JP3200953B2 - 角形チップの半田付状態の検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は角形チップの半田付状態
の検査方法に係り、詳しくは、コンデンサチップや抵抗
チップなどの本体の両側部に電極を有する角形チップを
基板に接着する半田付状態の検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板にチップを搭載した後、チップの電
極が基板のランド（電極）に良好に接着されているか否
かを判定するために、半田付状態の検査が行われる。

【０００３】従来、半田付状態は専ら作業者の目視検査
により行われていたが、近年、カメラなどの光学手段に
より自動的に行うことが次第に普及してきている。カメ
ラによる検査は、一般に、基板に搭載されたチップに照
明光を照射して、電極や半田を含む画像を入手し、この
画像の明暗の比率や分布に基づいて良否判定を行うよう
になっていたが、まだその手法やアルゴリズムは十分に
確立されていない実情にあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】殊に従来手段では、入
手される画像データの量が少ないため、的確な良否判定
を行いにくく、誤判定が多いものであった。また半田付
状態の不良には、チップ無し、位置ずれ、チップ立ち、
未着などの様々なカテゴリーがあるが、従来手段では入
手される画像データの量が少なく、また入手した画像デ
ータに基づいて良否判定を行うための画像処理のアルゴ
リズムも確立されていないため、良否の判別を的確に行
いにくいという問題点があった。

【０００５】したがって本発明は、カメラに入手される
画像のデータを増やし、共通のアルゴリズムで様々なカ
テゴリーの不良品を的確に判別できる手段を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、照
明光の照射角度を変えて第１の画面と第２の画面をカメ
ラに取り込むことにより、良否判定のための画像データ
の量を多くしている。そして入手された第１の画面を２
値画像などにスレッシュ化し、スレッシュ化された画像
に基づいて、第２の画面で電極を含む領域にウィンドウ
を設定する。そしてこのウィンドウ内でスレッシュ化さ
れた画像に基づいて、半田付状態の良否判定を行う。こ
の良否判定方法としては、マスター画像との照合を行う
パターンマッチング法やニューラルネットワークシステ
ムなどが適用できる。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、スレッシュ化された第２の
画面のウィンドウ内の画像に基づいて、チップ無し、位
置ずれ、チップ立ち、未着などの半田付状態の良否を共
通のアルゴリズムで判定できる。殊に本方法は、スレッ
シュ化された第１の画像に基づいて電極とランドを含む
領域にウィンドウを設定して、このウィンドウ内で画像
処理をし、半田付状態の良否判定を行うので、良否判定
のノイズになりやすいチップの本体は良否判定のデータ
から除去されることとなり、判定精度を著しく向上させ
ることができる。

【０００８】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１は本発明に係る半田付状態の検査装置の
全体図である。基板５にはコンデンサチップや抵抗チッ
プなどの角形チップ１が搭載されている。チップ１の本
体２の両側部には電極３があり、この電極３は半田４に
より基板５のランド（電極）６に接着されている。

【０００９】基板５の上方にはカメラ７と、上下２個の
光源８、９が設けられている。上方の光源８は基板５に
向かって垂直に照明光を照射し、また下方の光源９は斜
方向から照明光を照射する。後に詳述するように、この
２つの光源８、９の点灯と消灯を切り替えることによ
り、照明光の照射角度を変え、２つの画面を入手する。

【００１０】カメラ７にはメモリ部１１が接続されてい
る。このメモリ部１１には２個のフレームメモリ１１
Ａ，１１Ｂがあり、一方のフレームメモリ１１Ａは上方
の光源８を点灯してカメラ７で観察した画像データが入
力され、また他方のフレームメモリ１１Ｂは下方の光源
９を点灯してカメラ７で観察した画像データが入力され
る。

【００１１】メモリ部１１はＣＰＵ１２に接続されてお
り、このＣＰＵ１２には良否の判定部１３と、光源８、
９のコントロール部１４と、チップサイズのメモリ１
５、マスタ画像データのメモリ１６が接続されている。
このコントロール部１４は、２つの光源８、９の点灯、
消灯を制御する。なお光源は１個のみ設け、この光源の
高さを変化させたり、基板５を上下動させることによっ
ても、照明光の照射角度の切替えを行うことができる。

【００１２】図１に示すチップ１の電極３は半田４によ
り基板５の電極６にしっかり接着されており、この半田
付状態は良好である。また図２に示すものはチップ無し
であって、電極６上には半田４のみが付着しており、不
良品である。また図３に示すチップ１は、図において左
方へ位置ずれしており、位置ずれ量が許容値以上であれ
ば不良品である。また図４に示すものはチップ１は立
ち、図５に示すチップ１の左側の半田４は未着であり、
何れも不良品である。このような不良品はスクリーン印
刷装置によるペースト状半田の塗布ミス、チップマウン
タによるチップの搭載ミス、リフローにおける半田の加
熱処理不良等に起因して生じる。

【００１３】次に半田付状態の検査方法を説明する。ま
ず図６を参照しながら、図１に示す良品の半田４を例に
とって説明する。図６（１）は、上方の光源８を点灯
し、下方の光源９を消灯して垂直に照明光を照射して第
１の照明状態を具現し、この第１の照明状態（光源８を
点灯し、光源９を消灯した照明状態）でカメラ７により
取り込まれた第１の画面Ａを示している。図示するよう
に明灰色の金属である電極３は明るく観察され、黒色や
暗灰色の合成樹脂から成る本体２や、ランド６上の半田
４は暗く観察され、ランド６は明るく観察される。また
本体２に白色塗料などで形成された部品マーク１０は明
るく観察されている。したがってこの第１の照明状態
で、暗い背景の中に電極３を明るく明瞭に認識し、これ
により、後で図６（４）を参照して説明するように、電
極３の位置を正確に検出することができる。なお本実施
例では作図の都合上、部品マーク１０は丸形で描いてい
るが、実際のチップでは本体２には多数個の文字や図形
が白色塗料で形成されている。画面Ａの画像データは、
図１に示す一方のフレームメモリ１１Ａに記憶される。

【００１４】図６（２）は、上方の光源８を消灯し、下
方の光源９を点灯して、斜方向から照明光を照射して第
１の照明状態とは異る第２の照明状態を具現し、この第
２の照明状態で、カメラ７により取り込まれた第２の画
面Ｂを示しており、この第２の画面Ｂの画像データは、
他方のフレームメモリ１１Ｂに記憶される。この第２の
照明状態（光源８を消灯し、光源９を点灯した照明状
態）では、図６（２）に示すようにランド６上の半田４
全体を暗く明瞭に認識できる。このように照明状態が異
る第１の照明状態と第２の照明状態を具現し、それぞれ
の照明状態で画面Ａ，Ｂの画像データを入手することに
より、半田付状態の良否判定のための画像データの量を
倍増できる。

【００１５】図６（３）は、第１の画面Ａでランド６を
含む全体を２値化してスレッシュ化した画像を示してい
る。次に図６（４）に示すように、電極３の外方から電
極３へ向かって矢印Ｎ方向に光学的スキャンニングを行
い、暗から明に切り変わる点から電極３の外端面ａを検
出する。この場合、上述したように、第１の照明状態に
より電極３を暗い背景の中に明るく明瞭に認識できるの
で、電極３の外端面ａの位置すなわち電極３の位置を正
確に検出することができる。次に図６（５）に示すよう
に、外端面間の距離Ｌを計算し、求められた距離Ｌを、
コンピュータのチップサイズのメモリ１５に登録してあ
る登録値と比較する。若し一致すればチップ１の品種に
間違いがないものと確認され、一致しなければ、誤って
他の品種のチップ１が搭載されているものと判断され
る。なおこのような距離Ｌの検出によるチップ１の品種
の確認作業は省略してもよい。また例えば本体２の内部
から電極３の内端面ｂに向って光学的スキャンニングを
することにより、内端面間の距離を求め、これを基にチ
ップの品種の確認をしてもよく、更には電極３の面積を
求めてこれに基づいてチップの品種を確認してもよく、
チップの品種の確認方法は種々考えられる。

【００１６】次に図６（６）に示すように、上記（４）
のプロセスで求めた外端面ａに基づいて電極３とランド
６を含む領域にウィンドウＷを設定し、次に図６（７）
に示すようにウィンドウＷで、上記（２）のプロセスで
入手された第２の画面Ｂを２値化する。この場合、上述
したように外端面ａの位置は正確に検出されているの
で、ウィンドウＷを正確に設定することができる。次に
図６（８）に示すように、ウィンドウＷ内の画像のデー
タを、パターンマッチング法やニユーラルネットワーク
システム等により、予めコンピュータのメモリ１６に登
録されたマスター画像データと比較するなどして良否判
定を行う。この場合、上述したようにウィンドウＷは正
確な位置に設定されているので、ウィンドウＷ内には、
画像の特徴部分である電極３とランド６の接合部分のみ
が包含され、光学的ノイズとなって誤判定を生じやすい
部品マーク１０が形成された本体２はウィンドウＷから
除外されているので、的確な良否判定を行える。（８）
に示すように、ウィンドウＷの内側部に明るい部分であ
る電極３が存在すると、判定部１３において良品と判定
される。なお（１）〜（８）のプロセスは、前後を入れ
替えてもよい。

【００１７】次に、図２に示すチップ無しの場合を、図
７を参照にしながら説明する。この図７のプロセス
（１）〜（８）は図６のプロセス（１）〜（８）とまっ
たく同じであって、まず（１），（２）に示すように、
光源８、光源９を交互に点灯させてカメラ７に入手した
第１の画面Ａ，第２の画面Ｂの画像データをフレームメ
モリ１１Ａ，１１Ｂに記憶させる。チップ無しの場合、
画面Ａ，Ｂには電極３は存在しない。そして画面Ａに示
されるように、垂直な照明光を照射した場合は、半田４
の頂部のみが明るく観察され、また画面Ｂに示されるよ
うに斜方向から照明光に照射した場合は、半田４の一部
がリング状に明るく観察される。

【００１８】次に（３）で画面Ａでランド６を含む全体
を２値化し、（４）（５）で矢印方向Ｎにスキャンニン
グして、明るく輝く部分の距離Ｌを求め、この距離Ｌを
メモリ１５の登録値と比較する。この場合、明るく輝く
半田４の頂部を電極３と誤認して距離Ｌを求めているの
で、この距離Ｌは登録値よりもかなり大きく、したがっ
てミスが発生しているものと確認される。但しこの段階
では、このミスはチップ無しであるか、あるいは別品種
のチップが搭載されているのか、そのミスのカテゴリー
は判らない。なおこのミスのカテゴリーは、後述する
（８）のプロセスで判明する。なおこのようにミスが検
出された段階で、以後のプロセスの実行は中止してもよ
い。

【００１９】次に（６）でランド６と明るく輝く半田４
を含む領域にウィンドウＷを設定する（この段階では、
明るい部分は半田４であるのか、電極３であるのかは不
明であることに留意）。次に（７）に示すように、ウィ
ンドウＷ内で画面Ｂを２値化し、次に（８）に示すよう
に２値化後のデータをパターンマッチングなどにより、
マスター画像と比較する。ここで、図示するように半リ
ング状の明るい部分がウィンドウＷの内側に存在すれ
ば、判定部１３においてチップ無しと判定される。

【００２０】次に図３に示す位置ずれの場合を、図８を
参照しながら説明する。図８において、（１）〜（５）
のプロセスは、図６の場合と同じであり、その説明は省
略する。なおこのものは、（５）のプロセスで、チップ
１のセンターラインＮ．Ａ’の登録されたセンターライ
ンＮ．Ａからのずれｄを求めることにより、位置ずれの
有無とその大きさが検出される。センターラインＮ．Ａ
はメモリ１５に登録されている。またセンターライン
Ｎ．Ａ’は重心検出法などにより簡単に求められる。そ
してこのずれｄが許容値以内ならば、判定部１３で良品
と判定され、許容値以上ならば不良品と判定される。勿
論、チップ１の位置ずれの求め方は本方法に限らないの
であって、例えば電極３の外端面ａのずれから求めても
よい。

【００２１】次に（６）（７）のプロセスでウィンドウ
Ｗ１，Ｗ２を設定して２値化し、（８）のプロセスで良
否判定を行う。ここで、（６）（７）のプロセスで、左
右のウィンドウＷ１，Ｗ２の大きさは異なっており、こ
れからも位置ずれがあることが判定する。

【００２２】次に図４に示すチップ立ちの場合を、図９
を参照しながら説明する。図９（１）（２）に示すよう
に、画面Ａ，Ｂの左側のランド６内には半田４の頂部が
明るく観察され、また右側のランド６内には、起立した
チップ１の上側の電極３が明るく観察される。

【００２３】（３）〜（５）のプロセスは、上述の場合
と同様であるがプロセス（５）で求められた距離Ｌは登
録値よりも過大であってこれと相違するので、何らかの
ミスがあることが判明する。（６）（７）のプロセスで
ウィンドウＷを設定し、（８）のプロセスで良否判定を
行う。ここで、左側のウィンドウＷに明るいリング４が
あり、右側のウィンドウＷに縦長の明るい部分３があれ
ば、チップ立ちと判定される。

【００２４】また図１０は、図５で示す未着の場合の最
終プロセス（８）を示している。プロセス（１）〜
（７）は上述した各場合のプロセス（１）〜（７）と同
様であるので省略している。（８）のデータでは、左側
のウィンドウＷ内には電極３とリング状に輝く半田４が
存在し、右側のランド６内には電極３が存在し、これか
ら未着であることが判明する。

【００２５】以上のように本方法によれば、良品、チッ
プ無し、位置ずれ、チップ立ち、未着等の最も頻繁にあ
らわれる代表的な半田付状態を明確に判別でき、しかも
何れの場合も同一のアルゴリズムで判別を行える利点が
ある。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明によれば、半田
付状態の良否判定のための豊富な画像データを入手し、
これらに基づいて、良品、チップ無し、位置ずれ、チッ
プ立ち、未着等の様々な半田付状態のカテゴリーを判別
でき、殊に何れのカテゴリーも基本的に同一のアルゴリ
ズムを用いて検出できる利点がある。更には、カメラに
よる認識のノイズになりやすい部品マークなどが形成さ
れたチップの本体は、良否判定の画像データから除去さ
れるので、良否判定を的確に行える。また請求項２に記
載の本発明によれば、照明状態を第１の照明状態と第２
の照明状態に切り替えてそれぞれの照明状態で観察する
ことにより、電極の位置を正確に検出し、かつこの検出
結果に基づいてランドとチップの電極との接合部（すな
わち半田が存在する部分）を包含するウィンドウを正確
に設定し、半田付け状態の良否を的確に判定することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半田付状態の検査装置の全体図

【図２】本発明に係るチップ無しの側面図

【図３】本発明に係るチップ位置ずれの平面図

【図４】本発明に係るチップ立ちの側面図

【図５】本発明に係る未着状態の側面図

【図６】本発明に係る良否判定プロセスの説明図

【図７】本発明に係る良否判定プロセスの説明図

【図８】本発明に係る良否判定プロセスの説明図

【図９】本発明に係る良否判定プロセスの説明図

【図１０】本発明に係る良否判定プロセスの説明図

【符号の説明】

１ チップ ２ 本体 ３ 電極 ４ 半田 ５ 基板 ６ ランド ７ カメラ ８ 光源 ９ 光源 Ａ 第１の画面 Ｂ 第２の画面 Ｗ ウィンドウ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(i) 基板に搭載された角形チップに照明光
   を照射してカメラにより前記角形チップの両端の電極が
   明るく観察された第１の画面を取り込むプロセスと、 (ii)照明光の照射角度を変えてカメラにより第２の画面
   を取り込むプロセスと、 (iii) 上記第１の画面でランドを含む全体をスレッシュ
   化するプロセスと、 (iv)上記(iii) のプロセスでスレッシュ化して得られた
   第１の画像に基いて、前記角形チップの電極の外端面を
   検出し、この外端面に基づいて前記角形チップの電極と
   ランドを含む領域にウィンドウを設定するプロセスと、 (v) ウィンドウ内において、上記（ii）のプロセスで入
   手した第２の画面をスレッシュ化するプロセスと、 (vi)スレッシュ化された画像データに基づいて半田付状
   態の良否を判定するプロセスと、 を含むことを特徴とする角形チップの半田付状態の検査
   方法。
2. 【請求項２】基板のランドに半田付けされた角形チップ
   に照明光を照射して第１の照明状態を具現し、この第１
   の照明状態でカメラにより前記角形チップの両端の電極
   が明るく観察された第１の画面を取り込む工程と、 前記チップに前記照明光とは異なる状態の照明光を照射
   して前記第１の照明状態とは異る第２の照明状態を具現
   し、この第２の照明状態で前記カメラにより第２の画面
   を取り込む工程と、 前記第１の画面より前記チップの電極の位置を検出する
   工程と、 前記工程で検出された前記電極の位置から基板のランド
   とチップの電極との接合部を包含するウィンドウを設定
   する工程と、 前記第２の画面における前記ウィンドウ内の画面より半
   田付けの良否を判定する工程と、 を含むことを特徴とする角チップの半田付状態の検査方
   法。