JPH11190703A - 部品検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品のプリント基板への半田付け状態を的確
に検査することを目的とする。 【解決手段】 プリント基板７とこのプリント基板７上
に実装された部品９との間隙を部品側面から照明する照
明手段１，３，５と、この照明手段１，３，５で照明さ
れたプリント基板７と部品９との間隙を撮像する撮像手
段１１，１３，１５と、照明手段１，３，５および撮像
手段１１，１３，１５を被検査対象の部品９に対し所定
の検査位置に移動配置する移動配置手段と、撮像手段１
１，１３，１５による撮像結果を表示する表示手段１７
と、を有し、各種部品が入り組んだプリント基板上に実
装された部品下部の隙間を側面から肉眼で直接観察する
ことを可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板に実
装された部品の半田付け状態を検査する部品検査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品のプリント基板への実装におい
ては、半田付けが確実になされていることが重要である
が、半田付け部分が部品の直下となって直接視認できな
い部品実装、例えばボールグリッドアレイ部品（以下、
適宜「部品」という）の実装の場合には、特に、半田付
けの状態の検査が難しい。

【０００３】例えば、図５に示すように機械的接触をも
って試験を行なう方法では、部品周辺回路に対して有効
であっても、部品１０１をプリント基板１０３に実装固
定している半田ボール１０５自身へプローブ１０７を直
接接触することができない。Ｘ線を使用した検査では、
半田ボール間の半田ブリッジ状態は容易に発見できるも
のの、半田ボールがプリント基板上のパッドから浮き上
がった状態を検出することは困難である。また、Ｘ線装
置は取り扱いが難しく、装置自身も高価である。通電検
査では、不良基板と判定された場合、不良箇所を特定す
るために周辺回路の影響を考慮した複雑な解析作業を要
する。部品が搭載されるような高密度実装基板では、こ
の解析作業は大きな負担となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、例えば半
田ボールを用いた半田付け状態の検査については、従来
より適当な方法がなく、適当な検査手段の出現が切望さ
れている。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、部品のプリント基板への半田付け状
態を的確に検査し得る部品検査装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、プリント基板とこのプリ
ント基板上に実装された部品との間隙を部品側面から照
明する照明手段と、この照明手段で照明されたプリント
基板と部品との間隙を撮像する撮像手段と、照明手段お
よび撮像手段を被検査対象の部品に対し所定の検査位置
に移動配置する移動配置手段と、撮像手段による撮像結
果を表示する表示手段と、を有することを要旨とする。
この構成により、各種部品が入り組んだプリント基板上
に実装された部品下部の隙間を側面から肉眼で直接観察
することが可能となる。

【０００７】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
発明において、撮像手段からの画像データに基づいて部
品をプリント基板に実装固定している半田付け状態を判
定する判定手段を有することを要旨とする。この構成に
より、半田付け状態を人手を介することなく、自動で行
なうことができる。

【０００８】請求項３記載の本発明は、請求項２記載の
発明において、前記判定手段が、部品のプリント基板に
おける取り付け高さを求める取付高さ演算手段と、求め
た取り付け高さから当該部品のプリント基板に対する取
り付け角度を求める取付角度演算手段と、求めた取り付
け高さおよび取り付け角度に基づいて半田付け状態を判
定する状態判定手段とを有することを要旨とする。この
構成により、半田を直接観察できない場合でも、半田付
け状態を的確に判断することができる。

【０００９】請求項４記載の本発明は、プリント基板と
このプリント基板上に実装された部品との間隙を部品側
面から照明する照明手段と、当該部品を挟んで照明手段
に対向する位置に配置され、プリント基板と部品との間
隙の透過光を撮像する撮像手段と、照明手段および撮像
手段を被検査対象の部品に対し所定の検査位置に移動配
置する移動配置手段と、撮像手段で撮像した透過光に基
づいて部品をプリント基板に実装固定している半田付け
状態を判定する判定手段を有することを要旨とする。こ
の構成により、部品下部であって、外部から観察不可能
な位置にある半田を含めて、半田付け状態を判断するこ
とができる。特に、照明手段としてレーザのような指向
性の高い光を用いると効果的である。

【００１０】請求項５記載の本発明は、請求項１または
４記載の発明において、前記照明手段が、光源と、光源
からの光を照明部位に誘導する光誘導手段を具備し、ま
た、前記撮像手段が、カメラと、このカメラに被撮像光
を誘導する光誘導手段を具備することを要旨とする。こ
の構成により、部品下部の隙間の的確な撮像を可能にし
ている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明の実施
の形態を説明する。

【００１２】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
検査装置を示す図である。同図において、１は光源で、
光ファイバ３およびこの光ファイバ３の先端に設けられ
ている光屈折部５を介してプリント基板７とこのプリン
ト基板７上に実装された部品９との間隙を照明するもの
である。１１は、照明されたプリント基板７と部品９と
の間隙を光屈折部１３および光ファイバ１５を介して撮
像するカメラである。ここで、光源１、光ファイバ３、
光屈折部５とカメラ１１、光ファイバ１５、光屈折部１
３とは、観測位置を適宜変えるため、図示していない移
動配置手段によりプリント基板７に対し相対的に移動可
能であるが、この場合、プリント基板７を固定して光源
１、カメラ１１側を移動してもよいし、逆にプリント基
板７を光源１、カメラ１１に対して移動させてもよい。
１７は、このカメラ１１からの撮像信号を受けてこれを
画像表示する画像表示装置である。なお、光屈折部５，
１３は、光ファイバ３，１５と共に光誘導手段を構成す
るものであるが、部品９とプリント基板７との狭い隙間
に対し光を誘導あるいは採光するためのもので、例えば
偏光器などが用いられる。

【００１３】したがって、本実施の形態によれば、光源
１からの光に基づいて部品９とプリント基板７との狭い
隙間空間が照明され、この照明された隙間空間をカメラ
１１で撮像し、この結果を画像表示装置１７に表示出力
するようにしているので、検査者が部品９の最外周部の
半田ボール１９の状況を部品側面から観察することがで
きる。

【００１４】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
検査装置を示す図である。その特徴としては、カメラ１
１からの画像データに基づき画像処理部２１で形状パタ
ーンを抽出し、判定部２３でこの形状パターンから半田
ボール１９の半田付け状態を判定するようにしたことに
ある。なお、図２において、図１と同一物には同一の符
号を付すこととする。

【００１５】したがって、本実施の形態によれば、部品
９の最外周部の半田ボール１９の状況検査を人間の視覚
を頼ることなく自動で行なうことができる。

【００１６】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
検査装置を示す図である。その特徴としては、カメラ１
１からの画像データに基づき画像処理部２１で形状パタ
ーンを抽出後、この抽出した形状パターンに基づき部品
取付高さ演算部２５において部品９の取り付け高さを求
め、さらにこの求めた取り付け高さに基づいて部品取付
角度演算部２７で部品９のプリント基板７に対する取り
付け角度を求め、そして判定部２９でこの求めた取り付
け高さおよび取り付け角度を良品データと比較すること
で半田ボール１９の半田付け状態を判定するようにした
ことにある。なお、ここで、取り付け高さの算出につい
ては、単一側面の画像を元に算出する方法と、複数の側
面から取り込んだ形状パターンから算出する方法のどち
らを用いてもよい。また、図３において、図２と同一物
には同一の符号を付すこととする。

【００１７】したがって、本実施の形態によれば、半田
ボール１９の綿密な状況検査を人間の視覚に頼ることな
く自動で行なうことができる。

【００１８】図４は、本発明の第４の実施の形態に係る
検査装置を示す図である。その特徴としては、光源とし
てレーザ発振装置３１を用いると共に、このレーザ発振
装置３１からのレーザ光を部品９とプリント基板７との
間隙に誘導する光屈折部５を、当該間隙を挟んで光屈折
部１３に対向する位置に配置することで、当該間隙を透
過する透過レーザ光をカメラ１１にて観測するようにし
たことにある。なお、図４において、図２と同一物には
同一の符号を付すこととする。

【００１９】したがって、本実施の形態によれば、特
に、部品９下部に配置された外部から確認できない位置
の半田ボール１９の半田付け状態を判定することができ
る。すなわち、部品下部の半田ボール１９に半田ブリッ
ジがある場合には、光屈折部５を介して照射されたレー
ザ光が全く透過しないか、あるいは大幅な光量不足とな
って観測される。また半田ボール１９の浮きや、形状に
異常がある場合などは、照射したレーザ光によって、部
品下部に整列した半田ボール１９表面による反射光が変
化するので、予め取り込んでおいた良品データとの比較
によって、不良の発見が可能となるのである。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
本発明によれば、各種部品が入り組んだプリント基板上
に実装された部品下部の隙間を側面から肉眼で直接観察
することが可能となり、もって部品の半田付け状態を的
確に検査することができる。

【００２１】請求項２記載の本発明によれば、撮像デー
タに基づいて半田付け状態を自動判定するようにしたの
で、半田付け状態を人手を介することなく、自動で行な
うことができる。

【００２２】請求項３記載の本発明によれば、撮像デー
タに基づいて得た部品の取り付け高さおよび取り付け角
度により半田付け状態を自動判定するようにしたので、
半田を直接観察できない場合でも、半田付け状態を的確
に判断することができる。

【００２３】請求項４記載の本発明によれば、照明手段
と撮像手段を部品を挟んで対向配置し、透過光に基づい
て半田付け状態を判定するようにしたので、部品下部で
あって、外部から観察不可能な位置にある半田を含め
て、半田付け状態を判断することができる。

【００２４】請求項５記載の本発明によれば、部品下部
の隙間の的確な撮像を可能にしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す図である。

【図５】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ３，１５ 光ファイバ ５，１３ 光屈折部 ７ プリント基板 ９ 部品 １１ カメラ １７ 画像表示装置 １９ 半田ボール ２１ 画像処理部 ２３，２９ 判定部 ２５ 部品取付高さ演算部 ２７ 部品取付角度演算部 ３１ レーザ発振装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 英士 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板とこのプリント基板上に実
   装された部品との間隙を部品側面から照明する照明手段
   と、 この照明手段で照明されたプリント基板と部品との間隙
   を撮像する撮像手段と、 照明手段および撮像手段を被検査対象の部品に対し所定
   の検査位置に移動配置する移動配置手段と、 撮像手段による撮像結果を表示する表示手段と、 を有することを特徴とする部品検査装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の検査装置において、撮像
   手段からの画像データに基づいて部品をプリント基板に
   実装固定している半田付け状態を判定する判定手段を有
   することを特徴とする請求項１記載の部品検査装置。
3. 【請求項３】 前記判定手段は、部品のプリント基板に
   おける取り付け高さを求める取付高さ演算手段と、求め
   た取り付け高さから当該部品のプリント基板に対する取
   り付け角度を求める取付角度演算手段と、求めた取り付
   け高さおよび取り付け角度に基づいて半田付け状態を判
   定する状態判定手段とを有することを特徴とする請求項
   ２記載の部品検査装置。
4. 【請求項４】 プリント基板とこのプリント基板上に実
   装された部品との間隙を部品側面から照明する照明手段
   と、 当該部品を挟んで照明手段に対向する位置に配置され、
   プリント基板と部品との間隙の透過光を撮像する撮像手
   段と、 照明手段および撮像手段を被検査対象の部品に対し所定
   の検査位置に移動配置する移動配置手段と、 撮像手段で撮像した透過光に基づいて部品をプリント基
   板に実装固定している半田付け状態を判定する判定手段
   を有することを特徴とする部品検査装置。
5. 【請求項５】 前記照明手段は、光源と、光源からの光
   を照明部位に誘導する光誘導手段を具備し、また、前記
   撮像手段は、カメラと、このカメラに被撮像光を誘導す
   る光誘導手段を具備することを特徴とする請求項１また
   は４記載の部品検査装置。