JP2758488B2 - 電子部品の接合部検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子部品の接合部の検査方法に係わり、特に
電子回路基板のはんだ付け状態を面としてとらえ、はん
だ付けの良否の判断材料として、形状、温度分布等の情
報を比較分析して、電子部品の接合部を検査する方法お
よび装置に関する。

〔従来の技術〕 従来、電子部品の接合部、たとえば電子回路基板のは
んだ付け部は欠陥が多く、接合部の検査方法として種々
の提案がある。

例えば、特開昭60−73347（特願昭58−180687）「接
合状態の検査方法及び検査装置」は、接合部を有する検
査対象物を加熱するとともにその加熱部位の放射温度を
測定し、放射温度の測定結果に基づいて接合部の欠陥の
有無を判定する方法とその装置である。

この方法においては、加熱部位の放射温度の時間的変
化を測定し、接合部位の欠陥の有無によって影響を受け
ない短時間の温度変化に基づいて当該検査対象物の雰囲
気条件（検査対象物の表面状態等）を検出するととも
に、前記接合部位の欠陥の有無によって影響を受ける比
較的長時間の温度変化に、前記の雰囲気条件に基づく補
正を加えて接合部の欠陥の有無を判定する。

すなわち、はんだ付けが正常な場合は熱抵抗が小さく
温度上昇は少ないが、はんだ付けが不十分な場合には接
合部の熱抵抗が大きく、加熱部は急激に温度上昇する現
象を利用して検査する方法であり、該検査方法におい
て、はんだ付け部の表面状態の影響を補正している点で
改良されている。

他の従来技術として、特開昭62−237346（特開昭61−
80825）「表面実装部品の半田付け検査装置」がある。

この装置は、電気回路基板の部品取付面の反体側から
加熱し、電気回路基板の部品取付面側から部品のはんだ
付けされるべき端子部品の表面温度を測定し、加熱手段
による一定時間の加熱後の温度変化を測定し、はんだ付
けの良否を判定する装置である。

第19図にこの装置の概念図を示す。加熱手段104によ
り基板101の裏側より熱線を照射すると、基板101の銅箔
パターン101aを介してはんだ103が加熱される。加熱開
始から一定時間後のはんだの熱伝導状態を温度測定手段
105により測定し、この出力に基づいて、判定手段106に
よりはんだ付けの良否の判定をする。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの従来のはんだ付け部の検査方
法においては、前者は電子部品の接合部の一個所の温度
の時間的変化を測定し、該温度変化によって接合部の良
否を判定し、後者は加熱後の接合部の線上の温度分布パ
ターンを測定し、該温度分布パターンによって接合部の
良否を判定している。

電子回路基板のはんだ付け接合部には、ブリッジ、は
んだボール、ボイド、接合不良、ブローホール、はんだ
不足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ等の多くの欠陥
が存在する。これらの欠陥に対して、ある一個所の温度
の時間的変化や、一定時間加熱後の接合部の線上の温度
分布パターンだけでは、上記欠陥の一部については判定
できるが、全ての欠陥について判別し、接合部を総合的
に判定することはできず、検査済みの電子回路基板を製
品に組み込んだ際に、不良が発生する場合が多かった。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、接合部
各部位あるいは欠陥の形状情報や温度情報などあらゆる
情報を面としてとらえ、その面としての情報を総合的に
比較、判定して接合部の欠陥種類を判別する電子部品の
接合部検査方法および装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、熱伝導部材を含
む接合部からなる被検査部に熱エネルギーを照射し、前
記被検査部から放射される赤外線を赤外線カメラにより
受光し、この赤外線カメラからの画像情報を基に接合部
の特定部位の特徴を求めて予め設定されている内容と比
較・照合することにより接合部の接合欠陥の種類を判定
することを特徴とする。

〔作 用〕

上記手段によって、被検査物としての電子部品の接合
部に熱エネルギーを照射し、接合部から放射される赤外
線を赤外線カメラで撮影して得た画像情報を画像処理す
ることにより、接合部各部位を面として捉え、欠陥の特
徴点を抽出して検査する。したがって、欠陥の種類を的
確に判定する。

〔実施例〕

以下の説明において、本発明の対象となる電子部品の
接合部とは、はんだ付け、ろう付け、拡散結合（接触、
加圧、加熱時間で双方の分子が拡散し合うことによる接
合）、ワイヤボンディング（１つのICチップ内部での配
線は、細い金属リード線先端を加熱して小端子にぶっつ
ける一種の鍛接）、接着（接着剤による接合）により接
合した部分を意味する。

第１図は本発明の原理を説明するための構成図であ
る。同図において、１はプリント基板、２はプリント基
板１上の導電パターンであり、電子部品３のリード４は
はんだ５を介して導電パターン２に接合される。集光ユ
ニット６からのレーザビーム７はプリント基板１上の電
子部品の接合部に照射される。

被検査部すなわち基板１、導電パターン２、はんだ５
およびリード４から放射される赤外線８を拡大レンズ10
をつけた赤外線カメラ９が受光し、イメージプロセッサ
11は被検査部の温度分布データを記録あるいは画像処理
して、熱画像をカラーモニタ12に表示する。コンピュー
タ13はこの温度分布データを解析し、接合部各部位ある
いは欠陥等を分割・特定し、接合部各部位あるいは欠陥
等の形状、あるいは温度分布等の比較・照合を行い、欠
陥を判別し、接合部の良否の判定を行うものである。

以下に、熱画像を画像処理して、接合部各部位および
欠陥等を分割・特定し、それらの形状・温度情報からは
んだ接合部の欠陥の種類を判別し、接合部の良否を判定
する実施例について説明する。

最初に、熱画像から、接合部各部位を分割・特定する
方法の一実施例について述べる。

第２図はカラーモニタに表示された熱画像の模式図の
一例を示している。同図は集積回路素子のリードにYAG
レーザ光を照射・加熱して撮像したものである。熱画像
の座標は、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とし、左上が原
点となる。

同図において、１は基板、２は導電パターン、４はリ
ードである。リードが一番高温であり、導電パターン、
基板の順に温度が低くなっている。導電パターンにはは
んだのフィレット14が形成されている。

熱画像から各部位を分割・特定する手順の一実施例を
以下に説明する。

第３図は第２図の温度分布をヒストグラム表示した図
である。同図において、15は基板の温度分布に対応する
画素数のピーク、16は導電パターンの温度分布に対応す
る画素数のピーク、17はリードの温度分布に対応する画
素数のピーク、17はリードの温度分布に対応する画素数
のピークである。それぞれのピークの間の谷底を示す温
度を分割・特定するしきい値温度とすると、18は基板の
導電パターンを分割・特定するしきい値温度であり、19
は導電パターンとリードを分割・特定するしきい値温度
である。分割・特定するしきい値温度18以下の温度領域
にある画素の座標を抽出することによって基板を特定す
ることができ、18を超え19以下の温度領域にある画素の
座標を抽出することによって導電パターンを特定するこ
とができる。同様に19を超える温度領域にある画素の座
標を抽出することによってリードを特定することができ
る。

第４図は、以上の方法によって、分割・特定した熱画
像の模式図の一例を示す。この第４図は、基板１を分割
・特定した場合である。

次に、分割・特定した各部位の欠陥の面積を算出し、
欠陥の境界条件から欠陥の種類を判別し、接合部の良否
を判定する方法について説明する。

まず、熱画像から、接合部各部位の欠陥を分割・特定
し、欠陥の境界の条件から欠陥の種類を判別し、欠陥の
種類および欠陥の面積あるいは面積割合等から接合部の
良否を判定する方法の一実施例について述べる。

第５図に基板の温度分布のヒストグラムを示してい
る。同図において、15は基板の温度分布に対応する画素
数のピーク、20は欠陥の温度分布に対応する画素数のピ
ーク、21は基板と欠陥とを分割・特定するしきい値温度
である。

基板に存在する欠陥としては、ブリッジとはんだボー
ルが考えられる。ブリッジはリードあるいは導電パター
ンと接触しているため、リードあるいは導電パターンの
熱が伝導して加熱され、且つ、熱抵抗が小さいために、
基板より高温である。また、はんだボールは、基板の熱
が伝導して加熱されるので、はんだボールの温度は基板
よりも低温であるが、形が球状であり、基板から放射さ
れる赤外線を反射するため、実際の温度より高温に表示
される。従って、しきい値温度21を超える温度領域を構
成する画素を抽出すれば、欠陥部（ブリッジあるいはは
んだボール）を分割・特定することができる。

また、欠陥部の総面積あるいはその検査対象物に占め
る割合は、しきい値温度を超える画素の数あるいは検査
対象物を構成する画素の総数に対する欠陥画素数の比率
から算出することができる。

なお、上記欠陥の面積割合の算出は、検査対象物を構
成する画素の総数に対する欠陥画素数の比率から算出す
るが、これは見方を変えれば温度分布のばらつきを表示
するものである。すなわち、欠陥部を分割・特定するし
きい値を超える高温の画素数が多いことは、温度分布の
ばらつきが大きいことを意味する。従って、温度分布の
標準偏差を欠陥面積割合の代用特性として使用すること
ができる。

標準偏差ｓは次式によって求める。

s;検査対象物を構成する画素の温度に対する標準偏差 i,m;検査対象物を構成する画素のＸ軸に関する最小値と
最大値 j,n;検査対象物を構成する画素のＹ軸に関する最小値と
最大値 Ｔ（Xi,Yj）；座標（Xi,Yj）で示される画素の温度 N;対象物を構成する画素の総数 第６図はブリッジあるいははんだボールを分割・特定
した基板の熱画像を示している。

同図において、22はブリッジ、23ははんだボール、24
は導電パターンに接して、Ｙ軸方向に設定した視野の枠
を示す。

次にブリッジとはんだボールの判別方法について説明
する。

第７図は第６図の視野の枠24の部分を示している。同
図において22はブリッジ、25は走査方向を示す矢印であ
る。同図に示すようにＸ軸に沿ってしきい値温度21を超
える温度を検出するまで走査を行い、しきい値温度21を
最初に超える画素の座標をスタートポイントとして、メ
モリに記録する。

次に、第８図に示す優先順位に沿ってしきい値温度21
を超える温度の画素を検出しメモリにその座標を記録す
る。この走査を繰り返して行いスタートポイントまで戻
ってきたら、欠陥（ブリッジあるいははんだボール）の
輪郭線の座標（Xdi、Ydj）〜（Xdm、Ydn）が求まる。

ブリッジは隣合う導電パターンがはんだによって短絡
している状態であるので、ブリッジは導電パターンと接
触しており、且つ少なくとも視野の端まで広がっている
必要がある。従って、ブリッジである条件は、第６図の
領域Ａおよび同Ｂに示すように、まず領域Ａについて
は、 Ydmax（４）＋１＝Ypmin（５）、且つ Ydmax−Ydmin（１）＞α である（ここで、かっこ内の数値は図示の値である）。
また領域Ｂについては、 Ydmin（14）−１＝Ypmax（13）、且つ Ydmax（17）−Ydmin（14）＞α である（同様に、かっこ内の数値は図示の値である）。
したがって、αは２ということになる。ただし、 Ydmax、Ydmin;欠陥を構成する画素のＹ軸に関する最
大値と最小値 Ypmax、Ypmin;導電パターンを構成する画素のＹ軸に
関する最大値と最小値 α ；設定値 以上の手順でブリッジが判別でき、それ以外をはんだ
ボールと判別する。

次に個々の欠陥の面積を求める方法の一実施例につい
て述べる。

上記の方法で、欠陥の輪郭の座標（Xdi、Ydj）〜（Xd
m、Ydn）を求め、次式の様にＸ軸の座標の最大値と最小
値の差についての総和を求めれば、個々の欠陥の面積Ｓ
を求めることができる。

j,n;欠陥のＹ座標の最小値と最大値（Ydj、Ydn） Xdmax、Xdmin;YdjからYdnにおけるＸ軸の最大値と最
小値 とする。この走査を基板全体に繰り返して行うことによ
り、全てのブリッジもしくははんだボールを抽出するこ
とができる。

ブリッジの場合は、導電パターンが短絡されるので不
合格と判定する。

はんだボールについては、はんだボールの総面積ある
いは該総面積の基板に対する面積割合、あるいは個々の
はんだボールの面積をそれぞれの設定値と比較すること
によって、接合部の良否を判定する。

次に、熱画像から、接合部各部位の欠陥を分割・特定
し、欠陥の温度分布パターン等から欠陥の種類を識別
し、欠陥の面積あるいは面積割合から接合部の良否を判
定する方法の一実施例について述べる。

第９図にリード部の温度分布のヒストグラムを示す。
同図において、17はリード部の温度分布に対応する画素
数のピーク、26は欠陥部の温度分布に対応する画素数の
ピーク、27はリード部と欠陥部とを分割・特定するしき
い値温度である。

欠陥は、熱の伝導に対して抵抗として作用するので、
リードの熱が導電パターンに伝導するのが妨げられ、欠
陥部はリード部よりも高温となる。従って、しきい値温
度27を超える温度領域を構成する画素を抽出すれば、欠
陥部を分割・特定することができる。

また、欠陥部の総面積および面積割合あるいは個々の
欠陥の面積は上記の方法で算出する。

第10図に欠陥部を分割・特定したリード部の熱画像を
示す。同図において28は欠陥部、29および30は欠陥部の
重心を通る水平線（リードの中心軸に平行な線）および
垂直線（リードの中心軸に垂直な線）を示す。

分割・特定したリード領域の重心と中心軸は次のよう
にして求める。

このリード領域を構成する画素の座標から、それぞれ
の重心座標（Xg、Yg）および長軸（リード領域の長さ方
向）の傾き角（θ）を次式によって算出する。なお、欠
陥部の重心座標の算出も同様である。

長軸の傾き角：θ＝（1/2）tan^-1［2Ixy/（Ix−Iy）］ ここで Ｎ ：対象物（リード領域）を構成する画素の総数 Xi、Yj:対象物（リード領域）を構成する画素の座標 算出された重心座標と長軸の傾き角からリード領域の
中心軸が得られる。

第11図（ａ）、（ｂ）にこの水平線29および垂直線30
上の温度分布図を示す。同図において、31は欠陥部に対
応する温度分布である。

欠陥部の重心を通過するリード部中心軸に対して水平
・垂直線上の温度分布パターンを、記録されている内部
欠陥の温度分布パターンと比較することにより、ボイ
ド、接合不良あるいはブローホール等内部欠陥の種類を
判別することができる。すなわち、ボイド部は接合不良
部よりも高温の温度分布を示し、接合不良部はボイド部
よりも幅広い温度分布を示すので容易に判別することが
できる。また、ブローホールは小さい面積の欠陥が多数
存在するので、判別が容易である。

ボイド、接合不良あるいはブローホール等の欠陥につ
いては、総面積および面積割合あるいは標準偏差、ある
いはまた、個々の欠陥の面積をそれぞれの欠陥に対する
設定値と比較することによって、接合部の良否を判定す
る。

次に、分割・特定した部位の面としての温度情報か
ら、はんだの良否を判定し、欠陥の種類を判別する手順
について述べる。

分割・特定された導電パターンの領域内で設定値を超
える温度領域を構成する画素を抽出する。

第12図に分割・特定された導電パターンの熱画像を示
している。同図において、14は設定値を超える温度領域
を示す。

導電パターンよりも高温の温度領域14は、リードを取
り囲んでいる。これはリードの周辺に滑らかに形成され
たはんだのフィレットを表示している。すなわち、滑ら
かなフィレットは赤外線カメラの観測軸に対して傾斜し
ているので、周辺から放射される赤外線を反射し、実際
の温度よりも高温に表示される。

高温の温度領域を構成する画素の数が、設定値を超え
る場合は充分にフィレットが形成されている。すなわ
ち、充分にぬれていると判定し合格とする。

画素の数が設定値以下の場合は、はんだ不足あるいは
ぬれ不足と判定し不合格とする。

はんだ不足の場合は、フィレットが殆ど形成されてい
ないため、熱画像は基板、導電パターンおよびリードが
そのまま表示される最も単純な形となる。また、リード
および導電パターンの表面がともにフラットな凸形状と
なるため、各部位の温度境界線が明確に出現する。これ
らの温度分布図を標準温度分布図と比較することによ
り、接合部のはんだ不足は容易に判別することができ
る。

第13図ははんだ不足の場合の熱画像を示している。同
図において、１は基板、２は導電パターン、４はリー
ド、32はリードの中心軸、33はリードの重心座標におい
て中心軸32と直交する垂直線である。

第14図（ａ）、（ｂ）は中心軸および垂直線上の温度
分布の模式図の一例である。同図において、34は基板に
対応する温度分布、35は導電パターンに対応する温度分
布、36はリードに対応する温度分布である。両図とも段
階状の極めて単純な形をしている。

上記の場合、導電パターンの領域内を一括して観察し
たが、より精密な検査が要求される場合は、導電パター
ンを３つの領域に分割し、それぞれの領域に視野を設
け、各視野毎に上記の手順を行う。これによって、リー
ドを囲む３つの側面のフィレットの状態を検査すること
ができる。

第15図は導電パターン部に設定した視野の一例を示し
ている。同図において、14は設定値を超える温度領域、
37−１、37−２および37−３はそれぞれリードを囲む３
つの側面に設定した視野の枠を示す。

次に、分割・特定した部位の面としての情報から、は
んだの良否を判定する手順について述べる。

第16図は分割・特定された導電パターンとリードの熱
画像を示している。同図において、２は導電パターン、
４はリード、38は導電パターンの中心軸、39はリードの
中心軸である。導電パターンの中心軸38とリードの中心
軸39の間の距離（画素の数）、あるいは両中心軸の傾き
角の差がそれぞれの設定値を超える場合はリードの位置
ずれと判定し不合格とする。

以上、検査対象各部位について、それぞれの領域内の
各画素の温度情報を解析して、接合部に存在する欠陥の
総面積あるいは欠陥面積割合あるいは個々の欠陥の面
積、あるいはまた、該領域内の標準偏差、設定値を超え
る温度領域の面積を算出し、それぞれの値を設定値と比
較することによって、接合部の良否を判定する手順につ
いて述べた。また、欠陥の領域の境界条件を設定した条
件と比較することにより、あるいは欠陥部の温度分布パ
ターンを設定値と比較することにより、欠陥の種類を判
別し、接合部の良否を判定する手順について述べた。

また、検査対象部位について、領域内の各画素の面と
しての形状情報を解析して、中心軸間の距離あるいは中
心軸の傾き角の差を算出し、それぞれの値を設定値と比
較することによって、接合部の良否を判定する手順につ
いて述べた。

上記の場合、基板、リードおよび導電パターンの各領
域内の全ての画素の持つ温度情報を解析するので、接合
部の状態を総括的に解析することが出来る。ただ、検査
時間を短縮するために、基板、リードおよび導電パター
ンの各領域内の全ての画素を解析の対象とする代りに、
それぞれの領域内の一部に、特定の視野を設け、視野内
の画素の持つ温度情報を解析して、接合部の良否を判定
することができる。この場合も、接合部の温度情報を面
としてとらえ解析する本発明の特徴を損なうものではな
い。

上記の実施例においては、接合部の加熱方法として、
YAGレーザの出力ビームをリードに照射する方法を採用
している。この場合、正確な情報を得るためには、レー
ザ光を照射するための位置決め精度が重要となる。この
ため、CCDカメラによって被検査物の実体写真を撮影
し、その画像処理によって被検査物とレーザの集光ユニ
ットの位置決めを行っている。この場合、ブリッジ、は
んだボール、はんだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置
ずれ等のような外観的に判別できる欠陥については、接
合部をCCDカメラで撮像し、その実体写真を画像処理す
ることによっても、検出・判定することができる。

これら外観的に識別できる欠陥の一部あるいは全てを
CCDカメラによる実体写真により、またボイド、接合不
良あるいはブローホール等の内部欠陥等については、熱
画像により画像処理を行い欠陥を判別し、接合部の良否
の判定を行うことによって、検査時間の短縮を図ること
がある。この場合も、接合部の温度情報を面としてとら
え解析する本発明の特徴を損なうものではない。

上記の実施例は、熱エネルギーをリードに照射し、リ
ードからはんだ、導電パターン、基板へと熱が伝導する
場合である。

熱エネルギーを基板に照射し、基板から導電パター
ン、はんだ、リードへと熱が伝導する場合も上記実施例
と同様の方法で、接合部の欠陥を検出・判定することが
できる。

次に基板にはんだ付けされた集積回路素子の接合部検
査手順の一実施例を示す。

第17図（ａ）ないし（ｆ）は接合部検査のフローチャ
ートである。

まずステップS1により被検査対象の接合部について、
温度分布のヒストグラムを作成し、各部位を分割・特定
するしきい値温度を算出する。つぎにステップS2により
しきい値温度によって、熱画像上の基板領域を分割・特
定する。

次いで、ステップS3により基板領域内の温度分布ヒス
トグラムを作成し、欠陥部を分割・特定するしきい値温
度を算出する。そして、ステップS4により欠陥部を分割
・特定できるか否かを検証し、温度分布ヒストグラムに
１つのピークしか存在せず欠陥部を分割・特定できない
場合は、ステップS11に進み“リード部領域を分割・特
定する”。欠陥部を分割・特定できる場合は、ステップ
S5により欠陥部を分割・特定し、ステップS6により欠陥
部の面積あるいは面積割合を算出する。

次いで、ステップS7により欠陥の輪郭線上の画素座標
を求める。そしてステップS8により欠陥が導電パターン
と接触し、且つ所定の広がりを持っているか否かを検証
し、導電パターンに接触し、且つ設定値を超える広がり
を持っていればブリッジと判定し不合格とする。不合格
の条件は、個々の欠陥の輪郭の座標（Xdi、Ydj）〜（Xd
m、Ydn）を求め、 Ydmax＋１＝Ypmin、且つ、Ydmax−Ydmin＞α もしくは、 Ydmin−１＝Ypmax、且つ、Ydmax−Ydmin＞α ただし、 Ydmax、Ydmin;欠陥を構成する画素のＹ軸に関する最大
値と最小値 Ypmax、Ypmin;導電パターンを構成する画素のＹ軸に関
する最大値と最小値 α ；設定値 欠陥が導電パターンと接触していないか、あるいは広
がりが設定値以下であればはんだボールと判定する。は
んだボールと判定された欠陥については、ステップS9に
より輪郭線の座標から、個々のはんだボールの面積を算
出する。

すなわち、個々の欠陥の輪郭の座標（Xdi、Ydj）〜
（Xdm、Ydn）を求め、次式により個々の欠陥の面積Ｓを
算出する。

j, n;欠陥のＹ座標の最小値と最大値（Ydj、Ydn） Xdmax、Xdmin;YdjからYdnにおけるＸ軸の最大値と最小
値 そしてステップS10により欠陥部面積、欠陥部面積割
合あるいは個々の欠陥の面積をそれぞれの設定値と比較
し、設定値を超えるはんだボールが存在する場合は不合
格とする。

設定値以下の接合部およびステップS4で基板領域内に
欠陥部を分割・特定できなかった接合部については、ス
テップS11によりリード部領域を分割・特定する。次い
で、ステップS12によりリード部領域内の温度分布ヒス
トグラムを作成し、欠陥部を分割・特定するしきい値温
度を算出する。ステップS13により欠陥部を分割・特定
できるか否かを検証し、温度分布ヒストグラムに１つの
ピークしか存在せず欠陥部を分割・特定できない場合
は、ステップS19に進み、“導電パターンを分割・特定
する”。欠陥部を分割・特定できる場合は、ステップS1
4により欠陥部を分割・特定し、ステップS15により欠陥
部の面積、面積割合あるいは個々の欠陥の面積を算出す
る。

次いで、ステップS16により個々の欠陥の重心を通る
水平線（リードの中心軸に平行な線）と垂直線上の温度
分布図を作成する。

個々の欠陥の重心を通る水平線と垂直線は次のように
して求める。まず、リードの中心軸を次のようにして求
め、次いで個々の欠陥の重心座標を通るリードの中心軸
に平行な線とそれに垂直な線を引く。

リード領域を構成する画素の座標から、重心座標（X
g、Yg）および長軸（リード領域の長さ方向）の傾き角
（θ）を次式によって算出する。

長軸の傾き角；θ＝（1/2）tan^-1［2Ixy/（Ix−Iy）］ ここで、 Ｎ ；対象物（リード領域）を構成する画素の総数 Xi、Yj;対象物（リード領域）を構成する画素の座標 算出された重心座標と長軸の傾き角からリードの中心
軸が得られる。

次いで、ステップS17により記録されているリード部
内部欠陥の温度分布パターンと比較し、ボイド、接合不
良あるいはブローホール等の内部欠陥を判別する。ステ
ップS18により、欠陥部面積、欠陥部面積割合あるいは
個々の欠陥の面積が、欠陥種類別の設定値を超えている
場合は不合格とする。

設定値以下の接合部およびステップS13でリード部領
域内に欠陥部を分割・特定できなかった接合部について
は、ステップS19により導電パターンを分割・特定す
る。次いで、ステップS20により導電パターン領域内
に、リードを囲む３つの側面に視野を設定し、ステップ
S21により各視野内において、設定値を超える温度領域
の面積を算出する。次いで、ステップS22により各視野
内の高温領域の面積が設定値以下の場合ははんだ不足あ
るいはぬれ不足として不合格とする。

各視野内の高温領域の面積が設定値を超える接合部に
ついては、ステップS23により導電パターンとリード部
の中心軸間の距離あるいは両中心軸の傾き角の差を算出
する。次いで、ステップS24により中心軸間の距離ある
いは傾き角の差が設定値を超える場合はリード位置ずれ
として不合格とする。設定値以下の接合部は合格とす
る。

また、ステップS22により各視野内の高温領域の面積
が設定値以下の接合部については、ステップS25により
リードの中心軸および重心で直交する垂直線上の温度分
布図を作成する。次いで、ステップS26により中心軸お
よび垂直線上の温度分布が単純な階段状を呈している場
合ははんだ不足、そうでない場合はぬれ不足と判別す
る。

以上の検査手順によって、接合部のブリッジ、はんだ
ボール、はんだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ
等の外観的な欠陥だけでなく、ボイド、接合不良あるい
はブローホール等の内部欠陥も漏れなく検出し、接合部
の良否の判定を行うことができる。

上記の検査手順において、ブリッジ、はんだボール、
はんだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ等外観的
に検出できる欠陥の判定については、CCDカメラ等で接
合部の実体写真を撮影し、その画像処理と解析によって
行うことが出来る。しかし、その場合も、ボイド、接合
不良あるいはブローホール等の内部欠陥については、熱
画像の解析を必要とする。

第18図は検査装置のブロックダイアグラムの一実施例
を示すものである。同図は被検査対象物をYAGレーザで
加熱する場合を示している。

システム制御部40に、あらかじめ基板上の各種実装部
品の配置位置、接合部配置位置および検査順序等をデー
タとして入力しておき、また、検査レベルの設定等を行
う。

システム制御部40からの指令により、制御部41は次に
示すシーケンス制御を行う。

Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル制御部42を介して、Ｘ−Ｙ−Ｚテ
ーブル43に搭載された被検査対象物44の被検査対象接合
部を、システム制御部40に入力された検査順序に基づい
て所定の位置に移動し、一次位置合わせ（粗移動）を行
う。

カメラ制御部45を介して、CCDカメラ46により被検査
対象接合部の画像を取り込み、位置データを計測し２次
位置合わせ（微移動）を行う。

加熱制御部47を介して、被検査対象接合部に対応した
レーザの照射を行う。レーザ発生器48から発せられるレ
ーザは、集光ユニット６を通じて被検査対象接合部に照
射される。照射と同期して、熱画像の撮像が行われる。
すなわち、所定の照射条件で照射された被検査対象接合
部から放射される赤外線は、赤外線カメラ９によって受
光されアナログ熱像信号として出力される。アナログ熱
像信号はA/D変換器49によってデジタル量に変換され、
画像情報としてのイメージメモリ50の所定のアドレスに
記録される。イメージメモリ50に記録された熱像信号
は、次の手順で処理され、接合部の良否の判定が行われ
る。

画像情報読出部51は、イメージメモリ50に記録された
熱像信号を読出す。

温度情報処理部52は接合部各部位を構成する各画素の
温度分布のヒストグラムを作成し、各部位を分割・特定
するしきい値温度を算出し、形状分割・特定部54はしき
い値温度に基づき各部位を分割・特定する。

温度情報処理部52は、分割・特定された各部位を構成
する各画素の温度分布のヒストグラムを作成し、欠陥部
を分割・特定するしきい値温度を算出し、欠陥面積算出
部53はしきい値温度により欠陥部の面積あるいは面積割
合を算出する。欠陥判定部58は欠陥面積あるいは欠陥面
積割合をシステム制御部40に設定された検査レベルに基
づいて選択されたデータベース59の設定値と比較・照合
し、合否の判定を行う。

上記の場合、温度情報処理部52で欠陥部を分割・特定
するしきい値温度を算出し、欠陥面積算出部53で欠陥の
面積を算出したが、温度情報処理部52でしきい値を算出
したのち形状分割・特定部で欠陥を分割・特定し、次い
で、欠陥面積算出部53で欠陥の面積を算出する場合もあ
る。

形状分割・特定部54は、また欠陥部を分割・特定し、
形状情報処理部55において、欠陥の輪郭線上の画素座標
を求め、欠陥判定部58においてデータベース59に記録さ
れている数式に基づいて欠陥を判別し、合否の判定を行
い、次いで、欠陥面積算出部53において個々の欠陥の面
積を算出し、欠陥判定部58はこの面積をシステム制御部
40に設定された検査レベルに基づいて選択されたデータ
ベース59の設定値と比較・照合し、合否の判定を行う。

形状情報処理部55は、また、形状分割・特定部54によ
って分割・特定された個々の欠陥の重心を通る水平線と
垂直線を求める。次いで、温度分布図作成部56は温度情
報処理部52からの温度情報に基づき、個々の欠陥の重心
を通る水平線と垂直線上の温度分布図を作成する。欠陥
判定部58はデータベース59に記録されている温度分布パ
ターンと比較・照合して個々の欠陥の種類を判別し、シ
ステム制御部40に設定された検査レベルに基づいて選択
されたデータベース59の欠陥種類別の設定値と比較・照
合し合否の判定を行う。

形状情報処理部55は、また必要に応じて、形状分割・
特定部54によって分割・特定された各部位領域内に、所
定の視野を設定する。特定温度領域面積算出部57は、設
定された視野について、システム制御部40に設定された
検査レベルに基づいて選択されたデータベース59の特定
温度の設定値を超える温度領域の面積を算出する。欠陥
判定部58は、この高温領域の面積をシステム制御部40に
設定された検査レベルに基づいて選択されたデータベー
ス59の高温領域面積の設定値と比較・照合し合否の判定
を行う。

不合格となった接合部について、形状情報処理部55は
視野内に所定の特定線を設定し、温度分布図作成部56は
温度情報処理部52からの温度情報に基づき、特定線上の
温度分布図を作成する。欠陥判定部58はデータベース59
に記録されている温度分布パターンと比較・照合し、欠
陥の種類を判別する。

形状情報処理部55は、また形状分割・特定部54で分割
・特定された接合部の各部位に、必要に応じて複数の部
位の中心軸間の距離あるいは中心軸の傾き角の差を算出
する。欠陥判定部58は、中心軸間の距離あるいは傾き角
の差を、システム制御部40に設定された検査レベルに基
づいて選択されたデータベース59の設定値と比較・照合
し合否の判定を行う。

表示処理部60は、熱像信号および付加情報の表示処理
を行い、所定の色彩・形式で必要な情報を表示器61に表
示する。

プリンタ62は、必要に応じてそれらの情報を記録す
る。

検査データ・合否判定データ保存部63は、欠陥判定部
58の判定状況および判定結果を保存する。これら保存さ
れたデータは、データベース修正のために利用される。

一つの検査対象接合部の検査が完了すると、制御部41
はシステム制御部40に入力された検査順序に基づき、再
び上述のシーケンス制御を繰り返す。すなわち、Ｘ−Ｙ
−Ｚテーブル制御部42を介して、Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル43
に搭載された被検査対象物44の次の接合部の一次位置合
わせ（粗移動）を行い、以下繰り返す。

また、上述の手順においては、ブリッジ、はんだボー
ル、はんだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ等外
観的に識別できる欠陥についても、熱像信号を処理して
欠陥の検出と合否の判定を行っている。これらの外観的
に識別できる欠陥については、その一部あるいは全部に
ついて、CCDカメラで接合部の実体写真を撮影し、その
画像信号を処理・解析して欠陥の検出と合否の判定を行
うことがある。

すなわち、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部で被検査対象物の一次位
置合わせを行った後、CCDカメラで二次位置合わせを行
う場合があるが、その時同時に外観的に識別できる欠陥
を判定し、不合格となった接合部については熱画像によ
る検査を省略して、次の接合部の検査に移行し、検査時
間の短縮を図る。しかし、この場合においても、ボイ
ド、接合不良あるいはブローホール等の内部欠陥につい
ては、熱像信号を処理して、欠陥の形状を分割・特定
し、欠陥の種類を判別する。次いで、欠陥部面積、欠陥
部面積割合あるいは個々の欠陥の面積等を算出し、欠陥
種類別の設定値と比較・照合して、接合部の良否を判定
する本発明の技術を必要とすることは言うまでもない。

以上本発明の実施例を図面について具体的に説明した
が、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、従来の、ある一箇所の温度の
時間的変化、あるいは一定時間加熱後の線上の温度分布
パターンから、接合部の良否を判定するのではなく、接
合部各部位の画素の温度情報から全ての欠陥を検出し、
これら欠陥の温度分布あるいは形状情報等を総合的に検
討して欠陥の種類を判別し、欠陥の種類に応じてそれぞ
れの設定値と比較・照合することによって、接合部のは
んだ付けの良否を判定している。したがって、正確なは
んだ付け不良の検出ができる。

また、被検査対象物各部位の形状をはじめに分割・特
定し、各部位について欠陥種類の検出、良否の判定を行
うことにより、検査の信頼度が高く、外観的な欠陥と内
部的な欠陥を独立したステップで検査できるので、検査
時間の短縮化も図れる等、多くの利点を持っている。

さらに、欠陥の種類が判別できるので、判別の結果を
前工程であるはんだ付け工程にフィードバックすれば、
はんだ付け工程の改善に寄与し、欠陥の発生を未然に防
止することができる等、産業上貢献するところが大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明する図、第２図はカラーモ
ニタに表示された接合部の熱画像を示す図、第３図は第
２図の温度分布をヒストグラム表示した図、第４図は基
板を分割・特定した熱画像の模式図、第５図は基板の温
度分布ヒストグラム、第６図ははんだボールあるいはブ
リッジを分割・特定した基板の熱画像を示す図、第７図
は第６図の一部を拡大して示した図、第８図は第７図の
熱画像を走査するための優先順序を示す図、第９図はリ
ード部の温度分布のヒストグラム、第10図は欠陥部を分
割・特定したリード部の熱画像を示す図、第11図
（ａ）、（ｂ）は欠陥部の重心を通る水平線、垂直線上
の温度分布を示す図、第12図は分割・特定された導電パ
ターンの熱画像を示す図、第13図ははんだ不足の場合の
熱画像を示す図、第14図（ａ）、（ｂ）は温度分布の模
式図、第15図は導電パターン部に設定した視野の一例を
示す図、第16図は分割・特定された導電パターンとリー
ドの熱画像を示す図、第17図（ａ）ないし（ｆ）ははん
だ接合部を検査するためのフローチャート、第18図は本
発明に係る装置の構成を示すブロック線図、第19図は従
来のはんだ付検査装置の説明図である。 １……プリント基板、２……導電パターン、３……電子
部品、４……リード、５……はんだ、６……集光ユニッ
ト、７……レーザビーム、８……赤外線、９……赤外線
カメラ、10……拡大レンズ、11……イメージプロセッ
サ、12……カラーモニタ、13……コンピュータ、14……
はんだフィレット、15,16,17,20,26……ピーク、18,19,
21,27……しきい値温度、22……ブリッジ、23……はん
だボール、24,37……視野枠、25……走査方向、28……
欠陥部、29……欠陥の重心を通る水平線、30……欠陥の
重心を通る垂直線、32……リードの中心軸、33……中心
軸32と直交する垂直線、34……基板に対応する温度分
布、35……導電パターンに対応する温度分布、36……リ
ードに対応する温度分布、38……導電パターンの中心
軸、39……リードの中心軸。

フロントページの続き (72)発明者 境 武生 埼玉県川越市芳野台２丁目８番65号 デ ンヨー株式会社埼玉工場内 (72)発明者 清水 賀正 埼玉県川越市芳野台２丁目８番65号 デ ンヨー株式会社埼玉工場内 (72)発明者 近藤 嘉洋 埼玉県川越市芳野台２丁目８番65号 デ ンヨー株式会社埼玉工場内 (56)参考文献 特開 平１−307650（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216246（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−12044（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部
   に熱エネルギーを照射し、前記被検査部から放射される
   赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合部
   を検査する装置において、 前記赤外線カメラの出力信号を画像情報として記憶する
   メモリーと、 このメモリーのデータを基に、欠陥部を分割・特定する
   ためのしきい値温度を算出する温度情報処理部と、 この温度情報処理部によるしきい値温度に基づき、欠陥
   部を分割・特定する形状分割・特定部と、 分割・特定された欠陥部の輪郭線上の画素座標を求める
   形状情報処理部と、 この形状情報処理部において求めた個々の欠陥の輪郭の
   画素座標を、前記画像情報記録部に記録された設定条件
   と比較・照合することによって欠陥の種類を判別する欠
   陥判別部と、 をそなえたことを特徴とする電子部品の接合部検査装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、 前記欠陥部の輪郭座標から重心を求め、この重心を通る
   特定線上の温度分布図を作成する温度分布図作成部を有
   し、 前記温度分布図を、前記設定条件の代わりに前記メモリ
   ーに記憶された設定温度分布パターンと比較・照合する
   ことによって、欠陥の種類を判別することを特徴とする
   電子部品の接合部検査装置。
3. 【請求項３】熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部
   に熱エネルギーを照射する手段を有し、前記被検査部か
   ら放射される赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子
   部品の接合部を検査する装置において、 前記赤外線カメラの出力信号を画像情報として記憶する
   メモリーと、 このメモリーのデータを基に、接合部の部位を分割・特
   定するためのしきい値温度を算出する温度情報処理部
   と、 前記しきい値温度により所定の部位を分割・特定する形
   状分割・特定部と、 特定された部位に所定の視野を設定する形状情報処理部
   と、 前記視野について設定温度を超える温度領域の面積を算
   出する特定温度領域面積算出部と、 前記面積を前記メモリーに記録された設定値と比較・照
   合して欠陥か否かを判定する欠陥判定部と、 前記視野内の欠陥における特定線上の温度分布図を作成
   する温度分布図作成部と、 前記温度分布図を前記メモリーに記録された設定温度分
   布パターンと比較・照合することにより、欠陥の種類を
   判別する欠陥判別部と、 をそなえたことを特徴とする電子部品の接合部検査装
   置。
4. 【請求項４】熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部
   に熱エネルギーを照射し、前記被検査部から放射される
   赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合部
   を検査する装置において、 前記赤外線カメラの出力信号を画像情報として記憶する
   メモリーと、 このメモリーのデータを基に、接合部の部位を分割・特
   定するためのしきい値温度を算出する温度情報処理部
   と、 前記しきい値温度により所定の部位を分割・特定する形
   状分割・特定部と、 この形状分割・特定部により特定された２つの部位の中
   心軸間の距離あるいは傾き角の差を算出する形状情報処
   理部と、 前記算出された中心軸間の距離あるいは傾き角の差のう
   ちの少なくとも一方の値を対応する設定値と比較・照合
   することにより前記２つの部位の位置ずれを判定する欠
   陥判定部と、 をそなえ、前記接合部における前記２つの部位の位置ず
   れを判定することを特徴とする電子部品の接合部検査装
   置。