JP2934014B2 - 半田付け検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半田付け部の良否を画像処理の分野で検査
する方法に関する。

〔従来の技術〕

画像処理分野での半田付けの検査では、検査対象の半
田付け部分が直接視覚的に観測できる状態になければな
らない。通常、ICチップなどは、基板の上に乗せられ、
リードの部分で基板上の導電パターンに電気的に接続さ
れる。このとき、リードは、導電パターンの上のクリー
ム半田の加熱溶融によって導電パターンに対し電気的に
導通状態となる。

したがって、半田付け状態の良否判定は、理想的な観
点に従えば、リード下面と導電パターン上面との間の半
田付け状態つまり電気的接続状態を確認することであ
る。

しかし、リード下面と導電パターン上面との間の半田
付け形態は、外部から視覚的に直接観察できない。この
ため、画像処理の分野での半田付け検査は、リードの先
端部分に形成される半田付け部の盛り上がり状態を観察
し、リード下面と導電パターン上面との間の半田付け部
の面接触状態を間接的に推測することによって行われて
いる。

特許出願人は、特願平２−2749号の特許出願によっ
て、画像処理による半田検査方法を提案している。

その半田検査方法は、リード端部と導電パターンとの
間に盛り上がり状態で形成された半田付け部の表面に照
明光を異なる方向から切り換えて照射し、半田付け部の
表面に各照明光毎に輝点を発生させ、輝点の切り換え前
後で２つの輝点の有無、その移動方向および移動量から
半田付け部の形状を特定するとともに、半田量を推測
し、その良否を判定している。

〔従来技術の課題〕

上記の検査過程で、半田付け部の表面に輝点が発生し
なかったとき、その半田付け部は、半田の不存在つまり
未半田状態またはリード浮き状態と判断され、いずれも
不良品となる。

ところが、実際には、この不良品と判断されたものの
中に良品と判断される状態のものが存在する。例えばリ
ード下面と導電パターン上面との間に半田が介在し、両
者が半田付け部を介して電気的に良好な状態で接続され
ているにもかかわらず、リードの先端部分に盛り上がり
状態の半田付け部が形成されていないとき、上記判定手
法によると、上記形態すなわち盛り上がり無しの半田付
け状態のものは、良品であるにもかかわらず、不良品と
して排出される。このような盛り上がり無しの半田付け
状態は、半田量を減らす傾向のある中で、次第に多くな
りつつあり、無視できない状況にある。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は、半田付け検査過程で、
盛り上がり無しの半田付け状態とリード浮き状態とを判
別し、良品と判断されなかったものの中から良品のもの
を抽出し、その良否判断の信頼性を高めることである。

〔発明の解決手段およびその作用〕

上記目的の下に、発明者は、盛り上がり無しの半田付
け状態の良品とリード浮き状態とを分析した結果、両者
間で形状上の差異を確認した。すなわち、盛り上がり無
しの半田付け状態では、リードの先端部分に盛り上がり
が形成されていなくても、リード下面と導電パターン上
面との隙間やリードの両側面などに半田が付着するた
め、導電パターンの先端の半田部分が付着部分に吸収さ
れて移動し、その結果、半田付け部の先端部分で、半田
の接触角は、小さなものとなっている。これに対し、リ
ード浮き状態の不良品のものでは、半田がリードの下面
や側面に付着しないため、導電パターン上で半田の吸収
や移動がなく、半田付け部の先端形状は、大きな接触角
のままとなっている。

本発明は、この点に着目して、接触角の大小を輝点の
有無から判断し、盛り上がり無しの半田付け状態の良品
とリード浮き状態の不良品とを識別するようにしてい
る。

そして、本発明の方法は。リード先端位置での半田の
盛り上がり表面での輝点有りから当該半田付けを良品と
判定した後、輝点無しの半田付け部について半田付け部
先端の接触角の大小を輝点の有無から識別し、大きな接
触角のものについてリード浮き状態とし、接触角の小さ
なものについて盛り上がり無しの半田付け状態の良品と
する。

〔実施例〕

第１図は、半田付け検査用の画像処理システム１の概
要を示している。

検査対象の半田付け部２は、ICパッケージなどのリー
ド３の先端面で回路基板などの導電パターン４との間
で、通常、凹面状または凸面状の盛り上がりとして形成
されている。２つの光源5a、5bは、半田付け部２の先端
側斜め上方方向から異なる向きの照明光を切り換えて照
射し、半田付け部２の盛り上がり部表面に２つの輝点R
a、Rbを発生させる。なお、光源5cは、後述の他の実施
例で用いられる。これらの光源5a、5b、5cは、切り換え
器14によって択一的に切り換えられるようになってい
る。

半田付け部２は、上方の撮像カメラ６によって光学像
から電気的な画像に変換され、Ａ−Ｄ変換器７により、
アナログ量の信号からデジタル量の信号に変換され、画
像メモリ８に記憶される。

そして、画像処理は、本発明の半田検査方法に基づい
て、CPU（中央処理ユニット）９、それらに接続された
メモリ10、ディスプレイ11および入力ユニット12などに
よって実行される。なお、これらは、制御回路13によっ
て、同期・割り込み制御の下におかれている。

検査対象の半田付け部２が撮像カメラ６の視野内に位
置決めされたとき、CPU9は、本発明の半田付け検査方法
のプログラムに基づいて、第２図の半田付け検査方法を
実行していく。

最初に、CPU9は、プログラムの開始後、半田付け部２
に撮像し、画像データを記憶するために、制御回路13に
動作指令を与える。そこで制御回路13は、まず一方の光
源5aのみを点灯状態とし、半田付け部２の表面に照明光
を照射して、半田付け部２からの反射光を撮像カメラ６
に入射させ、撮像カメラ６により光学像を電気的な画像
に変換し、Ａ−Ｄ変換器７によってデジタル量の画像信
号に変換して、画像メモリ８に第１フレームの画像とし
て記憶させてから、次に光源5bのみを点灯状態として、
同様に、そのときの半田付け部２の表面の光学像を第２
フレームの電気的な画像信号に変換し、画像メモリ８に
記憶させる。なお、撮像カメラ６の視野は、８×８〔m
m〕程度で、その分解能は、例えば512×512〔ドット〕
程度である。そして、検査対象の半田付け部２の部分
は、第３図に示すように、40×40〔ドット〕程度の大き
さの窓W1、W2として取り出せるようになっている。

次のステップで、CPU9は、画像メモリ８から第１フレ
ームもしくは第２フレーム、または第１フレームおよび
第２フレームの画像信号を読み出し、窓W1に相当するデ
ータを切り出し、半田の有無を判断する。この半田の有
無は、例えば半田付け位置の明るさから判断される。導
電パターン４の上に半田が存在すれば、撮影時の画像
は、全体的に高レベルの明度となっている。しかし、第
７図のように、半田塗布ミスによって、導電パターン４
の表面に半田が存在せず、未半田状態であれば、撮影時
の画像は、導電パターン４を写し出しており、低レベル
の明度となっている。したがって、例えば画像全体の明
度しきい値処理から未半田および半田の存在状態が確認
される。半田無しのものはここで未半田状態の不良品と
して排出されるが、半田有りの半田付け部分について、
次のステップで半田付けの良否が識別される。

第４図および第５図に示すように、リード３の先端位
置で、リード３の先端面と導電パターン４の上面との空
間部分に、凹形状または凸形状の盛り上がり状態の半田
付け部２が形成されているとき、光源5a、5bによる照明
によって、半田付け部２の盛り上がり表面に輝点Ra、Rb
が発生する。

これらの輝点Ra、Rbは、第４図および第５図に見られ
るように、異なる方向の照明光によって位置を異にして
おり、しかも半田付け部２の表面の形状すなわち凸形状
または凹形状によって、位置を入れ換えた状態で発生す
る。したがって、光源5aから光源5bへと切り換えられる
過程で、半田付け部２の表面が凹形状であれば、輝点R
a、Rbは、光源5a、光源5bの切り換え方向と逆の方向に
移動するが、半田付け部２が凸形状であれば、それらの
輝点Ra、Rbは、光源5a、5bの切り換え方向と同じ方向に
移動する。しかも、そのときの移動量は、凹形状または
凸形状の曲率の変化すなわち半田付け部２の半田量と対
応している。

そこで、次のステップで、CPU9は、輝点Ra、Rbの有無
を判定し、輝点Raまたは輝点Rb有りのときに検査中の半
田付け部２を良品と判定し、続くステップで必要に応じ
その輝点Ra、Rbの発生位置の位置的変化すなわち移動方
向および移動量から半田付け部２の形態として形状や半
田付け量を推測し、特定する。

前のステップで、半田付け部２の盛り上がり部分の輝
点Raまたは輝点Rbが存在しなかったとき、次のステップ
でCPU9は、窓W2内のデータを抽出し、半田付け部２の先
端部分の輝点Rdの有無から接触角θの大小を判別する。
半田付け部２の先端部分に輝点Rdが形成されていないと
き、第６図のように、半田のリード３下およびその側面
への吸収や移動があって、接触角θが小さくなってお
り、リード３下面と導電パターン４上面とが良好な電気
的接続状態にあるため、その半田付け部２は、盛り上が
り無しの半田付け状態と判断され、良品として分類され
る。また、半田付け部２の先端部分に輝点Rdが発生して
いるとき、第８図に示すように、半田付け部２の先端部
分に大きな接触角θが形成されたままであり、半田のリ
ード３下およびその側面への吸収や移動がないことか
ら、リード浮き状態の不良品と判断される。

このようにして、半田付け部２について画像処理の分
野で良品と不良品とが正確に識別される。

以上の実施例では、半田付け部２の凸形状または凹形
状を識別するために、２つの光源5a、5bが配置されてい
るが、その識別が必要とされない場合には、２つの光源
5a、5bのうち、いずれかのものは省略できる。

〔他の実施例〕

上記実施例は、半田付け部２の先端部分の輝点Rdの有
無から接触角θの大小を判別し、盛り上がり無しの半田
付け状態の良品とリード浮き状態の不良品とを判別して
いるが、これらの良否判別は、第９図に示すように、リ
ード３の一方の側面または両方の側面から光源5cで照明
光を当て、その部分の輝点Rcの有無によって単独で、ま
たは前記実施例の方法と併用しながら判断することもで
きる。

〔発明の効果〕

本発明では、リード先端部分の盛り上がり状態の半田
付け部の輝点の有無から半田付け状態の良否が判断さ
れ、盛り上がり無しの半田付け部について半田付け部の
先端部分の輝点の有無やリード側面の半田付け部の輝点
の有無から盛り上がり無しの良品の半田付け状態とリー
ド浮きの不良品とが識別されるため、半田付けの検査の
信頼性が高められ、また製造ラインの途中で盛り上がり
無しの半田付け状態の良品が無駄に排出されることもな
くなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は画像処理システムのブロック線図、第２図は本
発明の検査順序のフローチャート図である。 第３図は半田付け部の平面図、第４図ないし第９図は半
田付け部の垂直断面図である。 １……画像処理システム、２……半田付け部、３……リ
ード、４……導電パターン、5a、5b、5c……光源、６…
…撮像カメラ、７……Ａ−Ｄ変換器、８……画像メモ
リ、９……CPU（中央処理ユニット）、10……メモリ、1
1……ディスプレイ、12……入力ユニット、13……制御
回路、14……切り換え器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−190750（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−206907（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−166711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/91 G06T 1/00 - 9/00 H05K 3/32,3/34 B23K 1/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電パターンとリードとの間の半田付け部
   の検査に際して、リードの先端に形成される半田付け部
   の表面に上方向から照明光を照射し、半田付け部の盛り
   上がり部表面での輝点有りから当該半田付け部を良品と
   判定する検査過程、この検査過程で輝点無しと判断され
   た半田付け部について上方向からの照明光による導電パ
   ターン先端の輝点およびリード側面方向からの照明光に
   よるリード側面の半田付け部の輝点のうち少なくともい
   ずれかの位置での輝点の有無を判断し、当該半田付け部
   を輝点有りのときにリード浮き状態の不良品とし、かつ
   輝点無しのときに盛り上がり無しの半田付け状態の良品
   と判定する検査過程とからなることを特徴とする半田付
   け検査方法。
2. 【請求項２】導電パターンとリードとの間の半田付け部
   の検査に際して、リードの先端に形成される半田付け部
   の表面に半田付け部の先端側上方斜め方向から異なる向
   きの照明光を切り換えて照射し、半田付け部の盛り上が
   り部表面に発生する輝点有りの状態から当該半田付け部
   の良否を判定するとともに、各照明光による輝点の位置
   的変化から半田付け部の盛り上がり部の形状を特定する
   検査過程と、この検査過程で輝点無しと判断された半田
   付け部について上方向からの照明光による半田付け部先
   端の輝点およびリード側面方向からの照明光によるリー
   ド側面の半田付け部の輝点のうち少なくともいずれかの
   位置での輝点の有無を判断し、当該半田付け部を輝点有
   りのときにリード浮き状態の不良品とし、かつ輝点無し
   のときに盛り上がり無しの半田付け状態の良品と判定す
   る検査過程とからなることを特徴とする半田付け検査方
   法。