JP5580121B2

JP5580121B2 - 基板検査装置

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Publication number: JP5580121B2
Application number: JP2010155763A
Authority: JP
Inventors: 健渡邉; 重貴山下
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-07-08
Also published as: JP2012018082A

Description

本発明は、基板面に半田付けされる電子部品の半田付け状態を検査する基板検査装置に関する。

従来から、電子部品を半田付けにより基板と接合し、この半田付けされた部位の状態を検査する基板検査装置として、例えば、特開２００６−３２２９５１号公報（特許文献１）に記載された基板検査装置が提案されている。この基板検査装置は、基板に対して色彩光を発光する複数の光源と、基板の上方に配置されたカメラと、半田付けされた部位の状態の良否を判別する判別手段から略構成されている。

複数の光源は、３個の円環状光源を有し、基板から見た仰角が異なるように配列されている。そして、この円環状光源はそれぞれ赤色、緑色、青色のうち、いずれかの色彩色で発光して基板の半田付け部位に光を照射する。複数の光源が発光した状態でカメラにより基板を撮影すると、撮影した画像には、半田付け部位の傾斜面に対応する部分が勾配の大きさに応じた色彩で表される。

つまり、半田付け部位の形状が良好の場合には、半田付け部位の上端が急斜面、下端が平坦面、両者の中間部が暖傾斜面となるため、画像上の色彩は下端から上端に沿って赤、緑、青の順に変化する。

一方、半田付け部位の形状が不良の場合には、半田付け部位の上端が平坦面、下端が急斜面、両者の中間部が暖傾斜面となるため、画像上の色彩は、上端から下端に沿って、赤、緑、青の順に変化する。このように、不良品の場合は良品の場合とは逆の方向の色彩順で表されるように構成されている。

そして、半田付け部位を撮影した画像上で各光源の配列に対応した色相の変化が生じている方向を抽出し、判別手段により半田付け部位の傾斜面の勾配が変化する方向を求め、その方向を登録された基準の方向と比較することにより、半田付けされた部位の形状の良否を判定している。

特開２００６−３２２９５１号公報

しかしながら、上述した基板検査装置では、基板面に半田付けされる電子部品のリードの半田付け状態を検査する場合、半田付けされた部位と共にリードにも色彩色が発光してリードの形状や傾きに対応する色彩で表されるため、リードの識別が不明確となり、リードも半田付けされた部位として判定してしまうおそれがある。そのため、検査精度が低下するという問題が発生する。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、リードを鮮明に識別することにより、検査の精度を向上した基板検査装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、先端部が平面とされ、該先端部の周囲が傾斜面とされる電子部品のリードが、基板面に形成されたランドに対して略直交する方向に固定して半田付けされた基板を検査する基板検査装置において、前記基板面と対峙して配置され、内面が反射面とされたドーム形状をなす反射部材と、前記反射部材の基板側周囲部に複数個設置され、前記反射面側に白色光を出射することにより、間接的に前記基板面に白色光を照射する白色光出射手段と、前記基板面と対峙して配置され、前記基板面を撮影する撮影手段と、前記白色光出射手段を発光させて、前記撮影手段による前記基板面の撮影を行う撮影制御手段と、前記撮影手段で撮影された画像中の、少なくともリード部分を含む所定の領域を第１の判定領域として設定する領域設定手段と、前記領域設定手段で設定された領域中に含まれる白色領域を求める画像処理手段と、前記第１の判定領域中に含まれる前記白色領域が第１閾値以下である場合に、前記リードの状態を良好と判定する判定手段とを有するものであり、前記領域設定手段は、前記第１の判定領域の外側で、且つ少なくともランドを含む所定の領域を第２の判定領域として設定し、前記判定手段は、前記第２の判定領域内で、前記白色領域の占める割合が第２閾値以上である場合には、前記半田付けの濡れ量が不足していると判定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記反射部材は、中央部が開口され、前記撮影手段は、前記開口部に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板検査装置。

本発明の基板検査装置によれば、反射面側に白色光を出射することにより、間接的に基板面に白色光を照射する白色光照射手段を発光させて撮影手段により撮影する。リードがランドに対して直交する方向に固定されている場合、撮影手段により撮影された画像は、リードの先端に対応する部分は白色で撮影され、リードの傾斜面は黒色に撮影される。このため、リードを鮮明に識別することが可能となり、高精度に基板を検査することができる。

また、少なくともリード部分を含む所定の領域を第１の判定領域とし、第１の判定領域中に含まれる白色領域に基づいて、リードの状態を判定する。このため、設定する領域を変更することにより、リードの半田付けの良否や、半田付けされた部分の半田量を検査することが可能となる。

従って、リードを鮮明に識別することにより、検査の精度を向上した基板検査装置を提供することができる。

本発明の基板検査装置によれば、第１の判定領域の外側で、且つ少なくともランドを含む所定の領域を第２の判定領域とし、第２の判定領域中に含まれる白色領域に基づいて、半田付けの濡れ量の良否を判定する。このため、半田付け部位の濡れ量が良好であるか、又は、半田付け部位の濡れ量が不良であるかを判定することができる

本発明の基板検査装置によれば、基板面に白色光を照射する白色光照射手段と、基板面に対して略平行な方向に向けて着色光を出射する着色光出射手段とを同時に発光させて撮影手段により撮影する。リードがランドに対して所定角度傾斜している場合、撮影手段により撮影された画像は、傾斜したリードに対応する部分が着色される。このため、リードを鮮明に識別することが可能となり、高精度に半田付け状態を検査することができる。

また、ランドの円周で囲まれる領域の外側で、リードの傾斜方向を基準とした判定領域内で着色領域が占める割合が第３の閾値以上での場合に、リードがランドに対して傾斜する角度が良好であると判定する。このため、リードがランドに対して傾斜する角度が良好であるか、又は、リードがランドに対して傾斜する角度が大きいかを判定することができる。

本発明の基板検査装置によれば、撮影手段は、反射部材の中央部が開口された開口部に設けられている。このため、基板面に照射された白色光及び着色光を、基板面と対峙した位置から撮影することにより、高精度に基板の半田付け状態を検査することができる。

本発明の実施形態に係る基板検査装置を模式的に示した図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が基板面に白色光を照射した場合を示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が基板面に白色光及び赤色光を照射した場合を示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置の回路構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置の制御処理のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置による判定結果を表示した画面を示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置の第１判定処理のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの半田付けが良好と判定する場合を示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの半田付けが不良と判定する場合を示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードが無いと判定する場合示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が、半田濡れ量が不足していると判定する場合を示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置による第２判定処理のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの傾斜角度が良好と判定する場合を示す図である。本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの傾斜角度が不良と判定する場合を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。はじめに、図１を参照して、本発明の実施形態に係る基板検査装置について説明する。本発明の実施形態に係る基板検査装置は、基板面に半田付けされる電子部品の状態を検査する装置である。図１は、本発明の実施形態に係る基板検査装置を模式的に示した図である。

図１に示すように、基板検査装置１は、基板面７１に対して垂直に光を出射するドーム照明１０と、基板面７１に対して平行に光を出射するローアングル照明２０と、基板面７１を撮影するＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラ（撮影手段）３０と、基板７０を載置する基台４０と、基板７０を載置した基台４０を移動するレール４５から略構成されている。

ドーム照明１０は、基板面７１と対峙して配置されている。そして、ドーム照明１０は、内面が反射面１２とされ湾曲した形状（ドーム形状、御椀形状）をなす反射部材１１と、反射部材１１の基板側周囲部１５に複数個配置された白色ＬＥＤ（白色光出射手段）１３を有している。

反射部材１１は、中央部が開口されており、この開口部１６にはＣＣＤカメラ３０が設けられている。また、白色ＬＥＤ１３は、レンズをＣＣＤカメラ３０側に向けて配置されており、反射面１２側に白色光を出射することにより、間接的に基板面７１に白色光を照射する。

ローアングル照明２０は、基板７０の周囲を囲むことが可能な形状（例えば、上面視すると、ドーム照明１０と略同心円状の円形、又は、ドーム照明１０の中心線が同一である四角形等）であり、反射部材１１の基板側周囲部１５に複数個配置された赤色ＬＥＤ２１（着色光出射手段）を有している。赤色ＬＥＤ２１は、レンズをドーム照明１０の中心線に向けて配置されており、基板面７１に対して略平行な方向に向けて着色光（赤色）を出射する。また、赤色ＬＥＤ２１は、後述する半田付け部位７４（図８（ａ）参照）の最下部より上側の位置に出射する。つまり、基板面７１より所定間隔以内（半田付け部位７４の最下部）には赤色の着色光を出射しない位置に赤色ＬＥＤ２１が配置されている。

なお、本発明の実施形態では、着色光出射手段は、赤色ＬＥＤ２１の場合について説明するが、着色光を出射する光源であれば他の色のＬＥＤであってもよい（例えば、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ等）。

ＣＣＤカメラ３０は、例えば、５００万画素カラーＣＣＤカメラであり、基板面７１と対峙して開口部１６に配置され、白色ＬＥＤ１３及び赤色ＬＥＤ２１を同時に発光したときに基板面７１を撮影する。このように、ＣＣＤカメラ３０を開口部１６に設けることにより、基板面７１に照射された白色光及び着色光を基板面７１と対峙した位置から撮影するため、高精度に基板７０の半田付け状態を検査することができる。

基台４０は、レール４５の嵌合部（図示省略）と嵌合して、基板７０を保持しながらレール４５上を移動する。レール４５は、基板７０を上面視した場合に左右方向（Ｘ軸方向）に移動するＸ軸方向レール４６と、基板７０を上面視した場合に上下方向（左右方向に直交する方向、Ｙ軸方向）に移動するＹ軸方向レール４７から構成されている。

次に、図２及び図３を参照して、ドーム照明１０の白色ＬＥＤ１３と、ローアングル照明２０の赤色ＬＥＤ２１が照射した光と、ＣＣＤカメラ３０により撮影した画像について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が基板面に白色光を照射した場合を示す図である。図３は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が基板面に白色光及び赤色光を照射した場合を示す図である。

図２（ａ）に示すように、ドーム照明１０の白色ＬＥＤ１３は、間接的に基板面７１に白色光を照射する。つまり、白色ＬＥＤ１３は、反射部材１１（図１参照）側に白色光を出射し、反射部材１１により反射した光は、基板面７１に対して垂直方向に照射する。

図２（ｂ）に示すように、電子部品のリード７２の先端部７２ａ等、基板面７１に対して平行な部分に対して白色ＬＥＤ１３が照射した光は、ドーム照明１０側に反射するため、白色光がＣＣＤカメラ３０（図１参照）に入り易くなる。しかし、先端部７２ａの周囲の傾斜面７２ｂ等、基板面７１に対して傾斜している部分に対して白色ＬＥＤ１３が照射した光は、ドーム照明１０側に反射しないため（図２（ｂ）の矢印Ａ参照）、白色光がＣＣＤカメラ３０に入り難くなる。

つまり、ＣＣＤカメラ３０により基板面７１を撮影すると、基板面７１に対して平行な部分は白色の画像、基板面７１に対して垂直な部分は黒色の画像となり、基板面７１に傾斜する部分は基板面７１に対する傾斜角度に応じて、白色の濃さ（黒色の濃さ）が異なる画像（色位差が異なる画像）が撮影される。

図３（ａ）に示すように、ローアングル照明２０の赤色ＬＥＤ２２は、基板面７１に対して平行な方向に向けて赤色の着色光を出射する。つまり、白色ＬＥＤ１３は、基板面７１に対して垂直方向に照射するが、赤色ＬＥＤは、基板面７１に対して平行方向に照射する。

図３（ｂ）に示すように、基板面７１に対して所定角度傾斜する方向に固定されているリード７２等、基板面７１に傾斜している部分に対して赤色ＬＥＤ２１が照射した光は、リード７２等の傾斜角度によってはドーム照明１０側に反射するため（図３（ｂ）の矢印Ｂ参照）、赤色光がＣＣＤカメラ３０（図１参照）に入り易くなる。しかし、例えば、リード７２等の傾斜角度が小さい場合には、赤色光がＣＣＤカメラ３０に入り難くなる。

つまり、赤色ＬＥＤ２１と同時に白色ＬＥＤ１３を発光してＣＣＤカメラ３０（図１参照）により基板面７１を撮影すると、基板面７１に対して平行な部分は白色の画像、基板面７１に対して傾斜する部分は、基板面７１に対する傾斜角度に応じて、赤色の濃さ（白色の濃さ）が異なる画像（色位差が異なる画像）が撮影される。

次に、図４を参照して、本発明の実施形態に係る基板検査装置１が備える回路の構成について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る基板検査装置の回路の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、基板検査装置１は、基板検査装置１全体を制御すると共に、ＣＣＤカメラ３０（図１参照）による基板面７１（図１参照）の撮影を行う撮影制御、ＣＣＤカメラ３０で撮影された画像中の所定の領域を設定する領域設定、設定した領域中に含まれる着色領域を求める画像処理、電子部品のリード７２（図２及び図３参照）の半田付けが良好か否かの判定等を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）５１を備えている。

ＣＰＵ５１（撮影制御手段、領域設定手段、画像処理手段、判定手段）には、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）５２と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）５３と、ＣＣＤカメラ３０と、ディスプレイ３５と、発光制御部５４と、移動制御部５５と、警報灯３６と、スピーカ３７が接続されている。

ＲＯＭ５２は、ＣＰＵ５１により実行される制御プログラム、ディスプレイ３５に表示する画像データ等を記憶する。また、ＲＡＭ５３は、制御プログラムの実行等により決定した各種データ等を記憶する。

ＣＣＤカメラ３０は、ＣＰＵ５１から出力される信号に基づいて、基板面７１（図１参照）を複数回撮影する。基板面７１は、例えば、基板面７１を上面視した場合に、縦４コマ、横６コマの撮影領域に分割されており、ＣＣＤカメラ３０は分割された撮影領域毎に撮影する。ＣＣＤカメラ３０で撮影した基板面７１の画像はＣＰＵ５１へ出力する。

ディスプレイ３５は、ＣＣＤカメラ３０で撮影した基板面７１の画像を表示する。また、ＣＰＵ５１により判定したリード７２の半田付けが良好であるか否か等の情報画像を表示する。

発光制御部５４は、ＣＰＵ５１により出力された信号に基づいて、ドーム照明１０の白色ＬＥＤ１３（図１参照）、及び、ローアングル照明２０の赤色ＬＥＤ２１（図１参照）の発光を制御する。

移動制御部５５は、ＣＰＵ５１により出力された信号に基づいて、基台４０を移動することにより、基板面７１に設定された撮影領域の全てをＣＣＤカメラ３０で撮影可能に制御する。

警報灯３６は、ＣＰＵ５１によりリード７２の半田付け状態が不良であると判定された場合等、ＣＰＵ５１から出力される信号に基づいて点灯することにより作業者等に半田付けが不良である旨を報知する。

スピーカ３７は、ＣＰＵ５１によりリード７２の半田付け状態が不良であると判定された場合等、ＣＰＵ５１から出力される信号に基づいて警報音を出力することにより作業者等に半田付け状態が不良である旨を報知する。

次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施形態に係る基板検査装置１の動作について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る制御処理のフローチャートを示す図である。図６は、本発明の実施形態に係る基板検査装置による判定結果を表示した画面を示す図である。

図５に示すように、はじめに、ＣＰＵ５１は、基台４０（図１参照）に基板７０（図１参照）を載置する（ステップＳ１）。つまり、ＣＰＵ５１は、検査対象となる基板７０を所定の位置から、基台４０へ移動する。基板７０の移動は、一対の長尺形状の金属板等で基板７０の一端及び他端を挟むことにより支持して移動してもよいし、一対の長尺形状の金属板等で基板面７１（図１参照）の下方から支持して移動してもよい。

次に、ＣＰＵ５１は、基板７０を所定の撮影位置へ移動する（ステップＳ２）。撮影位置とは、ＣＣＤカメラ３０（図１参照）によって基板７０を撮影可能な位置であり、例えば、基板面７１を上面視した場合に、縦４コマ、横６コマの撮影領域に分割された複数の撮影領域のうち、任意の撮影領域（例えば、１回目の撮影は左上の撮影領域、２回目の撮影はその右隣の撮影領域等）をＣＣＤカメラ３０で撮影可能な位置へ基板７０を移動する。

次に、ＣＰＵ５１は、白色ＬＥＤ１３を同時に発光する（ステップＳ３）。つまり、ドーム照明１０に複数個配置された白色ＬＥＤ１３（図１参照）を発光する。白色ＬＥＤ１３が出射した光は基板面７１に入射する。

次に、ＣＰＵ５１は、ＣＣＤカメラ３０で基板面７１を撮影する（ステップＳ４）。つまり、ステップＳ２において、所定の位置へ移動した基板７０に設定された任意の撮影領域をＣＣＤカメラ３０により撮影する。

次に、ＣＰＵ５１は、後で図７を参照して説明する第１判定処理を行う（ステップＳ５）。この処理では、ＣＣＤカメラ３０により撮影された画像中の、電子部品のリード７２を含む所定の領域を設定し（後述する図８から図１１参照）、設定された所定の領域中に含まれる白色領域に基づいて、リードの半田付け状態が良好であるか否か、濡れ量が良好であるか否かを判定する。

次に、ＣＰＵ５１は、第１判定結果をディスプレイ３５に表示する（ステップＳ６）。具体的には、図６に示すように、ディスプレイ３５の基板判定画像領域３５ａにＣＣＤカメラ３０により撮影した基板面７１の画像を表示する。ディスプレイ３５は、基板判定画像領域３５ａの他に、総合判定を表示する総合判定領域３５ｂと、検査基板７０の情報等を表示する検査基板情報領域３５ｃと、基板の不良情報等を表示する不良情報表示領域３５ｄ等を有している。

次に、ＣＰＵ５１は、白色ＬＥＤ１３及び赤色ＬＥＤ２１を同時に発光する（ステップＳ７）。つまり、ドーム照明１０に複数個配置された白色ＬＥＤ１３（図１参照）と、ローアングル照明２０に複数個配置された赤色ＬＥＤ２１（図１参照）を同時に発光する。白色ＬＥＤ１３及び赤色ＬＥＤ２１が出射した光は基板面７１に入射する。

次に、ＣＰＵ５１は、ＣＣＤカメラ３０で基板面７１を撮影する（ステップＳ８）。つまり、ステップＳ２において、所定の位置へ移動した基板７０に設定された任意の撮影領域をＣＣＤカメラ３０により撮影する。

次に、ＣＰＵ５１は、後で図１２を参照して説明する第２判定処理を行う（ステップＳ９）。この処理では、ＣＣＤカメラ３０により撮影された画像中の、ランド７３の円周で囲まれる領域の外側となる領域に所定の領域（後述する図１３及び図１４参照）を設定し、設定された所定の領域中に含まれる着色領域に基づいて、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好であるか否かを判定する。

次に、ＣＰＵ５１は、第２判定結果をディスプレイ３５に表示する（ステップＳ１０）。具体的には、図６に示すように、ディスプレイ３５の基板判定画像領域３５ａにＣＣＤカメラ３０により撮影した基板面７１の画像を表示する。

次に、ＣＰＵ５１は、所定回数撮影したか否かを判定する（ステップＳ１１）。つまり、ＣＣＤカメラ３０にて所定回数基板面７１を撮影することにより、複数の撮影領域に分割された基板面７１の撮影領域を全て撮影したか否かを判定する。ＣＰＵ５１は、所定回数撮影していないと判定したときには（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ２の処理に移り、複数の撮影領域のうち、任意の撮影領域（まだ、撮影されていない撮影領域）を撮影する。

一方、ＣＰＵ５１は、所定回数撮影したと判定したときには（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、最終判定結果をディスプレイに表示する（ステップＳ１２）。つまり、複数の撮影領域に分割された基板面７１の撮影領域を全て撮影した結果を、図６に示すディスプレイ３５の総合判定領域３５ｂ、検査基板情報領域３５ｃ、不良情報表示領域３５ｄ等に表示する。

次に、ＣＰＵ５１は、合格判定か否かを判定する（ステップＳ１３）。つまり、各撮影領域を撮影した画像に基づいてリード７２の半田付け状態等が良好か否かを判定した結果、各撮影領域に半田付け状態等が不良の部分がなく、全ての撮像領域の半田付け状態等が良好であるか否かを判定する。ＣＰＵ５１は、合格判定であると判定したときには（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、所定の位置へ基板７０を移動する（ステップＳ１４）。つまり、ＣＰＵ５１は、検査対象となる基板７０を基台４０から所定の位置（合格判定の基板７０のみが載置される場所）へ移動する。基板７０の移動は、一対の長尺形状の金属板で基板７０の一端及び他端を挟むことにより支持して移動してもよいし、一対の長尺形状の金属板で基板面７１（図１参照）の下方から支持して移動してもよい。この処理を終了すると、ＣＰＵ５１は、制御処理を終了する。

一方、ＣＰＵ５１は、合格判定ではないと判別したときには（ステップＳ１３：ＮＯ）、他の位置へ基板７０を移動する（ステップＳ１５）。つまり、ＣＰＵ５１は、検査対象となる基板７０を基台４０から所定の位置（不合格判定の基板７０のみが載置される場所）へ移動する。また、ＣＰＵ５１は、警報灯３６及びスピーカ３７（図４参照）に信号を出力して作業者等に半田付けが不良である旨を報知する。この処理を終了すると、ＣＰＵ５１は、制御処理を終了する。

このように、ＣＰＵ５１は、基板面７１に白色光を照射する白色ＬＥＤ１３を発光してＣＣＤカメラ３０により撮影し、次に、白色ＬＥＤ１３と、基板面７１に対して略平行な方向に向けて着色光を出射する赤色ＬＥＤ２１を同時に発光させてＣＣＤカメラにより撮影する。

次に、図７から図１４を参照して、リード７２がランド７３に半田付けされている場合におけるリード７２の半田付け状態の良否の判定について説明する。半田付けの良否の判定は、ＣＣＤカメラ３０（図１参照）で撮影された画像中に所定の領域を設定し、所定の領域中に含まれる白領域に基づいて行う。

はじめに、図７から図１１を参照して、電子部品のリード７２が基板面に形成されたランド７３に対して直行する方向に固定して半田付けされている場合における半田付けの良否の判定について説明する。図７は、本発明の実施形態に係る基板検査装置による第１判定処理のフローチャートを示す図である。図８（ａ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの半田付け状態が良好と判定する場合を示す図である。図８（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの半田付け状態が良好と判定する場合の半田付け部位の上面図である。図９（ａ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの半田付け状態が不良と判定する場合を示す図である。図９（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの半田付け状態が不良と判定する場合の半田付け部位の上面図である。図１０（ａ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードが無いと判定する場合を示す図である。図１０（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードが無いと判定する場合の半田付け部位の上面図である。図１１は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、半田濡れ量が不足していると判定する場合を示す図である。

図７に示すように、はじめに、ＣＰＵ５１は、第１の判定領域を設定する（ステップＳ２１）。具体的にＣＰＵ５１は、図８に示すように、先端部７２ａが平面とされ、先端部７２ａの周囲が傾斜面７２ｂとされる電子部品のリード７２が、基板面７１に形成されたランド７３に対して略直交する方向に固定して半田付けされている場合において、図８（ｂ）に示すように、少なくともリード７２部分を含む第１の判定領域８１を設定する。

次に、ＣＰＵ５１は、白色領域を抽出する（ステップＳ２２）。具体的にＣＰＵ５１は、図８（ｂ）に示すように、第１の判定領域８１内で、白色領域（白色に撮影された領域）を抽出する。つまり、第１の判定領域８１内で白色領域の占める割合を求める。

次に、ＣＰＵ５１は、白色領域は第１閾値以下か否かを判定する（ステップＳ２３）。つまり、図８（ｂ）に示す第１の判定領域８１内で白色領域の占める割合が第１閾値以下（例えば、第１の判定領域８１内で白色領域が占める割合が６０％以下）であるか否かを判定する。ＣＰＵ５１は、白色領域が第１閾値以下であると判定したときには（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、リード７２の半田付け状態は良好と判定する（ステップＳ２４）。

例えば、図８（ａ）に示すように、半田付け部位（フィレット）７４から突出したリード７２の長さが良好である場合（リードが半田付け部位７４から所定の長さ突出している場合）には、先端部７２ａの周囲の傾斜面７２ｂに対して白色ＬＥＤ１３が照射した光がＣＣＤカメラ３０に入射され難くなる。このため、図８（ｂ）に示す撮影された画像中の第１の判定領域８１内では、先端部７２ａが白色、傾斜面７２ｂが黒色に撮影され、白色領域の占める割合は少なくなる（黒色の領域が多くなる）。従って、図８（ａ）に示す場合には、白色領域が第１閾値以下となるため（第１閾値以上となるため）、ＣＰＵ５１は、リード７２の半田付け状態が良好であると判定する。

一方、ＣＰＵ５１は、白色領域が第１閾値以下ではないと判定したときには（ステップＳ２３：ＮＯ）、リードの半田付け状態が不良と判定する（ステップＳ２５）。例えば、図９（ａ）に示すように、リード７２の傾斜面７２ｂが半田付け部位７４に埋もれ、半田付け部位（フィレット）７４から突出したリード７２の長さが不足している場合には、白色ＬＥＤ２１（図１参照）が発光した光がＣＣＤカメラ３０に入射され易くなる。このため、図９（ｂ）に示す撮影された画像中の第１の判定領域８１内では、白色領域の占める割合は多くなる（傾斜面７２ｂに対応する黒色の領域が少なくなる）。従って、図９（ａ）に示す場合には、白色領域が第１閾値以下とはならないため（第１閾値以上となるため）、ＣＰＵ５１は、半田付け状態が不良であると判定する。

また、例えば、図１０に示すように、リード７２の傾斜面７２ｂが完全に半田付け部位７４に埋もれ、又は、リード７２が半田付けされていない場合には、白色ＬＥＤ２１（図１参照）が発光した光がＣＣＤカメラ３０に入射され易くなる。このため、図１０（ｂ）に示す撮影された画像中の第１の判定領域８１内では、白色領域の占める割合は多くなる（傾斜面７２ｂに対応する黒色の領域がない）。従って、図１０（ａ）に示す場合には、白色領域が第１閾値以下とはならないため（第１閾値以上となるため）、ＣＰＵ５１は、半田付け状態が不良であると判定（リード７２が無いと判定）する。

このように、ＣＰＵ５１は、反射面１２側に白色光を出射することにより、間接的に基板面７１に白色光を照射する白色ＬＥＤ１３を発光させてＣＣＤカメラ３０により撮影する。リード７１がランド７３に対して直交する方向に固定されている場合、ＣＣＤカメラ３０により撮影された画像は、リード７２の先端７２ａに対応する部分は白色で撮影され、リード７２の傾斜面７２ｂは黒色に撮影される。このため、リード７２を鮮明に識別することが可能となり、高精度に基板７０を検査することができる。

また、少なくともリード７２部分を含む所定の領域を第１の判定領域８１とし、第１の判定領域８１中に含まれる白色領域に基づいて、リード７２の半田付けが良好であるか否かを判定する。このため、設定する領域を変更することにより、リード７２の半田付け状態の良否のみならず、半田付け部位７４の濡れ量も検査することが可能となる。

従って、リード７２を鮮明に識別することにより、検査の精度を向上した基板検査装置１を提供することができる。

次に、ＣＰＵ５１は、第２の判定領域８２を設定する（ステップＳ２６）。具体的にＣＰＵ５１は、図１１に示すように、第１の判定領域８１（図７（ｂ）参照）の外側で、ランド７３を含む第２の判定領域８２を設定する。第２の判定領域８２は、ランド７３の外側の領域内からリード７２（図８（ａ）参照）の円周で囲まれた領域を除く領域を第２の判定領域８２として設定してもよい。

次に、ＣＰＵ５１は、他の白色領域を抽出する（ステップＳ２７）。具体的にＣＰＵ５１は、図１１に示すように、第２の判定領域８２内で、白色領域（白色に撮影された領域）を抽出する。つまり、第２の判定領域８２内で白色領域の占める割合を求める。

次に、ＣＰＵ５１は、白色領域は第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。つまり、図１１に示す第２の判定領域８２内で白色領域の占める割合が第２閾値下上（例えば、第２の判定領域８２内で白色領域が占める割合が５０％以下）であるか否かを判定する。ＣＰＵ５１は、白色領域が第２閾値以下であると判定したときには（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、半田付け部位の濡れ量が良好と判定する（ステップＳ２９）。

つまり、半田付け部位（フィレット）７４の半田量が良好の場合には、半田付け部位６４に対して白色ＬＥＤ２１（図１参照）が照射した光がＣＣＤカメラ３０に入射され難くなる。このため、撮影された画像中の第２の判定領域８２内では白色領域の占める割合は少なくなる。従って、ＣＰＵ５１は、白色領域が第２閾値以上とはならないため（第２閾値以下となるため）、半田付け部位７４の半田量が良好であると判定する。この処理を終了すると、ＣＰＵ５１は、第１判定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ５１は、白色領域が第２閾値以下ではないと判定したときには（ステップＳ２８：ＮＯ）、半田付け部位の濡れ量が不良であると判定する（ステップＳ３０）。つまり、図１１に示すように、半田付け部位（フィレット）７４の濡れ量が不足している場合（ランド７３が露出している場合）には、ランド７３に対して白色ＬＥＤ２１（図１参照）が照射した光がＣＣＤカメラ３０に入射され易くなる。このため、撮影された画像中の第２の判定領域８２内では白色領域の占める割合は多くなる。従って、ＣＰＵ５１は、白色領域が第２閾値以下とはならないため（第２閾値以上となるため）、半田付け部位７４の半田量が不良であると判定する。この処理を終了すると、ＣＰＵ５１は、第１判定処理を終了する。

このように、ＣＰＵ５１は、第１の判定領域８１の外側で、且つ少なくともランド７３を含む所定の領域を第２の判定領域８２とし、第２の判定領域８２中に含まれる白色領域に基づいて、半田付け部位７４の濡れ量の良否を判定する。このため、半田付け部位７４の濡れ量が良好であるか、又は、半田付け部位７４の濡れ量が不良であるかを判定することができる。

次に、図１２から図１４を参照して、リード７２がランド７３に対して所定角度傾斜する方向に固定して半田付けされている場合における傾斜角度の良否の判定について説明する。図１２は、本発明の実施形態に係る基板検査装置による第２判定処理のフローチャートを示す図である。図１３（ａ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの傾斜角度が良好と判定する場合を示す図である。図１３（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの傾斜角度が良好と判定する場合の半田付け部位の上面図である。図１４（ａ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの傾斜角度が不良と判定する場合を示す図である。図１４（ｂ）は、本発明の実施形態に係る基板検査装置が、リードの傾斜角度が不良と判定する場合の半田付け部位の上面図である。

図１２に示すように、はじめに、ＣＰＵ５１は、第３の判定領域を設定する（ステップＳ４１）、具体的にＣＰＵ５１は、図１３（ａ）に示すように、電子部品のリード７２が基板面７１に形成されたランド７３に対して所定角度傾斜する方向に固定して半田付けされている場合において、図１３（ｂ）に示すように、ランド７３の円周で囲まれる領域の外側となる領域に、リード７２の傾斜方向を基準とした第３の判定領域８３を設定する。

次に、ＣＰＵ５１は、着色領域を抽出する（ステップＳ４２）。具体的にＣＰＵ５１は、図１３（ｂ）に示すように、第３の判定領域８３内で、着色領域（赤色に撮影された領域）を抽出する。つまり、第３の判定領域８３内で着色領域の占める割合を求める。

次に、ＣＰＵ５１は、着色領域は第３閾値以上か否かを判定する（ステップＳ４３）。つまり、図１３（ｂ）に示す第３の判定領域内で着色領域の占める割合が第３閾値以上（例えば、第３の判定領域８３内で着色領域が占める割合が８０％以上）であるか否かを判定する。ＣＰＵ５１は、着色領域が第３閾値以上であると判定したときには（ステップＳ４３：ＮＯ）、リード７２の傾斜角度は良好と判定する（ステップＳ４４）。

例えば、図１３（ａ）に示すように、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好の場合には、図１３（ｂ）に示す撮影された画像中の第３の判定領域８３内には、赤色ＬＥＤ２１（図１参照）が照射されたリード７２が撮影される。このため、図１３（ｂ）に示す撮影された画像中の第３の判定領域８３内では、着色領域の占める割合は多くなる。従って、図１３（ａ）に示す場合、着色領域が第３閾値以上となるため（第３閾値以下となるため）、ＣＰＵ５１は、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好であると判定する。この処理を終了すると、ＣＰＵ５１は、第２判定処理を終了する。

一方、ＣＰＵ５１は、着色領域が第３閾値以上ではないと判定した場合には（ステップＳ４３：ＮＯ）、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が不良と判定する（ステップＳ４５）。

例えば、図１４（ａ）に示すように、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が大きく、傾斜角度が不良の場合（図１４（ａ）に示す矢印Ｄ参照）には、図１４（ｂ）に示す撮影された画像中の第３の判定領域８３内では、赤色ＬＥＤ２１（図１参照）が照射されたリード７２が撮影されない。このため、図１４（ｂ）に示す撮影された画像中の第３の判定領域８３内では、着色領域の占める割合は少なくなる。つまり、図１４（ａ）に示す例では、リード７２が傾斜する角度が大きいため、第３の判定領域８３にはリード７２が撮影されない。従って、図１４（ａ）に示す場合、着色領域が第３閾値以上とならないため（第３閾値以下となるため）、ＣＰＵ５１は、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が不良であると判定する。この処理を終了すると、ＣＰＵ５１は、第２判定処理を終了する。

このように、ＣＰＵ５１は、基板面７１に白色光を照射する白色ＬＥＤ１３と、基板面７１に対して略平行な方向に向けて着色光を出射する赤色ＬＥＤ２１とを同時に発光させてＣＣＤカメラ３０により撮影する。リード７２がランド７３に対して所定角度傾斜している場合、ＣＣＤカメラ３０により撮影された画像は、傾斜したリード７２に対応する部分が着色される。このため、リード７２を鮮明に識別することが可能となり、高精度に半田付け状態を検査することができる。

また、ランド７３の円周で囲まれる領域の外側で、リード７２の傾斜方向を基準とした第３の判定領域８３内で着色領域が占める割合が第３の閾値以上の場合に、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好であると判定する。このため、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好であるか、又は、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が大きいかを判定することができる。

このようにして、本発明の実施形態に係る基板検査装置１は、基板面７１と対峙して配置され、内面が反射面１２とされたドーム形状をなす反射部材１１と、反射部材１１の基板側周囲部１５に複数個設置され、反射面１２側に白色光を出射することにより、間接的に基板面７１に白色光を照射する白色ＬＥＤ１３と、基板面７１と対峙して配置され、基板面７１を撮影するＣＣＤカメラ３０と、白色ＬＥＤ１３を発光させて、ＣＣＤカメラ３０による基板面７１の撮影を行い、撮影された画像中の少なくともリード部分を含む所定の領域を第１の判定領域８３と設定し、第１の判定領域８３中に含まれる白色領域を求め、白色領域が第１閾値以下である場合に、リード７１の状態を判定するＣＰＵ５１と、を有する。

また、本発明の実施形態に係る基板検査装置１は、ＣＰＵ５１は、第１の判定領域８１の外側で、且つ少なくともランド７３を含む所定の領域を第２の判定領域８２として設定し、第２の判定領域８２内で、白色領域の占める割合が第２閾値以上である場合には、半田付けの濡れ量が不足していると判定する。

さらに、本発明の実施形態に係る基板検査装置１は、基板面７１と対峙して配置され、内面が反射面１２とされたドーム形状をなす反射部材１１と、反射部材１１の基板側周囲部１５に複数個設置され、反射面１２側に白色光を出射することにより、間接的に基板面７１に白色光を照射する白色ＬＥＤ１３と、反射部材１１の基板側周囲部１５に複数個設置され、基板面７１に対して略平行な方向に向けて着色光を出射する赤色ＬＥＤ２１と、基板面７１と対峙して配置され、基板面７１を撮影するＣＣＤカメラ３０と、白色ＬＥＤ１３及び赤色ＬＥＤ２１を同時に発光させて、ＣＣＤカメラ３０による基板面７１の撮影を行い、撮影された画像中のランド７３の円周で囲まれる領域の外側となる領域に、リード７２の傾斜方向を基準とした第３の判定領域８３を設定し、第３の判定領域８３中に含まれる着色領域を求め、第３の判定領域８３中に含まれる着色領域が第３閾値以上である場合に、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好であると判定するＣＰＵ５１と、を有する。

また、本発明の実施形態に係る基板検査装置１は、反射部材１１は、中央部が開口され、ＣＣＤカメラ３０は、開口部１６に設けられる。

そして、本発明の実施形態に係る基板検査装置１によれば、反射面１２側に白色光を出射することにより、間接的に基板面７１に白色光を照射する白色ＬＥＤ１３を発光させてＣＣＤカメラ３０により撮影する。リード７１がランド７３に対して直交する方向に固定されている場合、ＣＣＤカメラ３０により撮影された画像は、リード７２の先端７２ａに対応する部分は白色で撮影され、リード７２の傾斜面７２ｂは黒色に撮影される。このため、リード７２を鮮明に識別することが可能となり、高精度に基板７０を検査することができる。

また、少なくともリード７２部分を含む所定の領域を第１の判定領域８１とし、第１の判定領域８１中に含まれる白色領域に基づいて、リード７２の状態を判定する。このため、設定する領域を変更することにより、リード７２の半田付け状態の良否や、半田付け部位７４の濡れ量を検査することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る基板検査装置１によれば、第１の判定領域８１の外側で、且つ少なくともランド７３を含む所定の領域を第２の判定領域８２とし、第２の判定領域８２中に含まれる白色領域に基づいて、半田付けの濡れ量の良否を判定する。このため、半田付け部位７４の濡れ量が良好であるか、又は、半田付け部位７４の濡れ量が不良であるかを判定することができる。

さらに、本発明の実施形態に係る基板検査装置１によれば、基板面７１に白色光を照射する白色ＬＥＤ１３と、基板面７１に対して略平行な方向に向けて着色光を出射する赤色ＬＥＤ２１とを同時に発光させてＣＣＤカメラ３０により撮影する。リード７２がランド７３に対して所定角度傾斜している場合、ＣＣＤカメラ３０により撮影された画像は、傾斜したリード７２に対応する部分が着色される。このため、リード７２を鮮明に識別することが可能となり、高精度に半田付け状態を検査することができる。

また、ランド７３の円周で囲まれる領域の外側で、リード７２の傾斜方向を基準とした第３の判定領域８３内で着色領域が占める割合が第３の閾値以上での場合に、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好であると判定する。このため、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が良好であるか、又は、リード７２がランド７３に対して傾斜する角度が大きいかを判定することができる。

また、本発明の基板検査装置１によれば、ＣＣＤカメラ３０は、反射部材１１の中央部が開口された開口部１６に設けられている。このため、半田付け部位７４に照射された光を基板面７１と対峙した位置から撮影することにより、高精度に基板７０の検査することができる。

以上、本発明の基板検査装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した実施形態では、反射部材１１の開口部１６にＣＣＤカメラ３０が設けられている場合について説明したが、ＣＣＤカメラ３０をドーム照明１０の内部に基板面７１と対峙して設けるように構成してもよい。また、反射部材１１の開口部１６をガラス等で覆い、ＣＣＤカメラ２０をガラス等の上側に基板面７１と対峙して設けるように構成してもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、赤色ＬＥＤ２１により、着色光を出射する場合について説明したが、着色光を出射する光源であれば、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ等により着色光を出射するように構成してもよい。

本発明は、リードと半田付けされた部位を鮮明に識別し、検査の精度を向上する上で極めて有用である。

１基板検査装置
１０ドーム照明
１１反射部材
１２反射面
１３白色ＬＥＤ
１５基板側周囲部
１６開口部
２０ローアングル照明
２１赤色ＬＥＤ
３０ＣＣＤカメラ
３５ディスプレイ
３６警報灯
３７スピーカ
４０基台
４５レール
４６Ｘ軸方向レール
４７Ｙ軸方向レール
５１ＣＰＵ
５２ＲＯＭ
５３ＲＡＭ
７０基板
７１基板面
７２リード
７３ランド
７４半田付け部位
８１第１の判定領域
８２第２の判定領域
８３第３の判定領域

Claims

先端部が平面とされ、該先端部の周囲が傾斜面とされる電子部品のリードが、基板面に形成されたランドに対して略直交する方向に固定して半田付けされた基板を検査する基板検査装置において、
前記基板面と対峙して配置され、内面が反射面とされたドーム形状をなす反射部材と、
前記反射部材の基板側周囲部に複数個設置され、前記反射面側に白色光を出射することにより、間接的に前記基板面に白色光を照射する白色光出射手段と、
前記基板面と対峙して配置され、前記基板面を撮影する撮影手段と、
前記白色光出射手段を発光させて、前記撮影手段による前記基板面の撮影を行う撮影制御手段と、
前記撮影手段で撮影された画像中の、少なくともリード部分を含む所定の領域を第１の判定領域として設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段で設定された領域中に含まれる白色領域を求める画像処理手段と、
前記第１の判定領域中に含まれる前記白色領域が第１閾値以下である場合に、前記リードの状態を良好と判定する判定手段とを有するものであり、
前記領域設定手段は、前記第１の判定領域の外側で、且つ少なくともランドを含む所定の領域を第２の判定領域として設定し、
前記判定手段は、前記第２の判定領域内で、前記白色領域の占める割合が第２閾値以上である場合には、前記半田付けの濡れ量が不足していると判定することを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
前記反射部材は、中央部が開口され、前記撮影手段は、前記開口部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。