JPS62173076A - レ−ザハンダ付け方法 - 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】 画　技術分野 この発明は、自動化されたレーザハンダ付け方法に関す
る。

トランジスタ、ＦＥＴ等の素子をハンダ付けするには、
従来、人手によることが多かった。人手によるハンダ付
けは、ハンダ量が一定せず、熱量も一定でない。

高周波素子のハンダ付けの場合は、位置決めが重要であ
る。ハンダ量や熱量なども一定である事が望ましい。

イ）従来技術とその問題点 電子回路部品をプリント基板の上に自動的に実装する装
置は既に存在し、広く利用されている。

予めプリント基板には穴が穿たれており、素子のリード
ピンは、穴間隔に合うように、予じめ折り曲げられる。

リードピンの先がプリント基板の穴に差しこまれる。ピ
ンの先が裏面で自動的に、ハンダ付けされる。余分なピ
ンが自動的に切り取られる。このような自動実装は、穿
孔することにより素子の位置決めがなされる。

これらは低周波用の素子であって、高周波特性が厳しく
要求されないものである。また、リードピンを、プリン
ト基板の穴に入れるものであるから、サイズも大きいも
のである。

リードピンのないチップ部品を基板にハンダ付けするこ
ともある。これも自動ハンダ付けのカテゴリーに入る。

予じめ基板にハンダペーストを印刷しておき、チップ部
品を所定の位置に置く。これをリフロー炉の中へ入れる
事により、部品の全部を一括してハンダ付けする事がで
きる。これはハイブリッドＩＣなどにチップ部品を付け
る場合に適する。

しかし、リフロー炉へ入れてハンダ付けを行なう方法は
、部品の位置がズレやすい、という欠点がある。位置決
め精度が厳しく要求される高周波素子のハンダ付けには
、そのまま使う事ができない。

高周波素子の場合は、リードピンのハンダ付け位置が少
しズしただけでもＬやＣの実効的な値が異なり、高周波
特性を大きく低下させる。精密に位置決めし、ズレない
ようにハンダ付けし、ハンダ付けした後、正しい位置に
あるかどうかをチェックすることが望ましい。

高周波素子のハンダ付けの状態は、電気的試験を行なっ
て良否を検査していた。電気的特性が問題なのであるか
ら、この検査によって良否を判定するのは正しいことで
ある。

しかし、ハンダの位置ズレがあるものは、電気的試験に
よって不良品となるし、ハンダ付けが不満足なものにつ
いても、電気的試験によって不良品となる。

電気的特性を検査するには、かなりの時間と手数が掛か
る。位置ズレやハンダ状態など、外観から、電気的特性
の低下は成る程度分るものである。

ハンダ外観と電気的特性の間に、強い相関がある。外観
検査を電気的試験の前に挿入すれば、これによって製品
の不良を相当数発見することができるはずである。

しかし、ハンダ付け装置とは別異に外観検査装置を設け
るとすれば、かえって工数が増えて好ましくない。

（つ）　　　目　　　　　　　的 高周波素子のハンダ付けを、自動的に行なう事のできる
方法を提供する事が本発明の目的である。

高周波特性のバラつきのないように、高周波素子をハン
ダ付けすることのできる方法を提供する事が本発明の他
の目的である。

ハンダ付け位置に狂いがあったとしても、これを自動的
に検出することのできる方法を提供する事が本発明の第
３の目的である。

江）本発明の方法 本発明は、高周波素子の位置決めを自動的に行ない、レ
ーザ光によってハンダ付けし、ハンダ付けの位置の測定
を自動的に行なう。つまり、ハンダ付けと、ハンダ付け
検査とを自動的に行なう事になる。

位置決めを自動的に行なうためには、ＴＶカメラと画像
処理装置、ロボットとコンピュータを用いる。

ハンダ付けすべき基板上に目標点Ｓと、方向を定める目
標線Ｕとを決めておく。目標線Ｕは、Ｓを通る直交三直
線であってもよいが、非直ダニ直線であってもよい。こ
れは素子のリードの角度に合わせておく。

素子の方にも、素子中心Ｃと基準線Ｗ（！：を決めてお
く。Ｗはリードに沿うものとする。

基板の上に素子を置いた時、目標点Ｓと素子中心Ｃ１目
標線ｕ、＝基準線Ｗの合致した時が正しい位置であると
する。

第１図は本発明のレーザハンダ付け方法を説明する構成
図である。

テレビカメラ３と画像処理装置１０によって、実装面５
（基板）の上の目標点Ｓ１目標線Ｕを観察する。

カメラ３で撮像した対象物は、画像処理装置１０によっ
て、認識される。

カメラ３で撮像するから、画像の各部分は、ラスク順に
走査され、画素に分解される。画素は、画像の最小単位
である。画素の色調を２ｎ段階にクラス分けし、ｎビッ
トの信号とする。最も単純には、２値画像（ｎ＝１）と
する。これは、画素の明暗の程度を、ある基準の明るさ
と比較し、白と黒の２値にするものである。

２値画像を微分すると、物体の輪郭線が浮かび上ってく
る。これを細線化処理し５、物体の形状を正しく認識す
る。物体の輪郭線に対応する画素の番号を記憶すること
により、物体形状が記憶される。

コンピュータ９は、画像処理装置１０から、物体の輪郭
線に関するテークを受けとる。この場合は、実装面５の
目標点Ｓ１目標線Ｕの位置データを受けとり、これを記
憶する。

コンピュータ９は、ロボットコントローラ８を通して、
ロボツｌ−７を制御する。

ロボット７はｘｙｚ方向に動きうる真空チャック２によ
って、半導体素子１を把持し、任意の位置へ移動させる
ことができる。真空チャック２は、さらにＺ軸まわりに
回転することができる。回転角をΦとする。

また必要であれば、Ｚ軸に対して角Ｏだけ回転できるよ
うにする。

こうして、真空チャック２によって吸引支持された半導
体素子１は、ｘｙｚΦの４つの自由度を持って運動する
ことができる。

半導体素子１の中心Ｃを真空チャック２が把持するよう
にする。また、半導体素子１の基準線Ｗと真空チャック
の相対関係は、予め定めておくことができる。

カメラ３と画像処理装置１０によって、実装面５の目標
点Ｓと目標線Ｕとが分っている。これはカメラ３に対す
る相対位置が分っている、という事である。

コンピュータ９は、基板（実装面５）の上へ素子１を移
動させて、素子中心Ｃと目標点８１基準線Ｗと目標線Ｕ
を合致させるために必要な移動量Ｘ、Ｙ、Ｚ、Φを計算
する。

ｘ、ｙ、ｚは、ＣとＳの差から求めることができるし、
ＷとＵの差からΦを求めることができる。

計算値にもとづいて、ロボットコントローラ８は、ロボ
ット７を駆動する。こうして、目標点Ｓに素子中心Ｃが
位置し、かつ目標線Ｕに基準線Ｗが合致するようにする
。

第２図は、目標点Ｓと素子中心Ｃ１目標線Ｕと素子基準
線Ｗとが合致している状態の平面図である。形式的にい
えば、Ｓ＝Ｃ，ｕ＝ｗという事である。

このようになっているか否かを、テレビカメラ３と画像
処理装置１０によって確認することもできるが、本発明
では、位置決めを確認しない事もありうる。いちど目の
撮像と画像処理によって、位置パラメータの差（Ｃ−Ｓ
）、（Ｗ−ｕ）が正確に計算されるので、これだけの量
だけロボット７を移動させればＳ＝Ｃ，ｕ＝ｗとなって
いるはずだからである。

真空チャック２で素子１を固定したまま、素子のり一ド
６に向け、レーザ光を出射し、リードを加熱しハンダ付
けする。

これて、実装面５にリード６がハンダ付けされたことに
なる。

この後、素子１、実装面５を再びテレビカメラ３で撮像
し、画像処理する。こうして、目標点Ｓと素子中心Ｃ１
及び目標線Ｕと基準線Ｗとが合致しているかどうかを検
査する０ 多くの場合、第２図に示すような、正確な一致を示す。

しかし、Ｓ）Ｃ，ｕ’＝６ｗとなっているものもある。

第３図にこのような状態でノ＼ンダ付けされたものの平
面図を示す。これはノ＼ンダが不良であるわけである。

ハンダの位置がずれていると、高周波素子の場合、電気
的性質が低下し、不良品となる。

つまり、ハンダ不良と、電気的不良が一致するので、ハ
ンダ付けの不良を、不良品として除くことにする。

このようにすると、新たな構成要素を追加する事なく、
ハンダの不良を検出できる。後段の電気的性質について
の検査の負担を軽減する事ができる０ さらに、ハンダ付け後の画像処理は、／Ｓンダ外観検査
をも兼ねる。位置決めが正しくても、ハンダ付けが適切
でない場合もありうる。このような状態は、ハンダ付け
の外観を検査する事によって検出する事ができる。

このように、本発明は、画像処理を２度行なうところに
特徴がある。ひとつは、ハンダ付けの前に位置ずれ（Ｗ
−ｕ）、（Ｃ−Ｓ）を求めるためである。もういちどは
、ハンダ付け後に、ハンダ位置およびハンダ状態が正し
いか、否かを検査するものである。

上方から撮像するので、目標点Ｓや、目標線Ｕの一部は
隠れるが、目標線Ｕの残りの一部が必ず見えるので、目
標線Ｕを確定できる。従って目標点Ｓも正しく決定でき
る。

オ）効　果 後工程の電気的特性検査などの工数を短縮する事ができ
る。

レーザハンダ付けのために画像処理を用いており、イン
ラインで素子の位置精度検査とハンダの外観検査を行な
う。この時点で不良品を相当数発見できるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザハンダ付け方法を説明するため
の構成図。 第２図は素子が正しく位置決めされている状態を示す平
面図。 第３図は素子の位置がズしている状態を示す平面図。 １・・・・・半導体素子 ２・・・・・・真空チャック ３・・・・・・テレビカメラ ４・・・・・・レーザ出射口 ５・・・・・・実装面 ６・・・・・・リード ７・・・・・・ロボット ８・・・・・・ロボットコントローラ ９・・・・・・コンピュータ １０・・・・・・画像処理装置 発明者　　相原孝穂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体素子及び実装面を撮像するテレビカメラと、撮
   像された対象物についてのデータを画像処理する画像処
   理装置と、実装面の目標線と半導体素子の基準線のズレ
   量を計算するコンピュータと、計算されたズレ量に対応
   する距離、角度だけ半導体素子を移動させるロボットと
   、半導体素子のリードに光を照射し実装面にハンダ付け
   するためのレーザとよりなり、画像処理装置及びコンピ
   ュータを用いて半導体素子の基準線と実装面の目標線の
   ズレ量を計算し、ロボットによつて、ズレ量だけ半導体
   素子を移動させて位置決めし、レーザによつてハンダ付
   けし、この後、再び画像処理装置及びコンピュータを用
   いてハンダ付け後の素子の位置精度検査及びハンダの外
   観検査を行なう事を特徴とするレーザハンダ付け方法。