JPH0713563B2 - リード付き部品の半田付け部の検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は三次元立体画像を用いて印刷配線基板上に実装
半田付けされたリード付き部品の半田付け部を検査する
検査方法に関するものである。

［従来の技術］ 特開昭57−208404号のように印刷配線基板上に実装半田
付けされたリード付き部品の半田付け部の検査は、従来
TVカメラによる輝度画像、或はライン光を投光してある
角度を持った位置から撮像する光切断法により検査を行
っていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところがこれら従来の方法では実際の半田量の測定、ク
リンチされたリード半田付け部の精度の良い検査、測定
位置の位置ずれの影響が少ない半田付け部の検査等がで
きないという欠点があった。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは印刷配線基板上に実装半田付けされた
リード付き部品の半田付け部を三次元計測することによ
り、半田付け状態の正確な良否判定が行えるようにした
リード付き部品の半田付け部の検査方法を提供するにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、
印刷配線基板上に実装半田付けされたリード付き部品の
リード半田付け部を三次元計測して得られた立体画像に
対して、高さ方向に複数の断面像を得るための高さを設
定し、この設定した複数の高さ位置の断面像より断面積
を求め、この求めた断面積の内相隣接せる高さ位置の断
面積間の差を夫々求め、この求めた断面積間の差と高さ
位置のレベル差とより半田ぬれ角度を求め、この求めた
半田ぬれ角度から半田付け形状の良否を判定するのであ
る。

また更に、請求項２記載の発明では印刷配線基板上に実
装半田付けされたリード付き部品のリード半田付け部を
三次元計測して得られた立体画像に対して、高さ方向に
複数の断面像を得るための高さを設定し、この設定した
複数の高さ位置の断面像を求め、この求めた各断面像の
位置からリードの曲がり方向を求めた後、半田付け検査
過程での検査位置を決定するのである。

請求項３記載の発明では、印刷配線基板上に実装半田付
けされたリード付き部品のリード半田付け部を三次元計
測して得られた立体画像に対して、予め分かっているリ
ードき部品実装の位置と、リード付き部品の半田付け領
域内の最大高さを示す部分の位置よりリードの曲がり方
向を求めた後、半田付け検査過程における検査位置を決
定するのである。

請求項４記載の発明では、請求項２又は３記載の発明に
おいて、リードの曲がり方向と逆方向に検査ラインを設
定し、検査ライン上の高さ位置の差分値より半田付け形
状の良否を判定する半田付け検査過程を持つものであ
る。

請求項５記載の発明では、請求項２又は３記載の発明に
おいて、リードの曲がり方向と逆方向に検査ラインを設
定し、検査ライン上の高さ位置より半田付け形状の曲率
を求めて半田付け形状の良否を判定する半田付け検査過
程を持つのである。

［作用］ 本発明は、三次元計測により得られた立体画像を用いる
ため、半田付け部の良否判定が精度良く行えるのであ
る。

特に請求項１記載の発明によれば、三次元計測して得ら
れた立体画像に対して、高さ方向に複数の断面像を得る
ための高さを設定し、この設定した複数の高さ位置の断
面像より断面積を求め、この求めた断面積の内相隣接せ
る高さ位置の断面積間の差を夫々求め、この求めた断面
積間の差と高さ位置のレベル差とより半田ぬれ角度を求
め、この求めた半田ぬれ角度から半田付け形状の良否を
判定するから、良好な半田付けのぬれ角度の半田付け形
状を判定することができる。

請求項２記載の発明によれば、三次元計測して得られた
立体画像に対して、高さ方向に複数の断面像を得るため
の高さを設定し、この設定した複数の高さ位置の断面像
を求め、この求めた各断面像の位置からリードの曲がり
方向を求めた後、半田付け検査過程の検査位置を決定す
るので、検査対象の位置決め精度をあまり必要としな
い。

請求項３記載の発明によれば、三次元計測して得られた
立体画像に対して、予め分かっているリード付き部品実
装の位置と、リード付き部品の半田付け領域内の最大高
さを示す部分の位置よりリードの曲がり方向を求めた
後、半田付け検査過程における検査位置を決定するの
で、請求項４記載の発明と同様に検査対象の位置決め精
度をあまり必要としない。

請求項４記載の発明によれば、リードの曲がり方向と逆
方向に検査ラインを設定し、検査ライン上の高さ位置の
差分値より半田付け形状の良否を判定する半田付け検査
過程を持つものであるから、位置決め精度をあまり要求
されることなく、良好な半田付け形状の判定が行える。

請求項５記載の発明によれば、リードの曲がり方向と逆
方向に検査ラインを設定し、検査ライン上の高さ位置よ
り半田付け形状の曲率を求めて半田付け形状の良否を判
定する半田付け検査過程を持つものであるから、請求項
３記載の発明と同様に位置決め精度をあまり要求される
ことなく、良好な半田付け形状の判定が行える。

［実施例］ 以下本発明を実施例により説明する。

第１図は本発明方法を採用した検査システムの構成を示
しており、三次元画像検出装置１は印刷配線基板上に実
装半田付けされたリード付き部品のリード半田付け部を
三次元計測するための装置であり、検査対象となる印刷
配線基板上のリード付部品のリード半田付け部の高さを
計測し、移動機構２により印刷配線基板を移動させて計
測箇所を変えることにより三次元データを求めるように
なっている。この三次元データは画像メモリ３に格納
し、画像処理部４で検査判定を行うのである。尚制御部
５は移動機構２の制御を行うものであり、全体制御部６
は三次元画像検出装置１、画像メモリ３、画像処理部
４、制御部５などシステム全体を制御するものである。

次に上記システムを使用した本発明方法の実施例１を第
２図のフローチャートに基づいて説明する。

この実施例１ではステップで処理を開始し、ステップ
では予め教示された検査領域データに基づき、検査領
域を設定し、ステップでは基板高さ検出ポイントの高
さを計測して基板高さH₀を測定する。

次いでステップでは予め設定されている断面積を求め
るためのオフセット高さdiを上記基板高さH0に加算し、
断面積を求めるレベルhi（但しｉ＝０〜ｎ）を決定す
る。

次のステップでは上記基板高さH0よりαだけ引いレベ
ルhdを決定する。このような決定後、ステップでは第
３図に示すように下位レベルhkでの断面積Skを求め、ス
テップで断面積Skと、半田無し不良を判別する第４図
（ａ）に示す良品に対応した規格の断面積とを比較し、
規格値より断面積Skが第４図（ｂ）に示すように小さけ
れば半田無しと判定する。

次にステップにおいて上記レベルhdでの穴の断面積Sd
を求める。このレベルhdは基板高さH0より低いため、良
好な半田付けが為されている場合、断面積Sdは０となる
が、穴が空いている場合には断面積Sdの値を予め設定し
ている規格値と比較することにより穴あき不良を判定す
ることができる。ステップはこの穴あき不良の判定ス
テップである。

ステップ〜の間では各高さhiの断面積Si（但しｉ＝
０〜ｎ）を求め、夫々の半田不足、不良を判定するため
の規格値（断面積）と比較し、測定した断面積が規格値
より小さければ、半田不足と判定し、次に夫々の半田過
剰を判別する規格値（断面積）と比較し規格値より大き
ければ、半田過剰と判定する。

次のステップでは断面積間の差dsiを求める。

dsi＝（Si₊₁−Si）/Si ステップでは良好な半田付け形状のdsiとの比較を求
め、その率が（100−ε_１）％〜（100−ε_２）％（但し
ε₁,ε_２＞０）の間になければ半田付け形状不良と判定
する。

ステップでSi^1/2を、ステップでSi₊₁ ^1/2を夫々求め
る。ここで第５図に示すように、良好な半田付け状態な
らば各断面形状はほぼ円形になっているため、断面積Si
₊₁とSiを求めた夫々のレベルHiとHi₊₁の間には次のよう
な関係式が成立しｉとｉ＋１との間の半田ぬれ角度θｉ
は θｉ＝tan^-1｛π^1/2（Hi−Hi₊₁） ／（Si^1/2−Si₊₁ ^1/2）｝ となる。

ステップではステップで求めたθｉ（但しｉ＝０〜
ｎ）を良好な半田付けのぬれ角度範囲と比較し、半田付
け形状の良否を判定する。そしてステップでｉ＝０と
判定されるまでステップ〜までの処理を繰り返して
行い、ステップでｉ＝ｎと判定されると、検査過程が
終了する。

実施例２ 上記実施例１ではリード半田付け部の断面積を利用して
半田量の良否や、半田付け形状の良否を判定していた
が、本実施例はリードの曲がり方向を利用したものであ
る。

第６図は本実施例のフローチャートを示しており、以下
実施例をこのフローチャートに沿って説明する。

まずステップで処理を開始し、ステップで予め教示
された検査領域データに基づき検査領域を設定し、ステ
ップで第７図に示す基板高さ検出ポイントＡの高さを
計測し、基板高さH0を測定する。

ステップで基板高さH₀に予め設定されている断面像を
求めるためのオフセット高さdiを加算し、断面像を求め
るレベルhiを決定する。但ｉ＝０〜１とする。

ステップ〜ステップの間で各レベルhiでの断面積を
求め、ステップで各断面像の重心座標（Xgi,Ygi）
［第４図において＋マークで表示］の直線近似を行いリ
ードが曲がっている方向Ｂを決定する。

次にステップで最上位hjの断面のリードの曲がり方向
Ｂに対して第７図に示すように180゜の方向にある周上
の点ｐを求める。また、ステップで最下位haの断面の
リードの曲がり方向Ｂに対して180゜の方向にある点ｑ
を求める。

次のステップでは点ｐと点ｑを結ぶ肩の検査ラインを
決定する。

ステップではこの検査ライン上の画素の高さを測定
し、ステップでは点ｐから点ｑへ向かって各画素を高
さを良好な半田付け形状の高さを比較して半田付け形状
の良否を判定する。

次にこの判定が良好な場合にはステップで、第11図又
は第13図のフローチャートに示すリード付き部品の半田
付け形状検査過程を経て検査を終了する。

実施例３ 実施例２では複数断面を用いてリードの曲がり方向の決
定を行うものであるが、本実施例は最大高さによってリ
ードの曲がり方向を決定するものである。

以下第８図のフローチャートに基づいて本実施例を説明
する。

まず実施例２と同様にステップで処理を開始し、ステ
ップで予め教示された検査領域データに基づき検査領
域を設定し、ステップで第９図に示す検査領域内の最
大高さを示す位置Ｃを求める。ここでリード足が挿入に
される孔の位置Ｄは検査領域に対する相対座標として予
め分かっているため、点Ｃと点Ｄとの位置関係によりス
テップで第９図に示すリード曲がり方向Ｂを決定す
る。

次にステップでリード足挿入位置Ｄ上にある点ｐを求
める。またステップで点ｐよりリード曲がり方向Ｂと
逆方向に延長した直線と検査領域との交点ｑを求める。

ステップで肩の検査ラインを点ｐとｑとを結ぶ線で決
定する。

ステップではこの検査ライン上の画素の高さを測定
し、ステップでは点ｐから点ｑへ向かって各画素の高
さを良好な半田付け形状の高さと比較して半田付け形状
の良否を判定する。

この判定が良好な場合にはステップで、第１図又は第
13図のフローチャートに示すリード付き部品の半田付け
形状検査過程を経て検査を終了する。

次に上記実施例２又は実施例３に採用する半田付け形状
検査過程に採用した検査方法を説明する。

第10図はその検査方法の一例の原理を示し、第11図はそ
のフローチャートを示している。

第10図のイ曲線は点ｐと点ｑとを結ぶ検査ラインの半田
付けのぬれ上がり状態を示しており、同図の曲線ロは点
ｐから点ｑへ向けての２点間の差分値を示しており、こ
の図から明らかなように半田付けの濡れ上がり不十分な
場合、差分値が負の値から正の値を示す部分があり、良
好な半田付け形状の場合にはなだらかに下降しているた
め、負の値から０になる。つまり差分値が正の場合には
不良となるのである。

この検査方法を第11図のフローチャートに基づいて説明
すると、ステップで検査過程を開始し、ステップで
検査ラインの点piの高さhpiを求め、次のステップで
点piより下降した点pi₊₁の高さを求め、ステップで両
方の高さの差分値hpi₊₁−hpiを求め、ステップで差分
値の正負を判定し、正ならば不良と判定する。ステップ
で良と判定されると、ステップの判定がｑ＝pi₊₁で
なければ、ステップに戻り、上記の過程を繰り返し、
ステップでの判定がｑ＝pi₊₁であればステップで検
査過程が終了となる。

第13図は第12図に示す点ｐと点ｑとを結ぶ検査ラインの
曲率を求めることによって半田付け形状の不良判定を求
める検査方法のフローチャートを示しており、この場合
にはステップで処理を開始し、ステップでｐ点と、
ｑ点を結ぶ検査ライン上の高さデータより曲率を求め、
ステップで良好な半田付け形状の曲率と比較して半田
付け形状の良否を判定し、ステップで終了する。

［発明の効果］ 本発明は、三次元計測により得られた立体画像を用いる
ため、半田付け部の良否判定が精度良く行える効果があ
る。

特に請求項１記載の発明は、三次元計測して得られた立
体画像に対して、高さ方向に複数の断面像を得るための
高さを設定し、この設定した複数の高さ位置の断面像よ
り断面積を求め、この求めた断面積の内相隣接せる高さ
位置の断面積間の差を夫々求め、この求めた断面積間の
差と高さ位置のレベル差とより半田ぬれ角度を求め、こ
の求めた半田ぬれ角度から半田付け形状の良否を判定す
るから、良好な半田付けのぬれ角度の半田付け形状を判
定することができるという効果がある。

請求項２記載の発明は、三次元計測して得られた立体画
像に対して、高さ方向に複数の断面像を得るための高さ
を設定し、この設定した複数の高さ位置の断面像を求
め、この求めた各断面像の位置からリードの曲がり方向
を求めた後、半田付け検査過程の検査位置を決定するの
で、検査対象の位置決め精度をあまり必要としないとい
う効果がある。

請求項３記載の発明は、三次元計測して得られた立体画
像に対して、予め分かっているリード付き部品実装の位
置と、リード付き部品の半田付け領域内の最大高さを示
す部分の位置よりリードの曲がり方向を求めた後、半田
付け検査過程における検査位置を決定するので、請求項
２記載の発明と同様に検査対象の位置決め精度をあまり
必要としないという効果がある。

請求項４記載の発明は、リードの曲がり方向と逆方向に
検査ラインを設定し、検査ライン上の高さ位置の差分値
より半田付け形状の良否を判定する半田付け検査過程を
持つものであるから、位置決め精度をあまり要求される
ことなく、良好な半田付け形状の判定が行えるという効
果がある。

請求項５記載の発明は、リードの曲がり方向と逆方向に
検査ラインを設定し、検査ライン上の高さ位置より半田
付け形状の曲率を求めて半田付け形状の良否を判定する
半田付け検査過程を持つものであるから、請求項６記載
の発明と同様に位置決め精度をあまり要求されることな
く、良好な半田付け形状の判定が行えるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる検査システムの構成図、第２図
は本発明の実施例１のフローチャート、第３図は同上の
半田不足検査の説明図、第４図（ａ）は同上で良品と判
定される場合の断面図、第４図（ｂ）は同上で不良品と
判定される場合の断面図、第５図は同上の半田ぬれ検査
の説明図、第６図は本発明の実施例２のフローチャー
ト、第７図は同上の説明図、第８図は本発明の実施例３
のフローチャート、第９図は同上の説明図、第10図は実
施例２又は実施例３に用いる形状検査方法の一例の原理
説明図、第11図は同上のフローチャート、第12図は実施
例２又は実施例３に用いる形状検査方法の他の例の原理
説明図、第13図は同上のフローチャートである。 １は三次元画像検出装置、２は移動機構、３は画像メモ
リ、４は画像処理部、５は制御部、６は全体制御部であ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印刷配線基板上に実装半田付けされたリー
   ド付き部品のリード半田付け部を三次元計測して得られ
   た立体画像に対して、高さ方向に複数の断面像を得るた
   めの高さを設定し、この設定した複数の高さ位置の断面
   像より断面積を求め、この求めた断面積の内相隣接せる
   高さ位置の断面積間の差を夫々求め、この求めた断面積
   間の差と高さ位置のレベル差とより半田ぬれ角度を求
   め、この求めた半田ぬれ角度から半田付け形状の良否を
   判定することを特徴としたリード付き部品の半田付け部
   の検査方法。
2. 【請求項２】印刷配線基板上に実装半田付けされたリー
   ド付き部品のリード半田付け部を三次元計測して得られ
   た立体画像に対して、高さ方向に複数の断面像を得るた
   めの高さを設定し、この設定した複数の高さ位置の断面
   像を求め、この求めた各断面像の位置からリードの曲が
   り方向を求めた後、半田付け検査過程の検査位置を決定
   することを特徴とするリード付き部品の半田付け部の検
   査方法。
3. 【請求項３】印刷配線基板上に実装半田付けされたリー
   ド付き部品のリード半田付け部を三次元計測して得られ
   た立体画像に対して、予め分かっているリード付き部品
   実装の位置と、リード付き部品の半田付け領域内の最大
   高さを示す部分の位置よりリードの曲がり方向を求めた
   後、半田付け検査過程における検査位置を決定すること
   を特徴とするリード付き部品の半田付け部の検査方法。
4. 【請求項４】リードの曲がり方向と逆方向に検査ライン
   を設定し、検査ライン上の高さ位置の差分値より半田付
   け形状の良否を判定する半田付け検査過程を持つことを
   特徴とする請求項２又は３記載のリード付き部品の半田
   付け部の検査方法。
5. 【請求項５】リードの曲がり方向と逆方向に検査ライン
   を設定し、検査ライン上の高さ位置より半田付け形状の
   曲率を求めて半田付け形状の良否を判定する半田付け検
   査過程を持つことを特徴とする請求項２又は３記載のリ
   ード付き部品の半田付け部の検査方法。