JP3061952B2 - はんだ付検査装置 - Google Patents

はんだ付検査装置

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JP3061952B2
JP3061952B2 JP4234450A JP23445092A JP3061952B2 JP 3061952 B2 JP3061952 B2 JP 3061952B2 JP 4234450 A JP4234450 A JP 4234450A JP 23445092 A JP23445092 A JP 23445092A JP 3061952 B2 JP3061952 B2 JP 3061952B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明ははんだ付検査装置に関
し、特にプリント基板に配設した実装部品のはんだ付状
態を検査するはんだ付検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種のはんだ付検査は、(1)
はんだ付部に複数の仰角方向から照明を同時に当て、そ
の反射光量の大小によりはんだ付状態を検査する(例え
ば特平2−44234号公報)。
【0003】(2)はんだ付部に複数の仰角方向から照
明を時系列的に当て、各仰角方向ごとの反射光量を2種
類のしきい値で2値化し、その2値化データにもとづい
てはんだ面角度分類し、はんだ付状態を検査する。
【0004】(3)はんだ付部に各仰角方向ごとに波長
を変えた3種類の照明を当て、その反射画像をカラーカ
メラで撮像し、R、G、B成分光量をあるしきい値で2
値化して、その撮像パターンからはんだ付状態を検査す
る(例えば特平2−216407号公報等)。
【0005】等が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のはんだ
付検査は複数の仰角方向から照明を同時に当てる方式で
は、はんだ付部の形状を同定することができないという
欠点がある。
【0007】また、複数の仰角方向から照明を時系列的
に当てる方法,及び各仰角ごとに波長を変えた3種類の
照明を当てる方法では、いずれも反射光量をあるしきい
値で2値化して判断しているので、はんだ材質、はんだ
工法、後処理等の影響により反射光量が変動した場合
には、判定結果が不安定になることが避けられないとい
う欠点がある。
【0008】本発明の目的は上述した欠点を解決し、は
んだ付部の形状同定ができ、かつ、はんだ材質、はんだ
付工法および後処理等で判定結果が不安定とならないは
んだ付検査装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】 本発明の装置は、プリ
ント基板上に配設した実装部品のはんだ付部を検査する
はんだ付検査装置であって、相異る径を有する円環状の
光源体を形成する複数のリング状照明器の径の最小のも
のを上方とし、下方となるほど径が大となるように同一
中心軸を中心として順次平行配置して成るリング状照明
部と、前記リング状照明部の中心軸上方に受光面を垂直
下方に面して配置した撮像部と、前記プリント基板を前
記リング状照明部の中心軸を法線方向とする水平面上に
移動させるXYテーブルと、前記XYテーブルの位置決
めを制御するXYテーブル制御部と、前記リング状照明
部の各リング状照明器ごとに電源をオン/オフ制御する
照明制御部と、前記撮像部で取得するアナログ画像信号
をディジタル化するA/D変換部と、前記A/D変換部
の出力を記憶するメモリと、前記はんだ付部を前記リン
グ状照明部の各リング状照明器で照射し、前記撮像部に
より撮像して得られた複数枚画像の同一画素に対し、最
も反射光量が大きい画像を生成するリング状照明器の番
号とその次に反射光量が大きい画像を生成するリング状
照明器の番号との組み合わせに1対1に対応する分類コ
ードに前記はんだ付部のはんだ面角度を分類する画像処
理部と、前記画像処理部で分類したコードの前記はんだ
付部に占める面積割合や分布パターンを予め設定された
許容値や登録パターンと比較することにより前記はんだ
付部の良否を判定する判定部と、全体の動作を統括制御
するCPUとを備えた構成を有する。
【0010】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0011】図1は、本発明の第一の実施例の構成図で
ある。図1に示す実施例は、同一の中心軸を共有して径
の小なるものから大なるものに順次平行配置した円環形
の複数のリング状照明器31,32,33から成るリン
グ状照明部3と、実装部品2を配設したプリント基板1
をリング状照明部3の中心軸に直交する面上で移動する
XYテーブル10と、リング状照明部3の中心軸上方
配置した撮像部4と、撮像部4の出力をディジタル化す
るA/D変換部6と、A/D変換部6の出力を記憶する
メモリ7と、実装部品2のはんだ付部のはんだ面角度を
分類する画像処理部8と、画像処理部8で分類したはん
だ面角度にもとづいてはんだ付の良否を判定する判定部
9と、リング状照明部3の各リング照明器31,32,
33の電源のオン/オフを独立的に行なう照明制御部5
と、XYテーブル10の動作を制御するXYテーブル制
御部11と、全体動作を制御するCPU12とを有す
る。
【0012】次に本実施例の基本的動作について図1を
用いて説明する。実施例ではリング状照明3が3種類
のリング状照明器を利用した場合を例としているが、複
数種類のリング状照明を利用する場合も同様に適用可能
である。
【0013】CPU12から位置決め指令を受けたXY
テーブル制御11がXYテーブル10を制御しXYテー
ブル10上のプリント基板1に搭載した実装部品2が撮
像部4で撮像最適な位置に設定される。
【0014】位置決めが完了すると、CPU12は照明
制御部5に対し、3種類のリング状照明器3を点灯する
よう指令する。
【0015】リング状照明器31が点灯されると、実装
部品2のはんだ付部201及び202からの反射による
光画像が撮像部4で撮像される。
【0016】撮像部4で撮像されたアナログ画像信号a
はA/D変換部6でディジタル画像信号に変換されメモ
リ7に格納される。
【0017】リング状照明器31の画像信号がメモリ7
に格納されると、次に、CPU12は照明制御部5に対
してリング状照明部3のリング状照明器32を点灯する
よう指令し、同様の手順でリング状照明器32のディジ
タル画像信号をメモリ7に格納する。
【0018】
【0019】さらに、CPU12は、照明制御部5に対
してリング状照明部3のリング状照明器33を点灯する
よう指令し、同様の手順でリング状照明器33のディジ
タル画像信号をメモリ7に格納する。
【0020】このようにして、全ての仰角方向のリング
状照明部3による反射光画像信号がメモリ7に格納され
ると、CPU12は画像処理部8に対し、実装部品2の
はんだ付部201及び202の各部分での各仰角すなわ
ち各リング状照明器についての反射光量を比較し、各仰
角に対応する反射光量の大小関係を参照して、はんだ付
部201及び202のはんだ面角度を分類する。
【0021】画像処理部8で分類されたはんだ面角度デ
ータを、予め入力されている良品はんだ面角度データ及
び不良はんだ面角度データと比較し、判定部9で良否判
定を行い検査結果として登録する。
【0022】図2は、本発明の第2の実施例の構成図で
ある。図2に示す第2の実施例は、リング状照明器3
1,32,33,34および35による5段構成のリン
グ状照明部3aを利用する場合を例とし、プリント基板
1,実装部品2および撮像部4を併記して示す。他の構
成要素に関しては、図1の一実施例と全く同一であるの
で図示は省略する。
【0023】図3は、はんだ面角度を説明するための断
面図,図4は図2のリング状照明部3aによるはんだ面
の反射光量分布の一例を示す特性図である。
【0024】以下、図2,図3および4を利用し、さら
に本発明の特徴について詳述する。
【0025】いま、プリント基板1上に実装されたチッ
プ部品の実装部品2のはんだ付検査を行う場合を例とし
て、本発明の特徴とする画像処理部8の動作について説
明する。なお、検査対象部品はチップ部品に限定するも
のではなく、QFP,SOP等の表面実装部品やディス
クリート部品がすべて検査対象となる。また本第二の実
施例では、リング状照明部3aが、5種類のリング状照
明器31〜35を利用しているが、リング状照明3a
は5種類に限定するものではなく、任意の複数種類のリ
ング状照明器の場合に対しても適用可能である。
【0026】図3に示すように、プリント基板1と実装
部品2のはんだ付部201及び202のはんだ面とのな
す角度をはんだ面角度θと定義すると、各リング状照明
器31〜35を点灯させたときの各はんだ面角度θでの
反射光量分布図4のようになる。
【0027】従来の手法では、この反射光量をあるしき
い値で2値化し、実装部品2のはんだ付部201及び2
02のはんだ面角度θを推定している。しかしながら、
この反射光量は、リング状照明部3aの照射光量、はん
だ面の反射率、はんだ面角度θ及び撮像部4の入力特性
に依存し、リング状照明部3aの照射光量及び撮像部4
の入力特性を安定させることは技術的には可能である
が、はんだ面の反射率については、使用したはんだの材
質、はんだ付工法及び後処理によって大きく変動するの
で、反射光量を絶対値のまま使用する推定方式では推定
誤差が大きくなることが避けられない。
【0028】本発明では、はんだ面の反射率の変化によ
り生ずる反射光量の変動を吸収するため、反射光量の絶
対値を用いるのではなく、相対的な反射光量の大小関係
を用いてはんだ面角度θを推定することをその基本的特
徴としている。
【0029】例えば、図4に示すように、リング状照明
器31からの反射光量が最大になるはんだ面角度を領域
(1)、リング状照明器32からの反射光量が最大にな
り、かつリング状照明器31からの反射光量が2番目に
大きくなるはんだ面角度を含む領域を領域(2),リン
グ状照明器31からの反射光量が最大になり、かつリン
グ照明器33からの反射光量が2番目に大きくなるはん
だ面角度を含む領域を領域(3),以下同様にして領域
(4),領域(5),領域(6),領域(7)及び領域
(8)まで分類する。
【0030】このようにして分類した領域(1)〜領域
(8)までの分類コードは、実装部品2のはんだ付部2
01及び202のはんだ面角度θを反映したものとなっ
ているので、この分類コードがはんだ付部に占める面積
割合や分布パターンを、予め設定された許容値や予め登
録された不良品のパターンと比較することによりはんだ
付状態の良否を判定することができる。また反射光量の
絶対値ではなく、相対的な大小関係を用いて分類してい
るため、はんだ面の反射率が変化し反射光量が変動して
も分類結果にあまり影響しない。
【0031】図5は、良品はんだ面と実装部品の平面図
(A)及び断面図(B),はんだ不足不良はんだ面と実
装部品の平面図(C)及び断面図(D)、はんだ無し不
良はんだ面と実装部品の平面図(E)及び断面図(F)
である。
【0032】また図6は図5(A),(B)に示す良品
のはんだ面を前記の手法で領域(1)〜領域(8)まで
の分類コードに分けた図、図7は図5(C),(D)に
示すはんだ不足不良のはんだ面を前記の手法で領域
(1)〜領域(8)までの分類コードに分けた図、図8
は図5(E),(F)のはんだ無し不良のはんだ面を前
記の手法で領域(1)〜領域(8)までの分類コードに
分けた図である。
【0033】このようにはんだ付部201及び202を
はんだ面角度θを反映したコードに分類し、その分類コ
ードがはんだ付部に占める面積割合や分布パターンを予
め設定された許容値や登録パターンと比較することによ
りはんだ付部の良否を判定することができる。
【0034】判定部9は、上述した図6,7及び8によ
るはんだ面の面角度データにもとづいてはんだ付状態の
良否判定を行う。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、プリント
基板上の実装部品に対して異なる仰角方向,かつ同一の
中心軸を有する複数のリング状照明器を順次点灯させて
得た複数の画像データのうち、最も反射光量の高い画像
を生成するリング状照明器の番号と、その次に反射光量
の高い画像を生成するリング状照明器の番号といった
「リング状照明器の番号」からはんだ付部を分類コード
に変換しているので、はんだ面の反射率が変化して反射
光量が変動しても、安定して分類コードに変換できると
いう効果がある。 その理由は、どの番号のリング状照明
器が最も反射光量の高い画像を生成するかは、はんだ面
の角度と照明器の照射角度と撮像部の角度という幾何学
的関係からのみ決まるので、はんだ面の反射率が変動し
ても全く影響を受けないためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の構成図である。
【図2】本発明の第二の実施例の構成図である。
【図3】はんだ面角度を説明するための断面図である。
【図4】図2の実施例におけるはんだ面の反射光量分布
の一例を示す特性図である。
【図5】良品はんだ面と実装部品の平面図(A)及び断
面図(B),はんだ不足不良のはんだ面と実装部品の平
面図(C)及び断面図(D),はんだ無し不良はんだ面
と実装部品の平面図(E)及び断面図(F)である。
【図6】良品のはんだ面を領域の分類コードに分けた図
である。
【図7】はんだ不足不良のはんだ面を領域の分類コード
に分けた図である。
【図8】はんだ無し不良のはんだ面を領域の分類コード
に分けた図である。
【符号の説明】
1 プリント基板 2 実装部品 3,3a リング状照明部 4 撮像部 5 照明制御部 6 A/D変換部 7 メモリ 8 画像処理部 9 判定部 10 XYテーブル 11 XYテーブル制御部 12 CPU 31〜35 リング状照明器 201,202 はんだ付部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−346011(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 G06T 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント基板上に配設した実装部品のは
    んだ付部を検査するはんだ付検査装置であって、相異る
    径を有する円環状の光源体を形成する複数のリング状照
    明器の径の最小のものを上方とし、下方となるほど径が
    大となるように同一中心軸を中心として順次平行配置し
    て成るリング状照明部と、前記リング状照明部の中心軸
    上方に受光面を垂直下方に面して配置した撮像部と、前
    記プリント基板を前記リング状照明部の中心軸を法線方
    向とする水平面上に移動させるXYテーブルと、前記X
    Yテーブルの位置決めを制御するXYテーブル制御部
    と、前記リング状照明部の各リング状照明器ごとに電源
    をオン/オフ制御する照明制御部と、前記撮像部で取得
    するアナログ画像信号をディジタル化するA/D変換部
    と、前記A/D変換部の出力を記憶するメモリと、前記
    はんだ付部を前記リング状照明部の各リング状照明器で
    照射し、前記撮像部により撮像して得られた複数枚画像
    の同一画素に対し、最も反射光量が大きい画像を生成す
    るリング状照明器の番号とその次に反射光量が大きい画
    像を生成するリング状照明器の番号との組み合わせに1
    対1に対応する分類コードに前記はんだ付部のはんだ面
    角度を分類する画像処理部と、前記画像処理部で分類し
    たコードの前記はんだ付部に占める面積割合や分布パタ
    ーンを予め設定された許容値や登録パターンと比較する
    ことにより前記はんだ付部の良否を判定する判定部と、
    全体の動作を統括制御するCPUとを備えることを特徴
    とするはんだ付検査。
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