JPS62219632A - 回路基板のろう接状態の自動検査装置及びその方法 - 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】 「産業上の利用分野］ 本発明は回路基板の自動検査装置及び方法に関し、特に
、回路基板のろう接部分の構造的特徴を全自動リアルタ
イムデジタルＸ線検査技術を用いてａｌ１１定するため
の方法及び装置に関する。

［従来の技術］ エレクトロニクス分野では、通常諸部品は回路基板の所
定位置に載置されるか挿入されてから、ろう付けが行な
われて部品が回路基板に電気的に接続される。従って、
回路基板が電気的に完全であるか否かは、回路基板の組
立て中に行なわれるろう付けが物理的に完全であるか否
かに依存している。ろう付けの工程は広く知られており
、ろう付けに関連した欠陥を補正するために、ろう付け
の工程は適切に制御されている。しかしながら、ろう付
けが行なわれている最中に材料が変化すると、ろう接剤
の飛び、橋絡、ろう接剤の量の不足、風穴、ピンホール
等が生じる場合があるので、ろう付けが常に完全に行な
われるとは限らない。しかも、これらの欠陥はかなり頻
繁に生じるので、ろう接状態を検査してろう付けに関連
した欠陥を減少させる必要がある。

人間の視覚は他のいかなる感覚よりも多くのデータを感
知することができるので、ろう接状態の検査は、従来か
ら、人間によって視覚的に行なわれている。従って、ろ
う接状態の検査基準は、ろう接部の外観に基づいて設定
されている。ろう接状態の検査は、ろう付けが物理的に
完全であるかどうかを確めるためにも行なわれている。

ところが、ろう付けが物理的に完全であるかどうかは、
ろう接部の内部構造の問題であり外観からでは分らない
ので、視覚では正確に検査することができない。・ ［発明が解決しようとする問題点］ ろう付けが物理的に完全であるかどうかは、ろう接剤の
種類、ろう接部の構造（取り付は部の表面及びピンを挿
入するためのスルーホール）、及び電気部品と回路基板
とを接続するろう接剤の適切で均一な（湿潤）量に依存
している。視覚検査は定量検査ではなく定性検査に向い
ている。しかし視覚検査では、ろう接部の外観から内部
構造が完全であるかどうかを判断しているので、視覚検
査は接続構造全体の変化、例えば、ピンが取り付けられ
ていなかったり、ろう接剤の量がイリなかったり、逆に
多過ぎたり、橋絡が生じたりしていないかどうかを調べ
るには適しているが、接続部のろう接剤が均一であるか
否かを判断したり、回路基板に取り付けられている部品
の下に隠れている部分に欠陥がないかどうかを調べるこ
とはできない。均一にろう付けされているか否かは、ろ
う付けの強度及び信頼性に重大な影響を与える。ろう付
けの強度及び均一性は、ろう付けのみによって回路基板
に取り付けられている部品が、しっかりと回路基板の表
面に取り付けられているか否かにとって非常に重要であ
る。部品を表面に取り付けるための技術分野では、ろう
接された部品はピンで取り付けられた部品よりも熱や機
械的応力に弱いことが知られている。ろう接されている
部品の場合、ろう接剤が不均一だと接続箇所が周辺部だ
けということがある。この場合、視覚検査では接続が不
良であることは分らないし、応力試験を行なっても電気
は正常に流れるので欠陥が発見さ−　１〇　− れることはない。その結果、周辺部のみの接続又は隠れ
た欠陥は、通常の機械的熱的応力の下で長期間使用され
ると故障の原因になる可能性がある。

回路基板に取り付けられる部品の点数が増えるに連れて
、視覚検査はろう接部の構造的欠陥の検出には益々不適
になる。

ろう接状態の視覚検査装置は、回路基板を検査して次の
ような欠陥を検出する。即ち、取り付けられていない部
品がないかどうか、部品が逆さに取り付けられていない
かどうか、部品のピンやリード線が欠けていたり、曲が
っていたりして、正しく接続されていないものがないか
どうか、ろう接部にひびが入っていないかどうか、部品
のピンや回路基板のパッド間に橋絡が生じていないかど
うか、接続部の表面に小さな穴が開いていないかどうか
、部品のピン相互の間隔が十分に取れているかどうか、
接続部のろう接剤の量が多過ぎたり少な過ぎたりしてい
ないかどうか、ろう接部でろう接剤が突出していたり、
尖頭状や球状になっていたり、はねたりしていないかど
うか、回路基板や部品のろう接剤が少なくないかどうか
、ろう接部が表面の張力に問題を生じるような誤った形
状になっていないかどうか、部品のパッドが歪んだ状態
で回路基板に取り付けられていないかどうか、部品のピ
ンが回路基板から持ち上がっていたり、回路基板に対し
て斜めに取り付けられていないかどうか、部品のピンと
回路基板とがずれていないかどうか、部品のピンが回路
基板の穴を正しく貫通しているかどうかを、ろう接状態
の視覚検査装置は検出する。以上に述べた欠陥は、いず
れも回路基板の電気的及び物理的完全性に影響する。

多くの場合、欠陥は人間の目や機械映像検査装置による
検査では見逃され易い。このような欠陥の例としては、
ろう接剤の内部に潜む孔や空隙が挙げられる。このよう
な欠陥は視覚を遮蔽する物によって覆われている訳では
ないが、回路の密度が増加するにつれて、人間の目では
生産ライン上で欠陥を発見できなくなってしまう。機械
映像検査装置でも欠陥の検出漏れが生じる。例えば、ろ
う接剤がピン状のグ°リッド列の下で球状になっていな
いかどうかは従来の機械映像検査装置では検出すること
ができない。

検査装置は、通常欠陥を検出するためのものであって、
欠陥品を生産しないようにするためのものではない。欠
陥品を生産しないようにするためには、検査装置から生
産ラインに処理制御に関するフィードバックを直ちに行
なう必要がある。欠陥処理制御フィードバックは欠陥に
関する定量分析をフィードバックする必要があり、この
情報を生産ラインに供給してろう付は工程を制御する必
要がある。例えば、ろう接部のろう接剤の量が多過ぎる
場合、このような品質に関する定量的データがろう付は
工程にフィードバックされて、以後のユニットに用いら
れるろう接剤の量を減少させる。現在実施されている人
為的検査や機械映像検査装置による検査では、欠陥に関
する定量的データを製造工程にフィードバックして処理
工程を適切に制御することはできない。生産ラインが早
くなるに連れて、欠陥品を大量に製造しないように検査
装置は素早く検査をしなければならない。ろう付は工程
を制御するには、ろう接部のほんの些細な変化が欠陥に
発展しないようにするために、ろう接部のほんの些細な
変化でも検出できなければならない。

ろう接状態の検査にＸ線を用いれば、視覚から隠れた欠
陥をも検出することができるようになる。

ろう接状態の検査にはＸ線映像及びコンピュータ処理さ
れた映像が適している。ろう付けに用いられる合金はＸ
線を通さないが、回路基板に用いられるセラミックや、
エポキシや、シリコンや、銅はＸ線を通すので半透明に
なる。更に、セラミックや、エポキシや、シリコンや、
銅は半透明になる度合がそれぞれ異なっているので、こ
れらの材料間の相違は明瞭である。従って、ろう接剤や
回路基板の僅かな欠陥をも簡単に発見することができる
。Ｘ線を透過する性質のお陰で、ろう接剤と他の回路基
板材料及び部品とを対比することにより、ろう接剤の陰
に隠れている欠陥をも検出することができるようになる
。Ｘ線を用いて検査することにより、ろう接部のろう接
状態を定量的に測定することができるようになる。Ｘ線
検査には、各ろう接部の外部及び内部の構造を表示でき
るという長所がある。実際に、Ｘ線映像は３次元的に表
現される。即ち、Ｘ線を利用すると長さ、幅、及び厚さ
を現わすことができる。長さ及び幅（又はサイズ）は周
囲と対象物とのコントラストにより表現され、厚さは灰
色又は黒の陰影として表現される。ろう接部のサイズ及
び厚さに対応したデータに基づいてろう接部の状態が判
断される。

本発明は以」二のような点に鑑みてなされたもので、回
路基板」二のろう接部の構造的特徴を測定するための新
規で改善された全自動リアルタイムＸ線撮影ろう接状態
検出装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の更に別の目的は、Ｘ線撮影技術を用いて回路基
板のろう接部を検査し、検査中の回路基板を許容するか
排除するかを、予めプログラムされている指示に従って
決定する他に、検出データをろう接処理生産ラインにフ
ィードバックする方法及び装置を提供することである。

また、更に別の目的は、動作プロセッサを用いて多軸配
置装置を制御することにより多重Ｘ線映像データを収集
し、収集した多重Ｘ線映像データの寸法を、製造された
回路基板に存在するろう付けの欠陥を含む構造的欠陥を
検出するために予めプログラムされた指示に従ってコン
ピュータが計算して割り出してＸ線によるろう接状態の
検査を行なう方法及び装置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、他のコンピュータから供給さ
れる許容された回路基板の仕様を検査機械に受容させ、
特別の種類の回路基板の検査に必要な一連の動作及び検
査を自動的に発生させることによって、事前にプログラ
ムを作成する手間を除去することである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち本発明は、Ｘ線ビームを供給するＸ線手段と、
上記Ｘ線ビーム内に回路基板を受けると共に上記回路基
板を選択的に位置決めする多軸位置決め手段と、回路基
板を介して伝送される上記Ｘ線ビームからのＸ線を検出
すると共に電子イメ一ジを供給するイメージ手段と、上
記電子イメージを階調コードイメージに変換する処理手
段と、上記階調コードイメージを受け、測定アルゴリズ
ムのライブラリから選択された測定アルゴリズムに基づ
いて上記階調コードイメージの所定の評価測定を実施す
ると共に、所望の構造的特徴に対応する所定の測定基準
から上記階調コードイメージの上記測定の変化に対応す
る出力を提供する評価手段とを具備し、回路基板のろう
接部分の選択された部分の構造的特徴を測定することを
特徴とする。

［作用］ 即ち、本発明の詳細な説明すると、検査中の回路基板は
、デジタル制御される多軸位置決め装置により電子Ｘ線
源と電子Ｘ線撮影装置との間に配置される。Ｘ線は回路
基板に向けてＸ線源から照射される。Ｘ線は回路基板に
より吸収され、散乱し、伝送される。回路基板内を伝送
されるＸ線はＸ線イメージング装置に向かって伝送され
る。Ｘ線イメージング装置は伝送されたＸ線を検査中の
回路基板のＸ線映像の密度を現わすデジタルイメージに
変換する。デジタルイメージはデジタルイメージプロセ
ッサ内に記憶される。プログラム制御されているコンピ
ュータが、デジタルデータイメージの寸法を計算により
割り出して、回路基板のろう接部や取り付は部品の構造
的特徴を計算により割り出す。計算により割り出された
値は、コンピュータ内に予め設定されている品質の基準
に対応する所定の基準と比較される。この比較結果に応
じて、コンピュータは回路基板を許容するか、排除する
かの判断を行なうと共に、検出された欠陥を訂正するた
めの製造工程制御情報を提供する。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の装置の主要部品の配置を示す斜視図で
あり、第２図は本装置の部品をブロック図で示したもの
である。第１図及び第２図中、Ｘ線を用いて回路基板の
ろう接状態を自動的に検査する自動Ｘ線検査装置ＩＯは
、制御装置１２とイメージング装置１４とを備えている
。制御装置１２及びイメ−レンズ装置１４はいずれもそ
れぞれ３種類の主要装置で構成されている。即ち、制御
装置１２は制御装置コンピュータ１Ｂ、多軸位置決め装
置１８、及び安全装置２０で構成されており、イメージ
ング装置１４はカメラ装置２２、Ｘ線装置２４、及びイ
メージ処理欠陥認識装置２６で構成されている。

制御装置１２に於いて、制御装置コンピュータ１６は周
辺機器２８を備えたデジタルコンピュータである。周辺
機器２８は、データ記憶装置２８ａ１プリンタ２８１１
、ディスプレイモニタ２８Ｃ１キーボード２８ｄ１多軸
位置決め装置１８と安全装置２０とのインターフェース
、イメージ処理欠陥認識装置２６とＸ線装置２４とのイ
ンターフェース、外部コンピュータやロボットとのイン
ターフェース等を備えている。

制御装置１２は多軸位置決め装置１８をも備えている。

多軸位置決め装置１８には回路基板が載置されて水平移
動するｘ　ｌｄ＋　ｙ軸位置法めテーブル３０が設けら
れている。Ｘ軸ｙ軸位置決めテーブル３０は回転テーブ
ル３２に取り付けられており、３６０度回転することが
できる。回転テーブル３２、ｘ　Ｉ＋ｂ　ｙ軸位置法め
テーブル３０及びｌ・ランスレータ３８は、移動テーブ
ルを構成する。移動テーブルは傾斜ビーム３４に載置さ
れており、水平面に対して傾斜することができる。以」
−に述べたテーブル装置一式は、２軸移動装置３６によ
り垂直方向に移動することができる。挿入取出ドア４２
からＸ軸ｙ軸位置決テーブル３０」二に載置された回路
基板は、トランスレータ３８によりキャビネット４０の
外壁からキャビネ・ソト４０内の中央位置への移動、及
び中央位置から外壁への移動が行なわれる。移動制御装
置及びコンポーネント４４は、制御装置コンピュータ１
６からの制御信号を受信して、多情位置決め装置１８を
適切に動作させる。

安全装置２０は、軸制限スイッチ４６、ドア連動安全装
置４８、キャビネットＸ線シールド５０、及び放射線モ
ニタリング装置５２を備えている。軸制限スイッチ４Ｂ
、ドア連動安全装置４８、及び放射線モニタリング装置
５２は、それぞれ多軸位置決め装置１８、挿入取出ドア
４２の位置、及びＸ線検査装置１０の内−２０一 部及び周囲の所定位置の放射線水準に関する状態を示す
情報信号を提供する。安全装置２０は、操作者の安全性
の確保及び装置の故障防止のために設けられている。

次にイメージング装置１４について述べる。カメラ装置
２２は、キャビネット４０内の前述した移動テーブル一
式の下に取り付けられている。カメラ装置２２は、蛍光
板又はシンチレーション板５４を備えている。蛍光板５
４は鉛でシールドされたカメラ箱５６の土壁に取り付け
られている。カメラ箱５６の内部には、鏡６０、レンズ
６２、及び低照度用ビデオカメラ６４が取り付けられて
いる。

キャビネット４０内にはＸ線装置２４も設けられている
。Ｘ線装置２４は、電子Ｘ線源６６及びＸ線スペクトル
フィルタ６７を有している。Ｘ線スペクトルフィルタ６
７はＸ線源キャビネット６８の内部に取り付けられてい
る。Ｘ線源キャビネット６８は床部にＸ線源ドア７０を
備えている。電子Ｘ線源６６から照射されたＸ線は、Ｘ
線源キャビネット６８の床部に設けられた開口から放射
される。Ｘ線スペクトルフィルタ６Ｂａは検査装置の感
度か検査中の部品に一致するようにＸ線のエネルギース
ペクトルを修正する。Ｘ線源ドア７０は閉鎖位置にある
ときは開口を塞いでＸ線がキャビネット６８から放射さ
れないようにする。

イメージング装置１４はイメージ処理欠陥認識装置２６
を備えている。イメージ処理欠陥認識装置２６はデジタ
ルイメージプロセッサ７２とイメージングコンピュータ
７４とを備えている。イメージプロセッサ７２にはフレ
ームバッファとも呼ばれるイメージメモリが少なくとも
３個設けられている。イメージング処理欠陥認識装置２
６は周辺装置７６を備えている。周辺装置７６としては
、イメージディスプレイモニタ７６ａ１テープ又は光学
ディスクドライブ７６ｂ１フロツピーデイスクドライブ
７６Ｃ１ハードデイスク７６ｄ１イメージデイスプレイ
モニタ７６ｅ１キーボード７６ｆ１及びジョイステック
制御装置７６ｇ等がある。

第１図には第２図に示されている諸構成部品の構造的協
働関係が示されている。Ｘ線検査装置１０は制御装置コ
ンピュータ１６によって制御されている。制御装置コン
ピュータ１Ｂはキャビネット４０内に載置されているが
、キャビネット４０内に位置するキャビネットＸ線シー
ルド５０の外部に位置している。制御装置コンピュータ
１Ｂは多軸位置決め装置１８や補助装置、例えば挿入取
出ドア４２やＸ線源ドア７０を制御している。また、制
御装置コンピュータ１Ｂは回路基板の検査結果の通知に
も関与しており、回路基板が許容できるものであるか拒
絶されるべきものであるかを掲示板の光で表示する（図
示せず）。制御装置コンピュータ１Ｂはデータ記憶装置
２８ａを備えている。データ記憶装置２８ａは例えば制
御装置コンピュータ１６内に載置されたハードディスク
２８ａである。データ記憶装置２８ａは回路基板検査プ
ログラム及び検査結果データの記憶に用いられる。制御
装置コンピュータ１６には各基板用の欠陥票や基板の生
産高の要約報告書を印刷するためのプリンタ２８ｂも設
けられている。

また、制御装置コンピュータ１６は、制御状態に関する
情報や、検査装置の動作に関する指示を表示するディス
プレイモニタ２８ｃや、キーボード２８ｄのように回路
基板の検査工程を制御するための入力手段を操作者の操
作卓キャビネット７８内に備えている。イメージングコ
ンピュータ７４と制御装置コンピュータ１Ｂとはインタ
ーフェースで相互に接続されており、共通バスを介して
交信し合っている。制御装置コンピュータ１Ｂは様々な
センサを継続的に監視して、安全装置２０内に設けられ
ているような表示器から検出装置の故障を検出する。

エネルギーレベルが約１６０ＫｅｙのＸ線を不断に照射
する電子Ｘ線源Ｂ６は、鉛でシールドされているＸ線源
キャビネット６８内に取り付けられている。アノード電
流を０．２ｍＡにしてＸ線源６６を動作すると、−定の
水準のＸ線が安定的に絶間なく放射される。米国特許番
号箱４．５２１，９０２号にはＸ線源の一例が示されて
いる。Ｘ線源キャビネット６８はキャビネット４０の上
部に位置している。Ｘ線源キャビネット６８のＸ線源ド
ア７０が開くと、Ｘ線がＸ線源キャビネット６８の開口
から下へ向かって放射される。Ｘ線は画質を改善するた
めに平行にされる。

Ｘ線源キャビネット６８の下方には、Ｘ軸ｙ軸位置決め
テーブル３０、回転テーブル３２、トランスレータ３８
で構成される移動テーブルが設けられている。チルトビ
ーム３４と２軸移動装置３Ｂは当業者であれば容易に作
成することができるので、第１図では、本発明の検査装
置の構成を明瞭に示すために、チルトビーム３４と２軸
移動装置３６は省略しである。回路基板７８が移動テー
ブル上に載置されて検査が実施されると、Ｘ線が回路基
板７８の一部分及び移動テーブルの開口部に向かって照
射される。

回路基板７Ｂを透過するＸ線は、鉛でシールドされてい
るカメラ箱５Ｂに向かって進む。カメラ箱５Ｂはシール
ド５０で内部がシールドされているキャビネット４０の
底部に取り付けられている。カメラ箱５６の上部パネル
には蛍光板又はシンチレーション板５４が設けられてい
る。蛍光板又はシンチレーション板５４の下には表面が
アルミニウムで被覆された鏡６０が水平面に対して４５
度の角度で設けられている。カメラ箱５Ｂには、レンズ
Ｂ２を備えた低照度ビデオカメラ８４も設けられている
。レンズ６２は低照度ビデオカメラ６４と鏡６０との間
に配置されている。

次に検査装置の動作を述べる。トランスレータ３８が挿
入取出ドア４２の傍らに位置し、回路基板３７を収容す
る。トランスレータ３８には特定の種類の回路基板を保
持する設備（図示せず）が施されている。トランスレー
タ８８にはステンレス鋼の断面の厚さを様々に変えたス
テップウェッジ３９も設けられている。ステップウェッ
ジ３９は公知の基準（公知の濃度）としてイメージ処理
に用いられる。

即ち、形成されたイメージの明暗の水準をステップウェ
ッジ３９と比較することによってＸ線源の出力が変化し
たかどうかが判定される。基準としてのステップウェッ
ジ３９はＸ線源の基準化にも用いられる。操作者が制御
ボタンスイッチ（図示せず）を押したり、挿入取出ドア
４２を締めたりして検査装置が初期化されると、トラン
スレータ３８が移動して回路基板はＸ線源キャビネット
６８のＸ線源ドア７０の真下に配置される。

検査手順は、イメージングコンピュータ７４のための主
要検査プログラムを有するイメージ処理欠陥認識装置２
Ｂによって指示される。画像コンピュータ７４には、周
辺機器を用いてプログラムされたり、他のコンピュータ
装置から送られてきたデータが入力される。入力される
データには、例えば、調査位置や、デバイスの種類や、
ピンの数の他に、イメージングコンピュータ内に記憶さ
れているアルゴリズムのライブラリから選択された画像
検査アルゴリズム等がある。イメージングコンピュータ
７４の指示により制御装置コンピュータ１６は検査期間
中は移動テーブルの移動及びＸ線源ドア７０の開放を行
ない、検査が終了するとＸ線源ドアを閉じる。Ｘ線源ド
ア７０が開くと、Ｘ線が回路基板の面に向かって放射さ
れる。Ｘ線の照射を受ける回路基板の面積は２．５平方
インチである。

回路基板は制御装置コンピュータ１６に制御される移動
テーブルにより周囲を移動して検査のための調査が選択
される。移動テーブルは、回転したり、傾斜したり、垂
直方向に移動してＸ線源に近付いたり遠ざかったりしな
がら（この動作によりズーム効果が得られる）、Ｘ軸及
びｙ軸で規定される水平面上を移動する。

回路基板に照射されたＸ線は、一部がキャビネット４０
内の回路基板の辺りで散乱する光子となり、キャビネッ
トＸ線シールド５０に吸収される。Ｘ線の他の部分は回
路基板やろう接部に吸収される。

Ｘ線の更に別の部分は回路基板の内部を貫通して、Ｘ線
と一直線に並んで配置されている蛍光板又はシンチレー
ション板５６に衝突する。

蛍光板又はシンチレーション板５６に衝突したＸ線は可
視光イメージに変換される。Ｘ線が回路基盤内を透過し
て形成されたＸ線ビームの可視光イメージは、凹凸のな
い平面を備え、水平面に対して４５度の角度で傾斜して
いる鏡によって反射される。蛍光板又はシンチレーショ
ン板５４で生じるＸ線映像はレンズ６２により９０度の
角度で反射してカメラ６４に入射する。検査装置に鏡を
用いることによりカメラをＸ線の外部に配置することが
できる。ビデオカメラ６４のアナログ出力がイメージ処
理欠陥認識回路２６に供給される。

回路基盤が写し出されている間は、カメラのアナログ出
力は操作者が観察できるように５１２×４８０画素のイ
メージとしてイメージディスプレイモニタ７８ａに表示
される。イメージ処理欠陥認識装置２６は、濃淡イメー
ジ専用の高速処理装置を備えている。濃淡イメージ専用
の高速処理装置は各イメージ画素を２５６種類の濃淡の
一つに対応する８ビツトのコードにデジタル変換する。

濃淡の基準はθ〜２５５に分れており、Ｘ線を吸収する
物質は影として暗く又は濃く写し出され、濃淡基準の数
字は小さくなる。Ｘ線が比較的吸収されずに回路基盤内
を透過した部分は明るく写し出され、濃度基準の数字は
大きくなる。

イメージ処理欠陥認識装置２６のイメージングコンピュ
ータ７４はデジタル化されたイメージのマルチフレーム
の平均値を出して、この値をイメージ（フレームバッフ
ァ）メモリに格納する。イメージングコンピュータ７４
は、移動テーブルが新しい調査位置や挿入取出ドアに隣
接した挿入取出位置に向かって移動している間に、イメ
ージを測定する。制御装置コンピュータ１６の制御の下
で回路基盤が取出位置に移動している間に、イメージン
グコンピュータ７４はイメージ測定データを解析して以
前に算出した測定値総てを処理し、制御装置コンピュー
タ１Ｂに指示して測定結果を記憶させたり、出力させた
りする。

第３図は検査装置の動作を示すフローチャートである。

検査サイクルの始めに、Ｘ線源ドアが閉じられ、トラン
スレータは挿入取出ドアに隣接した挿入取出位置にある
。制御装置コンピュータは、回路基盤が移動テーブルに
載置され、操作人が検査サイクルを初期化すると、検査
を開始する。制御装置コンピュータは閉じているＸ線源
ドアの下に回路基盤を配置するようにトランスレータに
指示する。操作者によって挿入取出ドアが閉じられると
、制御装置コンピュータは、これから検査する回路基盤
の種類に関する情報を、イメージ処理欠陥認識装置に供
給する。制御装置コンピュータは回路基盤に付けられて
いるバーコードをバーク−ドスキャナを用いて解読する
ことによって、回路基盤の種類や量に関する情報を得る
。あるいは、操作者がキーボードを操作して前記情報を
入力してもよいし、外部コンピュータから供給してもよ
い。

イメージングコンピュータは、この情報を用いてこれか
ら検査する回路基盤の種類に適した検査プログラムを主
要検査プログラムの中から選択する。各回路基盤は特別
の回路基盤検査リストを備えている。各検査リストには
、制御装置コンピュータに動作制御に関する指示を与え
るイメージングコンピュータ内に装備された主要ソフト
ウェアモジュールである検査リストインタプリタ（Ｉ　
Ｌ　Ｉ）が用いる視野情報が含まれている。また、特別
の検査リストがイメージの測定を行なうイメージングコ
ンピュータ内に装備された別のソフトウェアモジュール
であるイメージ測定モジュール（ＩＭＭ）によって用い
られる。イメージングコンピュータ内に装備されている
更に別のソフトウェアモジュールには、結果インタプリ
タモジュール（ＲＩ　Ｍ）　、黒板インターフェースモ
ジュール（ＢＲＩＭ）、及び黒板がある。各回路基盤は
種類が異なれば異なる視野、異なる一連の測定解析処理
によって検査される。従って、各回路基盤は種類毎に特
別のＩＭＭ、ＲＩＭＳＢＲＩＭ及び黒板を備えている。

ＩＭＭは主にイメージデータを測定して測定値を黒板に
書込む。測定するために、ＩＭＭは検査リストによって
各接続箇所毎に特定されている所定の測定処理又はアル
ゴリズムを備えている。これらのアルゴリズムは、総て
の接続型用のアルゴリズムを有するアルゴリズムライブ
ラリから選択される。

ＲＩＭの主な仕事は、ＩＭＭによって黒板に書込まれた
測定データの解析を行なうことである。

ＲＩＭは各接続箇所毎の測定リストに規定されている測
定に対応して予め規定されている解析処理を有している
。ＲＩＭは、測定値の解析に基づいてどのピンに欠陥が
あるか、欠陥の種類は何かに関する測定値解析結果を黒
板に書込む。

ＢＲＩＭの主な仕事は、操作者に欠陥を報告するために
、ＲＩＭによって黒板に書込まれた欠陥データを制御装
置コンピュータに供給することである。

黒板はデータを一時的に貯えるための手段であるに過ぎ
ず、ＩＭＭ、ＲＩＭ及びＢＲＩＭは他のモジュールと交
信をする際にこの黒板を用いてデータの格納及び回収を
行なう。

検査装置の動作に戻ると、両コンピュータが相互に検査
の開始を承認すると、イメージングコンピュータは制御
装置コンピュータに移動テーブルを第１視野位置に移動
させるよう指示する。各回路基盤の種類に対応した視野
位置テーブルは制御装置コンピュータに記憶されている
ので、イメージングコンピュータは「移動及び位置決め
」コマンドを発するだけである。回路基盤の特定の種類
毎に予め生成されている視野位置テーブルは規定されて
いる各視野毎に軸値を有している。従って、制御装置コ
ンピュータは「移動及び位置決」コマンドを受信すると
、自ら記憶している局地視野位−３３装 置テーブルの値を用いて移動制御装置に制御信号を供給
する。

第１視野位置への移動が完了すると、イメージングコン
ピュータは制御装置コンピュータにＸ線源ドアを開けて
Ｘ線を回路基盤を透過させてカメラ装置に向けて照射す
るように指示する。また、第１視野位置への移動が完了
すると、イメージングコンピュータは、プログラムされ
ている指示リストに基づいて現在の視野位置の次にくる
他の視野位置がないかどうか、又は現在の視野位置が撮
影及び測定を行なう必要のある最後の視野位置であるの
かどうかを判断する。このデータは制御装置コンピュー
タに転送されて移動テーブルを次の視野位置に移動させ
るか、挿入取出位置に移動させるかの制御に用いられる
。

検査サイクルの次のステップはイメージプロセッサによ
って提供される第１視野のＸ線イメージのマルチフレー
ム平均を得ることである。フレームイメージの平均値は
総ての視野に関して行なわれる。平均化されたフレーム
イメージデータはイメーレング装置コンピュータ内の記
憶装置であるフレームバッファ１に格納される。第１視
野位置イメージに関するフレームイメージデータを平均
化している間は、平均化されたフレームイメージデータ
の測定は行なわれない。フレームの平均値が得られると
、イメージングコンピュータは制御装置コンピュータに
Ｘ線源ドアを閉じて回路基盤に向かって照射されている
Ｘ線を遮断するように指示する。

別の視野を視認する必要のある場合は、イメージングコ
ンピュータは制御装置コンピュータに移動テーブルを次
の視野位置に移動させるように指示する。同時に、イメ
ージングコンピュータは直前の視野の平均化されたフレ
ームイメージデータをフレームバッファ１から他の記憶
装置であるフレームバッファ３に転送する。

移動テーブルの新しい視野位置への移動、及び平均化さ
れたフレームイメージデータのフレームバッファ３への
転送が共に完了すると、イメージングコンピュータは再
び現在の位置が最後の視野位置であるかどうかを判断す
る。別の視野位置がある場合は、Ｘ線源ドアが開いて平
均化されたフレームイメージが測定され、フレームバッ
ファ１に格納される。同時に、フレームバッファ３に格
納されている平均化されたフレームイメージデータの測
定が行なわれる。フレームの平均値の割出し及びフレー
ムバッファ１への格納が完了すると、Ｘ線源ドアが閉じ
られて、移動テーブルが次の視野位置へ移動する。フレ
ーム平均のフレームバッファ１への転送及びフレームバ
ッファ３の測定が完了すると、フレームバッファ１に格
納されている平均化された前回のフレームイメージデー
タがフレームバッファ３に転送される。別の視野が検査
リストにプログラムされている場合は、今述べた一連の
工程が繰返される。フレーム平均イメージを得るための
期間だけＸ線源ドアを開けることにより、回路基盤がＸ
線にさらされる期間を最小限に押えることができること
に注意されたい。

しかしながら、現在の視野に続く視野がない場合は、検
査サイクルは終了モード（ＱＵ　Ｉ　Ｔモード）に移行
する。終了モードでは、現在ある平均化されたフレーム
イメージデータがフレームバッファ１に格納される一方
で、フレームバッファ３に格納されているデータの測定
が行なわれる。現在のフレームイメージデータの平均化
とフレームバッファ１への格納が完了すると、移動テー
ブルは挿入取出位置へ移動して回路基盤が取出される。

フレームの平均値のフレーム１への格納及びフレームバ
ッファ３に格納されている平均化されたフレームイメー
ジデータの測定が共に完了すると、最終視野の平均化さ
れたフレームイメージがフレームバッファ１からフレー
ムバッファ３へ転送される。一度最終視野データがフレ
ームバッファ３内に格納されると、格納されたデータの
測定が行なわれる。最終視野データの測定が完了すると
、イメージングコンピュータはこれまでの測定で得られ
たデータ総てを解析して欠陥の検出を行なう。

解析結果は報告用に処理されて制御装置コンピュータに
転送される。欠陥が検出されると、制御装置コンピュー
タに取付けられているプリンタによって欠陥票が作成さ
れる。欠陥票は欠陥の位置と欠陥の種類を表示するもの
である。回路基盤に欠陥が検出されない場合は、欠陥票
は作成されない。

欠陥検査装置には、検査の終了時に回路基盤の状態、即
ち、「不良品」と「優良品」の別を表示するランプが設
けられている。制御装置コンピュータは、回路基盤のロ
ット毎の欠陥の記録の他に統計を目的として２種類の計
算を行なう。２種類の計算とは、「優良品」と「不良品
」のそれぞれの延数を作表する。移動テーブルが一度挿
入取出位置に戻って、回路基盤が取出されると、検査装
置は別の検査サイクルを開始する準備が整う。

第３図に関して、イメージングコンピュータが制御装置
コンピュータに移動テーブルを第１視野位置へ移動させ
るように指示し、しかもそれ以外の視野位置への移動は
ないと判断した場合、Ｘ線源ドアが開いて平均化された
フレームイメージが得られ、このイメージがフレームバ
ッファ１に格納される。平均化されたフレームイメージ
データのフレームバ・ンファ１への格納が完了すると、
Ｘ線源ドアが閉じられ、移動テーブルが挿入取出位置へ
移動して回路基盤が取出される。同時に、平均化された
フレームイメージがフレームバッファ３へ転送されて、
平均化されたフレームイメージデータの測定が行なわれ
る。測定が終了すると、イメージングコンピュータは視
野内の測定値総てを解析して欠陥を検出する。欠陥の解
析結果は制御装置コンピュータに転送されて、適切な報
告書の作成及び操作者への現状の表示が行なわれる。

報告書が作成され、回路基盤が移動テーブルから取出さ
れると、検査サイクルは完了する。

検査リストは検査される回路基盤の種類に対応している
。検査リストは操作人がコンピュータの指示に従って検
査パラメータを入力することによって作成することもで
きれば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムから
検査データを取込んでコンピュータにより自動的に作成
することもできる。検査される回路基盤の種類毎の検査
リストは、制御装置コンピュータに貯えられている対応
視野位置の座標リストと共にイメージングコンビュータ
内の格納手段に格納される。

第４図は最も好ましい検出リストのフローチャートであ
る。検査リストは単一の視野か一連の視野で構成されて
おり、第４図に示したように、視野番号１からＭを備え
ている。各視野番号はイメージデータを収集して解析す
るための検査指示データを有している。視野番号は整数
であり、視野サブツリーを表示している。視野サブツリ
ーは移動テーブルの軸の値を有している。軸の値はＸ軸
、Ｘ軸、視野又はズーム軸、傾斜及び回転座標で構成さ
れている。視野サブツリーは視野番号の重要なサブリス
トとして構造化されている。

視野サブツリーでは、Ｘ視野中央は移動テーブルがＸ軸
のホーム又はゼロ位置からどれだけずれているかを示す
。選択されたＸ座標は視野の中央に配置される。Ｘ視野
中央は移動テーブルがＸ軸のホーム又はゼロ位置からど
れだけずれているかを表示する。選択されたｙ座標は視
野の中央に配置される。

視野は、イメージディスプレイモニタに表示さ−４〇　
− れる視野又はズーム軸に垂直な平面の水平方向の長さで
、モニタ画面の左端から右端まで測定される。

傾斜値は、水平面に対して０から４５度の範囲で１／１
０度ずつ測定される絶対値の傾斜角である。回転座標は
、初期値０度から０ないし３６０度の範囲で１／１０度
ずつ回転する絶対値の回転゛角度である。

視野インデックスは特別の視野値に割当てられた整数で
ある。視野インデックスは検査のための視野に基づいて
パラメータを選択する際に用いられる。傾斜インデック
スは特別の傾斜値に割当てられた整数で、検査のための
傾斜に基づいてパラメータを選択する際に用いられる。

利得及びオフセット値は収集する視野の最も良いイメー
ジを得るために用いられる。利得によりビデオカメラが
イメージディスプレイモニタに表示するコントラストが
決まる。利得を増加させると、イメージは明るくなる。

利得を減少させると、イメージは暗くなる。オフセット
はビデオカメラがイメージディスプレイモニタに表示す
る明るさの量である。オフセットが増加すると、イメー
ジが暗くなり、オフセットが減少するとイメージが明る
くなる。

各視野には一連の接続箇所番号１からＮが付けられてい
る。各接続箇所には番号を明示するために整数が付され
ている。接続箇所番号は、ピンに関する情報を有する検
査リストに関連したピンファイルのインデックスである
。実際の接続箇所は、底部パッド、胴体、頂部パッドで
構成されており、ピンが両パッド及び胴体の中央を貫通
している。

しかしながら、検査リストの中の接続箇所は単に検査対
象領域であり、ろう接部、コンデンサ、基準化位置、装
置、又は回路基盤上のその他の領域である。

視界内の各接続箇所番号には、接続箇所に関する情報を
有する接続箇所サブツリーが含まれている。接続箇所に
関する情報には、接続型、装置名、ピン番号、Ｘ及びｙ
スラリー２位置、測定アルゴリズム、接続箇所の定位、
及び訂正係数が含まれている。

接続型は、接続箇所の分類を示す整数としてサブリスト
に挙げられている。この情報は、パッドサイズなど接続
箇所の特徴に基づいて検査パラメータを選択する際に用
いられる。装置名は、電子部品の種類を示すもので、製
造者のイニシャルを用いて記されている。ピン番号は装
置のピンの順番に割当てられた整数である。装置名及び
ピン番号は、欠陥が検出された時に、制御装置コンピュ
ータが部品名及びピン番号を欠陥票に印字する際に有用
な情報である。

Ｘスクリーン位置は、カーソルが元の位置であるイメー
ジディスプレイモニタの」一部左端の角から水平方向に
移動することによって規定される。

この位置は、イメージモニタの左がら右へ横切って配置
されたＯから５１１個の画素によって測定される。Ｘス
クリーン位置は、カーソルが元の位置であるイメージデ
ィスプレイモニタの上部左端の角から垂直方向に移動す
ることによって規定される。この位置は、イメージディ
スプレイモニタの垂直方向に配置された０がら４７９個
の画素で測定される。

接続箇所の定位は、イメージモニタに対するピンの方向
を示すもので整数で表示される。この整数は、接続箇所
の定位に従って検査パラメータを選択する際に用いられ
る。例えば、モニタ上で３時の位置に整数１が割当てら
れ、９０度回転した位置に相当する６時の位置には整数
２が割当てられる。時計回りに表示する記入方法により
、１８０度の回転位置に相当する９時の位置には整数３
が割当てられ、２７０度回転した位置に相当する１２時
の位置には整数４が割当てられる。

接続サブリストに関して最も重要なのは、各接続番号に
関連する測定アルゴリズムである。イメージの測定及び
欠陥の解析に用いられるアルゴリズムのライブラリ（後
述する）から特定のアルゴリズムが整数によって指定さ
れる。欠陥の解析結果はイメージ中に見つかった欠陥の
表示に用いられる。この目的のために、アルゴリズムに
は番号が付される。接続番号１にはアルゴリズム番号と
してＸ、乃至Ｘ　が付される。訂正係数は、「局Ｉ　　
　　　　　　　Ｊ 部の接続効果」情報をアルゴリズムに代入する整数値と
して示されている。訂正係数によりアルゴリズムを接続
箇所毎に調整することができる。例えば、アルゴリズム
には構造が接続箇所の視界を遮っていることを通知する
ために用いられる。

欠陥の判定に用いられるアルゴリズムに関して、イメー
ジングコンピュータは、検査装置によって自動的に測定
されたパラメータが良い特徴を示しているか、悪い特徴
を示しているかを判定する一連の規則を有する「規則に
基づく」方法を利用している。規則には、許容できるろ
う接部と欠陥のあるろう接部とがどのようなものである
かが規定されている。接続の種類毎に、様々なろう接特
徴を示す一組のパラメータ又は閾値が規定されている。

これらのパラメータは使用者が直ぐに変更できるもので
あるが、パラメータの変更はしばしば行なう必要はない
。ろう接部の厚さ、密度、及び形状は、測定アルゴリズ
ムを使用し、測定結果を所定のＵ準と比較することによ
って判定される。

測定アルゴリズム及び解析アルゴリズムを用いて、標準
電子部品パッケージ及び形状のための検査処理のライブ
ラリが簡単に作成される。ある部品は特定の測定及び比
較アルゴリズムを必要とするかも知れないが、他の部品
では特定の測定及び比較アルゴリズムは不要であるかも
知れない。ある部品パッケージでは、ろう接に関する公
知の欠陥を受は易いので、アルゴリズムを直ぐに選択し
て検査リストに記載する必要があるかも知れない。

第５図には回路基盤の３種類の欠陥が示されている。第
５ａ図は、ピンとグリッドの列の下のスルーホール部の
ろう接が不十分な状態を示している。ＩＪＳａ図には胴
体ろう接部９２．９４．９Ｂ、　９Ｂ、ｔｏｏ　、１０
２及び１０４が示されている。この欠陥状態では、胴体
ろう接部１０４に例示されているように、胴体ろう接部
に空洞が存在している。最も優れたイメージを提供し、
この欠陥を認識するための設定条件は、移動テーブルを
大きく傾斜させることである。階調レベルの最少及び最
大の階調値に関する測定アルゴリズムにおいて、画素集
団２以上が測定される。胴体部の平均階調レベルが算出
されステップウェッジの階調レベルに対して標桑化され
る。最少階調レベルと最大階調レベルとの間の相違が検
査装置にプログラムされている所定の閾値より大きいか
、平均階調レベルが第２の閾値を越えている場合は、欠
陥がある。理論−には、胴体部に関する最少階調レベル
値と最大階調レベル値との間に大きな相違がある場合は
、空隙か風穴がある。平均値のみが高い場合は、ろう接
剤の全体的不足、多くの空隙、風穴があること、又は全
くろう接剤のないことを示す。

第５ｂ図には表面取付は部品（ＳＭＤ）間に、ろう接剤
により形成された不慮の導電性通路である橋絡が示され
ている。移動テーブルは、ＳＭＤ間にろう接剤による橋
絡がないかどうかを調べるために、血斜角のない１イン
チ視野に設定される。

この欠陥は第５ｂ図に示されている。第５ｂ図にはパッ
ド１１０．１１２及び１１４が示されているが、これら
のうち、パッド１１０と１１２との間にはろう接剤によ
る橋絡１１［ｉがある。橋絡を検出するための方法とし
ては、傾斜角のない１インチの視野を設定することが典
型である。欠陥が存在するか否かを確めるに２種類の方
法が用いられる。ろう接部の質点が与えられていれば、
ろう接部間の標準的濃度（Ａ）が閾値より大きければ橋
絡が存在する。第２は、ろう接部間にエツジが存在して
いないかどうかを調べることで、エツジがあれば橋絡が
存在している。

第５ｃ図は１字形状のリード線を有する表面取付は部品
（ＳＭＤ）が示されている。同図中ピン又はリード線１
２０及び１２２はそれぞれろう接部パッド１２４及び１
２［ｉからずれていて適切に配置されていない。リード
線１２０及び１２２が正しく配置されている場合、画面
では両リード線はそれぞれパッド１２４及び１２６と重
なって表示されるので、リード線とパッドが離隔して表
示されることはない。

この欠陥状態では、部品は歪んで表示されるので、リー
ド線がパッドの中央に位置していないことが分る。この
欠陥を検出するためのアルゴリズムは、ピンの重心と測
定されたパッドの重心を用いる。

ピンとパッドのずれが重心として測定される（Ａ）。次
に、ピンの列全体のずれが測定される（Ｂ）。次に、−
列のピンの中でずれているピンの数が測定される（Ｃ）
。（Ａ）が第１の閾値より大きい場合は、ピンがずれて
いる。（Ｂ）が第２の閾値より大きいか、（Ｃ）が第３
の閾値より大きい場合は、部品がずれている。

スルーホールろう接部のろう接剤による橋絡は典型的に
は、ろう接部間の不慮の導電性路を形成するろう接剤に
より規定されるが、これは橋絡による欠陥と見なされる
。スパイク状又はつらら状のろう接剤（図示せず）はパ
ッドを越えて伸びるろう接剤の非導電性通路である。こ
の欠陥はパッドの頂部や底部又はリード線の周囲に生じ
るが、必ずパッドを越えて飛出している。ろう接剤によ
る橋絡やスパイク状又はつらら状のろう接剤を検出する
には、公知の装置の障害を除いて、接続パッドの周囲の
画素データの円形状プロフィールが収集される。このデ
ータは中間フィルタによりフィルタされる。プロフィー
ルに沿った差別分が規則に基づく閾値よりも変化してい
る場合は、欠陥が存在する。

特定の種類の欠陥を判定する場合は、接続部（Ｊ　　）
の平均階調レベルが計算される。プロワィールの位置か
らの欠陥の角度が次に計算される。

これは、接続パッドから発見された角度で最低の階調レ
ベルの通路に沿って、階調レベルが閾値を越えるか、所
定の距離を経過するまで外方に走査することによって達
成される。通路の長さは欠陥の長さくり、）として記録
される。アルゴリズムは次に通路の終端に集中する欠陥
の平均階調レベル（Ｄ　　）を接続部の平均（Ｊ　　）
の計算に用い。

ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ａたちのと同一の面寸法を用いて計算する。通路上
で最低階調レベルを示す点から、アルゴリズムはプラス
マイナス９０度走査して、接続部の中心から弧を形成し
、階調レベルが閾値を越えるか、所定の距離を経過する
まで最低階調レベルの通路に従う。通路の総計は欠陥の
幅（Ｄ　　＞として記録される。欠陥の長さくＤｌ）が
閾値より大きく、欠陥の平均階調レベルマイナス接続部
の平均階調レベル（Ｄａ−Ｊａ）が閾値より低い場合は
、欠陥は橋絡である。その他の場合、欠陥の長さくＤｌ
）が最少の閾値より大きく、欠陥の幅（Ｄｗ）が最少の
閾値より大きい場合は、欠陥はスパイク状か、つらら状
のろう接剤である。橋絡、スパイク状やつらら状のろう
接剤はパッドの端がら突出する突起のように見えるので
、橋絡は長さが回路基板上のピン間の距離と同じくらい
で、端部の階調レベルが接続部の階調レベルと類似した
突起として表現される。上記以外の突起は長さ及び幅が
最少の基準を満たしている限りスパイク状やつらら状の
ろう接剤部と見なされる。

ろう接球欠陥は典型的に球形で現われ、これは回路基盤
上のどこにでも発生する。疑わしいろう接球が」二連の
アルゴリズムによって見出されるという仮定の下に、長
い方の軸及び短い方の軸の長さを得るために、ろう付け
の第０．第１及び第２モーメントが計算される。若し、
長い方の軸と短い方の軸の比が１．０の公差内であるな
らば、ろう付けはほぼ対称形であると見なされる。次に
、＝　　５１　− 直径（Ｄ）が長い方の軸と短い方の軸の平均であると仮
定して、公式π（Ｄ／２）２を使用して対象の球形面積
が計算される。第０モーメントに対するこの面積の比は
、球面（５ｐｈｅｒｏｃｉｔｙ）　　（Ｓ　）を得るの
に使用される。若し、その球状が１．　０の公差内であ
るならば、目標はろう接球と見なされる。この種の欠陥
を検出するための装備は典型的に、少しも傾いていない
広い視野を必要とする。

典型的なろう接続に於いて発生し得る別の欠陥は、水平
に取付けられた部品の応力開放曲げにろう接剤が伸びる
曲げ半径中の余剰ろう接剤である。

この欠陥は、曲げ半径の全ての軸方向リードに生じてし
まう。移動テーブルの装備要求は典型的に、１インチ（
２，５４ｃ１１）の視野か、そうでなければ回転しない
３０度あるいはそれ以上の傾斜角度を必要とる。この測
定及び比較アルゴリズムの背後にある理論は、曲げ半径
中のろう接剤が曲げ半径の後側にもまた現れるだろうと
いうことである。

このような欠陥は、リードの後でのろう接剤の塊として
述べられることができ、これはリードの曲げ角度の変化
として現れる。部品のボディの方に曲げる代わりに、ろ
う接剤の塊は僅かによそへ曲げさせる。上記アルゴリズ
ムに於いては、その曲げを見出すように、部品のボディ
からよそへのリード外側エツジの探索が導かれる。次に
、リードの角度が記録される。この角度は曲げを越して
投影され、イメージが、リードが存在するであろう領域
のろう付けのためにサンプリングされる。若し、投影さ
れた角度でろう付けが見出されるならば、欠陥が存在す
ることになる。

別の欠陥は、部品のリードが曲げられ、よってリードが
ホールに入らない、即ち完全なリード抜けのような、曲
がったリードあるいはリード抜けが発生するということ
である。このアルゴリズムは、基板の挿入側−にのスル
ーホール部品の検査に使用される。典型的な移動テーブ
ル装備要求は、傾斜のない広い視野である。この欠陥の
ための挿入に於ける理論は、ろう接剤よりも低い密度を
有するリードが、ろう接剤胴体の標準偏差を増加すると
いうことである。上記欠陥の測定に於いてはろう接剤胴
体の標準偏差が計算され、若しその標準偏差が閾値以下
であるならば、欠陥の存在が決定される。

曲がったリードとして知られる表面取付は欠陥は、リー
ドがそのデバイスの平面内の片側にまで曲げられた時に
発生する。この欠陥の測定に於いては、１インチの視野
が傾斜角度なしに必要とされる。測定アルゴリズムは、
ピンとパッドの重心を計算することによって成し遂げら
れる。ピンとパッドの重心のずれ（Ａ）が、次に測定さ
れる。

次に、ピンの行に関する平均ずれ（Ｂ）が計算される。

ここで若し、ピンとパッドの重心のずれ（Ａ）から減じ
られたピンの行に関する平均ずれ（Ｂ）の絶対値が閾値
よりも大きいならば、即ちＡＢＳ　（Ａ−Ｂ）＞閾値（
ＩＡ−Ｂｌ＞閾値）ならば、リードが曲がっていること
になる。

冷却パッド欠陥は典型的に、低品質の接続を機運する慣
用句である［冷却ろう接続ｊである。この欠陥は、非湿
潤、空隙、ひび割れ、あるいは異常なろう付は分布のよ
うな状態を示す。この欠陥は、回路基板の」ユ側又は下
側上のスルーホールデバイスで発生する。移動テーブル
装備は、上方パッドと下方パッドとを交換するのに十分
な傾斜を有する最小限の視野を必要とする。測定アルゴ
リズムは、パッド検査のために所定の；くラド中心と２
つの限定角度とを利用する。接続部の半径方向対称要因
は、２つの軸（Ａ及びＢ）に沿った標準偏差を、ＭＡＸ
　（Ａ、Ｂ）−Ｃのように計算することによって計算さ
れる。

リード欠陥に関する非湿潤は、リードにろう接剤を完全
にくっつけ損うということであり、この場合は通常、ろ
う接剤はリードから僅かに離れている。この欠陥は典型
的に、スルーホール部品のリードの上側及び下側に発生
する。移動テーブル装備は典型的に、リードの全周囲を
検査するために必要な多回転観察と共に、３０度又はそ
れ以上の傾斜角度を有する小さな視野を必要とする。非
湿潤は典型的に、リードの回りに黒っぽいかさのように
現れ、これはろう接剤のより高い密度を示す。フィレッ
トの回りに一様に流れる代わりに、ろう接剤はより高い
及びより低い密度の部分に集まる。非湿潤が発生したか
どうかを測定するために、胴体平均階調レベル（Ｂ　　
）が計算される。

この平均階調レベルは、胴体から部品に向かってリード
をスキャンする時に、３つの位置で記録される。３回の
スキャンのそれぞれの間、白から黒への転移の階調レベ
ルに於いて最大の差の位置が記録される。次に、階調レ
ベルの大きな差の３つの点によって定義される弧の平均
階調レベルが、値（Ａ　　）　として計算される。若し
Ａ　　−Ｂ　　＜ａ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ａ　　　　
　　　ａ閾値ならば、非湿潤欠陥が存在することになる
。

パッド上の非湿潤は、パッド上のろう付けの周囲で発生
するぎざぎざのエツジを特徴とする欠陥である。この種
の欠陥のイメージングに於いては、３０度又はそれ以」
二の傾斜角度を有する小さな視野及び多回転観察が、パ
ッドを検査するために必要とされる。非湿潤は、胴体の
回りに白いかさとして現れ、これはより低いろう接剤密
度を示す。

フィレットの回りに一様に流れる代わりに、ろう接剤は
胴体から離され、それによって間隙が残る。

この間隙は、胴体の回りに白いかさを生成するように密
度を低くする。この欠陥の測定に於いては、胴体平均階
調レベル（Ｂ　　）が計算される。この胴体は、記録さ
れた平均階調レベルを有する３つの位置でパッドエツジ
に向かってスキャンされる。

この３回のスキャンのそれぞれの間、黒から白への転移
の階調レベルの最大の差の位置が記録される。記録され
た階調レベルの最大の差の位置によって定義される弧の
平均階調レベルが、値（Ａ　　）として計算される。若
しＡ　　−Ｂ　　＞閾値ならば、ａ　　　　　　　ａ パッド上に非湿潤が存在することになる。

下側リード上の余剰ろう付けは、回路基板の下側」二の
リードの端を覆うろう接剤を特徴とし、これは典型的に
、回路基板の下側パッド領域で発生する。この種の欠陥
のためのイメージングは典型的に、３０度又はそれ以上
の傾斜角度と共に、１インチ又はそれ以下の視野を必要
とする。この種の欠陥の測定に於いては、［最も明るい
階調レベル］−［胴体階調レベル］が大きい時には、リ
ードの先端が曲げられている。これは、ピンがろう接剤
で覆われているか、あるいはリードが折曲げられていな
いということを意味することができる。

パッド階調レベルと胴体階調レベルとの間の差のテスト
は、ろう接剤がリード先端を覆うかどうかを示すだろう
。ろう接剤がリード先端を覆う時、それは通常よりも多
くパッドも覆う。この通常のろう付けよりも多くパッド
を覆うことは、胴体とパッドとの間の階調レベルの差を
少なくする。測定の実行に於いては、胴体の中心から下
側のパ・ソドの端への階調レベルは、記録される最も明
るい階調レベルの平均（Ｇ１）でサンプリングされる。

胴体中心での平均階調レベル（Ｂａ）と下側パッド階調
レベルの平均（Ｐ　　）とが記録される。若し、最も明
るい平均階調レベル（Ｇ１）から減ぜられた下側パッド
階調レベル（Ｐａ）の平均、即ちＧ　　−Ｐ　　が閾値
よりも小さく、且つ下側パ・ソｌ　　　　　　ａ ドの平均階調レベル（Ｐ　　）から減ぜられた下側中心
の平均階調レベル（Ｂａ）、即ちＰａ−Ｂ。

が閾値よりも小さいならば、欠陥が存在することになる
。

リードの上の余剰ろう付けは、上側フィレット上のリー
ド表面上のろう付けを特徴とする。この欠陥は典型的に
、デュアルインラインパッケージ。

シングルインラインパッケージ及びスルーホールデバイ
スのろう付けに於いて発生する。この種の測定のための
イメージング設備要求は典型的に、３０〜４５度の傾斜
角度を有する１インチの視野である。イメージデータの
測定は、胴体の平均階調レベル（Ｂａ）が計算される胴
体の所定の中心点を利用する。リード」二のデータは、
ニーとパッドとの間で、以下のものが計算されて求めら
れる。

即ち、行の最大標準偏差（Ｒ）１列の最大標準偏差（Ｃ
８）、及び２あるいはそれ以上の母集団の最大階調レベ
ル（Ｍｌ）。若し、行の最大標準偏差（Ｒ）あるいは列
の最大標準偏差（Ｃ）Ｓ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６が閾値
よりも大きいならば、小さなろう接剤小滴がリード上に
存在する。若し、最大階調レベル（Ｍｌ）から減ぜられ
た胴体の平均階調レベル（Ｂ　　）が閾値よりも小さい
、即ち（Ｍ、−Ｂａ）く閾値ならば、リードはろう接剤
で覆われていることになる。

ろう接剤がパッドのエツジを越えて伸びて、ろう付は欠
陥と見なされる時に、パット１．の余剰ろう付けが発生
する。この欠陥は、個々のあるいは対にされた上側及び
下側パッドに発生する。この欠陥のためのイメージの測
定に於いては、適当な接続中心位置が与えられる。若し
、パッドの測定された直径が閾値よりも大きいならば、
欠陥が存在することになる。

不十分なリード間隔は、曲がったリードが他のリードに
向かって突出し、よって２本のリード間の間隔が所定の
間隔よりも小さくなるように時に発生する。この欠陥は
、スルーホール部品の下側でのみ発生する。典型的なイ
メージ設備は、傾斜のない広い視野を必要とする。理論
上は、リードの端から何れかの他の対象までの距離は、
傾斜のない位置から定義されることができる。実際の間
隔は、測定されない深さのためにより大きい可能性があ
るとはいえ、リードは例え曲がっても、測定された間隔
内であることの可能性を有している。

ろう接続の測定の実行に於いては、接続パッドの回りの
円形形状の画素データが集められて、どのような既知の
デバイス干渉をも除外する。データは、中間値フィルタ
を使用してフィルタリングされる。上記形状に沿った差
が閾値レベルよりも大きく変化するならば、潜在的な欠
陥が存在する。

この潜在的な欠陥のために、上記形状の位置から欠陥の
角度が計算される。階調レベルが閾値以上に上がるまで
、即ち所定の距離がカバーされるまで、最低の階調レベ
ルの通路を辿るように、見出された角度で接続パッドか
ら表面上をスキャンすることによって測定が続けられる
。次に、所定の間隔に等しい距離のために、エンドアウ
トから、−直線に、両側にスキャンし続けることによっ
て、測定が行われる。若し、第２のリードとのコンタク
トが見出されるならば、不十分な間隔が存在することに
なる。

表面取付はデバイスに於いては、ビンとパッドとの間の
ろう接剤量が不十分である時に、欠陥が発生することが
ある。これは典型的に、傾斜のない１インチの視野を必
要とする。イメージの測定に於いては、接続上の窓の平
均階調レベルが計算される隣接の接続中心位置が与えら
れる。若し、平均階調レベルが閾値よりも小さいならば
、接続で不十分なろう付けがあることになる。

全てのスルーホール部品に於いては、胴体へのろう接剤
の落下が所定の量よりも多い時に、上側又は下側フィレ
ットに不十分なろう付けが発生する。典型的にこの測定
は、大きな傾斜を有する胴体寸法に依存する視野を必要
とする。若し、通常の量のろう接剤がパッド上に存在す
るならば、胴体への落下は許容できる。落下は、ろう接
剤が最大許容可能落下位置にあるかどうかをテストする
ことによって測定される。若し、ろう接剤が胴体の一方
の側から他方に伸びていないならば、これは上記点を越
えて落下が伸び、接続が不完全であることになる。イメ
ージの測定に於いては、パッドの平均階調レベルが計算
され、記録される。若し、この計算が通常、あるいは通
常の量のろう接剤よりも多いことを示すならば、欠陥は
ないことになる。しかしながら、そうでない場合には、
胴体とパッドとが接触する位置が計算され、記録される
。落下が許容できなくなる点で、胴体のろう付けの幅は
、階調レベルを利用することによって測定される。若し
、その幅が胴体寸法よりも小さいならば、欠陥が存在す
ることになる。

ピンが、パッド領域から持上げられ、ピンとパッドの間
に結合がない時に、持」二かりピン欠陥が存在する。し
かしながら、ピンとパッドの上には、なおろう付けがあ
ることができる。この欠陥は典型的に、表面搭載デバイ
ス及びフラットパック部品上に発生する。イメージ測定
は典型的に、傾斜のない１インチの視野を必要とする。

測定に於いては、接続の行の中心位置が与えられる。平
均階調レベル及び種々の閾値のための黒カウントを計算
するように、それぞれのピン及びパッド領域に関して点
検窓が配置されている。次に、欠陥が存在するかどうか
を決定するために、結果が閾値と比較される。

部品が回路基板に誤って挿入された時、スルーホール部
品の逆方向挿入が発生する。この欠陥は典型的に、イメ
ージ測定を成し遂げるために、傾斜のない広い視野を必
要とする。理論」二、部品の内部／外部構造が十分に変
化し、よって逆方向に向けられた時、正しく向けられた
時よりもイメージに非常に差がある。イメージの測定の
実行に於いては、部品の部分の平均階調レベルが計算さ
れ、ステップウェッジに正規化される。若し、［正しく
並べた部品に対応する平均］−［期待平均］が公差限界
内でないならば、欠陥が存在することになる。

部品抜けは、部品が回路基板に取付けられていない時に
生ずる他の典型的な欠陥である。この測定は典型的に、
傾斜のない広い視野を使用する。

部品の密度は、基板上の期待位置で平均階調レベルを減
する。低いＸ線密度を有するデバイスのために、勾配が
より強い特徴を生ずることができる。

測定に於いては、部品期待位置及び期待サイズが与えら
れる。背景からの信号とは非常に異なっている部品の部
分の平均階調レベルが計算される。

この信号は、ステップウェッジ及び／又は局部背景を用
いて正規化される。若し、［平均］−［期待平均］が所
定の公差以内でないならば、欠陥が存在することになる
。低密度部品のためには、さらに別のテストが必要とさ
れる。このテストでは、ろう接続が配置される期待部品
エツジを横切る最大勾配を測定することが必要で□ある
。若し、この値が閾値よりも小さいならば、欠陥が存在
することになる。

開いている領域に於ける跳ねは、無定形ろう接剤小滴が
ランダムな位置で回路基板にくっつく時に発生する典型
的な欠陥である。この欠陥は、回路基板上の全ての開い
ている領域に発生することができる。この種の欠陥のた
めのイメージの測定は、傾斜のない広い視野を必要とす
る。イメージの測定に於いては、テスト帯の平均階調し
／＜／Ｉ／（Ａ）及び標準偏差階調レベル（Ｓ　ｄ）が
計算される。平均階調レベルは、較正データ（Ｎ　　）
を用いて正規化される。若し、較正データ（Ｎ　　）か
ら減ぜられた期待平均（Ａ５）、即ちＮａ−Ａ、が閾値
よりも大きいならば、あるいは測定された標準偏差（Ｓ
ｄ）から減ぜられた期待標準偏差（Ｓ　　）、即ちＳ　
　−Ｓ　　　が閾値よりも大ｄｅ　　　　　　ｄ　　　
ｄｅ きいならば、欠陥が存在することになる。

気泡又は空隙は、全てのスルーホール部品ろう接続に発
生することができる上側あるいは下側フィレット上の空
洞として典型的に定義される。イメージ測定は典型的に
、大きな傾斜角度を有する胴体寸法に依存する視野を必
要とする。パッドの全ての領域をカバーするために、こ
のテストは、異なった回転多観察を必要とする。空隙及
び気泡は典型的に、フィレットイメージに於いて低密度
階調レベルの小さな領域を発生する。イメージの測定に
於いては、フィレットの、２あるいはそれ以上の母集団
の、最大及び最小階調レベルが計算される。若し、最小
階調レベルと最大階調レベルとの間の差が閾値よりも小
さいならば、欠陥はないことになる。しかしながら、こ
れら２つの階調レベルの差が閾値を越えるならば、潜在
的な欠陥の領域が再検査される。潜在的な欠陥の領域は
、最小階調レベル以上に定義されたレベルにセットされ
た階調レベル閾値で黒カウントを使用することによって
測定される。若し、この領域が空隙／気泡のための閾値
よりも小さ いならば、欠陥が存在することになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、回路基盤上のろう接部
の構造的特徴を測定するための新規で改善された全自動
リアルタイムＸ線撮影ろう接状態検査装置およびその方
法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路基板のろう接状態の自動検査装置
に基づくＸ線検査装置の斜視図、第２図は第１図の装置
の主要部のブロック図、第３図は第１図及び第２図の装
置の動作のフローチャート、第４図は検査リストプログ
ラムのブロック図、そして第５図はろう付けの欠陥部を
示す図である。 １０・・・自動Ｘ線検査装置、１２・・・制御装置、１
４・・・イメージング装置、１６・・・制御装置コンピ
ュータ、１８・・・多軸位置決め装置、２０・・・安全
装置、２２・・・カメラ装置、２４・・・Ｘ線装置、２
Ｂ・・・イメージ処理欠陥認識装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｘ線ビームを供給するＸ線手段と、 上記Ｘ線ビーム内に回路基板を受けると共に上記回路基
   板を選択的に位置決めする多軸位置決め手段と、 回路基板を介して伝送される上記Ｘ線ビームからのＸ線
   を検出すると共に電子イメージを供給するイメージ手段
   と、 上記電子イメージを階調コードイメージに変換する処理
   手段と、 上記階調コードイメージを受け、測定アルゴリズムのラ
   イブラリから選択された測定アルゴリズムに基づいて上
   記階調コードイメージの所定の評価測定を実施すると共
   に、所望の構造的特徴に対応する所定の測定基準から上
   記階調コードイメージの上記測定の変化に対応する出力
   を提供する評価手段とを具備し、 回路基板のろう接部分の選択された部分の構造的特徴を
   測定することを特徴とする回路基板のろう接状態の自動
   検査装置。 （２）上記Ｘ線ビームのＸ線のエネルギースペクトルを
   制限するフィルタ手段を更に備えることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の回路基板のろう接状態の自動
   検査装置。（３）上記イメージ手段は固体検出器から成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回路基
   板のろう接状態の自動検査装置。 （４）上記イメージ手段は、 回路基板を介して伝送されるＸ線の強度に対応する光イ
   メージを提供する光イメージ手段と、 上記光イメージ手段を対応する電気イメージに変換する
   電子イメージ手段とから成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装
   置。 （５）上記光イメージ手段は上記回路基板を介して伝送
   されるＸ線を受けるために配置されるシンチレーティン
   グスクリーンから成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装置。 （６）上記電子イメージ手段は、 ビデオカメラと、 このビデオカメラに上記光イメージ手段から上記光イメ
   ージを反射する上記ビデオカメラに隣接して取付けられ
   た反射手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装置。 （７）上記処理手段は高速デジタルグレースケールイメ
   ージプロセッサから成ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装置。 （８）上記多軸位置決め手段は、 所定の位置信号を供給する上記評価手段によって発生さ
   れる指令信号に応ずる制御手段と、 各軸の回転に伴って直交するｘ、ｙ及びｚ軸に取付けら
   れた回路基板を移動させる上記位置信号に応する移動テ
   ーブル手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装置。 （９）上記Ｘ線手段は電子Ｘ線源から成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の回路基板のろう接状態
   の自動検査装置。 （１０）上記階調コードイメージは伝送される上記Ｘ線
   ビームの回路基板の放射計強度を表すことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の回路基板のろう接状態の自
   動検査装置。 （１１）上記評価手段は上記測定が上記所定の測定基準
   内かどうかの表示を上記出力に提供することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の回路基板のろう接状態の
   自動検査装置。 （１２）上記出力は今後構成される回路基板の制御を処
   理する測定データを含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装置。 （１３）上記出力は試験下で回路基板の品質制御のため
   の測定データを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装置。 （１４）上記装置は電子的及び機械的デバイスと成分の
   構造的特徴を測定することを特徴とする請求の範囲第１
   項記載の回路基板のろう接状態の自動検査装置。 （１５）Ｘ線ビーム源に回路基板の最適の露出のために
   調整可能な多軸位置決め手段によって上記回路基板を支
   持する工程と、 上記回路基板に貫通するために十分なネルギーを有する
   Ｘ線ビームに回路基板を露出する工程と、 回路基板を介して伝送されるＸ線を検出すると共に電子
   イメージを提供する工程と、上記電子イメージを階調コ
   ードイメージに変換する工程と、 決定されるべく構造的特徴に基づく測定アルゴリズムの
   ライブラリから選択された少なくとも１つの測定アルゴ
   リズムで使用する上記階調コードイメージに所定の評価
   測定を実施する工程と、 所望の構造的特徴に対応する所定の測定基準から上記評
   価測定の変化に対応して出力を提供する工程とを具備し
   、 ろう接続を利用して配置される成分を有する上記回路基
   板の構造的特徴を決定することを特徴とする方法。 （１６）上記出力は上記測定が上記所定の測定基準内で
   あるかどうかの表示として生産状態制御データを含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。 （１７）上記出力は検査された回路基板成分の上記構造
   的特徴に対応する量的データを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１５項記載の方法。 （１８）上記検出工程は、 回路基板を伝送するＸ線の通路に、回路基板を伝送する
   Ｘ線の光イメージを発生するシンチレーティングスクリ
   ーンを配置する工程と、ビデオイメージング装置に伴っ
   て上記シンチレーティングスクリーンによって発生され
   た上記光イメージを視認する工程と、 上記ビデオイメージング装置によって観察される上記光
   イメージに対応する電子信号を提供する工程とを含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。 （１９）上記所定の評価測定を実施する工程は、 アルゴリズムの予備構成されたライブラリから１つ以上
   の測定アルゴリズムを選択する工程と、 上記アルゴリズムに従ってＸ線の検出を制御する工程と
   、 電子記憶手段の上記測定を記録する工程とを更に備える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。