JPH05272938A - 外観検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検査対象物のはんだ付け状態の形状がどの
ような状態にあるか、検査対象物の明確な良品、不良品
を判別し、残された部分の、識別判定の曖昧な、はんだ
付け状態の形状がどのような状態にあるかを、再度詳細
に、形状の特徴を抽出し、これらを正確で、かつ最適な
方法で判定する。 【構成】検査対象物の上方に配置された照明手段によ
り、前記検査対象物に対して角度を異ならしめて光照射
を行ない、この照明の光照射による前記検査対象物の表
面からの反射光を真上上方から撮像し、当該反射光の撮
像の画像分布データを画素ごとに演算処理し、検査対象
物の大きさと形状を求め、さらに形状データパタ−ンの
特徴を抽出し、明確な良品、不良を抽出判定し、一方、
斜め上方からも撮像し、当該反射光の撮像の画像分布デ
ータを画素ごとに演算処理し、検査対象物の大きさと形
状を求め、さらに形状データパタ−ンの特徴を抽出し、
明確な良品、不良を抽出判定するとともに、これらを併
せて、検査対象物の曖昧な境界値・形状データパタ−ン
の状態を認識判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、はんだ付け状態の外観
検査装置に係り、特に、被検査対象物として、電子部品
の基板実装後におけるはんだ付けの外観状態を検査する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の装置としては、たとえば
特開６０−１５４１４３号公報に記載されているよう
に、被検査対象物であるはんだ付け部に異なった角度の
環状のランプを照射し、はんだ付け面に対して、その都
度得られる反射光の変化を、受光素子、ビデオカメラ等
により電気信号に変換し、はんだ付け面の複数の傾斜面
の画像情報を得る。そして、この種々の画像情報により
判断基準を作り、その判断基準値との比較により、はん
だの状態を例えば、良、不足、過剰、無し、リードずれ
などに分類し、判定を行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術においては、はんだ付け状態を分類判定する認識に
おいては必ずしも十分考慮されているとはいえない。

【０００４】特に、最近は、電子機器の小形化を目的と
して基板実装の高密度化、表面実装化が急激に進展し、
超小形チップや微細ピッチＩＣの搭載にともない、その
はんだ付け部の微細化とはんだ付け点数の著しい増大の
ため、従来の検査方法では限界に達してきている。

【０００５】このため、はんだ付けの形状状態の品質を
高度に、かつ高速に検出把握し、判別管理出来ることが
極めて重要となってくる。すなわち、はんだ付けの形状
状態をより精度良く分析し、これを的確に分類把握し、
認識判定し、認識率、すなわち、不良検出率を向上、及
び良品を不良と判定する誤報の虚報率を改善する為に識
別最適化、高速化する必要が生じてくる。

【０００６】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、被検査対象物のはんだ付
け状態の形状がどのような状態にあるか、検査対象物の
明確な良品、不良品を判別し、残された部分の、識別判
定の曖昧な、はんだ付け状態の形状がどのような状態に
あるかを、再度詳細に、形状の特徴を抽出し、これらを
正確で、かつ最適な方法で判定することのできるはんだ
付けの状態検査装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】被検査対象物の上方に配
置された照明手段により、前記検査対象物に対して角度
を異ならしめて光照射を行ない、この照明の光照射によ
る前記検査対象物の表面からの反射光を真上上方からと
らえ電気信号に変換し、このこの電気信号から、当該反
射光の画像分布データを画素ごとに、演算処理し、形状
データパタ−ンとして編成し、さらに検査対象物の大き
さと形状を求め、これらを併せて特徴を抽出し、はんだ
付け部の明確な良品、不良を抽出判定し、一方、残され
たはんだ付け部にたいしては、斜め上方から同じに撮像
し、この撮像から得られた出力から、当該反射光の画像
分布データを画素ごとに、演算処理し、検査対象物の大
きさと形状を求め、さらに形状データパタ−ンの特徴を
抽出し、これらを併せて、検査対象物の状態を認識判定
するようにしたものである。

【０００８】

【作用】被検査対象物のある一箇所に対し角度を変えた
照明を行なうことにより、その角度特有の反射光を得
る。この反射光は上方から撮像し電気信号に変換する。
このようにして得られた各照明角度からの真上への反射
光の画像分布データを画素ごとに演算処理し、画像詳細
情報を得る。この結果にもとづき形状傾斜角度データ、
形状高さデータ、形状長さデータ、体積容量データ等を
もとめ、検査対象物の大きさと形状を求め、さらに形状
データパタ−ンの特徴抽出し、はんだ付け部の明確な良
品、不良を抽出判定し、一方、残されたはんだ付け部に
たいしては、同じに、反射光を斜め上方から撮像し電気
信号に変換する。このようにして得られた各照明角度か
らの斜め上への反射光の画像分布データを画素ごとに演
算処理し、画像詳細情報を得る。この結果にもとづき形
状傾斜角度データ、形状高さデータ、形状長さデータ、
体積容量データ等をもとめ、検査対象物の大きさと形状
を求め、さらに形状データパタ−ンの特徴を抽出し、こ
れらを併せて特徴抽出し、検査対象物の状態を認識判定
するようにしたものである。

【０００９】

【実施例】以下に本発明によるはんだ付けの状態検査の
実施例について図面により説明する。初めに、実施例の
動作の概要を説明する。非検査対象物であるはんだ付け
面に対し角度を変えた照明を行なう。このはんだ付け面
からは各角度特有の反射光が発生する。この反射光を上
方から撮像し、はんだ付け面のそれぞれの傾斜角度の画
像情報を得たのち、このはんだ付け状態の画像詳細情報
を画素ごとにデータ化する。これらデータは、はんだ付
け部の行方向成分の形状傾斜角度データと、形状高さデ
ータ、体積容量データ、リード先端に並行した列方向成
分の形状傾斜角度データと、更には形状高さデータに分
けられている。ここで、識別手段としては、先ず、大き
さの比較として、はんだ高さ、はんだ断面積、はんだ
長、はんだ面積、はんだ量、はんだの傾斜角等の算出に
よる比較し、更に、形状の比較として、形状パタ−ンの
特徴抽出として形状デ−タの行・列のより、配列形状傾
斜角度・高さデータの急峻性、はんだ付け中央部の比較
的平坦部有無とその大きさの比較、配列の全体において
数値の対称性比較、及び対称性のずれ量比較、等角度線
のパタ−ンの比較、その他形状デ−タのパタ−ンの特徴
を抽出作成する。これらの値により、微妙なはんだ付け
の条件変化やバラツキの変化に対応し、はんだの状態別
の判定分類項目、例えば、はんだ付け状態の（１）良、
（２）リードずれ、（３）ぬれ不良、（４）不足、
（５）はんだ無、（６）過剰、（７）欠品、（８）リー
ド浮き、（９）リード未着などに分類し、最適に判定を
行うものであり、特に、はんだ付け部のはんだ状態とリ
−ド状態の接合状態の認識判定を行う。特に、真上上方
の撮像手段（例えばビデオカメラ）は平面形状と平坦性
を正しく計測する。しかし、傾斜角４５°以上は理論的
に計測不可能であり、また、垂直方向に対する不連続の
形状の把握をとらえ難い欠点を有する。これより、はん
だ付け状態の典型的な（１）良、（２）リードずれ、
（３）ぬれ不良、（４）不足、（５）はんだ無、（６）
過剰、（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リード未
着等の抽出判定と、判定の曖昧な、大きさの境界値、又
は他と類似パタ−ンの（１）良、（２）リードずれ、
（３）ぬれ不良、（４）不足、（５）はんだ無、（６）
過剰、（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リード未
着の想定抽出を行う。次に、反射光を斜め上方から撮像
した入力により、はんだ付け面のそれぞれの傾斜角度の
画像情報を得たのち、このはんだ付け状態の画像詳細情
報を画素ごとにデータ化する。これらデータは、同様に
して、はんだ付け部の行方向成分の形状傾斜角度データ
と、形状高さデータ、体積容量データ、リード先端に並
行した列方向成分の形状傾斜角度データと、更には形状
高さデータに分けられている。ここで、識別項目として
は、特に、形状パタ−ンの特徴抽出として形状デ−タの
行・列のより、配列形状傾斜角度・高さデータの急峻
性、連続・不連続性、はんだ付け中央部の比較的平坦部
有無とその大きさの比較、配列の全体において数値の対
称性比較、及び、等角度線のパタ−ンの比較、その他形
状デ−タのパタ−ンの特徴を抽出作成する。特に、斜め
上方の撮像手段は傾斜角４５度以上も計測可能であり。
また、垂直方向に対する不連続の形状の把握をし易い特
長を有する。しかし、平面形状と平坦性を正しく計測す
ることは難しい欠点を有する。これより、はんだ付け状
態の典型的な（１）良、（２）リードずれ、（３）ぬれ
不良、（４）不足、（５）はんだ無、（６）過剰、
（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リード未着等の
抽出判定と、判定の曖昧な、大きさの境界値、又は他と
類似パタ−ンの（１）良、（２）リードずれ、（３）ぬ
れ不良、（４）不足、（５）はんだ無、（６）過剰、
（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リード未着の想
定抽出を行う。ここで検査機としては不良の見逃しは絶
対避ける必要があり、良品の見誤りは極力少なくする必
要がある。従って、この両手段を併用し、適材適所の形
状認識判定を行う。両手段の典型的な抽出判定を実施後
は、境界値または曖昧な先の手段の判定、後の手段の判
定のどちらも良品の判定のみ最終的に良品の判定を行
う。先の手段の判定、後の手段の判定のどちらかが良品
でない場合は良品の判定をしない。本方法によれば判定
内容を充実させることができ、検査、測定の効率を大幅
に向上することができることと、はんだ付け状態の検
査、測定レベルを的確にすることができるようになる。

【００１０】次に本発明の実施例の詳細につい説明す
る。図１は、本発明による外観検査装置に一実施例を詳
細に示す構成図である。図２は、本発明による外観検査
装置を機能的ブロック順に配列した一実施例を示す構成
図である。同図において、４は照明順次切替部、１０は
撮像カメラ切替器、８は認識判定部（ＣＰＵ）、６０は
バスライン、６１はＩ／Ｏ、６２は操作部、６３は画像
インターフェース、６４はモニタ、６５は外部メモリイ
ンターフェース、６６はＦＤＤ、６７はＨＤＤ、６８は
データ表示装置、６９は機構制御部でその他の符号につ
いては以下順次説明する。同図において、Ｘ−Ｙ方向に
移動する機構部１に搭載された実装基板２の検査対象物
３の上方には、該実装基板２側の上方から順次、照明部
１１、照明部１３、照明部１５、照明部１７が４段に配
置されている。各照明部１１、１３、１５、１７は、そ
れぞれ同心状に配置された環状からなるもので、前記実
装基板２側に配置されるに従いその径が順次大きくなっ
ている。なお、この照明部１１、１３、１５、１７は、
この実施例では、照明順次切替部４の手段によって順次
切り替えられて前記実装基板２を照明するようになって
いる。また、前記照明部１の上方からは、該照明部の中
心軸上、検査対象物３の真上上方に撮影部の撮像カメラ
２１が１個と、斜め上方から撮像カメラ２２、２３、２
４、２５（２４、２５は図示せず）の４個が４方向に対
称的に配置されている。この撮像カメラ２１と、２２、
２３、２４、２５のいずれかが、前記照明部１１、１
３、１５、１７の順次切り替えによって照明される前記
検査対象物３の反射光による映像をとらえることができ
るようになっている。そして、撮像カメラ２１と、２
２、２３、２４、２５のいずれかの出力信号は撮像カメ
ラ切替器１０をへて、画像メモリ部５、５′に入力され
るようになっている。ＲＡＭの画像メモリ部５の３１、
３３、３５、３７はそれぞれ照明部１１、１３、１５、
１７に対応して画像を記憶し、画像メモリ部５′の３
１′、３３′、３５′、３７′はそれぞれ照明部１１、
１３、１５、１７に対応して画像を記憶する。この画像
メモリ部５、５′では、前記照明部１１、１３、１５、
１７の順次切り替えによって照明される前記検査対象物
３を摘出し、とらえたそれぞれ画像を、それぞれ撮像カ
メラ２１の画像信号は画像メモリ５に、撮像カメラ２
２、２３、２４、２５のいづれかの画像信号は画像メモ
リ５′に順次入力されるようになっている。

【００１１】さらに、該画像メモリ５、５′からの出力
はそれぞれ画素ごとに画像演算処理部６、６′に入力さ
れるようになっている。

【００１２】この画像演算処理部６、６′では、前記各
照明部１１、１３、１５、１７からの照明に対応した各
撮像データを、各撮像画素ごとに、照度の大きさを相対
的に比較し、この結果から得られたデータから、最も画
像照度レベルの高い撮像画像を分類し、選択する。

【００１３】この選択されたデータは形状デ−タ部７、
７′に入力される。形状デ−タ部７、７′では選択され
た撮像画像の反射面の角度を意味する画像の番号コード
を形状傾斜角度データとして編成する。

【００１４】認識判定部８は、形状デ−タ部７、７′か
らのコード化されたデータにもとづいて、はんだ付けの
状態の形状、及び高さ、断面積、長さ、面積、容量、傾
斜角、はんだ中央の平坦部、等の大きさを演算し算出す
る。

【００１５】さらにまた、この認識判定部８では、前記
実装基板２の検査対称物３の面に形成されたはんだ付け
部が所望の状態で形成されているか否かの識別判定の動
作が的確に判定されるようになっている。

【００１６】図３、図４は前記実装基板２におけるはん
だ付け部５１の詳細を示した断面図である。図３は真上
上方撮像カメラ２１に、入射する反射光を示しており、
図４は斜め上方撮像カメラ２２、２３、２４、２５いず
れかに入射する反射光を示している。なお、検査対象物
３も形状状態判定の対象となる。同図において、実装基
板２の主表面に銅箔パターン５２が形成されており、こ
の銅箔パターン５２と接続されるべく、リード部５３
（電子部品のリード部）がはんだ付け部５１を介して固
着されている。図中は形状傾斜角度のコードの
データ番号で矢印は反射光の方向を示している。

【００１７】このような構成からなる実装基板２におい
て、照明部１１からの光がはんだ付け部５１面にて反射
後に図中コードのデータ番号の方向に、照明部１３か
らの光がはんだ付け部５１面にて反射後に図中コードの
データ番号の方向に、照明部１５からの光がはんだ付
け部５１面にて反射後に図中コードのデータ番号の方
向に、照明部１７からの光がはんだ付け部５１面にて反
射後に図中コードのデータ番号の方向にそれぞれ進
み、前記撮像カメラ２１と、２２、２３、２４、２５の
いずれかに入射されるようになっている。なお、図３、
図４において、はんだ付け部５１面への照射範囲は、第
１象限の０度〜９０度及び反対側の第２象限の０度〜９
０度である。

【００１８】先に述べた通り、各照明に対応した各撮像
データは画像信号演算処理部６、６′で対象画像を相対
的に選択するとともに、形状デ−タ部７、７′におい
て、この選択されたデータをコード化し編成する。形状
デ−タ部７、７′では、照度の高い部分のデ−タの分布
状態を示す平面図の様にデータを編成する。すなわち、
形状傾斜角度のコードのデータ番号からをはんだ付
け上面より示した詳細データ状態図となる。ここでは形
状傾斜角度コードのデータとして配列、記憶、記録、表
示、出力される。

【００１９】ここで、前記コードのデータ番号、、
、、、、、、を作成する方法について、
以下説明する。 まず、角度を正確にとるため、はんだ
付け部２１の反射率に似た既知の剛球についてデータを
とると照度のアナログデータ分布状態を得ることができ
る。このとき、例えば、照度を２５６階調として撮り、
各照明はほぼ等角度の間隔を空ける。これを各段の照明
するはんだ付け部５１面の反射コードのデ−タとして照
明部１１によるデータ番号と、照明部１３によるデー
タ番号と、照明部１５によるデータ番号と、照明部
１７によるデータ番号と対応して番号付けをする。さ
らに、はんだ付け部５１の表面の曲率が連続的であるこ
とから、中間アナログ値の内捜による補間方法により、
各段の照明部１１と照明部１３の間をデータ番号、照
明部１３と照明部１５の間をデータ番号、照明部１５
と照明部１７の間をデータ番号、照明部１７を除くそ
れ以上をデータ番号、照明部１１を除くそれ以下を
というように方向付けができるようになる。

【００２０】このような補間の具体的な方法として、例
えば、レベルが１００階調以下の照度において、これに
よりデータ番号の照度とデータ番号の照度の領域の
重なっている部分をデータ番号とし、同様に、データ
番号、データ番号、及びデータ番号の方向付けを
するようにすることも容易である。したがって、この場
合、はんだ面の基板部品によりはんだ面観察可能範囲は
９レベルで角度分類できることになる。

【００２１】図５は、真上上方の撮像カメラ２１によ
る、はんだ付け部５１が形成された前記実装基板２の平
面図で画素ごとのデータ番号と、後述する等角度線が示
さている。４段差の各照明部１１、１３、１５、１７を
順次切り替えた場合に、前記はんだ付け部５１からの反
射光をとらえた撮像カメラ２１からの撮影画像を前記画
像演算処理部６、により、はんだ付け部５１の表面から
の比較的反射率の高い箇所の領域を、前記各照明部１
１、１３、１５、１７に対応させて適出させた状態を示
す説明図である。長方形の枠は撮像カメラ２１に撮影さ
れたのち該当部分の検査する範囲の一部を示しており、
図５の画素中、データ番号が付される領域は、照明部
１１からの反射光のうち比較的照度が高い部分、データ
番号が付される領域は、照明部１３からの反射光のう
ち比較的照度が高い部分、データ番号が付される領域
は、照明部１５からの反射光のうち比較的照度が高い部
分、データ番号が付される領域は、照明部１７からの
反射光のうち比較的照度が高い部分を示している。ま
た、データ番号、、、、が付される領域は上述
した補間方法により演算設定されるものである。また、
図６は、斜め上方撮像カメラ２２、２３、２４、２５に
よる、はんだ付け部５１が形成された前記実装基板２の
平面図で、画素ごとのデータ番号の他に、後述する等角
度線が記入されている。４段差の各照明部１１、１３、
１５、１７を順次切り替えた場合に、前記はんだ付け部
５１からの反射光をとらえた撮像カメラ２２、２３、２
４、２５のいずれからの撮影画像を前記画像演算処理部
６´により、はんだ付け部５１の表面からの比較的反射
率の高い箇所の領域を、前記各照明部１１、１３、１
５、１７に対応させて適出させた状態を示す説明図であ
る。長方形の枠は撮像カメラ２２、２３、２４、２５の
いずれかに撮影されたのち該当部分の検査する範囲を示
しており、図６中、データ番号が付される領域は、照
明部１１からの反射光のうち比較的照度が高い部分、デ
ータ番号が付される領域は、照明部１３からの反射光
のうち比較的照度が高い部分、データ番号が付される
領域は、照明部１５からの反射光のうち比較的照度が高
い部分、データ番号が付される領域は、照明部１７か
らの反射光のうち比較的照度が高い部分を示している。
また、データ番号、、、、が付される領域は
上述した補間方法により演算設定されるものである。

【００２２】図５、６におけるリ−ド部５３の端部は、
予め上方の撮像カメラ２１の撮像により、位置を設定し
ている。

【００２３】そして、前記の図５、６に示した結果は、
形状情報の詳細データ状態図の画素対応分（冗長度の多
い場合には必要に応じて間曳いた後）が行データｎ×列
データｍ＝ｎｍ（縦×横）として、前記形状デ−タ部
７、７′で編成され、格納されている。

【００２４】なお、このような分布（反射光のうち比較
的照度が高い部分の）にあっては、その分布状態に応じ
てはんだ付け部５１の表面の傾斜角度の変化を認定でき
る。すなわち、入射される照明部光線の垂直線に対する
はんだ面における角度がα、カメラ光軸の垂直線に対す
るはんだ面における角度がβの場合、反射光の光の強度
が強い部分（領域）の傾斜角度θ＝α＋（β−α）／２
であるという関係があるからである。このため、前記照
明部１１、１３、１５、１７のうちいずれかの照明部か
らの反射光の比較的に強い領域における部分の傾斜角度
が判明するわけである。なお、本実施例では、上述のよ
うなコードによるデータ化がなされるとともに、はんだ
付け面における各部分の高さを算出するようにもなって
いる。

【００２５】図７は真上上方撮像カメラ２１によるはん
だ形状情報デ−タの形状傾斜角度データから形状高さデ
ータを求める方法を説明するためのはんだ付け部断面
図、

【００２６】図８は同じく斜め上方撮像カメラ２２、２
３、２４、２５のいずれかに入射する反射光を示すはん
だ付け部側面を示した図である。これらの図に基づい
て、はんだ付け面の各部分の高さを求める方法について
説明する。

【００２７】図１、図２の形状デ−タ部７、７′におい
ては、はんだ形状コ−ドの形状傾斜角度データから判る
ように、各画素分に対応して、次の関係式はんだ形状高
さ分≒画素分の長さ×ｔａｎ（形状傾斜角度分）が得ら
れる。

【００２８】上記関係式から、各々画素分の高さ分、ｈ
ｎが得られることになる。

【００２９】更に、累積形状高さデータとして、ＨＮ＝
ＨＭ＋ｈｎとなる。

【００３０】この際、得られた数値を特徴抽出のパラメ
ータとして、相対的な数値に区分してデ−タとして求
め、その画素ごとのデ−タの配列を活用できる。

【００３１】このように、各画素分に対応してその高さ
が得られることにより、ある側面のはんだの断面面積を
算出することもできるようになる。

【００３２】すなわち、各画素分の長さ、及び幅は撮像
カメラの撮像範囲と分解能により求められる。これよ
り、上述した高さと各画素長さ、または幅の積の演算に
より該画素分の断面積を求めることができる。

【００３３】すなわち、はんだ段面積分≒係数×はんだ
形状高さ×画素分の長さ（または幅）各行毎に、
ＳＮ≒ＨＮ×Ｌ

【００３４】Ｍ行目のはんだ断面積は、ＳＭ≒ΣＳＮ≒
ΣＨＮ×Ｌ である。

【００３５】また、各画素分に対応してその高さが得ら
れることにより、ある行のはんだの体積を算出すること
もできるようになる。

【００３６】すなわち、上述した高さと各画素面積の積
の演算により該画素分の体積を求めることができる。さ
らに、全部のはんだの量を求めたい場合には、該画素分
の体積を全領域にわたって総和するようにすればよい。

【００３７】すなわち、はんだ量分≒係数×はんだ形状
高さ×画素分の面積 各行毎に、 ＶＮ≒ＨＮ×ｓ Ｍ行目のはんだ量は、ＶＭ≒ΣＶＮ≒ΣＨＮ×ｓ はんだの全量は、各行の列方向の総和となり Ｖ≒ΣＶ
Ｍ である。

【００３８】また、はんだ付けの領域全体として、或る
レベル以上での高さまたは角度の、はんだ形状の占める
面積として、面積＝画素数×画素分の面積を求めること
は容易である。

【００３９】更に、はんだ付けの状態の急峻性の形状と
して、図７、図８の、はんだ付け部側面図を示した説明
図において、Ｍ行の側面の形状が直線か、凸形線か、凹
形線かを、形状傾斜角度データの、第Ｎ列と第Ｍ列の各
画素ごとの差分を、Ａ＝(N)−(M)として、殆どの形状傾
斜角度デ−タ Ａ＝０ の場合は 直線変化、 Ａ＞０ の場合は 凹形線変化 急峻性大 Ａ＜０ の場合は 凸形線変化 緩慢 或は、同様にＭ行の側面の形状が直線か、凸形線か、凹
形線かを、形状高さデータにより、第Ｎ列と第Ｍ列Ｎの
各画素ごとの変化差分を、ΔＡ＝ｈｎ−ｈｍとして、殆
どの形状高さデ−タ ΔＡ＝０ の場合は 直線変化 ΔＡ＞０ の場合は 凹形線変化 急峻性大 ΔＡ＜０ の場合は 凸形線変化 緩慢 を求める。

【００４０】更にまた、はんだ付けの状態として、或る
レベル以上での高さまたは角度の中で、比較的平坦と見
なせる領域、例えば形状コ−ドの形状傾斜角度データ領
域のデータ番号、（または或るレベルでの形状高さ
データ領域）占める部分の面積として、面積＝画素数×
画素分の面積 を特徴抽出のために求める。

【００４１】認識判定部８では、以上述べてきた各演算
による各々の識別項目を基準値と比較し判別することで
ある。

【００４２】次に、識別判定分類項目として、これらの
値により、微妙なはんだ付けの条件変化、バラツキ変化
に対応し、はんだの状態別の判定分類項目、例えば、は
んだ付けの（１）良、（２）リードずれ、不足、（３）
ぬれ不良、（４）不足、（５）はんだ無、（６）過剰、
（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リード未着など
に詳細に分類を予め設定する。この各々の分類に対し、
はんだ付け状態の自動分類において、はんだ付け状態の
それぞれの形状例として、特に、ここでは、はんだ付け
部のはんだ状態とリ−ド状態の接合状態の認識判定を行
う。ここで、前にも触れたとおり、図５は真上上方の撮
像カメラ２１による（１）良品の等角度線図の形状デ−
タパタ−ン例を示したものであり、図６は斜め上方の撮
像カメラ２２、２３、２４、２５による、（１）良品の
等角度線図の形状デ−タパタ−ン例を示したものであ
る。更に、図７は真上上方撮像カメラ２１による（１）
良品の側面図の例を示したものであり、図８は斜め上方
撮像カメラ２２、２３、２４、２５による（７）リード
浮きの側面図の例である。また、図９は斜め上方撮像カ
メラ２２、２３、２４、２５による（８）リード未着の
側面図の一例である。図１０は斜め上方の撮像カメラ２
２、２３、２４、２５による（７）リード浮きの例の等
角度線の一例を示す図。図１１は斜め上方の撮像カメラ
２２、２３、２４、２５による（８）リード未着の場合
の等角度線の一例を示した図である。

【００４３】はんだ付け状態の形状情報データとパタ−
ンにおいて、はんだの高さ、断面積、長さ、量、実面積
領域、急峻性、対象性、特殊形状の中央平坦度（不連続
性）等の形状データを含んでいる。これらは、はんだ面
の形状状態からデ−タを積み上げられる。

【００４４】各分類に対する形状状態における各識別項
目を組合せることにより特徴抽出し、分類することが出
来る。

【００４５】ここで、はんだ付け状態の形状形状情報デ
ータとパタ−ン比較において、識別判定分類の特徴抽出
としての具体例は （１）はんだの高さ、断面積、長さ、面積、量、傾斜角
において基準の値、急峻性大（凹形線変化）、中央平坦
部面積無し、更にリード端検出あり、この特徴が抽出さ
れれば、この場合 → 良品。 （２）はんだの高さは普通、断面積は普通、長さは普
通、面積は非常に小さい、量は少量、傾斜角は普通の
値、急峻性大（凹形線変化）、先端形状にて非対称不均
一、中央平坦部面積無し、更にリード端検出有り、の特
徴が抽出されれば→ この場合、リード位置づれ。 （３）はんだの高さは非常に低く、断面積が非常に小さ
く、長さは非常に短く、面積は非常に小さく、量は非常
に小、傾斜角はやや小の値、急峻性大（凹形線変化）、
中央平坦部面積無し、更にリード端検出有り、の特徴が
抽出されれば→ この場合不足。 （４）はんだの高さは非常に低く、断面積が小さく、長
さは普通、面積は普通、量は少量、傾斜角は非常に小の
値、緩慢（凸形線変化）あり、中央平坦部面積はやや
大、更にリード端検出有り、の特徴が抽出されれば →
この場合、ぬれ不足。 （５）はんだの高さ、断面積、長さ、面積、量、傾斜
角、急峻性、全ての値無となり、更にリード端検出有
り、の特徴が抽出されれば → この場合、はんだ無。 （６）はんだの高さは非常に高く、断面積が大きく、長
さは非常に長く、面積は非常に大きく、量は非常に多
量、緩慢（凸形線変化）あり、中央平坦部面積大、更に
リード端検出無、の特徴が抽出されれば → この場
合、はんだ過剰。 （７）はんだの高さは普通、断面積は大きく、長さは非
常に長く、面積は非常に大きく、量は非常に多量、行列
比は非常に大、傾斜角は非常に小の値、緩慢（凸形線変
化）あり、中央平坦部面積はやや大、行列比は大、更に
リード端検出無、の特徴が抽出されれば → この場
合、欠品である。 （８）はんだの高さ、断面積、長さ、面積、量、傾斜角
において基準より大きく、緩慢（凸形線変化）あり、中
央平坦部面積無し、更にリード端よりはんだが中に入り
込む、の特徴が抽出されれば → この場合 リード浮
き。 （９）はんだの高さは普通、断面積は大きく、長さは非
常に長く、面積は非常に大きく、量は非常に多量、行列
比は非常に大、傾斜角は非常に小の値、緩慢（凸形線変
化）あり、中央平坦部面積はやや大、行列比は大、更に
リード端よりはんだが中に入り込む、の特徴が抽出され
れば → この場合、リード未着。

【００４６】ここで、識別判定の動作は、図１２、図１
３、図１４のフロ−チャ−トにしめすように、先ず、真
上上方撮像カメラ２１により、４段による画像撮像、検
査対象物の部品位置確認し、撮像カメラ２１の画像取り
込み範囲のリ−ド全体位置を確認し、各リ−ドごとのは
んだ付け状態をみる検査領域を、ウインドとして各々設
定する。次に、ウインドごとに、ウインド内の画像を記
述の方法により、各画素ごとに形状コ−ドを形成し、ウ
インドごとに形状デ−タパタ−ンを作成する。はんだ付
け状態の特徴として判定するために、認識判定部８にお
いて、はんだ付け状態の形状情報データより、高さ、断
面積、長さ、面積、量、傾斜角、急峻性、中央平坦面
積、のそれぞれの識別項目の絶対値又は相対値更に形状
等を作成区分する。特に、該真上上方撮像カメラ２１の
撮像手段は平面形状と平坦性を正しく計測する。しか
し、傾斜角４５°以上は理論的に計測不可能であり、ま
た、垂直方向に対する不連続の形状の把握をとらえ難い
欠点を有する。この結果、最初には、これらのはんだ付
け状態の典型的な（１）良、（２）リードずれ、不足、
（３）ぬれ不良、（４）不足、（５）はんだ無、（６）
過剰、（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リード未
着等の抽出判定と、判定の曖昧な、大きさの境界値、又
は他と類似パタ−ンの（１）良、（２）リードずれ、不
足、（３）ぬれ不良、（４）不足、（５）はんだ無、
（６）過剰、（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リ
ード未着の想定抽出を行う。

【００４７】次に、既に、真上上方撮像カメラ２１によ
り、確認された、４段による画像撮像による検査対象物
の部品位置と、画像取り込み範囲のリ−ド全体位置に対
しし、斜め上上方撮像カメラ２２、２３、２４、２５の
画像取り込み範囲のリ−ド全体位置を確認し、各リ−ド
ごとのはんだ付け状態をみる検査領域を、ウインドとし
て各々設定する。次に、各ウインドごとに、ウインド内
の画像を既述の方法により、各画素ごとに形状コ−ドを
形成し、ウインドごとに形状デ−タパタ−ンを作成す
る。はんだ付け状態の特徴として判定するために、認識
判定部８において、はんだ付け状態の形状情報データよ
り、高さ、断面積、長さ、面積、量、傾斜角、急峻性、
中央平坦面積、のそれぞれの識別項目の絶対値又は相対
値更に形状等を作成区分する。特に、斜め上方撮像カメ
ラ２２、２３、２４、２５による撮像手段は傾斜角４５
度以上も計測可能であり。また、垂直方向に対する不連
続の形状の把握をし易い特長を有する。しかし、平面形
状と平坦性を正しく計測することは難しい欠点を有す
る。この結果、はんだ付け状態の主に（７）リード浮
き、（８）リード未着が対象であり、リード端よりはん
だが中に入り込む特徴が抽出されれる。これより、はん
だ付け状態の典型的な（１）良、（２）リードずれ、不
足、（３）ぬれ不良、（４）不足、（５）はんだ無、
（６）過剰、（７）欠品、（８）リード浮き、（９）リ
ード未着等の抽出判定と、判定の曖昧な、大きさの境界
値、又は他と類似パタ−ンの（１）良、（２）不足、
（３）ぬれ不良、（４）過剰、（５）はんだ無、（７）
リード浮き、（８）リード未着、（９）欠品の想定抽出
を行う。ここで検査機としては不良の見逃しは絶対避け
る必要がある、不良検出率を上げること。また、良品の
見誤りは極力少なくする必要がある、良品虚報率を下げ
ることになる。従って、フロ−チャ−トに示すように、
この両手段を併用し、適材適所の形状認識判定を行う。
両手段の典型的な抽出判定を実施後は、曖昧な境界値ま
たはパタ−ンは、先の真上上方撮像カメラ２１による撮
像手段の判定、斜め上方撮像カメラ２２、２３、２４、
２５による撮像手段の判定のどちらも良品の判定のみ最
終的に良品の判定を行う（ＡＮＤ条件）。先の手段の判
定、後の手段の判定のどちらかが良品でない場合は良品
の判定をしない、即ちどちらかが良品以外の判定をした
場合を優先する（ＯＲ条件）。本方法によれば、まず検
査対象物の典型的な判定を得たのち、残された検査対象
物の曖昧な境界値またはパタ−ンも的確に判定が得ら
れ、判定内容を充実させることができ、検査、測定の効
率を大幅に向上することができることと、はんだ付け状
態の検査、測定レベルを的確にすることができるように
なる。

【００４８】また、プロセスにより、識別項目によって
は、判定分類に従って、明確に区分出来ない場合も有
り、識別の効果の有る項目と組合せを選定することは当
然な事である。

【００４９】また、これらの識別項目を識別の明確に且
つ重要度の高い優先順位を付けて、判定のフロ−チャ−
トにて、特徴が抽出され、判定分類可能とすることは当
然な事である。

【００５０】以上述べたように、リ−ドの形状、及びは
んだ付け状態の形状によっては、撮像カメラ２１および
２２、２３、２４、２５のいずれかにより撮像し、この
組合せ、即ち、上方からみた形状デ−タとパタ−ン、斜
め上方からみた形状デ−タとパタ−ンにより総合識別判
定すればより詳細な的確な判定が可能となる。

【００５１】即ち、被検査対象物の上方に配置された照
明手段により、前記検査対象物に対して角度を異ならし
めて光照射を行ない、この照明の光照射による前記検査
対象物の表面からの反射光を真上上方からとらえ電気信
号に変換し、このこの電気信号から、当該反射光の画像
分布データを画素ごとに、演算処理し、形状データパタ
−ンとして編成し、さらに検査対象物の大きさと形状を
求め、これらを併せて特徴を抽出し、はんだ付け部の明
確な良品、不良を抽出判定し、一方、残されたはんだ付
け部にたいしては、斜め上方から同じに撮像し、この撮
像から得られた出力から、当該反射光の画像分布データ
を画素ごとに、演算処理し、検査対象物の大きさと形状
を求め、さらに形状データパタ−ンの特徴を抽出し、こ
れらを併せて、検査対象物の状態を認識判定するように
したものである。被検査対象物のある箇所に対し角度を
変えた照明を行なうことにより、その角度特有の反射光
を得る。この反射光は上方から撮像し電気信号に変換す
る。このようにして得られた各照明角度からの真上への
反射光の画像分布データを画素ごとに演算処理し、画像
詳細情報を得る。この結果にもとづき形状傾斜角度デー
タ、形状高さデータ、形状長さデータ、体積容量データ
等をもとめ、検査対象物の大きさと形状を求め、さらに
形状データパタ−ンの特徴抽出し、あるはんだ付け部に
対しては、明確な良品、不良を抽出判定し、一方、残さ
れたはんだ付け部にたいしては、同時に、（または別
に）反射光を斜め上方から撮像し電気信号に変換する。
このようにして得られた各照明角度からの斜め上への反
射光の画像分布データを画素ごとに演算処理し、画像詳
細情報を得る。この結果にもとづき形状傾斜角度デー
タ、形状高さデータ、形状長さデータ、体積容量データ
等をもとめ、検査対象物の大きさと形状を求め、さらに
形状データパタ−ンの特徴を抽出し、識別判定の曖昧
な、はんだ付け状態の形状がどのような状態にあるか
を、曖昧な境界値・形状デ−タパタ−ンを再度詳細に、
形状の特徴抽出し、判定内容を容易に充実させることが
出来、これらを併せて特徴抽出し、検査対象物の状態を
認識判定する。はんだ付け状態の検査．測定レベルを的
確にし、検査．測定の効率を大幅に向上することが出来
る。

【００５２】また、本発明では、主として４段の照明角
度の差を用いて説明したが、はんだ周囲環状照明の角度
方向に２等分によるはんだ前後照明による傾斜角度方向
の識別。更に４等分により、はんだ左右方向照明により
傾斜角度方向の識別の精度向上、近接する部品に対する
影響切り分けの識別も可能である。

【００５３】また、本発明は、４段照明に限定されるこ
とはなく、３段、あるいは４段以上であっても同様の効
果が得られることはいうまでもない。

【００５４】さらに、本実施例では、照射装置から照射
される光は、単一の光で行なったものである。しかし、
各段毎に色を変化させて照射させるようにしてもよい。

【００５５】本発明は、多段多照明による照明を順次切
り替える手段に替わり、相異なる色相の光源を用いて照
明された被検査はんだ付け面を複数の角度から撮像し、
このはんだ付け面のそれぞれの角度の画像情報を得るこ
ともできる。具体例としては、多段の場合は当該各段、
多方向の場合は該各方向の照明について、その各々の角
度、すなわち、光の各照射角度に対応して固有の光を発
光させることにより、画像分布データの抽出をより高速
化することができる。たとえば、照明手段を赤色、緑
色、黄色、青色等の複数の色相とした場合は反射光の色
相の違い、変化により各照射角度が特定できるため、時
間とともに光源を切替えたり、移動する必要がない。

【００５６】本発明では、一搬のフラットパッケ−ジの
リ−ドの電子部品のはんだ付け状態についての識別判定
による外観検査方法を述べたが、Ｊ形のリ−ドの電子部
品のはんだ付け状態についても斜め上方の撮像カメラ２
２、２３、２４、２５のいずれかにより撮像し、既に述
べてきた方法により、はんだ付け状態についての識別判
定による外観検査を行うことも非常に容易である。

【００５７】本発明では、撮像手段として、真上撮像カ
メラと斜め上撮像カメラの組合せで述べたが、同一真上
撮像カメラにおいても、はんだ付け部箇所の、はんだ付
け状態の明確な良品、不良品の区別を最初に実施し、再
度、曖昧な境界値・形状デ−タパタ−ンの箇所を同一真
上撮像カメラにおいて再確認し、曖昧・不明確な良品す
ることも容易に実施可能である。

【００５８】又、本発明では、撮像手段として、真上撮
像カメラと斜め上撮像カメラの組合せで述べたが、最初
に、分解能の高い真上撮像カメラにおいて、はんだ付け
部箇所の、はんだ付け状態の明確な良品、不良品の区別
を最初に実施し、次に、曖昧な境界値・形状デ−タのパ
タ−ンの箇所を、別の分解能の高い斜め上撮像カメラに
おいて確認し、曖昧・不明確な良品を区別することも容
易に実施可能である。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明は、被検査対象
物、即ちはんだ付け部の判定をそれぞれの各箇所ごと
に、微妙なはんだ付けの条件変化に対応し、はんだ付け
状態の形状がどのような状態にあるか、最初に典型的に
明確な良品、不良品を判別区分し、残された部分のはん
だ付け部のそれぞれの各箇所に対し、識別判定の曖昧
な、はんだ付け状態の形状がどのような状態にあるか
を、曖昧な境界値・形状デ−タパタ−ンを再度詳細に、
形状の特徴抽出し、判定内容を容易に充実させることが
出来、はんだ付け状態の検査．測定レベルを的確にし、
検査．測定の効率を大幅に向上することが出来る。

【００６０】このため、はんだ付けの形状状態の品質を
高度に、かつ高速に検出把握し、判別管理出来る。すな
わち、はんだ付けの形状状態をより精度良く分析し、こ
れを的確に分類把握し、認識判定し、認識率、すなわ
ち、不良検出率を向上、良品を不良と判定する誤報の虚
報率を改善する為に識別最適化、高速化する。正確で、
かつ最適な方法で判定することのできるはんだ付けの状
態検査方法を提供され得る。

【００６１】以上説明したように本発明によれば、真上
撮像カメラにより、平面性、平坦性から大きさの算出
と、特に、はんだ良品、はんだ無し、リ−ドずれなどの
識別判定を行い、斜め上方撮像カメラにより、垂直方向
の不連続性、急傾斜角度急峻性から特にリード浮き、リ
ード未着、はんだ不足、ぬれ不良、過剰などを微妙なは
んだ付けの条件変化に対応して識別判定し、最適、的確
に判断を行うことができ、判定内容を容易に充実させる
ことができ、はんだ付け状態の検査、測定レベルを的確
にし、検査、測定の効率を大幅に向上することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による外観検査装置の一実施例を示す主
要部簡略構成図。

【図２】本発明の一実施例を示す機能ブロック図。

【図３】本発明による被検査部の断面図。

【図４】本発明による被検査部の断面図。

【図５】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度線
を示す平面図。

【図６】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度線
を示す平面図。

【図７】本発明による被検査部の断面図。

【図８】本発明による被検査部の断面図。

【図９】本発明による被検査部の断面図。

【図１０】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度
線を示す平面図。

【図１１】本発明による被検査部の編成デ−タと等角度
線を示す平面図。

【図１２】本発明の実施例の識別判定の動作を示すフロ
−チャ−ト。

【図１３】本発明の実施例の識別判定の動作を示すフロ
−チャ−ト。

【図１４】本発明の実施例の識別判定の動作を示すフロ
−チャ−ト。

【符号の説明】

１ 機構部 ３ 検査対象物 １１、１３、１５、１７ 照明装置 ２１、２２、２３、２４、２５ 撮像カメラ ４ 照明切替部 ５、５′ 画像メモリ部 ６、６′ 画像演算処理部 ７、７′ 形状デ−タ部 ８ 認識判定部 ５１ はんだ付け部 ５３ リ−ド部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象物の上方に配置された照明手段に
   より、前記検査対象物に対して角度を異ならしめて光照
   射を行ない、この照明の光照射による前記検査対象物の
   表面からの反射光を真上上方から撮像し、当該反射光の
   撮像の画像分布データを画素ごとに演算処理し、検査対
   象物の大きさと形状を求め、さらに形状データパタ−ン
   の特徴を抽出し、明確な良品、不良を抽出判定し、一
   方、斜め上方からも撮像し、当該反射光の撮像の画像分
   布データを画素ごとに演算処理し、検査対象物の大きさ
   と形状を求め、さらに形状データパタ−ンの特徴を抽出
   し、明確な良品、不良を抽出判定するとともに、これら
   を併せて、検査対象物の曖昧な境界値・形状データパタ
   −ンの状態を認識判定することを特徴とするはんだ付け
   状態の外観検査方法。
2. 【請求項２】 検査対象物の上方に配置された照明手段
   により、前記検査対象物に対して角度を異ならしめて光
   照射を行ない、この照明の光照射による前記検査対象物
   の表面からの反射光を真上上方から撮像し、当該反射光
   の撮像の画像分布データを画素ごとに演算処理し、検査
   対象物の大きさと形状を求め、さらに形状傾斜角度デー
   タパタ−ンの特徴を抽出し、明確な良品、不良を抽出判
   定し、一方、斜め上方から撮像し、当該反射光の撮像の
   画像分布データを画素ごとに演算処理し、検査対象物の
   大きさと形状を求め、さらに形状傾斜角度データパタ−
   ンの特徴を抽出し、明確な良品、不良を抽出判定すると
   ともに、これらを併せて、検査対象物の曖昧な境界値・
   形状傾斜角度データパタ−ンの状態を認識判定すること
   を特徴とするはんだ付け状態の外観検査方法。
3. 【請求項３】 検査対象物の上方に配置され、検査対象
   物に対して角度を異ならしめて、検査対象物の上方に順
   次多段に設けられた複数の光照射を行なう照明部と、こ
   の照明部の光照射による前記検査対象物の表面からの反
   射光を、真上上方とらえる撮像カメラと、この撮像カメ
   ラからの画像分布データ出力を記憶する画像メモリ部
   と、この画像分布データから画素ごとに演算処理する演
   算処理部とこの演算処理部の演算結果より、形状データ
   として編成する形状デ−タ部と、さらに前記検査対象物
   の大きさと形状を演算処理し、さらに形状データパタ−
   ンの特徴を抽出し、明確な良品、不良を抽出判定し、一
   方、斜め上方からとらえる撮像カメラと、この撮像カメ
   ラからの画像分布データ出力を記憶する画像メモリ部
   と、この画像分布データから画素ごとに演算処理する演
   算処理部とこの演算処理部の演算結果より、形状データ
   として編成する形状デ−タ部と、さらに前記検査対象物
   の大きさと形状を演算処理し、さらに形状データパタ−
   ンの特徴を抽出し、明確な良品、不良を抽出判定すると
   ともに、これらを併せて特徴抽出し、検査対象物の曖昧
   な境界値・形状データパタ−ンの状態を判定する認識判
   定部とからなることを特徴とするはんだ付け状態の外観
   検査装置。
4. 【請求項４】 順次多段に設けられた複数の照明部の各
   段は、互いに異なる色相であることを特徴とする請求項
   第２項記載の外観検査装置。
5. 【請求項５】 請求項３項記載の発明において、検査対
   象物に対して角度を異ならしめて光照射を行なう照明装
   置は、多段及び多方向に、時間的に順次切り替えて照明
   することを特徴とする検査対象物状態の外観検査装置。
6. 【請求項６】 撮像手段として、同一真上撮像カメラに
   おいて、はんだ付け部箇所の、はんだ付け状態の明確な
   良品、不良品の区別を最初に実施し、再度、同一真上撮
   像カメラにおいて、曖昧な境界値・形状デ−タのパタ−
   ンの箇所を再確認し、曖昧・不明確な良品を確認判別す
   ることを特徴とする検査対象物状態の外観検査装置。
7. 【請求項７】 撮像手段として、真上撮像カメラと斜め
   上撮像カメラの組合せにおいて、分解能の低い真上撮像
   カメラにおいて、はんだ付け部箇所の、はんだ付け状態
   の明確な良品、不良品の区別を実施し、次に、分解能の
   高い斜め上撮像カメラにおいて、曖昧な境界値・形状デ
   −タのパタ−ンの箇所を確認し、曖昧・不明確な良品を
   確認判別することを特徴とする検査対象物状態の外観検
   査装置。