JP2844348B2

JP2844348B2 - 画像処理による半田量判別方法

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Publication number: JP2844348B2
Application number: JP1165813A
Authority: JP
Inventors: 隆弘山本; 宗敏沼田
Original assignee: ROZEFU TEKUNOROJII KK
Current assignee: ROZEFU TEKUNOROJII KK
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JPH0329807A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、リフロー基板上でICリードの半田量を検査
する方法に関する。

〔従来の技術〕リフロー基板上のICの半田量検査は、今まで検査員に
よって行われている。検査員は、20〜50倍程度の倍率の
手動検査器を用い、半田量を目視で観察し、その量を判
別していた。

近年、このような検査を自動化しようとする試みとし
て、レーザ光やＸ線を用いた半田量検査方法が開発され
ている。

まず、レーザ光を用いた半田量検査は、第１図に示す
ように、リフロー基板のランド１と、その上に取り付け
られたICリード２との間の半田部３にレーザ光を照射
し、そのＺ方向の反射位置の違いを利用している。すな
わち、レーザ光４は、照射器５から回転ミラー６によっ
てＸ軸方向に掃引され、半田部３の表面に照射され、そ
の半田量の大小によって、反射位置を異にしながら集光
レンズ７を経て検出器８に達する。このときの反射側の
レーザ光４は、半田部３の量の変化によって、光路を異
にしながら検出器８の検出面に入射される。このよう
に、反射側のレーザ光４の入射位置は、半田部３の半田
量つまりその高さの変化によって決定される。そこで、
測定システムは、照射器５の位置で反射側のレーザ光４
の入射位置を半田部３の全ての範囲で識別することによ
って、半田部３の形状からその量を算出していく。

一方、Ｘ線を用いた半田量検査は、リフロー基板のラ
ンド１の例えば背面側の照射器10から半田部３に向けて
Ｘ線９を照射し、リフロー基板、そのランド１および半
田部３にＸ線９を透過させることによって行われる。す
なわち、Ｘ線９は、リフロー基板のランド１および半田
部３を透過し、Ｘ線カメラ11によって撮影される。Ｘ線
９の透過率は、原子量の大きい物質ほど低く、また同じ
物質でもその厚さに反比例して低くなるという性質を有
している。したがって、Ｘ線画像中で、黒く写った部分
は、原子量の大きい鉛を含む半田部３である。その黒い
部分から半田部３の位置が識別でき、またその部分の明
るさから半田部３の半田量が判別できる。

〔従来技術の問題点〕

目視の半田検査は、検査員の疲労をもたらし、労務管
理の問題から、自動化に切り換えられつつある。また、
レーザ式の半田量検査やＸ線式の半田量検査では、共に
装置の価格が高く、企業側にとって採算性の難点があ
る。また、Ｘ線式の半田量検査は、取り扱い作業員の安
全上の問題もある。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は、Ｘ線やレーザ光などの
特殊な光線でなく、通常の照射光から半田部の画像を得
ることによって、安価な画像処理を応用して、ICリード
の半田量を検出することである。

〔発明の解決手段〕

そこで、本発明は、リフロー基板のランド上で、ICリ
ードの先端の半田部の照射に、通常の光源から照射光を
異なる角度を照射し、半田部の輝度ピーク位置のずれ量
とそのずれ方向とを画像処理によって識別し、２つの輝
度ピーク位置のずれ量から半田部の曲率を求め、この曲
率から半田量を求めるようにしている。

〔発明の実施例〕

第３図、第４図および第５図は、リフロー基板のラン
ド１の上にICリード２の先端部分を半田部３によって固
定した状態を示している。そして、第３図は、適量の半
田部３の凹断面形状を示しており、また第４図は、半田
過多の凸断面形状を、第５図は半田過少の急斜面形状を
それぞれ示している。このように、半田部３の表面形状
は、その量によって特徴的な形態となっている。

本発明の方法は、異なる角度からの２つの照射光12
a、12bを得るため、例えば高さの異なる２つの光源15
a、15bを用いる。これらの光源15a,15bは、通常のもの
例えば白熱ランプであり、リフロー基板のランド１の表
面から適当な高さを異にしながら配置されていて、それ
ぞれの照射光12a、12bを半田部３の表面に向けて照射で
きる状態にある。

半田部３の半田量が適量であれば、これらの照射光12
a、12bは、第３図のように、反射点または輝度ピーク14
a、14bを形成しながら反射光13a、13bとなって、カメラ
16に入る。このとき、低い位置の照射光12bの反射点14b
は、高い位置の照射光12aの反射点14aよりもICリード２
の先端に接近した位置で発生している。

また、半田部３の半田量が過量である場合は、２つの
照射光12a、12bは、第４図に示すように、輝度ピーク14
a、14bを形成している。このとき、照射光12bの反射点1
4bは、高い位置の照射光12aの反射点14aよりもICリード
２の先端から離れた位置に発生している。

さらに、半田部３の半田量が過少の場合に、光源15a
からの照射光12aは、半田部３の表面で反射して、カメ
ラ16以外の方向に反射するため、カメラ16に入射しな
い。したがって、カメラ16側から見て、半田部３の表面
に反射点が形成されることもない。なお光源15bからの
照射光12bは、照射光12aと同様に、カメラ16にほとんど
入射しないが、半田部３の表面形状によって、入射する
こともある。

そして、カメラ16は、第６図に示すように、画像メモ
リ17を介し画像処理装置18に接続されている。この画像
処理装置18は、コンピュータよって組み立てられてお
り、画像処理プログラムにもとづいて半田部３の画像処
理を行うほか、このプログラムとの関連で、切り換え器
19を操作し、光源15a、15bの点灯状態を切り換えてい
く。

次に、第７図は画像処理のプログラムを示している。

半田量判別方法のプログラムの開始後に、画像処理装
置18は、まず切り換え器19を操作し、光源15aを点灯状
態とし、照射光12aで検査対象の半田部３を照射する。
この間にカメラ16は、反射光13aによる半田部３を撮像
し、そのときの画像を画像メモリ17に送り込んで記憶さ
せる。ここで、画像処理装置18は、画像メモリ17から半
田部３の画像を読み込み、輝度レベルのしきい値処理に
よって、反射点としての輝度ピーク14aの位置を抽出
し、それを例えばICリード２の先端からの位置データＡ
として記憶する。

このあと、同様に、画像処理装置18は、切り換え器19
の操作によって、光源15aを消し、これに代わって光源1
5bを点灯状態とし、照射光12bで半田部３を照射する。
今度も前回と同様に、カメラ16は、反射光13bをとら
え、半田部３を撮像し、画像メモリ17に送り込む。画像
処理装置18は画像メモリ17から照射光12bによる半田部
３の画像を取り込み、輝度レベルのしきい値処理によっ
て、反射点つまり輝度ピーク14bを抽出し、それを例え
ばICリード２の先端からの位置データＢとして記憶す
る。

光源15aによる画像は、第８図（１）に示す通りであ
り、またその後の光源15bによる半田部３の画像は、同
図（２）に示す通りである。このように、半田部３の半
田量の変化によって輝度ピーク14a、14bの位置は、画像
処理によって識別できる範囲で変化している。この前後
の画像処理の過程で、輝度ピーク14a、14bがICリード２
の先端に近づく方向に動くようであれば、半田部３の半
田量は適量であり、また輝度ピーク14a、14bがICリード
２の先端から離れる方向に変化すれば、半田部３の半田
量は過多となる。そして、光源15aによる輝度ピーク14a
が存在しないならば、半田部３の半田量は過少と評価で
きる。

そこで、画像処理装置18は、輝度ピーク14a、14bの位
置データＡ、Ｂのずれ量（Ａ−Ｂ）を算出し、これから
２つの輝度ピーク14a、14bのずれ量を求めてから、輝度
ピーク14aの存在を確認し、存在しないならば、半田量
過少と判断し、また、輝度ピークの存在時に、大小関係
（Ａ−Ｂ）＞0?の判断を行い、大小関係の不成立時に半
田量過多と判断し、その大小関係の成立時に、半田量適
量と判断し、一連の半田量の判別を終了する。

上記の比較結果から、半田量の適量と過多とが二者択
一的に判断できるが、半田量そのものは数量的に検出さ
れていない。しかし、２つの輝度ピーク14a、14bの位置
ずれ量つまり（Ａ−Ｂ）の値が大きければ、半田部３の
表面の曲率が大きいことになるから、半田部３の半田量
は、曲率の大小から判断できる。そこで、オペレータ
は、（Ａ−Ｂ）の値に対する半田部３の曲率を予め実験
的に関連付けておき、画像処理装置18の記憶エリアに格
納しておく。画像処理装置18は、半田量適量または半田
量過多の判断ステップで、（Ａ−Ｂ）の値に対応する半
田部３の曲率を記憶エリアから読み出し、当該曲率から
半田量を推測する。これにより、半田量の適量や過多だ
けでなく、それぞれの判断結果とともに、それらの半田
部３の半田量も数量的に判断できる。

〔他の実施例〕

上記実施例は、光源15a、15bを高さ方向すなわちＺ方
向の違いとして配置しているが、これらの光源15a、15b
は、原理的には、Ｘ方向の位置の違いであってもよく、
また１つの光源の移動により構成することもできる。

また、特殊なICチップで、ベンドタイプのICリード２
では、Ｘ−Ｚ軸平面内で、カメラ16を少し傾けることに
よって、本発明の方法をそのまま利用することができ
る。

さらに、上記実施例によると、半田無しと半田量過少
の区別はできない。そこで、半田部３がある場合のみ、
光源15bからの反射光13bがカメラ16にくるような光源15
bの角度を選べば、反射光13bの有無を調べることにより
半田無しと半田量過少との区別ができることになる。

〔発明の効果〕

本発明では、下記の特有の効果がある。

まず、レーザ光やＸ線などの特殊な光源が必要とされ
ないため、光源発生装置が安価に製作でき、また特殊な
光線による労働上の災害や衛生面などの問題がなくな
る。

また、本発明の方法が安価な画像処理のプログラムの
分野で、短時間の判断処理により実現できるため、汎用
の画像処理装置などを利用して、半田量の検査が経済的
に実施できる。

さらに、外付けの設備として、光源とカメラとがあれ
ば足り、またこれらが半田付け作業の検査過程にも小ス
ペースで組み込めるため、製品ラインでの設置が容易で
ある。

特に、２つの輝度ピーク位置のずれ量から、半田部の
曲率が求められるから、この曲率により半田量が数量的
に判別できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の方法の側面図、第３図、第
４図および第５図は本発明の方法による撮像過程の側面
図、第６図は画像処理のブロック線図、第７図は画像処
理のプログラムのフローチャート図、第８図は画像の説
明図である。１……リフロー基板のランド、２……ICリード、３……
半田部、12a、12b……照射光、13a、13b……反射光、14
a、14b……輝度ピークまたは反射点、15a、15b……光
源、16……カメラ、17……画像メモリ、18……画像処理
装置、19……切り換え器。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/84 - 21/91 H05K 3/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】リフロー基板のランド上のICリードの半田
量検査において、ICリード先端の半田部に照射光を当
て、その反射光の輝度ピーク位置を画像処理により算出
する過程、照射光の角度を変えた後ICリード先端の半田
部の輝度ピーク位置を画像処理による算出する過程、２
つの輝度ピーク位置のずれ量から半田部の曲率を求め、
この曲率からICリード先端の半田量を判別する過程とか
らなることを特徴とする画像処理による半田量判別方
法。