JPH04175649A - はんだ付検査方法及びその装置 - Google Patents

はんだ付検査方法及びその装置

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JPH04175649A
JPH04175649A JP30235990A JP30235990A JPH04175649A JP H04175649 A JPH04175649 A JP H04175649A JP 30235990 A JP30235990 A JP 30235990A JP 30235990 A JP30235990 A JP 30235990A JP H04175649 A JPH04175649 A JP H04175649A
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JP
Japan
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infrared rays
soldering
infrared
inspection
amount
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Application number
JP30235990A
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English (en)
Inventor
Takayuki Suzuki
隆之 鈴木
Hiroyasu Sasaki
博康 佐々木
Takeshi Tsurumi
剛 鶴見
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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1回路基板に実装場れた電子部品のはんだ付部
を検査する方法および検査装置に関する。
〔従来の技術〕
回路基板等の組立にgいて、部品挿入やはんだ付等の作
業の自動化はかなシ進んでいる。しがμはんだ付部の検
査作業の自動化は遅れてHル、多くは人手による検査を
行っているのが現状である。
このため、はんだ付部の検査は、生産蓋の大幅な増加や
原価低減等の障害の要因となっていた。筐た、作業者に
よって検査精度にばらつきがあp、安定して高品質の製
品を得ることは困難であった。
はんだ付検査作業を自動的に行う装置として特開平1−
274006号及び特開平1〜307650号公報(二
記載の回路基板の赤外線量分布を計測して、はんだ付欠
陥を検出する方式の装置が提案式れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した従来の装置は、はんだ付部の検査方法として、
あらかじめ設定されている良品の赤外線にと計測結果を
比較する方式であるが、この良品の赤外Ivilfjk
の設定は、自動で行われていなかった。
このため、基板機種やはんだ付条件等が変わった場合に
、良品の赤外線量の再設定を行うのに労力と時間を必要
とした。
また、検査N度を向上きせるために、良品の赤外1sf
Ikの設定を検査箇所毎に個別に行おうとすると更に美
大な労力と時間を必要とした。
本発明の目的は、検査前に適宜枚数の良品基板を用いて
、検査箇所毎に良品判定基準を自動的に作成する機能を
追加することで、良品の赤外線量の再設定に伴う労力と
時間を削減することにある。
〔諌題を解決するための手段〕
本発明では、検査の前に、適宜枚数の良品の回路基板を
使用して、検査時と同一の条件で、検査箇所毎に、正常
なはんだ付部の赤外線量を計測し、計測結果を基にして
良品判定基準を作成し、記録するようにした。
〔作用〕
検査箇所毎の良品判定基準を自動的に作成するため、回
路基板の機種、および、はんだ付条件が変更された場合
でも迅速に対応でき、かつ、回路基板内の赤外線量のば
らつきの影暢による検出率の低下などの問題が解消され
る。
以下に、前記はんだ付部の検査方法、Hよび同装置にお
けるはんだ付欠陥の検出原理を説明する。
電子部品を実装した回路基板を、第1図に示すように、
赤外線計測手段16(例えば検出素子がInSb 、 
HgCdTsなどの赤外線カメラ)で計測すると、はん
だ付部分のみが選択的に抽出される。七の理由は第2図
に示すように、はんだ4とその他の基板構成部材(すな
わち基板1、配@2、チップ部品3など)との放射率の
違いや、熱伝導率の違℃・などによってそれぞれの放射
赤外線量が違うためである。さらに峰述すると、回路基
板の温度と、その温度にどけるはんだ4と基板1、配置
fM2、チップ部品5との放射赤外線量との関係は、第
2区に示すように、回路基板の温度が高くなればなる程
、はんだ4と七の他の各基板構成部材1,2゜5との放
射赤外線量の差が大きくなり、それぞれの識別を容易に
行うことができる。
また、加熱した回路基板1に赤外線を照射し、七の反射
赤外線を赤外線計測手段16で計測すると、はんだのあ
る部分のみが選択的に抽出される。
この理由は、以下の三つである。
第一には、第5図に示すように、はんだ4とその他の基
板構成部材(基板1、配線2尋)との反射率の違いによ
り赤外線の反射量が違ってくるためである。赤外線を照
射した際、はんだは基板・配線等に対して反射量が多い
第二には、基板構成部材(基板1、配@2、はんだ4、
チップ部品5等)の形状の違いt:よって。
赤外線が反射する方向が異なるためである。赤外線照射
光@15が斜め上方にある場合、反射赤外lIMは第4
図に示す工恒二なる。すなわち基板1、配@2は、第4
図(a)のように平坦な形状をしているため、斜め上方
から入射し九赤外線は図のように反射して、計測手段1
6には耐測芒れない。−方、第4図(b)のけんだ4や
第4図(C)のチップ部品のように突起した形状の場合
、はんだはフィレット部がチップ部品はエツジ部のはん
だ付部分が図のように反射し、計測手段16で反射光が
計測爆れる。
第三には、反射赤外線は放射赤外線に比べ、計測される
赤外線量が大きいためである。
その理由を次に述べる。
基板加熱温度は部品の耐熱性を考慮して、100℃以下
であるため、放射赤外線の最大値は100℃以下である
。これに対し、赤外線照射光源によシ照射される赤外線
は、光源の温度に影蕃もれるが、この温度は150℃以
上に設定できるため、反射赤外線の最大値は150℃以
上となシ、反射赤外線は放射赤外線と区別することがで
きる。
以上の三点の理由にニジ、はんだの有る部分を判別する
ことができる。
そこで、放射赤外線検出と反射赤外線検出の二つの検出
方式を併用し、それぞれの検出方式で効果的なはんだ付
欠陥を検査することで、多積のはんだ付欠陥を正確、か
つ、迅速に検査することができる。
また、赤外線量分布を計測し、良品判定基準と比較して
はんだ付欠陥を検出することにより検出アルゴリズムの
簡素化を図ることができる。
また、加熱手段は加熱槽な用いて基板全体を均一に加熱
するので、加熱の均一化を図ることができる。
また、加熱手段ははんだ何時に使用するはんだ槽内で基
板を加熱するように構成したので、装置の簡素化Sよび
経済性の向上を図ることができる。
赤外線照射手段では、検査部分に対して真上よりややず
れた斜め上方向から照射することにより、はんだ付部分
の形状差を検出し、はんだを容易に判別できる。更に、
照射装置を検査部分の中心の真上に中心をおく円環状に
することによって、赤外線の検査部分への均等な照射を
図ることができる。
また同手段で、赤外線照射は計測時の・みに行うため短
時間であり、基板温度の著しい上昇を生じないことから
、温度上昇による放射赤外線の変動を防ぐことができる
赤外線照射・計測手段では、照射装置にカバーを設けて
、赤外線カメラへの照射赤外線の直接入射を防ぐ。この
処理によシ基板から反射場れた赤外線のみが計測でき、
正確な情報を得ることができる。
はんだ欠陥の検出手段では、赤外線反射像を用いること
によって基板各部材の反射率の違いにより、はんだと周
辺部材とを明確に判別できる。従って、Fiんだ骨部周
辺の文字・記号、及び配線等の1蕃を受けず:二はんだ
付部の欠陥検査を短時間でかつ容易に行うことができる
〔実施例〕
第5図は本発明に係るはんだ付部の検査装置の一実施例
を示す斜視因、第6図は同じくプロンク図である。
検査対象物である回路基板1は、図示しない前王株のは
んだ付装置によって電子部品はんだ付でれ、反転手段1
1に搬入される。
反転手段11は、回路基板1のはんだ付部が上方を向く
ように、要すれば回転基板を上下反転憾ぜる。
12は加熱手段であって、回路基板を加熱する加熱槽(
図示せず)を備えている。
14は、加熱された回路基板を載置して位置き′めする
ためのx −y−zステージである。
X−Y−Zステージ上に載置された回路基板1に赤外線
を照射する照射手段15が設けられている0本例の赤外
線照射手段15はリング状に構成蔓れている。
回路基板1から放射される放射赤外iおよび回路基板1
で反射される反射赤外線を計測する赤外線計測手段16
をリング状の赤外線照射手段の上方に設置する。
18はリペアステーションであって、回路基板1のはん
だ付欠陥箇所を修理する機能を備えている。
13は搬送手段で、回路基板1を矢印a方向に搬送する
図示の10は自動演算機能お工ひ自動制御機能を備えた
処理g&置であって、反転手段11.加熱手段12 、
 X −Y−Zステージ14.赤外線照射手段151g
よひ赤外線計測手段16を制御するとともに、赤外線計
測手段16の出力信号を演算処理する。第6図に示した
記憶手段17については第7図を参照して後述する。第
5図gよび第6図に示したデイスプレー18a8よびス
ポット光源18bについては後述する。
次に、このように構成きれた本実施例の作用を説明する
。検査開始前に適宜枚数(例えば20枚)の良品回路基
板を検査装置に搬入し、加熱手段12によシ一定温度で
均一に加熱する。加熱された回路基板はX−Y−Zステ
ージ14に固定され、赤外IVil計測手段16に対し
て計測するはんだ骨部が所定位置に位置決め場れたのち
、検査箇所毎の赤外線量分布をlf′を醐し、記憶手段
17に記録する。
その後、照射装#15によシ赤外線を照射し、同様に反
射赤外線量を計測し1.記憶手段17に記録する。設定
枚数の回路基板による赤外IVilfの計測が終了した
後、記憶手段17に記録されている値に基つき、良品判
定基準の演算を行い、再度、記憶手段17に記録する。
良品判定基単に、計測結果を基に算出した平均値、標準
偏差、最大値、i&小値gよびそれらの値の組合せによ
シ構成される。
検査時には、良品判定基準作成工程と同様に回路基板は
加熱手段12によシ一定@度で均一に加熱される。加熱
された回路基板はx −y−zステージ14に固定され
、所定位置に位置決めされたのち、検査箇所毎の赤外線
量分布を計測する。その後、照射装置15によυ赤外線
を照射し、同様に反射赤外線量を計測する。各々の!t
′を側結果と対応する良品判定基準を比較してデータ処
理を行う。
データ処理は、赤外線計測手段16からの情報がアナロ
グ信号であるので、第7図に示すように、A/D変換回
路105Hによりディジタル信号に変換する。これを演
算回路iobに送信し各種演算処理(例えば最大値、最
小値、平均値等の算出)を行って、比較回路IQQに送
信する。比較回路では、記憶手段17に入力δれている
検査対象と同一箇所の良品判定基準の情報を取シ出し、
演算回路からの情報と比較して、各種はんだ付欠陥の特
徴を抽出し、はんだ付欠陥を検出する。
このはんだ付欠陥の検出について、さらに具体例を挙げ
て詳述する。ここで用いる第8図から第12図に?いて
は、(a)図は欠陥と良品とのモデルの断面、(b)図
は計測される赤外線量の分布の画像、(0) 、 (d
)図は直線A −A’又は直線B −B’上の赤外線分
布を示す。
次に、はんだ付欠陥を分類し、それぞれのはんだ付欠陥
の検出についての具体例を説明する。
第8図(a) U 、はんだ付欠陥であるブリッジCを
生じた部分と、ブリッジの無い正常な部分dとを対比し
て示した模式的な断面図である。
図にどいて、列設されたリード6は、基板1上の配線2
に対して、はんだ4によって接合されている。
第8図(b)は、上記(a)図を該図の右方から見た赤
外Ivi1gNである。
上記(b)図に示した直@A −A’上の赤外線量の分
布は(c)図のようになシ、直線B −B’上の赤外線
蓋の分布は(d)図のようになる。
(d)図では、ブリッジ欠陥に相当する箇所θが低い値
となっている。
以上の特徴をふまえると、検査対象のはんだ骨部間で赤
外線量の分布を計測し、第8図(d)に示す様な△Eの
有無を求めることで、ブリッジが検出できる。
第9図(a)にどいて、2は配線、6はリード、4はは
んだであシ、fは欠陥の無い正常なはんだ骨部、gは空
洞7を生じた穴あき欠陥の有るはんだ骨部である。
第9図(b)は%(a)図を図の下方から見た赤外線像
であって、その直線A −A’上の赤外線量分布を第9
図(0) 、 (d)に示した。
(b1図にエフ、尺あき欠陥部は赤外縁藍が増加するこ
とが分かる。
(d)図において、赤外線量が突出している部分りが穴
あき欠陥を示している。これは、放射赤外線が空洞7内
で多重反射により高い放射率を示し、高い放射赤外線を
出すためである。
この特徴を抽出することにLシ穴あき欠陥が検出可能と
なる。
第10区(a)において、3はチップ部品であシ、1正
常なはんだ何部である。図示のj部は、はんだ無し欠陥
部である。
第10図(b)は、(a)図の下方から見た赤外線像で
あって、その直線A −A’上の赤外線量分布を第10
図(o)に示した。
(Q)図(二おいて、はんだの有る部分i′は基板より
も高い赤外線を示すが、はんだの無い部分jは基板より
低い赤外線蓋を示す。これは、はんだ無しの部分が基板
よシも放射率が低く、かつ、はんだよシも反射率の低い
材料によって形成きれた配線2であるためと、形状が平
坦なために反射赤外線がほとんど検出きれないためであ
る。
以上のf#徴を抽出することにより、はんだ無し欠陥の
検出が可能となる。
第11図(a)に?いて2は配線、6はリードビン、4
ははんだであり、k部は正常なはんだ何部であり、L必
要以上にはんだが形成場れたはんだ過多欠陥部である。
赤外線像を示した(b)図、3よびそのA−A’縁線上
赤外線量分布を示した(o)図から、はんだ過多部βは
正常部kに比して赤外線量の最大値部分が狭いことが分
かる。これははんだ過多FM11は、はんだが碗状に盛
り上がってその頂上部がほぼ水平になシ、反射赤外線が
赤外線カメラに入射しないためである。水平な平坦面に
よる反射赤外線が赤外線カメラ(赤外線計測手段16)
に入射しないことについては、第4図(a)について説
明したごとくである。
この特徴を抽出することよシはんだ過多欠陥が検出可能
となる。
第12図(a)に8いて2は配線、6はリードビン、4
ははんだであシ、9部は正常なはんだ何部を示し、rは
はんだ過少欠陥を示している。
赤外線像を示した(b)図によシ、はんだ過少欠陥部は
正常部に比して赤外線蓋が最大となる部分が中央に集中
し、かつ狭いことが分かる。
同図(o) 、 (d)は上記(b)区のA −A’縁
線上赤外線量分布を示している。
正常なはんだの場合の最大値区域の径寸法tははんだ過
少部の最大値区域の径寸法Vに比して大きく、かつ、中
央部の径寸法Uの区域は最大値よシも赤外線蓋が少なく
なっている。
はんだ過少欠陥が有る場合、赤外線量の最大である区域
(径寸法Vの区域)が狭いのは、はんだのぬれ状態が悪
いので正常なフィレットを形成せず、リード6周辺のみ
が赤外線を反射するためである。
よってこの特徴を抽出することよpはんだ過少欠陥が検
出可能となる。
以上のようなデータ処理で欠陥が検出8れると、第6区
、第7図の記憶手段17(例えばRAM 、 F D等
)に基板番号と欠陥個所の位置・種類などの情報を出力
する。この出力は他の![への送信も可能である。
例えば欠陥情報を前工程であるはんだ付作業ステー7!
yンにフィードバックして、はんだ付作業ステーゾ日ン
の作業条件(はんだ溶融温度や噴出圧力など)を改善さ
せることも1効であり、また、重大欠陥が続発したとき
は前工程を緊急停止せしめることも考えられる。
本実施例に8いては、はんだ何部の欠陥情報なリペアス
テーション(第5図に示した図面参照番号18)に伝達
する。
リペアステージ冒ンでは、作業者にデイスプレィ18a
によって欠陥箇所及び種類を表示する。
更に、処理装置10(第5図参照)の命令で送信きれた
出力(:基づいて、スポット光源18bにより欠陥箇所
を作業者(二指示することもできる。
第13図は前述の実施例に′j6ける良品判定基準作成
工程を示すフローチャートである。
第14図は前述の実施例におけるはんだ何部の検査1株
を示すフローチャートである。
このように、本実施的のはんだ付検査装置によれば、回
路基板を加熱し、回路基板から発生する放射赤外線を計
測した後5赤外線を照射し、その反射赤外線を計測する
という単純な構成と容易な操作で、従来困難であった回
路基板のはんだ付検査が自動化可能となる。このことに
ニジ、回路基板の検査効率向上、品質向上を図ることが
できる。
第15図はりベアステーションに8ける修正作業を示す
フローチャートである。
また更に、赤外線照射手段に以下のような機能を持たせ
ることにより、検出精度を上けることができる。第16
図によりその機能の例を説明する。
図(a)は第5図におけるA矢視図を示し、図(b)は
図(a)に8けるB矢視図を示す。
この赤外線照射装[15’は1反射面16aをもつカバ
ー15bが設けられている。これにより赤外線照射装#
15′から投射された赤外線が赤外線計測手段16へ直
接入射する虞が無く、出射された赤外線は有効に回路基
板に向けて照射される。
この実施例の赤外線照射装置15′はシャッタ1SCを
設けることによシ反射光#f測時のみ赤外線を照射し、
基板への赤外線照射を蚊時間にするというものである。
シャッタ15oは金型の複数の平板で構成され、軸15
dを中心にして往復円弧矢印のように往復回動する。こ
のシャッタ15cは伝導手段(例えばワイヤ等)によp
モータ(図示せず)に接続し、開閉1動を可能とする。
シャッタj5oの開閉は赤外線照射と同期して処理装置
110(第5図参照)によって制御きれる。
赤外線照射を長時間行うと、基板が加熱ちれて放射赤外
線が増加し、良い計測結果を得ることが困難になる。だ
が上記の処理によシ%最小限の赤外線照射で照射による
基板の加熱を防けるため、検査の精度を上げることがで
きる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、簡単な装置、簡単で容易な手法を用い
て、自動的にかつ迅速、確実にはんだ付欠陥を検出する
ことができる。特に、 (a)  検査前に適宜枚数の良品の回路基板を用いて
検査箇所毎に良品判定基準を自動的に作成することにエ
リ、回路基板の機種、およびはんだ付条件が変更された
場合でも迅速に対応でき、かつ、回路基板内の赤外it
のばらつきの影響による検出率の低下などの問題が解消
される。
(b)  赤外線を利用することにニジ、可視光線を利
用したとき1;問題となる、環境(周辺)等の影響を除
去することができる。すなわち、はんだ形状の画像によ
る計測の際、基板の印刷文字・記号や配線等の1蕃がほ
とんどない、よって、検査結果の信頼度の向上を図るこ
とができる。
(0)放射赤外線検出方式と反射赤外線検出方式のそれ
ぞれの長所を生かすことができるため、多種類の欠陥を
精度よく検査することが可能である。
(d)  赤外線を対象に対して垂直ではなくやや角度
を持たせた斜上方向よシ照射することによって、はんだ
付部のフィレット等の形状を明確に計測することができ
る。
(e)  計測手段に赤外線カメラを利用して検査灼象
の情報をgllJIとして取う込むことによって、広範
囲の検査を行うことができる。
44、図面簡単な説明 第1図は1本発明に係る方法ど工ひ同装置の一実施例の
ブロック図、 第2図は、はんだと他の基板構成部材との放射赤外線量
の比較を示すグラフ、 第3図は、はんだと他の基板構成部材との照射赤外装置
による反射赤外線量の比較を示すグラフ、第4図は、基
板各部材に赤外線を照射した場合の反射方向を示し、(
anti基板、(b)t−1はんだ付部。
(c)Fiチック部品にそれぞれ赤外線を照射したとき
の反射光の方向を示す説明図、 第5図は、本発明によるはんだ付検査装置の一実施例の
斜視図1w、6図はその装置構成を示すブロック図であ
る。
第7図は同じく信号処理機構を示すブロック図、第8図
ないし第12図は、はんだ付欠陥検出方法の具体例の説
明図。
第8図は、ブリッジ欠陥を示し、(a)はその断面図、
(b)はその赤外線量の分布のli1′側画像の平面図
、(c) 、 (diは各々直線AA’、BB’上の赤
外線蓋の分布図。
第9図(a)は孔あき欠陥の断面図、同図(b)はその
赤外線画像の平面図5同凶(o) 、 (d)は直線A
−A’上の赤外線量分布図。
第10図(a)ははんだなし欠陥の断面図5同図(b)
はその赤外#画像の平面図、同図(o)直!A −A’
上の赤外線量分布図。
第11図(a)ははんだ過多欠陥の断面図、同図(b)
はその赤外a画像の平面図、同図(o) 、 (d)は
直線A−A’上の赤外#!量分布図、 第12図(a)ははんだ過少欠陥の断面図、同図(b)
はその赤外線画像の平面図、同図(a) 、 (d)は
直線A−A’上の赤外線量分布図、 第13図り、良品判定基準作成手順を示す7゜−チャー
ト、第14図は、はんだ付検査手順を示すフローチャー
ト、第15図は、はんだ欠陥の修正処理手順を示すフロ
ーチャートである。
第16図(a)は前記と具Aる実施例に3ける赤外線照
射手段を示す模式的な断面図、同図(b)は七のB矢視
図である。
1・・・回路基板 2・・・配線 5・・・チップ部品 4・・・はんだ 6・・・リードピン 10・・・処理装置 10a・・・A/D変換回路 10b・・・演算回路 10、・・・比較回路 11・・・反転手段 12・・・加熱手段 14・・・X−Y−Zステージ 15・・・赤外線照射手段 16・・・赤外線計測手段 17・・・記憶手段 18・・・欠陥表示・修正手段 18a・・・デイスプレィ 18b・・・スポット発光手段。
代理人 弁理士 小川勝男、−一゛ 第 21¥1 温度 第 5図 dト    タト    a   !!!、    邊
寸    11! 4図 (C) 兼 50 第 60 第 80 (a)           (b) (c)         (d) ハA′上仕置       8B’上イ立星第 9口 AA’上イ立j【 第10口 (a) (C/) AA’上イtしδ1 第110 (b) (C)         (d) AA’上でイ’−1 第120 (c)(d) AA’上住上 第15函 第14図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.電子部品をはんだ付実装した回路基板のはんだ付部
    を検査する方法において、 検査前に適宜枚数の良品基板を用いてはんだ付部の赤外
    線量を計測し、 上記計測結果を基にして良品判定基準を作成し、 検査時にはんだ付部からの赤外線量を計測し、前記赤外
    線の計測値と良品判定基準とに基づいてはんだ付欠陥の
    有無を判別することを特徴とするはんだ付部の検査方法
  2. 2.電子部品をはんだ付実装した回路基板のはんだ付部
    を検査する装置において、 検査前に良品基板を用いて良品判定基準を作成する手段
    と、 前記回路基板からの赤外線量の分布を計測する手段と、 前記計測手段による計測値と前記良品判定基準に基づき
    、これを解析してはんだ付部の欠陥を算出する演算手段
    とを含むことを特徴とするはんだ付部の検査装置。
  3. 3.請求項1において、前記はんだ付部から計測する赤
    外線量は、 はんだ付部から放射される赤外線量であるはんだ付検査
    方法。
  4. 4.請求項1において、前記はんだ付部から計測する赤
    外線量は、 回路基板を所定温度に加熱した後に、はんだ付部から放
    射される赤外線量であるはんだ付検査方法。
  5. 5.請求項1において、前記はんだ付部から計測する赤
    外線量は、回路基板に赤外線を照射し、その照射赤外線
    の反射赤外線量であるはんだ付検査方法。
  6. 6.請求項2において、前記良品基板は、量産基板の中
    から任意に抽出した基板であるはんだ付検査装置。
  7. 7.請求項2において、前記良品基板は、意図的に限度
    見本として作成した基板であるはんだ付検査装置。
  8. 8.請求項2において、前記赤外線量の計測手段として
    、赤外線カメラを用いるはんだ付検査装置。
JP30235990A 1990-11-09 1990-11-09 はんだ付検査方法及びその装置 Pending JPH04175649A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008018591A1 (fr) * 2006-08-10 2008-02-14 I-Pulse Kabushiki Kaisha Appareil et procédé d'inspection
WO2008035765A1 (fr) * 2006-09-21 2008-03-27 I-Pulse Kabushiki Kaisha Appareil d'inspection

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