JPH05223766A - ハンダ付検査装置 - Google Patents
ハンダ付検査装置Info
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- JPH05223766A JPH05223766A JP2877092A JP2877092A JPH05223766A JP H05223766 A JPH05223766 A JP H05223766A JP 2877092 A JP2877092 A JP 2877092A JP 2877092 A JP2877092 A JP 2877092A JP H05223766 A JPH05223766 A JP H05223766A
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気部品のハンダ付状態を検査するハンダ付
検査装置に関するもので、通電せずに比較的簡便にしか
も高い確率でハンダ付状態の異常を検出できることを目
的とする。 【構成】 １０μm 帯とそれより短い波長帯の２波長帯
を感度とする熱赤外カメラ１Ａ，１Ｂを設け、当該熱赤
外カメラ１Ａ，１Ｂにより、常温より高くハンダ付けを
損なわない程度の温度範囲内のプリント基板６の熱画像
を、常温標準物体７の熱画像を基準として取得して、そ
の熱赤外差画像とともに該差画像の２波長帯間の比画像
を処理ユニットで形成・表示することにより、通電せず
に、比較的簡便に高い確率でハンダ付異常を検出でき
る。
検査装置に関するもので、通電せずに比較的簡便にしか
も高い確率でハンダ付状態の異常を検出できることを目
的とする。 【構成】 １０μm 帯とそれより短い波長帯の２波長帯
を感度とする熱赤外カメラ１Ａ，１Ｂを設け、当該熱赤
外カメラ１Ａ，１Ｂにより、常温より高くハンダ付けを
損なわない程度の温度範囲内のプリント基板６の熱画像
を、常温標準物体７の熱画像を基準として取得して、そ
の熱赤外差画像とともに該差画像の２波長帯間の比画像
を処理ユニットで形成・表示することにより、通電せず
に、比較的簡便に高い確率でハンダ付異常を検出でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気回路基板に電気部品
がハンダ付された状態を自動的に検査し、異常ハンダ付
状態を検出するハンダ付検査装置に関するものである。
がハンダ付された状態を自動的に検査し、異常ハンダ付
状態を検出するハンダ付検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気回路基板のハンダ付工程は自
動化が進んできているが、検査工程の自動化が課題とし
て残されている。
動化が進んできているが、検査工程の自動化が課題とし
て残されている。
【０００３】従来は目視に代えて可視カメラで判定する
方法が検討されていたが、パタ−ン認識を含めた識別が
容易でなく、熱赤外カメラによる判別方式が注目され一
部実施されはじめている。
方法が検討されていたが、パタ−ン認識を含めた識別が
容易でなく、熱赤外カメラによる判別方式が注目され一
部実施されはじめている。
【０００４】以下、従来の熱赤外カメラを用いたハンダ
付検査装置と、方法について説明する。
付検査装置と、方法について説明する。
【０００５】図２は従来のハンダ付検査装置の概念を示
すもので、図２（ａ）は同平面図、（ｂ）は同正面図で
ある。図２において、２１は熱赤外カメラである。２２
は試料保持運搬部で、試料（例えば、プリント基板）２
３を左から右へステップバイステップで送る役割を果た
す。２４は画像メモリと当該画像の処理を行う処理部を
有する処理ユニットである。
すもので、図２（ａ）は同平面図、（ｂ）は同正面図で
ある。図２において、２１は熱赤外カメラである。２２
は試料保持運搬部で、試料（例えば、プリント基板）２
３を左から右へステップバイステップで送る役割を果た
す。２４は画像メモリと当該画像の処理を行う処理部を
有する処理ユニットである。
【０００６】以上のように構成されたハンダ付検査装置
は、まず、ハンダ付が完了したプリント基板２４は試料
保持運搬部２２に設置され、左から右（矢印Ａの方向）
へ運ばれる。この間に図示していない電源が入れられ、
ハンダ付異常のあるプリント基板２４は異常負荷がかか
った部分が発熱し、それを熱赤外カメラ２１で発見する
ことによりハンダ付異常を検出することになる。
は、まず、ハンダ付が完了したプリント基板２４は試料
保持運搬部２２に設置され、左から右（矢印Ａの方向）
へ運ばれる。この間に図示していない電源が入れられ、
ハンダ付異常のあるプリント基板２４は異常負荷がかか
った部分が発熱し、それを熱赤外カメラ２１で発見する
ことによりハンダ付異常を検出することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成では、ハンダ付が正常でなくても、導通がとれていれ
ば、異常発熱はなく、異常は発見できない。また製造ラ
イン途中で、通電できない状態のプリント基板を検査し
なければならないことがあり、その場合には通電方式は
適用できないので、外部から加熱して、放射率の差でハ
ンダ部を識別する方法をとるが、この方式では、ブリッ
ジハンダなどは判別できても、ハンダの付き具合の判定
基準になるハンダ表面の良否については識別不能で、両
方式を併用しても、判別不能である。その上、通電によ
る異常発熱で、部品を損傷する危険性が残るという課題
を有していた。
成では、ハンダ付が正常でなくても、導通がとれていれ
ば、異常発熱はなく、異常は発見できない。また製造ラ
イン途中で、通電できない状態のプリント基板を検査し
なければならないことがあり、その場合には通電方式は
適用できないので、外部から加熱して、放射率の差でハ
ンダ部を識別する方法をとるが、この方式では、ブリッ
ジハンダなどは判別できても、ハンダの付き具合の判定
基準になるハンダ表面の良否については識別不能で、両
方式を併用しても、判別不能である。その上、通電によ
る異常発熱で、部品を損傷する危険性が残るという課題
を有していた。
【０００８】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、通電せずに比較的簡便にしかも高い確率でハン
ダ付状態の異常を検出できるハンダ付検査装置を提供す
ることを目的とする。
もので、通電せずに比較的簡便にしかも高い確率でハン
ダ付状態の異常を検出できるハンダ付検査装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、１０μm 帯とそれより短い波長帯の２波長
帯を観測できる熱赤外カメラと画像メモリと信号処理部
を主構成要素とした装置で、室温より高く、ハンダ付状
態が損なわれない温度範囲で、試料を加熱し、その熱赤
外放射像を観測し、各熱赤外放射像の比像を表示してハ
ンダ付の異常部分の識別表示を可能にしている。
に本発明は、１０μm 帯とそれより短い波長帯の２波長
帯を観測できる熱赤外カメラと画像メモリと信号処理部
を主構成要素とした装置で、室温より高く、ハンダ付状
態が損なわれない温度範囲で、試料を加熱し、その熱赤
外放射像を観測し、各熱赤外放射像の比像を表示してハ
ンダ付の異常部分の識別表示を可能にしている。
【００１０】
【作用】本発明は上記構成によって、ハンダ部とプリン
ト基板の熱赤外放射率の温度依存性の差を常温より高い
温度で観測することにより両者の識別を可能にし、しか
も２波長帯での信号比を取得評価することにより、ハン
ダ表面の酸化状態や凝固状態の微妙な差が熱赤外放射の
波長特性に反映されるので、その差を識別することが可
能になる。
ト基板の熱赤外放射率の温度依存性の差を常温より高い
温度で観測することにより両者の識別を可能にし、しか
も２波長帯での信号比を取得評価することにより、ハン
ダ表面の酸化状態や凝固状態の微妙な差が熱赤外放射の
波長特性に反映されるので、その差を識別することが可
能になる。
【００１１】なお、室温状態で熱赤外像を観測すると、
熱放射率が異なっても赤外強度分布から算定できる等価
輝度温度は、ほんど差異がないことを説明しておく。即
ち、放射率の低い金属部表面からは、熱赤外の放射自体
は少ないが、周囲からの熱放射を反射するので、（数
１）で明らかなように、放射率の差は識別できない。
熱放射率が異なっても赤外強度分布から算定できる等価
輝度温度は、ほんど差異がないことを説明しておく。即
ち、放射率の低い金属部表面からは、熱赤外の放射自体
は少ないが、周囲からの熱放射を反射するので、（数
１）で明らかなように、放射率の差は識別できない。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１４】図１は本発明の一実施例におけるハンダ付
検査装置の概念図である。図１において、１Ａ，１Ｂは
プリント基板６からの熱画像を入力する熱赤外カメラ、
２は同熱赤外カメラ１Ａ，１Ｂの画像メモリ、３は信号
処理と表示部を兼ねた処理ユニットで、これから判定信
号が出てくることになる。処理ユニット３にはあらかじ
め定められたレベル以上あるいは以下の信号強度を示す
部分を検出し、その存在を知らせかつ、その位置を表示
する識別表示部を有している。４は熱赤外カメラ１Ａ，
１Ｂの前面に設けられた回転セクタ、５は観測すべき試
料（例えば、プリント基板）、６は当該プリント基板６
を保持・搬送する試料保持運搬部、７は常温標準物体
（常温状態の標準的なプリント基板）である。
検査装置の概念図である。図１において、１Ａ，１Ｂは
プリント基板６からの熱画像を入力する熱赤外カメラ、
２は同熱赤外カメラ１Ａ，１Ｂの画像メモリ、３は信号
処理と表示部を兼ねた処理ユニットで、これから判定信
号が出てくることになる。処理ユニット３にはあらかじ
め定められたレベル以上あるいは以下の信号強度を示す
部分を検出し、その存在を知らせかつ、その位置を表示
する識別表示部を有している。４は熱赤外カメラ１Ａ，
１Ｂの前面に設けられた回転セクタ、５は観測すべき試
料（例えば、プリント基板）、６は当該プリント基板６
を保持・搬送する試料保持運搬部、７は常温標準物体
（常温状態の標準的なプリント基板）である。
【００１５】以上のように構成されたハンダ付検査装置
について、その動作を説明する。まず、ハンダ付された
プリント基板５は、ハンダ付け部分を損なわない範囲で
常温より高い、あらかじめ定められた温度にほぼ保持さ
れて、プリント基板保持運搬部５に設置される。必要が
あれば、測定点Ａに至るまで、温度保持用ヒ−タを設置
するが、通常その間の時間は無視し得るほど短いので、
その部分でのヒ−タは不要である。
について、その動作を説明する。まず、ハンダ付された
プリント基板５は、ハンダ付け部分を損なわない範囲で
常温より高い、あらかじめ定められた温度にほぼ保持さ
れて、プリント基板保持運搬部５に設置される。必要が
あれば、測定点Ａに至るまで、温度保持用ヒ−タを設置
するが、通常その間の時間は無視し得るほど短いので、
その部分でのヒ−タは不要である。
【００１６】観測位置に置かれたプリント基板５からの
熱赤外放射は回転セクタ４の開閉効果により交互に２つ
の熱赤外カメラ１Ａ，１Ｂの熱画像入力ヘッドに入射
し、回転セクタの両面とも熱赤外放射に対し９５％以上
の高反射率の鏡面になっているので、その効率を補正し
てデ−タ処理をすれば、問題なく、しかも、プリント基
板５からの熱赤外放射を受けていない方の熱画像入力ヘ
ッドには室温からの熱赤外放射を受けるようになってい
ることは図１から明らかである。
熱赤外放射は回転セクタ４の開閉効果により交互に２つ
の熱赤外カメラ１Ａ，１Ｂの熱画像入力ヘッドに入射
し、回転セクタの両面とも熱赤外放射に対し９５％以上
の高反射率の鏡面になっているので、その効率を補正し
てデ−タ処理をすれば、問題なく、しかも、プリント基
板５からの熱赤外放射を受けていない方の熱画像入力ヘ
ッドには室温からの熱赤外放射を受けるようになってい
ることは図１から明らかである。
【００１７】本実施例では約１００℃に保持したハンダ
付け済みプリント基板５を観測するようにした。赤外カ
メラ１Ａは１０μm 帯、赤外カメラ１Ｂは４．５μm 帯
に感度があり、その波長範囲は、それぞれ９〜１１μm
、４〜５μm である。
付け済みプリント基板５を観測するようにした。赤外カ
メラ１Ａは１０μm 帯、赤外カメラ１Ｂは４．５μm 帯
に感度があり、その波長範囲は、それぞれ９〜１１μm
、４〜５μm である。
【００１８】常温よりΔＴだけ高い、赤外放射率εの物
体からの赤外放射量をＩM ［Ｔ0 ＋△Ｔ］とし、常温標
準体の熱赤外放射量、すなわち、ＩM ［Ｔ0 ］との差
を、ΔＩM とすると、それらは（数２）で表すことがで
きる。
体からの赤外放射量をＩM ［Ｔ0 ＋△Ｔ］とし、常温標
準体の熱赤外放射量、すなわち、ＩM ［Ｔ0 ］との差
を、ΔＩM とすると、それらは（数２）で表すことがで
きる。
【００１９】
【数２】
【００２０】つまり、ΔＩM は、ΔＴに比例し、比例定
数は、Ｃεということになる。この比例定数は温度と波
長の関数で、特にεの温度依存性と波長依存性は物質状
態固有の特性を表すので、この値を判定に用いることに
より物質状態識別が可能になる。即ち、ふたつの波長帯
のε値の比をとることによりそれが実現する。例えば、
金属色に輝くハンダ表面は２波長帯ともに放射率が低
く、金属色に輝いていても表面に凝固時の収縮しわがあ
ると、４．５μm 帯の放射率が高く、長波長になるほど
低くなり、４．５μm 帯では１０μm 帯の放射率より高
いことになる。また、酸化されたハンダ面は両波長帯と
もに同じように放射率が高い。
数は、Ｃεということになる。この比例定数は温度と波
長の関数で、特にεの温度依存性と波長依存性は物質状
態固有の特性を表すので、この値を判定に用いることに
より物質状態識別が可能になる。即ち、ふたつの波長帯
のε値の比をとることによりそれが実現する。例えば、
金属色に輝くハンダ表面は２波長帯ともに放射率が低
く、金属色に輝いていても表面に凝固時の収縮しわがあ
ると、４．５μm 帯の放射率が高く、長波長になるほど
低くなり、４．５μm 帯では１０μm 帯の放射率より高
いことになる。また、酸化されたハンダ面は両波長帯と
もに同じように放射率が高い。
【００２１】このようにふたつの波長帯のε値の比を判
定基準にすると微妙なハンダ付け状態の識別が可能にな
る。そこで、両波長帯の観測値、ΔＩM の比を求める
と、それは（数３）で算出できる。
定基準にすると微妙なハンダ付け状態の識別が可能にな
る。そこで、両波長帯の観測値、ΔＩM の比を求める
と、それは（数３）で算出できる。
【００２２】
【数３】
【００２３】これはまさに、放射率の比である。Ｃは物
質に無関係の物理定数で、算出できるから、単なる定数
に過ぎない。
質に無関係の物理定数で、算出できるから、単なる定数
に過ぎない。
【００２４】そこで、画像デ−タレベルでこの比を算出
表示すればその画像内で、ハンダ付け状態の判定が可能
になるわけである。
表示すればその画像内で、ハンダ付け状態の判定が可能
になるわけである。
【００２５】得られた熱赤外画像と比画像は、あらかじ
め定められたレベルを判定の基準として異常判定を行
う。判定結果は信号として外部へ出力するが、本実施例
では、異常と判定したときだけ、出力し、かつその部分
を表示することにした。
め定められたレベルを判定の基準として異常判定を行
う。判定結果は信号として外部へ出力するが、本実施例
では、異常と判定したときだけ、出力し、かつその部分
を表示することにした。
【００２６】これにより、まず、ハンダ付及び金属端子
部の基準配置図から予測できる赤外放射分布と熱赤外画
像とを比較して、ハンダブリッジやハンダ過剰、ハンダ
不足などを判定し、第１分類の異常を検出する。次に比
画像で、微妙なハンダ欠陥を検出して、２段構えのハン
ダ付異常の検出が可能となる。
部の基準配置図から予測できる赤外放射分布と熱赤外画
像とを比較して、ハンダブリッジやハンダ過剰、ハンダ
不足などを判定し、第１分類の異常を検出する。次に比
画像で、微妙なハンダ欠陥を検出して、２段構えのハン
ダ付異常の検出が可能となる。
【００２７】この結果から明らかなように、本実施例に
よるハンダ付検査装置は、１０μm帯とそれより短い波
長帯の２波長帯を観測できる熱赤外カメラで、常温より
高い温度に保持された試料を測定し、熱赤外放射率波長
特性の差違を利用して、ハンダ付異常を検出し、検出率
の点で優れた効果が得られる。
よるハンダ付検査装置は、１０μm帯とそれより短い波
長帯の２波長帯を観測できる熱赤外カメラで、常温より
高い温度に保持された試料を測定し、熱赤外放射率波長
特性の差違を利用して、ハンダ付異常を検出し、検出率
の点で優れた効果が得られる。
【００２８】以上のように本実施例によれば、室温より
高い試料の赤外画像を取得し、異なる波長帯の熱赤外放
射率の差でハンダ部の状況を識別し、具体的には、常温
標準体からの熱赤外放射量を基準とした熱赤外像につい
てふたつの波長帯の画像の比をとることで、通電するこ
となく、比較的簡単な装置で、しかも高い確率で異常を
検出することができる。
高い試料の赤外画像を取得し、異なる波長帯の熱赤外放
射率の差でハンダ部の状況を識別し、具体的には、常温
標準体からの熱赤外放射量を基準とした熱赤外像につい
てふたつの波長帯の画像の比をとることで、通電するこ
となく、比較的簡単な装置で、しかも高い確率で異常を
検出することができる。
【００２９】なお、加熱なしで、ハンダ付工程での余熱
で、プリント基板が室温より高くなっていることを利用
して検査することも可能である。その場合、いわゆる定
常状態を測定するのではなく、放冷状態のある時点を測
定することなるが、異常検出には何ら差し支えない。そ
れは、２波長帯の観測条件で、温度変化の速度に比較し
て、観測速度を十分早くすることができるので、試料の
温度はほぼ同じと考えられ、その差は無視し得るからで
ある。
で、プリント基板が室温より高くなっていることを利用
して検査することも可能である。その場合、いわゆる定
常状態を測定するのではなく、放冷状態のある時点を測
定することなるが、異常検出には何ら差し支えない。そ
れは、２波長帯の観測条件で、温度変化の速度に比較し
て、観測速度を十分早くすることができるので、試料の
温度はほぼ同じと考えられ、その差は無視し得るからで
ある。
【００３０】また、もちろん試料の温度は正確に把握さ
れている必要はなく、概略把握しておけばよい。という
のは、熱赤外放射率の温度依存性はゆるやかであり、正
確な温度情報は不要なのである。
れている必要はなく、概略把握しておけばよい。という
のは、熱赤外放射率の温度依存性はゆるやかであり、正
確な温度情報は不要なのである。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明は、熱赤外カメラと
画像メモリと信号処理部を主要構成とし、該熱赤外カメ
ラが常温より高い温度の試料と常温標準物体の熱画像を
１０μm 帯とそれより短い波長帯の２波長帯で観測で
き、常温標準物体を基準とした試料の熱赤外差画像とと
もに該差画像の２波長帯間の比画像を演算表示すること
により、通電する必要もなく、比較的簡単に、適確にハ
ンダ付異常を検出することができる優れたハンダ付検査
装置と方法を実現できるものである。
画像メモリと信号処理部を主要構成とし、該熱赤外カメ
ラが常温より高い温度の試料と常温標準物体の熱画像を
１０μm 帯とそれより短い波長帯の２波長帯で観測で
き、常温標準物体を基準とした試料の熱赤外差画像とと
もに該差画像の２波長帯間の比画像を演算表示すること
により、通電する必要もなく、比較的簡単に、適確にハ
ンダ付異常を検出することができる優れたハンダ付検査
装置と方法を実現できるものである。
【図１】本発明の一実施例におけるハンダ付検査装置の
概念図
概念図
【図２】従来のハンダ付検査装置の概念図
１ 熱赤外カメラ ２ 画像メモリ ３ 処理ユニット ４ 回転セクタ ５ 試料保持運搬部 ６ プリント基板 ７ 常温標準体（常温標準プリント基板）
Claims (3)
- 【請求項１】 常温より高い温度の試料と、前記試料に
対する常温標準物体と、前記試料及び常温標準物体の熱
赤外放射画像を略１０μm 帯の波長帯で入力する第１の
熱赤外カメラと、前記試料及び常温標準物体の熱赤外放
射画像を略１０μm 帯より短い波長帯で入力する第２の
熱赤外カメラと、前記第１、第２の熱赤外カメラに入力
させる前記試料画像と常温標準物体画像を切り替えるセ
レクタと、前記第１、第２の熱赤外カメラによる前記試
料の熱赤外放射画像と前記常温標準物体からの熱赤外放
射量からの増分に相当する２の熱赤外放射差像について
２波長帯間での比像を表示してハンダ付の異常部分を検
出する処理手段とを具備したハンダ付検査装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセレクタは、第１、第
２の熱赤外カメラの検出ヘッド部に設けた回転セクタで
あり、当該回転セクタの回転により交互に試料を観測で
き、試料を見ていないときは常温標準体を見るような構
成にしたことを特徴とする請求項１記載のハンダ付検査
装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の処理手段は、あらかじ
め定められたレベル以上あるいは以下の信号強度を示す
部分を検出し、その存在を知らせかつ、その位置を表示
する識別表示部を有していることを特徴とする請求項１
記載のハンダ付け検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2877092A JPH05223766A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | ハンダ付検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2877092A JPH05223766A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | ハンダ付検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223766A true JPH05223766A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12257646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2877092A Pending JPH05223766A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | ハンダ付検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05223766A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013537315A (ja) * | 2010-09-20 | 2013-09-30 | ライフスキャン・インコーポレイテッド | 監視装置の測定向上のための装置および方法 |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP2877092A patent/JPH05223766A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013537315A (ja) * | 2010-09-20 | 2013-09-30 | ライフスキャン・インコーポレイテッド | 監視装置の測定向上のための装置および方法 |
| US9482640B2 (en) | 2010-09-20 | 2016-11-01 | Lifescan, Inc. | Apparatus and method for improved measurements of a monitoring device |
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