JPH07159338A - はんだ付け検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 はんだ付けの良否を所定の領域における光の
反射輝度に基づいて判定するにあたり、はんだの形状の
ばらつきによって発生するはんだ付け良否の誤判定をな
くし、その判定精度を向上することを目的とする。 【構成】 はんだの形状の応じて、前記所定の領域を複
数に分割し配置する。すなわち、はんだ付けがなされる
べき部分、及びはんだ不良時に顕著にその形状が変化す
る部分に前記分割された領域を配置する。そしてこの領
域内の光の明暗の面積比に基づいてはんだ付けの良否を
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、基板上のはんだ付けの
良否を判定するはんだ付け検査方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、はんだ付けの良否を判定するには、
例えば特開平２−２１２７４７号公報に示されるよう
に、はんだ付けがなされた電子部品の周辺に光を当て、
主にこのはんだ付け部分から反射されてくる光の明暗の
面積比に基づいて行うようにしていた。

【０００３】図５は従来の検査装置を示す説明図であ
る。２０３は図示せぬ光源からの照射光で、この照射光
２０３は検査の対象となる電子部品やはんだ付け部分に
当てられるようになっている。２０１はプリント基板で
あって、その上面にはランド２０７が印刷されている。
更にこのランド２０７上には電極２０６を有するチップ
２０２があり、この電極２０６とランド２０７とがはん
だ２０５により接続されている。

【０００４】そして図に示すように、照射光２０３はそ
れぞれ電極２０６やはんだ２０５等に当たり反射光２０
４となる。電極２０６表面やランド２０７表面等、平面
状のものからの反射光２０４ｂ，２０４ｃは上方に設け
られたカメラ２００に入力されるが、傾斜しているはん
だ２０５の部分からの反射光２０４ａはカメラ２００に
入力されない。そこでこの反射光をカメラ２００で見る
と、図５下に示すように、反射光が入力される明部２０
８と入力されない暗部２０９とに区別される。従ってこ
れを検知領域２１０，２１１の範囲内において明部と暗
部との面積比を算出し、この面積比からはんだ良否を判
定する。すなわち、ある基準値を設定し、この基準値よ
り明部の面積が大きければ、はんだ２０５の量が少な
く、はんだ付け不良と判定できる。一方、明部の面積が
小さければ、はんだ２０５の量が多く、はんだ付けが良
好であると判定できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな良否判定では次のような問題を生ずる。すなわち、
はんだの形状はばらつきがあるため、図６に示すよう
に、電極２０６の一部にははんだ２０５が付かず、一方
電極２０６の他の部分にははんだが付着している場合も
ある。これははんだ付けの接続強度が弱く、はんだ付け
不良の状態であるが、全体としての明部の面積が基準値
より小さいときがあり、これを良品として誤判定してし
まうことになる。

【０００６】このような誤検出を避けるために、基準値
を大きくし、余程明部の面積が小さくないかぎり良品と
判定しないようにすることもできるが、このようにする
と、逆に良品であるのに不良と判定してしまう恐れがあ
り、基準レベルの設定変更だけでは精度よく良否を判定
できない。そこで本発明ははんだの形状ばらつきに影響
されず、精度よくはんだ付けの良否を判定できることを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板上における電子部品のはんだ付けの
良否を、所定の領域で判定するはんだ付け検査方法にお
いて、はんだの形状に応じて前記所定の領域を複数に分
割し配置し、分割された各々の領域における反射光の明
暗の面積比に基づいてはんだ付けの良否を判定するよう
にしたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明でははんだ付けの良否を、所定の領域で
判定するにあたり、この領域をはんだの形状に応じた領
域に分割し、配置する。そして分割された各々の領域に
おいて、反射光の明暗の面積比を検出する。例えば、あ
る領域で明の面積が大きければ、他の領域の明の面積が
小さくとも一部にはんだが付着していないとし、不良と
判定する。逆に全ての領域において明の面積が小さけれ
ば良と判定する。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の第一実施例を示すはんだ付け
検査装置の概略図である。基板１上には、ランド上に搭
載されたメルフ抵抗等の電子部品の電極にはんだ付けが
なされている。搬送レール２はこのはんだ付け工程済の
基板１を検査エリアに搬送するものである。

【００１０】３は搬送レール２により搬送されてきた基
板１上のカラー画像を取り込むＣＣＤカメラである。
尚、光源は図示しないがこのカメラ３とは別に設けられ
ている。このＣＣＤカメラ３は固定式であるが、搬送エ
リアにある基板１（搬送レール２）は図示せぬＸ−Ｙロ
ボット等により、予め分けられた基板１の各区画（例え
ば１区画当たり５０個程度の電子部品に相当）と該カメ
ラ３とが対向するよう、各区画のそれぞれを移動するの
で、ＣＣＤカメラ３は予め分けられた基板１の各々の区
画の画像を取り込むことができる（つまりカメラ３は相
対的に各区画を移動しそれぞれの画像をとらえる）。そ
してＣＣＤカメラ３はこの基板１の画像を示す信号を、
通信ラインを介して後述するコントローラ４へ出力す
る。尚、基板１はそのままで前記カメラ３が動くように
してもよい。

【００１１】コントローラ４は上述した画像を示す信号
を取り込んで基板１上からの反射光の輝度状態を認識
し、この状態によりはんだの良否を判定するものであ
る。またこの画像の信号を２値化処理して後述するモニ
タ５へ出力する。更にコントローラ４は、はんだの良否
に応じて警告ランプ６の点滅、不良区画の表示（図中で
示す表示器６１でその区画番号を表示する）、及び上述
したＸ−Ｙロボットの駆動を制御する。

【００１２】モニタ５はこの基板１の２値化した画像
（白、黒）を表示するものである。また警告ランプ６は
その点滅により、作業者にはんだ不良を知らせるもので
ある。尚、本例では白黒画像で表すようにしているが、
これに限らず、基板１の生画像をそのまま表示するよう
にしてもよい。更に図２を用いて詳細に説明する。図２
（ａ）は上述した検査装置の構成図である。本図に示す
ように、基板１に搭載されたメルフ抵抗１２の両電極に
は、ディップ工程等によりはんだ１３が付着している。
このようなはんだ１３の状態の画像をＣＣＤカメラ３は
コントローラ４へ出力する。

【００１３】一方、コントローラ４は、２値化回路４
１，面積抽出回路４２，及び判定制御回路４３から構成
されている。２値化回路４１は画像を取り込み、該回路
４１のメモリに内蔵された２値化用閥値に基づき、画像
内の反射光の輝度がこの２値化用閥値より大きければ明
（白）とし、閥値より小さければ暗（黒）と判定して、
原画像を白，黒の２値に振り分けるものである。この２
値化した信号をモニタ５へも出力する。

【００１４】明部面積抽出回路４２はこの白の占める面
積を求めるものである。すなわち、本例では図に示すよ
うに、３つに分割された検知領域１４，１５，１６のそ
れぞれについて、１つの検知領域内にある明部の占める
面積を画素数として抽出する。そして１つの検知領域の
面積（画素数）とこの明部の占める面積（画素数）との
面積比を、検知領域１４，１５，１６それぞれについて
算出する。

【００１５】次にこの検知領域１４，１５，１６につい
て詳細に説明する。図２（ｂ）に示すように、本例にお
ける各検知領域１４，１５，１６は、メルフ抵抗１２の
縦方向（Ａ）に３列で配置されている。これら領域の面
積は全て同一であり、領域１５は抵抗１２の縦方向の中
央に添って設けられている。一方、検知領域１４，１６
は、メルフ抵抗１２電極の縦方向における上下端部付近
に各々設けられているが、これら３つの検知領域は過去
のはんだ形状データを基に、はんだ不良が起こったとき
にはんだの形状が顕著に変化する部分を覆うように設け
られている。

【００１６】尚、図中の斜線部分１７ははんだ１３の斜
形状により、反射光がカメラ３に入力されず、暗部にな
っていることを示し、また１８は反射光が平面形状によ
り反射光がカメラ３に入力された明部であることを示
す。このように、本例における明部面積抽出回路４２
は、メルフ抵抗１２の両電極について、それぞれの検知
領域における明部の面積、そして面積比を求め、この面
積比を後述する判定制御回路４３へ出力する。

【００１７】判定制御回路４３はこの面積比を取り込
み、検知領域１４，１５，１６のそれぞれについて、予
め定められた基準範囲（例えば面積比０％〜４０％の固
定値）と比較し、取り込んだ面積比が前記基準範囲以上
となると、その領域におけるはんだ１３の量が少なく、
はんだの不濡れやテンプラ等があると判定する。一方、
面積比が基準範囲内にあればこの領域におけるはんだの
状態は正常であると判定する。

【００１８】尚、この基準範囲は実験や過去のデータ等
によりはんだ正常，不良時の面積比に基づいて設定され
ており、各検知領域１４，１５，１６の何れにおいても
同一であるとする。そして判定制御回路４３はどれか１
つの検知領域でもここの面積比が基準範囲外にあると、
はんだ不良があると判定して警告ランプ６へ点滅動作を
させる点滅信号、表示器６１へ不良区画を表示させるた
めの信号、及びＸ−Ｙロボットへ駆動停止させる停止信
号を各々出力する。

【００１９】尚、本例の２値化回路４１，面積抽出回路
４２，及び判定制御回路４３を一括してＣＰＵ（中央処
理装置），ＲＯＭ（リードオンリメモリ），ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）で構成し、ソフト的に処理して
もよい。また暗部の面積比を抽出する代わりに、明部の
面積比を求め、ここから正常，不良を判定するようにし
てもよい。

【００２０】次に本例についての動作を説明する。図１
において、はんだ工程済の基板１が検査装置の搬送エリ
アに搬送されると、ＣＣＤカメラ３は基板１の各区画毎
を画像としてとらえる。この画像はモニタ５により２値
化表示され、作業者はこの画像を目視により明部の占め
る面積を抽出し、この面積の大きさによりはんだの不良
をチェックする。一方でコントローラー４により自動チ
ェックする。

【００２１】すなわち、２値化回路４１は原画像を２値
化して白、黒に振り分け、面積抽出回路４２が白（明
部）である画素の占める面積を算出し、そして上述した
面積比を求める。更に判定制御回路４３はこの面積比と
上述した基準範囲とを比較する。例えば図３ははんだ付
けの正常状態（ａ）、不良状態（ｂ）〜（ｄ）を示すも
のであるが、図３（ａ）の場合、はんだ１３がこれらの
領域にわたって付着しており、各領域１４〜１６におい
て暗部１７の占める面積は比較的大きく、その分明部１
８の占める面積は小さくなっている。従って本例の場
合、判定制御回路４３において、明部の面積比は上述し
た基準範囲に含まれることになり、この図（ａ）のはん
だ状態を正常と判定する。これにより、警告ランプ６の
点滅や不良区画表示は行われない。

【００２２】次に図３（ｂ）ではテンプラ（はんだを介
して電極とランドとの接続がなされない状態）、即ちは
んだ１３が電極に付着せず、ランド１１上で略半球状に
固まった状態を示しているが、このようなはんだの頂点
付近は平面なため、ここでは１８０°の反転反射となっ
てカメラ３に入力されるので、ここの部分は明部１８ｂ
となる。

【００２３】従ってこの場合、本例では検知領域１４，
１６では明部の占める面積が小さく、判定制御回路４３
において、明部の面積比は上述した基準範囲に含まれる
ことになるが、検知領域１５の位置ははんだの頂点部分
を含んでいるため、この領域での明部１８ｂの占める面
積は大きく、面積比は基準範囲を越えることになるた
め、判定制御回路４３は警告ランプ６の点滅や不良区画
表示を行う。

【００２４】このように、暗部１７ｂの占める全体の面
積は図３（ａ）で示す暗部の面積と殆ど変わらないが、
テンプラ状態であるときの明部を検知領域１５で捉えて
いるので、ここではんだ不良を確実に検出できる。更に
図３（ｃ）では電極とランド１１の接続部分の一部には
んだの不着があることを示すものであるが、このような
不着の部分（ランド１１がそのまま露出している部分）
は平面なため、ここでは１８０°の反転反射となってカ
メラ３に入力されるので、ここの部分は明部１８ｃとな
る。

【００２５】従ってこの場合、検知領域１４，１５では
明部の占める面積が小さく、判定制御回路４３におい
て、明部１８ｃの面積比は上述した基準範囲に含まれる
ことになるが、検知領域１６の位置ははんだの不着部分
を含んでいるため、この領域での明部１８ｃの占める面
積は大きく、面積比は基準範囲を越えることになるた
め、判定制御回路４３は警告ランプ６の点滅や不良区画
表示を行う。

【００２６】このように、暗部１７ｃの占める全体の面
積は図３（ａ）で示す暗部の面積と殆ど変わらないが、
一部不着であるときの明部１８ｃを検知領域１６で捉え
ているので、ここではんだ不良を確実に検出できる。更
に図３（ｄ）ではメルフ抵抗１２の位置ずれ（円筒形の
ため転がりやすい）、すなわちメルフ抵抗１２のずれに
伴い、はんだ全体が図中の下側へ移動した状態を示すも
のであるが、移動した後の部分（ランド１１が露出して
いる部分）は平面なため、ここでは１８０°の反転反射
となってカメラ３に入力されるので、ここの部分は明部
１８ｄとなる。

【００２７】従ってこの場合、検知領域１５，１６では
明部の占める面積が小さく、判定制御回路４３におい
て、明部の面積比は上述した基準範囲に含まれることに
なるが、検知領域１４の位置ははんだの移動した後の部
分を含んでいるため、この領域での明部１８ｄの占める
面積は大きく、面積比は基準範囲を越えることになり、
判定制御回路４３は警告ランプ６の点滅や不良区画表示
を行う。

【００２８】このように、暗部１７ｄの占める全体の面
積は図３（ａ）で示す暗部の面積と殆ど変わらないが、
位置ずれであるときの明部を検知領域１４で捉えている
ので、ここではんだ不良を確実に検出できる。不良発生
時には作業者は表示器６１の表示を見ながら不濡れの箇
所（区画）をモニタ５でチェックする。更に停止信号の
出力により基板１の搬送はしないため、後工程に不良基
板を流さないようにすることができる。

【００２９】尚、本例では検知領域を３分割したがこれ
に限らず２分割や４分割等でもよい。要ははんだの形状
に合わせ、はんだが付着すべき部分、及び不良時にはん
だ形状が顕著に変化する部分に検知領域を分割，配置す
ればよい。次に本発明の第二の実施例について説明す
る。図４は本例の検知領域を示す説明図である。尚、図
３と同等なものには同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００３０】図３と異なる点はメルフ抵抗１２の横方向
（Ｂ）に検知領域２０，２１，２２を配置したことにあ
る。すなわち、図４はメルフ抵抗１２が基板搬送時の振
動等により、右横方向へ移動し、はんだ１３から剥がれ
た状態を示すものであるが、検知領域２２ははんだ付け
がなされるべき電極の端部の上下縦方向（Ａ）にわたっ
て配置されているため、このような不良状態になると、
検知領域２２内における明部２４の面積比が大きくな
る。従ってこの面積比は基準範囲を越えるため、判定制
御回路４３はこれを不良と判定できる。

【００３１】尚、検知領域２０はランド１１の端部にわ
たって配置されているが、この検知領域２０においての
み基準範囲を例えば１０％〜３０％とし、面積比が１０
％以下なら（つまり暗部２３の面積大）、はんだが過多
でランド１１外へ流出しているため不良であると判定す
る処理を追加すればはんだ不良をより一層精度良く検出
できる。

【００３２】更に、一回のはんだ検査につき、まず第一
の実施例である検査範囲でまずはんだ付けの良否を判定
し、次に第二の実施例である検査範囲で良否を判定する
という二重のチェックを行うようにしてもよい。従っ
て、検査範囲１４，１５，１６、及び２０，２１，２２
のうち何れかの面積比が基準範囲を越えれば不良と判定
する。

【００３３】このように二重のチェックを行うことで、
より一層はんだ付けの良否を精度よく判定できる。尚、
以上について電子部品をメルフ抵抗としたがこれに限ら
ず、箱型のチップ部品等、他の部品でも適用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上本発明によれば、はんだの形状ばら
つきに影響されず、精度よくはんだ付けの良否を判定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すはんだ付け検査装置の
概略図である。

【図２】本発明の一実施例を示すはんだ付け検査装置の
説明図である。

【図３】各種のはんだ付け状態を示す説明図である。

【図４】本発明の第二の実施例を示すはんだ付け検査装
置の構成図である。

【図５】従来の検査装置を示す説明図である。

【図６】はんだ付け不良時の状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・基板 ３・・・ＣＣＤカメラ ４・・・コントローラ １４、１５、１６・・・検知領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上における電子部品のはんだ付けの
   良否を、所定の領域で判定するはんだ付け検査方法にお
   いて、 はんだの形状に応じて前記所定の領域を複数に分割し配
   置し、分割された各々の領域における反射光の明暗の面
   積比に基づいてはんだ付けの良否を判定するようにした
   ことを特徴とするはんだ付け検査方法。