JP2023016674A

JP2023016674A - 溶接品質検査方法及び溶接品質検査デバイス

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Publication number: JP2023016674A
Application number: JP2022005534A
Authority: JP
Inventors: 尚恩呉; Shang En Wu; 耕齊梁; Geng Qi Liang; 光澤何; Guang Ze He; 弘仁陳; Hung-Jen Chen
Original assignee: MATERIALS ANALYSIS Tech Inc
Current assignee: MATERIALS ANALYSIS Tech Inc
Priority date: 2021-07-21
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2042-01-18
Also published as: TWI784629B; TW202305348A; CN115684169A; JP7266123B2; US20230029432A1

Abstract

【課題】検査対象部位の基板の溶接品質や検査対象部品の溶接品質を客観的、迅速的かつ正確的に判定する。【解決手段】溶接品質検査方法は、検査画像を取得し、処理装置によって、検査画像において、溶接領域内に、染料インクで染色された領域の面積が溶接領域の全面積にする染色面積割合を計算し、染色面積割合が所定の染色割合を超えるかについて判定する。所定の染色割合染色面積割合が所定の染色割合以下であると判定すると、検査対象位置の溶接品質が良いと判定し、検査結果情報を生成する。染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいと判定すると、検査対象位置の溶接品質が良くないと判定し、検査結果情報を生成する。【選択図】図２

Description

本発明は溶接品質検査方法及び溶接品質検査デバイスに関し、特に、表面実装技術（ＳＭＴ）によって溶接を行った基板の溶接品質を検査するための溶接品質検査方法及び溶接品質検査デバイスに関する。

回路基板の溶接品質を検査する方法として、染色浸透探傷試験（ＲｅｄＤｙｅＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎＴｅｓｔ）はよく使われている。その方法では、検査対象となる回路基板をレッドインクに浸入し、さらに回路基板を取り出して乾燥させ、回路基板における電子素子（例えば、ＩＣチップなど）を取り外した後、適当な拡大倍率を有する顕微鏡に配置して、回路基板の溶接領域を目で観察しながら、経験でその溶接領域の溶接品質を判定するのが一般的である。

なお、上記の検査方法では、主に人間の目で観察しながら主観的に溶接品質を判定するため、判定ミスが生じがちである。また、判定に時間もかかる上に、判定が主観的であるため、同一の回路基板についても溶接品質の判定結果がそろっていない恐れもある。

人工で基板を観察することで溶接対象位置の溶接品質を判定する方法が時間及び手間をかかり、検査品質が良くないなどの課題について改善策を提供する。

本発明に係る特定の実施形態は、次のような溶接品質検査方法を提供する。品質検査方法は、測定対象組立体の検査対象位置の溶接品質を検査するために用いられ、測定対象組立体は、はんだパッドが設けられた基板と、それぞれ溶接構造を介して基板のはんだパッドに実装された電子素子とを含む電子組立体を染料インクに浸入し、乾燥してから電子素子を抜く外したものであり、少なくとも１つの基板におけるはんだパッドが配置された位置は検査対象位置と定義される。溶接品質検査方法は、検査対象領域に対応した溶接領域を少なくとも１つ含む検査画像を取得する、画像取得ステップと、処理装置は、溶接領域のそれぞれについて染料インクで染色された領域の面積が溶接領域の全面積に占めた染色面積割合を計算してから、処理装置で染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいかを判定し、染色面積割合が所定の染色割合以下であると判定すると、検査対象位置の溶接品質が良い検査結果情報を出力するが、一方、染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいと判定すると、処理装置は、検査対象位置の溶接品質が良くない検査結果情報を出力する、割合算出・品質判定ステップと、を含む。

本発明に係る特定の実施形態は、溶接品質検査デバイスは、載置ステージ、処理装置、画像撮像装置及び出力装置を含む。載置ステージは基板を載置するために用いられる。画像撮像装置及び出力装置はそれぞれ処理装置と電気的に接続される。処理装置は、溶接品質検査方法を実行する。品質検査方法は、測定対象組立体の検査対象位置の溶接品質を検査するために用いられ、測定対象組立体は、はんだパッドが設けられた基板と、それぞれ溶接構造を介して基板のはんだパッドに実装された電子素子とを含む電子組立体を染料インクに浸入し、乾燥してから電子素子を抜く外したものであり、少なくとも１つの基板におけるはんだパッドが配置された位置は検査対象位置と定義される。溶接品質検査方法は、検査対象領域に対応した溶接領域を少なくとも１つ含む検査画像を取得する、画像取得ステップと、処理装置は、溶接領域のそれぞれについて染料インクで染色された領域の面積が溶接領域の全面積に占めた染色面積割合を計算してから、処理装置で染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいかを判定し、染色面積割合が所定の染色割合以下であると判定すると、検査対象位置の溶接品質が良い検査結果情報を出力するが、一方、染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいと判定すると、処理装置は、検査対象位置の溶接品質が良くない検査結果情報を出力する、割合算出・品質判定ステップと、を含む。

結論として、本発明に係る溶接品質検査方法及び溶接品質検査デバイスは、基板の検査対象位置の溶接品質を素早く正確的に判定することができる。かつ、判定では、人間による主観的な判定ではないため、判定結果が参考となる価値が大幅に上がっていく。

この発明の特徴および技術的内容をよりよく理解するために、以下の詳細な説明および添付の図面を参照していただきたいが、これらの説明および添付の図面は、この発明を説明することのみを目的としており、この発明の保護範囲をいかなる形でも限定しない。

本発明における溶接品質検査デバイスを示すブロック図である。本発明における溶接品質検査方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第１の実施形態を利用して溶接品質が良い及び良くないと判定した検査画像が表示装置に表示されるイメージを示す模式図である。本発明における溶接品質検査方法の第１の実施形態を利用して溶接品質が良い及び良くないと判定した検査画像が表示装置に表示されるイメージを示す模式図である。本発明における溶接品質検査方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第３の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第４の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第４の実施形態を利用して溶接領域が存在しないと判定した検査画像が表示装置に表示されるイメージを示す模式図である。本発明における溶接品質検査方法の第５の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第５の実施形態において、検査対象位置のはんだパッド及びそれに連接した溶接構造にＨＩＰ（Ｈｅａｄ－Ｉｎ－Ｐｉｌｌｏｗ）及び偽溶接問題が発生した検査画像が表示装置に表示されたイメージを示す模式図である。本発明における溶接品質検査方法の第５の実施形態において、検査対象位置のはんだパッド及びそれに連接した溶接構造にＨＩＰ（Ｈｅａｄ－Ｉｎ－Ｐｉｌｌｏｗ）及び偽溶接問題が発生した検査画像が表示装置に表示されたイメージを示す模式図である。本発明における溶接品質検査方法の第５の実施形態において、検査対象位置のはんだパッド及びそれに連接した溶接構造にＨＩＰ（Ｈｅａｄ－Ｉｎ－Ｐｉｌｌｏｗ）及び偽溶接問題が発生した検査画像が表示装置に表示されたイメージを示す模式図である。本発明における溶接品質検査方法の第６の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第６の実施形態において、溶接領域に気泡またはボイドがあると判定された検査画像が表示装置に表示されたイメージを示す模式図である。本発明における溶接品質検査方法の第７の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第８の実施形態を示すフローチャートである。本発明における溶接品質検査方法の第８の実施形態の番号付けステップを示す模式図である。

以下の説明において、特定の図または特定の図に示されているように言及されている場合、これは後続の説明に記載されている関連内容の大部分がその特定の図に現れていることを強調するためだけのものであり、後続の説明をその特定の図のみを参照するように制限するものではない。

図１～図４を参照されたい。本発明に係る溶接品質検査デバイス１００は、測定対象組立体における少なくとも１つの検査対象位置の溶接品質を検査するために用いられ、本発明に係る溶接品質検査方法は、測定対象組立体における少なくとも１つの検査対象位置の溶接品質を検査するために用いられる。実用では、本発明に係る溶接品質検査方法は、本発明に係る溶接品質検査デバイス１００で実行されるが、本発明はこの例に制限されない。前記測定対象組立体は、電子組立体を染料インクに含浸してから乾燥させた後、電子組立体に含まれた少なくとも１つの電子素子を抜き外して形成したものである。電子組立体は基板、及び前記電子素子を含む。前記基板に少なくとも１つのはんだパッド（ＰＡＤ）が配置され、はんだパッドは溶接構造を介して前記電子素子と溶接され、基板におけるはんだパッドの配置位置は、検査対象位置として定義される。

実用では、前記染料インクは、例えば、レッドインクであってもよいが、本発明はこの例に制限されない。染料インクの色は、例えば、回路基板の表面の色に応じて変更してもよい。基板を染料インクに含浸する時間、または含浸後の乾燥時間のいずれも、基板材料及び染料インクの種類、または電子素子の種類に応じて変更し、本発明には制限されない。前記基板は回路基板であってもよい。前記はんだパッドは、基板におけるトレース（ｔｒａｃｅ）を接続してもよいが、トレース（ｔｒａｃｅ）に接続しなくてもよい。前記溶接構造は、例えば、はんだボール、またははんだペーストで構成されてもよいが、本発明はこの例に制限されない；電子素子としては、例えば、ＩＣチップなど各種の電子素子があってもよい。

本発明に係る溶接品質検査デバイス１００は、載置ステージ（図示しない）、処理装置１及び画像撮像装置２を含む。載置ステージは、前記測定対象組立体を載置するために用いられる。処理装置１は、画像撮像装置２に電気的に接続する。処理装置１は、画像撮像装置２が測定対象組立体の検査対象位置を撮像するように画像撮像装置２を制御する。処理装置１は、本発明に係る溶接品質検査方法を実行することによって、載置ステージに載置された測定対象組立体に含まれた少なくとも１つの検査対象位置の溶接品質を判定することができる。前記載置ステージとしては、基板を載置して固定できればいずれも構成を採用しても構わない。処理装置１としては、画像認識及び画像計算を実行し得るコンピューターまたはクラウドサーバーなどが挙げられる。

本発明に係る溶接品質検査方法は、次のようなステップを含む。

画像取得ステップＳ１１：検査画像２１を取得する。検査画像２１には、少なくとも１つの溶接領域２１Ａを含み、溶接領域２１Ａは、検査画像２１において検査対象位置に対応した位置である。

割合算出・品質判定ステップＳ１２：処理装置１で溶接領域２１Ａ内に染料インクで染色したエリアの面積が溶接領域２１Ａの全面積に対する染色面積割合を計算する。処理装置１で染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいと判定する。

前記処理装置は前記染色面積割合が前記所定の染色割合の以下であると判定する場合、前記処理装置は、例えば、図３に示すように、前記検査対象位置の溶接品質が良いと判定して、対応的な検査結果情報１１を出力する。

前記処理装置は前記染色面積割合が前記所定の染色割合よりも大きいと判定する場合、前記処理装置は、例えば、図４に示すように、前記検査対象位置の溶接品質が良くないと判定し、対応的な前記検査結果情報１１を出力する。

実用では、前記画像取得ステップＳ１１において、画像撮像装置２によって、測定対象組立体における単一の検査対象位置を撮像することで、前記検査画像２１を取得してもよいか、或いは画像撮像装置２で測定対象組立体における複数の検査対象位置を含む撮像画像を撮像してからニーズ時応じて単一の検査対象位置の画像を前記検査画像２１として抽出してもよい。

前記割合算出・品質判定ステップＳ１２において、処理装置１は、例えば、溶接領域２１Ａにおける画素ごとのＲＧＢ値（またはＨＳＶ値）を計算して、予め格納された染料インクに対応したＲＧＢ値と対比することによって、どの画素は染色された画素であるかについて判定する。その後、染色された画素の個数と溶接領域２１Ａに含まれた画素の総数とによって、染色面積割合を算出する。例えば、染料インクはレッドインクであれば、処理装置１は、溶接領域２１Ａにおける画素ごとのＲ値、Ｇ値またはＢ値は、それぞれ所定の範囲にあるかについて判定してもよい。例えば、所定の範囲では、Ｒ値が２００超え、Ｇ値が１３０未満、Ｂ値が１３０未満である範囲となる。処理装置１は、現在の画素のＲ値、Ｇ値及びＢ値がそれぞれ前記所定の範囲にあると判定する場合、処理装置１は、現在の画素はレッドに染色された画素と判定してもよい。勿論、その判定は、処理装置１が画素ごとのＲＧＢ値をＨＳＶ値に転換してから、それと予め用意した染料インクのＨＳＶ値と比較して、溶接領域２１Ａ内の画素が染色されたかについて判定するように行ってもよい。実用では、前記画像撮像装置２によって、同じ光源において染料インクを撮像し撮像画像を得て、さらに、処理装置によって当該撮像画像を分析することで、前記所定の範囲を決定してもよい。

特定の応用例では、処理装置１が割合算出・品質判定ステップＳ１２を実行するスビートを上げるために、画像取得ステップＳ１１において、画像撮像装置２にフィルターを配置することで、画像撮像装置２は染料インクの色による光束のみを受光できるようにしてもよい。好ましい実施形態において、溶接品質検査デバイス１００は、さらに表示装置３及び少なくとも１つの入力装置４を含む。処理装置１は、表示装置３及び入力装置４に電気的に接続される。処理装置１は、表示装置３が検査画像２１を表示するように表示装置３を制御し得る。かつ、処理装置１は、割合算出・品質判定ステップＳ１２の後、表示装置３に検査結果情報１１を表示させる。前記検査結果情報１１は、前記検査画像２１及び計算結果データ１１１を含む。そのように、使用者は、表示装置３を介して検査結果情報１１、検査画像２１及び計算結果データ１１１をともに確認することができる。それで、現在の検査画像２１には染色された領域の割合を確認することができる。なかでも、前記計算結果データ１１１は、処理装置１が割合算出・品質判定ステップＳ１２を実行して生成したものである。また、ニーズに応じて、使用者は、入力装置４によって、前記所定の染色割合を入力してもよい。入力装置４は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルなどが挙げられる。特定の実施形態において、所定の染色割合は、０～２５％であってもよい。所定の染色割合が０％である実施形態において、前記割合算出・品質判定ステップＳ１２では、溶接領域２１Ａにいずれかの染色が発生すると、溶接品質が良くないと処理装置１が判定する。

図３に示すように、処理装置１が検査対象位置の溶接品質が良いと判定する場合、使用者は、例えば、表示装置３に表示された検査結果情報１１から、検査画像２１（図面に網目で示す部分は染色領域を表示する）、及び「所定の染色割合：０．５％」などのテキスト（即ち、計算結果データ１１１）を確認し得る。使用者は、検査画像２１及び計算結果データ１１１を確認することによって、処理装置１の判定に誤りがないかを確認することができる。

例えば、図４に示すように、処理装置１が検査対象位置の溶接品質が良くないと判定した。そして、使用者は、例えば、表示装置３に示された検査結果情報１１から、検査画像２１（図面に網目で示す部分は染色領域を表示する）、及び「所定の染色割合：６８％」などのテキスト（即ち、計算結果データ１１１）を確認できる。そのように、使用者は、検査画像２１からさらに検査対象位置の溶接品質が良くない原因を判定することができる。勿論、使用者は、検査画像２１及び計算結果データ１１１を確認することで、処理装置１の判定に誤りがないかを確認できる。

実用では、処理装置１は、入力装置４による変更情報４１を受信し、前記変更情報４１に応じて割合算出・品質判定ステップＳ１２における染料インクのＲＧＢ値（またはＨＳＶ値）を変更してもよい。即ち、使用者は、現在で使用する染料インクの色に基づいて、入力装置４を介して割合算出・品質判定ステップＳ１２における、溶接領域２１Ａ内の画素毎が染色されたかを判定するためのＲＧＢ値（即ち、染料インクのＲＧＢ値）を変更してもよい。

具体の実施例では、処理装置１が割合算出・品質判定ステップＳ１２を実行した後、処理装置１は、検査結果情報１１及び検査画像２１を表示装置３または外部電子装置（例えば、リモートサーバー、スマートフォン、タブレットなど）に送信して表示させてもよい。使用者は、表示装置３に表示された検査結果情報１１及び検査画像２１を確認することで、現在の検査対象位置の溶接品質は良好であるかどうかを知ることができる。

上記本発明に係る溶接品質検査方法及び本発明に係る溶接品質検査デバイスは、顕微鏡を介して肉眼で溶接品質を判定する既存の検査方法に比べて、効率が上がる上に、判定品質がより安定である。具体的に、従来では、検査対象位置の溶接品質を検査するには、作業者が測定対象組立体を電子顕微鏡（または適当な拡大倍率を有する顕微鏡）に配置してから、肉眼で観察しながら、経験で溶接領域内に染料インクが現れたかを判定することによって、検査対象位置の溶接品質を判定する。この方式では、時間も手間もかかってしまいのみならず、作業者の経験に応じても、異なる判定結果が出てしまう恐れもある。そのため、既存の検査方法には、判定の不安定性が存在する。

図１及び図５を参照されたい。本実施形態と上記の第１の実施形態との最大の相違点は、画像取得ステップＳ１１及び割合算出・品質判定ステップＳ１２の間に画像処理ステップＳＸをさらに含む。画像処理ステップＳＸにおいて、処理装置１は、染料インク、溶接構造または基板のソルダーマスク（ｓｏｌｄｅｒｍａｓｋ）のうちの少なくとも１つの色を基づいて、検査画像２１における少なくとも一部の画素のＲ値、Ｇ値、またはＢ値の少なくとも１つを調整するか、或いは、前記検査画像２１における少なくとも一部の画素のＨ値、Ｓ値、またはＶ値？中的少なくとも１つを調整することによって、処理装置１が割合算出・品質判定ステップＳ１２を実行する場合、さらに正確に染色された画素を認識することで、染色面積割合をより高い精度で算出し、検査対象位置の溶接品質を判定する。

例えば、処理装置１は、ソルダーマスクのＲ値、Ｇ値及びＢ値（またはＨ値、Ｓ値及びＶ値）を基にして、略同様なＲ値、Ｇ値及びＢ値（またはＨ値、Ｓ値及びＶ値）を有する画素を抽出してから、それらの画像のＲＧＢ値（またはＨＳＶ値）を黒色へ調整してもよい。

例えば、染料インクはレッドの場合、処理装置１は、染料インクの実際のＲ値、Ｇ値、Ｂ値（またはＨ値、Ｓ値及びＶ値）を基にして、当該ＲＧＢ値と略同様なＲ値、Ｇ値及びＢ値（またはＨ値、Ｓ値及びＶ値）を有する画像を抽出して、それらの画像のＲＧＢ値を（２５５，０，０）に調整してもよい。即ち、処理装置１はまずどの画素は染色されたかについて判定してから、染色されたと判定された画素のＲＧＢ値を真っ赤に調整してもよい。

例えば、染料インクがレッドの場合、画像処理ステップＳＸにおいて、処理装置１は、画像ごとについてＲ値、Ｇ値及びＢ値がＲ＞２００、Ｇ＜１３０及びＢ＜１３０の関係を満たすかを判定し、ＲＧＢ値が上記の関係を満たすと判定された画素を、Ｒ値が２５５となり、Ｇ値及びＢ値が元の四分の１となるように調整してもよい。

特定の実施例において、画像処理ステップＳＸにおいて、処理装置１は、画素を一つずつ読み込んで、ＲＧＢ値（またはＨＳＶ値）につき画素毎とそれに隣接する画素とを比較する。現在の画素のＲＧＢ値と隣接する画素のＲＧＢ値の差が過大の場合、処理装置１は、現在の画素を黒色または白色に調整する。そのように、画像処理ステップＳＸを経た検査画像に含まれる画素は、黒色以外なら白色となる。割合算出・品質判定ステップＳ１２において、処理装置は白色（または黒色）の個数を統計することで、前記染色面積割合を簡単に算出できる。

図１及び図６を一緒に参照されたい。本実施形態に係る溶接品質検査方法は、画像取得ステップＳ２１及び割合算出・品質判定ステップＳ２２を順序に含む。前記割合算出・品質判定ステップＳ２２は、第１の実施形態の割合算出・品質判定ステップＳ１２と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。

画像取得ステップＳ２１において、処理装置１は、少なくとも１つの補助光源を基板の少なくとも１つの検査対象位置に向かって補助光束を与え、画像撮像装置２が少なくとも１つの検査対象位置を撮像して検査画像２１を生成してから、検査画像２１を処理装置１に送信するように、画像撮像装置２を制御する。前記補助光束は検査対象位置におけるはんだパッドに存在する欠陥（例えば、気泡、孔染色された領域）のエッジを強調するために用いられる。それによって、検査画像２１における染色された領域または欠陥エリアははっきり表示されるとともに、処理装置１にとって、検査画像２１の溶接領域に特定の瑕疵（例えば、気泡、孔など）があるかをより容易に検査することができる。特定の実施形態において、補助光源は環状光源であってもよい。

特定の実施形態において、画像撮像装置２は基板の真上方に配置され、補助光源が基板の真上方以外の位置に配置されてもよい。補助光源による補助光束は、側方向から基板の各検査対象位置に投射することによって、検査画像２１における例えば、溶接領域とソルダーマスクとの境界、溶接領域内の気泡（または孔など）の境界など各種のエッジを効果的に強調することができる。本実施形態において、補助光源は白色光源であってもよいが、本発明はこの例に制限されない。

特定の実施形態において、補助光源による補助光束は、染料インクの色と互いに類似色（ｓｉｍｉｌａｒｃｏｌｏｕｒ）となる色であってもよい。例えば、染料インクの色は、レッドである場合、補助光源は、波長が６２０～７５０ｎｍである光束を発行するものであってもよい。そのように、検査画像における溶接領域の染色された領域の赤色をさらに強調する。

別の実施形態において、補助光源による補助光束の色は、染料インク及び減色混合（ｓｕｂｓｔｒａｔｉｖｅｍｉｘｉｎｇ）で決定することによって、検査画像における染料インクで染色した画素を灰色または黒色にする。例えば、染料インクがレッドの場合、黄色光（５７０－５９０ｎｍ）及び青色光（４７６－４９５ｎｍ）に近い２つの補助光源を同時に基板に出光することによって、検査画像における染料インクで染色された画素は、黒色または灰色に近い色で呈される。

別の実施形態において、染料インク蛍光剤を加えてもよい。測定対象組立体及び画像撮像装置を暗室に設置して、補助光源に紫外光源を使用する。そのように、撮像画像において、染色されない領域は黒色を呈し、染色された領域は蛍光色を呈する。そのように、処理装置は、染色された領域をより容易に判定する。

別の実施形態において、溶接品質検査デバイス１００は少なくとも２つの補助光源を含んでもよい。２つの補助光源は、波長の異なる光束を発光する。画像取得ステップＳ２１において、処理装置１は次の処理を行う。まず、検査対象位置に対して、まず補助光源の一方が第１の補助光束を投射しながら、画像撮像装置２が検査対象位置を撮像することで第１の画像を生成する。そして、同じ検査対象位置に対して、補助光源の他方が第２の補助光束を投射しながら、画像撮像装置２が検査対象位置を撮像し、第２の画像を形成する。最後に、第１の画像及び第２の画像を前記検査画像として整合することによって、溶接領域内の分析対象（例えば、染色された領域、溶接構造、ソルダーマスクなど）をより明確に表示させる。勿論、処理装置１は、第１の画像及び第２の画像に対して前記画像処理ステップＳＸの処理を行ってから、第１の画像及び第２の画像を検査画像に整合してもよい。

即ち、例えば、ソルダーマスクは緑色、染料インクは赤色であれば、処理装置１はまず補助光源の一方で検査対象位置に対して波長が４９５～５７０ｎｍとなる緑色光を投射してから、画像撮像装置２で検査対象位置の画像を撮像して第１の画像を生成する。それで、第１の画像において、ソルダーマスクの緑色はより目たちになる。続いて、処理装置１は補助光源の他方で同じ検査対象位置に対して波長が６２０～７５０ｎｍとなる赤色光を投射し、画像撮像装置２で検査対象位置の画像を撮像して第２の画像を生成する。それで、第２の画像では染色された領域がより目たちになる。最後、処理装置１は、第１の画像及び第２の画像を前記検査画像として整合することによって、溶接領域のエッジをより明確にするのみならず、染色された領域もさらにはっきりと呈される。

ちなみに、本発明溶接品質検査デバイス１００は、少なくとも１つの補助光源を含んで、本実施形態の溶接品質検査方法を実行できるものであってもよい。また、実用では、本実施形態で挙げた溶接品質検査方法は、別の実施形態になるように、第２の実施形態で説明した溶接品質検査方法と組み合わせてもよい。

図１、図７及び図８を参照されたい。本実施形態と前記第１の実施形態との最大の相違点は、画像取得ステップＳ１１と割合算出・品質判定ステップＳ１２との間にさらに溶接構造判定ステップＳＷを含む。

溶接構造判定ステップＳＷにおいて、処理装置１は、検査画像２１における溶接領域２１Ａには溶接構造画像があるかを判定する。前記溶接構造画像は、基板における溶接構造に対応する画像である。

図８に示すように、処理装置１は、溶接領域２１Ａに溶接構造画像がないと判定すると、処理装置１は、はんだパッドと基板の間に隙間が存在する原因で検査対象位置の溶接品質が良くないと判定し、相応な検査結果情報１１を生成する。この場合、処理装置１は割合算出・品質判定ステップＳ１２を行わない。実用では、処理装置１ははんだパッドと基板の間に隙間が存在すると判定した場合、処理装置１は測定対象組立体の基板の品質が良くないことを検査できる。作業者は、例えば、モニターで検査結果情報１１を確認することによって、測定対象組立体の基板に存在する品質不良の原因をさらに知ることができる。そのように、作業者は、基板に問題（例えば、基板内異物、貼り合わせ工程の不備、基板内の接着剤の量不足、基板内の樹脂の流れムラ、基板内の銅箔の貼り合わせムラ、グラスファイバーの表面処理の不備、など）がある可能性のある方向に目を向けることができる。一方、処理装置１が溶接領域２１Ａに溶接構造画像は存在すると判定した場合、割合算出・品質判定ステップＳ１２に移行する。

特定の実施形態において、溶接構造判定ステップＳＷにおいて、処理装置１は、溶接領域２１Ａが既存の画像と一致するか否かを判定するようにしてもよい。溶接領域２１Ａが既存の画像に一致すると判定された場合、処理装置１は、検査対象位置に溶接構造が存在しないと判定する。一方、溶接領域２１Ａが既存の画像に一致しないと判定された場合、処理装置は、検査対象位置に溶接構造が存在すると判定する。即ち、処理装置１は、溶接領域２１Ａが存在しない溶接構造の画像（即ち、前記既存の画像）を予め用意してもよい。溶接構造判定ステップＳＷにおいて、処理装置１は、検査画像２１が予め用意された画像と同じかどうかを判定するために、様々な画像比較方法を用いることができる。

なお、処理装置は、溶接領域２１Ａにおける不完全な溶接構造の存在を示す画像（すなわち、既存の画像）を事前に用意しておくこともでき、処理装置は、検査画像２１が前記事前に記憶された画像と一致すると判定した場合には、検査対象の場所に溶接構造が存在しないと判定する。すなわち、処理装置は、基板上に半分以下しかない不完全な溶接構造がある場合には、溶接領域２１Ａに溶接構造がないと判定してもよい。

別の具体的な実施形態では、溶接構造判定ステップＳＷにおいて、処理装置１が、溶接領域２１Ａ内のすべての画素の平均輝度を計算し、平均輝度がデフォルトの溶接構造輝度よりも低いかどうかを判定することであってもよく。処理装置１が、平均輝度がデフォルトの溶接構造輝度よりも低いと判定した場合、処理装置１は、検査される場所に溶接構造が存在しないと判定し、処理装置１が、平均輝度がデフォルトの溶接構造輝度よりも高いと判定した場合、処理装置１は、検査される場所に溶接構造が存在すると判定する。具体的には、基板の検査対象位置に溶接構造がない場合に基板が黒または黒っぽい場合、これを利用して検査画像２１の溶接領域２１Ａに溶接構造があるかどうかを迅速に判定することができる。

処理装置１は、検査画像２１の溶接領域２１Ａ内の溶接構造の有無を判定するために、上述した２つの方法に限らず、様々な方法で使用することができることに留意されたい。別の実施形態では、処理装置１は、関連する機械学習モデル（ｍａｃｈｉｎｅｌｅａｒｎｉｎｇ）を使用して、検査画像２１における溶接構造の有無を判定することもできる。溶接構造の形状、材質、サイズはクライアントごとのニーズによって異なり、溶接構造は１つのトレース（ｔｒａｃｅ）、２つのトレース、またはそれ以上のトレースで接続されている場合があるため、機械学習モジュールを使用することで、検査画像２１の判定をより適切かつ迅速に行うことができる。

図１、図９、図１１を参照すると、本実施形態の溶接品質検査方法は、画像取得ステップＳ３１、割合算出・品質判定ステップＳ３２、輝度判定ステップＳ３３、境界アーク判定ステップＳ３４からなる。なお、画像取得ステップＳ３１および割合算出・品質判定ステップＳ３２は、第１の実施形態の画像取得ステップＳ１１および割合算出・品質判定ステップＳ１２と同様であり、ここでは繰り返さない。

割合算出・品質判定ステップＳ３２において、加工装置１が、染色面積割合が前記所定の染色面積割合よりも大きい（例えば、染色面積割合が１％以上である）と判定した場合、以下のステップを実行する。

輝度判定ステップＳ３３：処理装置１を用いて、溶接領域２１Ａの全画素の平均輝度を算出し、平均輝度が所定の輝度よりも低いか否かを判定する。

処理装置１は、平均輝度が所定の輝度よりも低いと判定した場合、はんだパッドが溶接構造体に接続されている場所に隙間があり、前記試験対象箇所の溶接品質が悪いと判定し（処理装置１は、さらに、試験対象部品の基板の品質が悪いと判定してもよい）、試験結果に対応する情報を生成する。ここで、前記予め決められた輝度とは、処理装置１に予め記憶された輝度のことであり、例えば作業者が入力してもよい。

具体的には、はんだパッドと溶接構造との間に隙間があると、電子部品を取り外した後、検査する場所にはんだパッドとＩＭＣ（ＩｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄ）が荒れた状態で残り、検査画像２１では、はんだ領域２１ａの画像が低輝度の荒れた面として観察されることになる。

したがって、処理装置１が、検査画像２１における溶接領域２１Ａの汚れの割合が所定の割合以上であること、溶接領域２１Ａに溶接構造があること、溶接部２１Ａの平均輝度が所定の輝度よりも低いことを判定した場合、関係者は、処理装置１が生成した検査結果情報１１から、被検査部品の溶接品質が悪いこと、溶接品質が悪い理由として、溶接はんだパッドと溶接構造との接続部分に隙間があることが考えられることを理解することができる。このようにして、作業者は、電子部品の製造工程において、基板の品質やデザインが悪い（例：基板内のトレースが特定のエリアに密集して分布している）、はんだボールの大きさが一定していない、または不均一である、はんだペーストが少なすぎる、ＳＭＴ工程の制御が悪い（例：加熱温度が不均一である、温度の上昇・下降が速すぎる）などの方向に優先的に調査を行うことができる。

輝度判定ステップＳ３３において、処理装置１が、溶接領域２１Ａの平均輝度が所定の輝度よりも高いと判定した場合には、前記境界アーク判定ステップＳ３４が実行される：処理装置１を用いて、溶接領域２１Ａ内に高輝度領域が存在し、高輝度領域の境界の少なくとも１部がアーク状であるか否かを判定する。高輝度領域の平均輝度が、溶接領域２１Ａの残りの領域の平均輝度よりも大きい。

図１０に示すように、処理装置１は、溶接領域２１Ａ内に高輝度領域Ａがあり、高輝度領域の境界の少なくとも１つのセクションＡ１が円弧状であると判定した場合、検査対象の場所の溶接はんだパッドおよびそれが接続されている溶接構造体にＨＩＰ（Ｈｅａｄ－Ｉｎ－Ｐｉｌｌｏｗ）偽溶接問題が発生したと判定し、検査結果に対応する情報を生成する。つまり、検査結果を見ることで、作業者は、はんだパッドやそれが取り付けられている溶接構造に偽溶接のピロー効果が発生している可能性があるかどうかを知ることができるので、電子部品の製造工程において、基板が曲がっていないか、溶接構造の量が不足していないか、リフロー工程の高温によって基板が変形していないか、という方向で優先順位をつけることができるようになる。

図１１に示すように、処理装置１は、溶接領域２１Ａ内に高輝度領域があるが、高輝度領域の境界にはアーク状のセグメントがないと判定した場合、検査対象箇所およびそれが接続されている溶接構造体にＮＷＯ（Ｎｏｎ－Ｗｅｔ－Ｏｐｅｎ）の偽溶接が発生したと判定し、それに対応する検査結果の情報を生成する。つまり、検査結果情報を見ることで、作業者は、検査対象となるはんだパッドや溶接構造にＮＷＯ（Ｎｏｎ－Ｗｅｔ－Ｏｐｅｎ）の偽溶接がある可能性を把握することができ、基板の変形、はんだパッドの酸化、ＳＭＴ工程管理の不備、はんだ印刷のオフセット防止などの問題がないか、電子部品製造工程の方向性を優先することができるのである。

処理装置１は、高輝度領域の境界が高輝度領域の境界の３分の１よりも長くない場合に、高輝度領域の境界にアーク状セクションがないと判定してもよいことに留意されたい（ただし、これに限定されない）、勿論、本明細書で言及される処理装置１は、高輝度領域の境界にアーク状のセクションがないと判定したとしても、実際に高輝度領域の境界にアーク状のセクションが全くないとも言えない。

１つの具体的な応用例では、境界アーク判定ステップＳ３４において、処理装置１は、平均輝度よりも高い輝度を有する溶接領域２１Ａの画素の総数が、溶接領域２１Ａの全画素の総数の１０％以上であると判定された場合に、溶接領域２１Ａが高輝度領域を含むと判定してもよい。勿論、処理装置１は、溶接領域２１Ａに輝度の高い領域が含まれているか否かを、他の手段で判定してもよい。

図１、図１２および図１３を併せて参照すると、本実施形態と上述した第１の実施形態との主な相違点は、前記割合算出・品質判定ステップＳ１２の後に、加工装置１が、染色面積割合が所定の染色面積割合（例えば０％～５％）より大きくない（すなわち小さいまたは等しい）と判定した場合に、以下のステップを実行することである。

輝度算出ステップＳ１３：処理装置１を用いて、溶接領域２１Ａの各画素の輝度を算出する。

欠陥判定ステップＳ１４：処理装置を用いて各画素の輝度を比較して、溶接領域２１Ａ内に欠陥エリアＢがあるか否かを判定するステップであって、欠陥エリアＢ内の全ての画素の平均輝度が所定の輝度よりも低い。

処理装置１は、溶接部２１Ａ内に少なくとも１つの欠陥エリアＢがあると判定した場合（図１３に示すように）、溶接領域２１Ａ内に気泡やボイドがあると判定し、対応する検査結果情報１１を生成する。

処理装置１は、溶接領域２１Ａ内に欠陥エリアＢがないと判定した場合、検査対象位置の溶接品質が良好であると判定し、対応する検査結果情報１１を生成する。

また、前記欠陥判定ステップＳ１４において、処理装置１は、画素の平均輝度が所定の輝度よりも低いと判定した後、画素の総面積が所定の面積よりも大きい場合にのみ、溶接領域２１Ａに欠陥エリアＢが存在すると判定してもよい。あるいは、処理装置１は、複数の画素の平均輝度が所定の輝度以下であると判定した後、まず、それらの画素の総面積が溶接領域２１Ａに占める割合を判定し、溶接領域２１Ａの総面積が所定の割合を超えた場合にのみ、溶接領域２１Ａに欠陥エリアＢがあると判定してもよい。例えば、処理装置１は、欠陥エリアＢの面積が溶接領域２１Ａの面積の６．２５％よりも大きいと判定した場合に、溶接領域２１Ａに欠陥エリアＢが存在すると判定してもよい。また、様々な実施形態において、処理装置１は、欠陥エリアＢの直径が溶接領域２１Ａの直径の２５％よりも大きいと判定した場合にのみ、溶接領域２１Ａに欠陥エリアＢが存在すると判定してもよい。

図１および図１４を併せて参照すると、本発明の溶接品質検査方法は、検査対象の部品のはんだ品質を検査するためにも用いることができる。具体的には、基板には複数のはんだパッドが設けられ、それぞれのはんだパッドは溶接構造に接続されており、少なくとも１つの電子部品は複数の溶接構造を介して複数のはんだパッドに接続されており、基板にそれぞれのはんだパッドが設けられている位置を検査対象位置と定めてもよい。

本実施形態の溶接品質検査方法は、画像取得ステップＳ４１と、検査量算出ステップＳ４２と、割合算出・品質判定ステップＳ４３と、合計割合算出・品質判定ステップＳ４４とを備えている。前記画像取得ステップＳ４１では、検査画像２１は、検査対象位置のそれぞれ対応する複数の溶接領域を含む。本実施形態の割合算出・品質判定ステップＳ４３は、第１の実施形態の割合算出・品質判定ステップＳ１２と同様であり、以下では繰り返さない。

検査量算出ステップＳ４２：検査画像２１に含まれる全ての溶接領域について、溶接領域の総数を算出する。検査量算出ステップＳ４２の後、割合算出・品質判定ステップＳ４３が所定回数繰り返され、所定回数は溶接領域の総数に等しく、各割合算出・品質判定ステップＳ４３において、処理装置は、異なる溶接領域の染色された割合を算出し、各溶接領域に対応する検査結果情報１１を生成する。

すなわち、検査画像２１に６つの溶接領域がある場合、処理装置１は、割合算出・品質判定ステップＳ４３を合計６回繰り返し、割合算出・品質判定ステップＳ４３を実行するたびに、６つの異なる溶接領域のいずれかについて溶接品質を判定し、それに応じて対応する検査結果情報１１を生成する。特に、処理装置がマルチコアプロセッサである実施形態では、処理装置１はマルチスレッド化（ｍｕｌｔｉｔｈｒｅａｄｉｎｇ）され、異なる溶接領域に対応する割合計算ステップと品質判定ステップＳ４３を同時に実行することができる。割合算出・品質判定ステップＳ４３が所定の回数実行された後、処理装置１は、前記総割合算出・品質判定ステップＳ４４を実行し、処理装置１を用いて、溶接領域の総数のうち、所定の染色割合よりも大きい染色数量割合を算出し、その染色数量割合が所定の割合よりも大きいか否かを判定する。

処理装置１は、染色数量割合が所定の割合よりも大きいと判定した場合、測定対象組立体の溶接品質が悪いと判定し、それに応じて測定対象組立体の検査結果情報を生成する。

処理装置１は、染色数量割合が所定の割合よりも大きくないと判定した場合には、測定対象組立体の溶接品質が良好であると判定し、それに応じて測定対象組立体の検査結果情報を生成する。

１つの具体的な実施形態では、前記所定の割合は０％であってもよく、すなわち、処理装置１は、任意の１つの溶接領域における検査対象位置の溶接品質が悪いと判定した場合には、溶接組立体の溶接品質が悪いと直接判定する。

別の実施形態では、検査画像２１に６つの溶接部があり、所定の割合が２５％であり、処理装置１が割合算出・品質判定ステップＳ４３を６回繰り返し実行した後に、溶接領域のうち３つの溶接領域の検査位置の溶接品質が良くないと判定したとすると、処理装置１は、溶接組立体の溶接品質が良くないと判定する。これに対して、処理装置１は、割合算出・品質判定ステップＳ４３を６回繰り返した後に、溶接領域の１つの溶接検査位置のみの溶接品質が良好でないと判定した場合には、溶接組立体の溶接品質が良好であると判定する。

実際には、前記検査量算出ステップＳ４２において、処理装置１は、例えば、画像認識（例えば機械学習モデルによる）、予め記憶された溶接領域の画像との比較などにより、検査画像に含まれる溶接領域の総数を決定してもよいが、処理装置１が検査画像に含まれる溶接領域の総数をどのように算出するかは、本明細書では限定されないことに留意されたい。

例えば、基板のソルダーマスクの色が深緑色であり、はんだパッドおよび溶接構造の色がそれぞれ金および銀に近く、はんだパッドの形状が丸に近い場合、処理装置１は、まず、検査画像２１の二値化処理を行って、検査画像をカラーから白黒に変換し、二値化処理後の検査画像２１において、ソルダーマスクに対応する領域は黒く表示され、はんだパッドまたは溶接構造に対応する領域は白く表示されることになる。次に、処理装置１は、各白色領域が円に近いかどうかを判定し、各白色領域の寸法（例えば、面積、直径など）を算出して、各白色領域が溶接領域のいずれかに対応するかどうかを判定してもよい。もちろん、好ましい実施形態では、処理装置１は、関連する機械学習モデルを使用して、カラー検査画像２１上の溶接領域の数を直接決定して計算することもできる。

図１および図１５を参照すると、本実施形態と第７実施例との主な違いは、画像取得ステップＳ４１と割合算出・品質判定ステップＳ４３との間に以下のステップが含まれていることである。

番号付けステップＳＺ：処理装置１を用いて、第１の方向と第２の方向に応じて複数の溶接領域に順番に番号を付け、第１の方向は第２の方向と異なり、処理装置は各溶接領域に異なる番号Ｎを付ける。

番号付けステップＳＺの後、処理装置１は、例えば、複数の番号に基づいて、複数の溶接領域に対して割合計算・品質判定ステップＳ４３を実行してもよく、処理装置１は、各溶接領域に対応する検査結果情報１１を生成し、各検査結果情報１１は、対応する番号Ｎを含む。特に、処理装置がマルチコアプロセッサである実施形態では、処理装置１をマルチスレッド化（ｍｕｌｔｉｔｈｒｅａｄｉｎｇ）して、番号の異なる複数の溶接部に対して、割合算出・品質判定ステップＳ４３を同時に行うことができる。

好ましい実施形態の１つでは、番号付けステップＳＺにおいて、処理装置１は、まず、検査画像を予め決められた角度だけ回転させてから、各溶接領域に番号を割り当ててもよく、処理装置１によって割り当てられた番号によって、ユーザは、現在見ている検査結果情報１１の中の番号に対応する溶接領域がどこにあるかを比較的直感的に知ることができる。

例えば、図１６に示すように、処理装置１は、まず、検査画像２１を反時計回りに１０度（すなわち、前記所定の角度）回転させた後、検査画像２１の上から下、右から左の各溶接領域（図に示す１～２２）に順に番号を付与することができる（すなわち、第１の方向、第２の方向に対応する）。番号付けステップＳＺの設計により、関係者は検査結果情報１１を見て、各溶接部の番号が直感的にかつ迅速に分かる。

図１６に示された各番号Ｎは、処理装置１が複数の溶接領域２１Ａに番号を付ける方法を説明するための補助として使用されているだけであり、実際には、処理装置１は、検査画像２１の関連画像を処理して判定する過程で、検査画像２１の様々な溶接領域２１Ａに図に示された番号を形成しないことに留意されたい。もちろん、処理装置１が表示装置３への検査画像２１の表示を制御する際に、作業者が各検査結果情報１１が溶接部２１Ａのどの位置に対応しているかをより明確に知るために、表示装置３に提示される検査画像２１の各溶接部２１Ａの周囲に対応する番号Ｎを表示してもよい。

処理装置１が、第１の方向、第２の方向に従って複数の溶接部に番号を付ける方法に関しては、上記に限定されるものではないが、処理装置１は、最終的に、ユーザが当該番号付けがどの溶接領域に対応しているかを本質的に直感的に知ることができるような方法で、複数の溶接領域の番号付けを行うものである。

なお、各実施形態は、実際のニーズに応じて互いに組み合わせて新たな実施形態を形成することが可能であり、各実施形態の内容は、他の実施形態と組み合わせて使用しないことに限定されるものではい。

以上のように、本発明の溶接品質検査方法および溶接品質検査装置は、検査対象部位の基板の溶接品質や検査対象部品の溶接品質を迅速かつ正確に判定することができ、判定過程で人為的な判定処理がないため、各判定は同じ基準で行われ、習熟した技術のように、異なる人が同じ基板を観察しても全く異なる判定を行うという問題は発生しないと考えられる。

１００溶接品質検査デバイス
１処理装置
１１検査結果情報
１１１計算結果データ
２画像撮像装置
２１検査画像
２１Ａ溶接領域
Ａ高輝度領域
Ａ１セクション
Ｂ欠陥エリア
３表示装置
４入力装置
４１変更情報
Ｎ番号
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ４１、Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４、ＳＸ、ＳＷ、ＳＺ流程？驟

本発明に係る特定の実施形態は、次のような溶接品質検査方法を提供する。品質検査方法は、測定対象組立体の検査対象位置の溶接品質を検査するために用いられ、測定対象組立体は、はんだパッドが設けられた基板と、それぞれ溶接構造を介して基板のはんだパッドに実装された電子素子とを含む電子組立体を染料インクに浸入し、乾燥してから電子素子を取り外したものであり、少なくとも１つの基板におけるはんだパッドが配置された位置は検査対象位置と定義される。溶接品質検査方法は、検査対象領域に対応した溶接領域を少なくとも１つ含む検査画像を取得する、画像取得ステップと、処理装置は、溶接領域のそれぞれについて染料インクで染色された領域の面積が溶接領域の全面積に占めた染色面積割合を計算してから、処理装置で染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいかを判定し、染色面積割合が所定の染色割合以下であると判定すると、検査対象位置の溶接品質が良い検査結果情報を出力するが、一方、染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいと判定すると、処理装置は、検査対象位置の溶接品質が良くない検査結果情報を出力する、割合算出・品質判定ステップと、を含む。

本発明に係る特定の実施形態は、溶接品質検査デバイスは、載置ステージ、処理装置、画像撮像装置及び出力装置を含む。載置ステージは基板を載置するために用いられる。画像撮像装置及び出力装置はそれぞれ処理装置と電気的に接続される。処理装置は、溶接品質検査方法を実行する。品質検査方法は、測定対象組立体の検査対象位置の溶接品質を検査するために用いられ、測定対象組立体は、はんだパッドが設けられた基板と、それぞれ溶接構造を介して基板のはんだパッドに実装された電子素子とを含む電子組立体を染料インクに浸入し、乾燥してから電子素子を取り外したものであり、少なくとも１つの基板におけるはんだパッドが配置された位置は検査対象位置と定義される。溶接品質検査方法は、検査対象領域に対応した溶接領域を少なくとも１つ含む検査画像を取得する、画像取得ステップと、処理装置は、溶接領域のそれぞれについて染料インクで染色された領域の面積が溶接領域の全面積に占めた染色面積割合を計算してから、処理装置で染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいかを判定し、染色面積割合が所定の染色割合以下であると判定すると、検査対象位置の溶接品質が良い検査結果情報を出力するが、一方、染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいと判定すると、処理装置は、検査対象位置の溶接品質が良くない検査結果情報を出力する、割合算出・品質判定ステップと、を含む。

割合算出・品質判定ステップＳ３２において、加工装置１が、染色面積割合が前記所定の染色割合よりも大きい（例えば、染色面積割合が１％以上である）と判定した場合、以下のステップを実行する。

図１、図１２および図１３を併せて参照すると、本実施形態と上述した第１の実施形態との主な相違点は、前記割合算出・品質判定ステップＳ１２の後に、加工装置１が、染色面積割合が所定の染色割合（例えば０％～２５％）より大きくない（すなわち小さいまたは等しい）と判定した場合に、以下のステップを実行することである。

Claims

測定対象組立体における検査対象位置の溶接品質を検査するための溶接品質検査方法であって、前記測定対象組立体は、はんだパッドが設けられた基板と、それぞれ溶接構造を介して前記基板の前記はんだパッドに実装された電子素子とを含む電子組立体を染料インクに浸入し、乾燥してから前記電子素子を抜く外したものであり、少なくとも１つの前記基板における前記はんだパッドが配置された位置は検査対象位置と定義され、
前記溶接品質検査方法は、
前記検査対象位置に対応した画像である溶接領域を少なくとも１つを含む検査画像を取得する、画像取得ステップと、
処理装置は、前記溶接領域内に前記染料インクで染色された面積が前記溶接領域の面積を占める染色面積割合を算出して、前記染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいかを判定する、割合算出・品質判定ステップと、
を含み、
前記染色面積割合が前記所定の染色割合の以下であると判定すると、前記処理装置は、前記検査対象位置の溶接品質が良いと判定して、それに相応した検査結果情報を生成し、
前記染色面積割合が前記所定の染色割合よりも大きいと判定すると、前記処理装置は、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それの相応な前記検査結果情報を生成する、ことを特徴とする溶接品質検査方法。
前記画像取得ステップと前記割合算出・品質判定ステップとの間に画像処理ステップをさらに含み、前記画像処理ステップにおいて、前記処理装置は前記染料インクの色、前記溶接構造の色、及び前記基板のソルダーマスク色のうちから選ばれる少なくとも１つに基づいて、前記検査画像における少なくとも一部の画素のＲ値、Ｇ値、Ｂ値の少なくとも１つ、或いは、前記検査画像における少なくとも一部の画素のＨ値、Ｓ値、Ｖ値の少なくとも１つを調整する、請求項１に記載の溶接品質検査方法。
前記画像取得ステップにおいて、前記処理装置は、補助光源によって前記基板における前記検査対象位置に向かって補助光束を投射し、画像撮像装置によって、前記基板における前記検査対象位置の画像を撮像することで、前記検査画像を生成し、前記画像撮像装置から前記検査画像を受信し、前記補助光束の色は、前記染料インクの色と同じであるか、或いは前前記染料インクの色の減色混合によって決定されるで、前記検査画像における前記染料インクで染色された画素を灰色または黒色にする、請求項１に記載の溶接品質検査方法。
前記画像取得ステップと前記割合算出・品質判定ステップとの間に、
前記溶接領域に前記溶接構造に対応する画像である溶接構造画像が存在するかを判定する溶接構造判定ステップ、をさらに含み、
前記溶接構造画像に前記溶接領域が存在しないと判定した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと前記基板との間に隙間が存在するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成し、かつ、前記処理装置は、前記割合算出・品質判定ステップを行わないようになり、
前記溶接構造画像に前記溶接領域が存在すると判定した場合、前記割合算出・品質判定ステップに移行する、請求項１に記載の溶接品質検査方法。
前記割合算出・品質判定ステップにおいて、前記処理装置は、前記染色面積割合が前記所定の染色割合よりも大きいと判定した場合、輝度判定ステップを実行し、前記輝度判定ステップにおいて、前記処理装置は、前記溶接領域内総画像の平均輝度を算出して、前記平均輝度が所定の輝度よりも低いかを判定する。前記平均輝度が前記所定の輝度よりも低いと判定した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと前記溶接構造との接続部に隙間が存在するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成し、前記所定の染色面積割合１％以上である、請求項１に記載の溶接品質検査方法。
前記輝度判定ステップにおいて、前記平均輝度が前記所定の輝度の以上であると判定された場合、境界アーク判定ステップに移行し、
前記境界アーク判定ステップにおいて、前記処理装置は、前記溶接領域内に高輝度領域が存在し、かつ前記高輝度領域の境界の少なくとも１つのセクションがアーク状であるかについて判定し、前記高輝度領域に含まれる総画素の平均輝度は、前記溶接領域の残りの領域の平均輝度よりも大きいとなり、
前記処理装置は、前記溶接領域内に前記高輝度領域が存在して、かつ、前記高輝度領域の境界の少なくとも１つのセクションがアーク状であると判定した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと、それに接続された前記溶接構造との間に枕欠損の偽溶接が発生するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成し、
前記処理装置は、前記溶接領域内に前記高輝度領域が存在するが、前記高輝度領域の境界にアーク状と形成されたセクションがないと判定した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと、それに接続された前記溶接構造との間に不濡れオープンの偽溶接が発生するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成する、請求項５に記載の溶接品質検査方法。
前記境界アーク判定ステップにおいて、前記処理装置は、前記溶接領域の輝度が前記平均輝度よりも高い画素の個数が、前記溶接領域内の総画素の総数を占める割合が１０％を超えると判定した場合、前記処理装置は、前記溶接領域内に前記高輝度領域を含むと判定する、請求項６に記載の溶接品質検査方法。
前記割合算出・品質判定ステップにおいて、前記処理装置は、前記染色面積割合が前記所定の染色割合の以上であると判定し場合、輝度計算ステップと欠陥判定ステップを行い、
前記輝度計算ステップにおいて、前記処理装置は、前記溶接領域の画素毎の輝度を計算し、
前記欠陥判定ステップにおいて、前記処理装置は、画素毎の輝度を比較することによって、前記溶接領域に欠陥エリアが存在するかを判定し、前記欠陥エリア内の総画素の平均輝度は所定の輝度よりも低いとなり、
前記処理装置は、前記溶接領域内に少なくとも１つの前記欠陥エリアが存在すると判定した場合、前記処理装置は、前記溶接領域に気泡またはボイドが存在するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成し、
前記処理装置は、前記溶接領域内に前記欠陥エリアが存在しないと判定した場合、前記処理装置は、前記検査対象位置の溶接品質が良いと判定し、それに相応な前記検査結果情報を生成し、前記所定の染色割合は０％～２５％である、請求項１に記載の溶接品質検査方法。
前記基板に複数の前記はんだパッドが配置され、かつ、前記はんだパッドのそれぞれは１つの前記溶接構造に接続され、少なくとも１つの前記電子素子は、複数の前記溶接構造を介して前記はんだパッドと連接し、前記基板において、前記はんだパッドを配置するための位置は、前記検査対象位置として定義され、前記溶接品質検査方法は、検査前記測定対象組立体の溶接品質を検査するために用いられ、前記画像取得ステップにおいて、前記検査画像は複数の前記溶接領域を含み、前記溶接領域のそれぞれは、１つの前記検査対象位置の画像に対応し、前記画像取得ステップと前記割合算出・品質判定ステップとの間にさらに検査量算出ステップと、合計割合算出・品質判定ステップとを備え、
前記検査量算出ステップにおいて、前記検査画像に含まれるすべての前記溶接領域における溶接領域の総数量を算出し、
前記検査量算出ステップの後、前記割合算出・品質判定ステップを所定の回数で繰り返し、前記所定の回数は、前記溶接領域の総個数と同じであり、かつ、前記割合算出・品質判定ステップを実行するたびに、前記処理装置は、異なる前記溶接領域の前記染色面積割合を計算し、
前記割合算出・品質判定ステップを所定の回数で実行された後、前記割合算出・品質判定ステップを実行し、
前記合計割合算出・品質判定ステップにおいて、前記処理装置は、前記所定の染色割合よりも大きい前記溶接領域の総個数が前記溶接領域の総個数を占める染色数量割合を算出することで、前記染色数量割合は、所定の割合よりも大きいかを判定し、
前記染色数量割合が前記所定割合よりも大きいと判定された場合、前記処理装置は、前記測定対象組立体の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した測定対象組立体の検査結果情報を生成し、一方、前記処理装置は、前記染色数量割合が前記所定の割合の以下と判定した場合、前記処理装置は、前記測定対象組立体の溶接品質が良いと判定し、それに相応した測定対象組立体検査結果情報を生成する、請求項１に記載の溶接品質検査方法。
前記画像取得ステップと前記割合算出・品質判定ステップとの間にさらに番号付けステップを含み、
前記番号付けステップにおいて、前記処理装置は、第１の方向及び第２の方向に従って、前記溶接領域を順序に番号付けて、前記第１の方向は前記第２の方向と異なって、
前記処理装置は、前記溶接領域のそれぞれに異なる前記番号を付与し、
前記番号付けステップの後、前記処理装置は、複数の前記番号に基づいて複数の前記溶接領域に対して前記割合算出・品質判定ステップを実行することによって、前記処理装置は、前記溶接領域のそれぞれに対応した前記検査結果情報を生成し、かつ、前記検査結果情報には対応的な前記番号が含まれる、請求項９に記載の溶接品質検査方法。
前記番号付けステップにおいて、前記処理装置は、前記検査画像を所定の角度に回転させておいて、さらに、前記第１の方向及び前記第２の方向に従って、複数の前記溶接領域に前記番号を付与する、請求項１０に記載の溶接品質検査方法。
載置ステージ、処理装置、画像撮像装置及び出力装置を含む溶接品質検査デバイスであって、
前記載置ステージは基板を載置するために用いられ、前記画像撮像装置及び前記出力装置はそれぞれ前記処理装置と電気的に接続され、前記溶接品質検査デバイスは、測定対象組立体における検査対象位置の溶接品質を検査するためのものであって、前記測定対象組立体は、はんだパッドが設けられた基板と、それぞれ溶接構造を介して前記基板の前記はんだパッドに実装された電子素子とを含む電子組立体を染料インクに浸入し、乾燥してから前記電子素子を抜く外したものであり、少なくとも１つの前記基板における前記はんだパッドが配置された位置は検査対象位置と定義され、
前記処理装置は、前記画像撮像装置によって、前記検査対象位置に対応した画像である溶接領域を少なくとも１つを含む検査画像を取得し、
前記処理装置は、前記溶接領域内に前記染料インクで染色された面積が前記溶接領域の面積を占める染色面積割合を算出して、前記染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいかを判定し、前記染色面積割合が前記所定の染色割合の以下であると判定すると、前記処理装置は、前記検査対象位置の溶接品質が良いと判定して、それに相応した検査結果情報を生成して前記出力装置に出力し、前記染色面積割合が前記所定の染色割合よりも大きいと判定すると、前記処理装置は、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それの相応な前記検査結果情報を生成して前記出力装置に出力する、
ことを特徴とする溶接品質検査デバイス。
前記処理装置は、前記溶接領域に溶接構造画像が存在するかをさらに判断し、前記溶接構造画像は、前記基板における前記溶接構造に対応した画像であり、
前記溶接領域に前記溶接構造画像が存在しないと判断した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと前記基板との間に隙間があって、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応な前記検査結果情報を生成すると共に、前記割合算出・品質判定ステップを行わないようになり、
前記溶接領域に前記溶接構造画像が存在すると判定した場合、前記処理装置は、前記割合算出・品質判定ステップを実行する、請求項１２に記載の溶接品質検査デバイス。
前記染色面積割合が前記所定の染色割合よりも大きいと判定した場合、前記処理装置は、前記溶接領域内の総画像の平均輝度を統計してから、前記平均輝度が所定の輝度よりも低いかを判定し、前記平均輝度が前記所定の輝度よりも低いと判定した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと前記溶接構造との接続箇所に隙間があって、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応な前記検査結果情報を生成し、前記所定の染色割合は１％以上である、請求項１２に記載の溶接品質検査デバイス。
前記処理装置は、前記平均輝度が前記所定の輝度の以上であると判定された場合、前記溶接領域内に高輝度領域が存在し、かつ前記高輝度領域の境界の少なくとも１つのセクションがアーク状であるかについて判定し、前記高輝度領域に含まれる総画素の平均輝度は、前記溶接領域の残りの領域の平均輝度よりも大きいとなり、
前記処理装置は、前記溶接領域内に前記高輝度領域が存在して、かつ、前記高輝度領域の境界の少なくとも１つのセクションがアーク状であると判定した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと、それに接続された前記溶接構造との間に枕欠損の偽溶接が発生するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成し、
前記処理装置は、前記溶接領域内に前記高輝度領域が存在するが、前記高輝度領域の境界にアーク状と形成されたセクションがないと判定した場合、前記処理装置は、前記はんだパッドと、それに接続された前記溶接構造との間に不濡れオープンの偽溶接が発生するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成する、請求項１４に記載の溶接品質検査デバイス。
前記処理装置は、前記溶接領域の輝度が前記平均輝度よりも高い画素の個数が、前記溶接領域内の総画素の総数を占める割合が１０％を超えると判定した場合、前記処理装置は、前記溶接領域内に前記高輝度領域を含むと判定する、請求項１５に記載の溶接品質検査デバイス。
前記処理装置は、前記染色面積割合が前記所定の染色割合の以上であると判定し場合、前記溶接領域の画素毎の輝度を計算し、
前記処理装置は、画素毎の輝度を比較することによって、前記溶接領域に欠陥エリアが存在するかを判定し、前記欠陥エリア内の総画素の平均輝度は所定の輝度よりも低いとなり、
前記処理装置は、前記溶接領域内に少なくとも１つの前記欠陥エリアが存在すると判定した場合、前記処理装置は、前記溶接領域に気泡またはボイドが存在するため、前記検査対象位置の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した前記検査結果情報を生成し、
前記処理装置は、前記溶接領域内に前記欠陥エリアが存在しないと判定した場合、前記処理装置は、前記検査対象位置の溶接品質が良いと判定し、それに相応な前記検査結果情報を生成し、前記所定の染色割合は０％～２５％である、請求項１２に記載の溶接品質検査デバイス。
前記基板に複数の前記はんだパッドが配置され、かつ、前記はんだパッドのそれぞれは１つの前記溶接構造に接続され、少なくとも１つの前記電子素子は、複数の前記溶接構造を介して前記はんだパッドと連接し、前記基板において、前記はんだパッドを配置するための位置は、前記検査対象位置として定義され、前記溶接品質検査方法は、検査前記測定対象組立体の溶接品質を検査するために用いられ、前記画像取得ステップにおいて、前記検査画像は複数の前記溶接領域を含み、前記溶接領域のそれぞれは、１つの前記検査対象位置の画像に対応し、
前記処理装置は、前記検査画像に含まれるすべての前記溶接領域における溶接領域の総数量を算出し、
前記検査量算出ステップの後、前記処理装置は、前記溶接領域内に前記染料インクで染色された面積が前記溶接領域の面積を占める染色面積割合を算出して、前記染色面積割合が所定の染色割合よりも大きいかの判定を所定の回数で繰り返し、前記所定の回数は、前記溶接領域の総個数と同じであり、かつ、判定を実行するたびに、前記処理装置は、異なる前記溶接領域の前記染色面積割合を計算し、
前記判定を所定の回数で実行された後、前記処理装置は、前記所定の染色割合よりも大きい前記溶接領域の総個数が前記溶接領域の総個数を占める染色数量割合を算出することで、前記染色数量割合は、所定の割合よりも大きいかを判定し、
前記染色数量割合が前記所定割合よりも大きいと判定された場合、前記処理装置は、前記測定対象組立体の溶接品質が悪いと判定し、それに相応した測定対象組立体の検査結果情報を生成し、一方、前記処理装置は、前記染色数量割合が前記所定の割合の以下と判定した場合、前記処理装置は、前記測定対象組立体の溶接品質が良いと判定し、それに相応した測定対象組立体検査結果情報を生成する、請求項１２に記載の溶接品質検査デバイス。
前記処理装置は、第１の方向及び第２の方向に従って、前記溶接領域を順序に番号付けて、前記第１の方向は前記第２の方向と異なって、
前記処理装置は、前記溶接領域のそれぞれに異なる前記番号を付与し、
前記処理装置は、複数の前記番号に基づいて複数の前記溶接領域に対して前記判定を実行することによって、前記処理装置は、前記溶接領域のそれぞれに対応した前記検査結果情報を生成し、かつ、前記検査結果情報には対応的な前記番号が含まれる、請求項１８に記載の溶接品質検査デバイス。
前記処理装置は、前記検査画像を所定の角度に回転させておいて、さらに、前記第１の方向及び前記第２の方向に従って、複数の前記溶接領域に前記番号を付与する、請求項１９に記載の溶接品質検査デバイス。