JP3754144B2

JP3754144B2 - リード浮きの検査方法

Info

Publication number: JP3754144B2
Application number: JP24598496A
Authority: JP
Inventors: 正徳加藤; 幾雄片岡
Original assignee: Nagoya Electric Works Co Ltd
Current assignee: Nagoya Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2016-09-18
Also published as: JPH1093299A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ部品のリードがプリント基板のパッドに対して正常に半田付けされているか、詳細には、リードがパッドに対して正常な状態であるか、未半田状態であるか、あるいは浮いているか否かを検査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の半田状態を検出する方法としては、実装済プリント基板をビデオカメラで写した画像を、画像処理を行うことによって半田付け状態と電子部品の欠品の検査を行う方法と、レーザ光を電子部品に照射掃引し、その反射光を受光手段で受光して半田状態を検査する方法とがある。
【０００３】
前記画像処理による一般的な方法は、正規の実装済プリント基板を写した画像をイメージとして捕らえ、検査プリント基板を写した画像のイメージと前記イメージとを比較して判定を行うため、検査対象としては部品の有無、位置ずれ、方向違い、表裏反転等の判定は迅速、かつ、正確に行えるものである。
【０００４】
また、レーザ光によって検査を行う方法にあっては、半田付け部分のみにレーザ光を掃引して反射光を受光し、その反射光の方向変化により半田面の形状を測定し、本来必要な半田付け強度を得るための半田形状（半田長さ、半田高さ、断面形状等）になっているかどうかより、半田付け状態の良否判定を行うため、半田有無、半田小、半田過多、ブリッジ等の判定は迅速、かつ、正確に行えるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した画像処理による検査方法にあっては、フラットパッケージ等のＩＣ部品のリードと、プリント基板のパッドとの半田付け状態の如く、きらきら光って像とならない面の検査は通常の画像では不可能なため、光源の角度を変えた画像の比較をしたり、色の異なった光源を角度を変えて配置し、カラー画像で取り込む等の方法が提案されているが、近年の高密度高集積化のＩＣのリード部分の検査を行うには、拡大画像を得る必要が生じ、従って、分解能が不足して正確なる半田不良検査が行えないといった問題があった。
【０００６】
また、レーザ光による方法にあっては、半田有無や半田量およびブリッジの状態検査には適するが、リードがパッドから浮いた状態で半田付けされている、いわゆる、リード浮きを検査するには適していないといった問題があった。
【０００７】
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、正常状態、未半田状態、リード浮き状態でリード部分の両側とリード先端より先のパッド部分両側とから反射される反射光が異なることに着目して、半田付け状態、特に、リード浮き状態を迅速、かつ、正確に検査することができるリード浮き検査方法を提供せんとするにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のリード浮き検査方法は前記した目的を達成せんとするもので、その手段は、プリント基板に実装された電子部品のリード部分にレーザ光を照射し、その反射光を受光手段により受光して少なくともリード浮きおよび正常な半田付け状態を検出する検査方法において、前記電子部品のリードの長手方向における先端部の両側のパッド部分およびリード先端のパッド部分にレーザ光を掃引しながら照射し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の略同じ部位に配置された受光素子で受光された場合にはリード浮きと判断し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の異なる部位に配置された受光素子で受光された場合に正常と判断するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記受光手段は下面が開放された形状に形成され、かつ、内側に受光面が取付けられると共に上面の中央部にレーザ光照射孔が形成され、前記受光面は前記レーザ光照射孔を包囲する受光領域で分割されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るリード浮き検査方法について図面を参照して説明する。
図１は本発明に用いる光学系を示す斜視図にして、１はレーザ光を放射するHe-Ne レーザ銃等のレーザ光源、２はビームスポットを十分に絞るため、前記レーザ光源１が放射するレーザ光を一旦５mm径程度の平行ビームに拡張するためのエキスパンダである。
【００１１】
３はＸ−ＹステージＳ上に着脱自在に載置された被検査用のプリント基板Ｐに実装された電子部品のリードを横切る方向にビームスポットが掃引されるようにレーザ光を走査するＹ軸回転ミラー３ａと、前リードの長さ方向にビームスポットが掃引されるようにレーザ光を走査するＸ軸回転ミラー３ｂとを備えたガルバノメータにして、各回転ミラー３ａ，３ｂの可動範囲に基づく立体角内でレーザ光が走査される。
【００１２】
また、各ミラー３ａ，３ｂは、組み込まれたエンコーダの信号によりサーボ制御されるが、この時、プリント基板Ｐに照射されるビームＢの位置はエンコーダ信号により決定される。
【００１３】
４は前記ガルバノメータ３によって走査されたレーザ光をミラー５、ハーフミラー６を介して印刷配線板Ｐ上に集光する集光レンズ、７は後述する受光手段９の孔９ａから真上に抜けてくる半田面からの反射光を受光する受光素子、８は前記孔９ａから抜けてくる前記反射光を前記受光素子７に集光するためのレンズである。
【００１４】
受光手段９は下面が開放された箱状に形成され、両側の上面および側面の全面に受光素子９ｂ，９ｃが取付けられ、かつ、上面の中央部にハーフミラー６から反射されたレーザ光を通過させるためのレーザ光照射孔９ａが形成されると共に、上面における前記受光素子９ｂは前記孔９ａを均等な幅で包囲する受光領域で分割され、また、側面における受光素子９ｃは上下方向が均等な幅の受光領域で分割されている（図３を参照）。
【００１５】
なお、説明の便宜上、受光手段９における上面と側面の受光素子を縦方向に分割したものを示したが、実際には受光素子を横方向にも分割しており、また、形状としては箱型のものを示したが、ドーム状であってもよく、さらに、受光素子を内面に張り付ける以外に、本出願人会社が出願した特願平８−９９６２１号に開示した水平方向に複数段取付けるようにしてもよい。
【００１６】
次に、本装置における制御系を図２のブロック図と共に説明する。なお、前記した符号と同一符号は同一部材を示し、説明は省略する。
１０は処理装置を示し、図示を省略した記憶装置に記録されたデータやディスプレイ等の端末装置１１および操作部１２から入力されるデータに基づいて実装済プリント基板Ｐのリード浮き検査等の制御を行い、受光手段９、受光素子７の入力に基づいて各種検査の結果を判定する。１３は前記レーザ光による検査結果を印刷するプリンタである。
【００１７】
１４はサーボ制御部を示し、ガルバノメータ３を駆動制御するサーボ制御回路１４ａとガルバノ駆動回路１４ｂとで構成されている。１５はＸ−ＹステージＳを制御するＸ−Ｙステージ制御部を示し、処理装置１０から出力される位置座標に基づいてＸ−ＹステージＳを駆動し、プリント基板Ｐを所定の位置に移動させるものである。
【００１８】
すなわち、Ｘ−ＹステージＳの図示を省略したプリント基板設置部にはＸ方向とＹ方向の２次元座標系が設定されており、処理装置１０の出力する２次元座標系上の点が、ビームスポットの初期設定位置などの固定点に一致するようにＸ−ＹステージＳを駆動する。
【００１９】
次に、前記した構成に基づいて動作を説明する。
先ず、検査を開始する前に被検査用プリント基板Ｐの種類などを識別する基板名などの検査用データが予め記憶装置などに登録され、検査を行なう時には、被検査用プリント基板ＰをＸ−ＹステージＳに載置して基板名などを操作部１２から入力すると予め記録された検査箇所の位置情報などの検査用データに基づいて自動的に検査が行なわれるようになっている。
【００２０】
そして、１枚の被検査用プリント基板ＰはＸ−ＹステージＳ上にコンベア等で送られストッパ等によって所定の位置で停止しロックされる。この状態でＸ−ＹステージＳは被検査用プリント基板Ｐに実装されている電子部品のリード部が受光手段９における孔９ａの真下に位置するように制御する。
【００２１】
次いで、ビームスポットを照射する位置情報が処理装置１０からサーボ制御回路１４ａに出力されると、該サーボ制御回路１４ａはガルバノ駆動回路１４ｂにＸ制御信号とＹ制御信号を出力するので、該ガルバノ駆動回路１４ｂはＸ軸回転ミラー３ｂ、Ｙ軸回転ミラー３ａを制御して、前記位置情報に基づいた正確な位置にビームＢの照射および掃引を行う。
【００２２】
従って、ビームＢは図４に示すように被検査用プリント基板Ｐに実装された電子部品ＥにおけるリードＥ₁および該リードＥ₁が半田付けされるパッドＰ₁の先端部分に対して掃引を行い、その反射光を受光手段９によって受光するが、実際に反射光を受光手段９で受光するのはリードＥ₁の両側と、パッドＰ₁の両側だけである。
【００２３】
すなわち、前記リードＥ₁およびパッドＰ₁に照射されるビームＢは、ガルバノメータ３のＹ軸回転ミラー３ａとＸ軸回転ミラー３ｂの可動範囲に基づく矩形の範囲内で走査し、この掃引範囲を包含し内面に受光素子９ｂ，９ｃが多数配置された前記受光手段９によって反射される反射光を受光することにより、リードＥ₁がパッドＰ₁に対して正常に半田付けされているか、あるいは、未半田状態か、リード浮き状態かの判断が行われる。
【００２４】
さらに詳細に説明すると、図４〜図６に示すように、リードＥ₁を横切る方向と、該リードＥ₁の先端に位置するパッドＰ₁を横切る方向にビームＢを複数回掃引する（図４の矢印）。そして、図５に示すパッドＰ₁を横切るＡ−Ａ線の断面は、図６に示すように、未半田状態では（イ）の如く平坦となり、リードの浮き状態と正常な半田付け状態では（ロ）の如く表面張力のため緩やかな湾曲状となる。
【００２５】
また、図５に示すリードＥ₁を横切るＢ−Ｂ線の断面は、図６に示すように、未半田状態では（イ）の如く平坦となり、リードの浮き状態では（ロ）の如く表面張力のため緩やかな湾曲状となり、また、正常な半田付け状態では（ハ）の如くリードＥ₁が半田Ｓに引っ張られるため急峻な湾曲状となる。
【００２６】
その結果、前記（イ）〜（ハ）における半田付け状態のリードＥ₁とパッドＰ₁にビームＢを掃引し、その反射光を受光手段９で受光すると、各半田付け状態で受光手段９の分割された各受光素子９ｂ，９ｃで受光する位置が異なることになる。なお、受光素子９ｂの分割された受光素子を外側から９ｂ₁，９ｂ₂，９ｂ₃とし、また、受光素子９ｃの分割された受光素子を下側から９ｃ₁，９ｃ₂，９ｃ₃とする。
【００２７】
すなわち、未半田状態の場合には、リードＥ₁の両側で反射された反射光と、パッドＰ₁の両側で反射された反射光とは、リードＥ₁およびパッドＰ₁に半田Ｓが無いため似たような反射傾向を示すようになり、例えば、上面の受光素子９ｂ₂，９ｂ₃で受光することになる。
【００２８】
一方、リード浮きの場合には、リードＥ₁とパッドＰ₁の両側に半田Ｓが存在するため、リードＥ₁とパッドＰ₁の両側で反射された反射光は共に似た反射傾向を示し、例えば、受光素子９ｂ₁，９ｂ₃で受光することになる。
【００２９】
一方、正常な半田付け状態の場合には、リードＥ₁の両側には半田Ｓが引っ張られため急峻な湾曲した状態（急斜面）で半田Ｓが存在するため、図６（ハ）の各断面は違った形状となり、異なる反射傾向を示すようになり、例えば、リードＥ₁の両端では反射光の殆どを受光素子９ｃ₁，９ｃ₂で受光し、また、パッドＰ₁の部分では、緩やかに湾曲した状態で半田Ｓが存在するため、半田Ｓの両側では反射光の殆どを受光素子９ｂ₁，９ｃ₃で受光し、中央部では反射光の殆どを受光素子７，９ｂ₂，９ｂ₃で受光することになる。
【００３０】
このように、未半田状態とリード浮き状態および正常な半田付け状態とで、受光手段９における複数に分割された受光素子９ｂ，９ｃの受光位置が相違するので、前記受光素子９ｂ，９ｃからの出力を比較することにより、半田付け状態が未半田、リード浮きおよび正常な状態であるか否かを正確に判別できるものである。
【００３１】
前記した未半田状態、リード浮き状態および正常な半田付け状態を判断する判定を下記の表に示す。なお、表中のａ₁，ａ₃，ｂ₁，ｂ₃は図７に示すレーザ光を掃引する半田付け個所である。
【表１】

【００３２】
なお、前記した実施の形態では、リードＥ₁とパッドＰ₁を横切る方向にレーザ光を掃引する方法について説明したが、リードＥ₁の長手方向にレーザ光を掃引し、図７で示す部分の反射光を受光するようにしてもよい。このレーザ光をリードＥ₁の長手方向に掃引する場合には、リードの横方向へのズレを考慮して幅を少し広くし掃引することが望ましい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は前記したように、電子部品のリード部の両側と、該リードが半田付けされるパッドの先端部の両側にレーザ光を掃引し、該レーザ光の反射光を複数に分割された受光素子で受光し、該受光した受光素子がどの位置であるかを判断することにより、リードの半田付け状態が未半田か、リード浮きか、正常であるかを判別でき、従って、従来困難であったリード浮きの半田付け状態を確実、かつ、簡単に検査することができる。
【００３４】
また、受光手段を下面が開放された形状に形成し、かつ、受光素子をレーザ光照射孔を包囲する受光領域で分割したので、如何なる方向に反射される反射光をも受光できて、正確なる半田付け状態を検査することができる等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリード浮き検査方法に用いる光学系の斜視図である。
【図２】装置全体の構成を示すブロック図である。
【図３】受光手段の斜視図である。
【図４】リード部とパッド部の平面図である。
【図５】同上の側面図である。
【図６】未半田、リード浮き、正常な状態における同上のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】レーザ光を掃引する半田付け個所を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｐプリント基板
Ｐ₁ パッド
Ｅ電子部品
Ｅ₁ リード
９受光手段
９ａレーザ光照射孔
９ｂ上面の受光素子
９ｃ側面の受光素子

Claims

プリント基板に実装された電子部品のリード部分にレーザ光を照射し、その反射光を受光手段により受光して少なくともリード浮きおよび正常な半田付け状態を検出する検査方法において、前記電子部品のリードの長手方向における先端部の両側のパッド部分およびリード先端のパッド部分にレーザ光を掃引しながら照射し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の略同じ部位に配置された受光素子で受光された場合にはリード浮きと判断し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の異なる部位に配置された受光素子で受光された場合に正常と判断するようにしたことを特徴とするリード浮き検査方法。
前記受光手段は下面が開放された形状に形成され、かつ、内側に受光面が取付けられると共に上面の中央部にレーザ光照射孔が形成され、前記受光面は前記レーザ光照射孔を包囲する受光領域で分割されていることを特徴とする請求項１記載のリード浮き検査方法。