JP4685233B2 - 半田の形状検査方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田形状、特にファインピッチで実装される部品のための微小なクリーム半田の形状を検査する半田の形状検査方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）のような微小半田の形状を計測する装置としては、特開平８−１４８４８号に開示されているものがある。この公報の技術は、画像パターンのパターンチェックだけでは完全な検査をなし得ないとの理由から、高さ計測手段を利用して個々のＢＧＡの高さを計測し、その良否判定を行う検査方法およびその装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この手法によれば、画像処理によってＢＧＡの中心を求め、その求めた中心点を高さ計測手段によって計測するため、この種の三角測量を用いた３次元計測装置と同様に装置全体の構成が複雑になる他、計測に時間が掛かるといった問題を有していた。
【０００４】
一方、本出願人会社の発明者は、実験からクリーム半田の印刷が微細な印刷になればなるほど、撮影される半田面の面積と図示しないマスクの厚み（＝半田高さ）から算出した体積と発明者の三次元計測装置によって実測した体積との相関が９０％以上と高くなることを習得した。
【０００５】
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、平面の面積情報から半田量の近似な演算が可能である特性を利用して、微小なクリーム半田の量（体積）をそのクリーム半田を撮影した平面の画像情報のみによって判定する簡易な半田の形状検査方法およびその装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半田の形状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、リング状に形成され、かつ、対向するＬＥＤ同士を順次点灯させて基板に印刷された半田を照明した状態において基板上に配置されたカメラによって撮影した画像をそれぞれ差分して差分画像を求め、該差分画像から半田の上面と底面の面積に関する情報を求め、該面積に関する情報から半田量を演算によって算出し、該算出した半田量と予め記憶されている基準半田量との比較を行なって半田量の良否判定を行なうことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る半田の形状検査装置の手段は、基板に印刷された半田を撮影するカメラと、基板に印刷された半田を撮影するカメラと、該カメラより前記基板側に近接した位置においてリング状に形成され、かつ、対向するＬＥＤ同士を順次点灯させて前記半田を照明する照明手段と、該照明手段によって照明した状態において前記基板上に配置されたカメラによって撮影した画像をそれぞれ差分して差分画像を求め、該差分画像から半田の寸法や面積を計算する画像処理手段と、該画像処理手段によって算出された寸法又は面積を演算し半田量を算出する演算手段と、該演算手段によって得られた半田量と、予め記憶されている基準半田量との比較を実行して半田量の良否判定を行なう判定手段と、半田の形状検査のプログラムを実装し、上記の各手段を制御する制御手段とから構成したことを特徴とする。
【０００８】
以下、本発明に係る半田の形状検査装置の実施の形態を図１〜図４と共に説明する。
図１において、１は基板、２は該基板１上に形成されたパッド、３は該パッド２上に図示しないスクリーン印刷装置によって印刷されたクリーム半田ペーストで、ＢＧＡの場合には図示のような上部の欠けた円錐台形状となっている。また、チップ用のクリーム半田ペーストの場合には、長方形の底面と上面を持ち、かつ、上面の面積が小さい台形形状となっている。
【０００９】
なお、図示のような上部が細くなる形状、すなわち、円錐台形状となる理由は、印刷に用いたメタルマスクを基板から外す際に上側端の半田がマスク側に吸着削除されるためであり、ファインピッチ化によってマスクの開口部が小さくなる程その傾向が強くなる。
【００１０】
４は図２のように多数のＬＥＤ（発光ダイオード）４１を円の中心に向けてリング状に配置した照明用光源で、基板１上に極めて接近した位置においてクリーム半田ペースト（以下、半田と呼ぶ）を照明する。なお、照明用光源４は４等分して使用され、４等分された対向するＬＥＤ同士が順に点灯される。
【００１１】
５は基板１上に配置され半田３を上方から撮影するカメラ、６は半田の形状検査を実行するプログラムを実装した制御部、７はカメラ５で撮影された半田の画像から半田の寸法や面積を計数する画像処理手段。８は該画像処理手段７によって計数された寸法または面積を演算し半田量を算出する演算手段、９は前記制御部６に予め記憶されている基準半田量との比較を実行して半田量の良否判定を行う判定手段である。
【００１２】
次に、前記した構成に基づいて半田量の検査を行う方法を図３のフローチャートと共に説明する。
なお、本フローチャートは、基板１が検査装置に搬入され、図示しないＸ−Ｙステージによって所定の検査位置に該基板１が移動して検査対象となる半田部位がカメラの下に配置されたことを前提とし、以降の動作について説明する。
【００１３】
照明用光源４を図２のように（１），（３），（２），（４）の順番に点灯し、各画像をそれぞれ撮影して制御部６の図示しないメモリに記憶する（ステップＳ１）。
【００１４】
次に、（１）と（３）及び（２）と（４）の照明用光源を点灯した時に撮影した画像をそれぞれ差分して、図４(A),(B) に示す差分画像を求める（ステップＳ２）。次いで、図４(A),(B) の差分画像を画像処理し、そのエッジ成分から上面と底面の平均直径〔（a1＋a2）／2 ，（b1＋b2）／2 〕を求める（ステップＳ３）。
ただし、a1≒a2 、b1≒b2 であることを事前に確認する。
【００１５】
次に、以下の数式によって、半田量V を算出する。
【数１】
ここで、ｈは半田高さ、SaとSbはそれぞれ上面と底面の面積である。
【００１６】
上記の計算式に各々の直径を代入して、半田量Ｖを算出する（ステップＳ4 ）。最後に、予め記憶した基準半田量と比較して（ステップＳ5 ）、判定結果を記録または出力する（ステップＳ６）。
【００１７】
なお、上記計算式の中のｈはメタルマスクの厚みで既知の値であるため、例えば基準半田量ＶＴＨを最大値ＶＭＡＸの７０％以上と設定する場合には、予め０．７・ＶＭＡＸ／π・ｈ／３の値を求めて基準テーブルとして記憶し、半径のみの演算式である( α2 ＋α・ β＋β2 ) の演算結果と比較するようにしてもよい。
【００１８】
また、上記実施例は、1 つ（１段）の照明用光源によって半田を照明する方法について説明したが、上と横の２方向（２段）から照明を行う段差照明を実行し、互いの画像データを差分した画像の上面および底面のエッジ内に含まれる画素数を計数して、上記のSa，Sbを直接に求めて演算を実行することも可能である。
【００１９】
また、半田形状が、もう一方の代表的な形状であるところの上述した長方形の底面と上面を持ち、かつ、上面の面積が小さい台形状であるところのオベリスク状である場合においても、上述の照明によって上面と底面の各辺の長さをそれぞれc1,d1 とc2,d2 と設定し、それぞれの値を求めて、以下の演算式に数値を代入して半田量Ｖを算出すればよい。
【００２０】
Ｖ＝(h／6)・｛c1・d1+(c1+c2)・(d1+d2)+c2・d2｝
ここで、（c1・d1／c2・d2）≧0 ．7 の場合には下記の近似式が成立し、
Ｖ≒(h／6)・2 ・（c1・d1+c2 ・d2｝
上面と底面の面積（＝画素数）から半田量の良否を判定することが可能となる。よって、面積比を比較した後、上記の簡易演算を実行することで検査時間の短縮を図ることが可能となる。
【００２１】
ただし、面積比だけでは、底面の半田面積が小さい場合にも0 ．7 以上の数値となり半田量の良否に関する誤判定を招来させるため、本発明のように実際の半田量によって計測を行うことによってのみ初めて正確な判定を行うことが可能となる。
【００２２】
本発明は前記したように、2 次元平面上における半田の面積に関する情報を基に微小半田における半田量を近似演算することを発明の主旨とするもので、半田の寸法または面積を計測する手法に関しては公知であるところの種々の手法を採用することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は前記したように、基板に印刷された半田を基板上に配置されたカメラによって撮影すると共に、該撮影された半田の画像から半田の上面と底面の面積に関する情報を求め、該面積に関する情報から半田量を演算によって算出したことにより、微小なクリーム半田の量（体積）を簡単、かつ、容易に求めることが可能であり、従って、このように求めたクリーム半田の量を予め記憶されている基準半田量と対比することによって迅速、かつ、正確にクリーム半田の良否判定を行う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】 本発明に係る半田の形状検査装置を示すブロック図である。
【図２】 照明用光源の平面図である。
【図３】 本発明の半田の形状検査方法を示すフローチャートである。
【図４】 照明を切換えて撮影した半田の差分して得た差分画像である。
【符号の説明】
１ 基板
２ パッド
３ 半田
４ 照明用光源
４１ ＬＥＤ
５ カメラ
６ 制御部
７ 画像処理手段
８ 演算手段
９ 判定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田形状、特にファインピッチで実装される部品のための微小なクリーム半田の形状を検査する半田の形状検査方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）のような微小半田の形状を計測する装置としては、特開平８−１４８４８号に開示されているものがある。この公報の技術は、画像パターンのパターンチェックだけでは完全な検査をなし得ないとの理由から、高さ計測手段を利用して個々のＢＧＡの高さを計測し、その良否判定を行う検査方法およびその装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この手法によれば、画像処理によってＢＧＡの中心を求め、その求めた中心点を高さ計測手段によって計測するため、この種の三角測量を用いた３次元計測装置と同様に装置全体の構成が複雑になる他、計測に時間が掛かるといった問題を有していた。
【０００４】
一方、本出願人会社の発明者は、実験からクリーム半田の印刷が微細な印刷になればなるほど、撮影される半田面の面積と図示しないマスクの厚み（＝半田高さ）から算出した体積と発明者の三次元計測装置によって実測した体積との相関が９０％以上と高くなることを習得した。
【０００５】
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、平面の面積情報から半田量の近似な演算が可能である特性を利用して、微小なクリーム半田の量（体積）をそのクリーム半田を撮影した平面の画像情報のみによって判定する簡易な半田の形状検査方法およびその装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半田の形状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、リング状に形成され、かつ、対向するＬＥＤ同士を順次点灯させて基板に印刷された半田を照明した状態において基板上に配置されたカメラによって撮影した画像をそれぞれ差分して差分画像を求め、該差分画像から半田の上面と底面の面積に関する情報を求め、該面積に関する情報から半田量を演算によって算出し、該算出した半田量と予め記憶されている基準半田量との比較を行なって半田量の良否判定を行なうことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る半田の形状検査装置の手段は、基板に印刷された半田を撮影するカメラと、基板に印刷された半田を撮影するカメラと、該カメラより前記基板側に近接した位置においてリング状に形成され、かつ、対向するＬＥＤ同士を順次点灯させて前記半田を照明する照明手段と、該照明手段によって照明した状態において前記基板上に配置されたカメラによって撮影した画像をそれぞれ差分して差分画像を求め、該差分画像から半田の寸法や面積を計算する画像処理手段と、該画像処理手段によって算出された寸法又は面積を演算し半田量を算出する演算手段と、該演算手段によって得られた半田量と、予め記憶されている基準半田量との比較を実行して半田量の良否判定を行なう判定手段と、半田の形状検査のプログラムを実装し、上記の各手段を制御する制御手段とから構成したことを特徴とする。
【０００８】
以下、本発明に係る半田の形状検査装置の実施の形態を図１〜図４と共に説明する。
図１において、１は基板、２は該基板１上に形成されたパッド、３は該パッド２上に図示しないスクリーン印刷装置によって印刷されたクリーム半田ペーストで、ＢＧＡの場合には図示のような上部の欠けた円錐台形状となっている。また、チップ用のクリーム半田ペーストの場合には、長方形の底面と上面を持ち、かつ、上面の面積が小さい台形形状となっている。
【０００９】
なお、図示のような上部が細くなる形状、すなわち、円錐台形状となる理由は、印刷に用いたメタルマスクを基板から外す際に上側端の半田がマスク側に吸着削除されるためであり、ファインピッチ化によってマスクの開口部が小さくなる程その傾向が強くなる。
【００１０】
４は図２のように多数のＬＥＤ（発光ダイオード）４１を円の中心に向けてリング状に配置した照明用光源で、基板１上に極めて接近した位置においてクリーム半田ペースト（以下、半田と呼ぶ）を照明する。なお、照明用光源４は４等分して使用され、４等分された対向するＬＥＤ同士が順に点灯される。
【００１１】
５は基板１上に配置され半田３を上方から撮影するカメラ、６は半田の形状検査を実行するプログラムを実装した制御部、７はカメラ５で撮影された半田の画像から半田の寸法や面積を計数する画像処理手段。８は該画像処理手段７によって計数された寸法または面積を演算し半田量を算出する演算手段、９は前記制御部６に予め記憶されている基準半田量との比較を実行して半田量の良否判定を行う判定手段である。
【００１２】
次に、前記した構成に基づいて半田量の検査を行う方法を図３のフローチャートと共に説明する。
なお、本フローチャートは、基板１が検査装置に搬入され、図示しないＸ−Ｙステージによって所定の検査位置に該基板１が移動して検査対象となる半田部位がカメラの下に配置されたことを前提とし、以降の動作について説明する。
【００１３】
照明用光源４を図２のように（１），（３），（２），（４）の順番に点灯し、各画像をそれぞれ撮影して制御部６の図示しないメモリに記憶する（ステップＳ１）。
【００１４】
次に、（１）と（３）及び（２）と（４）の照明用光源を点灯した時に撮影した画像をそれぞれ差分して、図４(A),(B) に示す差分画像を求める（ステップＳ２）。次いで、図４(A),(B) の差分画像を画像処理し、そのエッジ成分から上面と底面の平均直径〔（a1＋a2）／2 ，（b1＋b2）／2 〕を求める（ステップＳ３）。
ただし、a1≒a2 、b1≒b2 であることを事前に確認する。
【００１５】
次に、以下の数式によって、半田量V を算出する。
【数１】
上記の計算式に各々の直径を代入して、半田量Ｖを算出する（ステップＳ4 ）。最後に、予め記憶した基準半田量と比較して（ステップＳ5 ）、判定結果を記録または出力する（ステップＳ６）。
【００１７】
なお、上記計算式の中のｈはメタルマスクの厚みで既知の値であるため、例えば基準半田量ＶＴＨを最大値ＶＭＡＸの７０％以上と設定する場合には、予め０．７・ＶＭＡＸ／π・ｈ／３の値を求めて基準テーブルとして記憶し、半径のみの演算式である( α2 ＋α・ β＋β2 ) の演算結果と比較するようにしてもよい。
【００１８】
また、上記実施例は、1 つ（１段）の照明用光源によって半田を照明する方法について説明したが、上と横の２方向（２段）から照明を行う段差照明を実行し、互いの画像データを差分した画像の上面および底面のエッジ内に含まれる画素数を計数して、上記のSa，Sbを直接に求めて演算を実行することも可能である。
【００１９】
また、半田形状が、もう一方の代表的な形状であるところの上述した長方形の底面と上面を持ち、かつ、上面の面積が小さい台形状であるところのオベリスク状である場合においても、上述の照明によって上面と底面の各辺の長さをそれぞれc1,d1 とc2,d2 と設定し、それぞれの値を求めて、以下の演算式に数値を代入して半田量Ｖを算出すればよい。
【００２０】
Ｖ＝(h／6)・｛c1・d1+(c1+c2)・(d1+d2)+c2・d2｝
ここで、（c1・d1／c2・d2）≧0 ．7 の場合には下記の近似式が成立し、
Ｖ≒(h／6)・2 ・（c1・d1+c2 ・d2｝
上面と底面の面積（＝画素数）から半田量の良否を判定することが可能となる。よって、面積比を比較した後、上記の簡易演算を実行することで検査時間の短縮を図ることが可能となる。
【００２１】
ただし、面積比だけでは、底面の半田面積が小さい場合にも0 ．7 以上の数値となり半田量の良否に関する誤判定を招来させるため、本発明のように実際の半田量によって計測を行うことによってのみ初めて正確な判定を行うことが可能となる。
【００２２】
本発明は前記したように、2 次元平面上における半田の面積に関する情報を基に微小半田における半田量を近似演算することを発明の主旨とするもので、半田の寸法または面積を計測する手法に関しては公知であるところの種々の手法を採用することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は前記したように、基板に印刷された半田を基板上に配置されたカメラによって撮影すると共に、該撮影された半田の画像から半田の上面と底面の面積に関する情報を求め、該面積に関する情報から半田量を演算によって算出したことにより、微小なクリーム半田の量（体積）を簡単、かつ、容易に求めることが可能であり、従って、このように求めたクリーム半田の量を予め記憶されている基準半田量と対比することによって迅速、かつ、正確にクリーム半田の良否判定を行う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】 本発明に係る半田の形状検査装置を示すブロック図である。
【図２】 照明用光源の平面図である。
【図３】 本発明の半田の形状検査方法を示すフローチャートである。
【図４】 照明を切換えて撮影した半田の差分して得た差分画像である。
【符号の説明】
１ 基板
２ パッド
３ 半田
４ 照明用光源
４１ ＬＥＤ
５ カメラ
６ 制御部
７ 画像処理手段
８ 演算手段
９ 判定手段
Claims (2)
- リング状に形成され、かつ、対向するＬＥＤ同士を順次点灯させて基板に印刷された半田を照明した状態において基板上に配置されたカメラによって撮影した画像をそれぞれ差分して差分画像を求め、該差分画像から半田の上面と底面の面積に関する情報を求め、該面積に関する情報から半田量を演算によって算出し、該算出した半田量と予め記憶されている基準半田量との比較を行なって半田量の良否判定を行なうことを特徴とする半田の形状検査方法。
- 基板に印刷された半田を撮影するカメラと、
該カメラより前記基板側に近接した位置においてリング状に形成され、かつ、対向するＬＥＤ同士を順次点灯させて前記半田を照明する照明手段と、
該照明手段によって照明した状態において前記基板上に配置されたカメラによって撮影した画像をそれぞれ差分して差分画像を求め、該差分画像から半田の寸法や面積を計算する画像処理手段と、
該画像処理手段によって算出された寸法又は面積を演算し半田量を算出する演算手段と、
該演算手段によって得られた半田量と、予め記憶されている基準半田量との比較を実行して半田量の良否判定を行なう判定手段と、
半田の形状検査のプログラムを実装し、上記の各手段を制御する制御手段と、
から構成したことを特徴とする半田の形状検査装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366856A JP4685233B2 (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 半田の形状検査方法およびその装置 |
| US09/904,458 US6762428B2 (en) | 2000-07-17 | 2001-07-16 | Cream solder inspection method and apparatus therefor |
| EP01306116A EP1174709A3 (en) | 2000-07-17 | 2001-07-17 | Cream solder inspection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000366856A JP4685233B2 (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 半田の形状検査方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002168610A JP2002168610A (ja) | 2002-06-14 |
| JP4685233B2 true JP4685233B2 (ja) | 2011-05-18 |
Family
ID=18837400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000366856A Expired - Fee Related JP4685233B2 (ja) | 2000-07-17 | 2000-12-01 | 半田の形状検査方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4685233B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021089159A (ja) | 2019-12-02 | 2021-06-10 | Juki株式会社 | 検査装置及び検査方法 |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH05256619A (ja) * | 1992-03-11 | 1993-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | クリーム半田の塗布量の測定方法 |
| JPH08152311A (ja) * | 1994-11-28 | 1996-06-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 物体の形状検査装置 |
| JPH08261732A (ja) * | 1995-03-22 | 1996-10-11 | Omron Corp | ハンダ状態出力装置およびこれを用いたハンダ検査システム |
| JPH10242219A (ja) * | 1997-02-24 | 1998-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バンプ検査方法 |
-
2000
- 2000-12-01 JP JP2000366856A patent/JP4685233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05256619A (ja) * | 1992-03-11 | 1993-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | クリーム半田の塗布量の測定方法 |
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| JPH08261732A (ja) * | 1995-03-22 | 1996-10-11 | Omron Corp | ハンダ状態出力装置およびこれを用いたハンダ検査システム |
| JPH10242219A (ja) * | 1997-02-24 | 1998-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バンプ検査方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002168610A (ja) | 2002-06-14 |
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