JPH01213510A - 表面実装部品の実装検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 印刷配線板上に実装された表面実装部品の位置及び半田
フィレットの形状等を検出するための表面実装部品の実
装検査装置に関し、 印刷配線板上に実装された表面実装部品の位置や半田フ
ィレット形状等の適否の判別の自動化を可能にし、しか
も、構造が簡素で検査工程を表面実装部品の半田付は工
程に対し連続的に接続することができる表面実装部品の
実装検査装置を提供することを目的とし、 表面実装部品を実装した印刷配線板に対し相対的に移動
する検出ヘッドに、印刷配線板の部品実装面側に向けて
ガスを噴出するためのノズルを形成し、ノズルからガス
が噴出されているときの噴出ガスの背圧の変化を検出す
るための圧力センサを検出ヘッドに設けるように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は印刷配線板上に実装された表面実装部品の位置
及び半田フィレットの形状等を検出するための表面実装
部品の実装検査装置に関し、更に詳しくは、印刷配線板
の部品実装面に向けてガスを噴出させたときの噴出ガス
の背圧の変化を利用して表面実装部品の位置及び半田フ
ィレットの形状等を検出する表面実装部品の実装検査装
置に関する。

近年、電子機器の軽薄短小化のための有力な手段として
、表面実装部品の採用が急速に進んでいる。表面実装部
品は挿入実装部品に比べると印刷配線板上への高密度実
装が可能であり、また、自動搭載機による印刷配線板上
への自動搭載が容易でフロ一方式又はリフロ一方式の半
田付けをライン上で行なうことができるので、部品実装
作業性に優れている。また、高周波回路に表面実装部品
を採用すると、リードによる浮遊容量の影響がないため
、周波数特性を安定化させることができる。

しかし、表面実装部品は印刷配線板に対するリード線、
リードビン等の挿入がないため、表面実装部品のリード
部と印刷配線板上の部品接続ランド部との位置合せが確
実に行なわれるという保証がなく、印刷配線板上への搭
載時に表面実装部品の位置ずれが発生する可能性がある
。そこで、接着剤による固定や溶融半田の表面張力によ
る自己位置合せ性を期待する方法等が行われているが、
本質的に、印刷配線板の部品接続ランド部と表面実装部
品との位置ずれ、表面実装部品のリード部の半田ぬれ不
足、印刷配線板からの浮上がり、成いは、表面実装部品
が立ち上がるマンハッタン現象等の部品実装不良が起こ
り得る可能性をぬぐいきれない。

また、表面実装部品及び印刷配線板の熱膨脹率が大きく
異なる場合に、表面実装部品は両者の熱膨脹率の違いに
より発生する応力を吸収できるリード線、リードピン等
を有していないため、表面実装部品のリード部の半田フ
ィレット形状が印刷配線板に対する表面実装部品の電気
的接続の信頼性に大きな影響を与える。

以上のような背景から、印刷配線板上に搭載された表面
実装部品の半田付は作業後の外観検査による実装不良の
検査が重要な項目となっている。

〔従来技術と発明が解決しようとする課題〕従来、表面
実装部品の外観検査には主として光学的外観検査装置に
よる三次元画像識別法が用いられていた。しかしながら
、この方法では目視による画像の検査が必要であるため
、検査を自動化できないという問題があった。

一方、Ｘ線透過強度を画像処理することにより、部品の
位置及び半田フィレット形状を判別する方法が提案され
ている。しかしながら、この検査方法の場合、表面実装
部品の形状、構成材料、或いは印刷配線板の材料等、Ｘ
線透過強度に影響を与える要素が複雑であるため、画像
処理に非常に高度な判別機能が必要となり、非常に高価
な検査設備が必要になる。また、Ｘ線が人体に悪い影響
を与えるため、検査環境を保護壁によって周囲から遮断
する必要がある。このため、表面実装部品半田付は工程
とその後の検査工程とを連続的に接続することが困難に
なり、ライン化が困難になるという問題がある。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、印刷配線板上
に実装された表面実装部品の位置や半田フィレット形状
等の適否の判別の自動化を可能にし、しかも、構造が簡
素で検査工程を表面実装部品の半田付は工程に対し連続
的に接続することができる表面実装部品の実装検査装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ノズルから障壁面に向けてガスを噴出させた
ときにノズルと障壁面との距離や、障壁面の形状による
ガス噴流の運動方向の変化抵抗の変化等によって噴出ガ
スの背圧が変化することに着目し、印刷配線板に対し相
対的に移動するノズルから印刷配線板の部品実装面側に
向けてガスを噴出させ、噴出ガスの背圧を検出すること
により、その背圧の変化から表面実装部品の位置及び半
田フィレットの形状の適否の判別の自動化を可能にした
表面実装部品の実装検査装置を提供する。

すなわち、本発明に従う表面実装部品の実装検査装置は
、表面実装部品を実装した印刷配線板に対し相対的に移
動する検出ヘッドに、印刷配線板の部品実装面側に向け
てガスを噴出するためのノズルを形成し、ノズルからガ
スが噴出されているときの噴出ガスの背圧の変化を検出
するための圧力センサを検出ヘッドに設けるように構成
される。

〔作　用〕

本発明による表面実装部品の実装検査装置においては、
印刷配線板に対する検出ヘッドの相対移動中に圧力セン
サによって検出される噴出ガスの背圧の変化から、印刷
配線板状の表面実装部品の位置及び半田フィレットの形
状等を検出することができるので、検出される背圧の変
化パターンを予め設定した基準パターンと比較すること
により、印刷配線板に対する表面実装部品の位置及び半
田フィレット部の形状の適否等を自動的に判別すること
ができる。しかも、特殊な検査環境を必要とすることな
く検査を行なうことができるので、検査工程と表面実装
部品の半田付は工程とを接続してライン化することがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示したもので
ある。はじめに第１図及び第２図を参照すると、実装検
査装置はチップ形表面実装部品２を実装した印刷配線板
１を移動させる印刷配線板搬送部１１を備えており、印
刷配線板搬送部１１の上方に配置された検出へソド１２
の下面には移動中の印刷配線板ｌの部品実装面に向けて
窒素、乾燥空気等のガスを部品実装面に対しほぼ垂直な
方向に噴出するためのノズル１３が形成されている。こ
こでは、ノズル１３はスリット状若しくは長大状に形成
されているが、ノズル１３は回礼状に形成されていても
よい。

この実施例においては、検出ヘッド１２の下面に複数個
のノズル１３が形成されており、複数個のノズル１３は
印刷配線板ｌの移動方向及びガス噴出方向に対し直交す
る方向に互いに間隔を隔てて形成されている。ノズル１
３の配設ピッチ間隔は印刷配線板ｌの部品実装規格格子
ピンチ（２，−５０１１ＩＩ１１又は２．５４ｍｍ）と
同じ寸法或いはそれよりも小さい寸法に設定することが
できる。

検出ヘッド１２の上部にはノズル１３の配列方向に延び
るガス分配管路１４が形成されており、このガス分配管
路１４からそれぞれオリフィス１５を介して分岐形成さ
れた複数個のガス溜室１６の各々に各ノズル１３が連通
している。

検出ヘッド１２の側部には各ノズル１３からガスが噴出
されているときの噴出ガスの背圧を検出するための複数
個の半導体圧力センサ１７が設けられており、各ガス溜
室１６内の圧力が貫通孔１８を介して対応する圧力セン
サ１７の受圧面に作用するようになっている。

第２図及び第３図から判るように、検出ヘッド１２のガ
ス分配管路１４には高圧ガス供給管１９が接続されてお
り、個々の圧力センサ１８はケーブル２０を介して信号
レベル判別装置２１に接続されている。また、信号レベ
ル判別装置２１には搬送部ｌｌ上の印刷配線板１の位置
を検出するための位置センサ２２が接続されている。

第４図ｔａｌは検出ヘッド１２のノズル１３から噴出さ
れたガスの噴流が印刷配線板１の部品実装面に当たって
いる状態を示している。このとき、印刷配線板ｌの部品
実装面が障壁となって噴出ガスには背圧が作用する。し
たがって、ガス溜室１６ｄは発生する背圧の影響を受け
る。

一方、第４図（ｂ）に示すように、印刷配線板１の移動
に伴い、検出ヘッド１２のノズル１３から噴出されたガ
スの噴流が表面実装部品２の上面に当たると、表面実装
部品１３の上面が障壁となってガス噴流の運動方向が変
化されるので、それによる抵抗の発生によって噴出ガス
に背圧が作用する。

このとき、ノズル１３から表面実装部品１３までの距離
ｈ２がノズル１３から印刷配線板１までの距離ｈ！　（
第４図（ａ））よりも短かくなるため、噴出ガスに作用
する背圧は第４図（ａ）の場合よりも大きくなり、その
結果、ガス溜室１６内の圧力は第４図（８１のときより
も高くなる。

一方、第１図において、表面実装部品２は印刷配線板ｌ
上に正常に半田付けされており、表面実装部品２の両側
６半田フイレツト３の表面は滑らかなスロープを形成し
ている。このようなスロープ形状を有する半田フィレッ
ト３の表面にノズル１３からのガス噴流が当たると、ガ
ス噴流は半田フィレット３のスロープ表面に沿ってスム
ーズに流れるので、ガス噴流の運動方向の変化による抵
抗はむしろ第４図（ａ）の場合よりも小さくなる。した
がって、第１図に示す状態のときにガス溜室１６内の圧
力は第４図（ａ）の状態のときよりも低下する。

第５図は圧力センサ１７によって検出される圧力の変化
を模式的に示したものである。第５図において、実線Ａ
は表面実装部品２が正常に印刷配線板ｌ上に半田付けさ
れている場合の印刷配線板１の移動に伴う圧力の変化を
示している。第５図の実線Ａにおいて、区間Ａ１はガス
噴流が印刷配Ｎ　　　　　線板ｌの部品実装面に当たっ
ているときの圧力レベルを示しており、区間Ａ２はガス
噴流が半田フィレット３のスロープ表面に当たっている
ときの圧力レベルを示しており、区間Ａ３はガス噴流が
表面実装部品２の上面に当たっているときの圧力レベル
を示している。

半田付は不良により表面実装部品２が印刷配線板１から
浮き上がっている場合には、背圧がより高くなるので、
検出される圧力レベルが実線Ａの区間Ａ３の圧力レベル
よりも高くなる。

一方、半田フィレット３が第４図（Ｃ）に示すように異
常に盛り上がっていると、ガス噴流が半田フィレット３
の表面に当たっているときの背圧が高くなるので、検出
される圧力は第５図中点線Ｂで示すように区間Ａ３の圧
力レベルよりも高くなり、また、第４図（ｄ）に示すよ
うに半田フィレット３の付着が不十分なときにも背圧が
高くなるので、検出される圧力は第５図中−点鎖線Ｃで
示すように区間Ａ１の圧力レベルよりも高くなる。

したがって、圧力センサ１７から得られる圧力情報と位
置センサ２２から得られる印刷配線板ｌの位置情報（位
置センサ２２が印刷配線板ｌの先端を検出した時点から
の時間）とにより得られる圧力変化パターンを予め設定
した基準変化パターンと比較すれば、表面実装部品２の
位置及び半田フィレット３の形状等の適否を自動的に判
別することができる。

しかも、特殊な検査環境を必要とせず、且つ、印刷配線
板ｌを移動させつつ検査を行なうことができるので、検
査工程と表面実装部品２の半田付は工程とを接続してラ
イン化することができる。

以上、図示実施例につき説明したが、本発明は上記実施
例の態様のみに限定されるものではない。

例えば、印刷配線板ｌの位置を固定し、複数個のノズル
１３を備えた検出へラド１２或いは単一のノズルを備え
た検出ヘッドを印刷配線板ｌの部品実装面に沿って走査
させるように構成しても、上記実施例と同様の作用効果
を得ることができる。

また、２つの検出ヘッドを用いて各々を印刷配線板ｌの
部品実装面に対し相対的にＸ−Ｙ座標のＸ軸方向及びＹ
方向に移動させるように構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、印刷
配線板に対する検出ヘッドの相対移動中に圧力センサに
よって検出される噴出ガスの背圧の変化から、印刷配線
板状の表面実装部品の位置及び半田フィレットの形状等
を検出することができるので、検出される背圧の変化パ
ターンを予め設定した基準パターンと比較することによ
り、印刷配線板に対する表面実装部品の位置及び半田フ
ィレット部の形状の適否等を自動的に判別することが可
能となる。しかも、特殊な検査環境を必要とすることな
く検査を行なうことができるので、検査工程と表面実装
部品の半田付は工程とを接続してライン化することが可
能となる。したがって、表面実装部品の半田付はライン
や表面実装部品の自動組立ライン等とともに自動化及び
ライン化することができる表面実装部品の実装検査装置
を提供できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す表面実装部品の実装検
査装置の縦断面図、 第２図は第１図に示す実装検査装置の一部破断斜視図、 第３図は第１図に示す実装検査装置の概略平面図、 第４図（ａｌ〜（ｄ）はそれぞれ異なる検査状態を示す
断面図、 第５図は検出ヘッドに対する印刷配線板の位置と検出圧
力との関係を示すグラフである。 図において、１は印刷配線板、２は表面実装部品、３は
半田フィレット、１１は印刷配線板搬送部、１２は検出
ヘッド、１３はノズル、１７は圧力センサをそれぞれ示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、表面実装部品（２）を実装した印刷配線板（１）に
   対し相対的に移動する検出ヘッド（１２）に、印刷配線
   板（１）の部品実装面側に向けてガスを噴出するための
   ノズル（１３）を形成し、ノズル（１３）からガスが噴
   出されているときの噴出ガスの背圧の変化を検出するた
   めの圧力センサ（１７）を検出ヘッド（１２）に設けて
   なる表面実装部品の実装検査装置。