JPS60131409A - はんだ付部検査方法とその装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子回路用などのプリント基板のはんだ付部
の状態を検査するだめのはんだ付部検査方法とその装置
に関するものである。

〔発明の背景〕

この種のはんだ付部には、第１図の各種のはんだ付部の
説明図に示すように、同図（ａ）のフラットパッケージ
形部品の部品リード部分、同図（ｂ）のビンタイプの部
品リード部分、同図（’Ｃ）の面付部品に対するもの等
の各種のものがある。

これらのはんだ付部を対象とした検査、特に第２図（ａ
）〜（ｅ）の各種のはんだ何部欠陥の説明図に示す位置
ずれ欠陥Ａ、ブリッジ欠陥Ｂに対する検査は、従来から
、光切断法゛を応用し、その走査線上のはんだ何部の断
面形状を認識し、欠陥を検出するという方式がとられて
きた。

第３図は、従来のはんだ何部検査方式の一例の説明図で
ある。

この方式は、例えばフラットパッケージ形部品１の部品
リード２がプリント基板３上のパッド４にはんだで接続
されているはんだ何部５について、第３図（ａ）に示す
ように、真上からスリット光を投光装置８で照射し、こ
れを斜方向から画像検出□　センサ９で観察する。その
結果、同図（ｂ）に示す光切断線１０に沿って、同図（
Ｃ）に示すようにはんだ何部５の断面形状が得られ、こ
れを解析して欠陥判定が行なわれる。

しかし、この従来方式では、スリット光が照射されてい
々い部分の状態の情報は全く得られず、例えば、この部
分に第３図（ｂ）に示すようなブリッジ欠陥７が存在し
ていても、これを検出することはできない。

一方、このようなはんだ何部欠陥に対しては、通常の一
様照明によって、はんだ何部を明るくとらえ、その検出
像を解析して欠陥を検出するという検査方式もある。

しかし、この方式においては、一般にはんだ何部の付近
には背の高い部品があるので、任意の方向からの一様照
明が困難で、例えば真上方向からしか一様照射ができな
い。その結果、第３図の従来方式の画像検出の説明図で
ある第４図に示すように、その同図（ｂ）の検出画像中
には、はんだ何部の表面の傾斜によって正反射光が戻っ
て非常に明るく見える部分Ｃが存在する反面、はとんど
反射光が観察されない暗い部分りが存在するので、同図
（ｂ）の画像データを解析しても、欠陥の検出。

判定が困難となる場合がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術における問題点を解
決し、プリント基板のはんだ何部の検査を高い信頼性で
確実に行なうことができるはんだ何部検査方法とその装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

まず、本発明に係るはんだ何部検査方法は、プリント基
板のはんだ何部に対して一定波長または一定範囲の複数
波長の励起光を照射し、その励起光によってプリント基
板から発生する蛍光成分のみを分離・検出し、その蛍光
像を解析して当該はんだ何部の良否を判定するようにし
たものである。

また、本発明に係るはんだ何部検査装置は、プリント基
板のはんだ何部に対して一定波長または一定範囲の複数
波長の励起光を照射する励起手段と、その励起光によっ
てプリント基板から発生する蛍光成分のみを分離して当
該画像データを検出する検出手段と、その画像データを
解析して当該はんだ何部の良否を判定する解析手段と、
上記各手段に対して所要の制御を行なう制御手段とから
なるようにしたものである。

なお、上記励起手段は、所望の一定波長のレーザ、また
は複数波長スペクトルを含む光源と所望の一定範囲の波
長の光を選択するフィルタとからなるものにより構成す
ることができる。

更に、これを捕捉して次に説明する。

物体にエネルギを与えることにより、電子を基底状態か
ら励起状ＤＶＬＱ移させ、励起状態から基底状態に戻る
ときに生ずる、励起状態と基底状態のバンド・ギャップ
に対応するエネルギを持つ波長近傍の幅広い波長分布を
示す蛍光を発光させることができる。ただし、この場合
に与えるエネルギは、バンド・ギャップのエネルギより
も高いことが必要であシ、エネルギを光によって与える
場合にはバンド・ギャップのエネルギに対応する波長よ
りも短い励起光を用いる必要がある。

さて、プリント基板を構成するポリイミドやガラスエポ
キシなどの有機物のバンド・ギャップは低く、はんだ何
部を構成するはんだや鉄、銅などのそれは高い。そこで
、基板のバンド・ギャップのエネルギに対応する波長よ
りも充分に短い波長の光を励起光として用いることによ
り、基板部分のみから蛍光を発光させ、光学フィルタを
用いて蛍光成分のみを分離・抽出し、はんだ何部のみを
シルエツト像としてとらえ、この蛍光像を解析して対象
のはんだ何部を検査しようとするものである。

なお、このはんだ材部には、プリント基板が発する蛍光
を反射して明るく観察される表面の傾きの部分（擬似明
部）があり、この部分は、あたかも蛍光を発しているか
のように観察される。したがって、その画像処理におい
ては、この擬似明部を基板部と誤認しないように処理す
るため、あらかじめ位置が知られているはんだ材部の当
該部分をマスキングを行なうようにする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係るはんだ何部検査方法とその装置につ
いて図に基づいて併せて説明する。

最初に、第５図は、本発明に係るはんだ何部検査装置の
一実施例の構成図、第６図は、その全体動作フローチャ
ート、第７図は、同判定フローチャート、第８図は、検
査対象物のはんだ材部の一例の説明図、第９図は、その
ブリッジ欠陥の説明図、第１０図は、同検出蛍光画像の
説明図、第１１図は、同２値化マスキング像の説明図、
第１２図は、同ブリッヂ欠陥判定の説明図である。

ここで、１１はＡｒレーザ、１２．１３はシリンドリカ
ル・レンズ、１４はダイクロイック・ミラー、１５は光
学系、１６はフィルタ、１７はガルバノミラ−１１８は
リニアセンサ、１９はＸ−Ｙテーブル、２Ｏはテーブル
・コントローラ、２１は全体制御部、２２は欠陥判定部
、２３はセンサ駆動回路、２４は制御手段である。

なお、以下の説明では第１図（ａ）、第８図に示すフラ
ットパッケージ形部品のはんだ材部について限定してい
るが、ビインタイプの部品リード部分および面付部品に
ついても同様に適用しうろことは明らかである。

まず、検査対象物のはんだ材部の一例を示したのが第８
図である。すなわち、ポリイミドまたはガラスエポキシ
などで作られた基板３上に形成されたパッド（配線パタ
ーン６の一部で、はんだ付けがなされる部分）４とＬＳ
Ｉなどのフラットパッケージ形部品１に設けられた部品
リード２とがはんだ材部５で接合されている。

このフラットパッケージ形部品１を対象にして、第９図
（ａ）に示すリード位置ずれ、同図（ｂ）に示すはんだ
ブリッジ、同図（Ｃ）に示す微小ブリッジなどの欠陥を
判定する本検査装置の構成を示したのが第５図である。

本検査装置において、波長λ＝５１４または４８８ｎｍ
のＡｒレーザ１１（基材のバンド・ギャップに対応する
エネルギを持つ波長λ。中５８０１ｍであり、λ〉λ０
ならば励起光源として用いることが可能である。）と、
レーザ・ビームを拡げるだめのシリンドリカル・レンズ
１２と、拡ケられたレーザ・ビームを平行なスフリット
光に変換するだめのシリンドリカル・レンズ１３と、励
起光のみを反射して蛍光を透過させるダイクロイック・
ミラー１４とからなるのが励起手段である。

また、励起された蛍光を結像するだめの光学系１５と、
検出光中の蛍光成分のみを分離するだめのフィルタ１６
と、検査対象をスキャンするだめのガルバノミラ−１７
と、蛍光を検出するためのリニア・センサ１８からなる
のが検出手段である。

更に検査対象を位置決めするためのＸ−Ｙテーブル１９
をもち、そのほかにセンサ駆動回路２３と、テーブル・
コントローラ２０と、欠陥判定部２２と、全体制御部２
１とからなる制御手段２４を有している。

検査の全体動作の概略について第６図を用いて説明する
。

検査に先立ち、まず全体制御部２１からの指令でＸ−Ｙ
テーブル１９を検査開始位置へ移動させ、レーザ・ビー
ムを検査対象のはんだ材部へ照射することを開始する。

次いで、Ｘ−Ｙテーブル１９を駆動してフラットパッケ
ージ形部品１の検査対象の一辺のリードを検査位置へ位
置決めし、レーザ・ビームが１辺分のはんだ材部５へ照
射されるようにする。

この状態でガルバノミラ−１７を駆動し、基板部からの
蛍光成分のみをリニア・センサ１８で検出し、例えば第
１０図に示す蛍光像を得、この蛍光像を解析することに
よシ、欠陥判定を行なう。

以上の動作を繰り返して検査を行なう（第６図）。

欠陥判定法を第７図に基づいて説明する。

まず、シ壬−デング補正をおこない、あらがしめ定めた
域値で蛍光を発している基材部を°゛１”′、リード・
パッド部を′０′″と２値化し、設計データと比較して
パッド部をマスクし、この部分を°°１″″とすること
によって、第８図を得る。その後、基材部のパッド間接
続を調べることによってブリッジ欠陥を検出し、マスク
に隣接したリード部の面積を調べることによってリード
位置ずれ欠陥の判定を行なう。

シェーディング補正は、光源が必ずしも一様な照明状態
とはなっていないだめに行なうもので、事前に配線パタ
ーンのない基板にレーザ光を照射して当該蛍光像を取り
込↑、これをツー１六工変換したのち、低次項のみを抽
出してシェーディング量をフーリエ級数（３〜数十項程
度）で表現しておき、補正時には画像の各点において、
この級数を用いて計算されたシェーディング量の逆数を
画像の明るさに乗するようにする。

ブリッジ欠陥の判定法を第１２図に基やいて説明する。

まず、パッドがｙ方向に並んでいるとし、第１２図（ａ
）に示すように、各ラインごとにＸｌ　。

ｘ２＋・・・・・・、Ｘ９とし、ｘ２において゛１゛°
線分でＸｌの′１″の線分と接続のないものは０″とお
きかえる。すなわち、斜線部分は°゛０″のままとし、
破線の部分は１″を°０″とする。同様にＸｌにおいて
′１″の線分でｘ　ｌ−１で“１″の線分と接続のない
ものは′０′″とおきかえ、これをＸ。まで繰シ返す。

ここで、ブリッジが存在していれば、第１２図（ｂ）に
示すように、Ｘｏは０′”のみとなっている。

例外として、第１２図（Ｃ）のような場合が考えられる
が、実際のはんだ付部においては、はとんど生じえない
ような形状であり、存在していたとしても良品を不良品
と判定するだけであり、検査としての実用上は差しつか
えないものである。

リード位置ずれは、マスクに隣接する０”′の部分の面
積を計算し、この値がある一定値を超える場合に、位置
ずれがあるものとして判定する。

なお、本実施例の変形としては、（１）光源とじてエキ
シマレーザ、）（ｅ−Ｃｄレーザ、窒素レーザなど発振
波長λがバンド・ギャップのエネルギに相当する波長λ
０よりも短いレーザを用いるもの、（２）第１２図（＝
１）における１″の線分の両端・ｎ画素分を０゛と置き
換えることにより、ブリッジ欠陥となりそうな箇所、リ
ード位置ずれを検出する欠陥判定法によるもの、（３）
蛍光検出のセンサとしてフォトマルチプライヤまたはフ
ォトダイオードである、ポイントセンサにガルバノ・ミ
ラーまたはポリゴン・ミラーで構成される走査機構を有
するもの、などがある。

このように、本実施例によれば、単純なアルゴリズムを
用いているので、高速検査ができる。なお、蓄積□形の
センサを用いているため、小出力レーザでも充分な出力
を得ることができ、また、リニア・センサ１８を用いて
ガルバノ・ミラー１７で走査しているため、細長い検査
エリアとな′る一辺分のはんだ付部の検査箇所をＸ−Ｙ
テーブル１９を移動させることなく検査することもでき
る。

次に、第１３図は、本発明に係るはんだ何部検査装置の
他の実施例の構成図、第１４図は、その欠陥判定の説明
図である。

ここで、３１は超高圧水銀灯、３２は集光レンズ、３３
はフィルタ、３４はダイクロイック・ミラー、３５はＴ
Ｖカメラ、その他の符号は第５図における同符号のもの
と均等のものである。

本検査装置は、第５図の実施例と同じ検査対象の欠陥を
判定するもので、超高圧水銀灯３１と、対象物に励起光
を集光する集光レンズ３２と、励起光のみを゛通過させ
るフィルタ３３と、フィルタ３３では完全にカットしき
れ々い成分を透過させて必要な成分のみを対象物に照射
させるダイクロイック・ミラー３４とからなる励起手段
、対象物からの蛍光成分を結像させるだめの光学系１５
と、励起光をカットするフィルタ１６と、蛍光像を検出
する撮像管を用いたＴＶカメラ３５とからなる検出手段
、位置決めのためのＸ−Ｙテーブル１９及ヒテーブル・
コントローラ２０．欠陥判定部２２、全体制御部２１か
らなる制御手段２４で構成される。

検査の全体動作の概略について説明する。

検査に先立って、まず全体制御部２１からの指令でＸ−
Ｙテーブル１９を検査開始位置へ移動させ、超高圧水銀
灯３１を点灯しておく。

次いで、Ｘ−Ｙテーブル１９を駆動してフラットパッケ
ージ形部品１の検査対象のリードを検査位置へ位置決め
し、励起光が検査対象へ照射されるようにする。この状
態で、基板部からの蛍光成分のみをＴＶカメラ３５で検
出し、検出した蛍光像を解析することにより欠陥判定を
おこなう。この動作を繰り返して検査を行なう。

欠陥判定法を第１４図に基づいて説明する。

捷ず、第１４図（ａ）に示す検出画像のＸ方向の光量第
１をとることにより、同図（ｂ）に示す光量分布を得、
あらかじめ定めた域値で“１°′と１１０　Ｉ＋に二値
化し、同図（Ｃ）を得る。この第１４図（ｃ）において
、許容されるリード位置ずれ量に対応するリード間隔よ
りも短い′０“′の部分３７を１゛′に置き換えて第１
３図（ｄ）を得る。この第１４図（ｄ）において、リー
ド・ピッチよりも長い°゛１“。

の部分３８“をリード位置ずれ欠陥と判定する。

次に、第１４図（ａ）の原画像のうち、ｏ°′である場
所に対応するパッド間の領域３９については、前述の第
５図の実施例におけるブリッジ欠陥と同様な方式によっ
てブリッジ欠陥を判定する。

この実施例の変形としては、光源として低、高圧水銀灯
、紫外蛍光灯、ＤＵＶランプ、Ｘｅランプなど、基材の
バンド・ギャップに対応するエネルギよシも短い波長成
分を含むものを用いることができる。

このように本実施例によれば、センサとして撮像管を用
いているので、光源に含まれる光のうち光学フィルタで
カットが困難な近赤領域（波長λ＝７００〜８００　ｎ
　ｍ　）で感度を持たない撮像面を選択することにより
、完全なフィルタリングが可能である。なお、光源とし
て水銀燈など安価で高出力のものが使用可能であシ、ま
た、パッド部の情報としては許容リード間隔、リードヒ
リチなどの長さ情報のみで欠陥判定をおこなうことがで
き、パッド部の位置情報を必要としない。

以上、述べたように本検査装置の実施例には、２種類の
検出装置構成と２種類の欠陥判定法とが示されているが
、これらはいずれの組合せでも本発明の実施を妨げるも
のではない。また、すでに述べたが、ピンタイプまたは
面付部品のはんだ付部についても同様に検査子ることが
できるのは明らかである。

〔発明の効果〕

以−ヒ、詳細に説明したように、本発明によれば、プリ
ント板のはんだ付部のリード位置ずれ、はんだブリッジ
、微小ブリッジなどの各種欠陥を、高信頼性をもって検
査することができるので、従来目視にだよっていたはん
だ何部検査の自動化、信頼性向」二に顕著な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各種のはんだ付部の説明図、第２図は、各種
のはんだ何部欠陥の説明図、第３図は、従来のはんだ何
部検査方式の一例の説明図、第４図は、その画像検出の
説明図、第５図は、本発明に係るはんだ付部検査装置の
一実施例の構成図、第６図は、その全体動作フローチャ
ート、第７図は、同判定フローチャート、第８図は、検
査対象物のはんだ付部の一例の説明図、第９図は、その
ブリッジ欠陥の説明図、第１０図は、同検出蛍光画像の
説明図、第１１図は、同２値化マスキング像の説明図、
第１２図は、同ブリッジ欠陥判定の説明図、第１３図は
、本発明に係るはんだ付部検査装置の他の実施例の構成
図、第１４図は、その欠陥判定の説明図である。 １８・・・リニアセンサ、１９・・・Ｘ’−ｙテーブル
、２０・・・テーブル・コントローラ、２１・・・全体
制御部、２２・・・欠陥判定部、２３・・・センサ駆動
回路、２４・・・制御手段、３１・・・超高圧水銀灯、
３２・・・集光レンズ、３３・・・フィルタ、３４・・
ダイクロイッ第　１　口 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第７口 （α）（ｂ） 第３０ （ｔ）） （す ４ｔｌ直 第　５　図 Ｉγ ＄乙　固 第？図 （ｄ） （ｂ） ＜Ｃ） 茅ｌＯ図 ＄ｌＩ　図 第１Ｚ図 （０Ｌ） ０ 第　１３　図 第７４図 （０Ｌ） ＜ｄ＞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プリント基板のはんだ付部に対して一定波長または
   一定範囲の複数波長の励起光を照射し、その励起光によ
   ってプリント基板から発生する蛍光成分のみを分離・検
   出し、その蛍光像を解析して当該はんだ付部の良否を判
   定するはんだ付部検査方法。 ２、プリント基板のはんだ付部に対して一定波長または
   一定範囲の複数波長の励起光を照射する励起手段と、そ
   の励起光によってプリント基板から発生する蛍光成分の
   みを分離して当該画像データを検出する検出手段と、そ
   の画像データを解析して当該はんだ付部の良否を判定す
   る解析手段と、上記各手段に対して所要の制御を行なう
   制御手段とから構成したはんだ何部検査装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、励起手
   段は、所望の一定波長のレーザを用いるようにしだもの
   であるはんだ何部検査装置。 ４、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、励起手
   段は、複数波長スペクトルを含む光源と所望の一定範囲
   の波長の光を選択するフィルタとからなるものを用いる
   ようにしたものであるはんだ何部検査装置。