JP6255851B2 - はんだ濡れ上がり検査装置およびはんだ濡れ上がり検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ濡れ上がり検査装置およびはんだ濡れ上がり検査方法に関し、特に、ＳＭＴ（Surface Mount Technology）領域におけるはんだ濡れ上がり高さを、光学外観検査機(ＡＯＩ：Automatic Optical Inspection Machine)の計測結果とＸ線の撮像結果とを利用して正確に測定することを可能にするはんだ濡れ上がり検査装置およびはんだ濡れ上がり検査方法に関する。

基板のＳＭＴ（Surface Mount Technology）領域におけるはんだ付け部の強度は、はんだの濡れ上がり高さに依存する。したがって、はんだ付け検査においては、はんだ付けされる搭載部品の電極高さに対してどれだけはんだフィレット（Solder Fillet）が濡れ上がっているか否かを判定することが重要である。

例えば、図７、図８、図９それぞれに、リード（電線）の端部を形成する電極部にはんだ付けしている様子を示している。図７は、リードの電極面全面に密着させるようにはんだ付けがなされた様子を示す説明図であり、図８は、リードの電極下部から電極面に沿ってはんだフィレットが立ち上がる状態ではんだ付けがなされた様子を説明する説明図であり、また、図９は、リードの電極が少し浮いて電極面に傾斜が生じた状態で電極底面にはんだがもぐりこむようにはんだ付けがなされた様子を説明する説明図である。図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）それぞれは、はんだ付けの状態が良好な良品である場合を示し、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）それぞれは、はんだ付けの状態が不良になっている不良品である場合を示している。

図７（ａ）の場合、リード２１の先端部の電極２２の電極面全面に接触するようにはんだ２３が形成されており、電極下面からのはんだ濡れ上がり高さ２３ａが、あらかじめ定めた閾値２３ｂ（例えばリード厚すなわち電極高さの半分）以上に達しているので、はんだ付けは良好であると判断することができる。一方、図７（ｂ）の場合、リード２１の先端部の電極２２の下部では接触しているものの、上方に向かって次第に電極面から離れて、電極下面からのはんだ濡れ上がり高さ２３ａが、あらかじめ定めた閾値２３ｂに達する高さになっていないので、はんだ付けは不良であると判断される。

なお、光学外観検査機(ＡＯＩ)を用いてはんだ付けの状態を検査する場合、はんだの形状如何によっては反射光が遮られて、電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ２３ａを計測することができない場合も生じる。例えば、図７の場合、電極２２の電極面のごく近傍ではんだ２３が凹んだ形状になっているため、最近の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）であっても、はんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確には計測することができず、はんだ付けの良否を検査することができない。また、はんだ付けの良否を判定する閾値２３ｂの値は、一般的には、電極高さの半分（５０％）または７５％程度に設定されることが多い。

次に、図８（ａ）の場合は、電極２２の下部から電極面に沿ってはんだ２３のはんだフィレット２３ｃが急峻に立ち上がって、電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ２３ａが、あらかじめ定めた閾値２３ｂ以上に達しているので、はんだ付けは良好であると判断することができる。一方、図８（ｂ）の場合、電極２２の下部から電極面に沿ってはんだ２３のはんだフィレット２３ｃが急峻に立ち上がるものの、電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ２３ａが、あらかじめ定めた閾値２３ｂに達する高さになっていないので、はんだ付けは不良であると判断される。

次に、図９（ａ）の場合は、電極２２が少し浮いて電極底面の隙間にはんだ２３がもぐりこむように形成されるとともに、傾斜した電極面に沿ってはんだ２３のはんだフィレット２３ｃが急峻に立ち上がっている。電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ２３ａは、あらかじめ定めた閾値２３ｂ以上に達しているので、はんだ付けは良好であると判断することができる。一方、図９（ｂ）の場合、電極２２の下部から電極面に沿ってはんだ２３のはんだフィレット２３ｃが急峻に立ち上がるものの、電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ２３ａが、あらかじめ定めた閾値２３ｂに達する高さになっていないので、はんだ付けは不良であると判断される。

近年、ＳＭＴ領域の外観検査において、従来主流であった２次元検査に代わって、部品に対するはんだフィレット高さ等を把握するために、３次元検査（３Ｄ検査）を採用する場合が増加している。３次元検査の手法は、光学的技術による方式とＸ線による方式との２通りに大別され、例えば特許文献１の特開２００４−３４０６３２号公報「基板検査装置、基板検査方法」等にも記載されているように、双方の方式を併用する検査装置も提案されるようになってきている。光学的技術を用いる場合の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）は、以下の通り、いくつかの方式がある。
（１）レーザによる計測方式
（２）縞パターン投影法による計測方式
（３）角度を付けたＲＧＢ照明による計測方式

（１）レーザによる計測方式
図１０は、３次元光学外観検査機としてレーザによる計測方式を用いた場合の計測対象の高さ計測の原理を説明する説明図であり、光学系を横から見た場合の様子を示している。図１０に示すように、レーザ光源３１からのレーザをあらかじめ定めた或る角度で計測対象３２に当てて、計測対象３２からの反射光をセンサ３３にて受光する。計測対象３２からの反射光は、計測対象３２の高さにより、センサ３３にて受光される位置が変わるので、センサ３３面における位置情報を基にして、計測対象３２の高さを求めることができる。

本計測方式の場合、計測対象３２として部品およびはんだの両方の高さが同時に計測される。このため、部品とはんだとの切り分けについては、カメラ撮影画像から部品のみを色情報を基にして抽出する必要がある。カメラ撮影画像により抽出された部品の位置・サイズの情報を基にして、部品の高さおよびはんだの高さのそれぞれを求めて、それらの高さが許容範囲内にあるか否かを判定する。

（２）縞パターン投影法による計測方式
図１１は、３次元光学外観検査機として縞パターン投影法による計測方式を用いた場合の計測対象の高さ計測の原理を説明する説明図であり、図１１（ａ）は光学系を横から見た場合の様子を示し、図１１（ｂ）は、計測対象を上から見た場合の様子を示している。本計測方式においては、図１１に示すように、光源３４（通常はプロジェクタ）からの縞パターン光３４ａをあらかじめ定めた或る角度で計測対象３５に当てる。計測対象３５に当てられた縞パターン光３４ａは、計測対象３５の高さに応じたズレ量３４ｂが発生する。計測対象３５に当てられた際のこの縞パターン光３４ａのズレ量３４ｂと、計測対象３５に当てられた縞パターン光３４ａの入射角度とを基にして、計測対象３５の高さを求めることができる。

本計測方式の場合にも、レーザによる計測方式の場合と同様、計測対象３５として部品およびはんだの両方の高さが同時に計測される。部品とはんだの切り分け方法は、レーザによる計測方式の場合と同様、カメラ３６による撮影画像から部品のみを色情報を基にして抽出する。カメラ３６の撮影画像により抽出された部品の位置・サイズの情報を基にして、部品の高さおよびはんだの高さのそれぞれを求めて、それらの高さが許容範囲内にあるか否かを判定する。

（３）角度を付けたＲＧＢ照明による計測方式
本計測方式においては、異なる複数の色（ＲＧＢ）の照明光を、それぞれであらかじめ定めた異なる角度から計測対象に当てる。照明光を照射された計測対象のはんだの色情報を基にして、どの角度から照射されているかを判別することができ、判別した照射角度を基にして、はんだの傾斜角度を判定することができる。ランドから電極までのはんだ付け領域の全体に亘ってはんだの傾斜角度を求め、求めたはんだの傾斜角度に関する角度情報からはんだの高さを算出して、算出したはんだの高さが許容範囲内にあるか否かを判定する。

次に、Ｘ線による計測方式を用いる場合の３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）について説明する。３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）についても、以下の通り、いくつかの方式がある。
（１）ＣＴ（Computed Tomography）方式
完全な３次元画像を取得することが可能な一方、検査速度が低速である。
（２）ラミノグラフィ（Laminography）方式
高さを変えたスライス画像を検査する方式であり、完全な３次元ではないが、検査速度は高速である。
（３）トモシンセシス（Tomosynthesis）方式
ラミノグラフィ方式と原理は同じであり、高さを変えたスライス画像を検査する方式であるが、複数のカメラを使用することによって、ラミノグラフィ方式よりも検査速度を高速にすることができる。

例えば、ラミノグラフィ方式の動作原理を、図１２を用いて説明する。図１２は、ラミノグラフィ方式を用いた３次元Ｘ線検査機の動作原理を説明するための説明図である。図１２に示すように、ラミノグラフィ方式においては、検査対象の基板３７に対してあらかじめ定めた角度だけ傾斜させた斜め方向からＸ線を照射することができるように、Ｘ線源３９とディテクタ４０とを配置する。そして、Ｘ線源３９とディテクタ４０とを、検査対象の基板３７に対して垂直な回転軸４１の周りに回転させながら、検査対象にＸ線を照射して測定を行う。この時、回転によりＸ線源３９からのＸ線の基板３７表面の照射位置がずれないように、Ｘ線源３９の高さを調整しておく（つまり、焦点を合わせておく）。

このように配置することによって、基板３７の表面に搭載された部品Ａ ３８ａを通るＸ線は、回転角の如何によらず、常に、ディテクタ４０上の同じ位置に照射される。これに対して、基板３７の裏面に搭載された部品Ｂ ３８ｂを通るＸ線は、回転角に応じて、ディテクタ４０に照射される位置が移動する。したがって、ディテクタ４０上に形成された画像を重ね合わせて断層画像を再構成すると、部品Ａ ３８ａの画像は鮮明に写っているが、部品Ｂ ３８ｂの画像はぼかされて不鮮明に写っているので、基板３７の裏面側の部品Ｂ ３８ｂの影響を抑えて、部品Ａ ３８ａの情報を分離して取得することができる。

ラミノグラフィ方式以外の方式においても、基本的には、ラミノグラフィ方式と同じ考えに基づいて、裏面の影響を排除しようとしている。

いずれの方式を用いた３次元Ｘ線検査機においても、計測結果として、計測対象のＸ線透過量を取得する。はんだの場合、Ｘ線があまり透過しないので、Ｘ線撮像画像においてはんだの部分は、はんだの厚さに応じた濃度で黒く写る。したがって、Ｘ線撮像画像中におけるはんだ部分の色の濃淡情報を、はんだの分布状態の情報（すなわちはんだの形状情報）に変換することによって、得られたはんだの厚さ・面積等の形状が許容範囲内にあるか否かを判定することができる。これに対して、部品の場合は、部品の材質によってＸ線の透過量が異なるために、Ｘ線撮像画像において部品が黒く写る場合と何も写らない場合とがある。

特開２００４−３４０６３２号公報（第４−７頁）

部品の電極高さに対するはんだフィレットの濡れ上がり検査において、前述した３次元光学外観検査機（以下、「３Ｄ ＡＯＩ」と略称する場合もある）と３次元Ｘ線検査機（以下、「３Ｄ Ｘ線」と略称する場合もある）とは、それぞれ異なる問題が存在している。

３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）の場合、はんだ形状によっては正確に計測することができない場合が発生する。例えば、図７に示したように、電極２２の電極面のごく近傍ではんだ２３が凹んだ形状になっている場合には、縞パターン投影法の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）では、計測光が斜め方向から入射されるため、計測光がはんだ２３の凹んだ部分に入らないので、該電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確には計測することができず、はんだ付けの良否を検査することができない。また、レーザによる計測方式の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）の場合も、レーザが斜め方向から入射されるため、はんだ２３の凹み量如何によっては、はんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確に計測することができない場合が生じる。また、角度を付けたＲＧＢ照明による計測方式の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）の場合についても、照明光は斜め方向から照射されるため、はんだ２３の凹み量如何によっては、はんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確に計測することができない場合が生じる。

また、図８のように、電極２２の電極面に沿ってはんだフィレット２３ｃが急峻に立ち上がるようなはんだ形状であった場合については、縞パターン投影法の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）では、図１１にて説明したように、縞パターン光３４ａのズレ量３４ｂを高さ情報に変換する計測方法であるため、はんだフィレット２３ｃの傾斜角度如何によっては、縞パターン光３４ａのズレ量３４ｂが、縞パターン光３４ａの間隔を超えてしまい、はんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確に計測することができない場合が生じる。また、レーザによる計測方式の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）の場合も、はんだフィレット２３ｃの傾斜角度如何によっては、図１０に示したように、計測対象３２のはんだフィレット２３ｃにて反射されたレーザがセンサ３３の受光面に返ってこなくなり、はんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確に計測することができない場合が生じる。

また、図９のように、電極２２の電極面が少し傾斜し、電極２２の底面が少し浮いた状態になっていて、かつ、傾斜した電極面に沿ってはんだフィレット２３ｃが急峻に立ち上がるようなはんだ形状であった場合については、縞パターン投影法の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）では、図８の場合と同様、はんだフィレット２３ｃの傾斜角度如何によっては、縞パターン光３４ａのズレ量３４ｂが、縞パターン光３４ａの間隔を超えてしまい、はんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確に計測することができない場合が生じる。また、レーザによる計測方式の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）の場合も、図８の場合と同様、はんだフィレット２３ｃの傾斜角度如何によっては、計測対象３２のはんだフィレット２３ｃにて反射されたレーザがセンサ３３の受光面に返ってこなくなり、はんだ濡れ上がり高さ２３ａを正確に計測することができない場合が生じる。また、ＲＧＢ照明による計測方式の３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）の場合についても、はんだ２３の高さを積算することによって、部品の電極２２の高さを求める計測方式であるため、はんだ２３が部品の上部まで濡れ上がっていない場合には、部品の電極２２の高さを計測することができなくなり、電極２２に対するはんだ濡れ上がり量を正確に計測することができない場合が生じる。

一方、３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）の場合には、材質によっては、部品を検出することができず、検査結果から、部品とはんだとを識別することができない場合が生じる。つまり、金属の場合には、基本的にはＸ線透過性が悪いが、鉛のように、Ｘ線をほとんど透過しない材質もあれば、鉄のように、Ｘ線を或る程度透過する材質もある。また、Ｘ線の透過性は部品の厚さにも依存する。部品が厚い場合にはＸ線の透過性が悪く、薄い場合にはＸ線の透過性が良い。

例えば、図１３は、３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）の問題の一例を説明するための説明図であり、Ｘ線透過性が高い部品を３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）の計測対象としている場合を示している。図１３に示すように、Ｘ線による計測対象の部品４２がＸ線の透過性が高い材質であった場合には、Ｘ線の撮像画像からは、部品４２やその電極４３の電極面を認識することができなくなる。このため、電極４３の電極面に密着するようにはんだ４４が形成されている場合であっても、電極４３の電極面に接触しているはんだフィレット４４ａのはんだ濡れ上がり高さを正確には計測することができず、はんだ付けの良否を検査することができない。

逆に、Ｘ線による計測対象の部品が、はんだの場合と同様、Ｘ線の透過性が低く、Ｘ線を透過しない材質の部品であった場合についても、Ｘ線の撮像画像からは、部品とはんだとのいずれも同程度に黒く写っており、部品とはんだとの切り分けができなくなる。したがって、電極面に接触しているはんだ濡れ上がり高さを正確には計測することができず、はんだ付けの良否を検査することができない。Ｘ線を透過しない部品の例としては、例えばコンデンサ等が挙げられる。

（本発明の目的）
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、部品の電極面に接触しているはんだフィレットの濡れ上がり検査を正確に実施することが可能なはんだ濡れ上がり検査装置およびはんだ濡れ上がり検査方法を提供することを、その目的としている。

前述の課題を解決するため、本発明によるはんだ濡れ上がり検査装置およびはんだ濡れ上がり検査方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明によるはんだ濡れ上がり検査装置は、３次元光学外観検査機と３次元Ｘ線検査機とを有し、基板表面に搭載された搭載部品に対するはんだ濡れ上がり状態を検査するはんだ濡れ上がり検査装置であって、前記３次元光学外観検査機により収集された前記搭載部品に関する検査結果を基にして、はんだとの接触部となる前記搭載部品の電極の位置および形状を少なくとも検出する電極検出部と、前記電極検出部により検出した前記搭載部品の電極の位置および形状を基にして、はんだと接触する前記搭載部品の電極面において必要とするはんだの濡れ上がり高さに関する値を算出し、はんだ濡れ上がりの良否を判別するための閾値として設定する閾値設定部と、前記３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報を基にして、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの濡れ上がり高さを算出して、前記閾値設定部により設定された前記閾値と比較することにより、前記搭載部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定する濡れ上がり良否判定部と、を有することを特徴とする。

（２）本発明によるはんだ濡れ上がり検査方法は、基板表面にはんだにより固定されて搭載された搭載部品に関する３次元光学外観検査機による検査結果と、３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報とを基に、基板表面に搭載された搭載部品に対するはんだ濡れ上がり状態を検査するはんだ濡れ上がり検査方法であって、前記３次元光学外観検査機により収集された前記搭載部品に関する検査結果を基にして、はんだとの接触部となる前記搭載部品の電極の位置、形状を少なくとも検出する電極検出ステップと、前記電極検出ステップにおいて検出した前記搭載部品の電極の位置および形状を基にして、はんだと接触する前記搭載部品の電極面において必要とするはんだの濡れ上がり高さに関する値を算出し、はんだ濡れ上がりの良否を判別するための閾値として設定する閾値設定ステップと、前記３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報を基にして、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの濡れ上がり高さを算出して、前記閾値設定ステップにおいて設定された前記閾値と比較することにより、前記搭載部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定する濡れ上がり良否判定ステップと、を有していることを特徴とする。

本発明のはんだ濡れ上がり検査装置およびはんだ濡れ上がり検査方法によれば、以下のような効果を奏することができる。

本発明においては、はんだと接触する部品の電極面に対するはんだの濡れ上がり高さを計測するために３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）と３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）との双方を併用し、３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）により部品の電極高さを正確に計測し、かつ、３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）によりはんだの高さを正確に計測することによって、部品の電極面に接触しているはんだの濡れ上がり高さを正確に計測することができ、はんだ付けの良否を正確に検査することができる。

本発明の一実施形態であるはんだ濡れ上がり検査装置の装置構成の要部の一例を説明するための構成図である。 図１のはんだ濡れ上がり検査装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 検査対象部品に関する３次元データを基にして検査対象部品の電極の位置や形状を特定することが可能なデータを収集する３次元光学外観検査機の動作の一例を説明するための説明図である。 はんだ濡れ上がり高さの閾値を設定する仕組みの一例を説明するための説明図である。 ３次元Ｘ線検査機により撮像された３次元画像からはんだの３次元形状を計測する仕組みを説明するための説明図である。 ＳＭＴ領域における通常のプリント基板のランドとレジストとの位置関係を説明するための説明図である。 リードの電極面全面に密着させるようにはんだ付けがなされた様子を示す説明図である。 リードの電極下部から電極面に沿ってはんだフィレットが立ち上がる状態ではんだ付けがなされた様子を説明する説明図である。 リードの電極が少し浮いて電極面に傾斜が生じた状態で電極底面にはんだがもぐりこむようにはんだ付けがなされた様子を説明する説明図である。 ３次元光学外観検査機としてレーザによる計測方式を用いた場合の計測対象の高さ計測の原理を説明する説明図である。 ３次元光学外観検査機として縞パターン投影法による計測方式を用いた場合の計測対象の高さ計測の原理を説明する説明図である。 ラミノグラフィ方式を用いた３次元Ｘ線検査機の動作原理を説明するための説明図である。 ３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）の問題の一例を説明するための説明図である。

以下、本発明によるはんだ濡れ上がり検査装置およびはんだ濡れ上がり検査方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、ＳＭＴ（Surface Mount Technology）領域におけるはんだ濡れ上がり高さを正確に計測する技術に係り、３次元光学外観検査機(３Ｄ ＡＯＩ：３ Dimension Automatic Optical Inspection Machine)の計測結果とＸ線の撮像結果との双方を併用してはんだ濡れ上がり高さを正確に計測することを可能にすることを主要な特徴としている。

より具体的には、３次元光学外観検査機(３Ｄ ＡＯＩ)によって収集された計測対象の部品に関する情報を基にして、計測対象の部品の電極の少なくとも位置、形状を正確に検出する電極検出部、検出した電極の位置、形状を基にして、はんだと接触する電極面において必要とするはんだの濡れ上がり高さの値を算出して、はんだ濡れ上がりの良否を判別するための閾値として設定する閾値設定部、および、３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）によりはんだの３次元形状を撮像し、撮像したはんだの３次元形状を基にして、はんだが接触する部品の電極面におけるはんだの濡れ上がり高さを把握して、前記閾値と比較することにより、部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定し、はんだ付け（リフロー処理）の良否を判定する濡れ上がり良否判定部、を少なくとも備えていることを主要な特徴としている。

（本発明の実施形態の構成例）
次に、本発明によるはんだ濡れ上がり検査装置の構成についてその一例を説明する。図１は、本発明の一実施形態であるはんだ濡れ上がり検査装置の装置構成の要部の一例を説明するための構成図であり、検査対象（計測対象）となるプリント基板１５、リフローはんだ付け処理を行うリフロー炉１４とともに示している。図１に示すはんだ濡れ上がり検査装置１０は、情報処理装置１１、３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）１２、および、３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）１３を少なくとも備えて構成される。情報処理装置１１、３次元光学外観検査機１２、３次元Ｘ線検査機１３の各装置間は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線により相互に接続され、データの送受信を行うことができる。

プリント基板１５に対してリフロー炉１４においてリフロー処理を施して、プリント基板１５に搭載される搭載部品に対するはんだ付け（リフロー処理）が完了すると、プリント基板１５はリフロー炉１４から搬送方向に搬出されて、はんだ濡れ上がり検査装置１０の３次元光学外観検査機１２において、プリント基板１５上に搭載された検査対象部品に関する光学的な３次元外観検査が実施され、しかる後、はんだ濡れ上がり検査装置１０の３次元Ｘ線検査機１３において、検査対象部品の電極面の近傍に存在しているはんだの３次元形状の検査が実施される。

３次元光学外観検査機１２は、リフロー炉１４から搬出されてきたプリント基板１５上に搭載されている検査対象部品に関する３次元データ（電極の位置や形状等を少なくとも含む情報）を収集して、収集した検査対象部品に関する３次元データｖｄ１を、３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６として、情報処理装置１１に対して出力する。３次元Ｘ線検査機１３は、リフロー処理により検査対象部品が搭載された状態のプリント基板１５上のはんだの３次元形状を撮像して、撮像したはんだの３次元形状に関する情報ｖｄ２を、３Ｄ Ｘ線検査結果１７として、情報処理装置１１に対して出力する。ここで、３次元光学外観検査機１２により取得される３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６は、はんだと接触する検査対象部品の電極の位置に関する情報を含んでいるので、３次元Ｘ線検査機１３において、はんだの３次元形状をＸ線により撮像すべきプリント基板１５の検査範囲を効果的に限定することを可能にしている。

情報処理装置１１は、計測対象の部品の電極を正確に検出する電極検出部１１ａを備え、３次元光学外観検査機１２から、プリント基板１５上に搭載されている検査対象部品に関する３次元データｖｄ１（３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６）を収集し、収集した検査対象部品に関する３次元データｖｄ１（３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６）を基にして、検査対象部品の電極の位置や形状等の情報を取得する。さらに、情報処理装置１１は、検査対象部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判別するための閾値を設定する閾値設定部１１ｂを備え、取得した検査対象部品の電極の位置や形状等の情報を基にして、はんだと接触する電極面において必要とするはんだの濡れ上がり高さに関する値を算出して、はんだ濡れ上がりの良否を判別するための閾値として設定する。該閾値は、３次元Ｘ線検査機１３によるＸ線検査における検査対象となるはんだフィレットの濡れ上がり高さと比較するための閾値になる。

さらに、情報処理装置１１は、部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定し、はんだ付け（リフロー処理）の良否を判定する濡れ上がり良否判定部１１ｃを備え、３次元Ｘ線検査機１３（３Ｄ Ｘ線）によるＸ線検査により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報ｖｄ２（３Ｄ Ｘ線検査結果１７）を基にして、はんだが接触する検査対象部品の電極面におけるはんだフィレットの濡れ上がり高さを算出して、前記閾値と比較することにより、検査対象部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定し、はんだ付け（リフロー処理）の良否を判定する。

（本発明の実施形態の動作の説明）
次に、本発明の一実施形態として図１に示したはんだ濡れ上がり検査装置１０の動作の一例について詳細に説明する。図２は、図１のはんだ濡れ上がり検査装置１０の動作の一例を説明するためのフローチャートであり、はんだと接触する部品の電極面を正確に把握し、かつ、該電極面へのはんだの濡れ上がり高さを正確に計測し、計測した結果に基づいて、はんだ付け（リフロー処理）の良否を判定する動作の一例を示している。

図２のフローチャートにおいて、まず、リフロー炉１４から搬出されてきたプリント基板１５上に搭載されている検査対象部品に関する光学的な外観検査を３次元光学外観検査機１２により行うことにより、検査対象部品に関する３次元データｖｄ１を収集して、３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６として、情報処理装置１１に対して出力する（ステップＳ１）。３次元光学外観検査機１２からの３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６を受け取った情報処理装置１１は、電極検出部１１ａを起動して、受け取った３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６を基にして、検査対象部品の電極のエッジを検出して、電極の位置や形状を特定するとともに、電極のサイズ、電極の高さに関するデータを計測する（ステップＳ２）。

ここで、検査対象部品の電極の位置や形状を特定する方法としては、例えば、図３に示すような仕組みを用いても良い。図３は、検査対象部品に関する３次元データｖｄ１を基にして検査対象部品の電極の位置や形状を特定することが可能なデータを収集する３次元光学外観検査機１２の動作の一例を説明するための説明図であり、図３（ａ）は、３次元光学外観検査機１２の光源の配置と計測対象のリード部品との位置関係を示す側面図であり、図３（ｂ）は、光源からの光により計測したリード部品およびはんだの画像イメージを示す上面図である。

図３（ａ）に示すように、３次元光学外観検査機１２は、光源１を計測対象のリード部品２およびはんだ３に対して異なる角度から照明を行うことを可能にし、かつ、計測対象のリード部品２およびはんだ３の形状（傾斜角度や大きさ）如何により、３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６として取得される計測対象の３次元画像の色が変わるような仕組みを用いている。

図３（ａ）においては、計測対象のリード部品２は、水平方向に平坦に延在するリード部品の肩部分２ａとリード部品の電極部分２ｃとの間を、水平方向から傾斜した形状のリード部品の傾斜部分２ｂによって繋ぎ合わせた形状からなっている。ここで、紙面上方向に位置する光源１から垂直及び斜めから白色の照明光をリード部品２に照射し、斜めからの照明による反射光については青色成分だけを抽出するようにした場合、水平方向に平坦に延在するリード部品の肩部分２ａとリード部品の電極部分２ｃとからの反射光は、いずれも白色となり、傾斜した形状のリード部品の傾斜部分２ｂらの反射光は、青色に変化する例を示している。したがって、３Ｄ ＡＯＩ検査結果１６として取得される計測対象の３次元画像は、図３（ｂ）に示すように、リード部品の肩部分２ａとリード部品の電極部分２ｃとが白色の画像となり、それ以外の部品は異なる色の画像になる。その結果、リード部品の電極部分２ｃとそれ以外の部分のコンストラストが取れている画像については、色情報を基にして、計測対象部品（図３におけるリード部品の電極部分２ｃ）の電極の位置や形状を特定することができる。

次に、図２のフローチャートのステップＳ２において、検査対象部品の電極の高さ（すなわちプリント基板表面からの高さ）に関するデータを計測する仕組みについて説明する。検査対象部品の電極の高さを取得する仕組みとしては、例えば、計測光として図１１に示したような縞パターン光を用いても良い。この場合、縞パターン光を計測光として検査対象部品の電極部に投影して、検査対象部品が搭載されているプリント基板表面に形成される縞パターン光と検査対象部品の電極部表面に形成される縞パターン光との位相差を計測して、計測した該位相差を検査対象部品の電極の高さ（プリント基板表面からの高さ）を示すデータに変換する仕組みになる。あるいは、レーザによるレーザ変位計により検査対象部品の電極の高さを取得するような仕組みを適用しても良い。

なお、プリント基板面そのものの高さについては、例えば、検査対象部品の電極が存在する位置から、ＸＹ方向（水平方向）に向かって、あらかじめ設定した一定距離以下の範囲に含まれるプリント基板面それぞれの高さを算術平均した平均高さ等を利用するようにすれば良い。

次に、図２のフローチャートの説明に戻って、情報処理装置１１は、閾値設定部１１ｂを起動して、ステップＳ２において計測した電極の高さに基づいて、はんだ濡れ上がり高さの閾値を計算して設定する（ステップＳ３）。電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定するためのはんだ濡れ上がり高さの閾値の設定の仕組みとしては、例えば、次のような仕組みを用いても良い。図４は、はんだ濡れ上がり高さの閾値を設定する仕組みの一例を説明するための説明図であり、はんだと接触する電極面の上辺エッジを形成する電極先端部の位置を説明している。

図４に示すように、ステップＳ２において取得した部品４の電極５に関する範囲情報（位置や形状情報）から、はんだ６と接触する電極面の上辺エッジとなる電極先端部５ａの座標を特定する。次いで、ステップＳ２において取得した電極５の高さ情報から、特定した電極先端部５ａの座標位置における高さ（基板表面からの高さ）を算出する。しかる後、算出した電極先端部５ａの高さから、検査対象部品に応じてあらかじめ設定された割合例えば２５％または５０％を電極厚５ｂに乗じて得られる値を減算し、減算して得られた値を、良好なはんだ付け（リフロー処理）がなされているか否かを判定するために必要とするはんだ濡れ上がり高さの閾値として設定する。なお、電極厚５ｂの寸法は、部品４に関する部品仕様に記載されているものをあらかじめ登録しておけば良い。

次に、３次元Ｘ線検査機１３により撮像された３次元画像から検査対象部品に接触しているはんだに関するはんだ形状の計測を行う（ステップＳ４）。ここで、３次元光学外観検査機１２の場合は、計測対象となる物体に対して計測光を照射し、計測対象の物体からの反射光に基づいて、当該物体の３次元形状を求めるのに対して、３次元Ｘ線検査機１３の場合は、Ｘ線管からのＸ線が計測対象の物体を通過したＸ線量に基づいて、当該物体の３次元形状を求める。したがって、Ｘ線によるはんだ形状の計測においては、図７（ｂ）に示したような電極面のごく近傍ではんだ２３に凹みがあって、３次元光学外観検査機１２では、計測しようとする反射光が遮られてしまうような場合であっても、３次元Ｘ線検査機１３の場合には、Ｘ線が当該部位を透過するだけであるので、はんだ形状を正確に計測することが可能である。また、図８に示したような急峻な立ち上がりとなるはんだフィレットを有するはんだ形状の場合についても、Ｘ線は計測対象の部位を透過するだけであるので、はんだ形状を正確に計測することが可能である。

しかる後、情報処理装置１１は、濡れ上がり良否判定部１１ｃを起動して、Ｘ線による計測結果として計測されたはんだ形状から、当該はんだが接触する電極の電極面に濡れ上がっているはんだ濡れ上がり高さを求め、求めたはんだ濡れ上がり高さが、ステップＳ３において設定したはんだ濡れ上がり高さの閾値以上になっているか否かを判定する（ステップＳ５）。求めたはんだ濡れ上がり高さが、はんだ濡れ上がり高さの閾値以上になっていた場合には、電極面へのはんだフィレットの濡れ上がりが十分であり、当該はんだによるはんだ付け（リフロー処理）が良好であったと判定する。逆に、はんだ濡れ上がり高さの閾値までに達していない場合には、電極面へのはんだフィレットの濡れ上がりが不十分で、当該はんだによるはんだ付け（リフロー処理）が不良であったと判定する。

なお、３次元Ｘ線検査機１３により撮像された３次元画像からはんだの３次元形状を計測する仕組みは、例えば、図５に示すような仕組みを用いても良い。図５は、３次元Ｘ線検査機１３により撮像された３次元画像からはんだの３次元形状を計測する仕組みを説明するための説明図であり、図５（ａ）は、検査対象の部品およびのはんだの側面図を示し、図５（ｂ）は、検査対象の部品およびのはんだの上面図を示している。

図５のＸ線撮像画像に示すように、計測対象の部品７の電極８の電極面近傍には３次元形状のはんだ９が存在しているが、図５（ｂ）に示すように、はんだ９には色が濃い部分と薄い部分とがある。色が濃い部分は、はんだが厚い部分９ｂであり、色が薄い部分は、はんだが薄い部分９ｃである。つまり、はんだの厚さに応じて、Ｘ線の透過量が変化し、撮像画像に色の濃淡が生じる。したがって、Ｘ線撮像画像において、電極８の電極面と接触している部分のはんだ９の濃淡値を把握すれば、はんだフィレットの濡れ上がり９ａの高さを示すデータに変換することができる。

また、ステップＳ６においてはんだ濡れ上がり高さを正確に判定する際に考慮すべき点として、次のような点がある。まず、図４に説明したような処理を行って特定した電極先端部５ａの座標情報を基にして、例えば図５に示したような仕組みを用いて、電極先端部５ａを形成する電極面と接触する部分におけるはんだの厚さ（図５の場合のはんだフィレットの濡れ上がり９ａ）を求める。

しかし、ＳＭＴ領域におけるはんだは、通常、プリント基板のランド上に存在する。図６は、ＳＭＴ領域における通常のプリント基板のランドとレジストとの位置関係を説明するための説明図である。図６に示すように、プリント基板２０の表面においてはんだ１９が通常存在するランド２０ｂは、レジスト２０ａよりもギャップ高さ２０ｃだけ低い位置になり、ランド２０ｂとレジスト２０ａとの間にはギャップがある。

ここで、ステップＳ３において設定したはんだ濡れ上がり高さの閾値は、プリント基板２０の表面（すなわちレジスト２０ａの表面）からの高さである。一方、はんだ１９は、前述のように、通常、ランド２０ｂ上に存在している。したがって、はんだ１９がランド２０ｂ上の存在している場合には、前記閾値と比較する対象となるプリント基板２０からのはんだ濡れ上がり高さは、電極面に濡れ上がっているはんだ１９の厚さそのものではなく、レジスト２０ａとランド２０ｂとの間のギャップ高さ２０ｃだけはんだ１９の厚さから減算した値を用いることが望ましい。

かくのごとく、ギャップ高さ２０ｃだけはんだ１９の厚さから減算して求めたプリント基板２０からのはんだ高さを、はんだ濡れ上がり高さとして用いて、該はんだ濡れ上がり高さが、ステップＳ３において設定したはんだ濡れ上がり高さの閾値以上か否かを判別することによって、はんだ付け（リフロー処理）の良否をより正確に判定することができる。なお、レジスト２０ａとランド２０ｂとの間のギャップ高さ２０ｃについては、プリント基板２０の基板仕様に記載されているものをあらかじめ登録しておくようにすれば良い。基板仕様に記載されていなかった場合には、実際のプリント基板２０について、部品やはんだを実装する前に、レーザ変位計等を用いて、ギャップ高さ２０ｃを計測してあらかじめ登録することにしても良い。

以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。

１ 光源
２ リード部品
２ａ リード部品の肩部分
２ｂ リード部品の傾斜部分
２ｃ リード部品の電極部分
３ はんだ
４ 部品
５ 電極
５ａ 電極先端部
５ｂ 電極厚
６ はんだ
７ 部品
８ 電極
９ はんだ
９ａ はんだフィレットの濡れ上がり
９ｂ はんだが厚い部分
９ｃ はんだが薄い部分
１０ はんだ濡れ上がり検査装置
１１ 情報処理装置
１１ａ 電極検出部
１１ｂ 閾値設定部
１１ｃ 濡れ上がり良否判定部
１２ ３次元光学外観検査機（３Ｄ ＡＯＩ）
１３ ３次元Ｘ線検査機（３Ｄ Ｘ線）
１４ リフロー炉
１５ プリント基板
１６ ３Ｄ ＡＯＩ検査結果
１７ ３Ｄ Ｘ線の検査結果
１８ 部品の一部
１９ はんだ
２０ プリント基板
２０ａ レジスト
２０ｂ ランド
２０ｃ ギャップ高さ
２１ リード
２２ 電極
２３ はんだ
２３ａ はんだ濡れ上がり高さ
２３ｂ 閾値
２３ｃ はんだフィレット
３１ レーザ光源
３２ 計測対象
３３ センサ
３４ 光源
３４ａ 縞パターン光
３４ｂ ズレ量
３５ 計測対象
３６ カメラ
３７ 基板
３８ａ 部品Ａ
３８ｂ 部品Ｂ
３９ Ｘ線源
４０ ディテクタ
４１ 回転軸
４２ 部品
４３ 電極
４４ はんだ
４４ａ はんだフィレット
ｖｄ１ 検査対象部品に関する３次元データ
ｖｄ２ はんだの３次元形状に関する情報

Claims (6)

1. ３次元光学外観検査機と３次元Ｘ線検査機とを有し、基板表面に搭載された搭載部品に対するはんだ濡れ上がり状態を検査するはんだ濡れ上がり検査装置であって、前記３次元光学外観検査機により収集された前記搭載部品に関する検査結果を基にして、はんだとの接触部となる前記搭載部品の電極の位置および形状を少なくとも検出する電極検出部と、
   前記電極検出部により検出した前記搭載部品の電極の位置および形状を基にして、はんだと接触する前記搭載部品の電極面において必要とするはんだの濡れ上がり高さに関する値を算出し、はんだ濡れ上がりの良否を判別するための閾値として設定する閾値設定部と、
   前記３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報を基にして、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの濡れ上がり高さを算出して、前記閾値設定部により設定された前記閾値と比較することにより、前記搭載部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定する濡れ上がり良否判定部と、
   を有し、
   前記濡れ上がり高さは、
   前記搭載部品のリードの先端部の電極の下部では接触しているものの、上方に向かって次第に電極面から離れている前記電極下面からのはんだ濡れ上がり高さ、
   前記電極の下部から該電極面に沿ってはんだのはんだフィレットが急峻に立ち上がって、前記電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ、および、
   前記電極が浮いて該電極底面の隙間にはんだがもぐりこむように形成されるとともに、傾斜した前記電極面に沿ってはんだのはんだフィレットが急峻に立ち上がって、前記電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ、
   のうち少なくとも１つであり、
   前記閾値設定部は、はんだと接触する前記搭載部品の電極面において必要とするはんだの前記濡れ上がり高さに関する値を算出する際に、前記電極検出部により検出した前記搭載部品の電極の位置および形状を基にして、前記搭載部品の電極面の上辺エッジの前記基板表面からの高さを先端部高さとして算出し、部品ごとにあらかじめ設定された割合を当該搭載部品の電極の電極厚に乗算した値を、前記先端部高さから減算した値を、必要とするはんだの前記濡れ上がり高さに関する値として用いる、
   ことを特徴とするはんだ濡れ上がり検査装置。
2. 前記濡れ上がり良否判定部は、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの前記濡れ上がり高さを算出する際に、前記３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報を基にして、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの厚さを算出し、さらに、前記基板表面のランド上にはんだが形成されていた場合には、該ランドと前記基板表面のレジストとの間のギャップ高さを、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの前記厚さから減算した値を、はんだの前記濡れ上がり高さとして用いることを特徴とする請求項１記載のはんだ濡れ上がり検査装置。
3. 前記３次元Ｘ線検査機は、はんだの３次元形状を撮像する際に、前記電極検出部によって検出された前記搭載部品の電極の位置に関する情報に基づいて、Ｘ線で撮像すべき前記基板表面の範囲を特定することを特徴とする請求項１又は２記載のはんだ濡れ上がり検査装置。
4. 基板表面にはんだにより固定されて搭載された搭載部品に関する３次元光学外観検査機による検査結果と、３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報とを基に、基板表面に搭載された搭載部品に対するはんだ濡れ上がり状態を検査するはんだ濡れ上がり検査方法であって、前記３次元光学外観検査機により収集された前記搭載部品に関する検査結果を基にして、はんだとの接触部となる前記搭載部品の電極の位置、形状を少なくとも検出する電極検出ステップと、前記電極検出ステップにおいて検出した前記搭載部品の電極の位置および形状を基にして、はんだと接触する前記搭載部品の電極面において必要とするはんだの濡れ上がり高さに関する値を算出し、はんだ濡れ上がりの良否を判別するための閾値として設定する閾値設定ステップと、前記３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報を基にして、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの濡れ上がり高さを算出して、前記閾値設定ステップにおいて設定された前記閾値と比較することにより、前記搭載部品の電極面へのはんだ濡れ上がりの良否を判定する濡れ上がり良否判定ステップと、を有し、
   前記濡れ上がり高さは、
   前記搭載部品のリードの先端部の電極の下部では接触しているものの、上方に向かって次第に電極面から離れている前記電極下面からのはんだ濡れ上がり高さ、
   前記電極の下部から該電極面に沿ってはんだのはんだフィレットが急峻に立ち上がって、前記電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ、および、
   前記電極が浮いて該電極底面の隙間にはんだがもぐりこむように形成されるとともに、傾斜した前記電極面に沿ってはんだのはんだフィレットが急峻に立ち上がって、前記電極面と接触しているはんだ濡れ上がり高さ、
   のうちの少なくとも１つであり、
   前記閾値設定ステップにおいて、はんだと接触する前記搭載部品の電極面において必要とするはんだの前記濡れ上がり高さに関する値を算出する際に、前記電極検出ステップにおいて検出した前記搭載部品の電極の位置および形状を基にして、前記搭載部品の電極面の上辺エッジの前記基板表面からの高さを先端部高さとして算出し、部品ごとにあらかじめ設定された割合を当該搭載部品の電極の電極厚に乗算した値を、前記先端部高さから減算した値を、必要とするはんだの前記濡れ上がり高さに関する値として用いる、
   ことを特徴とするはんだ濡れ上がり検査方法。
5. 前記濡れ上がり良否判定ステップにおいて、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの前記濡れ上がり高さを算出する際に、前記３次元Ｘ線検査機により撮像されたはんだの３次元形状に関する情報を基にして、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの厚さを算出し、さらに、前記基板表面のランド上にはんだが形成されていた場合には、該ランドと前記基板表面のレジストとの間のギャップ高さを、前記搭載部品の電極面に濡れ上がっているはんだの前記厚さから減算した値を、はんだの前記濡れ上がり高さとして用いることを特徴とする請求項４記載のはんだ濡れ上がり検査方法。
6. 前記３次元Ｘ線検査機は、はんだの３次元形状を撮像する際に、前記電極検出ステップにおいて検出された前記搭載部品の電極の位置に関する情報に基づいて、Ｘ線で撮像すべき前記基板表面の範囲を特定することを特徴とする請求項４又は５記載のはんだ濡れ上がり検査方法。