JPH02181602A - ガルウィング型リードｉｃの半田付け外観検査装置 - 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実装したガルウィング型リード
ＩＣの半田付け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） プリント基板に実装された多足ＩＣの半田付けの良否を
判定するのに、検査箇所をそのリードの突出している方
向の斜め上方よりレンズ付きランプによって照明し、リ
ード先端部分の反射光パターンをテレビカメラによって
画像処理装置に入力し、予めメモリに記憶しておいた標
準画像との重ね合わせを行ない、その差を求めてリード
先端部の半田付けの良否を判定する装置が提案されてい
る（例えば特開昭６１−２３５０６７号、特開昭６１−
２３５０６８号公報参照）。

上記の装置では、入力画像のＩＣリード部を含む位置に
検査エリアを設け、その検査エリア内の反射光パターン
と標準パターンとの画像の重ね合わせを行ない、両パタ
ーンの重ならない部分を検出して半田付は良否判定をし
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内のパターンを重
ね合わせるには、ＩＣの位置ずれの補正を非常に精度よ
く行なう必要があり、そのずれがそのまま判定結果に影
響する。

また、照明範囲の狭いランプからの照明による半田の反
射光パターンは、肉付は部の形状により一定しない。

このように、パターンを重ね合わせることによる判定を
行なう装置では、位置補正の誤差が出た場合や、半田肉
付は部の形状が変化した場合には判定誤差を生じる。

本発明はガルウィング型リードＩＣの半田付は外観検査
において、判定誤差が少なく、また、半田ブリッジや半
田ボール不良も検査できる検査装置を提供することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、照明にある程度の大きさをもった面光源を用
いて１反射光パターンの生じる半田面の角度を広くし、
半田肉付は部の形状変化による反射光パターンへの影響
を受けに＜＜６１反射光パターンの大きさが半田肉付は
部の半田の量に対応するようにする。

半田肉付は部からの反射光パターンの面積を基準値と比
較して良否を判定するようにし１位置ずれによる影響を
少なくする。

また、ＩＣリード間と基板リードパターン間の反射光パ
ターンの検出を行ない、この間に半田ブリッジや半田ボ
ール（半田くず）があれば反射光パターンが生じるので
、この反射光パターンの有無を検出することによって半
田ブリッジや半田ボール不良の判定を行なう。

第１図及び第２図により本発明を説明する。

１−１〜１−４はプリント基板２上の検査対象ＩＣの少
なくとも１本のリード部分と、対応する基板リードパタ
ーンを含む部分を照明する面光源の照明装置であり、プ
リント基板２の周囲の４カ所に配置されている。照明装
置１−１〜１−４は検査するＩＣリードの突出方向によ
って切り換えて点灯され、照明方向が切り換えられる。

３は画像入力装置であり、少なくとも１本のＩＣリード
先端部の半田肉付は部分からの反射光パターンと、少な
くとも１カ所のＩＣリード間及び対応する基板リードパ
ターン間に発生する半田ブリッジ又は半田ボール（半田
くず）がある場合に生じる反射光パターンを垂直上方向
から検出する。

６は画像処理装置であり、画像入力装置３からＡ／Ｄ変
換部４を経て画像信号を入力し、半田付は部の良否を判
定する。

５は検査位置を順次変化させ、プリント基板２の全面に
渡って検査するための位置決め機構である。

画像処理装置６は、ＩＣリードの半田付は箇所の良否を
判定するために、パラメータメモリ１２、フレームメモ
リ７、面積算出手段１０、判定手段１１を備えている。

さらに、半田ブリッジや半田ボールの検査を行なう機能
を備えた検査装置とするためには、画像処理装置６はさ
らにパターン有無検出手段８を備える。

位置ずれが起こるＩＣ１例えば２方向ガルウイング型リ
ードＩＣの検査をより高精度に行なうものとするために
は、画像処理装置６はさらに位置補正手段９を備える。

パラメータメモリ１２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画面分の
画像を記憶する０位置補正手段９は検査対象ＩＣがプリ
ント基板２に対して装着位置がずれる可能性のある対象
物である場合、位置補正用の基準パラメータＰｓと、フ
レームメモリ７のデータからずれ量を算出し、パターン
有無検出手段８で用いられる検査枠設定用パラメータと
面積算出手段１０で用いられる検査枠設定用パラメータ
の設定位置データを相対的に補正する０面積算出手段１
０はフレームメモリ７のデータとリード先端の半田肉付
は部の反射光パターン検査枠Ａ　Ｘ　１〜Ａ　Ｘ　ｎ　
ｇ　Ａ　Ｘ　１　’　”’　Ａ　Ｘ　ｎ　’　　２　Ａ
　Ｙ　１〜ＡＹｍ、ＡＹ　１　’　〜ＡＹｍ　’の設定
パラメータを用い、ＩＣの各リードに設けられた検査枠
内の面積ＶＸ１〜ＶＸｎ、ＶＸＩ　’〜ＶＸｎ　　、Ｖ
ＹＩ〜ＶＹｍ、ＶＹ　１　’　〜ＶＹｍ　’を算出する
。パターン有無検出手段８はフレームメモリ７のデータ
とリード間パターン検査枠ＢＸ１〜ＢＸ（ｎ−１）。

Ｂ　Ｘ　ｌ　’　〜Ｂ　Ｘ　（ｎ　　１　）　’　＋　
Ｂ　Ｙ　ｌ　〜Ｂ　Ｙ　（ｒｎ　　１　）、ＢＹｌ　’
　〜ＢＹ（ｍ−１）’の設定用パラメータを用い、リー
ド間の半田ブリッジ又は半田ボールからの反射光パター
ン有無を検出する。判定手段１１は、面積算出手段１０
で得られたデータＶＸ１〜ＶＸｎ、ＶＸＩ　’〜ＶＸｎ
　　、ＶＹ１〜ＶＹｍ、ＶＹＩ’〜ＶＹｍ’を判定基準
値パラメータと比較することにより、ＩＣリード先端部
の半田付は良否を判定する。判定手段１１はまた。パタ
ーン有無検出手段８によって得られたデータにより半田
ブリッジ、半田ボール有無の判定もする。

（作用） 第３図には４方向ガルウイング型リードＩＣを示し、第
４図には２方向ガルウイング型リードＩＣを示す。

１５はパッケージ部、１６はリードである。

第５図はこれらのガルウィング型リードＩＣのリード１
６を横方向からみた図である。

第６図（Ａ）〜（Ｄ）にＩＣリード突出方向の斜め上方
からの照明による半田肉付は部からの上方への反射光の
状態を示し、同図（Ｅ）〜（Ｈ）にそれらの上方への反
射光パターンを示す。

第６図で、（Ａ）は正常な半田付けの場合であり、（Ｅ
）のように反射光パターン１７ａが現われる。ＣＢ）は
半田量が少ない場合であり、（Ｆ）のように反射光パタ
ーンが小さくなるか、なくなる。（Ｃ）は半田過多の場
合であり、（Ｇ）のように反射光パターンが現われない
。（Ｄ）は半田ブリッジ（半田ボールや半田くず）１８
が存在する場合であり、（Ｈ）のように不必要な箇所に
反射光パターン１８ａが現わ九る。

このように得られた反射光パターンから半田付けの良否
を判定するために、画像処理装置６のパラメータメモリ
１２に種々のパラメータが記憶されている０例えば、４
方向ガルウイング型リードＩＣの場合、第７図に示され
るように面積算出手段１０で用いるリード先端検査枠Ａ
ＸＩ〜Ａ　Ｘ　ｎ　＋ＡＸ１′〜ＡＸｎ　　、ＡＹ１〜
ＡＹｍ、ＡＹＩ’〜ＡＹｍ　’を設定するためのそれぞ
れの設定位置パラメータと枠サイズパラメータ、検査枠
内で算出された面積ＶＸ１〜ＶＸｎ、ＶＸＩ　’　〜Ｖ
Ｘｎ、ＶＹｌ〜ＶＹｍ、ＶＹｌ　’　〜ＶＹｍ’（７）
良否判定基準パラメータＶｈ、ＶＱと、パターン有無検
出手段８で用いるリード間検査枠ＢＸＩ〜ＢＸ（ｎ−１
）、ＢＸＩ　’〜ＢＸ（ｎ−１）’、ＢＹＩ−ＢＹ（ｍ
−１）、ＢＹｌ　′〜ＢＹ（ｍ−１）’を設定するため
のそれぞれの設定位置パラメータと枠サイズパラメータ
がある。１６はＩＣリード、１９は基板リードパターン
である。

検査対象ＩＣが２方向ガルウイング型リードＩＣの場合
は、第７図の検査枠設定位置で縦又は横方向のどちらか
一方のみの検査枠が使用される。

パラメータメモリ１２にはさらに、第９図（Ａ）（Ｂ）
に示されるように、２方向ガルウイング型リードＩＣの
位置補正に用いる位置決め基準パラメータＰｓを記憶し
ている。これらのバラメータは、正しく半田付けされた
プリント基板を測定してパラメータメモリに設定してお
く。

照明装置１−１〜１−４による検査対象物からの反射光
を画像入力装置３により第８図（Ａ）に示されるような
範囲で受光すると、同図（Ｂ）に示されるような反射光
パターン１７ａ、１８ａの画像が得られる。１８は半田
ブリッジ、１９は基板リードパターンである。ＡＹ１〜
ＡＹ４はリード先端検査枠、ＢＹＩ〜ＢＹ３はリード検
査枠である。

次に、パラメータメモリ１２にパラメータを設定する動
作を第１０図により説明する。

ガルウィング型リードＩＣが正しく半田付けされたプリ
ント基板を測定する。いま測定しようとするＩＣが４方
向ガルウイング型リードＩＣか２方向ガルウイング型リ
ードＩＣかを判断する（ステップＳｌ）。４方向ガルウ
イング型リードＩＣの場合は位置ずれが起こらない。２
方向ガルウイング型リードＩＣの場合は、そのＩＣを位
置決め基準位置へ移動させ（ステップＳ２）、位置補正
基準位ＲＰｓを測定し、パラメータメモリに設定する。

Ｐｓは例えば第９図（Ａ）に示されように。

リード１６の内端位置である。検査用ＩＣを測定したと
きに、そのＩＣのり−ド１６の内端位置が第９図（Ｂ）
でＰで示される位置であったとすれば、ＰとＰｓの距離
が位置ずれ量であり、この位置ずれ量だけ検査枠をシフ
トさせるようにこの基準位置Ｐｓを使用する。

次に検査枠サイズを設定する（ステップＳ４）。

次に検査位置を決める（ステップＳ５）。これにより、
パラメータメモリに検査枠ＡＸＩ〜ＡＸｎ、ＡＸ１　′
〜ＡＸｎ　　、ＡＹ１〜ＡＹｍ、ＡＹｌ　′〜ＡＹｍ　
　、ＢＸ１〜ＢＸ（ｎ−１）、ＢＸＩ〜ＢＸ（ｎ−１）
’、ＢＹ　１〜ＢＹ（ｍ−１）、ＢＹ１’　〜ＢＹ（ｍ
−１）’が設定される（ステップＳ６）。

全てのリードについて検査枠の設定が完了すると（ステ
ップＳ７）、リード先端検査枠内のパターン面積判定基
準Ｖｈ、ＶＱ、を設定する（ステップＳ８）。

次に、第１１図によって検査を行なう動作を説明する。

検査対象ＩＣが２方向ガルウイング型リードＩＣである
場合、位置ずれの補正を行なう、２方向ガルウイング型
リードＩＣの場合は、位置決め機構５によって検査対象
を移動させ、第９図（Ａ）に示されるような位置決め基
準位置に位置決めし、位置決め補正パターン検出のため
の画像をフレームメモリ７に記憶する（ステップ３１０
，５ｌｌ）。

フレームメモリ７のデータから第９図（Ｂ）に示される
ように、位置決め補正用パターン（この例の場合は基板
リードパターン）を検出し、補正用ポイントＰを求め、
Ｐｓとの距離を求めて種々の設定位置パラメータの補正
値とする（ステップ５１２）。

位置補正の必要のない４方向ガルウイング型リードＩＣ
の場合は、上記の位置補正動作は省略する。

次に、位置決め機構５によって、ｒｅを予め設定された
所定の検査位置へ移動させ、検査対象箇所の画像をフレ
ームメモリ７に記憶しくステップ５１３）、フレームメ
モリ７のデータとパラメータメモリ１２からの検査枠パ
ラメータを用いて検査枠ＡＸ１〜ＡＸｎ、ＡＸ１　′〜
ＡＸｎ　　、ＡＹ１〜ＡＹｍ、ＡＹｌ　’　〜ＡＹｍ’
内の反射光パターン面積をそれぞれ算出しくステップ５
１４）、検査枠Ｂ　Ｘ　１〜Ｂ　Ｘ（ｎ　−１）、Ｂ　
Ｘ　１　’　〜Ｂ　Ｘ（ｎ−１）’、ＢＹＩ　〜ＢＹ（
ｍ−１）、ＢＹＩ　’　〜ＢＹ（ｍ−１）’内のパター
ン有無検出を行なう（ステップ５１５）。上記のステッ
プ８１３〜ステツプＳ１５の動作は、検査対象ＩＣの全
リードについて終了するまで繰り返す（ステップ８１６
）。

対象ＩＣが２方向ガルウイング型リードＩＣの場合は、
第７図に示された検査枠設定位置での縦又は横方向のど
ちらか一方のみの検査となる。設定する各検査枠の位置
は、ＰｓとＰから求めた補正値によって、設定位置を補
正する。

面積算出動作で求めたそれぞれのリード先端検査枠内の
面積が、面積の良否判定基準パラメータ上限値ｖｈと下
限値ｖＱの範囲内にあるかどうかをチエツクし、１カ所
のリード先端検査枠内にでも範囲外の値があればその検
査対象ＩＣは半田量不良と判定する（ステップＳ１７．
５２１）。

そして、パターン有無検出動作でそれぞれのリード間検
査枠についての結果が全てのリード間検査枠にパターン
なしであればその検査対象ＩＣは半田付は良品とする（
ステップ８１８，５１９）。

１カ所のリード間検査枠でもパターンが検出されればそ
の検査対象ＩＣは半田ブリッジ又は半田ボール不良と判
定する（ステップ５２０）。

（実施例） 第１２図は一実施例を表わす。

照明装置１−１〜１−４は内部にランプを収容した箱で
あり、検査対象物に面する箱の一面は乳白色の光を投下
する拡散板で構成され、この面が面光源となる。４方向
ガルウイング型リードＩＣ１２方向ガルウイング型リー
ドＩＣのそれぞれのリード突出方向から照明を行なうた
め、照明装置は検査対象物を取り囲むように４基配置さ
れ、検査時のＩＣリードの突出方向に合わせてマイクロ
コンピュータ部２０により照明切換え部２１を介してそ
れぞれの照明方向が切り換えられる。照明切換え方法は
、ランプの点滅による方法でもよく、シャッタの開閉に
よる方法でもよい。それぞれの照明光源は検査対象ＩＣ
リードの位置から基板面に対して１５〜６０度程度上方
の角度θ位置に設置されている。

画像入力装置３としてはＩＴＶカメラなどを用いること
ができる。ＩＴＶカメラ３は検査対象物２の上方に設置
される。

Ａ／Ｄ変換部４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。

２２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２３への
表示を制御し、画像モニタ２３への文字出力を制御する
などの動作を行なう。

マイクロコンピュータ部２０は、ＣＰＵ、Ｉ１０インタ
ーフェース、メモリ装置を備えている。

２４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
タ部２ｏは画像信号制御部２２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２４か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し、判定結果を出力する。

すなわち、マイクロコンピュータ部２０は、第１図にお
けるパターン有無検出手段８、位置補正手段９１面積算
出手段１０１判定手段１１及びパラメータメモリ１２を
実現している。マイクロコンピュータ部２０はまた１位
置決め機構制御部２５を介して位置決め機構５を制御し
、照明切換え部２１を介して照明装置１−１〜１−４を
切り換える。

（発明の効果） 本発明の検査装置では、照明装置として面光源を用いて
いるため、半田表面状態の表面角度のばらつきによる検
出パターンの大きさへの影響が小さくなり、判定誤差が
小さくなる。

本発明ではまた、反射光パターンの面積比較による良否
判定を行なうため、検出パターンと標準記憶パターンと
の重ね合わせによる判定に比べて位置決め精度による判
定結果への影響が少なくなって、この点でも判定誤差が
小さくなる。

さらに、パターン有無検出手段を設けると、半田量不良
検査とともに半田ブリッジや半田ボール不良の検査を同
時に行なうことが可能になる。

位置補正手段を設けると、２方向ガルウイング型リード
ＩＣのように位置ずれの起こる可能性のあるＩＣの検査
において、判定誤差が小さくなる。

【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図は光源、検査
対象基板及び画像入力装置の配置を示す平面図、第３図
は４方向ガルウイング型リードＩＣを示す平面図、第４
図は２方向ガルウイング型リードＩＣを示す平面図、第
５図はガルウィング型リードＩＣのリード部を示す側面
図、第６図（Ａ）から（Ｃ）はＩＣリードと半田を示す
断面図、（Ｄ）は半田ブリッジを示す断面図、（Ｅ）か
ら（Ｉ（）はそれぞれ（Ａ）から（Ｄ）に対応した反射
光パターンを示す図である。第７図は１個のＩＣの検査
枠設定例を示す図、第８図（Ａ）は画像取込み範囲内で
の検査枠設定例を示す平面図、同図（Ｂ）はその反射光
パターンを示す図である。 第９図（Ａ）は位置決め基準位置設定例を示す平面図、
同１！　（Ｂ）は位置補正パターンとその補正位置の検
出点の例を示す図である。第１０図は１個のＩＣについ
てパラメータを設定する手順を示すフローチャート図、
第１１図は１個のＩＣについて検出手順を示すフローチ
ャート図である。第１２図は一実施例を示すブロック図
である。 １−１〜１−４・・・・・・照明装置、２・・・・・・
プリント基板、３・・・・・・ＩＴＶカメラ、４・・・
・・・Ａ／Ｄ変換部、５・・・・・・位置決め機構、６
・・・・・・画像処理装置、７・・・・・・フレームメ
モリ、８・・・・・・パターン有無検出手段、９・・・
・・・位置補正手段、１０・・・・・・面積算出手段、
１１・・・・・・判定手段、１２・・・・・・パラメー
タメモリ。 第２図 第６図 第８ 図 （Ａ） 第９図 （Ａ） ｑ （Ｂ） （Ｂ） 袷−′ 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント基板に半田付けされたガルウィング型リ
   ードＩＣの少なくとも１本のＩＣリード部と、プリント
   基板側でそのＩＣリード部と接続されるリードパターン
   を含む範囲を照明する大きさをもち、検査対象物を取り
   囲んで配置され、検査時のＩＣリードの突出方向によっ
   て切り換えられる４個の面光源からなる照明装置と、こ
   の照明装置により照明されたＩＣの検査箇所の像を画像
   信号として得る画像入力装置と、この画像入力装置から
   の画像信号を入力し、ＩＣの半田付け部外観の良否を判
   定し出力する画像処理装置と、検査箇所を可変的に設定
   する位置決め機構を備え、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画面分の像を記憶するフレームメモリと
   、このフレームメモリのデータと半田部検査枠設定パラ
   メータを用い半田肉付け部の反射光パターンの面積を算
   出する面積算出手段と、この面積算出手段による面積と
   面積判定基準パラメータとを用いて半田付けの良否を判
   定する判定手段を備えている半田付け外観検査装置。
2. （２）前記画像処理装置は、さらに、フレームメモリの
   データとリード間検査枠設定パラメータを用い、リード
   間検査枠内の反射光パターンの有無を検出するパターン
   有無検出手段を備え、前記判定手段は半田肉付け部の反
   射光パターン面積、面積判定基準パラメータ及び前記パ
   ターン有無検出手段の結果によって半田付けの良否を判
   定する請求項１記載の半田付け外観検査装置。
3. （３）前記画像処理装置は、さらに、フレームメモリの
   データとパラメータメモリからの位置補正パラメータを
   用い、部品装着位置のずれによる検査枠設定位置の補正
   を行なう位置補正手段を備えている請求項１又は２に記
   載の半田付け外観検査装置。