JP5250304B2

JP5250304B2 - 実装基板の外観検査方法

Info

Publication number: JP5250304B2
Application number: JP2008127777A
Authority: JP
Inventors: 洋一寿時
Original assignee: 新電子株式会社
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP2009276208A

Description

本発明は、例えばプリント基板に実装されるＩＣチップやコンデンサ、抵抗等の回路素子について、これら回路素子のはんだ付けの良否を判定する外観検査方法に関するものである。

ＩＣチップやコンデンサ、抵抗等の回路素子がプリント基板に良好にはんだ付けされているか否かを検査する方法は従来からある（非特許文献１）。図４（Ａ）に示すように、基板１００に配置された、この例では抵抗１０１を、当該抵抗１０１の上方に配置されたカメラ（撮像装置）１０２により、当該カメラ１０２側から白色の同軸照明（トップ照明）１０３で照射しつつ撮影してはんだ付けの良否を判定する方法が採られている。尚、符号１０４ａ，１０４ｂは、それぞれ白色のミドル照明、白色のボトム照明であり、撮影に際して陰りを生じさせないようにするためのものである。この例で検査対象となった抵抗１０１は、図４（Ｂ）に詳細に示すように、基板１００の孔に抵抗１０１のリード（電極）１０１ａ，１０１ｂがそれぞれ差し込まれて当該基板１００の裏面に突出され、突出された側のリード１０１ａ，１０１ｂの周りにははんだで盛られた部位（以下、フィレットという）１０５が形成されているもので、かかるフィレット１０５の形状は、各リード１０１ａ，１０１ｂの、基板１００の裏面に突出した先端部位から当該基板１００の裏面に向かうに従って当該リード１０１ａ，１０１ｂの周りに漸次に末広がり状態を呈して略三角錐状をなしている。このようなフィレット１０５がリード１０１ａ，１０１ｂに形成された抵抗１０１をカメラ１０２により撮影する。すると、図４（Ｂ）に示すように、基板１００の裏面で反射した光はカメラ１０２に戻るが、フィレット１０５で反射した光はカメラ１０２には戻らないので、例えば上記リード１０１ａのフィレット１０５を撮影し、撮影された撮像を白黒の２値化処理（２値化に際しては映像の白黒を反転処理している）して示すと、図５のように、黒色の背景画像に白色の丸形フィレット画像が得られる。そこで、この黒色画像の、予め決められた所定矩形（同図では、白色線の矩形で囲まれた区域Ｓ_１で示す）の中に白色画像（フィレット１０５の撮像によるもの）を形成するピクセル数が幾つあるか、換言すれば、設定した所定の閾値を以ってはんだ付けの良否を判定している。

しかしながら、この方法は、フラックス（松ヤニ等を成分とするもので、はんだの特性を向上させるために含有させるもの）の量の少ないリフローはんだ付け工程でなされたものを検査対象とするような場合には適しているが、例えばはんだ付けロボットやはんだコテを用いた手作業によりはんだ付けを行うような場合、フラックスがフィレットの周りに多く飛散し、常温でガラスのように固まってしまう。例えば図６（Ａ）に示すように、抵抗１０１のリード１０１ａ，１０１ｂの周りに形成されるフィレット１０５に積層する態様で、しかも、凹凸状をなしてフラックス１０６が形成されてしまう。このようなフィレット１０５やフラックス１０６が形成された抵抗１０１をカメラ１０２により撮影すると、例えば抵抗１０１のリード１０１ａについて見れば、図６（Ａ）に示すように、フラックス１０６で反射した光はカメラ１０２に戻るもの（例えば、矢印ａ_１など）が在ったり、戻らないもの（例えば、矢印ｂ_１，ｃ_１など）が在ったりしてしまうので、これを撮影し、撮影された撮像を白黒の２値化処理して示すと、図６（Ｂ）のように、黒色画像の、予め決められた所定矩形Ｓ_１の中に、白色の斑紋ｘが散在したり、白色画像の中に黒色の斑紋ｙが散在したりするものが得られてしまう。このため、設定した所定の閾値を以ってはんだ付けの良否を判定することができない問題がある。
VISION TESTER ESV-304 HS カタログ新電子株式会社2006年4月発行

解決しようとする問題点は、回路素子のはんだ付け、特にはんだ付けロボットやはんだコテを用いた手作業によるはんだ付けの良否を判定する検査において、簡便に、且つ、確実な信頼度を以って良否の判定を行うことができるようにする点である。

本発明の請求項１に係る実装基板の外観検査方法は、緑色の回路基板にＩＣチップやコンデンサ、抵抗等の回路素子をはんだ付けにより実装する場合の、当該はんだ付けの良否を判定する外観検査方法であって、前記回路素子の上方に撮像装置を配置するとともに、当該撮像装置の直下に配置された赤色の同軸照明光を乳泊アクリル製特殊フィルタを介して照射しつつ、フラックスがフィレットに積層する態様ではんだ付けがなされている場合の前記回路素子並びにフラックスが形成されているだけでフィレットが形成されていない態様ではんだ付けがなされている場合の前記回路素子を撮影し、この撮影した撮像を二値化処理して良否を判定するようにしたものであり、この種の検査方法としては、簡便で、しかも、はんだ付けの良否を確実な信頼度を以って判定することができる方法である。

本発明の実装基板の外観検査方法は、赤色光を乳泊アクリル製特殊フィルタを介して照射しつつ撮影する検査方法であるため、簡便で、しかも、はんだ付けの良否を確実な信頼度を以って判定することができる。

本発明の実施形態に係る実装基板の外観検査方法を実現する装置を図１〜３を参照して説明する。
本外観検査装置１は、図１（Ａ）に示すように、一般的な緑色の基板２に配置された、上記従来例と同種の抵抗（回路素子）３を撮像するために、当該抵抗３の上方に配置されたカメラ（撮像装置）４と、このカメラ４の直下に配置された赤色の同軸照明（トップ照明）５と、この同軸照明５の下方に配置された乳泊アクリル製特殊フィルタ６とから構成される簡便な装置で、赤色の同軸照明５で照射しつつ撮影してはんだ付けの良否を判定するものである。ここで、フィルタ６を介在させる理由は、同軸照明５を直接照射すると強すぎてその反射光の影響を受けてしまうので、それを遮断するべく設けている。尚、符号７ａ，７ｂは、それぞれ白色のミドル照明、白色のボトム照明であり、撮影に際して陰りを生じさせないようにするためのものである。

ところで、この検査対象となる抵抗３は、図１（Ｂ）に詳細に示すように、基板２の孔に抵抗３のリード３ａ，３ｂがそれぞれ差し込まれて当該基板２の裏面に突出して配置されるものであり、この突出された側のリード３ａ，３ｂの周りには、これらリード３ａ，３ｂの、基板２の裏面に突出した先端部位から当該基板２の裏面に向かうに従って当該リード３ａ，３ｂの周りに漸次に末広がり状態を呈して略三角錐状をなすフィレット８が形成され、しかも、このフィレット８に覆いかぶさる態様で、且つ、凹凸状をなしてフラックス９が形成されているものである。尚、このようなフラックス９が形成されているフィレット８であっても、フィレット８自体が良好であれば問題はない。

次に、本外観検査装置１を用いたはんだ付けの良否判定方法を説明する。
本装置１で、このようなフィレット８及びフラックス９がリード３ａ，３ｂに形成された抵抗３をカメラ４により撮影する。このときの、例えば抵抗３のリード３ａの周りの、同軸照明５からの光線の反射状況について説明すると、図１（Ｂ）に示すように、光線ａについては、赤色が波長が長く透過性が良いためフラックス９を透過して基板２に反射してカメラ４に戻って来る。また、光線ｂについては、フラックス９を透過しフィレット８に反射してカメラ４に戻って来ない。また、光線ｃについては、光線ａと同様にフラックス９を透過し基板２に反射してカメラ４に戻って来る。更に、光線ｄについては、当然のことながら基板２に反射してカメラ４に戻って来る。このような状況の下では、カメラ４に戻って来ない光線ｂなどによって結ばれるところの撮像は暗色に撮影される。また、カメラ４に戻って来る光線ａ，ｃ，ｄなどによって結ばれるところの撮像は、照射される光線ａ，ｃ，ｄが赤色であり被照射物の基板２が緑色であるため、所謂減法混色の性質によりカメラ４に戻る光線は少なくなって暗色に撮影される。このように暗色に撮影された撮像を白黒の２値化処理（２値化に際しては撮像の白黒を反転処理している）して示すと、図２に示すように、白色画像の、予め決められた所定矩形（同図では、黒色線の矩形で囲まれた区域Ｓで示す）内に渡って真っ白な画像が得られる。これは、はんだ付けが良好であるとこのような画像が得られるのであり、したがって、フラックス９の影響を受けることなくはんだ付けの良否判定が行える。

ところで、図３（Ａ）に示すように、抵抗３の、例えばリード３ｂにはんだ付け不良がある場合、即ち、リード３ｂの、基板２上のランド（はんだ付け用銅箔）１０にフラックス９が形成されているだけでフィレット８が形成されていない場合には、これをカメラ４により撮影すると、ランド１０から反射して戻って来た光線ｅによる白色画像の撮像が得られ（光線ｆなどによって結ばれるところの撮像は、上述したように暗色に撮影される）、これを白黒の２値化処理（２値化に際しては撮像の白黒を反転処理している）して示すと、図３（Ｂ）に示すように、白色画像の、予め決められた所定矩形Ｓ内に、例えば黒色画像（ランド１０の撮像によるもの）ｚで示されるので、リード３ｂにはんだ付け不良があると判定できる。

本発明は、はんだ付けロボットやはんだコテを用いた手作業によるはんだ付けを含むあらゆるはんだ付けの良否を判定する検査において、簡便に、且つ、確実な信頼度を以って良否判定を行うことができ、この種の検査に広く利用され得るものと言える。

本発明の実施の形態に係る外観検査方法を実現する装置の概略構成図である。図１の装置ではんだ付け良品を撮影した撮像を白黒の２値化処理したときの画像図である。図１の装置ではんだ付け不良品を撮影した場合の説明図である。従来の外観検査装置の概略構成図である。図３の装置で撮影した撮像を白黒の２値化処理したときの画像図である。図３の装置で撮影した撮像を白黒の２値化処理したときの画像図である。

符号の説明

１外観検査装置
２緑色の基板
３抵抗（回路素子）
４カメラ（撮像装置）
５赤色の同軸照明
６特殊フィルタ

Claims

緑色の回路基板にＩＣチップやコンデンサ、抵抗等の回路素子をはんだ付けにより実装する場合の、当該はんだ付けの良否を判定する外観検査方法であって、前記回路素子の上方に撮像装置を配置するとともに、当該撮像装置の直下に配置された赤色の同軸照明光を乳泊アクリル製特殊フィルタを介して照射しつつ、フラックスがフィレットに積層する態様ではんだ付けがなされている場合の前記回路素子並びにフラックスが形成されているだけでフィレットが形成されていない態様ではんだ付けがなされている場合の前記回路素子を撮影し、この撮影した撮像を二値化処理して良否を判定することを特徴とする実装基板の外観検査方法。