JPH0283403A - 半田フィレットの形状検査装置 - 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】 ［概要］ 回路基板の半田付は部における半田フィレット形状を自
動的に検査する半田フィレットの形状検査装置に関し、 半田付は部分の検査を自動化して検査速度及び検査精度
を高めることを目的とし、 検査対象となる回路基板の半田フィレットを直上に配置
した跋像装置の撮影位置に位置決めし、続いて半田フィ
レットを高さ方向に所定ステップずつ順次移動させなが
ら投影照明装置からの円弧状の投影光像を半田フィレッ
トに照射してＶＲ像し、最終的に得られた複数のフィレ
ット投影光像の蹟影画像から三次元的にフィレット形状
を把握して適否を判定するように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、回路基板の半田付は部における半田フィレッ
ト形状を自動的に検査する半田フィレットの形状検査装
置に関する。

コンピュータに代表される情報機器や各種家電製品等に
使用されるプリント基板の製造工程におっては、プリン
ト基板に対し各種の回路部品の半田付けが正しく行なわ
れているか否かを半田フィレット形状により検査して製
品精度及び歩留りを高めるようにしている。

このようなプリント基板における半田付は部分の外観検
査は、プリント基板の急激な高密度化に伴って検査精度
及び検査速度の両面から自動化が切望されている。

［従来の技術］ 従来、プリント基板の製造工程における半田付は部分の
外観検査は人為的な目視検査に依存している。

即ち、半田付は工程から流れて来たブリット基板に対し
、ライン上で検査員が半田付は部分のフィレット形状が
略円錐状となっているか否か目視検査し、不良品をライ
ンから取り出すようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の目視検査にあっては、
次の問題がある。

まず人為的な検査であるため、作業の単調窓や疲労から
不良品を見逃したり見間違える等の検査ミスを発生する
頻度が高い。

また検査員毎に個人差があり、同じ検査員であっても日
時によって検査基準がバラ付き、検査基準が安定しない
。

更に、人為的な検査では、検査スピードに限界があり、
検査工程に時間がかかつてしまう。

更に又、目視検査による検査精度にも限界があり、人為
的な検査分解能を越える検査精度を要求できない問題が
あった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、半田付は部分の検査を自動化して高速且つ高精度
の検査ができるようにした半田フィレットの形状検査装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図であり、同図（ａ　）に装
置構成を、同図（ｂ　）に半田フィレットに対する検査
用の投影光像を示す。

第１図において、本発明は、回路基板１０上の半田フィ
レット１２を直上よりＲ像する’ｔｉ＠装置１４と：搬
像装置１４による蹟影画像を処理する画像処理装置１６
と；半田フィレット１２に対し斜め上方両側に配置され
、半田フィレット１２上に円弧状の投影光像１８を照射
すると共に該円弧状の投影光像１８のサイズを可変する
スリット２０を備えた一対の投影照明装置２２−１，２
２２と二回路基板１０＠載置して三次元方向に移動自在
な移動テーブル２４と：ｉ像装＠１４、画像処理装置１
６、投影照明装置２２−１．２２−２及び移動テーブル
２４を制御するシステム制御部２６と；を具備し、シス
テム制御部２６による制御のもとに、半田フィレット１
２を踊像装置１４の跋影位置に位置決めし、この位置決
め後に移動テーブル２４を高さ方向に所定ステップずつ
順次移動させながら投影照明装置２２−１．２２−２に
よる半田スリット１２上の投影光像１８を撮像し、最終
的に１０られた複数の躍彰画像に基づいて半田フレット
形状の適否を判定するように構成する。

更に、投影照明装置２２−１．２２−２に加えて、半田
フィレット１２に対し斜め上方に配置され、半田フィレ
ット１２の基部にリング状の位置決め光像を照射する間
接照明装置２６を設け、この間接照明装置２６によるリ
ング状光像の照射した時に回路基板１０内からの散乱光
による半田フィレット１２の背光照明像の搬像結果に基
づいて■像装置１４の躍彰位置に半田フィレット１２を
位置決めするように構成する。

［作用］ このような構成を備えた本発明による半田フィレットの
形状検査装置にあっては、半田フィレットに対し略リン
グ状態となる投影光像を照射して投影光像の形状を躍彰
し、この躍彰動作を半田フィレットの高さ方向について
所定ステップで繰り返し、最終的に得られた複数の投影
光像の撮影画像の処理により三次元的にフィレット形状
を把握してフレット形状の適否を判定することができる
。

このような半田フレット形状の自動検査処理により、検
査ミスの発生及び検査基準のバラ付きが防止され、また
検査スピード及び検査精度を大幅に向上することができ
る。

［実施例］ 第２図は本発明の一実施例を示した実施例構成図である
。

第２図において、１０は回路基板（プリント基板）であ
り、検査装置に設けた移動テーブル２４上に設置した基
板支持部材３０に半田フィレット１２を複数備えた基板
裏面側を上にして装着されている。移動テーブル２４上
の基板支持部材３０の直上には暗像装置としてのＩＴＶ
カメラ１４ａが設置され、ＩＴＶカメラ１４ａは！ａ影
レンズ３２によって回路基板１０の裏面に突出した半田
フィレット１２をｉ像する。このＩＴＶカメラ１４ａと
しては躍＠管を用いたもの、或いはＣＣＤ等の固体搬像
素子を用いたもの等、適宜のカメラ装置が用いられる。

ＩＴＶカメラ１４ａによる搬像信号は画像処理装置］６
に与えられる。画像処理装置１６はＩＴＶカメラ１４ａ
からの映像信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換器
３４、画像データを格納する画像メモリ３６、画像メモ
リ３６に格納されたフィレット１２の撮影情報に基づい
てフィレット形状の適宜を判定する処理部３８、更に適
宜の処理データを格納するＲＡＭ４０を備える。

一方、移動テーブル２４上の基板支持部材３０の周囲に
は一対の照明投影装＠２２−１．２２−２と位置決め用
に用いられる間接照明装置２８が設けられる。

即ち、投影照明装置２２−１．２２−２は、ＩＴＶカメ
ラ１４ａの光軸中心となるＰ点に位置決めされた半田フ
ィレット１２に対し、斜め上方より投影光を照射する。

投影照明装置２２−１．２２−２は光源４２、集光レン
ズ４４、スリット２０及び投影レンズ４８を備える。

投影照明装置２２−１．２２−２に内蔵されたスリット
２０は、第３図に取り出して示すように、斜線で示す遮
光部５０の中に半径が順次小さくなる半円状のスリット
開口穴５２ａ〜５２ｆを形成しており、後の説明で明ら
かにするように移動テーブル２４による半田フィレット
１２の高さ方向への移動に応じて順次スリット開口穴５
２ａ〜５２ｆを選択して半田フィレットに対して円弧状
の投影構造を照射する。

再び第２図を参照するに、移動テーブル２４上の基板支
持部材３０に対しては、更に半田フィレット１２の斜め
上方より位置決め用の投影光を照射する間接照明装置２
８が設けられる。間接照明装置２８は光源５４、集光レ
ンズ５６、マスク板５８及び投影レンズ６０を備え、マ
スク板５８は中央に円形の遮光部６２が形成されており
、従って間接照明装置２８は、回路基板１０上の半田フ
ィレット１２に対しリング状の投影光像を照射するよう
になる。

第４図は第２図の実施例の平面配置の概略説明図であり
、点線で示す回路基板上の半田フィレット１２の直上に
ＩＴＶカメラ１４ａが配置され、その両側に投影照明装
置２２−１．２２−２が斜め上方から投影光を照射する
ように配置され、更に投影照明装＠２２−１．２２−２
に直交する位置に間接照明袋＠２Ｂが配置されて半田フ
ィレット１２に対し斜め上方より投影光を照射させるよ
うにしている。

再び第２図を参照するに、移動テーブル２４に対しては
、移動テーブル２４を三次元方向、即ち図示のＸ、Ｙ、
Ｚ方向に移動制御するためのテーブル制御部６２が設け
られる。

更に、装置全体を制御するためシステム制御部２６が設
けられ、システム制御部２６には半田フィレットの検査
処理を自動的に行なうための制御シーケンス（制御プロ
グラム）が予め組み込まれており、この制御シーケンス
に従ってシステム制御部２６はＩＴＶカメラ１４ａ、投
影照明装置２２−１．２２−２、間接照明装置２８、画
像処理装置１６、更にテーブル制御部６２を制御するよ
うになる。

次に、第５図の動作フロー図を参照して、第２図の実施
例による半田フィレットの検査処理を説明する。

まず第２図に示すように、移動デープル２４上の基板支
持部材３０に半田フィレット１２が突出した裏面側を上
部にして回路基板１０をセットすることで検査準備が完
了し、この状態でシステム制御部２６により検査処理が
開始される。即ち、第５図のステップＳ１でテーブル制
御部６２により移動テーブル２４を駆動してＩＴＶカメ
ラ１４ａの光軸中心に検査対象となる半田フィレット１
２が位置するように大まかな位置合せを行なう。

続いて、ステップＳ２に進んで間接照明装置２８の光源
５４をオンして、半田フィレット１２の精密な位置決め
制御を開始する。このとき投影照明装置２２−１．２２
−２の光源４２は消灯状態にわかれる。

ステップＳ２で間接照明装置２８の光源５４が点灯され
ると、第６図に取り出して示すように、回路基板１０の
半田フィレット１２に対し、間接照明装置２８よりリン
グ状の投影光６６が照射され、第２図の間接投影袋＠２
Ｂに内蔵したマスク板５８の中央部の遮光部６２による
非照明部６４の外側に投影光６６が照射される。この投
影光６６の照射を受けた回路基板１０は、基板内部に入
射した投影光６６による散乱光を生じ、基板内の散乱光
により半田フィレット１２の周囲の非照明部６４より再
放射光６８を外部に照射するようになる。即ち、間接照
明装置２８からの投影光６６を受けた回路基板１０内の
拡散光により半田フィレット１２は青光照明を受けるよ
うになる。

再び第５図を参照するにステップＳ２で第６図に示した
ように間接照明袋＠２８による半田フィレット１２の照
明を行なった状態でステップＳ３に進んでＩＴＶカメラ
１４ａにより半田フィレットの１ｌｉｌｌ像動作を行な
う。このステップＳ３でｔｌＨｌされた搬像情報は画像
処理装置１６の画像メモリ３６に例えば第７図に示すよ
うに格納される。

第７図は間接照明装置からの投影照明で得られた半田フ
ィレット１２の輝度分布を示しており、中央の斜線部７
０は第６図に示すように半田フィレット１２が形成され
ていることから輝度が低く、その周囲は投影光６６及び
放射光６８により明るい輝度となっている。

第８図は第７図の画像メモリ３６の各画素につぎ輝度レ
ベルを横軸、画素数を縦軸にとって示したヒストグラム
説明図である。

第８図のヒストグラムにおいて、暗い側にピーク値Ｍａ
ｘ１を持つヒストグラム分布７４は、第６図に示した半
田フィレット１２のシルエットに対応し、明るい側にピ
ーク値Ｍａｘ２を持つヒストグラム分布７６が半田フィ
レット１２の周囲の回路基板に対応する。従って、この
ヒストグラムにおけるピーク値Ｍａｘ１とＭａｘ２の間
のヒストグラム分布が最小となる輝度Ｔ１によって半田
フィレット１２と回路基板１０の境界を決めることがで
きる。

即ち、第７図に示す画像メモリ３６について、第８図の
ヒストグラムから得られた輝度Ｔ１より各画素の輝度レ
ベルが大きいか小さいか判定する、即ちラベリング処理
により第７図に斜線部７０で示す半田フィレットの平面
形状を認識することができる。

再び第５図を参照するに、ステップＳ３で搬像処理に基
づく半田フィレットの位置が認識できたならば、次のス
テップＳ４に進み、第７図に示すように基準線７８．８
０の中心が認識された半田フィレット、即ち斜線部７０
の中心に位置するようにテーブル制御部６２により移動
テーブル２４をＸ、Ｙ方向に移動制御して最終的な位置
決め状態を作り出す。

このようにして、ステップＳ４で半田フィレットの位置
決め処理が終了したならば、次のステップＳ５に進んで
間接照明装置２８の光源５４をオフすると同時に投影照
明装置２２−１．２２−２の光源４２をオンする。

続いて、ステップＳ６で半田フィレット１２の高さ方向
に対する繰り返し検査数ｎをセットし、ステップＳ７に
進んで、最初のｉ像動作を行なう。

このステップＳ７における最初の半田フィレットの搬像
動作時にあっては、第３図に示した投影照明装置２２−
１．２２−２に設けているスリット４６の中の最も大き
なスリット開口穴５２ａが選択されて第９図に示すよう
に回路基板１０上の半田フィレット１２に対し両側から
の投影光８２によって円弧状の投影光像１８が半田フィ
レット１２の周側面に結像され、直上に配置されたＩＴ
Ｖカメラ１４ａに対し、スリット反射光８４を照射する
ようになる。

従って、第９図の状態で直上に配置されたＩＴＶカメラ
１４ａの頭像動作により得られた搬像情報は、例えば第
１０図に示すように画像メモリ３６に格納される。即ち
、画像メモリ３６の画像データは、第９図の半田フィレ
ット１２に結像された円弧状の投影光像１８に対応した
部分が明るく、それ以外の斜線部で示す部分が暗い状態
になる。

第１１図は第１０図の画像メモリ３６に対するヒストグ
ラム説明図であり、輝度レベルが低い暗い側に第１０図
の斜線部で示す画素によるヒストグラム分布８４が得ら
れ、一方、輝度レベルが高い明るい側に第１０図の円弧
状の投影光像１８に対応したヒストグラム分布８６が得
られる。従って、第１１図にあける２つのヒストグラム
分布８４と８６の間に設定した輝度レベル下２以上とな
る画素分布を第１０図の画像メモリ３６から抽出するこ
とで、第９図に示した半田フィレット１２に結像された
円弧状の投影光＠１８に対応した画像データを得ること
ができる。

再び第５図を参照するに、ステップＳ７で半田フィレッ
トに投影した円弧状の投影光＠１８の画像情報が得られ
たならば、次のステップＳ８でスリットマークの変形し
ているか否かを検出し、検出結果をステップＳ９でＲＡ
Ｍ４０にストアする。

変形の検出は基準となる図形の円周長との違いなどを用
いて検出する。

続いて、ステップ３１０で繰り返し検査数ｎをデクリメ
ントしてステップＳ１１でｎが零以上が否か判定し、ｎ
が零より大きいことからステップＳ１２に進んで回路基
板を高さ方向に予め定められた量だけ１ステツプ移動さ
せ、このステップ移動に対応して第３図に示した投影照
明装置２２１．２２−２に設けているスリット４６のス
リット開口穴を、例えばスリット開口穴５２ａから５２
ｂに切り換え、再びステップＳ７に戻って同様な処理を
繰り返す。

ステップ８７〜Ｓ１２の処理の繰り返しによりステップ
Ｓ１０におけるｎのデクリメントによりステップＳ１１
でｎ＝Ｑとなって必要な検査処理回数が終了すると、ス
テップ３１３に進んでフィレット形状の判定処理を行な
う。

即ら、第１２図に示すようにステップ８７〜Ｓ１２の処
理の繰り返しにより半田フィレット１２に対し高さ方向
に所定間隔をもって１ステツプずつ変化させて段階的に
複数の投影光＠１８ａ〜１８ｆｆｆｉ投影されたことに
なり、これらの投影光像１８ａ〜１８ｆに対応した投影
スリットマークの変形の検出結果が最終的に得られてい
るため、これによって半田フィレット１２の三次元的な
形状を把握してステップＳ１３でフィレット形状の良否
を判定することができる。

ステップ３１３でフィレット形状が不良と判定された場
合には、ステップ３１４に進んで不良半田付けである旨
のデータ出力を行ない、一方、フィレット形状が良好で
あればステップ３１５に進んで検査終了の有無をチエツ
クし、回路基板に形成された全ての半田フィレットの検
査処理が終了していなければ再びステップＳ１に戻って
次の半田フィレットに対する検査処理を実行し、全ての
半田フィレットに対する検査処理が終っていれば一連の
処理を終了するようになる。

第１３図は本発明の検査処理で半田付は不良と判定され
る場合の半田付は状態と画像メモリ３６の格納データを
示した説明図である。尚、第１３図において画像メモリ
３６の点線は良品マーク位置を示している。

即ち、第１３図（ａ）の場合には半田不足と判定され、
同図（ｂ）の場合には半田過剰と判定され、更に同図（
Ｃ）の場合には半田のカケあるいは漏れ不良として判定
されることになる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、半田フィレッ
ト形状の検査処理を自動的に行なうことができ、検査ミ
スの発生及び検査基準のバラツキを防止すると共に検査
スピード及び検査精度を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図； 第２図は本発明の実施例構成図： 第３図は本発明の投影照明装置に設けるスリット説明図
； 第４図は本発明の平面概略図； 第５図は本発明の動作フロー図； 第６図は本発明の位置決め照明説明図：第７図は本発明
の位置決め照明の光像データ説明図； 第８図は本発明の位置決め画像データのヒストグラム説
明図； 第９図は本発明のフィレット投影光像説明図；第１０図
は本発明のフィレット光像データ説明図：第１１図は本
発明のフィレット光像データのヒストグラム説明図： 第１２図は本発明のフィレット移動に伴う投影光像説明
図： 第１３図は本発明の形状検査による不良品説明図である
。 図中、 １０：回路基板（プリント基板） １２：半田フィレット １４：１ｌａｌ装置 １４ａ：ＩＴＶカメラ １６：画像処理装置 １８．１８ａ　〜１８ｆ　：投影光像 ２０ニスリツト ２２−１．２２−２：投影照明装置 ２４：移動テーブル ２６：システム制御部 ２８：間接照明装置 ３０：基板支持部材 ３２：Ｉａ像レンズ ３４：ＡＤ変換器 ３６：画像メモリ ３８：処理部 ４０：ＲＡＭ ４２．５４；光源 ４４．５６：集光レンズ ４８．６０：投影レンズ ５０：！！光部 ５２ａ〜５２ｆニスリット開口穴 ６６．８２：投影光 ６８：再放射光 ８４ニスリツト反射光 す／ 本発明の実ｍ例構成図 第２図 本発明の位置決め照明説明図 本発明の位置決め光像テ一タ説明図 第７図 本究明の位置決め画像テークのヒストクラム説明図第８
図 本究明のフィレット投影光像説明図 第９図 第１２図 本究明のフィレット光像テ゛−タ説明図第１０図 第１１図 本究明の形状検査による不良品説明図 第１３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回路基板（１０）上の半田フィレット（１２）を
   直上より撮像する撮像装置（１４）と； 該撮像装置（１４）による撮影画像を処理する画像処理
   装置（１６）と； 前記半田フィレット（１２）に対し斜め上方両側に配置
   され、該半田フィレット（１２）上に円弧状の投影光像
   （１８）を照射すると共に該円弧状の投影光像（１８）
   のサイズを可変するスリット（２０）を備えた一対の投
   影照明装置（２２−１，２２−２）と；前記回路基板（
   １０）を載置して三次元方向に移動自在な移動テーブル
   （２４）と； 前記撮像装置（１４）、画像処理装置（１６）、投影照
   明装置（２２−１　，２２−２）及び移動テーブル（２
   ４）を制御するシステム制御部（２６）と； を具備し、 前記システム制御部（２６）により、前記半田フィレッ
   ト（１２）を前記撮像装置（１４）の撮影位置に位置決
   めし、該位置決め後に前記移動テーブル（２４）を高さ
   方向に所定ステップずつ順次移動させながら前記投影照
   明装置（２−１，２２−２）による半田スリット（１２
   ）の投影光像（１８）を撮像し、最終的に得られた複数
   の撮像画像に基づいて半田フレット形状の適否を判定す
   ることを特徴とする半田フィレットの形状検査装置。
2. （２）前記投影照明装置（２２−１，２２−２）に加え
   て、前記半田フィレット（１２）に対し斜め上方に配置
   され、該半田フィレット（１２）の基部にリング状の位
   置決め光像を照射する間接照明装置（２６）を設け、該
   間接照明装置（２６）のリング状光像を照射した時の回
   路基板（１０）内からの散乱光による半田フィレット（
   １２）の背光照明像の撮影画像に基づいて前記画像撮像
   装置（１４）の撮影位置に前記半田フィレット（１２）
   を位置決めすることを特徴とする請求項１記載の半田フ
   ィレットの形状検査装置。