JPH10141929A - はんだ付け検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント板の電子部品のリードとパッドの実
際の形状と寸法をもとに欠陥判定パラメータを設定する
ことにより、高信頼性の検査を実現する。 【解決手段】 はんだ付け部の外観画像に対して画像処
理を施し前記はんだ付け部の形状特徴量を特定する画像
処理手段１１１と、前記画像処理手段により得られたデ
ータと設計時の形状特徴量を格納した検査パラメータ格
納手段１１０からのデータとから前記はんだ付け部の良
否判定を行なう欠陥判定手段１１３と、を備えたはんだ
付け検査装置において、前記画像処理手段により特定さ
れたはんだ付け部の形状特徴量を統計処理することによ
って、はんだ付け部の良品の形状特徴量を抽出する検査
対象物標準形状推定手段１１５を有し、前記検査対象物
標準形状推定手段からの標準形状値に基づいて前記検査
パラメータ格納手段に格納された欠陥判定パラメータを
更新すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント板上に実装
された電子部品のはんだ付け状態の検査装置に関し、特
に同一の電気特性を持つ電子部品を複数のメーカが供給
している場合など、プリント板上の電子部品の正確な形
番が一般的には特定できない製造プロセスに適用するは
んだ付け検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント板上に実装された電子部品のは
んだ付け状態の検査装置に関しては、例えばＥｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、
Ｖｏｌ．９、Ｎｏ．２、１９９３、に記載の高速はんだ
付け外観検査装置ＶＳ２０００にあるようにプロセスに
変動が生じたとき、または新たに初めての基板を検査す
るときはロットから４〜５枚良品と思われる基板を抜き
出して装置にかけ、この特徴量から平均値および分散を
求め、検査時に検査対象より検出した特徴量が先に求め
ておいた良品基板で求めた特徴量の平均値から一定以上
離れていた場合に不良とする技術があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では検査時にプロセスの変動や搭載される部品が頻繁
に変わる場合には対応することが困難であった。一般に
同一品種の検査対象プリント板においても、同一の電気
的特性は持つが、その外観は多少異なっている可能性の
ある複数の形番の電子部品が同一の部品として扱われて
実装されていることが多い。複数の部品メーカが同一の
電気的特性を持つ電子部品を製造していた場合、異なっ
たメーカの製造した電子部品の外観、例えばリード厚や
リード幅は多少異なってきてしまう。

【０００４】通常、プリント板実装に用いる電子部品は
入手しようとしている時点における価格や納期などを考
慮し、同一の電気的特性をもつ部品の中で最も有利であ
るメーカの製品が用いられる。このため、同一品種のプ
リント板においても製造時期によっては異なるメーカの
部品が実装される場合が発生する。従来技術においては
検査時にプロセスの変動があった場合のみ新たに良品基
板から検査データを作成していたが一般には検査工程で
は使われている電子部品やプロセスの変更の情報は入手
できない。

【０００５】このため、従来は電極（リード）の設計寸
法が多少異なっている複数の部品形番に対して同一の画
像処理パラメータ、欠陥判定パラメータを用いて検査を
行わざるを得なかった。また、従来技術では平均値を基
準にして欠陥判定を行っているがこの方式では製造現場
で用いられている検査仕様を基準にして検査することは
困難であった。一般に製造現場では例えばパッドからリ
ードがリードの幅の３３％以上ずれていた場合にずれ不
良とする等、検査仕様はリードやパッドの形状をもとに
決定されていることが多いが従来技術ではこれらの形状
を画像からは求めていないため信頼性の高い検査が実現
できなかった。

【０００６】本発明の課題は、検査対象プリント板に実
装されている電子部品の電極部（リード）とパッドの実
際の形状と寸法をもとに、画像処理パラメータおよび欠
陥判定パラメータを設定することにより、高い信頼性を
もつ検査を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次のような
構成によって実現される。

【０００８】プリント板上のパッドに検査対象電子部品
のリードをはんだ付けして実装する電子部品のはんだ付
け部の外観画像を検出する画像検出手段と、前記外観画
像に対して画像処理を施し前記はんだ付け部の形状特徴
量を特定する画像処理手段と、前記パッドとリードの設
計時における形状諸元を格納しておく検査パラメータ格
納手段と、前記画像処理手段により得られたデータと前
記検査パラメータ格納手段からのデータとから前記はん
だ付け部の良否判定を行なう欠陥判定手段と、を備えた
はんだ付け検査装置において、前記画像処理手段は、各
はんだ付け部毎に、リードとパッドの形状諸元、および
／または、はんだフィレットの形状諸元を、はんだ付け
部の形状特徴量として特定し、前記画像処理手段により
特定されたはんだ付け部の形状特徴量を蓄積しておく検
査対象物形状蓄積手段を有し、前記検査対象物形状蓄積
手段に蓄積されたはんだ付け部の形状特徴量を同一種類
毎に統計処理することによって、前記蓄積されたはんだ
付け部の形状特徴量の中から、検出頻度上小となるある
いは構造上論理的に正常では有り得ないリードとパッド
の形状諸元と不良品のはんだフィレットの形状諸元とに
対応する形状特徴量を不要形状特徴量と特定し、検出頻
度上大となるリードとパッドの形状諸元、および／また
は、良品のはんだフィレットの形状諸元とに対応する形
状特徴量を標準形状特徴量と特定し、前記蓄積されたは
んだ付け部の形状特徴量から前記標準形状特徴量を抽出
する検査対象物標準形状推定手段を有し、前記標準形状
特徴量に基づいて前記検査パラメータ格納手段に格納さ
れた画像処理パラメータと欠陥判定パラメータを更新す
る検査パラメータ更新手段を有するはんだ付け検査装
置。

【０００９】はんだ付け検査装置に備えられている検出
光学系は、検査対象はんだ付け部の画像を検出し、この
画像は画像処理手段によって処理される。画像処理手段
は電子部品のリードおよびパッドの形状と寸法を画像よ
り検出し、この検出結果を検査対象物形状蓄積手段に蓄
積する。基板１枚あるいは複数枚の検出が終了した時点
で、検査対象物標準形状推定手段において各リードある
いはパッドの種類毎に、検出した形状のヒストグラムを
求め、最大頻度をとる値を実際のリードあるいはパッド
の形状とはんだフィレットの標準形状特徴量であるとす
る。

【００１０】前記標準形状特徴量をもとに画像処理およ
び欠陥判定パラメータを検査データ更新手段において更
新する。以上のようにして、実際の検出画像より求めた
リードおよびパッドの形状と寸法とはんだフィレットの
標準形状特徴量をもとに検査データを検査前、あるいは
検査中によらず更新していくため、複数枚の同一品種の
基板を連続して検査している時に、実装されている部品
形番が途中で変わっていても、その検査対象部品に最も
適切な検査データを用いて検査を行うことが可能にな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１から図１３に
より説明する。ここにおいて、１０１はプリント板、１
０２は検査対象電子部品、１０３はＸＹステージ、１０
４は画像検出器、１０５はスリット光投光器、１０６は
ガルバノミラー、１０７は画像入力手段、１０８は光切
断線抽出手段、１０９は光切断線蓄積手段、１１０は検
査パラメータ格納手段、１１１は画像処理・検査対象物
形状検出手段、１１３は欠陥判定手段、１１４は検査対
象物形状蓄積手段、１１５は検査対象物設計寸法推定手
段、１１６は検査パラメータ更新手段、２０１，３０
１，４０１はリード、２０２，３０２，４０２はパッ
ド、２０３，４０３ははんだフィレット、２０４，４０
４は画像処理ウインドウ、をそれぞれ表わす。

【００１２】図１は本発明の全体構成の一例を示したも
のである。１０１は検査対象プリント板である。１０２
はプリント板に実装された電子部品である。プリント板
はＸＹテーブル１０３に固定されている。１０４は画像
検出器である。ＸＹテーブル１０３はＸ，Ｙ方向に移動
させることが可能であるため、プリント板上のあらゆる
位置の画像が画像検出器１０４により検出できるように
なっている。

【００１３】１０５はスリット光投光器であり、ガルバ
ノミラー１０６を介して検査対象に照射することが可能
である。検査対象に照射されたスリット光は１０４の画
像検出器で検出され、１０７の画像入力手段においてデ
ジタル画像に変換される。１０７においてデジタル画像
に変換された後、１０８の光切断線抽出手段において２
次元画像はスリット光照射位置における高さを示す１次
元波形データに変換される。即ち、公知の光切断法によ
り検査対象物の高さを求めることができるのである。

【００１４】１０６のガルバノミラーの角度を変化させ
ることにより、スリット光の照射位置をスキャンさせな
がら以上の処理を行い、多数の１次元高さ波形データを
検出し、これを１０９の光切断線蓄積手段に格納する。
各光切断線抽出位置におけるスリット光の明るさもあわ
せて１０９に格納する。１１１の画像処理・検査対象物
形状検出手段では、検査パラメータ格納手段１１０に格
納されたパッドの設計位置データをもとに画像処理ウイ
ンドウを設定し、各光切断線に対し、画像処理ウインド
ウ内にて画像処理を行い、検査対象物の形状を検出す
る。

【００１５】すなわち、図２においてリード２０１の先
端のはんだ付け部を検査する画像処理ウインドウ２０４
を設定し、２０４内の光切断線波形のうち、リード２０
１で検出した光切断線Ａを１１０の検査パラメータ格納
手段（予めユーザにより入力される検査対象物のリード
厚、リード幅、パッド幅を格納しておくもの、また、検
査対象物のそれらの実測により推定されたリード厚、リ
ード幅、パッド幅を格納、更新しておくもの）に格納さ
れた高さしきい値によって２値化し、この２値化波形の
エッジをリードのサイドエッジとし、このエッジ間の光
切断線の示す高さをもとにリードの上面高さを求める。
次に、パッド部２０２で検出した光切断線２０７よりパ
ッドもしくは基板の表面高さを求める。

【００１６】次に、はんだフィレット２０３で検出した
光切断線２０６より、２０７の光切断線より求めたパッ
ド高さよりも高い光切断線部分をはんだフィレットとす
る。また、２０７の光切断線抽出位置におけるスリット
光の明るさデータを図２に示す方向に投影し、２０８に
示す投影波形を求め、このエッジ位置をパッドのサイド
エッジとする。これらの検出結果は、検査対象物形状蓄
積手段１１４に蓄積する。

【００１７】以上の処理を行った後、画像処理・検査対
象物形状検出手段１１１において、光切断線の照射され
なかった位置における高さ形状、即ち、検査対象物の全
体の高さ形状を、その位置に最も接近した２つの光切断
線の示す高さの内挿をもとに決定する。

【００１８】次に欠陥判定手段１１３において、そのは
んだ付け部が不良かどうかを判定する。リード浮きであ
るかどうかは、画像処理・検査対象物形状検出手段１１
１で求めたリードの上面高さｈｌとパッドの表面高さｈ
ｐより求める。検査パラメータ格納手段に格納されてい
るリードの設計厚をｔｈｉｃｋとおくと、リードのパッ
ドからの浮き量ｌｉｆｔは次のようにもとまる。

【００１９】ｌｉｆｔ＝ｈｌ−ｈｐ−ｔｈｉｃｋ ｌｉｆｔが一定しきい値以上であった場合は浮き不良と
して検出する。また、リードずれｍｉｓｐｌａｃｅｍｅ
ｎｔは、１１１で求めたリードのサイドエッジｌｅとパ
ッドのサイドエッジｐｅとをもとに次のように求める。

【００２０】 ｍｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ＝｜ｌｅ−ｐｅ｜ ここで、リードがパッドの外側にずれており、かつｍｉ
ｓｐｌａｃｅｍｅｎｔが、検査パラメータに格納されて
いるリードの設計幅ｌｗに対してある一定比率以上であ
った場合にはずれ不良として検出する。

【００２１】以上のように浮き不良、ずれ不良は検査パ
ラメータとして与えられるリードの設計厚、設計幅を用
いて判定しているため、高信頼な検査を実現するために
は正確なリードの設計厚、設計幅が必要となる。しかし
ながら、実際の電子基板実装現場においては、複数のメ
ーカから同一の電気的特性を持つ部品を入手することが
一般的であり、しかも同一の電気的特性を持っている部
品はどのメーカからの部品であっても完全に同一に取り
扱われている。ところが、これらの部品の実際の形状は
多少異なっている場合が多いため、予め正確な部品寸法
が記述されている検査データを作成しておくことは困難
である。

【００２２】また、リードの寸法、特にリード厚は設計
寸法の許容誤差が大きく、作業現場においては例え部品
メーカが特定できた場合でも正確な寸法を全ての部品に
対して独自に計測することは困難である。このため、本
発明では、画像処理・検査対象物形状検出手段１１１に
おいて求めた電極（リード）およびパッドの検出形状と
寸法をもとに検査パラメータを更新する。

【００２３】検査対象物設計寸法推定手段１１５は、画
像処理・検査対象物形状検出手段１１１で求めた検査対
象物の形状をもとに部品寸法を推定する。まず、リード
厚の推定方法について図３を用いて説明する。図１の検
出光学系を用いた場合、検出される高さは、パッド３０
２を基準としたリード上面３０１の高さとなる。３０３
は正常なリード、３０４は浮き不良のリード、３０５は
位置ずれ不良のリードを示している。

【００２４】検出高さは、３０４では浮きが発生してい
るため、リード厚よりも高く、３０５では位置ずれを起
こし、リードがパッドからずり落ちてしまっているため
リード厚よりも低くなっている。３０６はプリント板全
てに実装された同一の部品種において検出したリード高
さのヒストグラムを示している。３０４や３０５のよう
に不良が発生した場合には検出高さはリード厚よりも高
くなったり、低くなったりするが、実際の製造現場にお
いては不良の発生率は悪い場合においても１％以下であ
ることが一般的であるため、ヒストグラム３０６のピー
クがリード厚となる。また、ピークのヒストグラムの代
りに、リード厚の平均値でもよい。

【００２５】新規のリフロー炉の導入等によりプリント
板の製造プロセスが変更された場合には、プロセスが安
定せず不良が大量に発生する場合が考えられ、必ずしも
最大のピークがリード厚になるとは限らない。

【００２６】この場合には、まず、ずれ不良検出を行な
い、その結果、ずれ不良を起こさなかったと判定された
リードについて、リード高さのみからヒストグラムを算
出し、ヒストグラムのピーク中の最も低いピークを正常
のリード厚とすることにより正確なリード高さを検出す
ることができる。というのも、図３において示したよう
に、リード高さはパッドからずれてしまった場合にはリ
ード厚より低く検出されるが、それ以外の場合ではリー
ド厚と同じかそれよりも高く検出される。よって、ずれ
不良を起こさなかったリードについてリード高さのヒス
トグラムを算出した場合、その最も低いピークはリード
厚と等しくなる。

【００２７】リード幅の推定方法は図４を用いて説明す
る。４０５はリードずれ不良を示した図であり、リード
４０１がパッド４０２に対してずれている。このとき、
処理ウインドウ４０４のなかで検出した光切断線データ
を図で示す方向に投影した場合に得られる投影波形が４
０６である。４０５でははんだフィレット４０３がリー
ドずれのために、リードのサイドに多く付着してしま
い、投影波形４０６からはリード部とはんだサイドフィ
レット部との区別が付きにくくなっている。

【００２８】このような場合、しばしば画像処理・検査
対象物形状検出手段１１１ではリード幅をサイドフィレ
ットを含んで検出してしまう。しかしながら、前述の通
り実際の製造現場においては不良の発生率は低いため、
基板１枚分の検出リード幅のヒストグラム４０７をとれ
ば、その実際のリード幅はヒストグラムの最大ピークと
して検出できる。

【００２９】リード幅を推定する場合にも、製造プロセ
スの変更によりプロセスが安定していなかった場合には
リードずれが多発してしまい、最大の検出頻度がリード
幅になるとは限らない。前述のようにリードずれの場合
にはリード幅としてサイドフィレットを含んで検出され
てしまうため、リード幅は広く検出されてしまい、狭く
は検出されない。よって、検出リード幅のヒストグラム
のピークで、最も狭いものをリード幅とすればよい。

【００３０】パッド幅も同様の方法により、画像処理・
検査対象物形状検出手段１１１で求めたパッドサイドエ
ッジより求めることが可能である。

【００３１】以上のようにして、検査対象物の形状と寸
法を推定した後、検査パラメータ更新手段１１６にて検
査パラメータを更新する。すなわち、検査パラメータ格
納手段１１０には検査対象のリード厚、リード幅、パッ
ド幅として、予めユーザが入力しておいたものと、実際
に検査に用いられるものとの両方が記述されている。画
像より求めたリード厚、リード幅、パッド幅はユーザが
予め入力しておいたそれぞれの値と比較され、画像より
求めた値とユーザにより入力された値とが極端に異なっ
ていた場合には、画像からの形状と寸法の検出に誤りが
あったとして更新を行わない。

【００３２】これ以外の場合には画像より求めたリード
厚、リード幅、パッド幅を実際に検査に用いられる値と
して格納される。たとえば、前述のように画像処理・検
査対象物形状検出手段１１１においてはリードのサイド
エッジを検出するために図２の光切断線Ａ、２０５を２
値化するが、このためのしきい値としてはリード厚の半
分程度の値が妥当である。よって、リード厚に０．５を
乗じた値を画像処理パラメータとして格納する。

【００３３】また、欠陥判定手段１１３においては、前
述のように欠陥を判定する欠陥判定パラメータとしてリ
ードの設計幅、設計厚が必要となるため、検査対象物設
計寸法推定手段１１５で求めたリード（電極）の設計
幅、設計厚をそれぞれ欠陥判定手段における欠陥判定パ
ラメータとして格納する。また、前記検査対象物設計寸
法推定手段で求めた値は、欠陥判定パラメータとしてば
かりではなくて、検査パラメータ格納手段を介して、画
像処理・検査対象物形状検出手段における画像処理パラ
メータとして用いられる。

【００３４】次に、検査パラメータの更新タイミングに
ついて図５を用いて説明する。画像を検出した後、次の
画像の検出が終了するまでに、図１における画像処理・
検査対象物形状検出手段１１１、欠陥検出手段１１３の
処理を実行する。これをプリント板１枚の画像検出が全
て終了するまで行う。画像の検出および画像処理が終了
した後、検査装置が次の検査対象プリント板のローディ
ングを行っている間に検査対象物設計寸法推定手段１１
５において、検査対象物の寸法を推定し、この後に検査
パラメータを更新する。

【００３５】図５においてはプリント板１枚分の検出結
果のみをもとに電極部およびパッド部の形状と寸法を推
定する方法について説明したが、プリント板に実装され
ている部品の中には実装されている個数が極めて少ない
ものがあり、この場合には図３あるいは図４で示したヒ
ストグラムが良好に算出できないものがある。この場合
には複数枚のプリント板より検出した電極部およびパッ
ド部の検出結果をもとに形状と寸法を推定する。このタ
イミングチャートを図６に示す。

【００３６】しかしながら、１枚のプリント板に多数搭
載されている電極の種類に対して複数枚の検出結果を蓄
積する必要はなく、これを行った場合には図１の検査対
象物形状蓄積手段１１４の蓄積領域を大きくとっておく
必要が発生してしまう。これを防ぐためには、電極の種
類毎に異なった枚数のプリント板からの検出結果を用い
ればよい。

【００３７】図５に示したタイミングチャートを用いた
場合、部品の品種が変わった後、初めて検査を行うプリ
ント板に対しては、正確でない電極（リード）およびパ
ッドの寸法を用いて検査を行ってしまうという問題があ
る。これを防いだタイミングチャートが図７である。図
７では画像の検出を行う度に図１における画像処理・検
査対象物形状検出手段１１１の処理をおこない、検査対
象物の形状を求め、１１４の検査対象物形状蓄積手段に
検出結果、すなわちリードサイドエッジの位置、パッド
サイドエッジの位置、リード上面高さを蓄積する。この
処理をプリント板全面について行った後、図１における
検査対象物設計寸法推定手段１１５において特徴量を推
定し、この後に検査対象物形状蓄積手段１１４にプリン
ト板１枚分蓄積した検査対象物の形状をもとに欠陥判定
を行うことによって正確な電極およびパッドの寸法を用
いた欠陥判定を実現可能である。

【００３８】ここまでは、プリント板１枚分の画像が全
て検出された後に検査パラメータを更新すること前提に
説明したが、一つの部品に極めて多くの電極が備わって
いる場合、例えば０．５ｍｍピッチのＱＦＰ（クワッド
フラットパッケージ）のような場合には、例えば図１に
示した構成例の画像検出器１０４の１視野内に多数のは
んだ付け部が検出される。この場合には、１視野毎に電
極およびパッドの形状と寸法を推定することが可能であ
る。このときのタイミングチャートは図８のようにな
る。この利点は検査対象物形状蓄積手段１１４の蓄積領
域を小さくすることが可能なことである。

【００３９】予め実装されている部品の形番がわかって
いる場合等では、以前にその形番の部品が用いられてい
たときの検査パラメータを再度用いた方が信頼性の高い
検査が実現できる場合がある。一般に部品の形番は一日
に何度も変更されることは少ないため、日付別に検査パ
ラメータをバックアップとして記憶装置に自動的に保存
できるようにする。以前その形番の部品が用いられてい
た日付の検査パラメータを再度用いることにより、再び
検査画像をもとに検査パラメータを更新する手間を省く
ことが可能となる。

【００４０】図１ではＴＶカメラとスリット光投光器と
で構成された光学系で画像を検出し、プリント板に実装
された検査装置について述べたが、３次元形状を検出す
る如何なる方法に対しても本方式は有効である。例え
ば、レーザスポットとＰＳＤ（ポジションセンシングデ
ィテクタ）とを組み合わせた光切断法等に対しても本手
法は適用可能である。

【００４１】また、図９に示すように３次元形状を検出
しない光学系で画像を検出する装置に対しても本発明は
適用することが可能である。９０１，９０２，９０３は
それぞれプリント板、検査対象電子部品、ＸＹステージ
であり、図１と同様である。９０４は画像検出器であ
り、リング照明９０５によって照明された検査対象電子
部品９０２の画像を検出する。９０５のリング照明の径
は小さく設定されており、９０２に対して明視野照明を
行うことが可能となっている。

【００４２】９０６，９０７はそれぞれ画像入力手段、
検査パラメータ格納手段であり、図１の画像入力手段１
０７，検査パラメータ格納手段１１０と同様のものであ
る。９０８は画像処理手段であり、リードの位置および
パッドの位置を検出する。明視野照明を行った場合、リ
ードおよびパッドは、その表面の反射率が高いため、反
射率の低い周囲のレジスト部よりも明るく検出される。
即ち、反射率の違いに基づいて検出される明るさに差異
が生じることによって検査対象物の位置を求める手法で
ある。

【００４３】図１０に示されるようにリード先端の設計
位置より同図上側に処理ウインドウ１００４を設定す
る。処理ウインドウ１、１００４内の画像を同図垂直方
向に投影し、明るさ投影波形１００６を求め、この波形
よりエッジを検出してリード位置を求める。

【００４４】また、リード先端の設計位置データの同図
下側に、はんだフィレットが含まれないように処理ウイ
ンドウ２を設定する。リードのエッジを求めたのと同様
の処理を処理ウインドウ２内の画像に対して行い、パッ
ドエッジを求める。

【００４５】以上のようにして画像処理手段９０８にお
いて求めたリードエッジとパッドエッジをもとに、欠陥
判定手段９０９はリードのずれ量を求め、リードの設計
幅に対するずれ量の比率がある一定しきい値以上であっ
た場合にはずれ不良として検出する。

【００４６】９１０は検査対象物形状蓄積手段であり、
画像処理手段９０８において求めたリードエッジとパッ
ドエッジの位置を記録する。９１１と９１２はそれぞれ
検査対象物設計寸法推定手段、検査パラメータ更新手段
である。図１の検査対象物設計寸法推定手段１１５では
リード厚、リード幅、およびパッド幅を求めているが、
検査対象物設計寸法推定手段９１１ではリード幅とパッ
ド幅のみを求めている。ここでリード幅とパッド幅の推
定アルゴリズムは検査対象物設計寸法推定手段１１５の
それと同様のものを用いることができる。検査パラメー
タ更新手段９１２は検査パラメータ更新手段１１６と全
く同様の処理を行い、検査パラメータ格納手段９０７に
格納されている検査パラメータを更新する。

【００４７】図１および図９では、それぞれ１１５、９
１１の検査対象物設計寸法推定手段において、画像処理
手段で得られた検査対象物の形状をもとにリードとパッ
ドの設計寸法を推定していたが、設計寸法のみに限定さ
れずにはんだ付け部の特徴量の標準値を推定し、この特
徴量の標準値をもとに良否判定を行うことも可能であ
る。

【００４８】はんだ付け部の特徴量の説明図を図１１に
示す。はんだ付け状態の良否を判定するためには、リー
ドと接触している部分のはんだフィレットの最大の高さ
を示すフィレット高さ１１０１、リードトウ位置からフ
ィレット先端までの長さであるフィレット長さ１１０
２、リードトウ位置におけるフィレット幅１１０３、フ
ィレットの体積、フィレットとパッドあるいはリードと
の接触面積、フィレットのリードへの濡れ角度１１０４
が特徴量として用いられる。

【００４９】フィレット高さは各タイプ毎に決まってい
る高さ以上あること、フィレット幅はリードの幅に対し
て一定以上の割合であること、フィレットの体積、パッ
ドあるいはリードとの接触面積は一定しきい値以上であ
ること、フィレットのリードへの濡れ角度は一定角度以
上であることが良品の基準として多く用いられている。
なお、フィレット高さとぬれ角度は密接に関係してい
る。一般にフィレット高さが十分高い場合には表面張力
の関係でぬれ角度は小さいが、この場合にもはんだ量が
多いためリードとパッドは良好に接続される。このた
め、この２つの特徴量は組合わせて一つの判定項目とす
ると虚報を小さくすることが可能である。すなわち、ぬ
れ角度が小さく、かつフィレット高さが低い場合に不良
と判定し、それ以外の組合わせでは良品と判定する。

【００５０】通常、はんだ付け部の外観検査は目視によ
って行われており、これらの特徴量の計測を厳密に行う
ことは困難であるため、はんだ付け部の特徴量に対する
検査基準が厳密に決定されていることは少ない。

【００５１】このような場合、装置が検出した特徴量を
もとに検査基準を自動設定できれば、検査パラメータの
設定時間を短縮させることができる。先に述べたように
一般にはプリント板において不良の発生する頻度は悪い
場合でも１％以下である。このため、多数の検査対象は
んだ付け部より算出したはんだ付け部の特徴量検出値の
ヒストグラムで発生頻度が大きい部分は良品を示してい
る特徴であると特定することができる。

【００５２】逆に、ヒストグラムの発生頻度が大きい部
分を良品、少ない部分を不良品として判定することがで
きる。例えば図１２ははんだフィレット長さのヒストグ
ラムである。一般にはんだフィレットはある一定長さ以
上であることが必要である。このため、１２０１の発生
頻度が低い領域は不良に、１２０２の発生頻度が高い領
域は良品に、１２０３の領域は発生頻度は低いもののは
んだフィレットが短すぎることはないために良品に分類
できる。

【００５３】次に、フィレットを側面から見たフィレッ
ト高さの例を図１３に示す。１３０１ははんだフィレッ
トを示している。図１に示す検出光学系でプリント板上
面の画像を検出した場合、プリント板の反りにより傾い
てプリント板上面が検出される場合がある。プリント板
上面はレジストや配線パターンの有無により局所的に段
差が発生するため、プリント板上面の傾きを正確に検出
することは困難である。このような場合にはフィレット
高さとフィレットとの位置との相関を最小２乗法等を用
いて１３０２に示すように線形近似を行い、この近似直
線との距離が大きいものを不良とする。プリント板の上
面の傾きは近似直線の傾きと平行になり、プリント板の
反りに影響を受けることなくフィレット高さの良否判定
を行うことができる。

【００５４】以上説明したように、検査パラメータとし
て、リードとパッドの形状諸元とはんだフィレットの形
状諸元の内の一方の形状諸元を対象としていたが、はん
だ付け検査装置が両方の形状諸元を蓄積して片一方の形
状諸元をもとに検査を行なうことも当然できるのであ
り、更に、両方の形状諸元を蓄積して両方の形状諸元を
もとに精密に検査を行なうこともできるのである。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、同一の電
気的特性を持つ複数の形番の電子部品が同一の部品とし
て実装されている場合においても、検出画像を元にその
形状と寸法とを測定し、検査パラメータを設定すること
によって、信頼性の高い検査を実現することができる効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるはんだ付け検査装置の１実施例を
示す主要部簡略構成図である。

【図２】本発明によるはんだ付け検査装置の検査アルゴ
リズムの１実施例である。

【図３】本発明によるはんだ付け検査装置のリード厚検
出アルゴリズムの１実施例である。

【図４】本発明によるはんだ付け検査装置のリード幅お
よびパッド幅検出アルゴリズムの１実施例である。

【図５】本発明によるはんだ付け検査装置の検査シーケ
ンスの１実施例である。

【図６】本発明によるはんだ付け検査装置の検査シーケ
ンスの１実施例である。

【図７】本発明によるはんだ付け検査装置の検査シーケ
ンスの１実施例である。

【図８】本発明によるはんだ付け検査装置の検査シーケ
ンスの１実施例である。

【図９】本発明によるはんだ付け検査装置の１実施例を
示す主要部簡略構成図である。

【図１０】本発明によるはんだ付け検査装置の検査アル
ゴリズムの１実施例である。

【図１１】本発明によるはんだ付け検査装置の検査対象
より検出する検出特徴量の１例である。

【図１２】本発明によるはんだ付け検査装置で検出した
はんだフィレットの長さの分布と欠陥判定しきい値との
相関の一例である。

【図１３】本発明によるはんだ付け検査装置で検出した
はんだフィレットの高さをもとにした欠陥判定方法の一
例である。

【符合の説明】

１０１ プリント板 １０２ 検査対象電子部品 １０３ ＸＹステージ １０４ 画像検出器 １０５ スリット光投光器 １０６ ガルバノミラー １０７ 画像入力手段 １０８ 光切断線抽出手段 １０９ 光切断線蓄積手段 １１０ 検査パラメータ格納手段 １１１ 画像処理手段 １１２ 検査対象物形状検出手段 １１３ 欠陥判定手段 １１４ 検査対象物形状蓄積手段 １１５ 検査対象物設計寸法推定手段 １１６ 検査パラメータ更新手段 ２０１，３０１，４０１はリード ２０２，３０２，４０２はパッド ２０３，４０３ははんだフィレット ２０４，４０４は画像処理ウインドウ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松山 幸雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 ギュンテル デーメンス ドイツ国 ミュンヘン市 Ｄ−81739 オ ットーハーンリング６ シーメンス アク チェンゲゼルシャフト内 (72)発明者 ペーター メンゲル ドイツ国 ミュンヘン市 Ｄ−81739 オ ットーハーンリング６ シーメンス アク チェンゲゼルシャフト内 (72)発明者 ルードヴィッヒ リストゥル ドイツ国 ミュンヘン市 Ｄ−81739 オ ットーハーンリング６ シーメンス アク チェンゲゼルシャフト内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント板上のパッドに検査対象電子部
   品のリードをはんだ付けして実装する電子部品のはんだ
   付け部の外観画像を検出する画像検出手段と、前記外観
   画像に対して画像処理を施し前記はんだ付け部の形状特
   徴量を特定する画像処理手段と、前記画像処理手段にお
   いて用いる画像処理パラメータと前記はんだ付け部の良
   否を判定するために用いる欠陥判定パラメータを格納し
   ておく検査パラメータ格納手段と、前記画像処理手段に
   より得られたデータと前記検査パラメータ格納手段に格
   納される欠陥判定パラメータとから前記はんだ付け部の
   良否判定を行なう欠陥判定手段と、を備えたはんだ付け
   検査装置において、 前記画像処理手段は、各はんだ付け部毎に、リードとパ
   ッドの形状諸元をはんだ付け部の形状特徴量として算出
   し、 前記画像処理手段により特定されたはんだ付け部の形状
   特徴量を格納しておく検査対象物形状蓄積手段を有し、 リードとパッドの設計形状諸元を標準形状特徴量と特定
   し、前記検査対象物形状蓄積手段に蓄積されたはんだ付
   け部の形状特徴量をもとに、前記蓄積されたはんだ付け
   部の形状特徴量から前記標準形状特徴量を抽出する検査
   対象物標準形状推定手段を有し、 前記標準形状特徴量に基づいて前記検査パラメータ格納
   手段に格納された画像処理パラメータと欠陥判定パラメ
   ータを更新する検査パラメータ更新手段を有することを
   特徴とするはんだ付け検査装置。
2. 【請求項２】 プリント板上のパッドに検査対象電子部
   品のリードをはんだ付けして実装する電子部品のはんだ
   付け部の外観画像を検出する画像検出手段と、前記外観
   画像に対して画像処理を施し前記はんだ付け部の形状特
   徴量を特定する画像処理手段と、前記画像処理手段にお
   いて用いる画像処理パラメータと前記はんだ付け部の良
   否を判定するために用いる欠陥判定パラメータを格納し
   ておく検査パラメータ格納手段と、前記画像処理手段に
   より得られたデータと前記検査パラメータ格納手段に格
   納される欠陥判定パラメータとから前記はんだ付け部の
   良否判定を行なう欠陥判定手段と、を備えたはんだ付け
   検査装置において、 前記画像処理手段は、各はんだ付け部毎に、リードとパ
   ッドの形状諸元をはんだ付け部の形状特徴量として算出
   し、 前記画像処理手段により特定されたはんだ付け部の形状
   特徴量を格納しておく検査対象物形状蓄積手段を有し、 前記検査対象物形状蓄積手段に蓄積されたはんだ付け部
   の形状特徴量を同一種類毎に統計処理することによっ
   て、前記格納されたはんだ付け部の形状特徴量の中か
   ら、検出頻度上小となるあるいは構造上論理的に正常で
   は有り得ないリードとパッドの形状緒元を不要形状特徴
   量と特定し、検出頻度上大となるリードとパッドの形状
   諸元を標準形状特徴量と特定し、前記蓄積されたはんだ
   付け部の形状特徴量から前記標準形状特徴量を抽出する
   検査対象物標準形状推定手段を有し、 前記標準形状特徴量に基づいて前記検査パラメータ格納
   手段に格納された画像処理パラメータと欠陥判定パラメ
   ータを更新する検査パラメータ更新手段を有することを
   特徴とするはんだ付け検査装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のはんだ付け検
   査装置において、 前記画像処理手段は、各はんだ付け部毎に、リードとパ
   ッドの形状諸元とともにはんだフィレットの形状諸元を
   はんだ付け部の形状特徴量として特定し、 前記検査対象物標準形状推定手段は前記検査対象物形状
   蓄積手段に格納されたはんだ付け部の形状特徴量を同一
   種類毎に統計処理することによって、前記蓄積されたは
   んだ付け部の形状特徴量の中から、検出頻度上小となる
   あるいは構造上論理的に正常では有り得ない、リードと
   パッドの形状諸元と不良品のはんだフィレットの形状諸
   元とに対応する形状特徴量を不要形状特徴量と特定し、
   検出頻度上大となるリードとパッドの形状諸元、および
   良品のはんだフィレットの形状諸元とに対応する形状特
   徴量を標準形状特徴量と特定し、前記蓄積されたはんだ
   付け部の形状特徴量から前記標準形状特徴量を抽出す
   る、 ことを特徴とするはんだ付け検査装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のはんだ付け検査装置に
   おいて、 前記画像処理手段におけるはんだフィレットの形状諸元
   が、フィレットの高さ、フィレットの幅、フィレットと
   リードとの接触面積、フィレットの長さ、フィレットの
   体積、フィレットのリードと接触する部分における濡れ
   角度、の少なくとも１つから成ることを特徴とするはん
   だ付け検査装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２または３に記載のはんだ付
   け検査装置において、 前記検査対象物標準形状推定手段は、リードの種類毎に
   適宜の枚数のプリント板からのはんだ付け部の形状特徴
   量に基づいて良品の形状特徴量を抽出することを特徴と
   するはんだ付け検査装置。
6. 【請求項６】 請求項１、２または３に記載のはんだ付
   け検査装置において、 前記検査パラメータ更新手段によって更新される画像処
   理パラメータと欠陥判定パラメータは、一定時間毎に、
   電子部品の形番、日付けおよび時間と共に、記憶装置に
   記録させることを特徴とするはんだ付け検査装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のはんだ付け検査装置に
   おいて 前記一定時間毎に記録された画像処理パラメータと欠陥
   判定パラメータは、一定回数分の記録を自動的にバック
   アップとして保存しておくことを特徴とするはんだ付け
   検査装置。
8. 【請求項８】 請求項１、２または３に記載のはんだ付
   け検査装置において、 前記検査対象物標準形状推定手段は、リードの種類毎ま
   たはリードをいくつかのグループに分割した場合の各グ
   ループ毎に、前記検出対象物形状蓄積手段に蓄積された
   形状特徴量のヒストグラムまたは平均値を求め、前記ヒ
   ストグラムのピーク位置もしくは前記平均値をもとに、
   前記標準形状特徴量を抽出することを特徴とするはんだ
   付け検査装置。
9. 【請求項９】 請求項１、２または３に記載のはんだ付
   け検査装置において、 前記検査対象物標準形状推定手段は、前記検査対象物形
   状蓄積手段に蓄積された形状特徴量の標準形状値を１次
   直線で近似し、 前記欠陥判定手段は、画像処理手段により求めたはんだ
   付け部の形状特徴量と前記１次直線とを比較してはんだ
   付け部の良否判定を行なうことを特徴とするはんだ付け
   検査装置。
10. 【請求項１０】 請求項１、２または３に記載のはんだ
    付け検査装置において、 前記画像検出手段は、前記検査対象物の表面高さ画像を
    検出可能であり、 前記画像処理手段は、前記表面高さ画像からリードの上
    面高さとパッドの表面高さを検出し、 前記検査対象物形状蓄積手段は、リード厚さとしてリー
    ド上面高さからパッド表面高さを差し引いた値を蓄積
    し、 前記検査対象物標準形状推定手段は、前記検査対象物形
    状蓄積手段に蓄積されたリード厚さのヒストグラムのピ
    ークのうち、最も薄いリード厚さのものを、実際のリー
    ド厚さであると推定することを特徴とするはんだ付け検
    査装置。
11. 【請求項１１】 請求項１、２または３に記載のはんだ
    付け検査装置において、 前記画像検出手段は、前記検査対象物の明るさ画像を検
    出可能であり、 前記画像処理手段は、前記明るさ画像よりリード幅を検
    出し、 前記検査対象物形状蓄積手段は、前記リード幅を蓄積
    し、 前記検査対象物標準形状推定手段は、前記検査対象物形
    状蓄積手段に蓄積されたリード幅のヒストグラムのピー
    クのうち、最も狭いものを、実際のリード幅であると推
    定することを特徴とするはんだ付け検査装置。
12. 【請求項１２】 請求項１、２または３に記載のはんだ
    付け検査装置において、 前記検査パラメータ格納手段には、ユーザが入力したリ
    ードとパッドの設計時の形状諸元が格納され、 前記検査対象物標準形状推定手段は、前記ユーザの入力
    した形状諸元と、前記検査対象物形状蓄積手段に格納さ
    れた形状特徴量に基づいて推定された良品のはんだ付け
    部の形状特徴量とを比較して、その比較差が設定したし
    きい値よりも大きかった場合には誤った推定がされたと
    判定し、検査パラメータの更新を行なわないことを特徴
    とするはんだ付け検査装置。
13. 【請求項１３】 請求項４に記載のはんだ付け検査装置
    において、 前記欠陥判定手段は前記フィレット高さと前記フィレッ
    トのリードと接触する部分における濡れ角度を組合わせ
    て良否判定を行い、前記外観画像より求めた前記フィレ
    ット高さが該フィレット高さに対応して設定したしきい
    値よりも低く、かつ前記外観画像より求めた前記濡れ角
    度が該濡れ角度に対応して設定したしきい値よりも小さ
    かった場合に不良とすることを特徴とするはんだ付け検
    査装置。