JP2009276208A - Visual inspection method for mounting substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばプリント基板に実装されるICチップやコンデンサ、抵抗等の回路素子について、これら回路素子のはんだ付けの良否を判定する外観検査方法に関するものである。 The present invention relates to an appearance inspection method for determining whether a circuit element such as an IC chip, a capacitor, or a resistor mounted on a printed circuit board is soldered.
ICチップやコンデンサ、抵抗等の回路素子がプリント基板に良好にはんだ付けされているか否かを検査する方法は従来からある(非特許文献1)。図4(A)に示すように、基板100に配置された、この例では抵抗101を、当該抵抗101の上方に配置されたカメラ(撮像装置)102により、当該カメラ102側から白色の同軸照明(トップ照明)103で照射しつつ撮影してはんだ付けの良否を判定する方法が採られている。尚、符号104a,104bは、それぞれ白色のミドル照明、白色のボトム照明であり、撮影に際して陰りを生じさせないようにするためのものである。この例で検査対象となった抵抗101は、図4(B)に詳細に示すように、基板100の孔に抵抗101のリード(電極)101a,101bがそれぞれ差し込まれて当該基板100の裏面に突出され、突出された側のリード101a,101bの周りにははんだで盛られた部位(以下、フィレットという)105が形成されているもので、かかるフィレット105の形状は、各リード101a,101bの、基板100の裏面に突出した先端部位から当該基板100の裏面に向かうに従って当該リード101a,101bの周りに漸次に末広がり状態を呈して略三角錐状をなしている。このようなフィレット105がリード101a,101bに形成された抵抗101をカメラ102により撮影する。すると、図4(B)に示すように、基板100の裏面で反射した光はカメラ102に戻るが、フィレット105で反射した光はカメラ102には戻らないので、例えば上記リード101aのフィレット105を撮影し、撮影された撮像を白黒の2値化処理(2値化に際しては映像の白黒を反転処理している)して示すと、図5のように、黒色の背景画像に白色の丸形フィレット画像が得られる。そこで、この黒色画像の、予め決められた所定矩形(同図では、白色線の矩形で囲まれた区域S1で示す)の中に白色画像(フィレット105の撮像によるもの)を形成するピクセル数が幾つあるか、換言すれば、設定した所定の閾値を以ってはんだ付けの良否を判定している。
There is a conventional method for inspecting whether circuit elements such as an IC chip, a capacitor, and a resistor are well soldered to a printed circuit board (Non-patent Document 1). As shown in FIG. 4A, in this example, the
しかしながら、この方法は、フラックス(松ヤニ等を成分とするもので、はんだの特性を向上させるために含有させるもの)の量の少ないリフローはんだ付け工程でなされたものを検査対象とするような場合には適しているが、例えばはんだ付けロボットやはんだコテを用いた手作業によりはんだ付けを行うような場合、フラックスがフィレットの周りに多く飛散し、常温でガラスのように固まってしまう。例えば図6(A)に示すように、抵抗101のリード101a,101bの周りに形成されるフィレット105に積層する態様で、しかも、凹凸状をなしてフラックス106が形成されてしまう。このようなフィレット105やフラックス106が形成された抵抗101をカメラ102により撮影すると、例えば抵抗101のリード101aについて見れば、図6(A)に示すように、フラックス106で反射した光はカメラ102に戻るもの(例えば、矢印a1など)が在ったり、戻らないもの(例えば、矢印b1,c1など)が在ったりしてしまうので、これを撮影し、撮影された撮像を白黒の2値化処理して示すと、図6(B)のように、黒色画像の、予め決められた所定矩形S1の中に、白色の斑紋xが散在したり、白色画像の中に黒色の斑紋yが散在したりするものが得られてしまう。このため、設定した所定の閾値を以ってはんだ付けの良否を判定することができない問題がある。
解決しようとする問題点は、回路素子のはんだ付け、特にはんだ付けロボットやはんだコテを用いた手作業によるはんだ付けの良否を判定する検査において、簡便に、且つ、確実な信頼度を以って良否の判定を行うことができるようにする点である。 The problem to be solved is simple and reliable reliability in the inspection of the soldering of circuit elements, particularly in the judgment of the quality of manual soldering using a soldering robot or a soldering iron. The point is that it is possible to make a pass / fail judgment.
本発明の請求項1に係る実装基板の外観検査方法は、緑色の回路基板にICチップやコンデンサ、抵抗等の回路素子をはんだ付けにより実装する場合の、当該はんだ付けの良否を判定する外観検査方法であって、前記回路素子の上方に撮像装置を配置するとともに、当該撮像装置側から赤色光を、例えば乳泊アクリル製などの特殊フィルタを介して照射しつつ前記回路素子を撮影し、この撮影した撮像を二値化処理して所定の閾値と比較して良否を判定するようにしたものであり、この種の検査方法としては、簡便で、しかも、はんだ付けの良否を確実な信頼度を以って判定することができる方法である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an appearance inspection method for determining whether soldering is good or not when a circuit element such as an IC chip, a capacitor, or a resistor is mounted on a green circuit board by soldering. In this method, the imaging device is arranged above the circuit element, and the circuit element is photographed while irradiating red light from the imaging device side through a special filter such as made of milky night acrylic. The captured image is binarized and compared with a predetermined threshold value to determine pass / fail. This type of inspection method is simple and reliable with respect to soldering pass / fail. This is a method that can be determined.
本発明の実装基板の外観検査方法は、赤色光を特殊フィルタを介して照射しつつ撮影する検査方法であるため、簡便で、しかも、はんだ付けの良否を確実な信頼度を以って判定することができる。 The mounting board appearance inspection method according to the present invention is an inspection method for photographing while irradiating red light through a special filter. Therefore, the mounting board appearance determination method is simple, and the quality of soldering is determined with certainty. be able to.
本発明の実施形態に係る実装基板の外観検査方法を実現する装置を図1〜3を参照して説明する。
本外観検査装置1は、図1(A)に示すように、一般的な緑色の基板2に配置された、上記従来例と同種の抵抗(回路素子)3を撮像するために、当該抵抗3の上方に配置されたカメラ(撮像装置)4と、このカメラ4の直下に配置された赤色の同軸照明(トップ照明)5と、この同軸照明5の下方に配置された乳泊アクリル製特殊フィルタ6とから構成される簡便な装置で、赤色の同軸照明5で照射しつつ撮影してはんだ付けの良否を判定するものである。ここで、フィルタ6を介在させる理由は、同軸照明5を直接照射すると強すぎてその反射光の影響を受けてしまうので、それを遮断するべく設けている。尚、符号7a,7bは、それぞれ白色のミドル照明、白色のボトム照明であり、撮影に際して陰りを生じさせないようにするためのものである。
An apparatus for realizing a mounting board appearance inspection method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1A, the appearance inspection apparatus 1 takes the
ところで、この検査対象となる抵抗3は、図1(B)に詳細に示すように、基板2の孔に抵抗3のリード3a,3bがそれぞれ差し込まれて当該基板2の裏面に突出して配置されるものであり、この突出された側のリード3a,3bの周りには、これらリード3a,3bの、基板2の裏面に突出した先端部位から当該基板2の裏面に向かうに従って当該リード3a,3bの周りに漸次に末広がり状態を呈して略三角錐状をなすフィレット8が形成され、しかも、このフィレット8に覆いかぶさる態様で、且つ、凹凸状をなしてフラックス9が形成されているものである。尚、このようなフラックス9が形成されているフィレット8であっても、フィレット8自体が良好であれば問題はない。
By the way, the
次に、本外観検査装置1を用いたはんだ付けの良否判定方法を説明する。
本装置1で、このようなフィレット8及びフラックス9がリード3a,3bに形成された抵抗3をカメラ4により撮影する。このときの、例えば抵抗3のリード3aの周りの、同軸照明5からの光線の反射状況について説明すると、図1(B)に示すように、光線aについては、赤色が波長が長く透過性が良いためフラックス9を透過して基板2に反射してカメラ4に戻って来る。また、光線bについては、フラックス9を透過しフィレット8に反射してカメラ4に戻って来ない。また、光線cについては、光線aと同様にフラックス9を透過し基板2に反射してカメラ4に戻って来る。更に、光線dについては、当然のことながら基板2に反射してカメラ4に戻って来る。このような状況の下では、カメラ4に戻って来ない光線bなどによって結ばれるところの撮像は暗色に撮影される。また、カメラ4に戻って来る光線a,c,dなどによって結ばれるところの撮像は、照射される光線a,c,dが赤色であり被照射物の基板2が緑色であるため、所謂減法混色の性質によりカメラ4に戻る光線は少なくなって暗色に撮影される。このように暗色に撮影された撮像を白黒の2値化処理(2値化に際しては撮像の白黒を反転処理している)して示すと、図2に示すように、白色画像の、予め決められた所定矩形(同図では、黒色線の矩形で囲まれた区域Sで示す)内に渡って真っ白な画像が得られる。これは、はんだ付けが良好であるとこのような画像が得られるのであり、したがって、フラックス9の影響を受けることなくはんだ付けの良否判定が行える。
Next, a quality determination method for soldering using the appearance inspection apparatus 1 will be described.
With this device 1, the
ところで、図3(A)に示すように、抵抗3の、例えばリード3bにはんだ付け不良がある場合、即ち、リード3bの、基板2上のランド(はんだ付け用銅箔)10にフラックス9が形成されているだけでフィレット8が形成されていない場合には、これをカメラ4により撮影すると、ランド10から反射して戻って来た光線eによる白色画像の撮像が得られ(光線fなどによって結ばれるところの撮像は、上述したように暗色に撮影される)、これを白黒の2値化処理(2値化に際しては撮像の白黒を反転処理している)して示すと、図3(B)に示すように、白色画像の、予め決められた所定矩形S内に、例えば黒色画像(ランド10の撮像によるもの)zで示されるので、リード3bにはんだ付け不良があると判定できる。
By the way, as shown in FIG. 3A, when there is a soldering failure of the
本発明は、はんだ付けロボットやはんだコテを用いた手作業によるはんだ付けを含むあらゆるはんだ付けの良否を判定する検査において、簡便に、且つ、確実な信頼度を以って良否判定を行うことができ、この種の検査に広く利用され得るものと言える。 The present invention makes it possible to make a pass / fail judgment simply and with a certain degree of reliability in an inspection for judging pass / fail of any soldering including manual soldering using a soldering robot or a soldering iron. It can be said that it can be widely used for this kind of inspection.
1 外観検査装置
2 緑色の基板
3 抵抗(回路素子)
4 カメラ(撮像装置)
5 赤色の同軸照明
6 特殊フィルタ
1 Visual inspection device 2
4 Camera (imaging device)
5 Red coaxial lighting 6 Special filter
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