JPH07191016A

JPH07191016A - メッキ・スルー・ハンダ接合検査方法及びその装置

Info

Publication number: JPH07191016A
Application number: JP5330908A
Authority: JP
Inventors: Kuu Hotsuku; ホック・クー; Yotsuku Rimu Chin; ヨック・リムチン
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストで、欠陥を容易に検出することがで
きるメッキ・スルー・ハンダ接合の検査方法及び装置を
提供すること。【構成】プリント回路基板５に対して垂直な角度か
ら、その表面に光を照射する上部環状光源１１と、プリ
ント回路基板５に対して鋭角な角度で全側方から、その
表面に光を照射する下部環状光源１２と、プリント回路
基板５に対して垂直方向から、ハンダ接合部の光学イメ
ージを撮像するビデオ・カメラ１０と、その光学イメー
ジの所定の属性の値を測定し、その測定値と各属性に対
応して予め設定されている各基準値とを比較し、その比
較結果に基づいて、ハンダ接合部の欠陥を検出する機械
ビジョン・プロセッサ１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製品の機能性及び信頼
性を確保するのに自動検査が必要とされる、ハンダ接
合、あるいはメッキ・スルー・ハンダ接合を検査するた
めの方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日の競争時代にあっては、自動化、品
質制御、及び、プロセス制御が絶えず強調されてきた。
製品の機能的信頼性を確保し、消費者の満足を保証し、
スクラップ部品の生産を減少させることが必要とされ
る。このことから、上記で強調された事項を強化するに
は、自動機械目視検査が良好な選択であると思われる。

【０００３】一般的に、プリント回路基板における鏡面
反射によるハンダ接合の検査は、製品の信頼性を確保す
るために、自動検査が必要とされる例の１つである。別
の検査である電気的テストでは、ＰＣＢ（プリント回路
基板）の電気的機能性だけしか保証することができな
い。すなわち、電気的テストでは、目視検査によって明
らかになる欠陥を検出することができないことがある。
こうした場合の例としては、導電体のクリアランスを減
少させる可能性のあるハンダ球及びハンダ・スパッタ等
がある。しかし、こうした欠陥は、日常の使用（物理的
ストレス）にさらされる場合、簡単に破損し、基板に故
障を生じさせる可能性がある。これは、可搬性及び移動
性に伴って、衝撃、振動、及び、温度ストレスが増大す
る、今日の消費者用電子可搬式製品の場合にはまさにそ
の通りである。

【０００４】従来、学界と産業界の両方における多くの
研究者が、この問題を研究してきた。Ｘ線、熱、テレビ
ジョン・カメラ、及び、構造イメージング・アプローチ
が提案され、５０万ＵＳドルの価格領域で市販されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】日立生産技術研究所の
中川氏は、構造照明イメージング・アプローチの利用に
ついて報告している。このシステムの欠点は、小さい
が、重要な欠陥を見逃す可能性があるということであ
る。鏡面反射の高反射率は、光のストライプの十分にク
リアなイメージを得る上で、問題を生じる可能性があ
る。

【０００６】Ｄｅｌｐ及びＪａｉｎは、最短距離の特徴
分類アルゴリズムの利用を提案している。彼らは、ま
た、クラス分離プロットを利用して、分類のため、１つ
の特徴または１対の特徴の個々の有効性を研究すること
を表明している。彼らのアプローチは、特殊な照明を必
要としないものであるが、このアプローチの有効性に問
題があるのは、この理由によるものと思われる。

【０００７】一般に、メッキ・スルー・ハンダ接合検査
は、コンピュータ・ビジョン及びイメージ処理技法を適
用するのが極めて困難な領域の１つである。良好なハン
ダ接合と欠陥のあるハンダ接合の鏡面反射による表面外
観には、多くの３次元変動がある。また、正反射表面特
性のため、ピン・ホールまたはブロー・ホールのような
いくつかの欠点を視覚的に解釈するのは、極めて困難で
ある。

【０００８】市販のさまざまなシステムの多くは、高価
で、かつ、複雑である。さらに、この問題を解決するた
めの各アプローチには、それ自体の限界がある。

【０００９】本発明は、従来のハンダ接合検査のこのよ
うな課題を考慮し、低コストで、欠陥を容易に検出する
ことができるメッキ・スルー・ハンダ接合の検査方法及
び装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、検
査対象であるハンダ接合部に対して、複数の方向から光
を照射し、それら光の反射光を撮像し、その撮像データ
に基づき、ハンダ接合部の欠陥を検出するハンダ接合検
査方法である。

【００１１】請求項２の本発明は、メッキ・スルー・ハ
ンダ接合部を有するプリント回路基板に対して実質上垂
直な角度から、そのプリント回路基板の表面に光を照射
し、またプリント回路基板に対して鋭角な角度で全側方
から、プリント回路基板の表面に光を照射し、プリント
回路基板に対して実質上垂直方向から、メッキ・スルー
・ハンダ接合部の光学イメージを撮像し、その撮像され
た光学イメージの所定の属性の値を測定し、その測定値
と各属性に対応して予め設定されている各基準値とを比
較し、その比較結果に基づいて、メッキ・スルー・ハン
ダ接合部の欠陥を検出するメッキ・スルー・ハンダ接合
検査方法である。

【００１２】請求項６の本発明は、メッキ・スルー・ハ
ンダ接合部を有するプリント回路基板に対して実質上垂
直な角度から、そのプリント回路基板の表面に光を照射
する第１の光源と、プリント回路基板に対して鋭角な角
度で全側方から、プリント回路基板の表面に光を照射す
る第２の光源と、プリント回路基板に対して実質上垂直
方向から、メッキ・スルー・ハンダ接合部の光学イメー
ジを撮像する撮像手段と、その撮像された光学イメージ
の所定の属性の値を測定する属性値測定手段と、その測
定値と各属性に対応して予め設定されている各基準値と
を比較する比較手段と、その比較結果に基づいて、メッ
キ・スルー・ハンダ接合部の欠陥を検出する欠陥検出手
段とを備えたメッキ・スルー・ハンダ接合検査装置であ
る。

【００１３】

【作用】本発明は、ハンダ接合部に対して、複数の方向
から光を照射することにより、ハンダ接合部の反射光を
撮像し、その撮像データに基づいて、ハンダ接合部の欠
陥を検出する。

【００１４】また本発明は、プリント回路基板に対して
実質上垂直な角度から、光を照射し、またプリント回路
基板に対して鋭角な角度で全側方から、光を照射するこ
とにより、プリント回路基板に対して実質上垂直方向か
ら、メッキ・スルー・ハンダ接合部の光学イメージを撮
像して、その光学イメージの所定の属性の値を測定し、
その測定値と各属性に対応して予め設定されている各基
準値とを比較することにより、その比較結果に基づい
て、メッキ・スルー・ハンダ接合部の欠陥を検出する。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明を説明するための、メッキ
・スルー・ハンダ接合の一例を示す断面図である。又、
図２は本発明にかかる一実施例のメッキ・スルー・ハン
ダ接合検査装置の構成図である。

【００１７】本発明の望ましい実施例については、ま
ず、図１によって説明するのが最も分かりやすい（コン
ポーネントは図示省略）。図１において、ハンダ２の目
的は、メッキ・スルー・リード３をプリント回路基板５
のパッド４に結合することである。この結合のプロセス
は、プリント回路基板５の全てのパッド４にハンダ・ペ
ーストを付着させることによって実施される。さらに後
でハンダ・ペーストを加熱して、ハンダ・ペーストのリ
フローを生じさせ、リード３とパッド４の結合が行われ
る。

【００１８】各ハンダ接合１の質によって、プリント回
路基板５の機能的信頼性が決まる。ハンダ・ペーストが
パッド４のどれかに付着していない場合、その特定のパ
ッドについては、パッド４とリード３との間の電気的接
触が生じないということになる。不十分なハンダ、コー
ルド・ハンダ、ハンダはじきを生じたパッド、ハンダは
じきを生じたリードといったハンダ接合１の欠陥は、接
合の弱い構造を生じるので、特定のハンダ接合１の早期
故障の原因となる可能性がある。早期故障は、一般にキ
ャビティとして分類される、ピン・ホール、クレータ、
及び、ブロー・ホールといった場合によることもあり得
る。ハンダが過剰の場合には、オーバフローを生じて、
プリント回路基板５に望ましくない接続部を形成し、こ
の結果、ハンダのブリッジング及び短絡寸前といったケ
ースが生じる可能性がある。スパッタの場合は、プリン
ト回路基板５に対するハンダ２の望ましくない付着によ
るものである。

【００１９】図２に示すメッキ・スルー・ハンダ接合検
査装置は、欠落、ハンダ接合の欠陥、スパッタ、ハンダ
・ブリッジング、及び、短絡寸前の状態を検出するため
の装置である。図２において、メッキ・スルー・ハンダ
接合検査装置には、検査されるメッキ・スルー・プリン
ト回路基板５を支持するステージ７を同じ平面内に、Ｘ
方向とＹ方向に移動させることの可能なモータ付きＸ−
Ｙテーブル６が設けられ、そのＸ−Ｙテーブル６の移動
は、移動制御装置９によって制御される。ここで、プリ
ント回路基板５をステージ７に送ったり、ステージ７か
ら搬出するための適当な移送手段（図示省略）を組み込
むことも可能である。

【００２０】ビデオ・カメラ１０のようなイメージ捕捉
装置が、プリント回路基板５の表面に向けられる。ビデ
オ・カメラ１０は、その光学軸がプリント回路基板５の
検査表面に垂直になるように取り付けられる。ビデオ・
カメラ１０とステージ７との間には、ビデオ・カメラ１
０の光学軸を取り囲むように、２つの、上部環状光源１
１及び下部環状光源１２が設けられている。一方の上部
環状光源１１は、プリント回路基板５の表面に対して、
ほぼ垂直な角度からプリント回路基板５の表面に光１３
を照射する。他方の下部環状光源１２は、プリント回路
基板５の表面に対して、鋭角をなす角度で全側方からプ
リント回路基板５の表面に光１４を照射する。ビデオ・
カメラ１０は、上方反射光１５の強度を検知して強度に
応じて変動する出力信号を発生する。

【００２１】ビデオ・カメラ１０は、ビデオ・カメラ１
０の出力信号に処理を加えて、ハンダ接合１のどれか
に、無ハンダ、短絡寸前、ブリッジング、及び、スパッ
タといった状態の欠陥があるか否かを判定する１つ以上
のマイクロプロセッサ（図示省略）を備えた機械ビジョ
ン・プロセッサ１６に接続されている。機械ビジョン・
プロセッサ１６は、ホスト・コンピュータの働きもす
る。又、機械ビジョン・プロセッサ１６は、テキスト・
モニター１７及びビデオ・モニター１８を介して、ユー
ザとの視覚インターフェイスを行い、更に、移動制御装
置９によるＸ−Ｙテーブル６の移動を制御する。

【００２２】前述の上部環状光源１１が第１の光源を構
成し、下部環状光源１２が第２の光源を構成し、ビデオ
・カメラ１０が撮像手段を構成し、機械ビジョン・プロ
セッサ１６の一部が属性値測定手段、比較手段及び欠陥
検出手段を構成している。

【００２３】図３に示すように、この原理の仮定によれ
ば、上部環状光源１１及び下部環状光源１２からの入射
光線１３，１４の角度は、ハンダ接合１の鏡面から反射
されると、入射光線１３及び１４の角度と反射した光線
１５の角度が等しくなるようになっている。ビデオ・カ
メラ１０は、３次元空間において、反射光線１５がビデ
オ・カメラ１０の投影軸によって受け入れられるように
取り付けられ、配向が施されると、反射光線１５のイメ
ージを形成する。従って、ビデオ・カメラ１０が、３次
元空間内に固定されると、入射光線１４が鋭角をなすよ
うに、また、その入射光線１４の鋭角が、ハンダ・フィ
レット１９の表面法線に対する反射光線１５の角度に等
しくなるように、３次元空間内において下部環状光源１
２を配置することによって、ハンダ・フィレット１９の
特徴を強調することが可能になる。理想的なハンダ接合
１の場合、ビデオ・カメラ１０は、ハンダ・フィレット
１９の表面領域に対応する環形状２０の視覚識別特性の
イメージを形成する。ハンダ接合１の他の表面領域は、
ビデオ・カメラ１０から遠ざかるように光を反射する。

【００２４】同じ仮定によれば、上部環状光源１１がほ
ぼ垂直な角度から放射する入射光１３は、リード３及び
ハンダ・パッド４に当たる。そうすると、反射光線１５
は、ビデオ・カメラ１０に向かって反射され、より大き
い環形状２１を形成する。良好な凹面ハンダ・フィレッ
ト１９の表面は、ビデオ・カメラ１０から遠ざかるよう
に光を反射する。

【００２５】上部環状光源１１と下部環状光源１２は、
両方とも、青であれ、あるいは、赤であれ、ただし、グ
リーンはないが、異なるカラーの入射光線１３，１４を
同時に放射し、ビデオ・カメラ１０によって、幅及び明
るさが均一な、２つのカラーによる環形状２０及び２１
をなすハイライトのイメージ・プロフィールが視覚化さ
れる。カラー・ハイライトは、２つの同軸で、円滑な、
連続した閉曲線によって境界が形成される。プリント回
路基板５のグリーンの表面テクスチャからハンダ接合１
を簡単に区分することができるように、グリーンのカラ
ー光を放射する環状光源は選択されない。イメージにお
いて見られる明るさの特徴は、プリント回路基板５の表
面におけるハンダ接合１またはハンダ・スパッタに対応
することが望ましい。イメージ・プロフィールは、プリ
ント回路基板５における３次元表面の特徴を２次元像面
に投影したものである。

【００２６】図４、５、６には、良好なハンダ接合１
と、各種類の欠陥を有するハンダ接合の３次元略図がそ
れぞれ示されている。図４（ａ）に示すように、良好な
ハンダ接合１の場合、リード３とパッド４を接合する凹
面形状のハンダ・フィレット１９を備えている。上から
みると、ハンダ接合１のプロフィールのイメージは、下
部環状光源１２のカラー環形状２０が、上部環状光源１
１のカラー環形状２１によって包囲された形状を形成し
ている。リード３の上部が、２つの環形状２０，２１の
中心２２に投影されている。図４（ｂ）に示すように、
リード３とパッド４の間の接合２３にハンダがない場
合、上部環状光源１１によるカラー環形状２１と中心２
２の間には、黒のカラー環形状ホール２４が形成され
る。しかし、図４（ｃ）に示すように、フィレットの一
部に欠落２５がある場合、下部環状光源１２によるカラ
ー環形状２６は、もはや円形ではなく（幅は不均一
で）、より小さくなり、上部環状光源１１によるカラー
環形状２７は、サイズがより大きくなる。又、図４
（ｄ）に示すように、過剰なハンダ接合２８は、凸面形
状のハンダ・フィレットを備えており、リード付近のフ
ラットな領域が小さいので、下部環状光源１２による環
形状３０によって包囲された上部環状光源１１による環
形状２９のプロフィールが形成される。

【００２７】図５（ａ）に示すように、コールド・ハン
ダ接合３１は、ハンダの過剰な接合２８の場合とよく似
たプロフィールを有しているが、カラー光の強度が低い
プロフィール３２である。

【００２８】ハンダ濡れ不良を生じたハンダ・パッドの
場合、イメージ・プロフィールには３つの可能性があ
る。このイメージ・プロフィールは、凹面ハンダ・フィ
レット１９が完全か否かによって決まる。図５（ｂ）に
示すように、完全なハンダ・フィレット３３を備える、
ハンダ濡れ不良を生じたハンダ・パッドの場合、上部環
状光源１１による外側のカラー環形状３４は、上部環状
光源１１による強度レベルの低いカラー環形状３５によ
って崩される。下部環状光源１２によるカラー環形状３
６は、ほとんど、影響を受けない。図５（ｃ）に示すよ
うに、凹面ハンダ・フィレット１９が完全でないハンダ
・フィレット３７の場合、下部環状光源１２によるカラ
ー環形状３８も崩れることになる。カラー環形状３８領
域内まで拡散する上部環状光源１１による強度レベルの
低いカラー環形状３９は、下部環状光源１２のカラーに
なるものと推定される。図６（ａ）に示すように、無ハ
ンダが生じる第３のケース４０では、完全にハンダ濡れ
不良のパッド４１を生じ、パッド・ホール４２は、上部
環状光源１１による強度レベルの低いカラー環形状４３
によって包囲される。

【００２９】図６（ｂ）に示すように、ハンダ濡れ不良
のハンダ・リード４４が生じると、ハンダは、リード３
から離れる方向に流れていき、固化して急峻な凹面外側
エッジと凸面内側エッジを備えた３次元形状を形成す
る。この形状が形成するプロフィールのイメージは、黒
い円４５が上部環状光源１１によるカラー環形状４６に
よって包囲され、更に、それ自体が下部環状光源１２に
よるカラー環形状４７によって包囲されている。図６
（ｃ）に示すように、一般にキャビティ４８として分類
される、ピット、ホール、クレータを備えたハンダ接合
１の表面は、イメージ・プロフィールにおいて、黒のパ
ッチ４９の外観を呈する。

【００３０】図７には、検査プログラムによる比較に用
いられるべき所定の組をなす属性の値を設定するため、
機械ビジョン・プロセッサ１６によって実行される教示
プロセスのフローチャートが示されている。教示プロセ
スにおいて、まず、ハンダ接合の欠陥をチェックすべき
全ての位置における基準ランド・マークを表す、ハンダ
接合１を備えた特定のタイプの基準となるプリント回路
基板５が用意され、次に、その基準のプリント回路基板
５が、支持ステージ７に載せられる（ステップＳ５
０）。この基準のプリント回路基板５は、少なくとも１
つの理想のハンダ接合１を備えているべきであり、更
に、全てのハンダ接合１に、欠陥のないことが望まし
い。通常、プリント回路基板５は、大きすぎるので、ビ
デオ・カメラ１０の単一視野内では見ることができな
い。そこで、基準のプリント回路基板５は、ハンダ接合
１がビデオ・カメラの少なくとも一つの視野内に納まる
ように、少数のより小さい領域に分割される（ステップ
Ｓ５１）。次に、対応する各視野毎にイメージが捕捉さ
れ（ステップＳ５２）、また、対応するＸ−Ｙテーブル
６の座標が機械ビジョン・プロセッサ１６に記憶され
る。それに続いて、上部環状光源１１及び下部環状光源
１２によって放射されるカラー光に関するしきい値が設
定される（ステップＳ５３）。設定されたカラーの強度
しきい値レベルによって、全てのハンダ接合１がプリン
ト回路基板５から区分され、各ハンダ接合１毎に、リー
ド３、ハンダ・フィレット１９、及び、ハンダ・パッド
４領域が区分されることになる。ハンダ接合１は、プリ
ント回路基板５表面の暗いカラーに比べて、その反射カ
ラーが明るいので、基準ランド・マークの働きをするこ
とができる。

【００３１】次に、各イメージ毎に、１組のウインドウ
が自動的に形成される（ステップＳ５４）。機械ビジョ
ン・プロセッサ１６は、図４（ａ）に示されるように、
ハンダ接合１の位相的特徴の強度プロフィールの各イメ
ージのまわりにウインドウが形成されるようにプログラ
ムされている。連結性イメージ解析技法を利用して、形
成すべき各ウインドウのサイズが決定される。ここで
は、ウインドウの位置、そのサイズ、ウインドウ総数、
並びに、フレーム・サイズが記録され、機械ビジョン・
プロセッサ１６に記憶される。その後、プリント回路基
板５にイメージを補足すべき領域がそれ以上存在するか
否かに関して判定される（ステップＳ５５）。判定の結
果、まだ領域が存在すれば、同じ平面上において、Ｘ−
Ｙテーブル６をＸ−Ｙ方向に移動させて、プリント回路
基板５の次の領域をビデオ・カメラ１０の視野内に位置
決めし、ステップＳ５２の処理に戻り、同様の処理手順
を実行する。

【００３２】一方、プリント回路基板５の全領域につい
て教示が行われたと判定されると、次に、少なくとも１
つの良好なハンダ接合１のイメージ、すなわち、図４
（ａ）に示される２つの環形状２０及び２１のイメージ
における１組の所定の属性に関する値を設定する（ステ
ップＳ５６）。良好なハンダ接合１の場合、２つのカラ
ー環形状２０及び２１の構成が記録される。各環形状２
０及び２１毎に、真円度、周囲長、直径、及び、ウイン
ドウの中心からの重心の変位が記録される。組をなす所
定の値に関して、より良好で信頼できる１組の値を得る
には、２つ以上の良好なハンダ接合１から値を求め、さ
らに、平均値及び標準偏差を計算するのが望ましい。次
に、所定の属性の計算値は、機械ビジョン・プロセッサ
１６に記憶され、教示プロセスが終了する（ステップＳ
５７）。

【００３３】図８には、１つのプリント回路基板５にお
ける未知のハンダ接合１の質を検査するため、機械ビジ
ョン・プロセッサ１６によって実行される検査プログラ
ムのフローチャートが示されている。

【００３４】検査ルーチンは、まず、１つのプリント回
路基板５が図２のステージ７に配置される（ステップＳ
５８）。次に、図７の教示プロセスのステップＳ５２で
記憶された座標の値に従って、Ｘ−Ｙテーブル６が同じ
平面上をＸ及びＹ方向にそれぞれの第１の位置まで移動
させられる（ステップＳ５９）。そうすると、ビデオ・
カメラ１０が、その視野内に入るプリント回路基板５の
領域のイメージを捕捉する（ステップＳ６０）。イメー
ジが補足されると、Ｘ−Ｙテーブル６を次に位置へ移動
するかどうかが判断される（ステップＳ６１）。すなわ
ち、捕捉すべきイメージが２つ以上ある場合には、Ｘ−
Ｙテーブル６が、次のイメージを捕捉する準備の整った
次の位置まで即座に移動させられる（ステップＳ６
２）。捕捉すべきイメージがそれ以上なければ、ステッ
プＳ６２の処理をスキップする。次に、補足されたイメ
ージが閾値となり（ステップＳ６３）、図７のステップ
Ｓ５３の処理において決定されたしきい値未満のカラー
・グレー値を備えたイメージ領域は暗くなる。イメージ
の明るい領域は、ハンダ接合１のイメージのプロフィー
ルまたはハンダ・スパッタに対応するはずである。

【００３５】続いて、イメージの明るい領域のそれぞれ
にウインドウが形成される（ステップＳ６４）。ウイン
ドウが形成されると、図７のステップＳ５６の処理で測
定された属性と同じ属性について、その値が測定される
（ステップＳ６５）。属性の測定が完了すると、欠陥の
有無に関して、ステップＳ５６の処理で設定された所定
の値との比較が行われる（ステップＳ６６）。この処理
においては、ウインドウの位置、サイズ、及び、ウイン
ドウの総数について、ステップＳ５４の処理における教
示プロセスで記憶された基準値との比較も行われる。

【００３６】ハンダ・スパッタの存在は、イメージに関
するウインドウの数、ウインドウのサイズ、及び、ウイ
ンドウの位置によって検出することができる。同様に短
絡寸前の状態の発生は、各ウインドウの中心と他のウイ
ンドウとの近接によって検出することができる。ハンダ
・ブリッジング及びハンダ・オーバフローは、ウインド
ウ自体のサイズ及び位置によって判定することができ
る。ハンダ接合の欠陥を検出する場合は、図４、図５、
図６に示す欠陥のあるハンダ接合１のイメージ・プロフ
ィールのさまざまなタイプに従って、各クラスの欠陥が
分類される。

【００３７】欠陥のチェックが完了すると、それが最後
のイメージであるか否かのチェックが行われる（ステッ
プＳ６７）。最後のイメージでなければ、検査プログラ
ムの制御は、ステップＳ６０の処理に戻る。このサイク
ルは、プリント回路基板５の最後のイメージが捕捉さ
れ、チェックを受けるまで続けられ、最後のイメージが
チェックされた後、検査プログラムが終了する（ステッ
プＳ６８）。

【００３８】ここで、本発明の方法によれば、欠陥を下
記のように分類することができる。・ハンダなし・不十分なハンダ・ハンダが過剰・コールド・ハンダ・ハンダはじきを生じたパッド・ハンダはじきを生じたリード・パッドの不十分なハンダ濡れ・キャビティ（ピン・ホール及び・ハンダ・ブリッジングブロー・ホール）・スパッタ・短絡寸前以上のように、本発明の基本原理は、入射光線の角度が
反射光線の角度に等しくなるように、点光源から放射さ
れる各光線が、鏡面反射表面から反射されるものである
という仮定に立っている。固定カメラは、３次元空間に
おいて、反射光線がカメラの投影軸によって受け入れら
れるように取り付けられ、配向が施されると、反射光線
のイメージを形成する。

【００３９】この基本原理の承認に基づく本実施例で
は、カメラの光学軸まわりにおいて対称をなし、プリン
ト回路基板の面に対して平行をなす、２つの環状光源を
利用する。第１の環状光源及び第２の環状光源は、それ
ぞれ、ほぼ垂直な角度及び鋭角から入射光を放射する。
理想のハンダ接合の場合、均一な幅及び均一な明るさを
備えた２つの環状ハイライトの視覚プロフィールが、カ
メラによって視覚化される。このハイライトは、２つの
同心で、円滑な、連続した、閉じた曲線によって境界が
形成される。欠陥のあるハンダ接合を検査した場合、そ
のハンダ接合は、いつでも、理想のハンダ接合と比べて
異なる視覚プロフィールを示す。次に、視覚プロフィー
ルは、視覚分類器に入力され、それぞれのクラスに分類
される。すなわち、ハンダ接合のそれぞれについて、選
択的位相特徴及び位相特徴におけるひずみが強調され
る。強調された位相特徴は、次に、「プロフィール分類
器」に入力され、良好なハンダ接合であるか、または、
欠陥のあるハンダ接合であるかの結果、及び、欠陥のタ
イプが出力される。

【００４０】又、環状光源からグリーン以外の任意のカ
ラーの光を放射させることによって、ハンダ接合とプリ
ント回路基板との区分が容易になる。

【００４１】従って、従来の市販の様々なシステムの多
くが、きわめて高価、複雑で、操作が困難であり、更
に、この問題を解決するための各アプローチが、例え
ば、イメージング段階において、小さいが重要な特徴を
見落としたり、欠陥のタイプを分類することができない
といった、それ自体の限界を有しているのに対して、本
発明によると、コストが低く、セットアップ及び操作が
簡単なシステムが提供できる。又、環状光源構成によっ
て、選択的特徴にハイライトが加えられ、ハンダ領域と
ハンダ接合がプリント回路基板から区分され、それは欠
陥のタイプの分類にも有効である。

【００４２】なお、上記実施例では、ハンダ接合の欠陥
を分類して検出する構成としたが、これに限らず、欠陥
が存在するかどうかのみを検出する構成としてもよい。

【００４３】また、上記実施例では、光源から放射する
光の色を赤、及び青としたが、ハンダ接合とプリント回
路基板との区別が容易にできれば、これに限定されるも
のではない。

【００４４】また、上記実施例では、光源を環状光源と
したが、これに限らず、ビデオ・カメラの光軸の周囲か
ら光を照射できれば、他の形状の光源を用いてもよい。

【００４５】また、上記実施例では、属性値測定手段、
比較手段及び欠陥検出手段としてプロセッサを用いた
が、これに代えて、同様の機能を有する専用のハードウ
ェアにより構成してもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、低コストで、ハンダ接合の欠陥を容易に検出す
ることができるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】メッキ・スルー・ハンダ接合の一例を示す断面
図である。

【図２】本発明にかかる一実施例のメッキ・スルー・ハ
ンダ接合検査装置の構成図である。

【図３】環状光源からの各光線が、入射光線の角度と反
射光線の角度が等しくなるように、ハンダ接合の鏡面か
ら反射されるものと仮定した原理を示す図である。

【図４】同図（ａ）は、良好なハンダ接合に関する光学
イメージと立体構造との関係を示す図、同図（ｂ）〜
（ｄ）は、各種の欠陥を有するハンダ接合に関する光学
イメージと立体構造との関係を、それぞれ示す図であ
る。

【図５】同図（ａ）〜（ｃ）は、各種の欠陥を有するハ
ンダ接合に関する光学イメージと立体構造との関係を、
それぞれ示す図である。

【図６】同図（ａ）〜（ｃ）は、各種の欠陥を有するハ
ンダ接合に関する光学イメージと立体構造との関係を、
それぞれ示す図である。

【図７】同実施例における検査プログラムによる比較に
用いられる所定の属性の値を設定するための教示プログ
ラムを示すフローチャートである。

【図８】同実施例におけるプリント回路基板のハンダ接
合の質を検査するための検査プログラムを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ハンダ接合２ハンダ５プリント回路基板７ステージ９移動制御装置１０ビデオ・カメラ１１上部環状光源１２下部環状光源１６機械ビジョン・プロセッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 3/42 Ｚ 7511−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象であるハンダ接合部に対して、
複数の方向から光を照射し、それら光の反射光を撮像
し、その撮像データに基づき、前記ハンダ接合部の欠陥
を検出することを特徴とするハンダ接合検査方法。
【請求項２】メッキ・スルー・ハンダ接合部を有する
プリント回路基板に対して実質上垂直な角度から、その
プリント回路基板の表面に光を照射し、また前記プリン
ト回路基板に対して鋭角な角度で全側方から、前記プリ
ント回路基板の表面に光を照射し、前記プリント回路基
板に対して実質上垂直方向から、前記メッキ・スルー・
ハンダ接合部の光学イメージを撮像し、その撮像された
光学イメージの所定の属性の値を測定し、その測定値と
前記各属性に対応して予め設定されている各基準値とを
比較し、その比較結果に基づいて、前記メッキ・スルー
・ハンダ接合部の欠陥を検出することを特徴とするメッ
キ・スルー・ハンダ接合検査方法。
【請求項３】欠陥の検出は、前記メッキ・スルー・ハ
ンダ接合部の持つ欠陥の種類を分類して検出するもので
あることを特徴とする請求項２記載のメッキ・スルー・
ハンダ接合検査方法。
【請求項４】各基準値は、所定のプリント回路基板の
メッキ・スルー・ハンダ接合部の位相特徴の強度プロフ
ィールを検出することにより設定することを特徴とする
請求項２、又は３記載のメッキ・スルー・ハンダ接合検
査方法。
【請求項５】照射光は、青または赤の波長バンドのカ
ラー光であることを特徴とする請求項２、３、又は４記
載のメッキ・スルー・ハンダ接合検査方法。
【請求項６】メッキ・スルー・ハンダ接合部を有する
プリント回路基板に対して実質上垂直な角度から、その
プリント回路基板の表面に光を照射する第１の光源と、
前記プリント回路基板に対して鋭角な角度で全側方か
ら、前記プリント回路基板の表面に光を照射する第２の
光源と、前記プリント回路基板に対して実質上垂直方向
から、前記メッキ・スルー・ハンダ接合部の光学イメー
ジを撮像する撮像手段と、その撮像された光学イメージ
の所定の属性の値を測定する属性値測定手段と、その測
定値と前記各属性に対応して予め設定されている各基準
値とを比較する比較手段と、その比較結果に基づいて、
前記メッキ・スルー・ハンダ接合部の欠陥を検出する欠
陥検出手段とを備えたことを特徴とするメッキ・スルー
・ハンダ接合検査装置。
【請求項７】欠陥検出手段は、前記メッキ・スルー・
ハンダ接合部の持つ欠陥の種類を分類して検出するもの
であることを特徴とする請求項６記載のメッキ・スルー
・ハンダ接合検査装置。
【請求項８】各基準値は、所定のプリント回路基板の
メッキ・スルー・ハンダ接合部の位相特徴の強度プロフ
ィールを検出することにより設定することを特徴とする
請求項６、又は７記載のメッキ・スルー・ハンダ接合検
査装置。
【請求項９】第１の光源及び第２の光源が照射する光
は、青または赤の波長バンドのカラー光であることを特
徴とする請求項６、７、又は８記載のメッキ・スルー・
ハンダ接合検査装置。