JP2004151010A - Soldering inspection device - Google Patents

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JP2004151010A JP2002318314A JP2002318314A JP2004151010A JP 2004151010 A JP2004151010 A JP 2004151010A JP 2002318314 A JP2002318314 A JP 2002318314A JP 2002318314 A JP2002318314 A JP 2002318314A JP 2004151010 A JP2004151010 A JP 2004151010A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve precision of quality determination of soldering. <P>SOLUTION: This device is equipped with a ring-shaped light 1 for irradiating a soldered spot 10 with light, a CCD camera 2 for imaging a region including the soldered spot where a bright part is formed by irradiation light, and a control device 4 for determining the quality of soldering from the imaged image. The CCD camera 2 is arranged with a position relation for imaging the region including the soldered spot 10 from the direction tilted at a prescribed angle from the vertical direction on the substrate surface. The control device 4 can discriminate highly accurately the solder wetting state to a lead by performing combined determination of each determination of the position and the area of the bright parts on the lands on the lead tip side and on the lead side face side, to thereby perform quality determination of soldering highly accurately. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンダ付け箇所の検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、プリント基板の所定のランド上(電極部)にハンダを印刷し、その上に電子部品等を仮止めしてプリント基板をリフロー炉に通し、電子部品などのハンダ付けを行うリフロー半田付け方法が用いられている。
【0003】
上述したようなハンダ付け製品の検査方法としては、例えば特許文献1に記載される方法が知られている。この検査方法では、多段照明を用いてハンダ付け箇所に対し、順次異なる角度にて光を照射するとともに、ハンダ付け箇所を基板表面の鉛直方向から撮像する。その画像データに基づいて、ハンダ付けにより形成されたハンダフィレットの各照射段に対応した反射光分布を求める。そして、この反射光分布に基づいて、ハンダフィレットの外観形状に対応した稜線を推定し、この稜線データからハンダ付けの良否を判定する。
【0004】
また、特許文献2に記載される検査方法も知られている。この検査方法では、基板上の全てのハンダフィレットに対して、ビームを照射し、この全てのハンダフィレットからの反射光を受光する。そして反射光の総受光量に基づいて、ハンダのフヌレを検出する。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−261084号公報
【0006】
【特許文献2】
特開昭63−177042号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1、特許文献2のいずれの検査方法においても、撮像方向もしくは照射方向が基板表面に対する鉛直方向に設定されている。この為特に電子部品のリードによって、照射光もしくは反射光が遮られて、リードの近傍におけるハンダフィレットの形状を正確に検出出来ない場合がある。
【0008】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものである。すなわち、基板表面の鉛直方向から所定角度傾斜した斜め方向からの視点で、ハンダ付け箇所を撮像する事により、リードへのハンダのぬれ上がり状態を正確に把握する事で、ハンダ付けの良否判定の精度を向上した検査装置を提供する事を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のハンダ付け検査装置は、電子部品のリードを基板のランドにハンダ付けした際の、当該ハンダ付けの良否を検査する検査装置であって、前記リードのハンダ付け箇所に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された光によって、前記ハンダ付け箇所におけるハンダ表面に明部が形成された状態で、当該ハンダ付箇所を含む領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像から、ハンダ付けの良否を判定する判定手段とを備え、前記光照射手段と前記撮像手段とは、前記ハンダ表面と前記基板表面とのなす角度が所定角度よりも小さい場合に、そのハンダ表面が明部となり、かつ、前記撮像手段が前記基板表面の鉛直方向から所定角度傾斜した方向からハンダ付け箇所を含む領域を撮像する位置関係に配置され、前記判定手段は、前記リード先端側の前記ランド上における明部の位置と、前記リード側面側の前記ランド上における明部の位置との組み合わせにより、ハンダ付けの良否を判定する事を特徴とする。
【0010】
このように、撮像手段が鉛直方向から所定角度傾斜した方向から、ハンダ付け箇所を撮像出来るように、撮像手段及び光照射手段が配置される。この為、撮像手段によりリードへのハンダぬれ上がり状態をとらえた画像データを取得出来る。そしてその画像データに基づく、ぬれ上がり状態の良否判定は、基板表面とのなす角度が所定角度よりも小さい場合に、ハンダ表面に現れる明部の位置によって判定する。すなわち、はんだが、リードにぬれ上がって正常にハンダ付けがなされた場合には、ハンダはリードの上面に向かって、傾斜した角度を持つ。一方、ハンダがリードに対してフヌレである場合、リードの周囲において、略平坦となる部分が特徴的に現れる。この為、リードの側面側及び先端側における明部の位置を組み合わせる事により、リードへのハンダぬれ上がり状態を高精度に判別でき、もってハンダ付けの良否の判定を高精度に行う事が出来る。
【0011】
請求項2に記載の検査装置は、前記判定手段は、前記リード側面側の前記ランド上に明部が存在する場合、ハンダ付け不良と判定する事を特徴とする。
【0012】
前記リードが前記ランドから浮き上がった状態など、リードがハンダを弾いた場合、リード側面側のランド上でハンダの表面が平坦になる。従ってリード側面側のランド上に明部があるか否かに基づいて、ハンダ付けの良否を判定する事が出来る。
【0013】
請求項3に記載のハンダ付け検査装置は、前記判定手段は、前記リードの上面先端からランド上の明部位置までの距離が前記リード厚以上であり、かつ前記リードの先端側でかつリード側面近傍のランド部に明部が存在しない場合、ハンダ付け箇所を不良と判定する事を特徴とする。
【0014】
請求項3に記載の検査装置によれば、リードの先端側におけるハンダのぬれ上がり状態を判定出来る。すなわち、リードの上面先端からハンダ明部までの距離がリード厚以上であると、ハンダがリードの先端側にぬれ上がる事なく、ランド上で平坦面を形成していたり、ハンダ自体の量が極僅かである可能性がある。この為そのような場合には、更にリード先端側かつリード側面近傍に明部があるか否か、換言すればその部分のハンダフィレットの傾斜角度を判別する。これによりリードに対して、ハンダフィレットが形成されているか否かを高精度に判別する事が出来る。
【0015】
請求項4に記載のハンダ付け箇所検査装置は、前記撮像手段は、少なくとも前記リードの先端に対向する角度位置を含む複数の角度位置から前記ハンダ付け箇所を含む領域を撮像する事を特徴とする。
【0016】
リードの先端側においては、リード上面先端から明部までの距離とリード厚とを比較するので、これらを画像データから正確に描出する必要がある。この為、撮像手段はリード先端に対向する位置からハンダ付け箇所を撮像する事が好ましい。更に上記したように本発明ではリード側面側のランドの明部の位置に基づいて、ハンダ付けの良否を判別するので、リード先端に対向する角度位置とは異なる角度位置においても、ハンダ付け箇所を撮像する事が好ましいのである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるハンダ付け検査装置100の構成に関して図1を用いて説明する。図1は、本発明に係わるハンダ付け検査装置100の構成を示す構成図である。
【0018】
図1に示す本発明のハンダ付け検査装置100は、リング状ライト1、CCDカメラ2、撮像角度設定装置3、制御装置4から構成されている。また10は被検査体であるハンダ付け箇所10である。
【0019】
リング状ライト1は、請求項で示す光照射手段に相当する。該ライト1は被検査対象であるハンダ付け箇所10に光を照射する照明器具である。リング状ライト1は図1に示すように円形の形状をしており、この円の中心点の略鉛直下に被検査対象であるハンダ付け箇所10が設置され、当該ハンダ付け箇所10の検査領域に対しリング状ライト1の全周から光が照射される。
【0020】
図2はリング状ライト1の光照射の状態を示した説明図である。図2において照射外角aは例えば84°に設定され、照射内角bは45°に設定される。そしてリング状ライト1は照射外角aによる円錐から照射内角bによる円錐の範囲を除いた範囲を照射する。
【0021】
上述の通り、本実施形態では光照射手段をリング状の照明器具として示したが、これに限定するものではなく、略360°の範囲からハンダ付け箇所10の表面に光の照射が出来る器具であるならば、その形状は問わない。
【0022】
CCDカメラ2は、リング状ライト1によって光照射されたハンダ付け箇所10を撮像する撮影機であり、請求項で示す撮像手段である。このCCDカメラ2はデジタルスチルカメラであり、撮像した画像はデジタルデータとして後述する制御装置4に伝送される。
【0023】
撮像角度設定部3は、CCDカメラ2の撮像角度を決定する設定手段である。この撮像角度設定部3が設定する撮像角度とはリング状ライト1の中心から被検査体であるハンダ付け箇所10までの鉛直線(図1のZ軸)に対してαの角度を取る傾斜角度と、ハンダ付け箇所10のリードの長手方向の延長線(図1のX軸)に対してγの角度を取る回転角度との2つの角度があり、撮像角度設定部3は角度α、角度γのどちらをも任意の角度に設定する事が出来る。ただし、共通のハンダ付け箇所10の複数毎の画像を撮像する場合には、傾斜角度αは同一とし、回転角度(γ)のみ変更する。
【0024】
制御装置4は、CCDカメラ2から伝達された画像を処理する画像処理部(不図示)、処理された画像に基づいてハンダ付け箇所10のハンダ付け状態の良否を判定する判定部(不図示)、及び、その判定結果を表示する表示部(不図示)を備える、請求項で示す判定手段である。
【0025】
この制御装置4は周知のCPU、ROM、RAMそして信号入出力部などから構成されるコンピュータであり、リング状ライト1、CCDカメラ2そして撮像角度設定部3と接続されている。
【0026】
CCDカメラ2から伝達された画像データは画像処理部に一旦記憶される。画像処理部は、この記憶した画像データを2値処理(白黒処理)した後に判別部に伝達する。
【0027】
判別部は画像処理部から伝達された2値処理済み画像データに基づき、後述するハンダ付け箇所の良否判定プログラムによる良否判定処理を行い、はんだ付け箇所の良否を判定する。その判定結果情報は表示部に伝達される。
【0028】
表示部は周知の液晶表示装置や陰極線管(CRT)表示装置等から構成される。判別部から伝達される判定結果情報を表示する事により、被検査対象のハンダ付け箇所10の良否を報知する。
【0029】
なお、制御装置4は、ハンダ付け箇所はハンダ付け箇所10の良否の報知を表示部にて行うのみでなく、不良の場合、当該ハンダ付け箇所を有する電子部品を自動的に取り除く機構部(不図示)に対して、不良の旨を伝達する信号出力部を備えても良い。
【0030】
次に、被検査対象となるハンダ付け箇所10における良品と不良品とのパターンについて、図3、図4を用いて説明する。図3は、ハンダ付け形状が正常である場合のその概略的なハンダフィレットの形状及び回転角度γを0°、45°、90°として、ハンダ付け箇所を傾斜角度α=45°で撮像した場合の各画像を模式的に示すものである。
【0031】
なお、図3に示すハンダ付け箇所の各模式図において、ピッチの狭い斜線にて描かれている領域が光の反射光量の多い明部である。本実施形態ではリング状ライト1の照明角度を照明外角度a=84°、照明内角度b=45°とし、CCDカメラ2の傾斜角度αが45°に設定されているので、基板に対して1.5〜11.25°または33.75〜43.5°の角度を取るハンダフィレットの表面部分が明部領域となる。
【0032】
正常パターン1はハンダ量が少なく、ハンダぬれ上がり量が少ないタイプである。このタイプはランド端部までハンダがぬれひろがっておらず、ハンダフィレットの裾野部分とランド端部との間に、観察出来るランド面が存在する。これによりこのランド部が光照射によって不完全な明部と化す。この明部の形状は後述する不良パターン3と近似の特徴を持つ。
【0033】
正常パターン2はハンダ量、ハンダぬれ上がり量ともに理想的なタイプである。
【0034】
正常パターン3はハンダ量が多く、リードの長手方向に沿って、ハンダの形状が略凸状となるタイプである。
【0035】
正常パターン4と5とは、正常パターン2と3との中間的なタイプであり、正常パターン4と正常パターン5との違いは、ランドの長さに依存している。
【0036】
次に不良パターン1〜3の特徴を説明する。
【0037】
図4は、ハンダ付け形状が異常であり、ハンダ付け不良とされる各不良パターンを図3と同様にして示すものである。
【0038】
不良パターン1はリードがランドから浮き上がり、リードの下にハンダがフィレットを形成しているタイプである。このタイプはリード側面側や先端側のランド上に1.5°〜11.25°、33.75°〜43.5の角度を持った面を含むフィレットが発生する。すなわち、この面が光照射によって明部と化す部分である。また、ハンダがリードにぬれ上がっていないので、リード端面が観察出来る事が上述した各正常パターンとの違いである。
【0039】
不良パターン2はリードがハンダをはじき、リードの周囲のランドにハンダが盛り上がっているタイプである。このためリード側面側、及びリード先端側のランド上に凸部を持ったハンダフィレットが形成される事が各正常パターンとの違いである。
【0040】
そしてその凸部の頂上付近が1.5°〜11.25の角度を含んでおり、この部分が光照射によって明部と化す部分である。
【0041】
不良パターン3はハンダがランド上に無い、もしくは極微量であるタイプである。このタイプはランドの全面が観察出来る。この部分は基板に対して水平、すなわち0°なので、明部となす下限角度1.5°以下ではあるが、その角度差が僅かな事から、不完全ながらも明部と化す事があり、この不完全な明部の形状の特徴が前述した正常パターン1と近似する事がある。
【0042】
上述したように、不良パターン1〜3のいずれも平坦から平坦に近い面を有しており、この略平坦面に形成される明部の位置及びその大きさによって、不良パターン1〜3を正常パターン1〜5から識別する事が出来る。
【0043】
図5は、上述した構成のハンダ付け検査装置100の制御装置4において、各不良パターン1〜3の光学的共通特徴を利用したハンダ付け箇所10の良否判定に関する処理を示したフローチャートである。
【0044】
図5のステップS1では、被検査対象のハンダ付け箇所10のリードの左右それぞれの側面、すなわち回転角度γ=90°、−90°にて撮像した2枚の2値処理済み画像を読み込む。ステップS2で、リード先端部、すなわち回転角度γ=0°の2値処理済み画像を読み込む。ステップS3で当該左右側面部に存在する明部の面積をそれぞれ計測し、ステップS4で閾値となる判別用のリード側面部における明部の面積データを読み出す。
【0045】
そしてステップS5にてステップS3で計測した左右それぞれの明部面積のデータと、ステップS4で読み出した閾値となる面積データとを各々比較し、計測した左右側面部の明部面積データのどちらか一方でも、閾値面積データより大きい場合は、不良パターン1と2とが持つ明部特徴に該当するので、被検査対象のハンダ付け箇所10は不良と判定する。そしてステップS16に移行し、その旨を表示部にて表示させる。
【0046】
左右の側面部の明部面積データのどちらも閾値面積データよりも小さい場合、すなわち正常パターン1〜4と不良パターン3の特徴を持つハンダ付け箇所である場合、ステップS6に移行する。
【0047】
このステップS5の処理にて、上述した不良パターン1、2を識別する事が出来る。すなわち、図3に示すように、正常パターン1〜5のいずれにおいてもリードの左右の側面部に明部が発生する事はない。従ってリードの左右の側面部において、閾値面積以上の明部が検知された場合には、不良パターン1、2に該当するものと判定する事が出来る。なおこの時、明部そのものの存否ではなく明部面積が閾値面積以上であるか否かを判定するのは、各正常パターンによるハンダフィレット形状であってもリードの左右の側面部にはわずかな面積だが明部が存在する事があるからである。なお、図4にリードの左右の側面部の明部面積を判定する場合の対象範囲を示す。
【0048】
ステップS6でハンダ付け箇所のリード上面端部からハンダフィレット明部までの距離を測距し、ステップS7にてリード厚さデータを読み出し、ステップS8で測距値とリード厚さデータとを比較する。
【0049】
このステップにて、測距値がリード厚さデータ以上であるなら、ハンダはリード端部に対してぬれ上がっていない可能性がある。このような関係は正常パターン1と不良パターン1〜3が持つ明部特徴に該当する。ただし不良パターン1、2については、原則としてステップS5にて、ハンダ付け不良と判定されるので、正常パターン1と不良パターン3とを区別する為にステップS9〜ステップS11の処理を行う。不良パターン3にはもともとぬれ上がるハンダが存在しないが、正常パターン1はぬれ上がりの面積が狭いだけでぬれあがってはいる。しかし、ぬれあがりハンダの量が少ないので、ランド部が観察出来てしまい、このランド部が明部となるので不良パターン3と区別しがたくなっている。
【0050】
リード先端部の画像に基づいて、ステップS10にてリード先端部の近傍でかつ、リード側面側のランド部における明部の面積を計測する。この明部面積を計測する為の対象範囲を図6(a)(b)に示す。ステップS11で計測面積データと読み出した閾値面積データとを比較する。そして計測面積データの方が閾値面積データより大きい場合は、不良パターン3の明部特徴である、ランド部が明部と化している事を示すので、ステップS16に移行し、被検査対象のハンダ付け箇所10は不良と判定し、その旨を表示部に表示する。
【0051】
ステップS8にて計測距離がリード厚さデータ以下であると判定された場合及び、ステップS11にて、明部の計測面積が判別面積データよりも小さいと判定した場合には、ステップS12に進む。ステップS12ではリードとランドとのズレの許容限界値であるズレ閾値を読み出す。ステップS13ではリードとランドとのズレ幅を計測する。そしてステップS14にて計測したズレ幅とズレ幅の閾値とを比較し、計測したズレ幅が大きい場合には、ステップS16に進み、小さい場合にはステップS15に進む。(図7参照)ズレ幅の閾値は例えばリード幅の約半分などが適当である。
【0052】
これによりハンダ付け箇所10の良否判定の精度を更に向上させる。
【0053】
ステップS15またはステップS16にて正常、不良の判定表示を行った後は、ステップS17にて次に判定が必要なハンダ付け箇所10が存在するか否かを判定し、存在すればステップS1に戻り、存在しなければ本フローを終了する。
(変形例)
次に、前述した実施形態にかかるハンダ付け検査装置100の変形例について説明する。ハンダ付き検査装置100は、ハンダ付き部の明部を計測する部位、例えばリード側面部またはリード端部の画像を、対向する方向から撮像した画像すると2値処理した際のにじみやぼやけ等により、正確な明部面積を計測する事が困難な事がある。
【0054】
この為、図3に示すように水平方向に向かって撮像角度を変更した画像を1〜数枚撮像し、これら複数の画像に現れる明部の面積を各々計測し、その平均値を最終的な明部の面積とする事により、1つの対向画像によってのみ計測する事による計測誤差を低減する事が出来る。
【0055】
なお上述の通り、同一部位を異なる水平撮像角度にて撮像した複数画像を用い、明部面積の計測値の誤差を小さくする計測部位は側面部に限るものではない。
【0056】
このようにして、複数の画像を用いる事で正確な明部の面積が取得出来る事により、より精度の高い明部面積データが取得出来るので、精度の高いハンダ付け箇所10の良否判定が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明のハンダ付け検査装置100の概略構成を示す斜視図である。
【図2】は、リング上ライト1が照射する光の外角aと内角bとの関係を説明する説明図である。
【図3】は、被検査対象のハンダ付け箇所10の正常パターンを示す説明図である。
【図4】は、被検査対象のハンダ付け箇所10の不良パターンを示す説明図である。
【図5】は、本発明のハンダ付け箇所10の良否を判定する判定処理を示したフローチャートである。
【図6】は、リード端部を側面から撮像した画像での正常パターン1と不良パターン3との明部特徴を表した説明図である。
【図7】は、リード端部を対向して撮像した画像でのリードズレ状態を表した説明図である。
【符号の説明】
1 リング状ライト(光照射手段)
2 CCDカメラ(撮像手段)
3 撮像角度設定部(撮像手段)
4 検査装置本体(判定手段)
10 ハンダ付け箇所
100 ハンダ付き検査装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a soldering point inspection device.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, solder is printed on predetermined lands (electrode portions) of a printed circuit board, electronic components and the like are temporarily fixed thereon, and the printed circuit board is passed through a reflow furnace to solder the electronic components and the like. A reflow soldering method is used.
[0003]
As a method for inspecting a soldered product as described above, for example, a method described in Patent Document 1 is known. In this inspection method, light is sequentially radiated at different angles to a soldering location using multi-stage illumination, and the soldering location is imaged from a vertical direction on the substrate surface. Based on the image data, a reflected light distribution corresponding to each irradiation step of the solder fillet formed by soldering is obtained. Then, a ridge line corresponding to the appearance shape of the solder fillet is estimated based on the reflected light distribution, and the quality of the soldering is determined from the ridge line data.
[0004]
An inspection method described in Patent Document 2 is also known. In this inspection method, all the solder fillets on the substrate are irradiated with a beam, and reflected light from all the solder fillets is received. Then, based on the total received light amount of the reflected light, the scum of the solder is detected.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-26084
[Patent Document 2]
JP-A-63-177042
[Problems to be solved by the invention]
However, in each of the inspection methods of Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the imaging direction or the irradiation direction is set in a direction perpendicular to the substrate surface. For this reason, in particular, the irradiation light or the reflected light may be blocked by the leads of the electronic component, and the shape of the solder fillet in the vicinity of the leads may not be accurately detected.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points. In other words, by imaging the soldering position from a viewpoint obliquely inclined at a predetermined angle from the vertical direction of the substrate surface, it is possible to accurately grasp the state of solder wetting to the lead, and determine whether soldering is good or bad. An object of the present invention is to provide an inspection device with improved accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The soldering inspection device according to claim 1, wherein when soldering a lead of the electronic component to a land of the substrate, the soldering inspection device inspects whether the soldering is good or not. Irradiating light irradiating means, and light irradiating from the light irradiating means, in a state where a bright portion is formed on a solder surface at the soldering location, imaging means for imaging an area including the soldering location, A determination unit that determines whether soldering is good or not from an image captured by the imaging unit, wherein the light irradiation unit and the imaging unit are configured such that an angle formed between the solder surface and the substrate surface is smaller than a predetermined angle. The solder surface is a bright portion, and the imaging means is arranged in a positional relationship for imaging an area including a soldering point from a direction inclined at a predetermined angle from the vertical direction of the substrate surface. The determining means determines the quality of the soldering based on a combination of the position of the bright portion on the land on the lead tip side and the position of the bright portion on the land on the lead side surface. And
[0010]
In this manner, the image pickup means and the light irradiation means are arranged so that the image pickup means can pick up an image of the soldered portion from a direction inclined by a predetermined angle from the vertical direction. For this reason, it is possible to obtain image data that captures the state of solder wetting on the leads by the imaging means. Whether the wet state is good or bad based on the image data is determined based on the position of the bright portion appearing on the solder surface when the angle formed with the substrate surface is smaller than a predetermined angle. That is, when the solder wets the lead and is normally soldered, the solder has an inclined angle toward the upper surface of the lead. On the other hand, when the solder is funnel with respect to the lead, a substantially flat portion characteristically appears around the lead. Therefore, by combining the positions of the bright portions on the side surface and the tip side of the lead, it is possible to determine the state of solder wetting on the lead with high accuracy, and thus to judge the quality of soldering with high accuracy.
[0011]
The inspection device according to claim 2 is characterized in that the determining means determines that the soldering is defective when a bright portion exists on the land on the side surface of the lead.
[0012]
When the lead hits the solder, such as when the lead is lifted off the land, the surface of the solder becomes flat on the land on the side surface of the lead. Therefore, the quality of the soldering can be determined based on whether there is a bright portion on the land on the side surface of the lead.
[0013]
4. The soldering inspection device according to claim 3, wherein the determination unit is configured such that a distance from a top end of the lead to a bright portion position on the land is equal to or greater than the lead thickness, and a tip side of the lead and a side surface of the lead. 5. When there is no bright portion in the nearby land portion, the soldered portion is determined to be defective.
[0014]
According to the inspection device of the third aspect, it is possible to determine the wetting state of the solder on the tip side of the lead. In other words, if the distance from the top end of the lead to the bright solder part is greater than the lead thickness, the solder will not wet the tip end of the lead and form a flat surface on the land, or the amount of solder itself will be extremely small. May be slight. Therefore, in such a case, it is determined whether there is a bright portion near the lead tip side and near the lead side surface, in other words, the inclination angle of the solder fillet at that portion. This makes it possible to determine with high accuracy whether a solder fillet is formed on the lead.
[0015]
5. The soldering point inspection apparatus according to claim 4, wherein the imaging unit captures an image of the region including the soldering point from a plurality of angular positions including at least an angular position facing the tip of the lead. .
[0016]
On the leading end side of the lead, the distance from the leading end of the lead upper surface to the bright portion is compared with the lead thickness, so that it is necessary to accurately draw these from image data. For this reason, it is preferable that the imaging means captures an image of the soldering location from a position facing the tip of the lead. Furthermore, as described above, in the present invention, the quality of soldering is determined based on the position of the light portion of the land on the side surface of the lead, so that even at an angular position different from the angular position facing the tip of the lead, the soldering position is determined. It is preferable to take an image.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the soldering inspection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a soldering inspection apparatus 100 according to the present invention.
[0018]
The soldering inspection device 100 of the present invention shown in FIG. 1 includes a ring-shaped light 1, a CCD camera 2, an imaging angle setting device 3, and a control device 4. Reference numeral 10 denotes a soldering location 10, which is an inspection object.
[0019]
The ring-shaped light 1 corresponds to a light irradiation unit described in the claims. The light 1 is a lighting device for irradiating light to a soldering location 10 to be inspected. The ring-shaped light 1 has a circular shape as shown in FIG. 1, and a soldering location 10 to be inspected is installed substantially vertically below a center point of the circle, and an inspection area of the soldering location 10 is set. Light is emitted from all around the ring-shaped light 1.
[0020]
FIG. 2 is an explanatory view showing a state of light irradiation of the ring-shaped light 1. In FIG. 2, the irradiation outside angle a is set to, for example, 84 °, and the irradiation inside angle b is set to 45 °. Then, the ring-shaped light 1 irradiates a range excluding the range of the cone formed by the irradiation inner angle b from the cone formed by the irradiation outer angle a.
[0021]
As described above, in the present embodiment, the light irradiating means is shown as a ring-shaped lighting device, but the present invention is not limited to this. If there is, its shape does not matter.
[0022]
The CCD camera 2 is a photographing machine for photographing the soldering location 10 illuminated by the ring-shaped light 1, and is an imaging means described in the claims. The CCD camera 2 is a digital still camera, and a captured image is transmitted as digital data to a control device 4 described later.
[0023]
The imaging angle setting unit 3 is a setting unit that determines an imaging angle of the CCD camera 2. The imaging angle set by the imaging angle setting unit 3 is a tilt angle that takes an angle of α with respect to a vertical line (Z axis in FIG. 1) from the center of the ring-shaped light 1 to the soldering point 10 as the test object. And a rotation angle that takes an angle of γ with respect to an extension line (X axis in FIG. 1) of the lead of the soldering portion 10 in the longitudinal direction. Both can be set to any angle. However, when capturing a plurality of images of the common soldering location 10, the inclination angle α is the same, and only the rotation angle (γ) is changed.
[0024]
The control device 4 includes an image processing unit (not shown) that processes an image transmitted from the CCD camera 2, and a determination unit (not shown) that determines whether the soldering state of the soldering location 10 is good based on the processed image. , And a display unit (not shown) for displaying the determination result.
[0025]
The control device 4 is a computer including a well-known CPU, ROM, RAM, a signal input / output unit, and the like, and is connected to the ring light 1, the CCD camera 2, and the imaging angle setting unit 3.
[0026]
The image data transmitted from the CCD camera 2 is temporarily stored in the image processing unit. The image processing unit performs binary processing (black and white processing) on the stored image data and transmits the processed data to the determination unit.
[0027]
The discriminating unit performs a pass / fail determination process based on the binary-processed image data transmitted from the image processing unit using a pass / fail determination program for a soldering location, which will be described later, and determines the acceptability of the soldering location. The determination result information is transmitted to the display unit.
[0028]
The display unit includes a well-known liquid crystal display device, a cathode ray tube (CRT) display device, and the like. By displaying the determination result information transmitted from the determination unit, the quality of the soldered portion 10 to be inspected is notified.
[0029]
The control device 4 not only notifies the soldering portion 10 of the quality of the soldering portion 10 on the display portion, but also automatically removes the electronic component having the soldering portion in the case of failure. (Shown), a signal output unit for notifying the failure may be provided.
[0030]
Next, patterns of non-defective products and defective products at the soldering locations 10 to be inspected will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a case where the soldering portion is imaged at an inclination angle α = 45 ° with the general solder fillet shape and the rotation angle γ being 0 °, 45 °, and 90 ° when the soldering shape is normal. Are images schematically shown.
[0031]
In each of the schematic views of the soldering location shown in FIG. 3, the area drawn with diagonal lines with a narrow pitch is a bright portion with a large amount of reflected light. In the present embodiment, the illumination angle of the ring-shaped light 1 is set to the external illumination angle a = 84 °, the internal illumination angle b = 45 °, and the inclination angle α of the CCD camera 2 is set to 45 °. The surface portion of the solder fillet at an angle of 1.5 to 11.25 ° or 33.75 to 43.5 ° is the bright region.
[0032]
The normal pattern 1 has a small amount of solder and a small amount of solder wetting. In this type, the solder does not spread to the land end, and an observable land surface exists between the foot of the solder fillet and the land end. As a result, the land becomes an incomplete bright part due to light irradiation. The shape of the bright portion has characteristics similar to the defective pattern 3 described later.
[0033]
The normal pattern 2 is an ideal type in both the solder amount and the solder wetting amount.
[0034]
The normal pattern 3 has a large amount of solder, and the shape of the solder is substantially convex along the longitudinal direction of the lead.
[0035]
The normal patterns 4 and 5 are intermediate types between the normal patterns 2 and 3, and the difference between the normal patterns 4 and 5 depends on the length of the land.
[0036]
Next, the features of the defective patterns 1 to 3 will be described.
[0037]
FIG. 4 shows, in the same manner as FIG. 3, defective patterns in which the soldering shape is abnormal and the soldering is defective.
[0038]
Defective pattern 1 is a type in which the leads are lifted off the lands and the solder forms fillets under the leads. In this type, a fillet including a surface having an angle of 1.5 ° to 11.25 ° and an angle of 33.75 ° to 43.5 is generated on the land on the side surface or the tip side of the lead. That is, this surface is a portion that becomes a bright portion by light irradiation. Also, the fact that the solder is not wetted on the leads allows the end faces of the leads to be observed, which is a difference from the above-described normal patterns.
[0039]
The defective pattern 2 is of a type in which the lead repels the solder and the solder swells on lands around the lead. Therefore, a difference from each normal pattern is that solder fillets having protrusions are formed on the lands on the side surfaces of the leads and on the lands on the leading ends of the leads.
[0040]
The vicinity of the top of the convex portion includes an angle of 1.5 ° to 11.25, and this portion is a portion that becomes a bright portion by light irradiation.
[0041]
The defective pattern 3 is a type in which the solder is not present on the land or is extremely small. In this type, the entire surface of the land can be observed. Since this portion is horizontal to the substrate, that is, 0 °, the lower limit angle to be a bright portion is 1.5 ° or less, but since the angle difference is small, it may be incomplete but a bright portion. The feature of the shape of this incomplete bright part may be similar to the normal pattern 1 described above.
[0042]
As described above, each of the defective patterns 1 to 3 has a surface that is almost flat to almost flat, and the defective patterns 1 to 3 are normally determined depending on the position and the size of the light portion formed on the substantially flat surface. It can be identified from patterns 1 to 5.
[0043]
FIG. 5 is a flowchart showing a process related to the quality judgment of the soldering portion 10 using the optical common feature of each of the defective patterns 1 to 3 in the control device 4 of the soldering inspection device 100 having the above-described configuration.
[0044]
In step S1 of FIG. 5, two binary processed images captured at the left and right side surfaces of the lead of the soldering portion 10 to be inspected, that is, at rotation angles γ = 90 ° and −90 ° are read. In step S2, the image at the tip of the lead, that is, the binary-processed image with the rotation angle γ = 0 ° is read. In step S3, the areas of the bright portions existing on the left and right side portions are measured, and in step S4, the area data of the bright portions on the side faces of the lead for discrimination for the threshold value is read.
[0045]
Then, in step S5, the data of the left and right bright area measured in step S3 is compared with the threshold area data read out in step S4, and one of the measured bright area data of the left and right side portions is measured. However, if the area is larger than the threshold area data, it corresponds to the bright portion feature of the defective patterns 1 and 2, so that the soldered portion 10 to be inspected is determined to be defective. Then, the process proceeds to step S16, and the fact is displayed on the display unit.
[0046]
If both of the bright area data of the left and right side portions are smaller than the threshold area data, that is, if the data is a soldering location having the characteristics of the normal patterns 1 to 4 and the defective pattern 3, the process proceeds to step S6.
[0047]
In the process of step S5, the above-described defective patterns 1 and 2 can be identified. That is, as shown in FIG. 3, in any of the normal patterns 1 to 5, bright portions do not occur on the left and right side surfaces of the lead. Therefore, when a bright portion having a threshold area or more is detected in the left and right side surfaces of the lead, it can be determined that the pattern corresponds to the defective patterns 1 and 2. At this time, whether or not the bright portion area is equal to or larger than the threshold area, rather than the presence or absence of the bright portion itself, is determined by the presence of the solder fillet shape according to each normal pattern. This is because the area is clear but there is a bright part. FIG. 4 shows a target range for determining the bright area of the left and right side surfaces of the lead.
[0048]
In step S6, the distance from the upper end of the lead at the soldering position to the bright portion of the solder fillet is measured. In step S7, the lead thickness data is read. In step S8, the distance measurement value is compared with the lead thickness data. .
[0049]
In this step, if the distance value is equal to or larger than the lead thickness data, the solder may not be wet with respect to the lead end. Such a relationship corresponds to the bright portion characteristics of the normal pattern 1 and the defective patterns 1 to 3. However, the defective patterns 1 and 2 are determined in principle to be soldering defects in step S5, so that the processes in steps S9 to S11 are performed to distinguish the normal pattern 1 from the defective pattern 3. Although the defective pattern 3 does not originally have wet-up solder, the normal pattern 1 is wet-up only with a small wet-up area. However, since the amount of wet solder is small, a land portion can be observed, and the land portion becomes a bright portion, so that it is difficult to distinguish the defective pattern 3 from the defective pattern.
[0050]
Based on the image of the lead tip, the area of the bright part in the land near the lead tip and on the side surface of the lead is measured in step S10. FIGS. 6A and 6B show target ranges for measuring the bright area. In step S11, the measured area data is compared with the read threshold area data. If the measured area data is larger than the threshold area data, it indicates that the land portion, which is a feature of the bright portion of the defective pattern 3, is a bright portion. The attachment location 10 is determined to be defective, and that fact is displayed on the display unit.
[0051]
If it is determined in step S8 that the measured distance is equal to or less than the lead thickness data, and if it is determined in step S11 that the measured area of the bright part is smaller than the discrimination area data, the process proceeds to step S12. In step S12, a deviation threshold, which is an allowable limit value of deviation between the read and the land, is read. In step S13, the deviation width between the lead and the land is measured. Then, the deviation width measured in step S14 is compared with a threshold value of the deviation width. If the measured deviation width is large, the process proceeds to step S16, and if the measured deviation width is small, the process proceeds to step S15. (See FIG. 7) The threshold value of the deviation width is suitably, for example, about half of the lead width.
[0052]
This further improves the accuracy of the quality determination of the soldering location 10.
[0053]
After the display of the determination of normality or failure in step S15 or step S16, it is determined in step S17 whether or not there is a next soldering location 10 that needs to be determined. If there is, the process returns to step S1. If not, the flow ends.
(Modification)
Next, a modified example of the soldering inspection apparatus 100 according to the above-described embodiment will be described. The soldering inspection device 100 is used for measuring a bright portion of a soldered portion, for example, an image of a lead side surface or a lead end portion, due to bleeding or blurring when an image taken from an opposite direction is subjected to binary processing. It may be difficult to accurately measure the bright area.
[0054]
For this reason, as shown in FIG. 3, one to several images whose imaging angles are changed in the horizontal direction are taken, the areas of bright portions appearing in these images are measured, and the average value is used as the final value. By setting the area of the bright part, it is possible to reduce a measurement error due to measurement using only one facing image.
[0055]
Note that, as described above, the measurement site for reducing the error of the measured value of the bright area using a plurality of images obtained by imaging the same site at different horizontal imaging angles is not limited to the side surface.
[0056]
In this manner, by using a plurality of images, it is possible to obtain the accurate area of the bright portion, and thus it is possible to obtain more accurate bright portion area data. Therefore, it is possible to determine the quality of the soldering portion 10 with high accuracy. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a soldering inspection apparatus 100 of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a relationship between an outer angle a and an inner angle b of light emitted by the on-ring light 1. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a normal pattern of a soldering portion 10 to be inspected.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a defective pattern of a soldering portion 10 to be inspected.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a determination process of determining whether the soldering portion 10 is good or bad according to the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing bright portion characteristics of a normal pattern 1 and a defective pattern 3 in an image obtained by imaging a lead end from a side surface.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of a lead shift in an image captured with the lead end portions facing each other.
[Explanation of symbols]
1 ring light (light irradiation means)
2 CCD camera (imaging means)
3 imaging angle setting unit (imaging means)
4 Inspection device body (judgment means)
10 soldering location 100 soldering inspection device

Claims (4)

電子部品のリードを基板のランドにハンダ付けした際の、当該ハンダ付けの良否を検査する検査装置であって、
前記リードのハンダ付け箇所に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射された光によって、前記ハンダ付け箇所におけるハンダ表面に明部が形成された状態で、当該ハンダ付箇所を含む領域を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した画像から、ハンダ付けの良否を判定する判定手段とを備え、
前記光照射手段と撮像手段とは、前記ハンダ表面と前記基板表面とのなす角度が所定角度よりも小さい場合に、そのハンダ表面が明部となり、かつ、前記撮像手段が前記基板表面の鉛直方向から所定角度傾斜した方向からハンダ付け箇所を含む領域を撮像する位置関係に配置され、
前記判定手段は、前記リード先端側の前記ランド上における明部の位置と、前記リード側面側の前記ランド上における明部の位置との組み合わせにより、ハンダ付けの良否を判定する事を特徴とするハンダ付け検査装置。
When the lead of the electronic component is soldered to the land of the substrate, an inspection device for inspecting the quality of the soldering,
Light irradiation means for irradiating light to the soldered portion of the lead,
By light emitted from the light irradiating means, in a state where a bright portion is formed on the solder surface at the soldering location, imaging means for imaging an area including the soldering location,
Determining means for determining whether soldering is good or not from the image captured by the image capturing means,
When the angle between the solder surface and the substrate surface is smaller than a predetermined angle, the light irradiating unit and the imaging unit may be configured such that the solder surface is a bright portion, and the imaging unit is in a vertical direction of the substrate surface. It is arranged in a positional relationship of imaging an area including a soldering point from a direction inclined by a predetermined angle from,
The determining means determines the quality of the soldering based on a combination of the position of the bright portion on the land on the lead tip side and the position of the bright portion on the land on the lead side surface. Soldering inspection equipment.
前記判定手段は、前記リード側面側の前記ランド上に明部が存在する場合、ハンダ付け不良と判定する事を特徴とする請求項1に記載のハンダ付け検査装置。2. The soldering inspection device according to claim 1, wherein the determining unit determines that the soldering is defective when a bright portion exists on the land on the side surface of the lead. 3. 前記判定手段は、前記リードの上面先端からランド上の明部位置までの距離が前記リード厚以上であり、かつ前記リードの先端側でかつリード側面近傍のランド部に明部が存在しない場合、ハンダ付け箇所を不良と判定する事を特徴とする請求項1または2に記載のハンダ付け検査装置。The determination means, when the distance from the top end of the lead to the bright portion position on the land is equal to or greater than the lead thickness, and if there is no bright portion in the land near the lead side and the lead side surface, The soldering inspection device according to claim 1, wherein the soldering portion is determined to be defective. 前記撮像手段は、少なくとも前記リードの先端に対向する角度位置を含む複数の角度位置から前記ハンダ付け箇所を含む領域を撮像する事を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のハンダ付け検査装置。The soldering device according to claim 1, wherein the imaging unit captures an image of the area including the soldering location from a plurality of angular positions including at least an angular position facing the tip of the lead. Inspection equipment.
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