JP4298809B2

JP4298809B2 - 電子部品の浮き検出方法

Info

Publication number: JP4298809B2
Application number: JP08333598A
Authority: JP
Inventors: 秀世渡辺; 幾雄片岡
Original assignee: Nagoya Electric Works Co Ltd
Current assignee: Nagoya Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JPH11284400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は印刷配線板に実装された抵抗チップ、コンデンサチップ、集積回路等の電子部品がパッドに対して浮いた状態で取付けられ、実装不良状態であるか否かを検出するための電子部品の浮き検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における印刷配線板に実装されたチップ部品の半田付け状態を検出する手段としては、本出願人が出願した実公平７−２９４８３号公報や特開平１０−０５１１９４号公報で提案した装置がある。以下、この装置について図３、図４と共に説明する。
【０００３】
図３は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はレーザ光によるビームを十分に絞るため、前記レーザ光源１が放射するビームを一旦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。
【０００４】
３はＸ−ＹステージＴ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、例えば、チップ部品Ｃの長手方向を横切る方向にビームスポットが掃引されるようにビームを走査するＹ軸回転ミラー３ａと、チップ部品Ｃの長さ方向にビームスポットが掃引されるようにビームを走査する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ビームが走査される。
【０００５】
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。
【０００６】
４は前記ガルバノメータ３によって走査されたビームをミラー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のビーム照射孔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は前記ビーム照射孔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。
【０００７】
受光手段９は下面が開放された箱状に形成され、上面の中央部にハーフミラー６から反射されたビームを通過させるためのビーム照射孔９ａが形成されると共にその内側上面と内側側面に縦方向に複数段に分割された受光素子が取付けられている。
【０００８】
次に、制御系を図４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、操作部１２から入力されるデータに基づいて後述するＸ−Ｙステージ制御部１５およびガルバノ駆動回路１４ｂに出力を送出し、ビームを所定の範囲に照射掃引させ、また、受光手段９、受光素子７の入力に基づいて電子部品の半田付け状態等を判定する。なお、１１は前記ビームによる検査結果を表示するＣＲＴ等のモニター、１２はキーボード、フロッピーディスクドライバ、ＣＤ−ＲＯＭドライバ等の操作部、１３は前記ビームによる検査結果等を印刷するプリンタである。
【０００９】
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Ｔ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Ｔ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。
【００１０】
すなわち、Ｘ−ＹステージＴ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Ｔを駆動する。
【００１１】
次に、前記した構成に基づいて図５と共に動作を説明する。
先ず、検査を開始する前に印刷配線板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図示しない記憶装置などに登録され、検査を行なう時には、印刷配線板ＰをＸ−ＹステージＴ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。
【００１２】
そして、１枚の印刷配線板ＰはＸ−ＹステージＴ上にコンベア等で送られストッパにより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Ｔは印刷配線板Ｐに実装されているチップ部品Ｃが受光手段９におけるビーム照射孔９ａの真下に来るように制御する。
【００１３】
次いで、ビーム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に出力しているＸ方向制御信号とＹ方向制御信号をガルバノメータ３のエンコーダ出力で補正して出力するので、ガルバノ駆動回路１４ｂによってガルバノメータ３が補正駆動され、ビームＢの走査方向が決定される。
【００１４】
そして、処理装置１０が各部を制御し、入力信号に基づいて演算することにより、ビームＢを図５（ａ），（ｂ）に示す印刷配線板Ｐに実装されたチップ部品Ｃの半田付け部分のみに対して左から右方向に掃引する。この掃引により図５（ａ）の場合には反射光が受光手段９の左側の受光素子に対して反時計方向に照射され、また、図５（ｂ）の場合には受光手段９の右側の受光素子に対して時計方向に照射される。なお、図中のＰ₁はパッドであり、Ｃ₁は電極である。
【００１５】
この反射光を受光した受光手段９よりのアナログ信号は処理装置１０に送出され、内部においてデジタル信号に変換されて、前記反時計方向に移動する反射光の場合には、半田面が凹型であり、また、時計方向に移動する場合には凸型であると判断するものである。
【００１６】
なお、前記した説明にあっては、チップ部品Ｃの左側の半田面の形状方法について説明しているが、チップ部品Ｃの右側についても同様な検査を行う。この場合には受光手段９の右側の受光素子が反射光を受光し、時計方向の反射光を受光した場合には凹型の半田形状と、また、反時計方向の反射光を受光した場合には凸型の半田形状と判定する。
【００１７】
ところで、従来における前記したような反射光の結果により得られる凹型の半田形状は良であり、凸型の半田形状は不良であると判定していた。しかし、チップ部品Ｃを印刷配線板Ｐに実装するフロー半田およびリフロー半田の何れの実装方法にあっても、以下の理由によって半田の形状が一様になり難いといった問題があった。
【００１８】
すなわち、フロー半田の場合には、方式的に一定の半田形状を形成することが難しく、また、リフロー半田の場合には、代表的な部品の半田量を基準として半田印刷が行われるため、凹型形状の半田と凸型形状の半田が発生する。
【００１９】
ところが、凸型の半田形状であっても、半田量が多い場合には部品の実装強度を見た場合には半田強度的には支障がないため、凸型の半田形状であっても良品と判定しようとする要望が増えてきている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、半田の形状によらず、すなわち、凹型および凸型の半田形状であっても、良品と判断するように判定基準を緩和した場合には、図６に示すようにチップ部品Ｃが浮いている不良の実装状態であっても、半田形状から浮きを判定することは難しく、この浮き状態を見逃して良品であるという判定を下してしまうといった問題が発生した。
【００２１】
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、電子部品の両端の半田付け面にビームを照射し、該半田付け面からの反射光（正反射）の位置を受光手段の受光位置により検出すると共に、電子部品自体にもビームを照射して、該電子部品からの反射光（乱反射）を受光手段の受光バランスにより検出し、半田形状および電子部品の浮きを判断するようにした電子部品の浮き検出方法を提供せんとするにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の実装状態の検出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、印刷配線板に実装された電子部品の半田付け面にビームを照射し、その反射光を受光手段により受光して電子部品の実装状態を検出する検出方法において、電子部品を受光手段におけるビーム照射孔の真下に来るようにして、電子部品の電極の半田付け部分に対してビームを照射し、半田付け部分からの反射光を、前記受光手段の内側側面に設けた受光素子が受光するか否かにより半田付け状態の良否を判定し、また、電子部品自体の真上からのビームに対する電子部品自体からの乱反射光を前記受光手段の内側側面の受光素子で受光し、該受光素子の受光量の分散値が予め設定した比較基準値の範囲内か否かにより電子部品の浮きの有無を判定し、かつ、前記半田付け状態の判定と電子部品の浮きの有無の判定とを連続して行うようにしたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品の浮き検出方法の実施の形態を図１のフローチャートと図２のチップ部品にビームを照射した場合について説明する。なお、光学系とブロック図は従来例と同様の構成なので、説明は省略するが、処理装置１０の動作は図１のフローチャートの動作を行うものである。
【００２４】
先ず、Ｘ−ＹステージＴによって印刷配線板Ｐに実装されているチップ部品Ｃを受光手段９におけるビーム照射孔９ａの真下に来るように制御する。この状態において、ガルバノメータ３によりチップ部品Ｃの一方の電極の半田部分に対してビームＢを照射しながらチップ部品Ｃ側に向けてビームＢを照射させる。
【００２５】
そして、半田付け部分よりの反射光を受光手段９によって受光し、該反射光が時計方向または反時計方向で受光するか否かを監視し（ステップＳ１）、その何れかの方向の反射光を受光した場合には、半田形状が凹型または凸型であるので、次のステップに進むが、前記何れの方向の反射光をも受光しなかった場合には、未半田状態であるとして半田付け不良と判定する（ステップＳ２）。
【００２６】
次いで、ガルバノメータ３によりビームＢをさらに移動させ、ビームＢがチップ部品Ｃの真上になるように制御する。そして、この時の受光手段９の内側４側面の受光素子で受光する受光量を各側面毎に加算する（ステップＳ３）。
【００２７】
チップ部品Ｃの上面は粗面となっているので、該上面に照射されたビームＢは乱反射されるが、図２（ａ）のように正常な半田付け状態である場合には、反射光が４方向に平均して分散され、また、図２（ｂ）のように一方が浮いている場合には、４側面の受光素子が平均した光量を受光せずにチップ部品Ｃが傾いた方向の受光素子が特に受光量が大きくなって各側面の受光素子が受光する受光量にバラツキが生じるようになる。
【００２８】
そこで、処理装置１０には正常な部品実装状態における４側面の受光素子の受光量の分散に関する比較基準値を予め設定し、以下の式で求めた分散値の比較を行う。
【数１】

ここで、ｘ₁〜ｘ₄は、受光手段９における４側面の受光素子の受光量
【００２９】
そして、前記した乱反射光を４側面の受光素子による分散値が前記比較基準値の範囲内か否かを監視し（ステップＳ４）、その結果が範囲外であると判定すると、チップ部品Ｃの一方がパッドＰ₁から浮いていると判断し、チップ部品浮きによる実装不良であると判定する（ステップＳ５）。
【００３０】
次いで、前記ステップＳ４において浮きがないと判定すると、前記ステップＳ１による判定と同様に、ガルバノメータ３によりチップ部品Ｃの他の電極の半田部分に対してビームＢを照射しながらチップ部品Ｃから外れる方向に向けてビームＢを移動させる。
【００３１】
そして、半田付け部分よりの反射光を受光手段９によって受光し、該反射光が時計方向または反時計方向で受光するか否かを監視し（ステップＳ６）、その何れかの方向の反射光を受光した場合には、半田形状が凹型または凸型であるので、半田付け状態は正常であり、かつ、チップ部品Ｃの浮きもないとして部品の実装状態良と判定する（ステップＳ７）。また、前記何れの方向の反射光をも受光しなかった場合には、未半田状態であるとして半田付け不良であると判定する（ステップＳ８）。
【００３２】
なお、前記した実施の形態にあっては、電子部品としてチップ部品の場合について説明したが、リードを介して実装されるような電子部品一般に応用できるものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は前記したように、電子部品の半田付け部分に照射したビームの反射光が、受光手段のどの位置で受光するかで半田付け状態が凹型半田であるか凸型半田であるか、あるいは、未半田であるかの判定を行い、かつ、電子部品自体に対してもビームを照射し、該電子部品自体からの反射光の受光量が、予め設定した分散における比較基準値の範囲内か否かで電子部品の浮きを判定するようにしたので、半田付け状態の良品を、判定の微妙な凸型半田の状態で良品であると判定しても、電子部品の浮き判定によって誤判定をすることがなくなる効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子部品の浮き検出方法およびその装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２】電子部品の半田付け正常と浮き状態とを示す側面図である。
【図３】従来の半田付け検査を行うための光学系の斜視図である。
【図４】装置全体の構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は凹型半田状態の反射光を示す側面図、（ｂ）は凸型半田状態の反射光を示す側面図である。
【図６】電子部品の一方が浮いた状態の側面図である。
【符号の説明】
Ｐ印刷配線板
Ｃチップ部品
Ｂビーム
９受光手段

Claims

印刷配線板に実装された電子部品の半田付け面にビームを照射し、その反射光を受光手段により受光して電子部品の実装状態を検出する検出方法において、
電子部品を受光手段におけるビーム照射孔の真下に来るようにして、電子部品の電極の半田付け部分に対してビームを照射し、半田付け部分からの反射光を、前記受光手段の内側側面に設けた受光素子が受光するか否かにより半田付け状態の良否を判定し、
また、電子部品自体の真上からのビームに対する電子部品自体からの乱反射光を前記受光手段の内側側面の受光素子で受光し、該受光素子の受光量の分散値が予め設定した比較基準値の範囲内か否かにより電子部品の浮きの有無を判定し、
かつ、前記半田付け状態の判定と電子部品の浮きの有無の判定とを連続して行うようにしたことを特徴とする電子部品の実装状態の検出方法。