JPH0363562A - はんだ接合部の検査方法および検査装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ プリント基板等にはんだ付けされた電子部品等のはんだ
接合部の検査方法および検査装置に係わり、特には、は
んだ付は部の外部がら容易確実にはんだ接合内部の良否
を判定出来るはんだ接合部の検査方法および検査装置に
関する。

［従来の技術］ 従来、はんだ接合部の内部状態を検査する技術としては
Ｘ線等の放射線透過法等によりはんだ接合を可視化する
方法がある。また、マイクロフォーカスＸ線により微細
部の検査を行う方法がある。その他、光学的手段により
検査する方法がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記従来の方法ではＸ線等の放射線透過法
等では、はんだ接合部で一番問題となる、未着、剥離の
検出は不充分であるという問題がある。また、Ｘ線等１
よ本質的に人体への安全性の問題を含むため、電子部品
の製造ラインに組み込むこと（ま不可１ｍという問題が
ある；光学的手段で１よ外肌性状は見られるが内部の状
態を見ることができないという問題がある。

本発明は以上の問題点に着目してなされたもので、光エ
ネルギーを断続的にはんだ接合部に与え、光音響反応で
現れる現象を解析することによりはんだ接合部の内部状
態を把握しはんだ接合の良否の判定が出来る、安全なは
んだ接合部の検査方法および検査装置を提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、第１の発明では、
はんだ接合部を含む被検査部品上周辺部の少なくとも二
個処以上に対して繰返し振動する熱エネルギーを与え、
該熱エネルギーによって発生しはんだ接合部を伝搬した
振動成分を検知し、該振動成分の位相遅れ角によっては
んだ接合部の良否を判定することを特徴とし、第２の発
明では、エネルギー密度の高い光ビームを発生する手段
と、該光を繰返し信号によって変調する手段と、はんだ
接合部を含む被検査部品上周辺部の少なくとも二個処以
上に対して前記変調光を照射する手段と、該照射光のエ
ネルギーによって発生しはんだ接合部を伝搬した振動成
分を検知し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段
からの信号を受けて演算処理する演算処理装置とを備え
たことを特徴としている。

［作用１ 上記方法および構成によれば、はんだ接合部およびはん
だ接合部近傍に繰返し均一に振動する熱エネルギーを照
射すると、はんだ接合状態の良い場合と悪い場合とで該
エネルギーによって与えられる熱反応によって発生する
音響振動の位相が異なるため、位相角の違いを検知する
ことによって、はんだ接合の良否を判定できるというす
ぐれた効果を得ることができる。

［実施例］ 以下本発明に係るはんだ接合部の検査方法および検査装
置について図面を参照して詳細に説明する。

第１１１３は本発明に基づ〈実施例のｉｌｌ戒ブロック
図であり、第２図は本発明に基づ〈実施例についてのフ
ローチャート図である。また、第３図には本発明に基づ
〈実施例に於ける電子部品ピン測定部の拡大図を示して
いる。

第１図において、１は集中的にエネルギーを与える手段
であるレーザの発振手段である例えばアルゴンのような
単一波長モードのレーザ連続発振装置である。該レーザ
発振装置ｌからのレーザ光４は、光変調装置２によって
例えば断続波によって変調された後、ミラー３によって
光４ａの方向を変え、図には記していない光学系によっ
て焦点が絞られた光線４ｂｔたは４Ｃとして、基板２０
に対する電子部品９のはんだ接合状況の検査対象である
ピン９ａ上のＡ点またはＢ点に投射している。５は音響
信号を検知するマイクロボンであって、検知信号は増幅
器６、アナログデジタル変換回路７を経て演算処理装置
８に入力されている。また、周波数発振回路ＩＯの出力
はドライバー１１によって増幅された後前記光変調装置
２を駆動し、またその信号は、前記演算処理装置８に入
力している。

前記演算処理装置８からの出力はテーブル制御装置２１
を制御し、テーブル制御装置２１は検査ずべき基板を収
り付けたテーブル２２の位置を移動させて、検査すべき
はんだ接合部をレーザ光線の投射位置に移動させている
。

次に、上記構成における動作を、電子部品類を装着した
プリント板の検査例について、第２図のフローチャート
図をも参照して説明する。

第４図には本発明に基づく実験例の測定データを示して
いる。

まず、第２図のフローチャート図上には記していないス
テップ０において、検査すべきプリント板２０を本検査
装置のテーブル２２に装着し、該プリント板２０上にお
ける検査すべき電子部品類の位置データをステップ１で
、図には記していない操作盤から演算処理装置８のもつ
記憶装置に読み込ませる。ステップ２において、同じく
図には記していない操作盤上のスタートスイッチを押す
と検査装置のテーブルが移動して、ステップ１で入力し
た、最初に検査すべき電子部品９のピン９ａにおけるは
んだ付は部の、あらかじめ定められたＡ点にレーザ光線
４ｂが照射する位置に停止する。

ステップ３におい′ては、レーザ発振装置１は予め定め
られた微少時間動作して、レーザ発振装置１からレーザ
光４ａが投射される。該レーザ発振装置１から投射され
るレーザ光４ａは光変調装置２によって変調された後ミ
ラー３に投射される。該光変調装置２は、周波数発振回
路１０によって作成されドライバー１１によって増幅さ
れた断続信号によって駆動されている。

したがって、前記レーザ光４ａは該断続信号によって変
調されている。

レーザ光４ａはミラー３によって方向を変えられ、図に
は記していない光学系によって焦点が絞られた光線４ｂ
として、裁板２ｏに対する電子部品９のピンのはんだ付
は部である照射点Ａに向かって照射される。

基板２０上に於ける電子部品９の、ピン９ａのはんだ付
は部である照射点Ａにおいては、前記レーザ光の持つエ
ネルギーによって瞬間的に熱せられ、したがってＡ点は
瞬間的に屈服する。

前記したように該レーザ光は断続信号によって変調され
ているために、該Ａ点は断続的に熱せられ、したがって
、Ａ点はレーザ光線４ｂが照射されている間貸調信号に
同期して膨張収縮を繰り返す、該周期的な膨張収縮運動
は物理的振動として、該Ａ点から、ピン９ａを経由して
電子部品９の内部と、はんだ付は部がらプリント板２０
の導体および基板自体に伝達される。

プリント板２０のＡ点から伝達された振動は近傍の空気
に音響振動として放散される。

ステップ４においては、該振動をマイクロフォン５が検
知する。マイクロフォン５によって検知された振動信号
は増幅器６によって所定の振幅まで増幅された後アナロ
グデジタル変換回路７によってデジタル信号に変換され
、演算処理装置８に入力されて該演算処理装置８に設け
られた一時記憶回路に記録される。

予め定められた時間経過して上記ステップ３とステップ
４の動作が完了すると、次にステップ５において演算処
理装置８は次の照射点であるＢ点の位置データを記憶装
置から読み込んでテーブルを移動させ、光線４ｂの照射
点をＢ点に移動させる。第１図においては、図の説明上
、テーブルの位置が動かないで光線が４ｃの位置に移動
してＢ点を照射するように記している。

ステップ６においては、レーザ発振装置１は予め定めら
れた微少時間動作し、レーザ発振装置１からレーザ光４
ａが投射される。該レーザ発振装置１から投射されるレ
ーザ光４ａは既述したように光変調装置２によって変調
された後ミラー３に投射される。該光変調装置２は、周
波数発振回路１０によって作成されドライバー１１によ
って増幅された断続信号によって駆動されており、した
がって、前記レーザ光４ａは該断続信号によって変調さ
れている。

レーザ光４ａはミラー３によって方向を変えられ、図に
は記していない光学系によって焦点が絞られた光線４ｃ
として、基板２０に対する電子部品９のはんだ付は部で
ある照射点Ｂに向かって照射される。

基板２０上に於ける電子部品９のピンのはんだ付は部で
ある照射点Ｂにおいては前記レーザ光の持つエネルギー
によって瞬間的に熱せられ、したがってＢ点は瞬間的に
屈服する。

前記したように該レーザ光は断続信号によって変調され
ているために、該Ｂ点は断続的に熱せられ、したがって
、Ｂ点はレーザ光線４ｃが照射されている間貸調信号に
同期して膨張収縮を繰り返す、該周期的な膨張収縮運動
は物理的振動として、該Ｂ点がら、ピン９ａを経由して
電子部品９の内部と、ピン９ａがちはんだ付は部を経由
してプリント板２０の導体および基板自体に伝達される
。プリント板２ｏに伝達された振動は近傍の空気に音響
振動として放散される。

ステ・ノブ７においては、該振動をマイクロフォン５が
検知する。マイクロフォン５によって検知された振動信
号は増幅器６によって所定の振幅まで増幅された後アナ
ログデジタル変換回路７によってデジタル信号に変換さ
れ、演算処理装置８に入力されて該演算処理装置８に設
けられた一時記憶回路に記録される。

電子部品９のピン９ａ上Ａ点とＢ点にレーザ光線が照射
された時に発生する音響信号がマイクロフォン５によっ
て捕らえられ演算処理装置８に伝達されると、ステップ
９において演算処理装置８では、周波数発振回路１０で
作成されレーザ光を変調した断続信号と同一の周期信号
である前記Ａ点からの信号およびＢ点からの信号の時間
関係を比較する。

次に、第３図、第４図によって該Ａ点からの信号および
Ｂ点からの信号の間の時間関係を説明する。

第３図、第４図は実験的に得られたデータを示していて
、第３図は電子部品９とピン９ａを拡大して記しており
、第４図に示ずグラフ図は、該ピン９ａのレーザ信号を
照射する各位置に対応する音響信号の伝達時間を、周波
数発振回路］０で作成された信号波形に対する位相遅れ
角で示している。

図に示すように、Ａ点をレーザ光線で照射した場合に於
ける位相遅れ角は、はんだ付けが正常な場合も不良な場
合もほぼ同一の２００度前後の値を示しているが、Ｂ点
にレーザ光線を照射した場合には、はんだ付けが正常な
場合の位相遅れ角はほぼ４０度に減少するが、不良な場
合はＡ点に照射した場合に対してほとんど変化のないほ
ぼ２００度前後の値を示している。したがって、Ａ点を
レーザ光線で照射した場合におけるマイクロフォン５に
よる検出音響信号の位相角と周波数発振回路１０によっ
て作成された原振動信号の位相角の差、および、Ｂ点を
レーザ光線で照射した場合におけるマイクロフォン５に
よる検出音響信号の位相角と周波数発振回路１０によっ
て作成された原振動信号の位相角の差を比較することに
よって、該検査部のはんだ付けの良否を判定することが
出来る。

ステップ８においては、上述したように、Ａ点をレーザ
光線で照射した場合におけるマイクロフォン５による検
出音響信号の位相角と周波数発振回路１０によって作成
された原振動信号の位相角の差およびＢ点をレーザ光線
で照射した場合におけるマイクロフォン５による検出音
響信号と周波数発振回路ＩＯによって作成されたＭ振動
信号の位相角を演算算出し、ステップ９においては、前
記ステップ８で得られた二つのデータを比較演算して位
相角の遅れ角を算出している。

ステップ１０においては、上述した比較演算した結果を
予め定めた条件値と比較して良否の結果を判定し、演算
処理装置８内に設けた記憶装置に該検査電子部品のピン
位置に対応した良否のデータとして記録する。

ステップ１１においては、検査対象電子部品の各はんだ
付は部の検査が完了したかどうかを判定し、即ち、ステ
ップ１で演算処理装置８の記憶装置に読み込ませた電子
部品９の検査すべきはんだ付は部である各ピンに関する
位置情報が未だ残っているかどうかを判定し、検査が全
て完了していないときは次の検査すべきピンのはんだ付
は部であるＡ点の番地を記憶装置から読みだしてレーザ
光線の照射位置を該Ａ点に合わせるためにテーブル２２
を移動し、前記ステップ２以降のステップを繰り返す。

ステップ１１において、検査対象電子部品の各はんだ付
は部の検査が完了したが検査プリント板上に未だ検査の
完了しない電子部品があるときは、次に検査すべき電子
部品上の検査すべきピンのはんだ付は部としてのＡ点の
番地を記憶装置から読み出してレーザ光線の照射位置を
合わせるためにテーブル２２を移動し、前記ステップ２
以降のステップを繰り返す。

ステップ１１において、検査対象プリント板のはんだ付
は部の検査がすべて完了したと判定すると、ステップ１
２において該検査プリント板の良否と、不良はんだ付は
部が存在した時はその位置の表示を行なうとともに予め
定めた条件にしたがって不良プリント板の処理を行なう
。

上記説明したテーブル２２が移動を実行するときの次の
移動先の番地は、前述した該検査プリント板のデータと
ともにシーケンス指令として入力しておくものである。

検査すべきプリント板の検査がすべて完了すると、ステ
ップ１３において自動的または手動でテーブル２２上の
プリント板を次の検査すべきプリント板に交換する。該
ステップ１３は前述したステップ０と同一ステップに相
当する。

次に検査すべきプリント板が先に検査したプリント板と
同一の場合はステップ１は省略して、ステップ２から次
の検査サイクルを開始する。

次に検査すべきプリント板が先に検査したプリント板と
異なっている場合はステップ１から次の検査サイクルを
開始する。

上述の説明では振動の検出にマイクロフォンを用いるよ
うに説明したが。直接プリント板の振動を検知出来る、
圧電素子を用いた加速度センサ等任意の振動センサを用
いることができる。

これは、先にも説明したようにレーザ光によって与えら
れた変調信号に対する遅れ時間を検知するのであるから
、検知信号の振幅は関係しないし、時間関係を検知する
という目的を達成出来るならばどの場所の振動を計測し
ても良いからである。

また、センサの種類によって信号の検知位相成分等が異
なってくるが、予めセンサの種類に対応してステップ８
に於ける計算手段を定めておくとか、検出信号に積分処
理を施す等の手段によって対処することができる。

また、Ａ点およびＢ点からの信号の伝達時間を測定比較
するのに位相遅れ時間として説明したが、伝達時間を測
定比較するのには、原変調信号波形上の所定の位置とＡ
点を照射したときの検知信号波形上における同一位置、
原変調信号波形上の所定の位置とＢ点を照射したときの
検知信号波形上における同一位置の間の時間が計測でき
るならばその他の任意の時間検知手段を用いることもで
きる。

また、上述の説明においてレーザ光を断続波で変調する
ように説明したが、変調波は本発明を適用するに適切な
繰り返し周期を持つ安定な信号であれば任意の波形のも
のを用いることができる９ また、検査すべきはんだ付は部に与える熱エネルギ源と
してアルゴンのような単一波長モードのレーザ連続発振
装置を用いるように説明したが、目的とするピンの微少
な位置に所定のエネルギを与えることが出来るならば、
その他のレーザであっても、キセノン等の高エネルギラ
ンプであっても、また、電子ビームのようなものであっ
ても良い。

また、実施例では検査対象部品を、プリント板として説
明したが、ハイブリッドＩＣ等所定の長さを持つピン類
をはんだ付けした加工部品であればどの様な部品でも検
査をすることが可能である。

また、実施例ではレーザ光線の照射部を移動させるのに
全てテーブルの移動で対処するように説明したが、テー
ブルの移動とミラーの回転との組み合わせによって実行
しても良い、例えば、実施例に於けるＡ点とＢ点との間
の移動は、ミラーの回転で対処したほうが検査速度を高
めることが可能である。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、はんだ接合部およ
びはんだ接合部近傍に繰返し均一に振動する熱エネルギ
ーを照射すると、はんだ接合状態の良い場合と悪い場合
とで該エネルギーによって与えられる熱反応によって発
生する音響振動の位相が異なるため、位相角の違いを検
知することによってはんだ接合の良否を判定できるとい
うすぐれた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の構成ブロック図。 第２図は本発明に基づ〈実施例についてのフローチャー
ト図。 第３図は測定部の拡大図。 第４図は本発明に基づ〈実施例についての実験グラフ図
である。 １・・・・・・・・・・・レーザ発振装置２・・・・・
・・・・・・光変調装置 ３・・・・・・・・・・ミラー ４・・・・・・・・・・レーザ光 ５・・・・・・・・・・・・マイクロフォン６・・・・
・・・・・・・増幅器 ７−・・−・・・・・・アナログデジタル変換回路８・
・・・・・・・・・・・演算処理装置９・・・・・・−
・・・・電子部品 ９ａ・・・・・・・・・ビン １０・・・・・・・・・・・・発振回路１１・・・・・
・・・・・　ドライバー２０・・・・・・・・・・・プ
リント板２Ｊ・・・・・・・・・・・・テーブル制御装
置２　・・ ・テーブル 出頭穴 株式会社小松製作所 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 第２図 ＰＩＩＡＳＥ （ｄｅｇ　） 手 続 補 正 書 （方 式） ％式％ 事件の表示　　　平成　１年特許願第１９９６８０号発
明の名称 はんだ接合部の検査方法および検査装置補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（居所）　東京都港区赤坂２丁目３番６号フリガナ
　　　　　　　　　　　コマラミ話（０３）５８４−７
１１１ （代）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、はんだ接合部を含む被検査部品上周辺部の少なくと
   も二個処以上に対して繰返し振動する熱エネルギーを与
   え、該熱エネルギーによって発生しはんだ接合部を伝搬
   した振動成分を検知し、該振動成分の位相遅れ角によっ
   てはんだ接合部の良否を判定することを特徴とするはん
   だ接合部の検査方法。 ２、エネルギー密度の高い光ビームを発生する手段と、
   該光を繰返し信号によって変調する手段と、はんだ接合
   部を含む被検査部品上周辺部の少なくとも二個処以上に
   対して前記変調光を照射する手段と、該照射光のエネル
   ギーによって発生しはんだ接合部を伝搬した振動成分を
   検知し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段から
   の信号を受けて演算処理する演算処理装置とを備えたこ
   とを特徴とするはんだ接合部の検査装置。