近而得到的图。

图2C是从横向观察该第一实施方式的芯片部件附近而得到的图。

图3是该第一实施方式的焊接检查的流程图。

图4是该第一实施方式的白点不良候补的检查的流程图。

图5是从上方观察该第一实施方式的芯片部件而得到的电极端位置算出处理说明用的图。

图6是从上方观察该第一实施方式的芯片部件而得到的电极端位置-最大面积标记间距离算出处理、及电极端位置-第二面积标记间距离算出处理说明用的图。

图7是该第一实施方式的三维形状测定处理的流程图。

图8A是从上方观察用于说明该第一实施方式的三维形状测定的开始位置和结束位置的芯片部件附近而得到的图。

图8B是从横向观察图8A的所述芯片部件附近而得到的图。

图9是表示现有的焊接检查方法的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，将基板的焊盘部虽被焊料覆盖，但在电子部件的电极与焊料之间未形成焊角，从而无法实现电极与焊料之间的接合这种不良称作白点不良。即，白点不良是指在基板的焊盘被焊料覆盖的状态下，该焊盘与电子部件的电极未接合这种不良。

(第一实施方式)

使用图1A及图1B对能够实施本发明的第一实施方式的焊接检查的焊接检查装置的简要结构进行说明。图1A是表示本发明的第一实施方式的焊接检查装置的简要结构的立体图，图1B是焊接检查装置的框图。

如图1A及图1B所示，检查装置1具备处理装置2、作为拍摄机构(拍摄部)的一例的拍摄用照相机3、照明装置4、XY可动轴驱动装置5、输送机7、作为三维形状测定机构(三维形状测定部)的一例的光学式测长机8。作为照明装置4，例如使用白色或彩色的LED照明。

处理装置2例如由个人计算机构成，控制检查动作，并且利用CPU等内部的处理部(未图示)来进行焊接检查处理。拍摄用照相机3及照明装置4分别与处理装置2连接，根据处理装置2的动作控制，利用拍摄用照相机3对由照明装置4照明的基板6进行拍摄。

XY可动轴驱动装置5安装有拍摄用照相机3、照明装置4及光学式测长机8。XY可动轴驱动装置5能够沿XY轴方向移动，且由处理装置2控制移动。XY可动轴驱动装置5通过将公知的X轴驱动装置与Y轴驱动装置组合而构成。公知的X轴驱动装置和Y轴驱动装置分别由驱动电动机等驱动源、与驱动源连结而能够正反转的驱动丝杠轴、与驱动丝杠轴卡合的驱动螺母构成。

输送机7根据处理装置2的动作控制，与处理装置2的焊接检查动作及检查处理动作连动而输送基板6。此时，输送机7输送基板6通过拍摄用照相机3及照明装置4及光学式测长机8的下方。

对该第一实施方式的测定对象物进行说明。图2A是用于说明该第一实施方式的测定对象物的图。图2B是从上方观察作为测定对象物的一例的基板6上的芯片部件9(电子部件的一例)的附近而得到的图。图2C是从横向观察基板6上的芯片部件9的附近而得到的图。在实际的基板6上安装有多个芯片部件9，但在此为了容易理解，在图2A中仅在基板6上图示出一个芯片部件9。其中，芯片部件9是形成为长方体形状、且在其两端部具有电极12a、12b的部件。另外，在基板6上的与芯片部件9接合的位置处形成有焊盘部10a、10b。

检查装置1的光学式测长机8分别对基板6上的芯片部件9的电极12a、12b和基板6的焊盘部10a、10b上的焊料部11a、11b的形状进行三维计测。另外，处理装置2还具有作为候补抽出机构(候补抽出部)的一例的白点不良候补抽出机构21、作为不良检测机构(不良检测部)的一例的白点不良检测机构22。

根据由该光学式测长机8计测出的焊料部11a、11b的形状，白点不良候补抽出机构21算出焊料部11a、11b的特征量。并且，判断算出的焊料部11a、11b的特征量是否超过阈值，白点不良候补抽出机构21抽出超过阈值的焊料部11a、11b来作为白点不良候补。并且，仅对这些白点不良候补进行三维计测，由白点不良检测机构22检测白点不良。这样，在该第一实施方式的焊接检查中，能够比现有技术减少检查时间长的三维计测的计测次数，能够实现比现有技术高速的检查。

接着，对白点不良候补的抽出方法和白点不良的检测方法具体地进行说明。

如图2A所示，在利用回流焊接施工方法对安装于基板6上的芯片部件9进行焊接的情况下，基板6的焊盘10a、10b被焊料(焊料部11a、11b)覆盖。如图2C所示，在利用回流焊接施工方法进行焊接的情况下，首先，在芯片部件9的电极12a、12b与基板6的焊盘部10a、10b一致的状态下，进行固定芯片部件9相对于基板6的临时定位。芯片部件9相对于基板6的临时定位通过利用粘接剂90将芯片部件9的下表面中央部与基板6的焊盘部10a、10b之间的部分粘接来进行。

将用于实施白点不良的检查的检查区域在图2B中表示为虚线的检查区域14a、14b。该检查区域14a、14b为包含芯片部件9的电极12a、12b和焊料部11a、11b在内的四边形的检查区域，是由白点不良候补抽出机构21设定的检查区域。将后述的第一阈值T₁和第二阈值T₂作为用于在该检查区域14a、14b中抽出焊料部11a、11b的颜色及电极12a、12b的颜色的色空间阈值预先设定在白点不良候补抽出机构21中。其中，第一阈值T₁是用于抽出芯片部件9的电极12a、12b的颜色的基准值。第二阈值T₂是用于抽出焊料部11a、11b的颜色的基准值。并且，第一阈值T₁与第二阈值T₂的关系满足下述(式1)。

【式1】

…(式1)

在该第一实施方式的检查方法中，前提是利用照明部4使电极12a、12b和未形成焊角的情况下的焊盘部10a、10b上的焊料部11a、11b发光而看起来是焊料部的颜色。例如，为了使焊料部11a、11b发光而看起来是焊料部的颜色，照明光从照明装置4向焊料部11a和焊料部11b大致垂直地入射。换言之，来自与基板6的表面垂直的方向的照明光向焊料部11a、11b入射。此时，有电极12a、12b及焊料部11a、11b以外的看起来是焊料部的颜色的部分存在于检查区域14a、14b内的情况。该电极12a、12b及焊料部11a、11b以外的部分看起来是焊料部的颜色这种情况成为过检测的原因。

在此，对该第一实施方式的检查装置1的焊接检查的流程的概要进行说明。图3是该第一实施方式的焊接检查的流程图。

如图3所示，首先，在步骤S1中，由照明装置4对基板6进行照明。此时，来自照明装置4的照明光从与基板6的表面垂直的方向向焊料部11a、11b入射。

接下来，在步骤S2中，利用拍摄用照相机3对由照明装置4照明的基板6进行拍摄。具体而言，利用拍摄用照相机3分别或同时对检查区域14a、14b进行拍摄。

接下来，在步骤S3中，根据步骤S2中的拍摄结果，利用白点不良候补抽出机构21判定芯片部件9的焊料部11a、11b是否具有白点不良候补的特征。并且，将判定为具有白点不良候补的特征的焊料部11a、11b作为白点不良候补抽出。

接下来，在步骤S4中，在处理装置2的控制下，利用光学式测长机8只测定在步骤S3中由白点不良候补抽出机构21判定为白点不良候补的部位的三维形状。

然后，在步骤S5中，根据步骤S4的形状测定结果，利用白点不良检测机构22算出焊料部11a、11b的特征量(作为检查对象的焊料部11a、11b的高度)。利用白点不良检测机构22比较所算出的特征量与规定的阈值(第三阈值)，判定焊料部11a、11b是否为白点不良。作为该第一实施方式中的是否是白点不良的具体判定方法，有使用最大值判定用阈值的方法和使用最小值判定用阈值的方法。在使用最大值判定用阈值的方法中，在由白点不良检测机构22判定出特征量为规定的最大值判定用阈值以上时，判定为白点不良。反之，在由白点不良检测机构22判定出特征量小于规定的最大值判定用阈值时，判定为合格品。或者，在使用最小值判定用阈值的方法中，在由白点不良检测机构22判定出特征量为规定的最小值判定用阈值以下时，判定为白点不良。反之，在由白点不良检测机构22判定出特征量超过规定的最小值判定用阈值时，判定为合格品。

通过上述的步骤进行基板6上的芯片部件9的焊料部11a、11b的白点不良判定。

以下，分别对图3的步骤S3～S5详细地进行说明。以下的步骤S3、S11～S22的处理通过白点不良候补抽出机构21来进行。另外，以下的步骤S4、S5、S31～S33的处理通过白点不良检测机构22来进行。

首先，使用图4所示的该第一实施方式的焊料过多候补(白点不良候补)的检查的流程图对图3的步骤S3的白点不良候补抽出工序的具体处理进行说明。

如下所示，在本发明的第一实施方式中，由白点不良候补抽出机构21抽出白点不良候补后，在后续工序中由白点不良检测机构22检测白点不良。而且，由于如此在两阶段检测白点不良，因此能够利用于高速的焊接检查装置及方法中。

首先，在由拍摄用照相机3拍摄到的图像的检查区域14a、14b内，预先将作为抽出芯片部件9的电极12a、12b的颜色的基准的第一阈值T₁、作为抽出焊料部11a、11b的颜色的基准的第二阈值T₂设定在白点不良候补抽出机构21中(图4的步骤S11)。在此，通过事先的实验来设定第一阈值T₁和第二阈值T₂。

接下来，在检查区域14a、14b内，由白点不良候补抽出机构21抽出成为第一阈值T₁以上的区域，由此抽出电极12a、12b。需要说明的是，在此，为了除去噪声，可以根据需要对检查区域14a、14b实施滤波处理。作为该滤波处理，例如可举出拍摄图像的膨胀收缩处理、或使用了中值滤波器的处理等(图4的步骤S12)。

接下来，对在检查区域14a、14b内作为电极12a、12b而抽出的区域(具有电极12a、12b的颜色的区域)实施标记处理。

接下来，根据进行了标记处理的区域算出具有事先设定的规定的面积阈值(以下称作标记个数用面积阈值)以上的面积的标记的个数。在判定为该标记的个数为一个时，判定为在电极12a、12b与焊盘部之间正常地形成有焊角，且没有白点不良候补的合格品，结束这一系列的处理。在判定为标记的个数为两个以上时，由白点不良候补抽出机构21实施步骤S14以后的如下处理(图4的步骤S13)。

接下来，使用图5对判定出算出的标记的个数为两个以上的情况下的处理进行说明。在标记处理下带标记的区域中，将最接近芯片部件9的主体部9a侧(内侧)的标记的端部的位置作为电极端位置而算出。电极端位置在图5的情况下为芯片部件9的电极12a、12b与芯片部件9的主体部9a的交界的电极端位置1a、1b。为了算出电极端位置1a、1b，使事先输入的与芯片部件9的安装角度对应的角度数据预先与检查区域14a、14b对应(图4的步骤S14)。即，具体而言，作为一例，根据事先输入的数据(设计数据、安装数据这样的数据的角度)来预先设定检查区域。

接下来，在检查区域14a、14b内，由白点不良候补抽出机构21抽出成为第二阈值T₂以上的区域，由此抽出焊料部11a、11b。需要说明的是，在此，可以根据需要对检查区域14a、14b实施滤波处理。作为该滤波处理，例如可举出拍摄图像的膨胀收缩处理、或使用了中值滤波器的处理等(图4的步骤S15)。

接下来，对在检查区域14a、14b内作为焊料部11a、11b而抽出的区域(具有焊料部11a、11b的颜色的区域)实施标记处理。

接下来，利用白点不良候补抽出机构21，从进行了标记处理的区域(作为焊料部11a、11b而抽出的区域)分别抽出具有最大面积的标记(以下称作最大面积标记)和具有第二大面积的标记(以下称作第二面积标记)(图4的步骤S16)。

接下来，在由白点不良候补抽出机构21判定出最大面积标记的面积为面积判定用事先设定的阈值(以下称作面积判定用阈值)的面积以下时，判定为没有白点不良候补的合格品(图4的步骤S17及步骤S22)。在由白点不良候补抽出机构21判定出最大面积标记的面积大于面积判定用阈值的面积时，实施步骤S18以后的如下处理(图4的步骤S17)。

在由白点不良候补抽出机构21判定出最大面积标记的面积大于面积判定用阈值的面积时，分别算出在步骤S14中算出的电极端位置与最接近最大面积标记的电极端位置的位置之间的距离、及电极端位置与最接近第二面积标记的电极端位置的位置之间的距离。与步骤S14同样地，根据预先与检查区域14a、14b对应起来的角度数据，分别如图6所示那样设定最大面积标记中最接近芯片部件9的主体部9a的位置即最大面积标记位置31a、31b、第二面积标记中最接近芯片部件9的主体部9a的位置即第二面积标记位置32a、32b(图4的步骤S18、图4的步骤S19)。

在图6中，检查区域14a为发生了白点不良的区域，检查区域14b为合格品的区域。然而，在检查区域14b的焊盘10b的端部(图6的下端缘部)存在镀层状的发光部分15。需要说明的是，在图5、图6中，椭圆形部分为发生了白点不良的部分。

接下来，在由白点不良候补抽出机构21判定出在步骤S18及步骤S19中分别算出的距离中的较大的值(以下称作距离判定值)为电极宽度阈值以上且为距离阈值以下时，判定为白点不良候补。这以外的情况(距离判定值小于电极宽度阈值且大于距离阈值的情况)下，判定为合格品(图4的步骤S20、图4的步骤S21及步骤S22)。需要说明的是，电极宽度阈值为预先根据芯片部件9的种类而设定的阈值，距离阈值为用户预先设定的阈值。

接下来，在图3的步骤S3中，使用图7对由白点不良候补抽出机构21判定为白点不良候补的情况下的三维形状测定处理(图3的步骤S4的处理)进行说明。

首先，在处理装置2的动作控制下，使用XY可动轴驱动装置5使光学式测长机8移动到判定为白点不良候补的位置的附近(图7的步骤S31)。使用图8A及图8B对该光学式测长机8的测定位置(XY可动轴驱动装置5的移动完成的位置)进行说明。

在图8A中，测定开始位置16为芯片部件9的长度方向上的检查区域14a的焊盘10a的端缘侧的位置。在芯片部件9的宽度方向上，设定在图4的步骤S20中判定为白点不良候补的标记的重心位置17。测定结束位置18为芯片部件9的长度方向上的检查区域14a的主体侧的位置，在芯片部件9的宽度方向上，设定为与测定开始位置17相同。上述测定开始位置16、重心位置17、测定结束位置18分别由白点不良检测机构22设定。

接下来，在处理装置2的动作控制下利用XY可动轴驱动装置5使光学式测长机8从图8A、图8B中的测定开始位置16直线移动至测定结束位置18，同时由光学式测长机8按时间序列取得测长数据(图7的步骤S32)。

接下来，由白点不良检测机构22算出在图7的步骤S32中取得的测定数据的差分数据。根据光学式测长机8的取样周期、测定平均次数、XY可动轴驱动装置5的移动速度等算出适当值来设定差分数据的取得间隔。需要说明的是，在焊盘10a、10b未形成焊角的情况下，以算出与芯片部件9的高度相当的差分值的方式进行设定。也可以根据需要，利用白点不良检测机构22对算出的差分数据实施用于除去波尖噪声等的平滑化处理等(图7的步骤S33)。

接下来，在图3的步骤S5中，比较根据作为检查对象的芯片部件9的部件高度而预先设定的高度阈值与在步骤S33中算出的差分数据，由此利用白点不良检测机构22实施白点不良的检测。作为高度阈值与差分数据的比较方法，有进行差分数据的最大值与高度阈值的比较的方法、或将差分数据中算出的超过高度阈值的数据数与数据数阈值比较的方法等。需要说明的是，也可以取代差分数据的最大值而使用最小值，使用相反的条件。

在判定出算出的差分数据的最大值为高度阈值以上、或判定出算出的差分数据中的超过高度阈值的数据数为数据数阈值以上等情况下，由白点不良检测机构22判定为白点不良。另一方面，在判定为算出的差分数据的最大值小于高度阈值、或判定出算出的差分数据中的小于高度阈值的数据数小于数据数阈值等情况下，由白点不良检测机构22判断为合格品。

以上，根据本发明的上述第一实施方式，如图4所示那样由白点不良候补抽出机构21抽出白点不良候补，由此能够减少测定中耗费时间的焊料部的形状测定的次数。并且，之后如图7所示那样实施焊料形状测定，由此能够实施更加高速的焊接检查。具体而言，在安装有500个电子部件的基板上，在白点不良为0个时，本发明所需要的时间变成现有技术所需要的时间的1/50。在一片基板上安装多个芯片部件的情况下，本发明具有比现有技术大得多的效果。

需要说明的是，通过适当组合上述各种实施方式中的任意的实施方式，能够起到各实施方式所具有的效果。

本发明能够在抽出不良候补后检测不良，由此能够利用于高速的焊接检查方法及焊接检查装置中。

需要说明的是，通过适当组合上述各种实施方式中的任意的实施方式，能够起到各实施方式所具有的效果。

本发明在参照附图的同时对优选的实施方式进行了充分的记载，但对本领域技术人员来说可以进行各种变形或修正。这样的变形或修正只要不超出基于权利要求书的本发明的范围，就都应该理解为包含在本发明的范围中。

Claims (8)

1.一种焊接检查方法，在基板的焊盘被焊料部覆盖的状态下，检测所述焊盘与电子部件的电极未接合这种不良，

所述焊接检查方法包括：

从与所述基板的表面垂直的方向拍摄所述基板的所述焊料部的拍摄工序；

根据在所述拍摄工序中拍摄到的图像来抽出不良候补的候补抽出工序；

测定在所述候补抽出工序中抽出的所述不良候补的三维形状的三维形状测定工序；

根据所述三维形状测定工序的测定结果来检测不良的检测工序。

2.根据权利要求1所述的焊接检查方法，其中，

所述候补抽出工序是如下的工序：使用按色空间判定是否为所述电极的第一阈值和按色空间判定是否为所述焊料部的第二阈值，判定出所述电极的区域和所述焊料部的区域，然后根据在所述拍摄工序中拍摄到的图像来抽出不良候补。

3.根据权利要求2所述的焊接检查方法，其中，

所述候补抽出工序是如下的工序：对判定为在所述第一阈值以上而抽出的区域进行图像的标记处理，抽出作为所述标记处理的结果的标记的个数为两个以上的区域来作为不良候补。

4.根据权利要求2所述的焊接检查方法，其中，

所述候补抽出工序是如下的工序：对判定为在所述第二阈值以上而抽出的区域进行图像的标记处理，抽出作为所述标记处理的结果的标记的面积为设定值以上的区域来作为不良候补。

5.根据权利要求2所述的焊接检查方法，其中，

所述候补抽出工序是如下的工序：算出根据判定为在所述第一阈值以上而抽出的区域的图像来算出的电极端位置、与根据判定为在所述第二阈值以上而抽出的区域的图像来算出的焊料部的位置之间的距离，在算出的距离大于第三阈值时，作为不良候补而抽出。

6.根据权利要求5所述的焊接检查方法，其中，

在多个焊料部中，设定面积最大的最大面积标记和面积第二大的第二面积标记，将所述最大面积标记和所述第二面积标记设定为所述焊料部的位置。

7.根据权利要求6所述的焊接检查方法，其中，

在所述最大面积标记与所述电极端位置之间的距离、及所述第二面积标记与所述电极端位置之间的距离中的较大的距离为所述电极的电极宽度阈值以上且为预先设定的距离阈值以下时，作为不良候补而抽出。

8.一种焊接检查装置，在基板的焊盘被焊料部覆盖的状态下，检测所述焊盘与电子部件的电极未接合这种不良，

所述焊接检查装置具备：

从与所述基板的表面垂直的方向拍摄所述基板的所述焊料部的拍摄机构；

根据由所述拍摄机构拍摄到的图像来抽出不良候补的候补抽出机构；

测定由所述候补抽出机构抽出的不良候补的三维形状的三维形状测定机构；

根据所述三维形状测定机构的测定结果来检测不良的不良检测机构。

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