JPH0483152A - 電子部品の接合部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〕 本発明は電子部品の接合部の検査方法に係わり、特に電
子回路基板のはんだ付は状態を面としてとらえ、はんだ
付けの良否の判断材料として、形状、温度分布等の情報
を比較分析して、電子部品の接合部を検査する方法およ
び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、電子部品の接合部、たとえば電子回路基板のはん
だ付は部は欠陥が多く、接合部の検査方法として種々の
提案がある。

例えば、特開昭６０−７３３４７　（特願昭５８−１８
０６８７）ｒ接合状態の検査方法及び検査装置」は、接
合部を有する検査対象物を加熱するとともにその加熱部
位の放射温度を測定し、放射温度の測定結果に基づいて
接合部の欠陥の有無を判定する方法とその装置である。

この方法においては、加熱部位の放射温度の時間的変化
を測定し、接合部位の欠陥の有無によって影響を受けな
い短時間の温度変化に基づいて当該検査対象物の雰囲気
条件（検査対象物の表面状態等）を検出するとともに、
前記接合部位の欠陥の有無によって影響を受ける比較的
長時間の温度変化に、前記の雰囲気条件に基づく補正を
加えて接合部の欠陥の有無を判定する。

すなわち、はんだ付けが正常な場合は熱抵抗が小さく温
度上昇は少ないが、はんだ付けが不十分な場合には接合
部の熱抵抗が大きく、加熱部は急激に温度上昇する現象
を利用して検査する方法であり、該検査方法において、
はんだ付は部の表面状態の影響を補正している点で改良
されている。

他の従来技術として、特開昭６２−２３７３４６（特願
昭６ｌ−８０８２５）ｒ表面実装部品の半田付は検査装
置」がある。

この装置は、電気回路基板の部品取付面の反対側から加
熱し、電気回路基板の部品取付面側から部品のはんだ付
けされるべき端子部品の表面温度を測定し、加熱手段に
よる一定時間の加熱後の温度変化を測定し、はんだ付け
の良否を判定する装置である。

第１９図にこの装置の概念図を示す。加熱手段１０４に
より基板１０１の裏側より熱線を照射すると、基板１０
１の銅箔パターン１０１ａを介してはんだ１０３が加熱
される。加熱開始から一定時間後のはんだの熱伝導状態
を温度測定手段１０５により測定し、この出力に基づい
て、判定手段１０６によりはんだ付けの良否の判定をす
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから、これらの従来のはんだ付は部の検査方法
においては、前者は電子部品の接合部の一個所の温度の
時間的変化を測定し、該温度変化によって接合部の良否
を判定し、後者は加熱後の接合部の線上の温度分布パタ
ーンを測定し、該温度分布パターンによって接合部の良
否を判定している。

電子回路基板のはんだ付は接合部には、ブリッジ、はん
だボール、ボイド、接合不良、ブローホール、はんだ不
足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ等の多くの欠陥が
存在する。これらの欠陥に対して、ある−個所の温度の
時間的変化や、一定時間加熱後の接合部の線上の温度分
布パターンだけでは、上記欠陥の一部については判定で
きるが、全ての欠陥について判別し、接合部を総合的に
判定することはできず、検査済みの電子回路基板を製品
に組み込んだ際に、不良が発生する場合が多かった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、従来のよう
にある一個所の温度の時間的変化あるいは接合部の一線
上の温度分布パターンのみを検出して接合部の欠陥を判
断するのではなく、接合部名部位あるいは欠陥の形状情
報や温度情報等あらゆる情報を面としてとらえ、その面
としての情報を総合的に比較、検討して、接合部のはん
だ付けの欠陥を判別し、良否を判定する電子部品の接合
部検査方法および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〕

熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エネルギ
ーを照射し、前記被検査部から放射される赤外線を赤外
線カメラにより受光し、この赤外線カメラからの画像情
報を基に接合部名部位の欠陥の形状を分割・特定し、特
定した各部位あるいは欠陥の形状情報あるいは温度情報
を総合的に解析することによって、前記接合部の欠陥の
種類を判別し、接合部の良否を判定する。

〔作　用〕

本発明は被検査物としての電子部品の接合部に熱エネル
ギーを照射し、接合部から放射される赤外線を赤外線カ
メラが受光し、赤外線カメラからの画像情報を画像処理
することにより、接合部名部位の全ての欠陥を面として
捉え抽出する。したがって、欠陥の検出において見落す
ことがない。

欠陥の面積あるいは面積割合、欠陥の境界条件、温度分
布パターン等を多角的・総括的に比較・検討するので、
被検査物の接合部の欠陥の判別と接合部の良否の判定が
適正且つ明確となる。

〔実施例〕

以下の説明において、本発明の対象となる電子部品の接
合部とは、はんだ付け、ろう付け、拡散結合（接触、加
圧、加熱時間で双方の分子が拡散し合うことによる接合
）、ワイヤボンディング（１つのＩＣチップ内部での配
線は、細い金属リード線先端を加熱して小端子にぶっつ
ける一種の鍛接）、接着（接着剤による接合）により接
合した部分を意味する。

第１図は本発明の詳細な説明するための構成図である。

同図において、１はプリント基板、２はプリント基板１
上の導電パターンであり、電子部品３のリード４ははん
だ５を介して導電パターン２に接合される。集光ユニッ
ト６からのレーザビーム７はプリント基板１上の電子部
品の接合部に照射される。

被検査部すなわち基板１、導電パターン２、はんだ５お
よびリード４から放射される赤外線８を拡大レンズ１０
をつけた赤外線カメラ９が受光し、イメージプロセッサ
１１は被検査部の温度分布データを記録あるいは画像処
理して、熱画像をカラーモニタ１２に表示する。コンピ
ュータ１３はこの温度分布データを解析し、接合部名部
位あるいは欠陥等を分割・特定し、接合部名部位あるい
は欠陥等の形状、あるいは温度分布等の比較・照合を行
い、欠陥を判別し、接合部の良否の判定を行うものであ
る。

以下に、熱画像を画像処理して、接合部名部位および欠
陥等を分割・特定し、それらの形状・温度情報からはん
だ接合部の欠陥の種類を判別し、接合部の良否を判定す
る実施例について説明する。

最初に、熱画像から、接合部名部位を分割・特定する方
法の一実施例について述べる。

第２図はカラーモニタに表示された熱画像の模式図の一
例を示している。同図は集積回路素子のリードにＹＡＧ
レーザ光を照射・加熱して撮像したものである。熱画像
の座標は、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とし、左上が原
点となる。

同図において、１は基板、２は導電パターン、４はリー
ドである。リードが一番高温であり、導電パターン、基
板の順に温度が低くなっている。

導電パターンにははんだのフィレット１４が形成されて
いる。

熱画像から各部位を分割・特定する手順の一実施例を以
下に説明する。

第３図は第２図の温度分布をヒストグラム表示した図で
ある。同図において１５は基板に対応する温度分布のピ
ーク、１６は導電パターンに対応するピーク、１７はリ
ードに対応するピークである。それぞれのピークの間の
谷底を示す温度を分割・特定するしきい値温度とすると
、１８は基板と導電パターンを分割・特定するしきい値
温度であり、１９は導電パターンとリードを分割・特定
するしきい値温度である。分割・特定するしきい値温度
１８以下の温度領域にある画素の座標を抽出することに
よって基板を特定することができ、１８を超え１９以下
の温度領域にある画素の座標を抽出することによって導
電パターンを特定することができる。同様に１９を超え
る温度領域にある画素の座標を抽出することによってリ
ードを特定することができる。

第４図は、以上の方法によって、分割・特定した熱画像
の模式図の一例を示す。この第４図は、基板１を分割・
特定した場合である。

次に、分割・特定した各部位の欠陥の面積を算出し、欠
陥の境界条件から欠陥の種類を判別し、接合部の良否を
判定する方法について説明する。

まず、熱画像から、接合部品部位の欠陥を分割・特定し
、欠陥の境界の条件から欠陥の種類を判別し、欠陥の種
類および欠陥の面積あるいは面積割合等から接合部の良
否を判定する方法の一実施例について述べる。

第５図に基板の温度分布のヒストグラムを示している。

同図において、１５は基板に対応するピーク、２０は欠
陥に対応するピーク、２１は基板と欠陥とを分割・特定
するしきい値温度である。

基板に存在する欠陥としては、ブリッジとはんだボール
が考えられる。ブリッジはリードあるいは導電パターン
と接触しているため、リードあるいは導電パターンの熱
が伝導して加熱され、且つ、熱抵抗が小さいために、基
板より高温である。また、はんだボールは、基板の熱が
伝導して加熱されるので、はんだボールの温度は基板よ
りも低温であるが、形が球状であり、基板から放射され
る赤外線を反射するため、実際の温度より高温に表示さ
れる。従って、しきい値温度２１を超える温度領域を構
成する画素を抽出すれば、欠陥部（ブリッジあるいはは
んだボール）を分割・特定することができる。

また、欠陥部の総面積あるいはその検査対象物に占める
割合は、しきい値温度を超える画素の数あるいは検査対
象物を構成する画素の総数に対する欠陥画素数の比率か
ら算出することができる。

なお、上記欠陥の面積割合の算出は、検査対象物を構成
する画素の総数に対する欠陥画素数の比率から算出する
が、これは見方を変えれば温度分布のばらつきを表示す
るものである。すなわち、欠陥部を分割・特定するしき
い値を超える高温の画素数が多いことは、温度分布のば
らつきが大きいことを意味する。従って、温度分布の標
準偏差を欠陥面積割合の代用特性として使用することが
できる。

標準偏差Ｓは次式によって求める。

ｊ Ｔｓ　；温度の平均値、Ｔｍ　−（１／Ｎ）Σ　Σ　Ｔ
（Ｘｉ、Ｙｊ）ｊ Ｔ（刈、Ｙｊ）；座標（刈、Ｙｊ）で示される画素の温
度Ｎ；対象物を構成する画素の総数 第６図はブリッジあるいははんだボールを分割・特定し
た基板の熱画像を示している。

同図において、２２はブリッジ、２３ははんだボール、
２４は導電パターンに接して、Ｙ軸方向に設定した視野
の枠を示す。

次にブリッジとはんだボールの判別方法について説明す
る。

第７図は第６図の視野の枠２４の部分を示している。同
図において２２はブリッジ、２５は走査方向を示す矢印
である。同図に示すようにＸ軸に沿ってしきい値温度２
１を超える温度を検出するまで走査を行い、最初にしき
い値温度２１を超える画素の座標をスタートポイントと
して、メモリに記録する。

次に、第８図に示す優先順位に沿ってしきい値温度２１
を超える温度の画素を検出しメモリにその座標を記録す
る。この走査を繰り返して行いスタートポイントまで戻
ってきたら、欠陥（ブリッジあるいははんだボール）の
輪郭線の座標（Ｘ　ｄ　ｒ　５Ｙｄｊ）　〜（ＸｄｍＳ
Ｙｄｎ）が求まる。

ブリッジは隣合う導電パターンがはんだによって短絡し
ている状態であるので、ブリッジは導電パターンと接触
しており、且つ少なくとも視野の端まで広がっている必
要がある。従って、ブリッジである条件は、 ＹｄＩａｘ＋　１−Ｙｐｍｉｎ、且つ、ＹｄＩＩａｘ−
Ｙｄｍｉｎ＞αもしくは、 Ｙｄｍｉｎ−１−Ｙｐｍａｘ、且つ、Ｙｄｍａｘ−Ｙｄ
ｍｉｎ＞ａである。ただし、 Ｙｄｍａｘ、　Ｙｄｓｉｎ；欠陥を構成する画素のＹ軸
に関する最大値と最小値 Ｙｐｍａｘ、　ＹｐＩＩｌｉｎ；導電パターンを構成す
る画素のＹ軸に関する最大値と 最小値 α　　；設定値 以上の手順でブリッジとはんだボールを判別する。

次に個々の欠陥の面積を求める方法の一実施例について
述べる。

上記の方法で、欠陥の輪郭の座標（ＸｄｉＳＸｄｊ）〜
（Ｘｄｍ、　Ｙｄｎ）を求め、次式の様にＸ軸の座標の
最大値と最小値の差についての総和を求めれば、個々の
欠陥の面積Ｓを求めることができる。

Ｓ−Σ　　（Ｘｃｂ＋＋ａｘ　−Ｘｄｍｉｎ＋１　）Ｘ
ｄｎ＋ａｘＳＸｄｍｊｎ；各ＹｄｊにおけるＸ軸の最大
値と最小値 とする。この走査を基板全体に繰り返して行うことによ
り、全てのブリッジもしくははんだボールを抽出するこ
とができる。

ブリッジの場合は、導電パターンが短絡されるので不合
格と判定する。

はんだボールについては、はんだボールの総面積あるい
は該総面積の基板に対する面積割合、あるいは個々のは
んだボールの面積をそれぞれの設定値と比較することに
よって、接合部の良否を判定する。

次に、熱画像から、接合部各部位の欠陥を分割・特定し
、欠陥の温度分布パターン等から欠陥の種類を識別し、
欠陥の面積あるいは面積割合から接合部の良否を判定す
る方法の一実施例について述べる。

第９図にリード部の温度分布のヒストグラムを示す。同
図において１７はリード部に対応するピーク、２６は欠
陥部に対応するピーク、２７はリード部と欠陥部とを分
割・特定するしきい値温度である。

欠陥は、熱の伝導に対して抵抗として作用するので、リ
ードの熱が導電パターンに伝導するのが妨げられ、欠陥
部はリード部よりも高温となる。

従って、しきい値温度２７を超える温度領域を構成する
画素を抽出すれば、欠陥部を分割・特定することができ
る。

また、欠陥部の総面積および面積割合あるいは個々の欠
陥の面積は上記の方法で算出する。

第１０図に欠陥部を分割・特定したリード部の熱画像を
示す。同図において２８は欠陥部、２つおよび３０は欠
陥部の重心を通る水平線（リードの中心軸に平行な線）
および垂直線（リードの中心軸に垂直な線）を示す。

分割・特定した領域の重心と中心軸は次のようにして求
める。

この領域を構成する画素の座標から、それぞれの重心座
標（Ｘｇ　ＳＹｇ　）および長軸の傾き角（θ）を次式
によって算出する。

長軸の傾き角二〇−（１／２　）　　ｊａｎ−１［２１
ｘｙ／　（ｌｘ　−１ｙ　）　］ここで Ｎ　：対象物を構成する画素の総数 Ｘｉ、Ｙｊ：対象物を構成する画素の座標Ｉｘｙ−Σ　
Σ（Ｘｉ　−Ｘｇ　）　（Ｙｊ　　Ｙｇ　）ｊ 算出された重心座標と長軸の傾き角から中心軸が得られ
る。

第１１図（ａ゛）、（ｂ）ｉ：コ（７）水平線２９およ
び垂直線３０上の温度分布図を示す。同図において、３
１は欠陥部に対応する温度分布である。

欠陥部の重心を通過する水平・垂直線上の温度分布パタ
ーンを、記録されている内部欠陥の温度分布パターンと
比較することにより、ボイド、接合不良あるいはブロー
ホール等内部欠陥の種類を判別することができる。すな
わち、ボイド部は接合不良部よりも高温の温度分布を示
し、接合不良部はボイド部よりも幅広い温度分布を示す
ので容易に判別することかできる。また、ブローホール
は小さい面積の欠陥が多数存在するので、判別が容易で
ある。

ボイド、接合不良あるいはブローホール等の欠陥につい
ては、総面積および面積割合あるいは標準偏差、あるい
はまた、個々の欠陥の面積をそれぞれの欠陥に対する設
定値と比較することによって、接合部の良否を判定する
。

次に、分割・特定した部位の面としての温度情報から、
はんだの良否を判定し、欠陥の種類を判別する手順につ
いて述べる。

分割・特定された導電パターンの領域内で設定値を超え
る温度領域を構成する画素を抽出する。

第１２図に分割・特定された導電パターンの熱画像を示
している。同図において、１４は設定値を超える温度領
域を示す。

導電パターンよりも高温の温度領域１４は、リードを取
り囲んでいる。これはリードの周辺に滑らかに形成され
たはんだのフィレットを表示している。すなわち、滑ら
かなフィレットは赤外線カメラの観測軸に対して傾斜し
ているので、周辺から放射される赤外線を反射し、実際
の温度よりも高温に表示される。

高温の温度領域を構成する画素の数か、設定値を超える
場合は充分にフィレットが形成されている。すなわち、
充分にぬれていると判定し合格とする。

画素の数が設定値以下の場合は、はんた不足あるいはぬ
れ不足と判定し不合格とする。

はんだ不足の場合は、フィレットが殆ど形成されていな
いため、熱画像は基板、導電パターンおよびリードがそ
のまま表示される最も単純な形となる。また、リードお
よび導電パターンの表面がともにフラットな凸形状とな
るため、各部位の温度境界線が明確に出現する。これら
の温度分布図を標準温度分布図と比較することにより、
接合部のはんだ不足は容易に判別することができる。

第１３図ははんだ不足の場合の熱画像を示している。同
図において、１は基板、２は導電パターン、４はリード
、３２はリートの中心軸、３３はリードの重心座標にお
いて中心軸３２と直交する垂直線である。

第１４図（ａ）、（ｂ）は中心軸および垂直線上の温度
分布の模式図の一例である。同図において、３４は基板
に対応する温度分布、３５は導電パターンに対応する温
度分布、３６はリードに対応する温度分布である。両図
とも段階状の極めて単純な形をしている。

上記の場合、導電パターンの領域内を一括して観察した
が、より精密な検査か要求される場合は、導電パターン
を３つの領域に分割し、それぞれの領域に視野を設け、
各視野毎に上記の手順を行う。

これによって、リードを囲む３つの側面のフィレットの
状態を検査することができる。

第１５図は導電パターン部に設定した視野の一例を示し
ている。同図において、１４は設定値を超える温度領域
、３７−１．３７−２および３７−３はそれぞれリード
を囲む３つの側面に設定した視野の枠を示す。

次に、分割・特定した部位の面としての情報から、はん
だの良否を判定する手順について述べる。

第１６図は分割・特定された導電パターンとリードの熱
画像を示している。同図において、２は導電パターン、
４はリード、３８は導電パターンの中心軸、３９はリー
ドの中心軸である。導電パターンの中心軸３８とリード
の中心軸３９の間の距離（画素の数）、あるいは両中心
軸の傾き角の差がそれぞれの設定値を超える場合はリー
ドの位置ずれと判定し不合格とする。

以上、検査対象部位について、それぞれの領域内の各画
素の温度情報を解析して、接合部に存在する欠陥の総面
積あるいは欠陥面積割合あるいは個々の欠陥の面積、あ
るいはまた、該領域内の標準偏差、設定値を超える温度
領域の面積を算出し、それぞれの値を設定値と比較する
ことによって、接合部の良否を判定する手順について述
べた。

また、欠陥の領域の境界条件を設定した条件と比較する
ことにより、あるいは欠陥部の温度分布パターンを設定
値と比較することにより、欠陥の種類を判別し、接合部
の良否を判定する手順について述べた。

また、検査対象部位について、領域内の各画素の面とし
ての形状情報を解析して、中心軸間の距離あるいは中心
軸の傾き角の差を算出し、それぞれの値を設定値と比較
することによって、接合部の良否を判定する手順につい
て述べた。

上記の場合、基板、リードおよび導電パターンの各領域
内の全ての画素の持つ温度情報を解析するので、接合部
の状態を総括的に解析することが出来る。ただ、検査時
間を短縮するために、基板、リードおよび導電パターン
の各領域内の全ての画素を解析の対象とする代りに、そ
れぞれの領域内の一部に、特定の視野を設け、視野内の
画素の持つ温度情報を解析して、接合部の良否を判定す
ることがある。この場合も、接合部の温度情報を面とし
てとらえ解析する本発明の特徴を損なうものではない。

上記の実施例においては、接合部の加熱方法として、Ｙ
ＡＧレーザの出力ビームをリードに照射する方法を採用
している。この場合、正確な情報を得るためには、レー
ザ光を照射するための位置決め精度が重要となる。この
ため、ＣＣＤカメラによって被検査物の実体写真を撮影
し、その画像処理によって被検査物とレーザの集光ユニ
ットの位置決めを行っている。この場合、ブリッジ、は
んだボール、はんだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置
ずれ等のような外観的に判別できる欠陥については、接
合部をＣＣＤカメラで撮像し、その実体写真を画像処理
することによっても、検出・判定することができる。

これら外観的に識別できる欠陥の一部あるいは全てをＣ
ＣＤカメラによる実体写真により、またボイド、接合不
良あるいはブローホール等の内部欠陥等については、熱
画像により画像処理を行い欠陥を判別し、接合部の良否
の判定を行うことによって、検査時間の短縮を図ること
がある。この場合も、接合部の温度情報を面としてとら
え解析する本発明の特徴を損なうものではない。

上記の実施例は、熱エネルギーをリードに照射し、リー
ドからはんだ、導電パターン、基板へと熱が伝導する場
合である。

熱エネルギーを基板に照射し、基板から導電パターン、
はんだ、リードへと熱が伝導する場合も上記実施例と同
様の方法で、接合部の欠陥を検出・判定することができ
る。

次に基板にはんだ付けされた集積回路素子の接合部検査
手順の一実施例を示す。

第１７図（ａ）ないしくｆ）は接合部検査のフローチャ
ートである。

まずステップＳ１により被検査対象の接合部について、
温度分布のヒストグラムを作成し、各部位を分割・特定
するしきい値温度を算出する。つぎにステップＳ２によ
りしきい値温度によって、熱画像上の基板領域を分割・
特定する。

次いで、ステップＳ３により基板領域内の温度分布ヒス
トグラムを作成し、欠陥部を分割・特定するしきい値温
度を算出する。そして、ステップＳ４により欠陥部を分
割・特定できるか否かを検証し、温度分布ヒストグラム
に１つのピークしか存在せず欠陥部を分割・特定できな
い場合は、スチップＳ　１．１に進み“リード部領域を
分割・特定する”。欠陥部を分割・特定できる場合は、
ステップＳ５により欠陥部を分割・特定し、ステップＳ
６により欠陥部の面積あるいは面積割合を算出する。

次いで、ステップＳ７により欠陥の輪郭線上の画素座標
を求める。そしてステップＳ８により欠陥が導電パター
ンと接触し、且つ所定の広がりを持っているか否かを検
証し、導電パターンに接触し、且つ設定値を超える広が
りを持っていればブリッジと判定し不合格とする。不合
格の条件は、個々の欠陥の輪郭の座標（Ｘｄｉ、ＹｄＤ
〜（Ｘｄｓ、Ｙ　ｄｎ）を求め、 Ｙｄｓａｘ　＋１−　Ｙ　ｐｌ　Ｉ　ｎｓ且つ、Ｙｄｓ
ａｘ−Ｙｄｍｉｎ＞ａもしくは、 Ｙｄｍｉｎ−１−Ｙｐｍａｘ、且つ、Ｙｄ＋ｇａｘ−Ｙ
ｄｍｉｎ＞αただし、 Ｙｄｓａｘ、　Ｙｄｍｉｎ　；欠陥を構成する画素のＹ
軸に関する最大値と最小値 ＹｐｍａｘＳＹｐｍｆｎ　；導電パターンを構成する画
素のＹ軸に関する最大値と最小値 α　　　；設定値 欠陥が導電パターンと接触していないか、あるいは広が
りが設定値以下であればはんだボールと判定する。はん
だボールと判定された欠陥については、ステップＳ９に
より輪郭線の座標から、個々のはんだボールの面積を算
出する。

すなわち、個々の欠陥の輪郭の座標（Ｘｄｉ、Ｙｄｊ）
　〜（ＸｄｍＳＹｄｎ）を求め、次式により個々の欠陥
の面積Ｓを算出する。

Ｓ−Σ　（Ｘｄｓａｘ−Ｘｄｓｊｎ＋　１　）Ｘｄｌａ
Ｘ％　Ｘｄ＠ｉｎ；各ＹｄｊにおけるＸ軸の最大値と最
小値 そしてステップＳ１０により欠陥部面積、欠陥部面積割
合あるいは個々の欠陥の面積をそれぞれの設定値と比較
し、設定値を超えるはんだボールが存在する場合は不合
格とする。

設定値以下の接合部およびステップＳ４で基板領域内に
欠陥部を分割・特定できなかった接合部については、ス
テップＳ１１によりリード部領域を分割ト特定する。次
いで、ステップＳ１２によりリード部領域内の温度分布
ヒストグラムを作成し、欠陥部を分割・特定するしきい
値温度を算出する。ステップ３１３により欠陥部を分割
・特定できるか否かを検証し、温度分布ヒストグラムに
１つのピークしか存在せず欠陥部を分割・特定できない
場合は、ステップＳ１９に進み、“導電パターンを分割
・特定する″。欠陥部を分割・特定できる場合は、ステ
ップＳ１４により欠陥部を分割・特定し、ステップＳ１
５により欠陥部の面積、面積割合あるいは個々の欠陥の
面積を算出する。

次いで、ステップＳ１６により個々の欠陥の重心を通る
水平線（リードの中心軸に平行な線）と垂直線上の温度
分布図を作成する。

個々の欠陥の重心を通る水平線と垂直線は次のようにし
て求める。まず、リードの中心軸を次のようにして求め
、次いで個々の欠陥の重心座標を通るリードの中心軸に
平行な線とそれに垂直な線を引く。

リード領域を構成する画素の座標から、重心座標（Ｘｇ
　、　Ｙｇ　）および長軸の傾き角（θ）を次式によっ
て算出する。

長軸の傾き角；θ−（１／　２）　　ｊａｎ’　［２１
ｘｙ／　（ｌｘ　−１ｙ　）　］ここで、 Ｎ　　；対象物を構成する画素の総数 Ｘｉ、Ｙｊ；対象物を構成する画素の座標　　ｎ ｌｘ）ｍΣ　Σ（Ｘｉ　−Ｘｇ　）　　（Ｙｊ　−Ｙｇ
　）の中心軸が得られる。

次いで、ステップＳ１７により記録されているリード部
内部欠陥の温度分布パターンと比較し、ボイド、接合不
良あるいはブローホール等の内部欠陥を判別する。ステ
ップＳ１８により、欠陥部面積、欠陥部面積割合あるい
は個々の欠陥の面積が、欠陥種類別の設定値を超えてい
る場合は不合格とする。

設定値以下の接合部およびステップ８１３でリード部領
域内に欠陥部を分割・特定できなかった接合部について
は、ステップＳ１９により導電パターンを分割・特定す
る。次いで、ステップＳ２０により導電パターン領域内
に、リードを囲む３つの側面に視野を設定し、ステップ
Ｓ２１により各視野内において、設定値を超える温度領
域の面積を算出する。次いで、ステップＳ２２により各
視野内の高温領域の面積が設定値以下の場合ははんだ不
足あるいはぬれ不足として不合格とする。

各視野内の高温領域の面積が設定値を超える接合部につ
いては、ステップ５２３により導電パターンとリード部
の中心軸間の距離あるいは両中心軸の傾き角の差を算出
する。次いで、ステップＳ２４により中心軸間の距離あ
るいは傾き角の差が設定値を超える場合はリード位置す
れとして不合格とする。設定値以下の接合部は合格とす
る。

また、ステップＳ２２により各視野内の高温領域の面積
が設定値以下の接合部については、ステップＳ２５によ
りリードの中心軸および重心で直交する垂直線上の温度
分布図を作成する。次いて、ステップＳ２６により中心
軸および垂直線上の温度分布が単純な階段状を呈してい
る場合ははんだ不足、そうでない場合はぬれ不足と判別
する。

以上の検査手順によって、接合部のブリッジ、はんだボ
ール、はんだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ等
の外観的な欠陥だけでなく、ボイド、接合不良あるいは
ブローホール等の内部欠陥も漏れなく検出し、接合部の
良否の判定を行うことができる。

上記の検査手順において、ブリッジ、はんだボール、は
んだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ等外観的に
検出できる欠陥の判定については、ＣＣＤカメラ等で接
合部の実体写真を撮影し、その画像処理と解析によって
行うことが出来る。しかし、その場合も、ボイド、接合
不良あるいはブローホール等の内部欠陥については、熱
画像の解析を必要とする。

第１８図は検査装置のブロックダイアグラムの一実施例
を示すものである。同図は被検査対象物をＹＡＧレーザ
で加熱する場合を示している。

システム制御部４０に、あらかじめ基板上の各種実装部
品の配置位置、接合部配置位置および検査順序等をデー
タとして入力しておき、また、検査レベルの設定等を行
う。

システム制御部４０からの指令により、制御部４１は次
に示すシーケンス制御を行う。

■ｘ−ｙ−ｚテーブル制御部４２を介して、Ｘ−Ｙ−Ｚ
テーブル４３に搭載された被検査対象物４４の被検査対
象接合部を、システム制御部４０に入力された検査順序
に基づいて所定の位置に移動し、−次位置合わせ（粗移
動）を行う。

■カメラ制御部４５を介して、ＣＣＤカメラ４６により
被検査対象接合部の画像を取り込み、位置データを計測
しり次位置合わせ（微移動）を行う。

■加熱制御部４７を介して、被検査対象接合部に対応し
たレーザの照射を行う。レーザ発生器４８から発せられ
るレーザは、集光ユニット６を通じて被検査対象接合部
に照射される。照射と同期して、熱画像の撮像が行われ
る。すなわち、所定の照射条件で照射された被検査対象
接合部から放射される赤外線は、赤外線カメラ９によっ
て受光されアナログ熱像信号として出力される。アナロ
グ熱像信号はＡ／Ｄ変換器４９によってデジタル量に変
換され、イメージメモリ５０の所定のアドレスに記録さ
れる。イメージメモリ５０に記録された熱像信号は、次
の手順で処理され、接合部の良否の判定が行われる。

画像情報読出部５１は、イメージメモリ５０に記録され
た熱像信号を読出す。

温度情報処理部５２は接合部各部位を構成する各画素の
温度分布のヒストグラムを作成し、各部位を分割・特定
するしきい値温度を算出し、形状分割・特定部５４はし
きい値温度に基づき各部位を分割・特定する。

温度情報処理部５２は、分割・特定された各部位を構成
する各画素の温度分布のヒストグラムを作成し、欠陥部
を分割・特定するしきい値温度を算出し、欠陥面積算出
部５３はしきい値温度により欠陥部の面積あるいは面積
割合を算出する。欠陥判定部５８は欠陥面積あるいは欠
陥面積割合をシステム制御部４０に設定された検査レベ
ルに基づいて選択されたデータベース５９の設定値と比
較・照合し、合否の判定を行う。

上記の場合、温度情報処理部５２で欠陥部を分割・特定
するしきい値温度を算出し、欠陥面積算出部５３で欠陥
の面積を算出したが、温度情報処理部５２でしきい値を
算出したのち形状分割・特定部で欠陥を分割・特定し、
次いで、欠陥面積算出部５３で欠陥の面積を算出する場
合もある。

形状分割・特定部５４は、また欠陥部を分割・特定し、
形状情報処理部５５において、欠陥の輪郭線上の画素座
標を求め、欠陥判定部５８においてデータベース５９に
記録されている数式に基づいて欠陥を判別し、合否の判
定を行い、次いで、欠陥面積算出部５３において個々の
欠陥の面積を算出し、欠陥判定部５８はこの面積をシス
テム制御部４０に設定された検査レベルに基づいて選択
されたデータベース５９の設定値と比較・照合し、合否
の判定を行う。

形状情報処理部５５は、また、形状分割・特定部５４に
よって分割・特定された個々の欠陥の重心を通る水平線
と垂直線を求める。次いで、温度分布図作成部５６は温
度情報処理部５２からの温度情報に基づき、個々の欠陥
の重心を通る水平線と垂直線上の温度分布図を作成する
。欠陥判定部５８はデーターベース５９に記録されてい
る温度分布パターンと比較・照合して個々の欠陥の種類
を判別し、システム制御部４０に設定された検査レベル
に基づいて選択されたデータベース５９の欠陥種類別の
設定値と比較・照合し合否の判定を行う。

形状情報処理部５５は、また必要に応じて、形状分割・
特定部５４によって分割・特定された各部位領域内に、
所定の視野を設定する。特定温度領域面積算出部５７は
、設定された視野について、システム制御部４０に設定
された検査レベルに基づいて選択されたデータベース５
９の特定温度の設定値を超える温度領域の面積を算出す
る。欠陥判定部５８は、この高温領域の面積をシステム
制御部４０に設定された検査レベルに基づいて選択され
たデータベース５９の高温領域面積の設定値と比較・照
合し合否の判定を行う。

不合格となった接合部について、形状情報処理部５５は
視野内に所定の特定線を設定し、温度分布図作成部５６
は温度情報処理部５２からの温度情報に基づき、特定線
上の温度分布図を作成する。

欠陥判定部５８はデータベース５９に記録されている温
度分布パターンと比較・照合し、欠陥の種類を判別する
。

形状情報処理部５５は、また形状分割・特定部５４で分
割・特定された接合部の各部位に、必要に応じて複数の
部位の中心軸間の距離あるいは中心軸の傾き角の差を算
出する。欠陥判定部５８は、中心軸間の距離あるいは傾
き角の差を、システム制御部４０に設定された検査レベ
ルに基づいて選択されたデータベース５９の設定値と比
較・照合し合否の判定を行う。

表示処理部６０は、熱像信号および付加情報の表示処理
を行い、所定の色彩・形式で必要な情報を表示器６１に
表示する。

プリンタ６２は、必要に応じてそれらの情報を記録する
。

検査データ・合否判定データ保存部６３は、欠陥判定部
５８の判定状況および判定結果を保存する。これら保存
されたデータは、データベース修正のために利用される
。

一つの検査対象接合部の検査が完了すると、制御部４１
はシステム制御部４０に入力された検査順序に基づき、
再び上述のシーケンス制御を繰り返す。すなわち、ｘ−
ｙ−ｚテーブル制御部４２を介して、ｘ−ｙ−ｚテーブ
ル４３に搭載された被検査対象物４４の次の接合部の一
次位置合わせ（粗移動）を行い、以下繰り返す。

また、上述の手順においては、ブリッジ、はんだボール
、はんだ不足、ぬれ不足あるいはリード位置ずれ等外観
的に識別できる欠陥についても、熱像信号を処理して欠
陥の検出と合否の判定を行っている。これらの外観的に
識別できる欠陥については、その一部あるいは全部につ
いて、ＣＣＤカメラで接合部の実体写真を撮影し、その
画像信号を処理・解析して欠陥の検出と合否の判定を行
うことがある。

すなわち、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部で被検査対象物の一次位置
合わせを行った後、ＣＣＤカメラで二次位置合わせを行
う場合があるが、その時同時に外観的に識別できる欠陥
を判定し、不合格となった接合部については熱画像によ
る検査を省略して、次の接合部の検査に移行し、検査時
間の短縮を図る。しかし、この場合においても、ボイド
、接合不良あるいはブローホール等の内部欠陥について
は、熱像信号を処理して、欠陥の形状を分割・特定し、
欠陥の種類を判別する。次いで、欠陥部面積、欠陥部面
積割合あるいは個々の欠陥の面積等を算出し、欠陥種類
別の設定値と比較・照合して、接合部の良否を判定する
本発明の技術を必要とすることは言うまでもない。

以上本発明の実施例を図面について具体的に説明したが
、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、従来のようにある一箇
所の温度の時間的変化、あるいは、一定時間加熱後の線
上の温度分布パターンから、接合部の良否を判定するの
ではなく、接合部名部位の画素の温度情報から、全ての
欠陥を検出し、これら欠陥の面積、温度分布あるいは形
状情報等を総合的に検討し、欠陥の種類を判別し、欠陥
の種類に応じて、それぞれの設定値と比較・照合するこ
とによって、接合部のはんだ付けの良否を判定している
。すなわち、電子部品の接合部をはんだ付けするに当っ
て生ずる全ての欠陥をとらえて、接合部の良否を判定し
ている。

従って、本発明の方法および装置を使って検査された電
気回路基板を製品に組み込んだ際には、はんだ不良に起
因する故障等が発生することはない。

被検査対象物各部位の形状をはじめに分割・特定し、各
部位について欠陥の検出、良否の判定を行っているので
、検査の信頼度が高く、外観的な欠陥と内部的な欠陥を
独立したステップで検査できるので、検査時間の短縮化
も図られる等多くの利点を持っている。

さらに、欠陥の種類が判別できるので、判別の結果を前
工程であるはんだ付は工程にフィードバックすれば、は
んだ付は工程の改善に寄与し、欠陥の発生を未然に防止
することができる等産業上貢献するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図、第２図はカラーモ
ニタに表示された接合部の熱画像を示す図、第３図は第
２図の温度分布をヒストグラム表示した図、第４図は基
板を分割・特定した熱画像の模式図、第５図は基板の温
度分布ヒストグラム、第６図ははんだボールあるいはブ
リッジを分割φ特定した基板の熱画像を示す図、第７図
は第６図の一部を拡大して示した図、第８図は第７図の
熱画像を走査するための優先順序を示す図、第９図はリ
ード部の温度分布のヒストグラム、第１０図は欠陥部を
分割・特定したリード部の熱画像を示す図、第１１図（
ａ）、（ｂ）は欠陥部の重心を通る水平線、垂直線上の
温度分布を示す図、第１２図は分割・特定された導電パ
ターンの熱画像を示す図、第１３図ははんだ不足の場合
の熱画像を示す図、第１４図（ａ）、（ｂ）は温度分布
の模式図、第１５図は導電パターン部に設定した視野の
一例を示す図、第１６図は分割・特定された導電パター
ンとリードの熱画像を示す図、第１７図（ａ）ないしく
ｆ）ははんだ接合部を検査するためのフローチャート、
第１８図は本発明に係る装置の構成を示すブロック線図
、第１９図は従来のはんだ付検査装置の説明図である。 １・・・プリント基板、２・・・導電パターン、３・・
・電子部品、４・・・リード、５・・・はんた、６・・
・集光ユニット、７・・・レーザビーム、８・・・赤外
線、９・・・赤外線カメラ、１０・・・拡大レンズ、１
１・・・イメージプロセッサ、１２・・・カラーモニタ
、１３・・・コンピュータ、１４・・・はんだフィレッ
ト、１５，１６．１７．２０．２６・・・ピーク、１８
，１９，２１．２７・・・しきい値温度、２２・・・ブ
リッジ、２３・・・はんだボール、２４．３７・・・視
野枠、２５・・・走査方向、２８・・・欠陥部、２９・
・・欠陥の重心を通る水平線、３０・・・欠陥の重心を
通る垂直線、３２・・・リードの中心軸、３３・・・中
心軸３２と直交する垂直線、３４・・・基板に対応する
温度分布、３５・・・導電パターンに対応する温度分布
、３６・・・リードに対応する温度分布、３８・・・導
電パターンの中心軸、３９・・・リードの中心軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エネ
   ルギーを照射し、前記被検査部から放射される赤外線を
   赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合部を検査す
   る方法において、 前記赤外線カメラから出力される画像情報を基に接合部
   各部位の欠陥の面積、欠陥面積割合あるいは個々の欠陥
   の面積を算出し、前記欠陥面積、欠陥面積割合あるいは
   個々の欠陥の面積を設定値と比較・照合することによっ
   て、はんだ付けの良否を判定することを特徴とする電子
   部品の接合部検査方法。 ２、請求項１記載の接合部検査法において、欠陥面積割
   合の代用特性として温度分布の標準偏差を算出し、前記
   標準偏差を設定値と比較・照合することによって、はん
   だ付けの良否を判定することを特徴とする電子部品の接
   合部検査方法。 ３、請求項１記載の接合部検査法において、個々の欠陥
   の輪郭の画素座標を求め、前記画素座標を設定した条件
   と比較・照合することによって、欠陥の種類を判別し、
   はんだ付けの良否を判定することを特徴とする電子部品
   の接合部検査方法。 ４、請求項１記載の接合部検査方法において、欠陥の特
   定線上の温度分布図を作成し、設定した温度分布パター
   ンと比較・照合することによって、欠陥の種類を判別し
   、はんだ付けの良否を判定することを特徴とする電子部
   品の接合部検査方法。 ５、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エネ
   ルギーを照射し、前記被検査部から放射される赤外線を
   赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合部を検査す
   る方法において、 前記赤外線カメラから出力される画像情報を基に接合部
   の特定部位に所定の視野を設定し、前記視野について、
   設定した温度を超える温度領域の面積を算出し、前記面
   積を設定した面積と比較・照合することによって、はん
   だ付けの良否を判定することを特徴とする電子部品の接
   合部検査方法。 ６、請求項５記載の接合部検査方法において、特定線上
   の温度分布図を作成し、設定した温度分布パターンと比
   較・照合することにより、欠陥の種類を判別し、はんだ
   付けの良否を判定することを特徴とする電子部品の接合
   部検査方法。 ７、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エネ
   ルギーを照射し、前記被検査部から放射される赤外線を
   赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合部を検査す
   る方法において、 前記赤外線カメラから出力される画像情報を基に接合部
   の特定部位の中心軸間の距離あるいは傾き角の差を算出
   し、それぞれの値を設定値と比較・照合することにより
   、欠陥の種類を判別し、はんだ付けの良否を判定するこ
   とを特徴とする電子部品の接合部検査方法。 ８、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エネ
   ルギーを照射する手段と、前記被検査部から放射される
   赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合部
   を検査する装置において、前記赤外線カメラの出力信号
   を画像情報として記録する画像情報記録部とこの画像情
   報記録部のデータを基に、欠陥部を分割・特定するため
   のしきい値温度を算出する温度情報処理部と、欠陥部を
   分割・特定する形状分割・特定部と、分割・特定された
   欠陥の輪郭線上の画素座標を求める形状情報処理部と、
   前記しきい値温度によって欠陥の面積あるいは面積割合
   を算出するか、あるいは前記画素座標から個々の欠陥の
   面積を算出する欠陥面積算出部と、前記面積、面積割合
   あるいは個々の欠陥の面積をデータベースに記録された
   設定値と比較して欠陥か否かを判定する欠陥判定部とを
   そなえたことを特徴とするはんだ付けの良否を判定する
   電子部品の接合部検査装置。 ９、請求項８記載の装置において、 形状情報処理部において求めた個々の欠陥の輪郭の画素
   座標をデータベースに記録された設定条件と比較・照合
   することによって、欠陥の種類を判別、はんだ付けの良
   否を判定することを特徴とする電子部品の接合部検査装
   置。 １０、請求項８記載の装置において、 欠陥の特定線上の温度分布図を作成する温度分布図作成
   部をもうけ、データベースに記録された設定温度分布パ
   ターンと比較・照合することによって、欠陥の種類を判
   別し、はんだ付けの良否を判定することを特徴とする電
   子部品の接合部検査装置。 １１、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部熱エネ
   ルギーを照射する手段と、前記被検査部から放射される
   赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合部
   を検査する装置において、前記赤外線カメラの出力信号
   を画像情報として記録する画像情報記録部と、この画像
   情報記録部のデータを基に、接合部各位の温度分布の標
   準偏差を算出する温度情報処理部と、前記標準偏差をデ
   ータベースに記録された設定値と比較して欠陥か否かを
   判定する欠陥判定部とをそなえたことを特徴とするはん
   だ付けの良否を判定する電子部品の接合部検査装置。 １２、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エ
   ネルギーを照射する手段と、前記被検査部から放射され
   る赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合
   部を検査する装置において、 前記赤外線カメラの出力信号を画像情報として記録する
   画像情報記録部と、この画像情報記録部のデータを基に
   、接合部の部位を分割・特定するためのしきい値温度を
   算出する温度情報処理部と、前記しきい値温度によって
   所定の部位を分割・特定する形状分割・特定部と、特定
   された部位に所定の視野を設定する形状情報処理部と、
   前記視野について、データベースに記録された設定温度
   を超える温度領域の面積を算出する特定温度領域面積算
   出部と、前記面積をデータベースに記録された設定値と
   比較・照合して欠陥か否かを判定する欠陥判定部とをそ
   なえたことを特徴とするはんだ付けの良否を判定する電
   子部品の接合部検査装置。 １３、請求項１２記載の装置において、 特定線上の温度分布図を作成する温度分布図作成部を設
   け、データベースに記録された設定温度分布パターンと
   比較・照合することにより、欠陥の種類を判別し、はん
   だ付けの良否を判定することを特徴とする電子部品の接
   合部検査装置。 １４、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エ
   ネルギーを照射する手段と、前記被検査部から放射され
   る赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子部品の接合
   部を検査する装置において、 前記赤外線カメラの出力信号を画像情報として記録する
   画像情報記録部と、この画像情報記録部のデータを基に
   、接合部の部位を分割・特定するためのしきい値温度を
   算出する温度情報処理部と、前記しきい値温度によって
   所定の部位を分割・特定する形状分割・特定部と、特定
   された部位の中心軸間の距離あるいは傾き角の差を算出
   する形状情報処理部と、それぞれの値をデータベースに
   記録された設定値と比較・照合して欠陥か否かを判定す
   る欠陥判定部とをそなえたことを特徴とするはんだ付け
   の良否を判定する電子部品の接合部検査装置。