JPH0658893A - 電子部品の接合部検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品被検査部の所定の位置に正確に熱エ
ネルギーを照射するため、および撮像した熱画像を画像
処理する際に被検査部の所定の位置に精度よく検査用ウ
ィンドウを設定するために、基準となる接合部各部位を
的確に認識して電子部品の接合部の良否を正確に判定す
る方法および装置を提供すること。 【構成】 熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に
熱エネルギーを照射し、被検査部から放射される赤外線
を赤外線カメラにより撮像し、撮像した熱画像を画像処
理することにより電子部品の接合部を検査する方法およ
び装置。撮像により得られた画像データを画像処理して
ヒストグラムを抽出してモード法によりしきい値を算出
し、このしきい値を用いて画像データを２値化し、接合
部各部位の図形を収縮・膨脹してノイズ除去および図形
切り離しを行い、切り離された各部位図形をフィレ径で
取り囲んで各部位を囲む矩形を設定し、この矩形を基準
として所定の位置に熱エネルギーを照射するようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の接合部の検
査方法および装置に係り、特に電気回路基板のはんだ付
けなどによる接合箇所の接合状態を温度分布により検査
する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、電子部品の接合部、たとえば電気回路基板のはんだ
付け部は欠陥が多く、接合部の検査方法として種々の提
案がある。

【０００３】米国のバンゼッティ社で開発された検査装
置は、プリント回路基板の各接合部を自動的に検査する
装置である〔センサ技術、１９８２年８月号、（Ｖｏ
ｌ．２．Ｎｏ．９）ｐ．４７〜５０〕。

【０００４】この方法は、レーザービームではんだ接合
部を加熱し、はんだ接合部から放射される赤外線を検出
することによって接合部表面の温度を測定し、当該接合
部表面の温度変化により、はんだ接合部の状態を判断す
るものである。すなわち、欠陥のある接合部は正常な接
合部より温度上昇が速いという現象に基いている。この
方法は、従来目視検査に頼っていた電子部品の接合部の
検査を自動化する意味で画期的である。

【０００５】しかし、はんだ接合部表面の局部的な温度
の時間的変化のみから接合部の品質を判定するために、
検査精度が低いという基本的な弱点を持っている。

【０００６】本願の発明者等は、かかる問題点を解決す
るために、ある局部的な温度の時間的変化のみを検出し
て接合部の良否を判定するのでなく、接合部全体を面と
して捉え、接合部の欠陥の形状と対応する温度分布を熱
画像として記憶し、当該熱画像を画像処理することによ
って接合部のはんだ付けの欠陥を判別し、接合部の良否
を判定する電子部品の接合部検査方法を提案している
〔特開昭６３−３０５２３８号（特願昭６２−１４１１
８２号）「電子部品の接合部検査方法」〕。

【０００７】当該提案の方法においても、個々のはんだ
接合部に熱エネルギーを照射し、当該はんだ接合部を加
熱する必要があることは、バンゼッティ社の方法と同じ
である。

【０００８】バンゼッティ社で開発された自動検査装置
では、新しい電気回路基板を検査する場合には、当該基
板上のはんだ接合部の位置を、目視による手動操作によ
ってコンピュータにプログラミングする。目視で行うた
めに、可視光であるＨｅ−ＮｅレーザービームがＹＡＧ
レーザービームと同軸で被検査部に照射される構造とな
っている。一旦プログラミングされた電気回路基板と同
種の基板を検査する場合は、以後テープに記憶された当
該プログラムによって自動的に検査される（Ｒｉｃｃａ
ｒｄｏ Ｖａｎｚｅｔｔｉ ｅｔ ａｌ．“ＬＡＳＥＲ
ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮ ＯＦ ＳＯＬＤＥＲ ＪＯＩ
ＮＴＳ”Ｃｏｎｆ．ＲｅｃｏｒｄＣｌｅｖｅｌａｎｄ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ／Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ
ｎｆ．ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ １９８０）。

【０００９】しかし、個々の電子部品の接合部の位置
は、電気回路基板のパターン形成の精度、電子部品搭載
の精度およびはんだ付け時の移動等のために、同種の電
気回路基板においても、かなりばらついている。

【００１０】個々のはんだ付け接合部を直接認識してレ
ーザービームを照射するのではなく、記憶されたプログ
ラムによってレーザービームを照射する上記方法の場合
には、同種の電気回路基板においても、実装された個々
の電子部品の接合部の位置のばらつきに対応することが
できない。このため、接合部の所定の位置を精度良く照
射し、接合部の接合状態を正確に反映する温度情報を得
ることが困難となる。

【００１１】特に、電気回路基板の小型化、高密度化が
進むにつれ、はんだ付け接合部は微細化しているため、
被検査部へのレーザービーム照射の位置決めはより高精
度なものが必要になってきている。

【００１２】個々のはんだ付け接合部を直接認識する技
術としては、電子部品の実装時に電気回路基板のパター
ンないし電子部品のリードを認識する技術の応用が、容
易に考えられる。

【００１３】電子部品の実装時には、実装の精度を高め
るために、電気回路基板に印刷されたパターンおよび電
子部品のリードを画像入力手段によって撮像し、得られ
た画像データを画像処理して、当該パターンおよび当該
電子部品の撮像時の位置ずれおよび回転ずれを求め、電
子部品をパターン上に移動し当該ずれを修正して搭載す
る方法が提案されている。当該方法においては、撮像し
た画像データを画像処理する方法として、撮像された各
パターン列および電子部品の各リード列の画像に対し
て、それぞれにつき各列の中央を横断する測定線を設定
し、当該測定線上での明るさの変化により当該パターン
列各々および当該リード列各々の位置を求めている。こ
の場合、照明の状態が良好であって画面の明るさが一様
な場合は、明るさのしきい値を適当に定め、これより明
るい範囲または暗い範囲の両端画素位置を各パターン列
および各リード列の境界として求めればよい。しかし、
画面の明るさが一様でない場合には、隣接する画素間で
の明るさ勾配が最大となる画素の位置を境界として求め
る等の工夫が必要となるとされている〔特開昭６２−８
６７８９号（特願昭６０−２２４８５２号）「面付け部
品自動搭載方式」〕。

【００１４】電子部品の実装時のように、電気回路基板
のパターン部ないし電子部品のリード部を単独に撮像す
る場合と異なり、電子部品のリードが、電気回路基板の
パターン上にはんだ付けされた接合部の場合には、はん
だによってリードの輪郭が曖昧となり、一測定線上での
明るさの変化だけでは当該リード列各々の位置を求めこ
とが困難であり、はんだ付け接合部各部位の位置を正確
に認識する技術が要求される。

【００１５】次に、本願の発明者等は、熱伝導部材を含
む接合部からなる被検査部に熱エネルギーを照射し、前
記被検査部から放射される赤外線を赤外線カメラにより
撮像し、撮像した熱画像を画像処理することによって、
電子部品の接合部を検査する方法において、ＣＣＤカメ
ラにより被検査物の実体写真を撮像し、当該画像データ
を画像処理することによって、被検査物とレーザーの集
光ユニットの位置決めを行う場合があるが、その際、ブ
リッジ、はんだボール、はんだ不足、ぬれ不足あるいは
リード位置ずれ等の外観的に識別できる欠陥について
も、当該画像データを画像処理することによって同時に
判別する例について述べている。次いで、ボイド、接合
不良あるいはブローホール等の内部欠陥等については、
熱エネルギーを照射し、放射される赤外線を撮像し、当
該熱画像データを画像処理することによって欠陥を判別
し、接合部の良否の判定を行い、これによって検査時間
の短縮を図る方法と装置を提案している〔特開平４−８
３１５２号（特願平２−１９６９７７号）「電子部品の
接合部検査方法および検査装置」〕。

【００１６】しかし、この場合もはんだ付けによってリ
ードの輪郭が曖昧となっているような接合部の位置およ
び状態を正確に識別することは困難であった。

【００１７】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
被検査部の所定の位置に正確に熱エネルギーを照射する
ため、および撮像した熱画像を画像処理する際に被検査
部の所定の位置に精度よく検査用ウィンドウを設定する
ために、基準となる接合部各部位を的確に認識して、電
子部品の接合部の良否を正確に判定する電子部品の接合
部検査方法および検査装置を提供することを目的とす
る。

【００１８】また、外観的に識別できる欠陥について、
ＣＣＤカメラによる接合部の実体写真により判別する場
合、基準となる接合部各部位を的確に認識して、電子部
品の接合部の良否を正確に判定する電子部品の接合部検
査方法および検査装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、熱伝導部材を含む接合部からなる被検
査部に熱エネルギーを照射し、前記被検査部から放射さ
れる赤外線を赤外線カメラにより撮像し、撮像した熱画
像を画像処理することによって、電子部品の接合部を検
査する方法において、前記被検査部に熱エネルギーを照
射する前に、前記被検査部を画像入力手段によって撮像
し、撮像により得られた画像データを画像処理して、輝
度値についての画素数のヒストグラムを抽出し、モード
法によってしきい値を算出し、前記しきい値によって前
記入力画像データを２値化することによって、前記熱伝
導部材を含む接合部の各部位を抽出し、抽出された前記
接合部各部位の図形を収縮・膨張してノイズの除去およ
び各図形の切り離しを行い、切り離された前記各部位の
図形をフィレ径で取り囲むことによって、前記各部位の
図形を囲む矩形を抽出し、抽出された前記矩形を基準と
して所定の位置に熱エネルギーを照射することを特徴と
する電子部品の接合部検査方法および装置を提供するも
のである。

【００２０】また、上記の方法および装置において、前
記熱画像を画像処理する場合に、前記矩形を基準として
検査用のウィンドウを設定することを特徴とする電子部
品の接合部検査方法および装置を提供するものである。

【００２１】さらに、前記各処理により、被検査部各部
位の図形を囲む矩形を設定し、設定された各部位の図形
を囲む矩形を標準の矩形パターンと比較・照合すること
によって、接合部の良否を判定することを特徴とする電
子部品の接合部検査方法および装置を提供するものであ
る。

【００２２】

【作用】当該方法および当該装置においては、画像入力
手段によって前記被検査部を撮像し、撮像した画像に対
してヒストグラムによるモード法によってしきい値を設
定し、当該しきい値によって接合部各部位を抽出する
が、抽出された前記接合部各部位の図形を収縮・膨張し
てノイズの除去および各図形の切り離しを行い、切り離
された前記各部位の図形をフィレ径で取り囲むためのフ
ィレ径処理を施すことによって前記各部位の図形を囲む
矩形を抽出する。

【００２３】抽出された前記矩形を基準として次の各工
程を実施する。 （１）被検査部の所定の位置に熱エネルギーを照射す
る。 （２）被検査部から放射される赤外線を撮像し、得られ
た熱画像を画像処理する場合の検査用のウィンドウを設
定する。 （３）標準の矩形パターンと比較・照合することによっ
て、欠陥の種類を判別し接合部の良否を判定する。

【００２４】上記手順において、しきい値によって接合
部各部位を抽出するが、抽出された前記接合部各部位の
図形を収縮・膨張することによって、抽出された接合部
各部位の図形の周囲に存在する微小な凹凸を消去すると
ともに、接合部各部位の図形を切り離す。切り離された
前記各部位の図形をフィレ径処理することによって、す
なわち切り離された接合部各部位の図形のＸ軸上への投
影線（水平フィレ径）およびＹ軸上への投影線（垂直フ
ィレ径）で、当該図形を囲むことによって、当該図形を
囲む最小矩形を得、接合部各部位の位置が鮮明に識別で
きる。

【００２５】鮮明に識別された部位、たとえば電子部品
のリード部の中心にレーザービームの中心を一致させて
照射すれば、被検査部に均一に熱エネルギーを供給する
ことができ、欠陥の形状を高精度に反映する温度分布を
得ることができる。

【００２６】鮮明に識別された各部位に所定の検査用ウ
ィンドウを設定すれば、純粋に被検査対象部の画素のみ
の持つ温度情報で、的確に接合部の接合状態を検査する
ことができる。

【００２７】鮮明に識別された各部位の図形を、標準の
矩形パターンと比較・照合することによって、正確に欠
陥の種類を判別し接合部の良否を判定することができ
る。

【００２８】

【実施例】本発明の対象となる電子部品の接合部とは、
はんだ付け、ろう付け、拡散接合（接触、加圧、加熱で
双方の分子が拡散し合うことによる接合）、熱圧着（材
料の変形に伴って発生する接合界面でのすべりによる酸
化膜の破壊とその後の相互拡散に基づく接合）、接着
（接着剤による接合）等により接合した部分を意味する
が、以下に記述する実施例においては、電子部品のはん
だ付け接合部の場合を取り上げた。

【００２９】被検査対象物として、樹脂モールドされた
ガルウイングタイプのＱＦＰ［１００ピン、リード材質
はＦｅ−Ｎｉ合金（４２合金）、リードピッチ６５０μ
ｍ、リード幅３００μｍ、リード長さ（接合部）１００
０μｍ、リード厚さ１５０μｍ］を厚さ３５μｍの銅パ
ターン（配線）が形成されているガラスエポキシ製基板
に６３Ｓｎ−３７Ｐｂの共晶ソルダペーストを印刷し、
赤外線ソルダリング装置を用いてリフローしたものを作
成し、これをアセトンで５分間超音波洗浄したものを使
用した。

【００３０】図１に被検査対象物の寸法、形状を示す。
同図において、１はリード、２はパターン、３ははん
だ、４はパッケージ、５は基板である。１ａはリードの
接合部（１０００μｍ）、１ｂはリードの湾曲部、１ｃ
はパッケージから突き出したリードの水平部である。

【００３１】本検査対象物をＣＣＤカメラで撮像した。
図２に撮像した被検査物の画像の模写図を示す。同図に
おいて、６はリードの接合部１ａ、７はリードの湾曲部
１ｂ、８はパッケージから突き出したリードの水平部１
ｃ、９はパターン部、１０ははんだ部、１１は基板部で
ある。

【００３２】当該画像データを画像処理して得られた輝
度値についての画素数のヒストグラムを図３に示す。同
図において、１２はリードおよびパターンを表す画素の
ピーク、１３は背景を表す画素のピーク、１４はしきい
値である。両ピークの間の極小値をしきい値とした。

【００３３】図４は、しきい値１４によって２値化した
画像の模写図である。同図において、１５はリードの接
合部、１６はパターン部である。

【００３４】図４に示す２値化像に収縮・膨張処理を、
それぞれ１回づつ行った画像の模写図を図５および図６
に示す。収縮処理では白と黒の境界となる画素を黒に変
換し、膨張処理では白と黒の境界となる画素を白に変換
した。この結果、図４で観察された微小な白い点状の図
形が消去されている。

【００３５】図６の各図形のラベリングを行い、フィレ
径で各図形を囲んだ画像の模写図を図７に示す。同図に
おいて、１７はリードの接合部を囲む矩形、１８はパタ
ーン部を囲む矩形である。接合部各部位の位置が鮮明に
識別できる。パッケージから突き出したリードの水平部
分については矩形作成を除外した。同図は良好な接合部
の図形、すなわち標準の矩形パターンの例である。

【００３６】この場合、リードの接合部を囲む矩形１７
を基準に、被検査部に熱エネルギーを照射した。

【００３７】熱エネルギーとしてＹＡＧレーザーを使用
し、顕微鏡と同軸で接合部の真上からレーザービームを
垂直に照射した。レーザービームの照射出力は７Ｗ、照
射径は１３００μｍφで照射径の中心をリードの接合部
を囲む矩形の中心と一致させ、接合部のリード表面全体
を照射した。照射時間は６６．７ｍｓ、撮像時間は照射
開始後３３．３ｍｓ〜６６．７ｍｓの間の３３．３ｍｓ
である。

【００３８】撮像した熱画像の模写図を図８に示す。同
図において、１９はリードの接合部を囲む矩形１７を基
準に設定したウィンドウである。同ウィンドウ内の画像
データを画像処理して得られる温度についての画素数の
ヒストグラムを図９に示す。同図において、２０は欠陥
がなく正常な接合部の９７１×３０４μｍの範囲の画素
数のヒストグラムである。温度はばらつきが少なく均一
な分布状態であることを示している。

【００３９】次に、フィレ径処理を行ない接合部各部位
をフィレ径で囲む矩形を求め、当該矩形を標準の矩形パ
ターンと比較・照合することによって、接合部の良否を
判定する場合の一実施例について述べる。

【００４０】被検査対象物は前記の場合と同じである。
被検査対象物をＣＣＤカメラで撮像し、前記と同様な画
像処理を行い、接合部各部位をフィレ径で囲む矩形を求
めた画像の模写図を図１０に示す。同図はリードの位置
ずれの場合である。リード接合部の矩形のＹ方向の中心
線と、パターンの矩形のＹ方向の中心線との差を設定値
と比較することによって、容易に接合部の良否を判定す
ることができる。

【００４１】図１１は、はんだ不足の場合である。リー
ド接合部を囲む矩形とパターンを囲む矩形とが接近して
いる。すなわち、はんだ部が殆ど観察されない。この場
合は、リード接合部を囲む矩形とパターンを囲む矩形と
の間隔を設定値と比較することによって、容易に接合部
の良否を判定することができる。

【００４２】図１２は、未はんだ処理（はんだなし）の
場合である。リード接合部を囲む矩形とパターンを囲む
矩形との境界が消滅し、リード接合部を囲む矩形とパタ
ーンを囲む矩形とが一体化している。

【００４３】図１３は、はんだ過多の場合である。リー
ド接合部を囲む矩形とパターンを囲む矩形とが離れてい
る。この場合も、リード接合部を囲む矩形とパターンを
囲む矩形との間隔を設定値と比較することによって、容
易に接合部の良否を判定することができる。

【００４４】図１４は、ブリッジの場合である。基板部
の位置に高輝度を示す領域を示す矩形が存在する。この
場合は、基板部の位置に存在する矩形の大きさを、設定
した値と比較することによってブリッジあるいははんだ
ボールを判別し、容易に接合部の良否を判定することが
できる。

【００４５】図１５は、電子部品未搭載の場合である。
パターンだけを示す単一の矩形が観察される。

【００４６】次に本発明の検査手順の一実施例を示す。

【００４７】図１６および図１７は、接合部検査動作を
示すフローチャートである。

【００４８】まずステップＳ１によりＣＣＤカメラで被
検査対象物を撮像する。

【００４９】次いで、ステップＳ２により撮像した画像
データから輝度値についての画素数のヒストグラムを作
成し、モード法によりしきい値を算出する。すなわち、
ヒストグラムの２つのピークの間の極小値をしきい値と
する。

【００５０】次に、ステップＳ３により当該しきい値に
よって画像を２値化する。

【００５１】この後、ステップＳ４により当該２値化画
像を１回収縮・１回膨張を行い、ノイズを除去し各図形
の切り離しを行う。

【００５２】続いて、ステップＳ５によりフィレ径で接
合部各部位の図形を囲む矩形を作成する。

【００５３】次いで、ステップＳ６により被検査対象部
の中心を算出する。すなわち、リード接合部の中心点を
算出する。

【００５４】次に、ステップＳ７によりＸ−Ｙ−Ｚテー
ブルを制御し、被検査対象部の中心を所定の位置に移動
する。すなわち、リード接合部の中心点をレーザービー
ムの中心軸と一致させる。

【００５５】この後、ステップＳ８により被検査対象部
にレーザービームを照射する。すなわち、リード接合部
の中心点をレーザービームの中心軸と一致させて、レー
ザービームを照射する。

【００５６】続いて、ステップＳ９により、被検査対象
部から放射される赤外線を赤外線カメラにより受光し、
被検査対象部の熱画像を撮像する。

【００５７】次いで、ステップＳ１０により温度につい
ての画素数のヒストグラムを作成し、接合部各部位を分
割・特定するしきい値を算出する。

【００５８】次に、ステップ１１により当該しきい値に
基づき各部位を分割・特定する。

【００５９】この後、ステップＳ１２により接合部の所
定の部位にウィンドウを設定する。

【００６０】続いて、ステップ１３により所定のしきい
値を超えるウィンドウ内画素数のウィンドウ内全画素数
に対する割合を算出する。

【００６１】そして、ステップ１４により当該割合を設
定された値と比較・照合することによって、欠陥の種類
を判別し、接合状態の良否を判定する。

【００６２】次に本発明の検査手順の他の一実施例を示
す。

【００６３】上記の手順において、ステップＳ５で作成
したフィレ径で接合部各部位の図形を囲む矩形は接合部
各部位を特定しているので、当該矩形を基準として所定
の部位にウィンドウを設定し、ステップＳ１３およびス
テップ１４により欠陥の種類を判別し、接合状態の良否
を判定することができる。この手順の場合にはステップ
Ｓ１０およびステップＳ１１を省略することができ、検
査時間を短縮することができる。

【００６４】次に本発明の検査手順の更に他の一実施例
を示す。

【００６５】上述の手順において、ステップＳ５により
フィレ径で接合部各部位の図形を囲む矩形を作成した
後、ステップＳ１５により接合部各部位を囲む矩形間の
相対的な位置を検出する。次いで、ステップＳ１６によ
り、当該検出値が設定値を超える場合は不合格とする。
例えば、リード接合部を囲む矩形のＹ方向の中心線とパ
ターン部を囲む矩形のＹ方向の中心線との間の距離が、
設定値を超える場合はリード位置ずれと判別し不合格と
する。また、リード接合部を囲む矩形とパターン部を囲
む矩形との間の間隔が設定値（下限）に満たない場合は
はんだ不足と判別し、設定値（上限）を超える場合はは
んだ過多と判別し、ともに不合格とする。

【００６６】当該間隔が設定値の範囲内にある場合は、
次にステップＳ１７により基板部の高輝度部を囲む矩形
の面積を算出する。

【００６７】次いで、ステップＳ１８により当該面積値
を設定した値と比較・照合することにより、当該面積値
に応じてブリッジあるいははんだボールと判別し不合格
とする。

【００６８】以上外観的に検出できる欠陥について良否
の判定を行い、合格した接合部についてステップＳ８に
より被検査対象部にレーザービームを照射し、次いで赤
外線カメラにより熱画像を撮像し、熱画像データを画像
処理することによって、接合部の欠陥の種類を判別し、
接合状態の良否の判定を行う手順に従う。この手順の場
合には、外観的に欠陥が検出され不合格となった接合部
については、熱画像による欠陥の検出のステップが省略
できるので検査時間を大幅に短縮することができる。

【００６９】図１８は自動検査装置の一実施例を示すブ
ロックダイアグラムである。同実施例では被検査対象物
をＹＡＧレーザーで加熱している。

【００７０】システム制御装置２１に、あらかじめ基板
上の各種実装部品の配置位置、接合部配置位置および検
査順序等をデータとして入力しておき、また検査レベル
の設定等を行う。

【００７１】システム制御装置２１からの指令により、
位置決め装置制御部３３は次に示すシーケンス制御を行
う。

【００７２】Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル制御部３１を介し
て、Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル３４に搭載された被検査対象物
２２の被検査対象接合部を、シテム制御装置２１に入力
された検査順序に基づいて所定の位置に移動し、一次位
置合わせ（粗移動）を行う。

【００７３】ＣＣＤカメラ２３により被検査対象接合
部を撮像する。

【００７４】ＣＣＤカメラ２３から出力されるアナロ
グ信号はＡ／Ｄ変換器２４によりデジタル量に変換さ
れ、イメージメモリ２５の所定のアドレスに記憶され
る。ヒストグラム処理部２６は記憶された画像信号を読
み出し、輝度値についての画素数のヒストグラムを作成
しモード法によりしきい値を算出する。２値化処理部２
７は当該しきい値で画像を２値化する。

【００７５】収縮・膨張処理部２８は２値化像に収縮
・膨張処理を行って、ノイズを除去し、図形の切り離し
を行う。フィレ径処理部２９はフィレ径で接合部各部位
の図形を囲む矩形を作成する。

【００７６】位置設定部３０はリード接合部をフィレ
径で囲む矩形の中心点を算出する。Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル
制御部３１は、当該中心点が集光ユニット３５の光軸す
なわちレーザービームの光軸と一致する位置に、Ｘ−Ｙ
−Ｚテーブル３４を移動し二次位置合わせ（精密移動）
を行う。

【００７７】次に、システム制御装置２１からの指令に
より、加熱制御部３６はＹＡＧレーザー発振器３７から
被検査対象接合部に対応したレーザービームを発生し、
集光ユニット３５を通じて被検査対象部を照射する。

【００７８】次いで、システム制御装置２１からの指令
により、画像処理装置制御部５０は次に示すシーケンス
制御を行う。

【００７９】赤外線カメラ３８は、所定の撮像条件で
被検査対象接合部から放射される赤外線を受光し、アナ
ログ画像信号として出力する。

【００８０】出力されるアナログ信号はＡ／Ｄ変換器
３９によりデジタル量に変換され、イメージメモリ４０
の所定のアドレスに記憶される。温度情報処理部４１は
イメージメモリ４０に記憶されたデジタル信号を読み出
し、温度についての画素数のヒストグラムを作成し、各
部位を分割・特定するしきい値を算出する。分割・特定
処理部４２は当該しきい値に基づき、接合部各部位を分
割・特定する。

【００８１】ウィンドウ処理部４３は所定の部位に所
定のウィンドウを設定し、欠陥面積算出部４４は所定の
しきい値を超えるウィンドウ内画素数のウィンドウ内全
画素数に対する割合を算出する。

【００８２】欠陥判定部４５は当該割合をデータベー
ス４６に記憶されている設定値と比較・照合して欠陥の
種類を判別し、システム制御装置２１に設定された検査
レベルに基づいて選択されたデータベース４６の欠陥種
類別の設定値と比較・照合し合否の判定を行う。

【００８３】表示処理部４７は、画像信号および付加
情報の表示処理を行い、所定の色彩・形式で必要な情報
を表示器４８に表示する。プリンタ４９は、必要に応じ
てそれらの情報を記録する。

【００８４】一つの被検査対象部の検査が完了すると、
システム制御装置２１は入力された検査順序に基づき位
置決め装置制御部３３を介して、Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル制
御部３１によりＸ−Ｙ−Ｚテーブル３４を移動し、次の
被検査対象部の位置決めを行い、再び上述のシーケンス
制御を繰り返す。

【００８５】上記の場合は、赤外線カメラ３８で撮像し
た熱画像を処理して接合部各部位を分割・特定した。す
なわち、温度情報処理部４１はイメージメモリ４０に記
憶されたデジタル信号を読み出し、温度についての画素
数のヒストグラムを作成し、各部位を分割・特定するし
きい値を算出する。分割・特定処理部４２は当該しきい
値に基づき、接合部各部位を分割・特定した。

【００８６】しかし、ＣＣＤカメラによって被検査対象
接合部を撮像し、その画像信号を処理して被検査対象接
合部の位置決めを行う過程において、フィレ径で囲む矩
形で接合部各部位を特定している。したがって、熱画像
を処理して接合部各部位を分割・特定するシーケンスは
省略することができる。

【００８７】すなわち、システム制御装置２１は位置決
め装置制御部３３および画像処理装置制御部５０を介し
て、位置決め装置内のフィレ径処理部２９で作成された
フィレ径で接合部各部位の図形を囲む矩形に関する情報
を、画像処理装置内のウィンドウ処理部４３に転送す
る。

【００８８】ウィンドウ処理部４３は画像処理装置制御
部５０の指令に基づき、当該矩形を基準として所定の部
位に、所定のウィンドウを設定する。

【００８９】画像処理装置制御部５０は以後上記と同じ
シーケンス制御を行う。

【００９０】すなわち、欠陥面積算出部４４は所定のし
きい値を超えるウィンドウ内画素数のウィンドウ内全画
素数に対する割合を算出し、欠陥判定部４５は当該割合
をデータベース４６に記憶されている設定値と比較・照
合して欠陥の種類を判別し、システム制御装置２１に設
定された検査レベルに基づいて選択されたデータベース
４６の欠陥種類別の設定値と比較・照合し合否の判定を
行う。表示処理部４７は、画像信号および付加情報の表
示処理を行い、所定の色彩・形式で必要な情報を表示器
４８に表示する。プリンタ４９は、必要に応じてそれら
の情報を記録する。

【００９１】このシーケンスにより、温度についての画
素数のヒストグラムを作成し、各部位を分割・特定する
しきい値を算出する温度情報処理部４１および当該しき
い値に基づき、接合部各部位を分割・特定する分割・特
定処理部４２の処理を省略することができ、検査時間を
短縮することができる。

【００９２】上述の手順は、ＣＣＤカメラによって被検
査対象物を撮像し、撮像により得られた画像データを画
像処理することによって、被検査対象物の位置決めを行
い、所定の位置にレーザービームを照射して、赤外線カ
メラにより熱画像を撮像し、熱画像データを画像処理す
ることによって、接合部の欠陥の種類を判別し、接合状
態の良否の判定を行う場合である。

【００９３】この場合、リード位置ずれ、はんだ不足、
未はんだ、はんだ過多、ブリッジ、はんだボールあるい
は未搭載等外観的に検出できる欠陥の判定については、
ＣＣＤカメラで被検査対象物を撮像し、その画像処理と
解析によって行うことができる。

【００９４】すなわち、上述の手順において位置決め装
置制御部３３が実施するシーケンス制御においては、収
縮・膨張処理部２８が２値化像に収縮・膨張処理を行
い、ノイズを除去し、図形の切り離しを行った後、フィ
レ径処理部２９がフィレ径で接合部各部位の図形を囲む
矩形を作成する。ついで、位置設定部３０がリード接合
部をフィレ径で囲む矩形の中心点を算出し、Ｘ−Ｙ−Ｚ
テーブル制御部３１が二次位置合わせを行う。

【００９５】これに対して、別のシーケンス制御におい
ては、フィレ径処理部２９がフィレ径で接合部各部位の
図形を囲む矩形を作成した後、矩形位置・寸法算出部３
２は、フィレ径で接合部各部位の図形を囲む矩形間の相
対的な位置あるいは寸法を算出する。

【００９６】システム制御装置２１は位置決め装置制御
部３３および画像処理装置制御部５０を介して、位置決
め装置内の矩形位置・寸法算出部３２で算出されたフィ
レ径で接合部各部位の図形を囲む矩形に関する情報を、
画像処理装置内の欠陥判定部４５に転送する。

【００９７】次いで、システム制御装置２１からの指令
により、画像処理装置制御部５０は次に示すシーケンス
制御を行う。

【００９８】欠陥判定部４５は、フィレ径で接合部各部
位の図形を囲む矩形に関する情報をデータベース４６に
記憶されている設定値と比較・照合して欠陥の種類を判
別し、システム制御装置２１に設定された検査レベルに
基づいて選択されたデータベース４６の欠陥種類別の設
定値と比較・照合し接合部の良否の判定を行う。

【００９９】すなわち、リード接合部を囲む矩形のＹ方
向の中心線とパターン部を囲む矩形のＹ方向の中心線と
の間の距離が、設定値を超える場合はリード位置ずれと
判定し不合格とする。また、リード接合部を囲む矩形と
パターン部を囲む矩形との間の間隔が設定値（下限）に
満たない場合ははんだ不足と判定し、設定値（上限）を
超える場合ははんだ過多と判定し、ともに不合格とす
る。

【０１００】当該間隔が設定値の範囲内にある場合は、
基板部の高輝度部を囲む矩形の面積を設定した値と比較
・照合することにより、当該面積値に応じてブリッジあ
るいははんだボールと判定し、不合格とする。

【０１０１】合格となった接合部に対して、システム制
御装置２１からの指令により、加熱制御部３６はＹＡＧ
レーザー発振器３７から被検査対象接合部に対応したレ
ーザービームを発生し、集光ユニット３５を通じて被検
査対象部を照射する。

【０１０２】以下、赤外線カメラ３８で熱画像を撮像
し、当該画像を画像処理することにより、接合部の欠陥
の種類を判別し、接合状態の良否を判定するシーケンス
は前述の場合と同じである。

【０１０３】この場合、外観的に欠陥が検出され不合格
となった接合部については、熱画像による欠陥の検出の
ステップが省略できるので検査時間を大幅に短縮するこ
とができる。

【０１０４】以上本発明の実施例を図面について具体的
に説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるも
のではない。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、画像入
力手段によって撮像された画像データを画像処理し、輝
度値についての画素数のヒストグラムを作成し、モード
法によりしきい値を算出し、当該しきい値で画像を２値
化する。当該２値化像に収縮・膨張処理を行い、ノイズ
を除去し、図形の切り離しを行い、フィレ径で接合部各
部位の図形を囲む矩形を作成する。

【０１０６】次いで、リード接合部をフィレ径で囲む矩
形の中心点を算出し、当該中心点にレーザービームの光
軸を一致させて、レーザービームを照射する。

【０１０７】すなわち、個々の被検査対象部を認識して
照射するので、パターン形成の精度、電子部品搭載の精
度およびはんだ付け時の移動等に起因する接合部の位置
のばらつきに対して、確実に対応することができる。

【０１０８】また、２値化画像に収縮・膨張処理を行っ
て、ノイズを除去し、図形の切り離しを行うので、接合
部各部位を独立して抽出することができる。さらに、抽
出された図形をフィレ径で取り囲む矩形を作成するの
で、はんだ付けによって各部位の輪郭が曖昧となった接
合部の場合にも、最小の矩形で接合部各部位を厳密に特
定することができる。

【０１０９】したがって、接合部の中心にレーザービー
ムを照射し被検査対象部に均一に熱エネルギーを供給す
ることができ、欠陥の形状を高精度に反映する温度分布
を得ることができる。

【０１１０】さらに、当該温度分布を解析する場合に、
上記フィレ径で接合部各部位の図形を囲む矩形を基準に
ウィンドウを設定すれば、純粋に被検査対象部の画素の
みの持つ温度情報で、的確に接合部の接合状態を検査す
ることができる。

【０１１１】厳密に特定された接合部各部位の図形を、
標準の矩形パターンと比較・照合することによって、正
確に欠陥の種類を判別し接合部の良否を判定することが
できる。

【０１１２】接合部全体を面として捉え、接合部の欠陥
の形状に対応する温度分布を熱画像として記憶し、画像
処理に基づき接合部のはんだ付けの欠陥を判別し、接合
部の良否を判定する電子部品の接合部検査方法および装
置において、被検査物の所定の位置に正確に熱エネルギ
ーを照射すれば、欠陥の形状を高精度に反映する温度分
布を得ることが出来る。さらに、当該温度分布を解析す
る場合に、厳密に特定された接合部各部位を基準にウィ
ンドウを設定すれば、純粋に被検査対象部の画素のみの
持つ温度情報で、的確に接合部の接合状態を検査するこ
とができるので、接合部の欠陥を高精度に検出でき、本
発明の方法および装置を適用して検査された電気回路基
板を製品に組み込んだ際には、はんだ不良に起因する故
障等が発生することはない。このことは、特に微細化さ
れた接合部を持つ小型化・高密度化が進んだ電気回路基
板の場合に顕著な効果を発揮する。

【０１１３】また、熱エネルギーを照射する前に、外観
的に識別できる欠陥については、厳密に特定された接合
部各部位の図形を、標準の矩形パターンと比較・照合す
ることによって、正確に欠陥の種類を判別し接合部の良
否を判定することができるので、そこで不合格となった
接合部については、熱画像による検査の工程を省略する
ことができ、検査時間を短縮することができる。

【０１１４】さらに、欠陥の種類と大きさが正確に判別
できるので、判別の結果を前工程であるはんだ付け工程
にフィードバックすれば、はんだ付け工程の改善に寄与
し、欠陥の発生を未然に防止することができる等、産業
上貢献するところが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子部品の接合部の平面図と側面図。

【図２】撮像した被検査物の画像の模写図。

【図３】撮像した画像の輝度値についての画素数のヒス
トグラム。

【図４】２値化した画像の模写図。

【図５】収縮処理（１回）を行った画像の模写図。

【図６】膨張処理（１回）を行った画像の模写図。

【図７】フィレ径で各図形を囲んだ画像の模写図。

【図８】撮像した熱画像の模写図。

【図９】撮像した熱画像の温度についての画素数のヒス
トグラム。

【図１０】リードの位置ずれの場合のフィレ径で囲んだ
画像の模写図。

【図１１】はんだ不足の場合のフィレ径で囲んだ画像の
模写図。

【図１２】未はんだの場合のフィレ径で囲んだ画像の模
写図。

【図１３】はんだ過多の場合のフィレ径で囲んだ画像の
模写図。

【図１４】ブリッジの場合のフィレ径で囲んだ画像の模
写図。

【図１５】未搭載の場合のフィレ径で囲んだ画像の模写
図。

【図１６】はんだ接合部を検査するためのフローチャー
ト。

【図１７】はんだ接合部を検査するためのフローチャー
ト。

【図１８】本発明に係わる装置の構成を示すブロック線
図。

【符号の説明】

１ リード １ａ リードの接合部 １ｂ リードの湾曲部 １ｃ パッケージから突き出したリードの水平部 ２ パターン ３ はんだ ４ パッケージ ５ 基板 ６ リードの接合部 ７ リードの湾曲部 ８ パッケージから突き出したリードの水平部 ９ パターン部 １０ はんだ部 １１ 基板 １２ リードおよびパターンを表す画素のピーク １３ 背景を表す画素のピーク １４ しきい値 １５ リードの接合部 １６ パターン部 １７ リードの接合部を囲む矩形 １８ パターン部を囲む矩形 １９ リードの接合部を囲む矩形を基準に設定したウィ
ンドウ ２０ 欠陥がなく正常な接合部の温度についての画素数
のヒストグラム ２１ システム制御装置 ２２ 被検査対象物 ２３ ＣＣＤカメラ ２４ Ａ／Ｄ変換器 ２５ イメージメモリ ２６ ヒストグラム処理部 ２７ ２値化処理部 ２８ 収縮・膨張処理部 ２９ フィレ径処理部 ３０ 位置設定部 ３１ Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル制御部 ３２ 矩形位置・寸法算出部 ３３ 位置決め装置制御部 ３４ Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル ３５ 集光ユニット ３６ 加熱制御部 ３７ ＹＡＧレーザー発振器 ３８ 赤外線カメラ ３９ Ａ／Ｄ変換器 ４０ イメージメモリ ４１ 温度情報処理部 ４２ 部位分割・特定処理部 ４３ ウィンドウ処理部 ４４ 欠陥面積算出部 ４５ 欠陥判定部 ４６ データベース ４７ 表示処理部 ４８ 表示器 ４９ プリンタ ５０ 画像処理装置制御部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部
   に熱エネルギーを照射し、前記被検査部から放射される
   赤外線を赤外線カメラにより撮像し、撮像した熱画像を
   画像処理することによって、電子部品の接合部を検査す
   る方法において、 前記被検査部に熱エネルギーを照射する前に、前記被検
   査部を画像入力手段によって撮像し、 撮像により得られた画像データを画像処理して、輝度値
   についての画素数のヒストグラムを抽出し、 モード法によってしきい値を算出し、 前記しきい値によって前記入力画像データを２値化する
   ことによって、前記熱伝導部材を含む接合部の各部位を
   抽出し、 抽出された前記接合部各部位の図形を収縮・膨張し、ノ
   イズの除去および各図形の切り離しを行い、 切り離された前記各部位の図形をフィレ径で取り囲むこ
   とによって、前記各部位の図形を囲む矩形を抽出し、 抽出された前記矩形を基準として所定の位置に熱エネル
   ギーを照射することを特徴とする電子部品の接合部検査
   方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の接合部検査法において、 前記熱画像を画像処理する場合に、前記矩形を基準とし
   て検査用のウィンドウを設定することを特徴とする電子
   部品の接合部検査方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の接合部検査法において、 抽出された各部位の図形を囲む矩形を標準の矩形パター
   ンと比較・照合することによって、接合部の良否を判定
   することを特徴とする電子部品の接合部検査方法。
4. 【請求項４】熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部
   に熱エネルギーを照射し、前記被検査部から放射される
   赤外線を赤外線カメラにより撮像し、撮像した熱画像を
   画像処理することによって、電子部品の接合部を検査す
   る装置において、 前記被検査部に熱エネルギーを照射する前に、前記被検
   査部を撮像する画像入力手段と、 前記画像入力手段からの入力画像データを画像処理し
   て、輝度値についての画素数のヒストグラムを抽出し、
   モード法によってしきい値を算出するヒストグラム処理
   部と、 前記しきい値によって前記入力画像データを２値化する
   ことによって、前記熱伝導部材を含む接合部の各部位を
   抽出するための２値化処理部と、 前記２値化処理部によって抽出された前記接合部各部位
   の図形を収縮・膨張して、ノイズの除去および各部位の
   図形の切り離しを行う収縮・膨張処理部と、 切り離された前記各部位の図形をフィレ径で取り囲むこ
   とによって、前記各部位の図形を囲む矩形を抽出するた
   めのフィレ径処理部と、 抽出された前記各部位の矩形を基準として所定の位置に
   前記被検査部を移動位置決めする位置設定部からなる位
   置決め装置と、 熱エネルギーが照射された前記被検査部から放射される
   赤外線を赤外線カメラにより撮像し、撮像した熱画像を
   画像処理して欠陥の種類を判別し接合部の良否を判定す
   る画像処理装置とを備えたことを特徴とする電子部品の
   接合部検査装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の接合部検査装置において、 前記被検査部の接合部を検査する場合に、前記各部位の
   矩形を基準として検査用ウィンドウの設定を行うウィン
   ドウ処理部を有する画像処理装置を備えたことを特徴と
   する電子部品の接合部検査装置。
6. 【請求項６】請求項４記載の接合部検査装置において、 熱エネルギーが照射される前に画像入力手段からの入力
   画像データを画像処理して、抽出された各部位の図形を
   囲む矩形の位置と寸法を算出する矩形位置・寸法算出部
   を有する位置決め装置と、 算出された矩形の位置と寸法を標準の矩形パターンと比
   較・照合することによって、被検査部の接合状態の良否
   判定を行う画像処理装置とを備えたことを特徴とする電
   子部品の接合部検査装置。