JPH03103706A - はんだ付外観検査装置 - 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〕 この発明はテレビカメラ等の撮像手段を用いて印刷配線
基板上のはんだ付状態を検査するはんだ付外観検査装置
に関し、特にその検査精度の向上に関するものである． 〔従来の技術〕 第４図は例えば特開昭６１−２９３６５９号公報に示さ
れた従来のはんだ付外観検査装置を示す構或図であり、
図において、１ははんだ付部分を撮像する光電変換器で
あるテレビカメラ、２は照明部、３は落射照明、４はチ
ップ部品、５ははんだ付部分、６は印刷配線基板、１０
は制御部、１１は画像の２値化部、１２は画像の検査部
を切り出すウィンドウ発生部、１３は該ウィンドウ内の
白画素をカウントする面積測定部、１４は演算判定部、
１５は判定のためのデータを格納した規格テーブルであ
る． 次に動作について説明する． 印刷配線基板６上に、実装はんだ付されたチップ部品４
をテレビカメラ１の下に位置決めしたのち、そのはんだ
付部分５に対して上方から照明部２により落射照明３が
行われ、照明部２よりさらに上方のテレビカメラ１によ
り撮像が行われる。

該テレビカメラ１の信号は２値化部１１に与えられ、所
定の２値化レベルと比較されて２｛ｉ化像に変換される
。該２値化部１１の出力は面積測定部１３に入力され、
該面積測定部１３ではウインドウ発生部１２で指定され
る領域内の２値化像の面積が測定されるようになってい
る。次いで、面積測定部１３の出力は演算判定部１４に
入力され、ここで規格テーブル１５に記憶された値と測
定値とを比較して正常，異常の判定を行い、判定結果を
出力するようになっている。

以上のようにして、照明部２により落射照明３を行い、
テレビカメラ１でチップ部品４を撮像し２値化すると、
第５図に示すようにはんだ不足．はんだ過剰の部分やチ
ップの電極部分のような平垣な金属部分が像として得ら
れる。図において、（ａ）　−　Ａは正常なはんだ付状
態、（ａ）一Ｂ．（ｂ）一〇ははんだ不足、（ハ）一Ｄ
ははんだ過剰の場合を示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のはんだ付外観検査装置は以上のように構威されて
おり、はんだ付部分の平坦部を画像入力時に２値化して
抽出し、その面積から判定するもので、はんだ面が鏡面
のように照明光を強く反射することが前提とされている
。

しかしながら、はんだ付プロセスにおいては接合を良く
するために、松やに等の溶剤を同時に使用するのが普通
であり、この溶剤が十分に蒸発しきらずにはんだの表面
に残っていることがある。

この場合、十分な強度の反射光が得られず、わずかな率
ではあるが、判定を誤ることがあった。

また、はんだ付プロセス完了後、外観検査までに少し長
い時間経過すると、はんだ面に酸化膜ができて反射率が
大きく低下することがあり、この場合にも誤判定するこ
とがあった． この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、はんだ面の反射率に大きな変動があっても、
安定してはんだ付状態の正常．異常を判定できるはんだ
付外観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〕

この発明に係るはんだ付外観検査装置は、１台のテレビ
カメラ等の撮像装置と、それぞれ照明角度の異なる２つ
の照明部とを設け、それぞれの照明によって得られる同
一のはんだ付部分の２つの画像ｄ差をとって得られる第
３の画像から、はんだ付状態の正常．異常を判定するよ
うにしたものである． 〔作用〕 本発明においては、照射角度の異なる２つの照明部を設
け、第１の照明による第ｌの画像から第２の照明による
第２の画像を差し引いて、例えば画素毎にその濃度値の
差をとって、はんだ面の反射率の大小にかかわらず、一
定の範囲の傾斜面の部分は正の濃度値となり、それ以外
の部分はゼロか負の濃度値となる第３の画像を得るよう
にしたから、松やに等のフラックスや酸化膜の影響によ
るはんだ表面の反射率の低下に対しても、安定してはん
だ付状態の正常．異常を判定することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるはんだ付外観検査装
置を示す図である．図において、第４図と同一符号は同
一又は相当部分を示し、２．２′は第１と第２の照明部
、３．３′はその照明光で、照明光３は検査すべきはん
だ付部分５のフィレットの方向から基板に対して４５゜
の角度で照射される。一方、照明光３′は基板に対し垂
直な方向から照射される．２４は第１，第２の照明部２
．２′の点滅を制御する照明切替回路である。１ははん
だ付部分を撮像する光電変換器であるテレビカメラで、
２１．２２はそれぞれ第１の画像，第２の画像を記憶す
る第１及び第２画像メモリ、２０は第１の画像と第２の
画像との差の画像を得る減算器、２３は該減算器２０の
出力である第３の画像を記憶する第３の画像メモリであ
る．次に動作について説明する。

印刷配線基板６上に実装はんだ付されたチップ部品４を
テレビカメラ１の下に位置決めしたのち、まず照明切替
回路２４により第１照明部２が点灯し、第２照明部２′
が消灯され、その状態でテレビカメラｌにより第１の画
像として画像メモリ２１に読み込まれる。次に照明切替
回路２４により第１照明部２が消灯し、第２照明部２′
が点灯され、この状態でテレビカメラｌにより第２の画
像として画像メモリ２２に読み込まれる．次に上記画像
メモリ２１の値から上記画像メモＵ　２　２の値が、対
応する画素毎に減算されて、その値が画像メモリ２３の
対応する画素に格納されて、第３の画像として画像メモ
リ２３に得られる．該画像メモリ２３の出力は２値化部
１ｌに与えられ、所定の２値化闇値レベルと比較されて
２値化像に変換され、該２値化部１１の出力は面積測定
部１３に入力される．この面積測定部１３ではウィンド
ウ発生部１２で指定される領域内の２値化像の面積が測
定される．次いで面積測定部１３の出力は演算判定部ｌ
４に入力され、規格テーブル１５に記憶された値と上記
面積測定部１３で得られた測定値とを比較して正常．異
常の判定を行い、判定結果１６として出力する． 以上のように、照明光３による第１の画像と照明光３′
による第２の画像の差画像として得られる第３の画像を
２値化すると、第２図に示すように平坦部よりも照明光
３の方に傾斜している面の部分が像として得られるので
、正常なはんだフイレットが形威されているか否かを判
定することができる． 第２図はチップ部品における各はんだ付状態及び各場合
における２値化像を示す図であり、図において、（ａ）
は正常なはんだ付部分、（ロ）．（Ｃ）ははんだ不足、
（イ）ははんだ過剰の状態を示している。

ここで第２図に示すような画像が得られる理由をより詳
しく説明すると、カメラと照明光の角度を固定した時、
反射面がカメラの光軸と照明光の角度の２等分線に垂直
な時に、最も強くカメラの方向に照明光が反射されるこ
とは、幾何光学と反射の法則から明らかである．そして
反射面がそれ以上どちらへ傾いてもカメラの方向への反
射光量は減少することになる。従って第１図の構或で照
明光３と３′の強度が同じ場合、平坦部では照明光３′
による第２の画像の方が照明光３による第１の画像より
明るくなるが、照明光３の方に例えば２２．５゜傾斜し
た面の部分では、逆に照明光３による第１の画像の方が
照明光３′による第２の画像よりも明るくなる．この関
係を更に詳しく説明するために、面の傾斜角と反射光量
の比の関係を用いてグラフ化したのが第３図である。

図において、横軸は反射面の照明光に対する傾斜角度で
、縦軸は反射光量の比を示す．３１は照明光３による反
射光量比を示すもので、２２．５”の位置にピークがあ
る。３２は同様に照明光３′に対応するものでＯ″にピ
ークがある．このグラフの山形の正確な形状は面の反射
分布特性によって変わるが、面の反射率が変わってもそ
の傾向は変わらず、１１．２５”の点で３１と３２は交
差するようになる． 従って、第１図の画像メモリ２３の第３の画像では、１
１．２５゜よりも照明光３の方向に傾斜している面の部
分では正の濃度値となり、それ以外ではゼロか負の濃度
値となる．そこで、２値化閾値をゼロにして画像メモリ
２３の第３の画像を２値化すると第２図に示すような傾
斜角１１．２５°以上の面の像が得られる．実際には２
値化閾値はノイズ除去のためゼロより少しだけ大きい値
の方が良い． このように本実施例では、テレビカメラ１と、それぞれ
照明角度の異なる２つの照明部２．２′とを設け、それ
ぞれの照明によって得られる同一のはんだ付部分５の２
つの画像の差をとって得られる第３の画像から、はんだ
付状態の正常，異常を判定するようにしたので、はんだ
面の反射率に大きな変動があっても、安定してはんだ付
状態の正常．異常を判定することができる。

なお第１図の構或では説明を簡単にするために照明部２
を１台しか配置していないが、チップ部品４の反対側の
はんだ付部分を検査するために印刷配線基板６を１８０
゜回転させるかわりに、反対側にも照明部２を設けるよ
うにしてもよい。また部品は９０゜異なった向きにも実
装されることが多く、その場合には９０゜ずつ異なった
４方向に照明部２を設けて制御すると良い。

また上記実施例ではチップ部品のはんだ付外観検査につ
いて説明したが、本発明のはんだ付外観検査装置の対象
はこれに限るものではなく、例えば、フラッパッケージ
ＩＣのリードのはんだ付部分や短ニモールドトランジス
タなど、はんだフィレットからはんだ付部分の正常，異
常が判定できる他の部品検査にも適用することができる
。

また上記実施例では第３の画像を格納する画像メモリ２
３を設けたが、第３の画像画像メモリ２３は必ずしも必
要ではなく、例えば画像メモリ２１と画像メモリ２２の
差の信号を直接、２値化部１１に入力してもよい。

さらに第２の画像メモリ２２を省略することもでき、こ
の場合は第２の画像を読み込んだ時に直ちに画像メモリ
２１の第１の画像との差の信号を作り、これを直接２値
化部１１に入力すればよい。

また上記実施例ではテレビカメラｌと照明部３′を９０
’の角度に、照明部３を４５゜の角度に設定したが、ビ
デオカメラ１と各照明部３．３′の設定角度はこれに限
るものではなく、抽出したい面の角度によってその配置
を変えてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係るはんだ付外観検査装置に
よれば、はんだ付部分を撮像するカメラと、はんだ付部
分を照明する第１の照明部と、該第１の照明部とは異な
る照射角度を有する第２の照明部と、上記第１，第２の
照明部を点灯，消灯を制御する制御手段と、上記第１の
照明部が点灯しかつ上記第２の照明が消灯した時に、上
記光電変換器の出力として得られる第ｌの画像と、上記
第１の照明が消灯しかつ上記第２の照明が点灯した時に
、上記光電変換器の出力として得られる第２の画像との
照明部が消灯しかつ上記第２の画像を得る手段とを設け
、照明の角度を変えた２つの画像の差から得られる第３
の画像からはんだ付部分の正常，異常を判定するように
したので、フラックスや酸化膜の影響によるはんだ表面
の反射率の低下に対しても安定して、はんだ付状態の正
常，異常を判定することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるはんだ付外観検査装
置を示す図、第２図はチップ部品における各はんだ付状
態とその時の本発明により抽出される２値化像を示す図
、第３図は面の角度と反射強度の関係を示すグラフ図、
第４図は従来のはんだ付外観検査方法を示す構或図、第
５図はチップ部品におけるはんだ付状態とその時の従来
法により抽出される２値化像を示す図である。 １はテレビカメラ、２．２′は照明部、３．３′は照明
、４はチップ部品、５ははんだ付部分、６は印刷配線基
板、１０は制御部、１１は２値化部、１２はウィンドウ
発生部、１３は面積測定部、１４は演算判定部、１５は
規格テーブル、１６は判定結果、２０は減算器、２１，
２２．２３は画像メモリ、２４は照明切替回路、３１は
照明３に．対応する反射強度の比、３２は照明３′に対
応する反射強度の比である． なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）テレビカメラ等の撮像手段を用いて印刷配線基板
   上のはんだ付状態を検査するはんだ付外観検査装置にお
   いて、 はんだ付部分を撮像する光電変換器と、 上記はんだ付部分を照明する第１の照明部と、該第１の
   照明部とは異なる照射角度を有する第２の照明部と、 上記第１、第２の照明部の点灯、消灯を制御する制御手
   段と、 上記第１の照明部が点灯しかつ上記第２の照明部が消灯
   した時に上記光電変換器の出力として得られる第１の画
   像と、上記第１の照明部が消灯しかつ上記第２の照明部
   が点灯した時に、上記光電変換器の出力として得られる
   第２の画像との差を演算して第３の画像を得る手段とを
   備え、 該第３の画像からはんだ付状態が正常であるか異常であ
   るかを判定するようにしたことを特徴とするはんだ付外
   観検査装置。