JP3032616B2 - 外観検査方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、はんだ付け状態の外観
検査装置に係り、特に、被検査対象物として、電子部品
の基板実装後におけるはんだ付けの外観状態を検査する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の装置としては、たとえば
特開６０−１５４１４３号公報に記載されているよう
に、被検査対象物であるはんだ付け部に異なった角度の
環状のランプを照射し、はんだ付け面に対して、その都
度得られる反射光の変化を、受光素子、ビデオカメラ等
により電気信号に変換し、はんだ付け面の複数の傾斜面
の画像情報を得る。そして、この種々の画像情報により
判断基準を作り、その判断基準値との比較により、はん
だの状態を例えば、良、不足、過剰、無し、リードずれ
などに分類し、判定を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術においては、はんだ付け状態を分類判定する認識に
おいては必ずしも十分考慮されているとはいえない。

【０００４】また、近年においては、実装基板に搭載す
る電子部品は、小形高集積化にともない、そのリ−ドピ
ッチは一層高密度化され、また、リ−ド自体細く変形し
易くなり、さらに、品種の違いにより、はんだ表面状態
は各種異なった状態になってきている。

【０００５】このため、当然のことながら、はんだ付け
の良、不良を判定する基準レベルは微妙に変化する。特
に、電子部品のリ−ドとはんだ付けの形状状態の品質を
高度に把握し、管理出来ることが極めて重要となってく
る。すなわち、はんだ付けの形状状態をより精度良く分
析し、これを的確に分類把握し、その上で認識判定し、
認識率、すなわち、不良指摘率を向上、良品を不良と判
定する誤報率を改善する為に識別最適化する必要が生じ
てくる。

【０００６】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、被検査対象物のはんだ付
け状態の形状がどのような状態にあるか、検査対象物の
平面方向の形状、平坦性、垂直方向の不連続性などを含
め、これらを正確で、かつ最適な方法で判定することの
できるはんだ付けの状態検査装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】被検査対象物の上方に配
置された照明手段により、前記検査対象物に対して角度
を異ならしめて光照射を行ない、この照明の光照射によ
る前記検査対象物の表面からの反射光を真上上方及び斜
め上方からとらえ電気信号に変換し、この電気信号から
当該反射光の画像分布データを演算処理し、形状データ
として編成し、さらに検査対象物の大きさと形状を求
め、これらを併せて特徴を抽出し、検査対象物の状態を
認識判定するようにしたものである。

【０００８】

【作用】被検査対象物のある一箇所に対し角度を変えた
照明を行なうことにより、その角度特有の反射光を得
る。この反射光は上方及び斜め上方から撮像し電気信号
に変換する。このようにして得られた各照明角度からの
真上及び斜め上方への反射光の画像分布データを画素ご
とに演算処理し、画像詳細情報を得る。この結果にもと
づき形状傾斜角度データ、形状高さデータ、体積容量デ
ータ等をもとめ、これらを併せて特徴抽出し検査対象物
の状態を認識判定するようにしたものである。

【０００９】

【実施例】以下に本発明によるはんだ付けの状態検査の
実施例について図面により説明する。初めに、実施例の
動作の概要を説明する。被検査対象物であるはんだ付け
面に対し角度を変えた照明を行なう。このはんだ付け面
からは各角度特有の反射光が発生する。この反射光を上
方及び斜め上方から撮像し、はんだ付け面のそれぞれの
傾斜角度の画像情報を得たのち、このはんだ付け状態の
画像詳細情報をデータ化する。これらデータは、はんだ
付け部の行方向成分の形状傾斜角度データと、形状高さ
データ、体積容量データ、リード先端に並行した列方向
成分の形状傾斜角度データと、更には形状高さデータに
分けられている。ここで、特に、真上上方の撮像手段
（例えばビデオカメラ）は平面形状と平坦性を正しく計
測する。しかし、傾斜角４５゜以上は理論的に計測不可
能であり、また、垂直方向に対する不連続の形状をとら
え難い欠点を有する。一方、斜め上方の撮像手段は傾斜
角４５゜以上も計測可能であり、また、垂直方向に対す
る不連続の形状の把握をし易い特長を有する。しかし、
平面形状と平坦性を正しく計測することは難しい欠点を
有する。従って、この両者を必要に応じて併用し、適材
適所の形状認識判定を行う。識別項目としては、先ず、
大きさの比較として、はんだ高さ、はんだ断面積、はん
だ長、はんだ面積、はんだ量、はんだの傾斜角等の算出
による比較を行ない。更に、形状の比較として、形状傾
斜角度と急峻性、高さデータの行方向成分と列方向成分
において数値の配列形状比較、はんだ付け中央部の比較
的平坦部の有無とその大きさの比較、形状傾斜角度、高
さデータの行と列方向成分の全体において数値の対称性
の比較、及び対称性のずれ量比較、等角度線のパターン
の比較、等によるデータを作成する。これらの値によ
り、微妙なはんだ付けの条件変化やバラツキの変化に対
応し、はんだの状態別の判定分類項目、例えば、はんだ
付けの（１）良、（２）不足、（３）ぬれ不良、（４）
過剰、（５）はんだ無、（６）リードずれ、（７）リー
ド浮き、（８）リード未着（９）欠品などに分類し、最
適に判定を行うものであり、特に、はんだ付け部のはん
だ状態とリード状態の接合状態の認識判定を行う。本方
法によれば判定内容を充実させることができ、はんだ付
け状態の検査、測定レベルを的確にし、検査、測定の効
率を大幅に向上することができるようになる。次に本発
明の実施例の詳細について説明する。

【００１０】図１は、本発明による外観検査装置の一実
施例を詳細に示す構成図である。図２は、本発明による
外観検査装置を機能的ブロック順に配列した一実施例を
示す構成図である。図１において、４は照明切替部、１
０は照明切替部、８は認識判定部（ＣＰＵ）、６０はバ
スライン、６１はＩ／Ｏ、６２は操作部、６３は画像イ
ンターフェース、６４はモニタ、６５は外部メモリイン
ターフェース、６６はＦＤＤ、６７はＨＤＤ、６８はデ
ータ表示装置、６９は機構制御部でその他の符号につい
ては以下順次説明する。

【００１１】同図において、Ｘ−Ｙ方向に移動する機構
部１に搭載された実装基板２の検査対象物３の上方に
は、該実装基板２側の上方から、照明部１１、照明部１
３、照明部１５、照明部１７が４段に配置されている。
各照明部１１、１３、１５、１７は、それぞれ同心状に
配置された環状からなるもので、前記実装基板２側に配
置されるに従いその径が順次大きくなっている。

【００１２】なお、この照明部１１、１３、１５、１７
は、この実施例では、照明順次切替部４の手段によって
順次切り替えられて前記実装基板２を照明するようにな
っている。

【００１３】また、前記照明部１の上方からは、該照明
部の中心軸上、検査対象物３の真上上方に撮像部の撮像
カメラ２１が１個と、図示のごとく前記照明部１３と１
５の間の斜め上方から撮像カメラ２２、２３、２４、２
５（２４、２５は図示せず）の４個が４方向に対照的に
配置されている。この撮像カメラ２１、２２、２３、２
４、２５のいずれかが、前記照明部１１、１３、１５、
１７の順次切り替えによって照明される前記検査対象物
３の反射光による映像をとらえることができるようにな
っている。

【００１４】そして、撮像カメラ２１、２２、２３、２
４、２５のいずれかの出力信号は撮像カメラ切替器１０
をへて、画像メモリ部５、５′に入力されるようになっ
ている。ＲＡＭの画像メモリ部５の３１、３３、３５、
３７はそれぞれ照明部１１、１３、１５、１７に対応し
て画像を記憶し、画像メモリ部５′の３１′、３３′、
３５′、３７′はそれぞれ照明部１１、１３、１５、１
７に対応して画像を記憶する。

【００１５】この画像メモリ部５、５′では、前記照明
部１１、１３、１５、１７の順次切り替えによって照明
される前記検査対象物３をとらえた画像を、それぞれ、
撮像カメラ２１の画像信号は画像メモリ５に、撮像カメ
ラ２２、２３、２４、２５のいづれかの画像信号は画像
メモリ５′に順次入力されるようになっている。

【００１６】さらに、該画像メモリ５、５′からの出力
はそれぞれ画素ごとに画像演算処理部６、６′に入力さ
れるようになっている。

【００１７】この画像演算処理部６、６′では、前記各
照明部１１、１３、１５、１７からの照明に対応した各
撮像データを、各撮像画素毎に照度の大きさを相対的に
比較し、この結果から得られたデータから、最も画像照
度レベルの高い撮像画像を分類し、選択する。

【００１８】この選択されたデータは形状デ−タ部７、
７′に入力される。形状デ−タ部７、７′では選択され
た撮像画像の反射面の角度を意味する画像の番号コード
を形状傾斜角度データとして編成する。

【００１９】認識判定部８は、形状デ−タ部７、７′か
らのコード化されたデータにもとづいて、はんだ付けの
状態の形状、及び高さ、断面積、長さ、面積、容量、傾
斜角、はんだ中央の平坦部、等の大きさを演算し算出す
る。

【００２０】さらにまた、この認識判定部８では、前記
実装基板２の検査対称物３の面に形成されたはんだ付け
部が所望の状態で形成されているか否かが的確に判定さ
れるようになっている。

【００２１】図３、図４は前記実装基板２におけるはん
だ付け部５１の詳細を示した断面図である。図３は真上
上方撮像カメラ２１に、入射する反射光を示しており、
図４は斜め上方撮像カメラ２２、２３、２４、２５いず
れかに入射する反射光を示している。なお、検査対象物
３も形状状態判定の対象となる。同図において、実装基
板２の主表面に銅箔パターン５２が形成されており、こ
の銅箔パターン５２と接続されるべく、リード部５３
（電子部品のリード部）がはんだ付け部５１を介して固
着されている。図中は形状傾斜角度のコードの
データ番号で矢印は反射光の方向を示している。

【００２２】このような構成からなる実装基板２におい
て、照明部１１からの光がはんだ付け部５１面にて反射
後に図中コードのデータ番号の方向に、照明部１３か
らの光がはんだ付け部５１面にて反射後に図中コードの
データ番号の方向に、照明部１５からの光がはんだ付
け部５１面にて反射後に図中コードのデータ番号の方
向に、照明部１７からの光がはんだ付け部５１面にて反
射後に図中コードのデータ番号の方向にそれぞれ進
み、前記撮像カメラ２１、２２、２３、２４、２５のい
ずれかに入射されるようになっている。

【００２３】なお、図３、図４において、はんだ付け部
５１面への照射範囲は、第１象限の０°〜９０°及び反
対側の第２象限の０°〜９０°である。

【００２４】先に述べた通り、各照明に対応した各撮像
データは画像信号演算処理部６、６′で対象画像を相対
的に選択するとともに、形状デ−タ部７、７′におい
て、この選択されたデータをコード化し編成する。形状
デ−タ部７、７′では、照度の高い部分のデ−タの分布
状態を示す平面図の様にデータを編成する。すなわち、
形状傾斜角度のコードのデータ番号からをはんだ付
け上面より示した詳細データ状態図となる。ここでは形
状傾斜角度コードのデータとして配列、記憶、記録、表
示、出力される。

【００２５】ここで、前記コードのデータ番号、、
、、、、、、を作成する方法について、
以下説明する。

【００２６】まず、角度を正確にとるため、はんだ付け
部２１の反射率に似た既知の剛球についてデータをとる
と照度のアナログデータ分布状態を得ることができる。
このとき、例えば、照度を２５６階調として撮り、各照
明はほぼ等角度の間隔を空ける。これを各段の照明する
はんだ付け部５１面の反射コードのデ−タとして照明部
１１によるデータ番号と、照明部１３によるデータ番
号と、照明部１５によるデータ番号と、照明部１７
によるデータ番号と対応して番号付けをする。

【００２７】さらに、はんだ付け部５１の表面の曲率が
連続的であることから、中間アナログ値の内捜による補
間方法により、各段の照明部１１と照明部１３の間をデ
ータ番号、照明部１３と照明部１５の間をデータ番号
、照明部１５と照明部１７の間をデータ番号、照明
部１７を除くそれ以上をデータ番号、照明部１１を除
くそれ以下をというように方向付けができるようにな
る。

【００２８】このような補間の具体的な方法として、例
えば、レベルが１００階調以下の照度において、これに
よりデータ番号の照度とデータ番号の照度の領域の
重なっている部分をデータ番号とし、同様に、データ
番号、データ番号、及びデータ番号、データ番号
の方向付けをするようにすることも容易である。

【００２９】したがって、この場合、はんだ面の基板部
品によりはんだ面観察可能範囲は９レベルで角度分類で
きることになる。

【００３０】図５は、真上上方の撮像カメラ２１によ
る、はんだ付け部５１が形成された前記実装基板２の平
面図でデータ番号と、後述する等角度線が示さている。
４段差の各照明部１１、１３、１５、１７を順次切り替
えた場合に、前記はんだ付け部５１からの反射光をとら
えた撮像カメラ２１からの撮影画像を前記画像演算処理
部６、により、はんだ付け部５１の表面からの比較的反
射率の高い箇所の領域を、前記各照明部１１、１３、１
５、１７に対応させて適出させた状態を示す説明図であ
る。長方形の枠は撮像カメラ２１に撮影されたのち該当
部分の検査する範囲の一部を示しており、図５中、デー
タ番号が付される領域は、照明部１１からの反射光の
うち比較的照度が高い部分、データ番号が付される領
域は、照明部１３からの反射光のうち比較的照度が高い
部分、データ番号が付される領域は、照明部１５から
の反射光のうち比較的照度が高い部分、データ番号が
付される領域は、照明部１７からの反射光のうち比較的
照度が高い部分を示している。また、データ番号、
、、、が付される領域は上述した補間方法により
演算設定されるものである。

【００３１】また、図６は、斜め上方撮像カメラ２２、
２３、２４、２５による、はんだ付け部５１が形成され
た前記実装基板２の平面図で、データ番号の他に後述す
る等角度線が記入されている。図６は４段差の各照明部
１１、１３、１５、１７を順次切り替えた場合に、前記
はんだ付け部５１からの反射光をとらえた撮像カメラ２
２、２３、２４、２５のいずれからの撮影画像を前記画
像演算処理部６′により、はんだ付け部５１の表面から
の比較的反射率の高い箇所の領域を、前記各照明部１
１、１３、１５、１７に対応させて摘出させた状態を示
す説明図である。長方形の枠は撮像カメラ２２、２３、
２４、２５のいずれかに撮影されたのち該当部分の検査
する範囲を示しており、図６中、データ番号が付され
る領域は、照明部１１からの反射光のうち比較的照度が
高い部分、データ番号が付される領域は、照明部１３
からの反射光のうち比較的照度が高い部分、データ番号
が付される領域は、照明部１５からの反射光のうち比
較的照度が高い部分、データ番号が付される領域は、
照明部１７からの反射光のうち比較的照度が高い部分を
示している。また、データ番号、、、、が付
される領域は上述した補間方法により演算設定されるも
のである。

【００３２】図５、６におけるリ−ド部５３の端部は、
予め上方の撮像カメラ２１の撮像により、位置を設定し
ている。

【００３３】そして、前記の図５、６に示した結果は、
形状情報の詳細データ状態図の画素対応分（冗長度の多
い場合には必要に応じて間曳いた後）が行データｎ×列
データｍ＝ｎｍ（縦×横）として、前記形状デ−タ部
７、７′で編成され、格納されている。

【００３４】なお、このような分布（反射光のうち比較
的照度が高い部分の）にあっては、その分布状態に応じ
てはんだ付け部５１の表面の傾斜角度の変化を認定でき
る。すなわち、入射される照明部光軸の垂直線に対する
はんだ面の角度がα、カメラ光軸の垂直線に対するはん
だ面の角度がβの場合、反射光の光の強度が強い部分
（領域）の傾斜角度θ＝α＋（β−α）／２であるとい
う関係があるからである。

【００３５】このため、前記照明部１１、１３、１５、
１７のうちいずれかの照明部からの反射光の比較的に強
い領域における部分の傾斜角度が判明するわけである。

【００３６】なお、本実施例では、上述のようなコード
によるデータ化がなされるとともに、はんだ付け面にお
ける各部分の高さを算出するようにもなっている。

【００３７】図７は真上上方撮像カメラ２１によるはん
だ形状情報デ−タの形状傾斜角度データから形状高さデ
ータを求める方法を説明するためのはんだ付け部断面
図、図８は同じく斜め上方撮像カメラ２２、２３、２
４、２５のいずれかに入射する反射光を示すはんだ付け
部側面を示した図である。これらの図に基づいて、はん
だ付け面の各部分の高さを求める方法について説明す
る。

【００３８】図１、図２の形状デ−タ部７、７′におい
ては、はんだ形状コ−ドの形状傾斜角度データから判る
ように、各画素分に対応して、次の関係式 はんだ形状高さ分≒係数×画素分の長さ×ｔａｎ（形状
傾斜角度分）が得られる。

【００３９】ここで、前記係数は、実測の高さ値と本方
法により求めた数値の補正係数である。

【００４０】上記関係式から、各々画素分の高さ分、ｈ
１、ｈ２、ｈ３・・・・・ｈｎが得られることになる。

【００４１】更に、累積形状高さデータとして Ｈ１＝ｈ１、Ｈ２＝Ｈ１＋ｈ２、Ｈ３＝Ｈ２＋ｈ３、・
・・、ＨN＝ＨM＋ｈｎとなる。

【００４２】更に、結果として実測値と照合した数値を
補正係数によりあわせたのちに、使用するデータの高さ
の値とする。

【００４３】この際、得られた数値を特徴抽出のパラメ
ータとして、相対的な数値に区分してデ−タとして求
め、そのデ−タの配列を活用できる。

【００４４】このように、各画素分に対応してその高さ
が得られることにより、ある側面のはんだの断面面積を
算出することもできるようになる。

【００４５】すなわち、各画素分の長さ、及び幅は撮像
カメラの撮像範囲と分解能により求められる。これよ
り、上述した高さと各画素長さ、または幅の積の演算に
より該画素分の断面積を求めることができる。たとえ
ば、ある側面のはんだの断面積を求めたい場合には、該
画素分の断面積を該領域にわたって総和するようにすれ
ばよい。

【００４６】すなわち、はんだ段面積分≒係数×はんだ
形状高さ×画素分の長さ（または幅）各行毎に、Ｓ１≒
Ｈ１×Ｌ、Ｓ２≒Ｈ２×Ｌ、Ｓ３≒Ｈ３×Ｌ、……、Ｓ
Ｎ≒ＨＮ×Ｌ Ｍ行目のはんだ断面積は、ＳＭ≒ΣＳＮ≒ΣＳＮ×Ｌで
ある。

【００４７】また、各画素分に対応してその高さが得ら
れることにより、ある行のはんだの体積を算出すること
もできるようになる。

【００４８】すなわち、上述した高さと各画素面積の積
の演算により該画素分の体積を求めることができる。さ
らに、全部のはんだの量を求めたい場合には、該画素分
の体積を全領域にわたって総和するようにすればよい。

【００４９】すなわち、はんだ量分≒係数×はんだ形状
高さ×画素分の面積 各行毎に、Ｖ１≒Ｈ１×ｓ、Ｖ２≒Ｈ２×ｓ、Ｖ３≒Ｈ
３×ｓ、……、ＶＮ≒ＨＮ×ｓ Ｍ行目のはんだ量は、ＶＭ≒ΣＶＮ≒ΣＨＮ×ｓ はんだの全量は、各行の列方向の総和となり Ｖ≒ΣＶ
Ｍ である。

【００５０】また、はんだ付けの領域全体として、或る
レベル以上での高さまたは角度の、はんだ形状の占める
面積として、 面積＝画素数×画素分の面積を求めることは容易であ
る。

【００５１】また、はんだ付けの領域全体として、或る
レベル以上での高さ、または角度の、はんだ付け状態の
急峻性、即ち全体の傾斜角として、 傾斜角＝累積形状高さ／行の全長を求める。

【００５２】更に、はんだ付けの状態の急峻性の形状と
して、図７、図８の、はんだ付け部側面図を示した説明
図において、側面の形状が直線か、凸形線か、凹形線か
を、形状傾斜角度データの、第Ｎ列と第Ｍ列の各画素ご
との差分を、Ａ＝（Ｎ）−（Ｍ）として、 殆どの形状傾斜角度データ （Ｎ）＝（Ｍ）であれば
Ａ＝Ｏ で直線変化 （Ｎ）＞（Ｍ）であれば Ａ＞Ｏ で 凹形線変化 急峻性大 （Ｎ）＜（Ｍ）であれば Ａ＜Ｏ で 凸形線変化 緩慢 或は、同様に側面の形状が直線か、凸形線か、凹形線か
を、形状高さデータにより、第Ｎ列と第Ｍ列Ｎの各画素
ごとの変化差分を、ΔＡ＝ｈｎ−ｈｍとして、 殆どの形状高さデータ ｈｎ＝ｈｍであれば ΔＡ＝Ｏ
で 直線変化 ｈｎ＞ｈｍであれば ΔＡ＞Ｏ で 凹形線変化 急峻性大 ｈｎ＜ｈｍであれば ΔＡ＜Ｏ で 凸形線変化 緩慢 を求める。

【００５３】更にまた、はんだ付けの状態として、或る
レベル以上での高さまたは角度の中で、比較的平坦と見
なせる領域、例えば形状コードの形状傾斜角度データ領
域のデータ番号、（または或るレベルでの形状高さ
データ領域）が占める部分の面積として、 面積＝画素数×画素分の面積 を特徴抽出のために求め
る。

【００５４】認識判定部８では、以上述べてきた各演算
による各々の識別項目を基準値と比較し判別する。

【００５５】次に、判定分類項目として、これらの値に
より、微妙なはんだ付けの条件変化、バラツキ変化に対
応し、はんだの状態別の判定分類項目、例えば、はんだ
付けの（１）良、（２）不足、（３）ぬれ不良、（４）
過剰、（５）はんだ無、（６）リードずれ、（７）リー
ド浮き、（８）リード未着（９）欠品などに詳細に分類
Ｎを予め設定する。この各々の分類に対し、はんだ付け
状態の自動分類において、はんだ付け状態のそれぞれの
形状例として、特に、ここでは、はんだ付け部のはんだ
状態とリ−ド状態の接合状態の認識判定を行う。ここ
で、前にも触れたとおり、図５は真上上方の撮像カメラ
２１による、良品の等角度線図の例を示したものであ
り、図６は斜め上方の撮像カメラ２２、２３、２４、２
５による、良品の等角度線図の例を示したものである。
更に、図７は真上上方撮像カメラ２１による、良品の側
面図の例を示したものであり、図８は斜め上方撮像カメ
ラ２２、２３、２４、２５による、リード浮きの側面図
の例である。また、図９は斜め上方撮像カメラ２２、２
３、２４、２５により検出することができる、リード未
着の側面図の一例である。図１０は斜め上方の撮像カメ
ラ２２、２３、２４、２５による、リード浮きの例の等
角度線の一例を示す図。図１１は斜め上方の撮像カメラ
２２、２３、２４、２５による、リード未着の場合の等
角度線の一例を示した図である。

【００５６】はんだ付け状態の形状情報データは、はん
だの高さ、断面積、長さ、量、実面積領域、急峻性、対
象性、特殊形状の中央平坦度（不連続性）等の形状デー
タを含んでいる。これらは、はんだ面の形状状態から積
み上げられる。

【００５７】各分類に対する形状状態における各識別項
目を組合せることにより特徴抽出し、分類することが出
来る。

【００５８】先ず、認識判定部８において、はんだ付け
状態の特徴として判定するために、高さ、断面積、長
さ、面積、量、傾斜角、急峻性、中央平坦面積、のそれ
ぞれの識別項目の絶対値又は相対値更に形状等を作成区
分する。

【００５９】このことより、はんだ付け状態の形状比較
において、判定分類項目は （１）はんだの高さ、断面積、長さ、面積、量、傾斜角
において基準の値、急峻性大（凹形線変化）、中央平坦
部面積無し、更にリード端検出有り、の特徴が抽出され
れば → この場合 良品。 （２）はんだの高さは非常に低く、断面積が非常に小さ
く、長さは非常に短く、面積は非常に小さく、量は非常
に小、傾斜角はやや小の値、急峻性大（凹形線変化）、
中央平坦部面積無し、更にリード端検出有り、の特徴が
抽出されれば→ この場合 不足。 （３）はんだの高さは非常に低く、断面積が小さく、長
さは普通、面積は普通、量は少量、傾斜角は非常に小の
値、緩慢（凸形線変化）あり、中央平坦部面積はやや
大、更にリード端検出有り、の特徴が抽出されれば →
この場合、ぬれ不足。 （４）はんだの高さは非常に高く、断面積が大きく、長
さは非常に長く、面積は非常に大きく、量は非常に多
量、緩慢（凸形線変化）あり、中央平坦部面積大、更に
リード端検出無、の特徴が抽出されれば → この場
合、はんだ過剰。 （５）はんだの高さ、断面積、長さ、面積、量、傾斜
角、急峻性、全ての値無となり、更にリード端検出有
り、の特徴が抽出されれば → この場合、はんだ無。 （６）はんだの高さは普通、断面積は普通、長さは普
通、面積は非常に小さい、量は少量、傾斜角は普通の
値、急峻性大（凹形線変化）、先端形状にて非対称不均
一、中央平坦部面積無し、更にリード端検出有り、の特
徴が抽出されれば→ この場合、リード位置づれ。 （７）はんだの高さ、断面積、長さ、面積、量、傾斜角
において基準より大きく、緩慢（凸形線変化）あり、中
央平坦部面積無し、更にリード端よりはんだが中に入り
込む、の特徴が抽出されれば → この場合 リード浮
き。 （８）はんだの高さは普通、断面積は大きく、長さは非
常に長く、面積は非常に大きく、量は非常に多量、行列
比は非常に大、傾斜角は非常に小の値、緩慢（凸形線変
化）あり、中央平坦部面積はやや大、行列比は大、更に
リード端よりはんだが中に入り込む、の特徴が抽出され
れば → この場合、リード未着。 （９）はんだの高さは普通、断面積は大きく、長さは非
常に長く、面積は非常に大きく、量は非常に多量、行列
比は非常に大、傾斜角は非常に小の値、緩慢（凸形線変
化）あり、中央平坦部面積はやや大、行列比は大、更に
リード端検出無、の特徴が抽出されれば → この場
合、欠品。

【００６０】ここで、特に、真上上方撮像カメラ２１に
より、平面性、平坦性を識別判定しやすい現象はリード
部５３の位置のほか、リード位置づれ、はんだ無、部品
の欠品、はんだ不足、ぬれ不足、良品、過剰等である。

【００６１】また一方、斜め上方撮像カメラ２２、２
３、２４、２５により、垂直方向の不連続性、急傾斜角
度急峻性を識別判定しやすい現象はリード浮き、リード
未着、はんだ不足、ぬれ不良、良品、過剰で有る。

【００６２】これら、特徴を生かした方法による識別項
目の組合せにより、それぞれのはんだ付け状態に適した
識別判定が可能となる。

【００６３】ここでは、真上上方撮像カメラ２１、斜め
上方撮像カメラ２２、２３、２４、２５を同レベルで併
用により、識別項目を求め、判定分類項目を求めた、例
として説明をしてきた。

【００６４】しかるに、真上上方撮像カメラ２１では主
として、リード位置のほか、リード位置づれ、はんだ
無、部品の欠品などの、平面性の特徴を生かして、識別
判定を分担し、一方、斜め上方撮像カメラ２２、２３、
２４、２５はリード浮き、リード未着、不足、ぬれ不
足、良品、過剰などの、垂直方向の不連続性、急傾斜角
（４５°以上を含めた）急峻性の特徴を生かして、識別
判定を分担することも、構成上容易である。

【００６５】外観検査時間を短縮するためには、先ず一
方の識別判定を行い、該当の判定が的確に行われたとき
は、次の識別判定は中止する。的確に行われないときは
他方の識別判定を実施する。これにより総合的に識別判
定されることも、構成上容易である。

【００６６】なお、はんだ付け状態の判定基準はメーカ
毎に、プロセス毎に変わり、品質基準により設定され
る。

【００６７】また、プロセスにより、識別項目によって
は、判定分類に従って、明確に区分出来ない場合も有
り、識別の効果の有る項目を選定することは当然な事で
ある。

【００６８】また、これらの識別項目を識別の明確に且
つ重要度の高い優先順位を付けて、判定のフロ−チャ−
トにて、特徴が抽出され、判定分類可能とすることは当
然な事である。

【００６９】以上述べたように、リ−ドの形状、及びは
んだ付け状態の形状によっては、撮像カメラ２１および
２２、２３、２４、２５のいずれかにより撮像し、この
組合せ、即ち、上方からみた形状デ−タと、斜め上方か
らみた形状デ−タとにより総合識別判定すればより詳細
な的確な判定が可能となる。

【００７０】なお、本発明において、認識判定におい
て、はんだ付け状態の全体の領域に対して実施例を説明
したが、はんだ付けのリ−ド部の中央方向の数行分の形
状情報データを主とした認識判定にても実施可能であ
る。

【００７１】また、本発明において、認識判定におい
て、はんだ付け状態の全体の領域に対して実施例を説明
したが、はんだ付け部の銅箔パタ−ンのランド部の中央
方向の数行分の形状情報データを主とした認識判定にて
も実施可能である。

【００７２】また、本発明では、主として４段の照明角
度の差を用いて説明したが、はんだ周囲環状照明の角度
方向に２等分によるはんだ前後照明による傾斜角度方向
の識別。更に４等分により、はんだ左右方向照明により
傾斜角度方向の識別の精度向上、近接する部品に対する
影響切り分けの識別も可能である。

【００７３】また、本発明は、４段照明に限定されるこ
とはなく、３段、あるいは４段以上であっても同様の効
果が得られることはいうまでもない。

【００７４】また、１段照明として、この照明装置を多
段に移動できるようにして、多段に照明装置を備えたの
と同様の効果をもたらすようにしてもよいことはいうま
でもない。要は、被照射体に対して多段に入射角度を変
化せしめて照射できるようになっていればよい。

【００７５】さらに、本実施例では、照射装置から照射
される光は、単一の光で行なったものである。しかし、
各段毎に色を変化させて照射させるようにしてもよい。

【００７６】本発明は、多段多照明による照明を順次切
り替える手段に替わり、相異なる色相の光源を用いて照
明された被検査はんだ付け面を複数の角度から撮像し、
このはんだ付け面のそれぞれの角度の画像情報を得るこ
ともできる。具体例としては、多段の場合は当該各段、
多方向の場合は該各方向の照明について、その各々の角
度、すなわち、光の各照射角度に対応して固有の光を発
光させることにより、画像分布データの抽出をより高速
化することができる。たとえば、照明手段を赤色、緑
色、黄色等の複数の色相とした場合は反射光の色相の違
い、変化により各照射角度が特定できるため、時間とと
もに光源を切替えたり、移動する必要がない。

【００７７】本発明では、一搬のフラットパッケ−ジの
リ−ドの電子部品のはんだ付け状態についての識別判定
による外観検査方法を述べたが、Ｊ形のリ−ドの電子部
品のはんだ付け状態についても斜め上方の撮像カメラ２
２、２３、２４、２５のいずれかにより撮像し、既に述
べてきた方法により、はんだ付け状態についての識別判
定による外観検査を行うことも非常に容易である。

【００７８】また、はんだ付けの領域に対し、各判定分
類項目ごとの標準よなる等角線図のパタ−ンに対して
（例えば図５〜図１０）、クラスタリングし、検査対象
のはんだ付け状態のパタ−ンとの画素の差の比較によ
り、比較的差異の少ない判定分類項目を選定し、識別判
定し検査することもできる。

【００７９】以上のように、微妙なはんだ付けの条件変
化に対応し、最適に的確に判断を行うものであり、判定
内容を容易に充実させることが出来、はんだ付け状態の
検査．測定レベルを的確にし、検査．測定の効率を大幅
に向上することが出来る。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、真
上撮像カメラによる平面性、平坦性を識別判定しやすい
現象のほか、斜め上方撮像カメラにより、垂直方向の不
連続性、急傾斜角度急峻性を識別判定し、特にリード浮
き、リード未着、はんだ不足、ぬれ不良、過剰などを微
妙なはんだ付けの条件変化に対応し、最適、的確に判断
を行うことができ、判定内容を容易に充実させることが
でき、はんだ付け状態の検査、測定レベルを的確にし、
検査、測定の効率を大幅に向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による外観検査装置の一実施例を示す主
要部簡略構成図。

【図２】本発明の一実施例を示す機能ブロック図。

【図３】本発明による被検査部の断面図。

【図４】本発明による被検査部の断面図。

【図５】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度線
を示す平面図。

【図６】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度線
を示す平面図。

【図７】本発明による被検査部の断面図。

【図８】本発明による被検査部の断面図。

【図９】本発明による被検査部の断面図。

【図１０】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度
線を示す平面図。

【図１１】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度
線を示す平面図。

【符号の説明】

１ 機構部 ３ 検査対象物 １１、１３、１５、１７ 照明装置 ２１、２２、２３、２４、２５ 撮像カメラ ４ 照明切替部 ５、５′ 画像メモリ部 ６、６′ 画像演算処理部 ７、７′ 形状デ−タ部 ８ 認識判定部 ５１ はんだ付け部 ５３ リ−ド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−216407（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−216408（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−142303（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/91

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物の上方に多段に配置された環
   状光源より成る照明手段により、前記検査対象物に対し
   て角度を異ならしめて光照射を行ない、この照明の光照
   射による前記検査対象物の表面からの反射光を該検査対
   象物の真上上方、及び前記検査対象物の斜め上方でかつ
   多段に配置された環状光源より成る照明手段の間の位置
   に配置した撮像手段により撮像し、前記真上上方の撮像
   手段からの撮像出力から当該反射光の画像分布データを
   画素ごとに検査対象物画像の反射面の角度を意味する形
   状角度のコードのデータとして求めるために演算処理
   し、検査対象物の平面形状と平坦性を得る一方、前記斜
   め上方の撮像手段からの撮像出力から当該反射光の画像
   分布データを、画素ごとに検査対象物画像の反射面の角
   度を意味する形状角度のコードのデータとして求めるた
   めに演算処理し、前記検査対象物の傾斜角度４５度以上
   の面の垂直方向の形状を得て、前記真上上方と斜め上方
   の二つの撮像出力の前記演算処理の結果得た各画素毎の
   コードから検査対象物の形状データを編成し、該形状デ
   ータからさらに検査対象物の大きさと形状を求め、これ
   ら大きさと形状から検査対象物の特徴を抽出し、検査対
   象物の状態を認識判定することを特徴とする検査対象物
   状態の外観検査方法。
2. 【請求項２】 検査対象物の上方に配置され、該検査対
   象物に対して角度を異ならしめて光照射を行なうそれぞ
   れが同心軸上に配置された複数の環状光源を有する照明
   装置と、該照明装置の光照射による前記検査対象物の表
   面からの反射光を真上上方から撮像する前記環状光源の
   中心軸とその光軸が一致するように配置した撮像カメラ
   と、前記検査対象物の表面からの反射光を前記検査対象
   物に対し斜め上方で前記多段に配置された環状光源より
   成る照明手段の間の位置で、かつ互いに異なる位置に配
   置した複数の撮像カメラと、該それぞれの撮像カメラか
   らの撮像出力からの画像分布データ出力を記憶する画像
   メモリ部と、該メモリ部に記憶された前記それぞれの撮
   像カメラから得た画像分布データからそれぞれの画像の
   各画素ごとに演算処理し検査対象物の反射面の角度を意
   味するコードを求める演算処理部と、該演算処理部で各
   画素毎に求めたコードより検査対象物の形状データを編
   成する形状データ部と、さらに該形状データ部で得たデ
   ータより前記検査対象物の大きさと形状を演算処理し、
   これらを併せて特徴抽出し、検査対象物の状態を判定す
   る認識判定部とからなることを特徴とする検査対象物状
   態の外観検査装置。
3. 【請求項３】 請求項第２項記載の発明において、検査
   対象物に対して角度を異ならしめて光照射を行なう照明
   装置の環状光源は、検査対象物の上方に順次多段に設け
   られかつ前記検査対象物に向かいその径が順次大きくな
   るようにしたことを特徴とする検査対象物状態の外観検
   査装置。
4. 【請求項４】 請求項２項記載の発明において、検査対
   象物に対して角度を異ならしめて光照射を行なう照明装
   置は、多段及び多方向に、時間的に順次切り替えて照明
   することを特徴とする検査対象物状態の外観検査装置。
5. 【請求項５】 請求項２項記載の発明において、検査対
   象物の大きさと形状の演算処理は、形状傾斜角度デー
   タ、形状高さデータ、体積容量データ、断面形状データ
   を作成し、更に、検査対象物の高さ、長さ、面積、容
   量、傾斜角、断面積、急峻性、平坦性を求め、これらを
   併せて特徴抽出することを特徴とする検査対象物状態の
   外観検査装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載の斜めの上方の複数の撮像
   カメラは互いに相異る４方向から検査対象物を撮像する
   ように配置することを特徴とする外観検査装置。