JPH028705A - 実装部品半田付け部の検査方法 - 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１ 本発明は、印刷配線基板上に半田付けされる部品の半田
付けの状態を検査する実装部品半田付は部の検査方法に
関するものである。

［従来の技術］ 近年、回路の商機態化、小形化に件なって、印刷配線基
板上に実装されるチップ部品の数が増加し、また、高密
度に実装されるようになってきている。こうしたことか
ら、半田付は部の良否判定が視認では困難になっており
、半田付は部の検査の自動化が望まれている。

［発明が解決しようとする課題１ 半田付は部の良否判定の検査を自動化する場合に、従来
は、部品の半田付は領域を人手によって予め指定してお
くことが必要であったから、検査すべき半田付は領域の
設定がばらついて半田付は位置が正確に確定できず、確
実な検査結果が得られないという問題があった。また、
印刷配線基板のランドの設計に応じて半田付けの位置が
異なるものであるから、個々の部品ごとに半田付は領域
を個別に設定しなければならず、半田付は領域の設定は
面倒で非常に時間がかかるという問題があった。また、
半田層は領域を設定した後の半田付は状態の良否につい
ても、判定精度の高い判定方法が確立されていないのが
現状である。

本発明は上記問題点を解決することを目的とするもので
あり、半田付は領域を自動的に確定することにより、検
査精度のばらつきを防止するとともに、設定作業を不要
にし、さらに、半田付は状態の良否を精度よく判定でき
るようにした実装部品半田付は部の検査方法を提供しよ
うとするものである。

ｔＳ題を解決するための手段１ 本発明では、上記目的を達成するために、印刷配線基板
上に配設した半田付は前の部品の輪郭線を求めた後、上
記部品を半ＦＢ付けし、次に上記輪郭線の外側近傍に追
跡線を設定するとともに、追跡線上での３次元計測値に
基づいて半田付は部の両端を識別し、半田付は部の両端
間の中間点から上記追跡線に交差する方向に設定された
探索線上で半田付は部の境界を求め、追跡線上での半田
付は部の両端と探索線上での半田付は部の境界との位置
に基づいて半田付は領域を決定し、上記半田付は領域を
基準として複数個の検査ポイントを設定するのである。

さらに、上記半田付は領域内に複数個の検査ポイントを
設定し、部品の輪郭線に略平行かつ輪郭線からの距離が
異なる複数本の検査線上にそれぞれ列設されでいる複数
個の検査ポイントについて、印刷配線基板表面からの高
さをそれぞれ求め、この高さに基づいて上記各検査線上
での半田付は領域の断面積をそれぞれ求め、断面積およ
び断面積の変化率に基づいて半田付は状態の良否を判定
するのである。

また、半田付は領域内に複数個の検査ポイントを設定し
、部品の輪郭線に交差する方向の検査線上に列設されて
いる複数個の検査ポイントについて、印刷配線基板表面
からの高さをそれぞれ求め、高さおよび高さの変化率に
基づいて半田付は状態の良否を判定してもよい。

［作用１ 上記構成によれば、半田付は領域を自動的かつ正確に確
定できるから、検査精度にばらつきがなく、かつ、検査
速度が向上するのである。

また、半田付は状態の良否判定を半田付は部の各部位で
のａ面積や高さによって判定するから、半田付は部の謂
れの状態や半田不足を確実に検出することができるので
ある。

【実施例１１ 第１図に示すように、基本的には、３次元のデータが得
られるセンサ［１１と、センサ部１１で得られたデータ
に基づいて３次元の座標を演算する座標演算部１２と、
座標演算部１２で求めた３次元の座標を他のデータとと
もに記憶する記憶部１３と、求められた３次元の座標に
基づいて基板１に半田付けされた部品２の半田付は部の
検査を行なう検査毎Ｊ！ｌ！部１０とを備えている。検
査処理ＰＦＩＳ１０は、上記座標に基づいて基板１の上
に配置されている半田付は前の部品２の輪郭線を求める
輪郭線検出部１４と、部品２を基板１に半Ｅ口付けした
後に上記輪郭線を基準にして半田付は領域を確定する半
田付は領域決定部１５と、求めた半田付は領域に基づい
て検査ポイントを設定する検査ポイント設定部１６と、
各検査ポイントにおけるデータから半田付は状態の良否
を判定する良否判定部１７とで構成される。センサ部１
１を除（各処理はコンピュータ等を用いることにより実
現される。

センサ部１１は、いわゆる３次元スキャナであり、たと
えば、光ビームを検査対象の表面で走査するとともに、
ＰＳＤのような位置検知素子を用いて三角測距を行なう
ことにより、３次元のデータを得るようにしたものが用
いられる。この場合、印刷配線基板よりなる基板１の表
面からの高さは位置検知素子の出力によって得られ、基
板１の表面に平行な面内での座標は光ビームの走査方向
を高さ情報で補正することによって得ることができる。

センサ部１１の出力に基づいて座標を求める演算は、座
標演算ｇ１２で行なわれる。こうして、第３図に示すよ
うに、基板１の表面に平行な面をＸＹ平面、基板１の表
面からの高さ方向をＺ方向とする３次元の座標（ｘ　＋
　ｙ　＊　ｚ　）を得ることができるのである。

以下に、第２図に基づいて、検査処理部１０の動作を説
明する。まず、基板１に部品２を配置し、半田付けを行
なう前に部品２の輪郭線を検出する。

すなわち、部品２を載せた基板１を計測ステージの所定
位置にセットし、上述のように３次元の座標を求める。

このとき、高さＺについては所定のしきい値を定めて二
値化する。このしきい値は、第３図の右側に示すように
、部品２の形状を得ることができるような値に設定され
る。得られた二値化像は記憶部１３に格納される。この
ようにして記憶部１３に記憶された値は、ＸＹ座標を位
置、Ｚ座標を濃度等の値とする画像と同等に扱うことが
できるから、以下の説明では、画像処理との類似性によ
り像および画素という用語を用いる。上述のようにして
二値化像が得られると、部品２の重心位置を求めること
ができる。ここに、重心位置を求めているのは、部品２
の位置を確定するためである０次に、第４図に示すよう
に、重心位置からＹ方向の正の向きに走査を行ない二値
化像の変化点のＸＹ座標を求め、測定開始点Ｐ０とする
。

次に測定開始６ｐ　０から初めて右回りに追跡を行ない
２値化像の境界線を求める。この追跡は右回りに行なう
から、各画素について隣接する７画素のみについて境界
線上の画素かどうかを判定すればよい、こうして、測定
開始点Ｐ０に戻れば部品２の輪郭ＭＬを得ることができ
るのである。ここまでが、輪郭線検出部１４の動作であ
る。

次に、部品２を基板１に半田付けし、再び計測ステージ
の元の位置にセットする。

今度は、半田付は領域決定部１５により、半田付は領域
が求められる。すなわち、もう−度３次元計測を行ない
、今度は＾さＺを二値化せずに記憶部１３に格納する。

次に、上記輪郭線りから数画素だけ外側で探索始点を設
定し、そのＸＹ４標を（×。、ｙ、）として登録する。

この探索始点から始めて輪郭ＭＬの外側に沿って追跡Ｍ
ＬＴを設定し、追跡線り、上で右回りに１画素更新する
。こうして得られた現画素のＸＹ座標を（ｘｎ＋ｙｎ）
とし、高さをＩ＋１とする。また、１つ曲の画素のＸＹ
座標を（ｘｎ１ｙ旧）とし、高さをｌ＋　ｎ−＋とする
。ここで、高さの差分ｄｈ（−ｈｎ　　ｈｎ−＋　）を
求める。この差分ｄｈが予め設定された値αよりも大き
くなれば、基板１の表面から慢り」二がっている半田付
は部の候補とみなし、１つ前の画素の座標（×旧＊　Ｖ
　ｎ−＋　）を（Ｘ＋　＋Ｆ＋　）とし、＾さ１１旧を
Ｈｌとして記憶部１３に格納する。

ここに、値ａは、経験的に設定される値であり、半田付
は部の立ち上がり部分を認識でき、かつ基板１の表面の
凹凸は無視できる程度に設定される。

差分ｄｈが値ａよりも小さい場合には、半田付は部では
ないと判断し、画素を更新して高さの差分ｄｈを調べる
。半田付は部の候補が見付かった後も、画素を次々に更
新して高さの差分ｄｌ＋を求め、予め設定された値βよ
りも小さくなるかどうかを判定する。ここで、値βより
も高さの差分ｄｈが小さくなったときに、半田付は部の
頂部を乗り越えたとみなされ、さらに画素が更新されて
、今度は高さの差分ｄｂが略０になる画素を求める。高
さの差分ｄｈがＯになった時点では、１つ前の画素が半
田付は部を乗り越えたことになるから、１つ前の画素の
高さ１１旧をＨ２とし、萌に記憶されているＨ６と略等
しいかどうかを調べる。つまり、この画素が基板１の表
面の画素であるかどうかが判定されるのである。もし、
Ｈ３とＨ２とが異なっている場合には、半田付は部の立
ち上がりの候補とみなした画素が間違っていたとして、
候補点を探索するルーチンに戻る。ＨＩとＲ２とが略等
しくなれば、１ツ前ｆ）画素のＸＹ座５（ｘｎ−＋＋ｙ
旧）を（Ｘ２１ｙ２）として登録する０以上のようにし
て、追跡ＭＬｒ上での半田付は部の両端のＸＹＸ座標求
める二とができる。

次に、半田付は部の両端のＸＹＸ座標基づいて、第５図
（ａ）に示すように、両端間の中点Ｑを求め、追跡線Ｌ
Ｔから外側に向かって走る！ｆ！線を探索線り、とする
ゆすなわち、半４Ｈ付は部の両端を結ぶ線分の垂直２等
分線を探索線１．ｓとし、上記中点Ｑを出発点として追
跡線Ｉ−，の外側に向かって探索するのである。探索線
り、上で画素を更新し、その画素の高さがＨｌと略等し
くなれば、半田付は部３の境界に達したとみなすことが
で勝るから、その画素のＸＹＸ座標（ｘ＊＋ｙ＊）とし
て格納する。

以上のようにして３点（Ｘ＋ｅＶ＋）（Ｘｚ＋Ｆｔ）（
Ｘ＊＋ｒ＊）を求めることができるから、第５図（ｂ）
に示すように、この３点に基づいて矩形状の半田付は領
域４を決定する。こうして得られた半田付は領域４を基
準にして検査ポイント設定部１６では複数個の検査ポイ
ントを設定する。

以Ｈのようにして半Ｉ−）１付は領域の決定と、検査ポ
イントの設定を自動的に行なうことがでとるのである。

この処理の停止条件は次のように設定される。すなわち
、追跡線り丁の探索始点ＰＳは、第６図（ａ）のように
半田付は部３の外にある場合と、１９６図（１，）のよ
うに半ＦＨ付は部３の中にある場合とが考えられるから
、それぞれに対応して停止条件が設定される。探索支始
ＰＳが半田付は部３の外にある場合には、現座標（ｘｎ
＋ｙｎ）が探索始点Ｐ、ｉの座Ｗ　（Ｘ　ｏ　＋　Ｖ　
ｏ　）と等しくなったかどうかを判定すれば十分である
。一方、半田付は部３の中に探索始、αＰ５が存在して
いる場合には、半田付は部３を抜けたときに、その座標
が探索始点Ｐ５を超えたかどうかを判定すればよい。つ
まり、上述のようにして求めた半田付は部３の両端位置
のＸ座標に１ｌＸ２と、探索始点Ｐ５のＸ）！！！標Ｘ
。との大小関係を比較し、Ｘ、≦ｘ０≦Ｘ、となれば、
探索を終了するのである。

第７図（ａ）に示すように、部品（チップ部品）２と半
田付は用のランド５との位置関係や、ランド５の大きさ
は一定にはならないが、以上のようにして半田付は領域
４を自動的に決定すれば、第７ｒＡ（ｂ）に示すように
、検査すべき半田付は領域４を最適な位置で最適な大き
さに設定することができるのである。

検査ポイントが決定されると、次は、良？ｆｊＮ定部１
７において半田付は状態の良否判定が行なわれる。検査
ポイントＰ。は、第８図に示すように、半田付は領域４
内に格子魚状に設定される。すなわち、上記輪郭ＭＬに
略平行な方向においで複数列に配置され、また、輪郭線
りに略直行する方向においても複数列に配置される。こ
こに、どちらの方向についても、隣接する検査ポイント
２０間はそれぞれ等間隔に設定する。検査ポイントＰＣ
が決定されると、各検査ポイントＰＣについてセンサ部
１１に上って高さが計測される１輪郭＃ＩＬに乎行な方
向に並Ｘ各列Ｒ１〜Ｒ１の検査ポイントＰＣについて高
さの和を求めると、各列Ｒ１〜Ｒ１に対応する部位での
断面積に略比例した値を求めることができる。半＋１１
付は部３の断面積は、半田付けが−ｉＥ常に行なわれて
いれば、第９図（ａ）（ｂ）に示すように、輪郭Ｍｌ−
から離れるほど小さくなるから、予め良品と見なせる良
品範囲を設定し、各列Ｒ２〜Ｒ，の断面積の計測値が良
品範囲に入ろがどうかを判定すれば、半田付は状態の良
否判定の１つの基準とすることができる。ここに、第９
図（ａ）の斜線部が断面積を示しでいる。また、各列Ｒ
１〜Ｒ１の断面積間の差分は良品ならば、第９図（ｃ）
に示すように、負の値となるから、断面積の差か値につ
いてら良品とみなせる良品範囲を設定し、差か値が良品
範囲に入るかどうかの判定に上って、半田付は状態の良
否特定が行なえるのである。

第９図（ｃ）において、Ｒ１−２、Ｒ２−３、Ｒ１，，
４はそれぞれ各列の差の意味である。

たとえば、半田付は部３が第１０図（ａ）に示針ような
形状であって、濡れていない場合に、第１０図（ｂ）の
ような検査ポイン）Ｐｃを設定しているとすれば、断面
積およびその差分値は、それぞれ第１０図（Ｃ）（ｄ）
のようになり、良品範囲ＤＡ、Ｄ。

から逸脱する部分が生じるから、不良と判定されるので
ある。また、第１１図（、）に示すように、半田の量が
不足している場合には、第１１図（ｂ）のように検査ポ
イン）Ｐｃを設定しているとすれば、断１１ｉｆｆｌお
よびその差分値は、それぞれ１１１図（ｃ）（ｄ）のよ
うになり、良品範囲Ｄ＾＋　Ｄ　Ｄから逸脱する部分が
生じるから、不良と判定されるのである。

【実施例２１ 本実施例は、良否判定の基準を半Ｈ’ｌ付は部の断面積
ではなく高さとしている点で実施例１とは異なる特徴を
有している。すなわち、実施例１と同様に検査ポイン）
Ｐｃを設定し、輪郭ＭＬに交差する方向に１本の検査＃
ｉ　Ｌ　ｃを設定し、この検査Ａｔ　Ｌ　ｃ上の検査ポ
イントＰ１〜Ｐ５について高さを測定し、高さおよびそ
の差分値が所定の良品範囲ＤＡＩ　Ｄ　Ｄ内に入るかど
うかを判定するのである。

この判定方法では、第１２図（ａ）に示すような良品に
ついで第１２図（ｂ）のように検査ポイントＰ、〜Ｐ、
を設定すれば、検査Ｉｌ　Ｌ　ｃ上の高さは次第に小さ
くなるから、第１２図（ｅ）（ｄ）に示すように、高さ
およびその差分値は良品範囲ＤＡＩＤｏ内に収まるので
ある。また、第１３図（ａ）に示すように、半田が濡れ
ていない場合には、第１３図（ｂ）のように検査ポイン
）Ｐ１〜Ｐ、を設定すると、高さおよびその差分値につ
いて、第１３図（ｅ）（ｄ）のように、良品範囲Ｄ＾Ｉ
ＤＤを逸脱する部分が生じるから、不良品と判定できる
のである。

なお、−上記実施例では、輪郭線を求める際に高さを二
値化しているが、高さを多値化して、輪郭線を求めるよ
うにしてもよい。

【発明の効果１ 本発明は上述のように、印刷配線基板上に配設した半田
付は前の部品の輪郭線を求めた後、上記部品を半田付け
し、次に上記輪郭線の外側近傍に追跡線を設定するとと
もに、追跡線上での３次元計測値に基づいて半田付は部
の両端を識別し、半田付は部の両端間の中間点から上記
追跡線に交差する方向に設定された探索線ヒで半田付は
部の境界を求め、追跡線−ヒでの半田付は部の両端と探
索線ヒでの半田付は部の境界との位置に基づいて半田付
は領域を決定し、上記半田付は領域を基準として複数個
の検査ポイントを設定するのであり、半田付は領域を自
動的かつ正確に確定できるから、検査精度にばらつきが
なく、かつ、検査速度が向、ヒするという利点を有する
のである。

また、上記半田付は領域内に複数個の検査ポイントを設
定し、部品の輪郭線に略平行かつ輪郭線からの距離が異
なる複数本の検査線上にそれぞれ列設されている複数個
の検査ポイントについて、印刷配線基板表面からの商さ
をそれぞれ求め、この高さに基づいて上記各検査線上で
の半田付は領域の断面積をそれぞれ求め、断面積および
断面積の変化率に基づいて半田付は状態の良否を判定す
るので、半田付は部の濡れや半田不足を確実に検出する
ことができ、半田付は状態の良否を精度よく判定するこ
とができるという利点を有する。

さらに、半田付は部の良否を判定する際に、半田付は領
域内に！３！数個の検査ポイントを設定し、部品の輪郭
線に交差する方向の検査線上に列設されている複数個の
検査ポイントについて、印刷配線基板表面からの高さを
それぞれ求め、高さおよび高さの変化率に基づいて半田
付は状態の良否を判定しても、断面積を求める場合と同
様に、半田付は状態の良否が高精度で判定でき、しかも
、断面積を求める場合よりも演ｎ景が少なくなる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１５２１は本発明の実施例１を示す概略構成図、第２
図は同一ヒの動作説明図、第３図は同上における二値化
像の説明図、第４図は同上における輪郭線の求め方を示
す動作説明図、第５図は同一ヒにおける半田付は領域の
決定方法を示す説明図、第６図は同上における探索始点
の位置の例を示す説明図、第７図は同一ににおける半田
付は領域の設定例を示す説明図、第８図は同一ヒにおけ
る検査ポイントの設定例を示す動作説明図、ＰＩＳ９．
図乃至第１１図は同上の動作説明図、Ｐｓ１２図および
第１３図は本発明の実施例２を示す動作説明図である。 １・・・基板、 ２・・・部品、 ：（・・・半ｌＨ付は部、 ４・・・半 田付け１１１域、 ５・・・ランド。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）印刷配線基板上に配設した半田付け前の部品の輪
   郭線を求めた後、上記部品を半田付けし、次に上記輪郭
   線の外側近傍に追跡線を設定するとともに、追跡線上で
   の３次元計測値に基づいて半田付け部の両端を識別し、
   半田付け部の両端間の中間点から上記追跡線に交差する
   方向に設定された探索線上で半田付け部の境界を求め、
   追跡線上での半田付け部の両端と探索線上での半田付け
   部の境界との位置に基づいて半田付け領域を決定し、上
   記半田付け領域を基準として複数個の検査ポイントを設
   定することを特徴とする実装部品半田付け部の検査方法
   。
2. （２）請求項１の半田付け領域内に複数個の検査ポイン
   トを設定し、部品の輪郭線に略平行かつ輪郭線からの距
   離が異なる複数本の検査線上にそれぞれ列設されている
   複数個の検査ポイントについて、印刷配線基板表面から
   の高さをそれぞれ求め、この高さに基づいて上記各検査
   線上での半田付け領域の断面積をそれぞれ求め、断面積
   および断面積の変化率に基づいて半田付け状態の良否を
   判定することを特徴とする実装部品半田付け部の検査方
   法。
3. （３）請求項１の半田付け領域内に複数個の検査ポイン
   トを設定し、部品の輪郭線に交差する方向の検査線上に
   列設されている複数個の検査ポイントについて、印刷配
   線基板表面からの高さをそれぞれ求め、高さおよび高さ
   の変化率に基づいて半田付け状態の良否を判定すること
   を特徴とする実装部品半田付け部の検査方法。