JPH02102405A - 半田付け接合部の外観検査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種電子機器の構成に広く使用されるプリン
ト板アッセンブリの製造、検査における半田付は接合部
の外観検査装置に関する。

最近、半田付は技術の向上に伴いプリント基板（以下基
板と略称する）との半田接合部の外観検査（立体形状検
査）を客観的、且つ定量的に行う必要があり、このため
画像処理を用いた外観検査装置が採用されている。しか
し、定量的な検査を行うには性能および信頼性の点で不
充分であるため新しい半田付は接合部の外観検査装置が
要求されている。

〔従来の技術〕

従来広く使用されている半田付は接合部の外観検査方法
は、第５図に示すようにプリント板アッセンブリ５の１
箇所の認識点、即ち基板５−１のフットプリントに実装
したチップ部品５−２の半田接合部５−３につき複数台
のカメラ２を配設して、そのカメラ２により真上のみな
らず斜め等の位置から半田接合部５−３の画像を認識し
て、それぞれカメラ２からの画像情報を図示していない
画像処理装置で総合して良否を判断するマルチカメラ方
式％式％ その画像認識方法としては、半田接合部５−３の映像（
反射光）をそのまま明、暗の２値化画像として取り込み
、明部の大きさによって接合状態の良否を決定している
。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明した従来の外観検査方法で問題となるのは、各
カメラで取り込む情報はあくまで２次元の情報であるた
め、接合部の３次元形状を正確に把握す゛ることは困難
であるという問題が生じており、特に、形状の定量的評
価は困難で半田の有無という程度の検査しかできず、フ
ィレット形状の良、不良の判断は曖昧である。さらに、
その判定基準は、データ設定者の主観によって決定され
るために、定量的という点においてはより曖昧なものと
なってしまう。

また、２値化画像ということからスレッショルドレベル
（２値化しきい値）等の設定が必要であるが、その設定
値により不要光を認識したり、あるいは光量が絞られ過
ぎて良品を不良と判断するなど、その設定自体が困難な
作業であり、且つ外乱光の影響等により一つの設定値が
オールマイティといわれない等の多くの問題が生じてい
る。

本発明は上記のような問題点に鑑み、半田付は接合部の
３次元情報を取り込むことにより、その形状を作業者の
主観に頼らず客観的、且つ定量的に評価できる新しい半
田付は接合部外観検査装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。図中、１１は点光
源であり、被測定物を照射するもの、１２は観測点であ
り、カメラ等を備えているもの、１３は投影格子１３−
１および観測格子１３−２を配した基準格子であり１点
光源および観測点と被測定物の間に配置されるもの、５
−３は被測定物（半田接合部）であり、立体形状を検査
されるものである。

上記点光源１１および観測点１２を被測定物５−３に対
して同一距離で配設して、上記基準格子１３を点光源１
１および観測点１２と被測定物５−３との間の所定位置
に介在させ、点光源１１から発した照明光を投影格子１
３−１によりスリット光にして被測定物５３を照射し、
そのスリット光によりできた格子像に観測格子１３−２
を重ねて観測することにより、モアレ、トポグラフィで
生じる被測定物５−３表面の等高線が読み取られる。

〔作　用〕

本発明では、基準格子１３の投影格子１３−１を通過し
たスリット光の格子像に観測格子１３−２を重ねて観測
すると、図中Ｎで示した点線の位置にそれぞれのモアレ
、トポグラフィによる縞が生じて、このモアレ縞は観測
点から一定の距離の場所に発生するので縞模様は前記物
体の形状に応じた等高線となる。そして、第２図に示す
ように前記物体表面に点線で示す等高線が現れて画像デ
ータとなり、ｆａ１図は良品、（ｂ）図は半田量の少な
い場合が示されて、半田量や接合部の形状に応じて縞の
本数や形状が変化する。この縞模様を３次元画像データ
として取り込むことにより、点光源１１と観測点１２の
距離を４１点光源１１および観測点１２と基準格子１３
までの距離をり、格子のピンチをｐとすると、Ｎ次の縞
の基準格子１３面からの距離ｈＨは、ｈ、＝ＮｐＬ／　
（ｄ−Ｎｕ）） となる。

よって、半田接合部５−３に生じる縞の次数が判ってい
るならば、半田接合部５−３のフィレット高さを知るこ
とができる。

また、第２図に示す接合用フットプリント５−１ａの外
側から縞の中心までの距離をｄｘ、格子１３から基板５
−１までの距離を１１とすると、ｄｘの位置までの傾斜
角θは、 θ＝ｊａｎ−’　（（Ｈ−ｈｓ　）／ｄｘで表される。

ここでは、フィレットの傾斜が完全に逆となることがあ
り得ないため、上記の２式により形状をほぼ正確に知る
ことができる。そこで得た形状データを予め入力されて
いる良品の基準データに照合して判定すれば、半田付は
接合部の外観検査を客観的、且つ定量的に行うことが可
能となる。

〔実　施　例〕

以下第３図および第４図について本発明の詳細な説明す
る。

第３図は本実施例による半田付は接合部外観検査装置の
断面図を示し、図中において、１１は光源であり、半田
付は接合部を照射するハロゲンランプ、１２は観測手段
であり、半田付は接合部の映像を撮影するＣＣＤカメラ
、１３は等高線画像手段の基準格子、１４は半田付は接
合部をＣＣＤカメラの撮影位置に移動するＸＹ子テーブ
ルある。

ハロゲンランプ１１は、プリント板アッセンブリ５の半
田接合部５−３に単色光を照射する汎用のランプである
。

ＣＣＤカメラ１２は、２次元のＣＣＤイメージセンサ−
を内蔵して上記半田接合部５−３の映像を撮影する汎用
のカメラである。

基準格子１３は、石英ガラスよりなるブースにアルミニ
ウム蒸着した格子１例えば２５１１幅Ｘ３０曹１長さの
ものを０．０５　ａｍピッチで平行に配設した投影格子
１３−１を設け、その投影格子１３−１と平行で同じく
２５龍幅Ｘ３０龍長さｘｏ、０５ｕピツチの観測格子１
３−２を他方側に設けたものである。

ＸＹ子テーブル４は、プリント板アッセンブリ５を載置
して平面上をｘ−ｙ方向に移動するよう構成されたもの
である。

上記部材を使用した半田付は接合部の外観検査装置は、
ハロゲンランプ１１とＣＣＤカメラ１２をＸＹ子テーブ
ル４から同じ高さ１例えば５０關でそれぞれを２００　
ａｍ隔てて固定し、ハロゲンランプ１１およびＣＣＤカ
メラ１２とＸＹ子テーブル４の間で４５　ｍｓ隔てた所
に基準格子１３をＸＹ子テーブル４と平行に介在させる
。

そして、上記装置による外観検査方法は、ＸＹ子テーブ
ル４によりプリント板アッセンブリ５を移動して半田接
合部５−３の位置決めを行い、ハロゲンランプ１１を点
灯させて投影格子１３−１を通過したスリット光を半田
接合部５−３に照射する。

その半田接合部５−３に投影された格子縞に観測格子１
３−２を重ねて、あらかしめ設定した範囲をＣＣＤカメ
ラ１２により２値化画像として取り込み、原画像が第４
図（ａ）に示すものであると２値化画像はｆｂ１図に示
すものとなり、この画像の例えば縞模様の本数によりフ
ィレットの高さを、またそれぞれ隣接する縞模様の間隔
によりフィレットの形状評価を行う。

その結果、実際の形状に対して等高線という３次元の情
報を取り込めるために、形状認識を正確に行うことがで
きる。

以上、図示実施例に基づき説明したが、本発明は上記実
施例の態様のみに限定されるものでなく、例えばレーザ
光による走査で変形格子像を得る方法でも良く、また、
他にもモアレ縞を得る方法は多く有り、基準格子によら
なくても良い。

〔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極めて簡
単な構成で、半田付は接合部の３次元形状情報を取り込
んで処理することにより正確な形状認識ができて、客観
的、且つ定量的に検査が行える等の利点があり、著しい
信頼性向上の効果が期待できる半田付は接合部の外観検
査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の作用説明図、 第３図は本発明の一実施例による半田付は接合部の外観
検査装置を示す模式図、 第４図は本実施例による半田接合部のモアレ縞を示す平
面図、 第５図は従来の半田付は接合部の外観検査方法を示す模
式図である。 図において、 ５はプリンＩ・板アッセンブリ、 ５−１は基板、 ５−１８はフットプリント、 ５−２はチップ部品、　　５−３は半田接合部、１１は
ハロゲンランプ、 １２はＣＣＤカメラ、 １３は基準格子、 １３−１は投影格子、 １４はＸＹ子テーブル を示す。 ２は観測格子、 第１図 第３ （Ｑｌ イｂ） 手４明／１作Ｉｆｌル猥 第２図 （Ｑ） ２トγ方とび小；よ）ヂｒＥＪ４台（すのどアム１わ６
綜↑平ｔｅ口第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プリント板アッセンブリ（５）の半田接合部（５−３）
   を照射する光源（１１）と、 上記半田接合部（５−３）を観測する手段（１２）と、
   上記光源（１１）からの照射光により該半田接合部（５
   −３）に等高線を映像する手段（１３）とを備え、上記
   半田接合部（５−３）に対して上記光源（１１）および
   該観測手段（１２）を同一距離に配設して、上記半田接
   合部（５−３）との間に該等高線画像手段（１３）を介
   在させ、該半田接合部（５−３）に描き出された前記等
   高線を読み取ることにより、該半田接合部（５−３）の
   形状を判断してなることを特徴とする半田付け接合部の
   外観検査装置。