JP3054513B2 - 電子部品のリード浮き検出方法 - Google Patents

電子部品のリード浮き検出方法

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JP3054513B2 JP5088727A JP8872793A JP3054513B2 JP 3054513 B2 JP3054513 B2 JP 3054513B2 JP 5088727 A JP5088727 A JP 5088727A JP 8872793 A JP8872793 A JP 8872793A JP 3054513 B2 JP3054513 B2 JP 3054513B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板の表面に
実装された電子部品の半田付け状態を検査する方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のプリント基板に実装された電子部
品の半田付け状態を検査する方法として、特開平4−1
5506号公報がある。特開平4−15506号公報に
記載された内容は、プリント基板の部品の半田付け状態
を検査するのに、半田に向かってレーザスポット光を掃
引照射するレーザ照射手段と、半田の横断方向に掃引照
射されたレーザスポット光の反射光を受光する受光手段
を設け、半田の横断方向におけるピーク位置を検出す
る。そして、そのピーク位置を通る縦断方向に掃引照射
されたレーザスポット光の反射光を受光する受光手段を
設け、縦断方向に沿った半田高さ位置を検出し、半田形
状の良否を判断している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の電子部
品の半田付け状態を検査する方法においては、精度良く
半田付け状態を検出するために、レーザスポット光を多
数回掃引照射しなければならず、そのために掃引に時間
がかかり、そのため全体の検査時間が長くかかってい
た。本発明はこのような欠点を解消するために発明され
たもので、スリット光を基板上に半田付けされた電子部
品の半田付け部に1度だけ照射して、その反射光を撮像
し、1画素あるいは1画素の整数倍幅の重心点を求め
て、その重心位置を判定することにより、精度良く、あ
るいは精度に応じて、短時間で、効率良く、リード部の
半田付けの浮きや、半田付け状態の良否を判定する方法
を提供するものである。
【0004】
【問題を解決するための手段】本発明では、基板の銅箔
パターン上に半田付けされた電子部品のリードにおい
て、銅箔パターン及びリードに所定方向からスリット光
を照射し、その反射光を所定方向から撮像し、銅箔パタ
ーンからリードにかけて、長さ方向に延びたスリット光
反射画像を、1画素幅あるいは1画素の整数倍幅づつに
分割し、該分割した1画素幅あるいは1画素の整数倍幅
毎に、スリット光反射画像の各重心位置を算出し、各リ
ード重心位置から各銅箔パターン重心位置までの距離
が、リードの厚みに比して許容値以内に収まっているか
どうかを判定することを特徴とする。また、本発明の他
の方法においては、基板の銅箔パターン上に半田付けさ
れた電子部品のリードにおいて、半田付け部に所定方向
からスリット光を照射し、その反射光を所定方向から撮
像し、リード先端から前記銅箔パターンにかけて、長さ
方向に延びたスリット光反射画像を、1画素幅あるいは
1画素の整数倍幅づつに分割し、分割した1画素幅ある
いは1画素の整数倍幅毎に、スリット光反射画像の各重
心位置を算出し、リード先端から所定距離にある半田付
け部の重心点を抽出し、この重心点から前記銅箔パター
ン重心位置までの距離が所定値以上であることを判定す
ることを特徴とする。
【0005】また、本発明では、撮像した前述のスリッ
ト光反射画像を、スリット光の長さ方向へ、認識対象物
の形状状態と認識精度に応じた1画素の整数倍の幅づつ
に分割し、分割幅毎に、スリット光反射画像の各重心位
置を求め、その各重心位置データから分割幅毎に、認識
対象物のスリット光照射方向断面の外形位置を算出す
る。そして、あらかじめ設定された認識対象物の断面形
状データと、算出した外形データとを比較し、許容値内
にあるかどうかによって、認識対象物の形状の良否を判
定する。
【0006】
【作用】認識対象物からのスリット光反射画像が、要求
精度に応じ、スリット光の長さ方向の1画素あるいは1
画素の整数倍の幅毎に分割され、その分割幅毎にスリッ
ト光照射方向断面の輪郭位置が算出される。そして、算
出された輪郭位置が、許容値内にあるもののみが形状面
での良品と判定される。
【0007】
【実施例】本発明の輪郭認識方法及びそれを用いた形状
検査方法を、半田付け検査に用いる例について説明す
る。図1は本実施例における半田付け検査装置の主要な
構成を示す斜視図で、プリント基板1に表面実装された
電子部品2のリード21が、プリント基板の銅箔パター
ン11上に、首尾良く半田付けされているかどうかを検
査するものである。
【0008】3はレーザスリット光を照射する光源で、
プリント基板1の真上に吊り下げられた図示しないθ回
転ヘッド部に下向きに保持されている。4はCCDカメ
ラ等の撮像手段で、その光軸はレーザスリット光の光軸
と一定の傾斜角度を成し、かつレーザスリット光の水平
断面の長手方向(以降スリット光の長さ方向と云う)と
直交するよう、光源3と共に回転ヘッド部に固定されて
いる。図1において、プリント基板1は図示しないXY
テーブル上に水平に載置し、光源3から照射されるレー
ザスリット光下に、検査しようとする電子部品の電極や
リードを位置させる構成とする。こうして、電子部品2
のリード21と対応する銅箔パターン11、リードとそ
の銅箔パターンを接着する半田部(以降半田フィレット
と云う)12に、リードの突出方向と並行にレーザスリ
ット光31が照射される。
【0009】この時、既に別工程で、プリント基板上の
銅箔パターンの位置と実装された電子部品の装着位置が
認識されており(本発明の主旨ではないためその詳細説
明は省略する)、両者のずれ量が許容値内のプリント基
板のみが本実施例の半田付け検査に供される。そして、
それらの位置認識データにより、レーザスリット光31
の長さ方向の中心をリード若しくは部品電極の先端部に
一致させ、かつレーザスリット光の水平断面の短手方向
(以降スリット光の幅方向と云う)中心がリード若しく
は銅箔パターンの幅方向(リード突出方向と直交する方
向)中心に一致するように、プリント基板1をXY移動
させる。リードとそれに対応する銅箔パターンの幅方向
中心位置がずれている場合には、両中心間の中点にレー
ザスリット光の幅方向中心を一致させて、半田フィレッ
トの頂点位置にレーザスリット光が照射されるべく、プ
リント基板1を位置補正すればよい。
【0010】本実施例の動作について図に基づいて説明
する。図2は電子部品のリード半田付け部を拡大して示
した斜視図であり、リード21、銅箔パターン11、そ
れらを接着する半田フィレット12に向かって、真上か
らレーザスリット光が照射されている。(従って、この
場合スリット光照射方向断面は、半田の高さ方向断面で
ある。)32はレーザスリット光がリード、半田フィレ
ット、銅箔パターンの各表面を照らし出したときの帯状
の反射光画像で、その長手方向中心は、リード21の先
端と一致している。この反射光画像32をCCDカメラ
4で撮像すると図3に示すような画像33となり、CC
Dカメラ4の横方向の視野中心に、反射光画像32の水
平方向の中心が位置することになる。
【0011】図4半田付け状態を検査する方法を示す説
明図である。図4の左側に示すように、画像33をCC
Dカメラ4の横方向の1画素幅づつに区切り、各1画素
幅毎に画像33の重心pを求めて行く。図4の右側に、
CCDカメラの撮像視野の横方向をX(長さ)座標軸、
縦方向をH(高さ)座標軸とした、各重心位置pの様子
を示す。右側の図において、重心位置の内、最も高さの
低い重心位置(前記銅箔パターン部の最も高さの低い重
心位置)を通り、X座標軸と平行な直線Lを基準線とす
る。そして、視野中心のX座標Cより図中左側にある重
心点のH座標の平均(前記リード部の重心位置の平均)
を求め、その平均値Uと基準線L間の距離tが、リード
の厚みに比較して許容量以内に収まっているかどうかを
確認する。許容量を超える場合には、リードが銅箔パタ
ーンより浮いていると判断して半田フィレットの検査を
行わない。
【0012】次に、視野中心(リード若しくは部品電極
の先端部)のX座標Cから図中右方向に所定距離xだけ
離れた位置の重心点pxを抽出し、この重心点pxのH
座標値と基準線L間の距離hを、重心点pxの高さとし
て算出する。(実際の高さは、三角測量法により、プリ
ント基板から見たカメラ4の光軸の仰角をθとすると、
h・cosθで求められる。)この距離hを半田フィレ
ット12の高さ形状を評価する指標とし、あらかじめ定
めた限界値以上の数値であるかどうかを確認する。限界
値以上であれば半田付けを良好と判断し、限界値未満で
あれば半田付け不良と判断する。
【0013】また、図2に示したような微小なリードよ
り大きな、チップ抵抗などの部品の半田付けを検査する
とき、必ずしも図4に示すような1画素づつの分割を、
精度的に必要としないことが多い。このような場合、部
品電極の形状から予測される半田フィレットの大きさに
応じて、画像の分割幅を1画素の任意の整数倍に設定
し、その分割幅毎に重心を求め、前述と同様に半田付け
状態を検査する。これを画像33を用いて説明したもの
が図5である。図5の左側において、画像33をCCD
カメラ4の横方向の2画素幅づつに区切り、各2画素幅
毎に画像33の重心pを求めて行く。図5の右側に、図
4の右側と同様にX−H座標軸における各重心位置pの
様子を示す。図4の場合と同様に基準線Lと平均値Uを
求め、距離tによって部品電極等の浮きの有無を判断す
る。そして、X座標Cから図中右方向に所定距離xだけ
離れた位置の重心点pxを抽出し、重心点pxの高さh
を算出する。この高さhが、あらかじめ定めた限界値以
上であれば半田付けを良好と判断し、限界値未満であれ
ば半田付け不良と判断する。
【0014】本実施例では、プリント基板をXYテーブ
ルに保持し、光源と撮像手段をその上方にθ回転可能に
吊り下げる構成としたが、プリント基板を所定位置に保
持し、その上方を被うXYステージにθ回転可能に光源
と撮像手段を吊り下げる構成としてもよい。また、本実
施例では、半田部の高さ形状を判定するとき、所定の位
置の高さのみを判別基準としたが、算出した高さ位置全
てについて、あらかじめ設定した規定値と比較して判定
し、この高さ方向の輪郭良否データを判別基準としても
よい。さらに、本実施例では、電子部品の半田付け部の
高さ方向の輪郭を認識して、半田付け形状の検査に適用
する例について述べたが、本発明の輪郭認識方法及びそ
れを使用した形状検査方法は、前記実施例に限らず、検
査対象を物体と物体間の接合状態や物体そのものに適用
してもよく、スリット光の照射方向によってそれらの高
さ、幅、奥行き方向の輪郭を認識し、認識した輪郭デー
タによってその検査対象物の形状の良否を判定すること
も可能である。
【0015】
【発明の効果】本発明は、銅箔パターン及びリードに所
定方向からスリット光を照射し、その反射光を所定方向
から撮像し、前記銅箔パターンからリードにかけて、長
さ方向に延びたスリット光反射画像を、1画素幅あるい
は1画素の整数倍幅づつに分割し、該分割した1画素幅
あるいは1画素の整数倍幅毎に、スリット光反射画像の
各重心位置を算出し、前記各リード重心位置から前記各
銅箔パターン重心位置までの距離が、前記リードの厚み
に比して許容値以内に収まっているかどうかを判定すり
ことにより、精度良く、あるいは要求される精度に応じ
て、短時間で、効率良く、半田付け不良による電子部品
のリード浮きを検出することができる。また、半田接着
部に所定方向からスリット光を照射し、その反射光を所
定方向から撮像し、前記リード先端から前記銅箔パター
ンにかけて、長さ方向に延びたスリット光反射画像を、
1画素幅あるいは1画素の整数倍幅づつに分割し、該分
割した1画素幅あるいは1画素の整数倍幅毎に、スリッ
ト光反射画像の各重心位置を算出し、前記リード先端か
ら所定距離にある半田接着部重心点を抽出し、該重心点
から前記銅箔パターン重心位置までの距離が所定値以上
であることを判定することにより、精度良く、あるいは
精度に応じて、効率良く、短時間で電子部品のリードの
半田付け良否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における半田付け検査方法の
構成を示す斜視図である。
【図2】スリット光の照射状態を説明する斜視図であ
る。
【図3】撮像手段が撮像するスリット光の反射光画像を
示す図である。
【図4】半田付け状態を検査する方法を示す説明図であ
る。
【図5】半田付け状態を検査する他の方法を示す説明図
である。
【符号の説明】
1 プリント基板 11 銅箔パターン 12 半田フィレット 2 電子部品 21 電子部品のリード 3 光源 4 撮像手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/84 - 21/91 G06T 1/00 - 9/20 H05K 3/34 H01L 21/64 - 21/66

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の銅箔パターン上に半田付けされた電
    子部品のリードにおいて、銅箔パターン及びリードに所
    定方向からスリット光を照射し、その反射光を所定方向
    から撮像し、前記銅箔パターンからリードにかけて、長
    さ方向に延びたスリット光反射画像を、1画素幅あるい
    は1画素の整数倍幅づつに分割し、該分割した1画素幅
    あるいは1画素の整数倍幅毎に、スリット光反射画像の
    各重心位置を算出し、前記各リード重心位置から前記各
    銅箔パターン重心位置までの距離が、前記リードの厚み
    に比して許容値以内に収まっているかどうかを判定する
    ことを特徴とする電子部品のリード浮き検出方法。
  2. 【請求項2】基板の銅箔パターン上に半田付けされた電
    子部品のリードにおいて、該半田付け部に所定方向から
    スリット光を照射し、その反射光を所定方向から撮像
    し、前記リード先端から前記銅箔パターンにかけて、長
    さ方向に延びたスリット光反射画像を、1画素幅あるい
    は1画素の整数倍幅づつに分割し、該分割した1画素幅
    あるいは1画素の整数倍幅毎に、スリット光反射画像の
    各重心位置を算出し、前記リード先端から所定距離にあ
    る半田付け部の重心点を抽出し、該重心点から前記銅箔
    パターン重心位置までの距離が所定値以上であることを
    判定することを特徴とする電子部品のリード浮き検出方
    法。
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