JPH02156107A - プリント基板の半田付け部外観検査装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はプリント基板に部品を実装した半田付は部の良
否を光の反射を利用して自動的に検査する装置に関する
ものである。

（従来の技術） プリント基板の電極にチップ部品や部品のリードを半田
付けすると、その半田付は部の良否を判定する必要があ
る。

半田付は部の良否の判定を行なうために、半田付は部を
含む領域に上方から直線上のスリット光を投射し、斜め
方向に像検出器を置いてスリット光の反射によって形成
される光の像から光切断線を電気的情報として抽出し、
その抽出した波形情報を予め設定した基準により判定し
て半田付は部の良否を判定する自動検査装置が提案され
ている（特開昭５７−３３３０４号公報参照）。

上記に引用した文献に記載されている検査装置では、半
田付は部を含む対象物の形状の良否を判定するために、
半田付は部を取り囲むように検査エリアを設定し、その
検査エリア内の面積を算出し、その面積を予め設定した
基準面積と比較することによって良否の判定を行なって
いる。

（発明が解決しようとする課題） 上記に引用した検査装置で検査エリアを半田付は部のみ
に限定するように設定すれば１例えばチップ部品が置か
れる位置がずれた場合など、半田付は部のみの面積を正
しく測定することができない。また、部品の実装位置の
ず九を見込んで検査エリアを大きく設定すれば、半田付
は部以外にも例えば部品自体の面積も測定することにな
る。

光切断像による半田部の面積のみによって良否を判断し
ようとすれば、例えば半田形状が変形して不良であるに
も拘らず、面積は良品の基準を満たしているような場合
は判定の誤差となる。

このように、検査エリアを予め設定し、かつ、その検査
エリア内の面積のみを測定する方法では。

良否判定の誤差が大きくなる問題がある。

本発明は光切断法によるデータから半田付は部のみの面
積と厚さを測定し、良否判定の誤差の少ない半田付は部
外観検査装置を堤供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 第１図により本発明を説明する。

１は線状スリット光をプリント基板２上の少なくとも１
個の半田付は部を含む領域に投光する照明装置、３は線
状スリット光により描かれた光切断像を斜め方向から検
出する画像入力装置である。

４は画像入力装置３からＡ／Ｄ変換部１４を経て光切断
像を信号として入力し、半田付は部の外観形状の良否を
判定して出力する画像処理装置である。５は線状スリッ
ト光による照射位置を可変的に設定する位置決め機構で
ある。

画像処理装置４は、半田付は部の外観形状の良否を判定
するために、パラメータメモリ６、フレームメモリ７、
基板表面レベル検出手段８、部品電極検出手段９、面積
算出手段１１、半田厚さ検出手段１２及び判定手段１３
を備えている。

画像処理装置４は、検査対象によっては、さらに部品幅
算出手段１０を備える。

パラメータメモリ６は各種パラメータを記憶している。

フレームメモリ７は画像入力装置３からの１画像分の光
の像を記憶する。基板表面レベル検出手段８はフレーム
メモリ７のデータと基板表面を示す座標パラメータａ（
ａ’）から基板表面レベルＡ（Ａ’）を検出する０部品
電極検出手段９はフレームメモリ７のデータと基板表面
レベルを用い、基板表面レベルから部品電極検出位置ま
での距離パラメータｈの高さを検索して部品電極先端位
！ＩＣ（Ｃ’）を検出する。面積算出手段１１はフレー
ムメモリ７のデータ、基板表面レベル、基板電極先端位
置、及び基板表面レベルにおける基板電極先端座標パラ
メータｂ（ｂ′）による基板′成極先端位置Ｂ（Ｂ’）
を用い、半田付は部の面積ｖ（ｖ’）を算出する。半田
ＪＳさ検出手段１２はフレームメモリ７のデータと基板
表面レベルを用い、半田厚さ計測位置パラメータＰユ〜
Ｐｎ（Ｐｉ　’　〜Ｐ　ｎ　’　）により半田厚さＨｌ
−Ｈｎ（Ｈ４’〜Ｈｎ’）を検出する。判定手段１３は
半田付は部面積Ｖ（Ｖ’）及び半田厚さＨ工〜Ｈｎ　（
Ｈ１’〜Ｈｎ　’）をそれぞれの基準値パラメータと比
較することにより半田付は部の良否を判定する。

部品幅算出手段１０は１個の部品又は１個のリードにつ
いての２個の部品電極先端位置ｃ、ｃ’間の距離Ｗを算
出する。部品幅算出手段１０を備えた場合は、判定手段
１３は半田付は部面積Ｖ。

ｖ′、半田厚さＨユ〜Ｈｎ、Ｈエ　〜Ｈｎ’及び部品幅
Ｗをそれぞれの基準値パラメータと比較することにより
半田付は部の良否を判定する。

（作用） 一例として、第２図に示されるようなチップ部品１５が
プリント基板２に半田付けされたものを検査する場合を
説明する。

１６．１６’はチップ部品１５の電極、１７゜１７′は
プリント基板の電極であり、半田１８゜１８′は電極１
６と１７．電極１６′と１７′を接続するように設けら
れている。

スリット光照明装置１は第３図に示されるように部品１
５の上方から線状スリット光２４を投光する。そのスリ
ット光２４は部品１５及び半田付は部１８，１８’上で
は第２図（Ａ）に記号２０で示されるように半田付は部
１８．１８’から部品１５を横切る方向に照射される。

ＩＴＶカメラなどの画像入力装置３を部品１５に対して
斜め上方向に設けてスリット光２４による反射光を受光
すると、その反射光による部品１５及び半田付は部１８
．１８’からの画像は第４図に記号２５で示されるよう
な一般に光切断像と称される像になる。像２５が輝線と
して検出される。領域２６は１画像として検出される領
域を表わしている。

このように得られる光切断ｆ１１２５から半田付は部１
８．１８’の良否を判定するために、画像処理装置４の
パラメータメモリ６には第５図に示されるような種々の
パラメータが記憶されている。

ａ、ａ’はプリント基板２の表面位置レベルを表わすた
めのＸ方向の座標を示すパラメータであり、より詳しく
は、このパラメータａ、ａ’は検査しようとするプリン
ト基板２の孔などの障害物がない場合にプリント基板２
の表面部分の光切断像の位置を表わすパラメータである
。ｈは基板表面レベルから部品電極１６．１６’の上端
までの高さのパラメータである。ｂ、ｂ’はプリント基
板電極１’７．１’！’の先端部（図では外側方向）の
位置を表わすパラメータである。Ｐ１〜Ｐ、、　Ｐ。

〜Ｐ、′は半田付は部１８．１８’の厚さを計測する位
置を表わすパラメータである。以上は測定のためのパラ
メータであるが、この他に部品電極端の位置ｃ、ｃ’間
の距離である部品１ＩＩｉＷの下限ＷＵと上限ｗｈ、半
田付は部１８．１８’の面積ｖ、ｖ′の下限ＶＱと上限
ｖｈ、半田厚さ計測位ｆｉＰ□〜Ｐ、、Ｐ１’〜Ｐ、′
でのそれぞれの厚さＨ１〜Ｈ，、Ｈ１’〜Ｈ１′の下限
ＨＩＱ−Ｈ，ｆｌと上限Ｈ，ｈ〜Ｈ，ｈを基準値パラメ
ータとして記憶している。

これらのパラメータは、正しく半田付けされたプリント
基板を測定し、第６図の動作に従って予め設定しておく
。

次に、第７図から第１０図によって検査を行なう動作を
説明する。

位置決め機構５によってプリント基板２を移動させ、半
田付は部１８．１８’を含む検査しようとする部品１５
をスリット光２４に対して所定の位置に位置決めする。

スリット光２４による光切断像２５は画像入力装置３で
検出されてＡ／Ｄ変換部１４を経て画像処理装置４のフ
レームメモリ７に記憶される。

基板表面レベル検出手段８ではパラメータメモリ６から
設定位置パラメータａを取り入れ、フレームメモリ７の
光切断像データをそのａ位置についてＺ方向に検索し、
光切断線の基板表面レベル位ｆｉＡを検出する。位ｆｉ
Ａからの相対位置関係からパラメータａ’、ｂ、ｂ’を
用いて他方の基板表面レベル位置Ａ′と基板側の電極１
７．１７’の先端部の位ｉＢ、Ｂ’を求める（ステップ
５１０）。

基板表面レベルの位’ａ’ｌ　Ａ　＋　Ａ　’点にＺ方
向にそれぞれパラメータの距離りを加えた点から部品電
極１６．１６′方向に検索を行ない、部品電極先端位置
ｃ、ｃ′を検出する（ステップ５１１）。

ｃ、ｃ’間の距離は部品＠Ｗであり、部品幅検出手段１
ｏは部品＋ＦＷを算出する。判定手段］３においてはＷ
が良品範囲設定値ｗＱ、ｗｈと比較され（ステップ５１
２）、半田盛上がり形状の不良の判定が行なわれる。例
えば、半田付は部１８゜１８′が正常な場合は第８図に
示されるようにＷがＷＱ≦Ｗ≦ｗｈである。これに対し
、半田盛上がり形状が不良であれば、例えば第９図に示
されるようにＷがｗｈより大きくなり、また例えば部品
１５がなければｃ、ｃ’点も検出されず、したがってＷ
が下限値ＷＱより小さくなり、これらの場合に半田盛上
がり形状不良と判定される（ステップ５２１）。

面積算出手段１１においては、Ａ、Ａ’点を結ぶ直線（
これは基板表面レベルを表わす直線である）の上側で、
Ｂ点とＣ点間の光切断線の下側部分の面積Ｖ、Ｂ’点と
Ｃ′点点間光切断線の下側部分の面積Ｖ′が半田付は部
の面積として算出される（ステップ５１３）、　　　　
　　Ｖ≦ｖＱ又はＶ′≦ＶＱであれば判定手段１３によ
って半田量不足不良と判定され（ステップ５２２）、逆
にＶ≧ｖｈ又はＶ′≧ｖｈであれば判定手段１３によっ
て半田量過多不良と判定される（ステップ５２３）。

半田厚さ検出手段１２においては半田厚さ計測位置Ｐ工
〜Ｐ、、　Ｐユ　〜Ｐ３′において第８図に示されるよ
うに半田厚さＨ工〜Ｈ３，Ｈｌ　　〜Ｉ（３′が算出さ
れる（ステップ８１６）。半田厚さは光切断線と基板表
面レベルとの距離である。各半田厚さＨ０〜Ｈ３，Ｈ□
′〜Ｈ３′が設定値の正常範囲内であれば（ステップＳ
１７．８１８，５１９）、判定手段１３によって半田付
は部の形状が正常であると判定される（ステップ５２０
）。もし、第１０図に示されるように半田付は部に形状
不良箇所が存在する場合、いずれかの半田厚さ計測位置
Ｐ０〜Ｐ、、Ｐエ　〜Ｐ、′での半田厚さが正常範囲か
ら外れてくるので、判定手段１３によって半田形状が不
良と判定される（ステップ５２４）。

なお、面積ｖ、ｖ’の算出、半田厚さＨい〜Ｈ１゜Ｈユ
　〜Ｈ３′の算出において、光切断線の２位置は、例え
ばその線幅の上端（Ｚ方向）を測定する。

一連の判定が終ると１位置決め機構５は次の部品１５を
スリット光２４に対する所定の位置に位置決めして同じ
判定動作を繰り返していく。

第２図のようなチップ部品１５又はその他の部品につい
て、１個の半田付は部のみを検査することもできる。そ
の場合は、部品＠Ｗを測定する必要がないため、部品幅
検出手段１０を設ける必要がない。

（実施例） 第１１図は一実施例を表わす。

照明装置１は例えば第３図に示されるように。

光源２１．スリット２２及びスリット光２４を部品１５
及び半田付は部１８．１８’上に集光させるレンズ系２
３を備えている。光源２１としては、レーザのように単
色光を出すものよりも、広い波長領域の光を出すものの
方が好ましく１例えばハロゲンランプやキセノンランプ
などを使用することができる。

画像入力装置としてはＩＴＶカメラ３などを用いること
ができる。ＩＴＶカメラ３は検査対象物２の斜め上方に
設置され、スリット光２４となす角θはＯ＜８＜９０’
である。

Ａ／Ｄ変換部１４はＩＴＶカメラ３の出力信号をデジタ
ル信号としてフレームメモリ７に送出するものであるが
、−例としてＩＴＶカメラ３の出力信号を二値化するよ
うに使用することができる。

その場合、二値化のための閾値は検査対象物によって自
由に設定することができる。

３０は画像信号制御部であり、ＩＴＶカメラ３を制御す
る同期信号を発生し、フレームメモリ７へのデータ記憶
を制御（ＤＭＡコントロール）し、画像モニタ３１への
表示を制御し、画像モニタ３１への文字出力を制御する
などの動作を行なう。

３２はマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ、Ｉ１０イ
ンターフェース、メモリ装置を備えている。３３は外部
メモリであり、ＩＣメモリカードやフロッピーディスク
を用いることができる。マイクロコンピュータ３２は画
像信号制御部３ｏを制御し、フレームメモリ７からデー
タを取り込み、外部メモリ３３がら内部メモリにパラメ
ータをロードして、半田付は部の良否を判定する。すな
わち、マイクロコンピュータ３２は、第１図におけるパ
ラメータメモリ６、基板表面レベル検出手段８、部品電
極検出手段９、部品幅算出手段１０、面積算出手段１１
．半田厚さ検出手段１２及び判定手段１３を実現してい
る。マイクロコンピュータ３２はまた、位置決め機構制
御部３４を介して位置決め機構５を制御する。

ＩＴＶカメラ３は照明装置１に対して対称な位置に１個
ずつ設け、一方のＩＴＶカメラへの反射光入射が他の部
品などによって遮られたときに、他方のＩＴＶカメラか
らの出力信号を用いるようにしてもよい。

本発明は第２図に示されるようなチップ部品の半田付は
部の検査のほかに、例えば第１２図に示されるような大
型リード付き部品２６をプリント基板２に半田付けした
場合の半田付は部３５の検査にも利用することができる
。３６はリード、３７は基板電極である。

スリット光２ｏを第１２図（Ａ）で示されるように上方
から照・射し、斜め方向の画像入力装置で検出すると、
第１３図に示されるような光切断像３８が得られる。各
パラメータを第１３図に示されるように設定しておけば
上記と同様に検査することができる。

（発明の効果） 本発明では、画像入力装置から取り込んだ光切断像デー
タを基にして、先ず基板表面レベルを測定し、その基板
表面レベルから、設定された高さを検索して部品電極を
検出するようにしたので、予め検査エリアを設定する方
式に比べて、部品実装位置がずれた場合でも半田付は部
のみの面積を正しく算出することができる。

基板表面レベルを測定しているので、プリント基板の反
りによる基板表面レベルの変動を補正することができる
。

また、半田付は部の面積のみでなく、半田厚さも測定し
て基準値と比較するようにしているので。

誤差の少ない半田付は部外観検査を行なうことができる
ようになる。

さらに、部品幅も測定するようにすれば、半田盛上がり
形状の不良も判定することができ、−層誤差の少ない判
定を行なうことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を示すブロック図、第２図（Ａ）は半田
付けされた部品とスリット光を示す平面図、同図（Ｂ）
はその側面断面図、第３図は照明装置、プリント基板及
び画像入力装置の一例を示す側面図、第４図は得られる
光切断像の一例を示す図、第５図はパラメータを示す図
、第６図はパラメータ設定プロセスを示すフローチャー
ト図、第７図は画像処理装置における判定手順を示すフ
ローチャート図、第８図、第９図及び第１０図はチップ
部品の半田付は部のいくつかの状態の光切断像を示す図
、第１１図は一実施例を示すブロック図、第１２図（Ａ
）は本発明で検査できる半田付は部の他の例をスリット
光とともに示す平面図、同図（Ｂ）はその側面断面図、
第１３図は第１２図の半田付は部のパラメータを示す図
である。 １・・・・・・照明装置、２・・・・・・プリント基板
、３・・・・・画像入力装置、４・・・・・・画像処理
装置１．５・・・・・位置決め機構、６・・・・・パラ
メータメモリ、７・・・・・・フレームメモリ、８・・
・・・・基板表面レベル検出手段、９・・・・・部品電
極検出手段、１０・・・・・部品幅算出手段、１１・・
・・・・面積算出手段、１２・・・・・・半田厚さ検出
手段、１３・・・・・・判定手段、１４・・・・・Ａ／
Ｄ変換部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）線状スリット光をプリント基板上の少なくとも１
   個の半田付け部を含む領域に投光する照明装置と、前記
   線状スリット光により描かれた光の像を斜め方向から検
   出する画像入力装置と、前記画像入力装置から光の像の
   信号を入力し、半田付け部の外観形状の良否を判定して
   出力する画像処理装置と、前記スリット光による照射位
   置を可変的に設定する位置決め機構とを備え、前記画像
   処理装置は、各種パラメータを記憶しているパラメータ
   メモリと、前記画像入力装置からの１画像分の光の像を
   記憶するフレームメモリと、前記フレームメモリのデー
   タと基板表面を示す座標パラメータから基板表面レベル
   を検出する基板表面レベル検出手段と、前記フレームメ
   モリのデータと基板表面レベルを用い、基板表面レベル
   から部品電極検出位置までの距離パラメータの高さを検
   索して部品電極先端位置を検出する部品電極検出手段と
   、前記フレームメモリのデータ、基板表面レベル、部品
   電極先端位置、及び基板表面レベルにおける基板電極先
   端座標パラメータによる基板電極先端位置を用い、半田
   付け部の面積を算出する面積算出手段と、前記フレーム
   メモリのデータと基板表面レベルを用い、半田厚さ計測
   位置パラメータにより半田厚さを検出する半田厚さ検出
   手段と、半田付け部面積及び半田厚さをそれぞれの基準
   値パラメータと比較することにより半田付け部の良否を
   判定する判定手段を備えている半田付け部外観検査装置
   。
2. （２）前記画像処理装置は、１個の部品又は１個のリー
   ドについての２個の部品電極先端位置間の距離から部品
   幅を算出する部品幅算出手段をさらに備え、前記判定手
   段は半田付け部面積、半田厚さ及び部品幅をそれぞれの
   基準値パラメータと比較することにより半田付け部の良
   否を判定する請求項１記載の半田付け部外観検査装置。