JPH03269310A - 半田の形状検査方法 - Google Patents

半田の形状検査方法

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JPH03269310A
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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) 本発明は半田の形状検査装置及び形状検査方法に関し、
光の照射角度を変えて得られた画像データを組み合わせ
ることにより、半田の形状の特徴を有する画像データを
人手し、この画像データに基いて、半田の形状の良否を
判断するようにしたものである。
(従来の技術) 電子部品の電極部を基板に接着する半田の形状検査は、
一般に、半田に向って光を照射し、この半田をカメラに
より観察することにより行われる。すなわち、半田の表
面は、鏡面性を有する傾斜面であるので、上方から光を
照射して、上方からカメラにより観察すると、光は側方
へ反射されて、カメラには殆ど反射光は入射しないこと
から、半田は黒く観察される。そこで従来は、半田を取
り囲む検査エリアを設定し、このエリア内において、黒
の画素数が設定以上存在するか否かをコンピュータによ
り演算し、この演算結果に基いて、半田形状の良否を判
断していた。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら上記従来手段は、カメラに取り込まれた黒
の情報のみに基いて半田形状の良否を判断していたため
、判断の基礎となる情報量が少なく、誤判断をしやすい
ものであった。具体的には、例えばカメラが標的の半田
を観察せずに、誤って半田の側方のレジスト面を観察し
た場合、レジスト面は黒く観察されることから、半田は
十分に存在するものと誤判断してしまう。
同様に、光源が点灯していない場合や、検査するべき基
板が検査位置に存在しない場合も、カメラには黒い画像
が取り込まれることから、半田は十分に存在するものと
誤って判断してしまう問題があった。
そこで本発明は、半田形状の良否判断の基礎となる画像
情報をより多くして、より正確な良否判断が行える半田
の形状検査手段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) このために本発明は、電子部品の電極部を基板に接着す
る半田を上方から観察するカメラと、この半田に向って
少くとも2方向の角度から光を照射する光源と、上記カ
メラに接続されて、上記一方の角度から光を照射するこ
とにより上記カメラに取り込まれた画像データを記憶す
る第1の画像メモリと、上記もう一方の角度から光を照
射することにより、上記カメラに取り込まれた画像デー
タを記憶する第2の画像メモリと、この2つの画像メモ
リに記憶された画像データを組み合わせて、上記半田の
形状の特徴を有する画像データを演算する画像間演算部
と、演算された画像データを記憶する第3の画像メモリ
と、この第3の画像メモリに記憶された画像データから
、半田の形状の良否を判断するCPUとから、半田の形
状検査装置を構成している。
〈作用〉 上記構成によれば、半田に向って複数の角度から光を照
射した場合の画像データが得られる。
そこでこれらの画像データを組み合わせて、半田形状の
特徴を良好に有する画像データを入手し、この画像デー
タに基いて、半田の形状の良否を判断する。
(実施例1) 次に図面を参照しながら、本発明の詳細な説明を行う。
第1図は形状検査装置を示すものであって、■はカメラ
、2は第1の光源、3は第2の光源である。4は基板で
あって電子部品5が接着されている。6は電子部品5の
電極部であって。
基板4に挿入され、半田7で接着されている。
8は基板4に塗布されたレジストである。
第1の光源2は、基板面に対して急角度αで光を照射す
る。また第2の光源3は、基板面に対して緩角度βで光
を照射する。カメラ1は、半田7の上方にあって、第1
の光源2と第2の光源3を選択的に点灯させて、光の照
射角度を変えながら、半田7の画像を取り込む。
第1の光源2は、半田7の全面に対して、できるだけ急
角度で、望ましく垂直に光を照射する。このため、この
第1の光源2としては、リング状の光源や、面光源が使
用される。また第2の光源3は、側方から半田7の全面
に均一に光を照射する。このため第2の光源3としては
、リング状の光源が使用される。なお光源は1個だけ設
け、その光源を上下動させることにより、半田に対する
光の照射角度を変えるようにしてもよい。
カメラlは、第1の画像メモリ11と、第2の像メモリ
12に接続されている。第1の画像メモリ11は、第1
の光源2から半田7に光を照射した場合の画像データM
1を記憶する。また第2の画像メモリ12は、第2の光
源3から半田7に光を照射した場合の画像データM2を
記憶する。
13は画像間演算部であって、画像データM1と、画像
データM2を組み合わせ、演算された画像データM3を
第3の画像メモリ14に記憶させる。15はCPUであ
り、後に詳述するように、画像メモリ14の画像データ
M3に基いて、半田7の形状の良否を判断する。
本発明による画像処理方法を説明する前に、半田の光反
射特性について説明する。
第2図(a)、  (b)と第3図(a)、  (b)
は、半田モデルSを上記光学系で観察している様子と、
カメラ1に取り込まれた画像を示すものである。この半
田モデルSは、平面saと、急斜面sbと、緩斜面sc
を有している。第2図(a)に示すように、光源2から
急角度αで半田モデルSに光を照射した場合、平面sa
はカメラ1へ向って光を反射するため、白く (明るく
)観察される(矢印L1参照)。また急斜面sb、及び
これに続く緩斜面scは、側方へ光を反射するため、反
射光はカメラ1へは入射せず、黒く (暗く)観察され
る(矢印L2、L3参照)。また基板4に接地する部分
はほぼ平面saであり、これに照射された光は、カメラ
1へ向って反射されるので、白く観察される(矢印L4
)。したがってこの半田モデルSは、全体として、第2
図(b)に示すような黒白のコントラストで観察される
また第3図(a)に示すように、光源3から緩角度βで
半田モデルSへ光を照射した場合、=8 上記と同様の反射特性のために、同図(b)に示すよう
な黒色のコントラストで観察される。
この場合、緩斜面SCのみがカメラ1へ向って光を反射
し、白く観察され、他の面sa、sbは黒く観察される
。図中、Ll、L2.L3゜L4は、それぞれ平面sa
、急斜面sb、緩斜面sc、平面saの反射光である。
なお基板に塗布された半田は、この半田モデルSに示す
ように、一般に、急斜面sa、緩斜面sc、平面saの
3つの連続面を有している。
本発明は、このような半田の光反射特性を利用して、半
田形状の良否を判断するものであり、次に、上記形状検
査装置により実際の半田を観察した場合の画像処理方法
を説明する。
第4図は、上記第1図に示す半田7の断面形状と、その
画像データを示すものである。図中、上欄の7a、7b
、7cは、それぞれ良品、半田過多、半田過少の半田の
断面形状を示している。また図中、sa、sb、scは
、平面、急斜面、緩斜面を示している。lOは回路パタ
ーンである。
Mlは、第1の光源2を点灯した場合に、カメラ1に取
り込まれた多値の画像データである。
M2は第2の光源3を点灯した場合にカメラ1に取り込
まれた多値の画像データである。半田7aが、画像al
、a2のように観察されることは、第2図及び第3図で
示した半田モデルSの光反射特性から明らかである。
Mlbは画像データM1を2値化した画像データであっ
て、半田7の位置と広さを示している。またM2aは、
画像データMlbと画像データM2を足し合わせた多値
の画像データであって、画像データM2に画像データM
lbのマスクをかけた画像データである。またM3は画
像データM2aを2値化した画像データである。
alは良品の半田7aに第1の光源2から光を急角度α
で照射した場合の多値画像である。
急斜面sb、緩斜面scに照射された光は、すべて側方
へ反射されてカメラ1には入射しないことから、黒く観
察される。また電極部6は光0 沢のある金属であるので、その平坦な上面6aに入射し
た光は上方へ反射し、白く観察される。
B2は、第2の光源3から半田7aへ緩角度βで光を照
射した場合の多値画像である。この場合、緩斜面scに
入射した光はカメラlへ向って反射されるので、この緩
斜面scのみがリング状に白く観察される。この画像a
2には注目すべきである。何故なら、この画像a2は、
良品の半田の場合は、半田の周縁部は白いリングが観察
されることを示しており、良品の半田の形状的特徴をよ
く表しているからである。
Mlbは画像データM1を2値化した画像データであり
、半田7aの位置と広さを示している。M2aは、画像
データM2に画像データM1bのマスクをかけた画像デ
ータであり、急斜面sbのみが黒く表れている。なお画
像a2の直径DIは、画像a3の直径D2よりもやや小
さい。またM3は、画像データM2aを2値化した画像
データであり、この半田7aの形状的特徴部である急斜
面sbを黒く良好に示している。各データM1〜M3の
関係を整理すると、次のとおりである。
(1)Mlを2値化=OM1b(半田の位置、広さのデ
ータ) (2)M1b+M2→M2a(半田の急斜面のデータ) (3)M2’aを2値化===>M3(半田形状の特徴
部である急斜面のデータ) 上記のような画像処理や演算は、画像間演算部13によ
り行われる。そして、その演算により得られた画像デー
タM3は、第3の画像メモリ14に記憶される。この画
像データM3は、半田7aの形状の特徴を良好に有して
おり、この画像データM3をCPUI 5で解析するこ
とにより、半田形状の良否を判断する。最下欄のPaは
その判断基準の1例を示すものであって。
黒のリングが観察されたならば、良品と判断する。
半田過多や半田過少の半田7b、7Cの場合は、同様に
して、b1〜b5、C1〜C5に示1 2 す画像データが得られる。このような画像データが得ら
れる理由は、第2図及び第3図や、上記半田7aの場合
を参考にすれば明らかであるので、その説明は省略する
。何れにせよ、半田過多の場合は、B5で示される画像
データから、半田形状の良否を判断する。この場合、2
重の黒のリングがあれば、半田過多と判断される(Pb
)。また同様にして、黒のリングが小さければ、半田過
少と判断される(Pc)。
従来手段は、カメラに取り込まれた画像データM1のみ
から、半田形状の良否を判断していたものである。換言
すれば、斜面はカメラに黒く観察されることから、黒の
情報だけに基いて、半田形状の良否を判断していた。こ
のため判断の基礎となる情報量が乏しく、誤判断を犯し
やすい問題があったものである。これに対し本発明は、
画像データM1の他に、白の情報を含む画像データM2
を人手し、両データMl、M2を組み合わせ演算して、
この演算により得られた画像データM3に基いて、半田
形状の良否を判断するようにしているので、判断の基礎
となる情報量が豊富であり、それだけ正確な良否判断を
行うことができる。また本発明は、光の照射角度を3段
階以上変えて、3つ以上の画像データを入手することを
禁止するものではなく、必要があれば、上記角度α、β
の中間角度から光を照射して、画像データを入手しても
よいものである。
(実施例2) 第5図は、QFPやsopのような、リード21を有す
る電子部品20を、半田9により基板4に接着したもの
を示している。また第6図は、その画像データを示して
いる。良品の半田9a、半田過多の半田9b、半田過少
d半田9C、リード21が浮いている半田9dの画像デ
ータは、それぞれA1〜A5、B1−B5、C1〜C5
、D1〜D5のようになる。その理由は、第2図及び第
3図や、上記第1実施例の場合を参考にすれば明らかで
ありその説明は省略する。PA−PDは、良否の判断基
準の1例を3 4 示している。
(発明の効果) 以上説明したように本発明は、半田に向って少くとも2
方向の角度から光を照射することにより、複数の画像デ
ータを人手し、これらの画像データを組み合わせ演算す
ることにより、半田の形状の特徴を良好に有する画像デ
ータを人手し、この画像データに基いて、半田形状の良
否を判断するようにしているので、半田の形状の良否を
正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示すものであって、第1図は形状
検査装置の全体図、第2図(a)。 (b)及び第3図(a)、  (b)は、半田モデルの
形状検査装置の側面図及び画像データ図、第4図は画像
データ図、第5図は他の実施例の電子部品の側面図、第
6図はその画像データ図である。 1・・・カメラ 2.3・・・光源 4・・・基板 5.20・・・電子部品 6.21・・・電極部 7.9・・・半田 11・・・第1の画像メモリ 12・・・第2の画像メモリ 13・・・画像間演算部 14・・・第3の画像メモリ 15・・・CPU

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電子部品の電極部を基板に接着する半田を上方か
    ら観察するカメラと、この半田に向って少くとも2方向
    の角度から光を照射する光源と、上記カメラに接続され
    て、上記一方の角度から光を照射することにより上記カ
    メラに取り込まれた画像データを記憶する第1の画像メ
    モリと、上記もう一方の角度から光を照射することによ
    り、上記カメラに取り込まれた画像データを記憶する第
    2の画像メモリと、この2つの画像メモリに記憶された
    画像データを組み合わせて、上記半田の形状の特徴を有
    する画像データを演算する画像間演算部と、演算された
    画像データを記憶する第3の画像メモリと、この第3の
    画像メモリに記憶された画像データから、半田の形状の
    良否を判断するCPUとから成ることを特徴とする半田
    の形状検査装置。
  2. (2)電子部品の電極部を基板に接着する半田に向って
    、少くとも2方向の角度から光を照射して、この半田を
    この半田の上方に設けられたカメラにより観察し、 このカメラに取り込まれた各々の画像データを画像メモ
    リに各々記憶せしめ、 次いで画像間演算部により、これらの画像データを組み
    合わせ演算し、 この演算により得られた上記半田の形状の特徴を有する
    画像データを画像メモリに記憶せしめ、 この画像データに基いて、半田の形状の良否をCPUに
    より判断するようにしたことを特徴とする半田の形状検
    査方法。
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US5267217A (en) 1993-11-30

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