(57)【要約】【課題】急峻な部位を有するはんだフィレットの形状を検査し、正確な検査を実行することが可能な外観検査装置を提供することを課題とする。【解決手段】基板３と、基板３上に表面実装される表面実装部品４とを接合するはんだフィレット２の外観形状を検査する外観検査装置１であって、はんだフィレット２に対してレーザ光線を投光するレーザ投光部１０と、はんだフィレット２からの反射光を受光する第一受光ユニット２１と、はんだフィレット２にて反射し、さらに基板３上で反射したレーザ光線を受光する第二受光ユニット２２と、基板３又は表面実装部品４上で反射したレーザ光線を受光する第三受光ユニット２３とを具備する。【選択図】図１
2010123634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に表面実装される表面実装部品とを接合するはんだフィレットの外観形状を検査する外観検査装置であって、
前記はんだフィレットに対してレーザ光線を投光するレーザ投光部と、
前記はんだフィレットからの反射光を受光する第一受光部と、
前記はんだフィレットにて反射し、さらに前記基板上で反射したレーザ光線を受光する第二受光部と、を具備する外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成されるはんだフィレットの外観形状を検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板等の電極部分に表面実装部品をはんだ付けした後、はんだの接合状態を検査するために、接合部に形成されるはんだフィレットの形状を検査する技術が広く用いられている。
特許文献１には、レーザ光線を回転ミラーでスキャンし、はんだフィレットに照射されたレーザ光線の反射光を検出して、はんだフィレットの形状を認識する技術が開示されている。これによれば、はんだフィレットの色・光沢によらず、その形状を正確に検出できる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示される外観検査装置は、受光部分の配置制約等によりはんだフィレットの角度が急な部位（例えば、基板とはんだフィレットとのなす角が４５°以上の部位）からの反射光を受光できない点で不利であり、係る場合には、検査対象となるはんだフィレットの形状を正確に検査できず、接合不良と判定されることとなる。
【特許文献１】特開平６−３１８６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、急峻な部位を有するはんだフィレットの形状を検査し、正確な検査を実行することが可能な外観検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の外観検査装置は、基板と、該基板上に表面実装される表面実装部品とを接合するはんだフィレットの外観形状を検査する外観検査装置であって、前記はんだフィレットに対してレーザ光線を投光するレーザ投光部と、前記はんだフィレットからの反射光を受光する第一受光部と、前記はんだフィレットにて反射し、さらに前記基板上で反射したレーザ光線を受光する第二受光部と、を具備する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の外観検査装置によれば、急峻な部位を有するはんだフィレットの形状を検査し、正確な検査を実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下では、図１及び図２を参照して、本発明に係る外観検査装置の実施の一形態である外観検査装置１について説明する。外観検査装置１は、レーザ光線を投光・受光することによって、検査対象であるはんだフィレット２の外観形状を認識する検査装置である。
はんだフィレット２は、基板３と、その基板３上に表面実装される表面実装部品４と、を接合する接合部材であり、溶融はんだを凝固させてなる。
【０００８】
図１に示すように、外観検査装置１は、レーザ投光部１０、レーザ受光部２０、判定装置３０等を具備する。
【０００９】
図１に示すように、レーザ投光部１０は、レーザ投光ユニット１１、ハーフミラー１２等からなる。レーザ投光ユニット１１は、レーザ光線を照射・投光する装置であり、例えばスポット状のレーザ光線を投光するＨｅ−Ｎｅレーザ装置である。レーザ投光ユニット１１によって投光されるレーザ光線は、ハーフミラー１２を介して、検査対象であるはんだフィレット２に向けて照射される。ハーフミラー１２は、レーザ投光ユニット１１からのレーザ光線を反射させ、その進行方向を変更させることによってはんだフィレット２側へ導くビームスプリッタである。このように、レーザ投光ユニット１１から照射されたレーザ光線は、ハーフミラー１２を介してはんだフィレット２へ向けて直上方から照射される。
また、レーザ投光ユニット１１は、判定装置３０と接続されており、判定装置３０にレーザ光線の投光結果（投光タイミング等）を送信する。
【００１０】
図１に示すように、レーザ受光部２０は、第一受光ユニット２１（２１ａ〜２１ｈ）と、第二受光ユニット２２・２２と、第三受光ユニット２３とを有する。第一受光ユニット２１は、受光ボックス２４内に配置され、第二受光ユニット２２・２２及び第三受光ユニット２３は、受光ボックス２４外に配置されている。これらの受光ユニット２１・２２・２３は、それぞれレーザ投光部１０から検査対象であるはんだフィレット２へ向けて照射されるレーザ光線の反射光を受光する。
各受光ユニット２１・２２・２３は、判定装置３０と接続されており、判定装置３０に受光結果（受光の有無等）を送信する。
【００１１】
受光ボックス２４は、一面が開口した箱状の部材であり、その開口面と対向する面において、レーザ投光ユニット１１からのレーザ光線線が通過可能な通過口を有する。受光ボックス２４は、ハーフミラー１２と検査対象であるはんだフィレット２との中間に配置されている。
受光ボックス２４内において、第一受光ユニット２１（２１ａ〜２１ｈ）は、はんだフィレット２と基板３とのなす角度θ（以下、単に「はんだフィレット２の角度θ」と記す。）が緩い箇所（例えば４５°より小さい部位）からの反射光を受光できる位置にそれぞれ配置されている。この第一受光ユニット２１の各受光ユニット２１ａ〜２１ｈは、所定の角度からの反射光を受光するように配置されており、本実施形態では、図１に示すように、下方に向けた二つの受光ユニット２１ｃ・２１ｄと二つの受光ユニット２１ｆ・２１ｅとが、前記通過口に対して対称に配置されるとともに、側方に向けた二つの受光ユニット２１ａ・２１ｂと二つの受光ユニット２１ｈ・２１ｇとが、前記通過口に対して対称に配置されている。
また、図１及び図２に示すように、受光ボックス２４における前記開口面の周端部には衝立板２５・２５が延設されており、第二受光ユニット２２・２２は、受光ボックス２４の衝立板２５・２５の外側方に突出して配置されている。つまり、衝立板２５は、はんだフィレット２からの所定の反射光以外を受光しないように反射光を遮断している。このようにして、第二受光ユニット２２は、はんだフィレット２の角度θが急な箇所（例えば６７．５°〜９０°の部位）にて反射した後、さらに基板３上で反射する反射光を受光できる位置に配置されている。
第三受光ユニット２３は、受光ボックス２４の前記通過口とハーフミラー１２との延長上に配置されており、平坦部分からの反射光、つまり、はんだフィレット２以外の部分（基板３又は表面実装部品４の上面）からの反射光を受光する。
【００１２】
判定装置３０は、表示部、演算部、記憶部、入出力インターフェース等を含む公知の電子機器によって構成されている。判定装置３０は、図１（ｂ）に示すように、レーザ投光ユニット１１から投光結果（投光タイミング、投光位置等）を受信し、受光ユニット２１・２２・２３から受光結果（受光の有無等）を受信する。そして、その投光結果及び受光結果に基づいてはんだフィレット２の接合状態の良否を判定する。
本実施形態では、判定装置３０は、良好な形状のはんだフィレット２に対してレーザ光線を照射し、各受光ユニット２１ａ〜２１ｈ・２２・２３にて受光した場合の、はんだフィレット２の形状（はんだフィレット２の角度θの範囲）を予め記憶している。また、判定装置３０は、それぞれの受光ユニットからの受光結果（受光の有無）に基づいて、検査対象となるはんだフィレット２の形状を認識している。
このように認識されたはんだフィレット２の形状と、予め記憶しているはんだフィレットの好ましい形状等とを比較することによって、はんだフィレット２による接合状態の良否を判定している。
【００１３】
なお、レーザ投光部１０及びレーザ受光部２０は、検査対象であるはんだフィレット２の平面方向に向けて一体的に相対移動可能に構成されている。これにより、外観検査装置１を用いてはんだフィレット２全体の、平面方向と直交する方向におけるはんだフィレット２の断面形状（はんだフィレット２の角度θ）を検査可能である。
【００１４】
以下では、図３及び図４を参照して、外観検査装置１を用いたはんだフィレット２の検査・判定の一例について説明する。ただし、本発明に係る外観検査装置の使用方法は、以下に示す外観検査装置１による検査・判定方法に限定されず、各受光ユニット２１・２２・２３の配置位置、判定装置３０の設定等を変更することによって別の検査・判定方法を適宜適用可能である。
【００１５】
図３に示すように、まず、はんだフィレット２の周囲、つまり基板３（又は表面実装部品４）側にレーザ投光ユニット１１からのレーザ光線が投光されるようにセットされた状態で、外観検査装置１による検査が開始される。その後、外観検査装置１を検査対象であるはんだフィレット２に対して一方向に向けて（図示において左側から右側に向けて）走査する、若しくははんだフィレット２側を外観検査装置１に対して走査することによって、所定位置におけるはんだフィレット２の外観形状（はんだフィレット２の角度θ）の検査を所定回数繰り返す。このようにして、はんだフィレット２全体（又は任意の直線上のはんだフィレット２の断面形状）の検査を行っている。
このとき、上述のように、レーザ投光ユニット１１からのレーザ光線は、前記通過口から受光ボックス２４内に進入し、はんだフィレット２（基板３又は表面実装部品４）に向けて直上方から照射されて、はんだフィレット２上で（基板３又は表面実装部品４上で）反射する。その反射光は、受光ボックス２４内・外の各受光ユニット２１・２２・２３にて受光される。
【００１６】
例えば、はんだフィレット２の任意の断面における形状（はんだフィレット２の角度θ）を検査する場合は、図３に示すように、はんだフィレット２の側方から所定間隔を置いて所定回数走査する。また、このときの受光結果が判定装置３０に送信される。判定装置３０では、図４（ａ）に示すように、受光した受光ユニット（２１ａ〜２１ｈ、２２、２３のうちの何れか一つ）のユニット情報を検出し、図４（ｂ）に示すように、その検出結果に基づいて、はんだフィレット２の近似形状２ａとして認識している。
【００１７】
なお、本実施形態では、判定装置３０において、第一受光ユニット２１の各受光ユニット２１ａ〜２１ｈ、及び第二受光ユニット２２にて受光した場合のはんだフィレット２の角度θの範囲を以下のように記憶している。（１）第一受光ユニット２１ａ・２１ｈによって受光した場合は、はんだフィレット２の角度θが３３．７５°〜４５°の角度範囲にあり、（２）第一受光ユニット２１ｂ・２１ｇによって受光した場合は、はんだフィレット２の角度θが２２．５°〜３３．７５°の角度範囲にあり、（３）第一受光ユニット２１ｃ・２１ｆによって受光した場合は、はんだフィレット２の角度θが１１．２５°〜２２．５°の角度範囲にあり、（４）第一受光ユニット２１ｄ・２１ｅによって受光した場合は、はんだフィレット２の角度θが０°〜１１．２５°の角度範囲にあり、（５）第二受光ユニット２２によって受光した場合は、はんだフィレット２の角度θが６７．５°〜９０°の角度範囲にあると記憶する。
そして、図３（ｂ）に示すように、判定装置３０内において、角度θが（１）の範囲内にあるはんだフィレットは、θ＝４５°のはんだフィレットであり、角度θが（２）の範囲内のはんだフィレットは、θ＝３３．７５°のはんだフィレットであり、角度θが（３）の範囲内のはんだフィレットは、θ＝２２．５°のはんだフィレットであり、角度θが（４）の範囲内のはんだフィレットは、θ＝１１．２５°のはんだフィレットであり、角度θが（５）の範囲内のはんだフィレットはであり、角度θがθ＝８８．７５°のはんだフィレットであるとしてはんだフィレット２の近似形状２ａを形成している。
【００１８】
また、図４（ａ）に示すように、受光ユニット２１・２２・２３では、受光できない範囲（図中に「０」で示される範囲）があるが、これははんだフィレット２の角度θが４５°〜６７．５°の範囲であり、係る箇所からの反射光が基板３の上面と略平行方向に進行することによる。そこで、係る角度範囲の反射光を受光するためには、受光ボックス２４と別体として、基板３上に受光ユニットを設ける必要があるが、係る箇所に受光ユニットを設けることは検査工程のサイクルタイム、工程数の追加等を考慮すると非現実的である。
しかしながら、本実施形態では、はんだフィレット２の角度θが６７．５°より大きい場合に第二受光ユニット２２により受光可能とすることで、第一受光ユニット２１によって検出される範囲（本実施形態の場合、第一受光ユニット２１ａ・２１ｈによって検出される範囲）と第二受光ユニット２２によって検出される範囲とが、受光できない範囲（つまり、受光結果が「０」の範囲）を挟んで連続している場合に、その受光結果が「０」となる箇所を「はんだフィレット２の角度θが４５°〜６７．５°の部位」とすることで、係る箇所の特定を可能としている。
なお、このときのはんだフィレット２の近似形状２ａの角度は、判定装置３０内においてθ＝６７．５°として形成している（図４（ｂ）参照）。
【００１９】
つまり、図４（ａ）に示す受光結果を受信した判定装置３０は、はんだフィレット２の形状を図４（ｂ）に示すような近似形状２ａと認識している。
このように認識されたはんだフィレット２の近似形状２ａと、判定装置３０に予め記憶されているはんだフィレット２の好ましい形状等とを比較することにより、その接合強度等のはんだ付け品質が判定され、最終的にはんだフィレット２の接合状態の良否が判定されている。
【００２０】
以上のように、外観検査装置１によれば、はんだフィレット２が急峻な部位（はんだフィレット２の角度θが４５°〜９０°程度）を有する場合でも、その形状を認識することができるので、正確な検査が可能となり、検査対象となるはんだフィレット２の信頼性を向上でき、ひいては、はんだフィレット２によって接合される基板３及び表面実装部品４によって構成されるチップ部品等の電子部品の使用信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】外観検査装置の実施の一形態を示す図である。
【図２】外観検査装置におけるレーザ光線の反射光を示す図である。
【図３】外観検査装置を用いた検査工程の一例を示す図である。
【図４】外観検査装置を用いた判定工程の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１      外観検査装置
２      はんだフィレット
３      基板
４      表面実装部品
２０    レーザ受光部
２１    第一受光ユニット
２２    第二受光ユニット
【図１】
2010123634.tif 000003
【図２】
2010123634.tif 000004
【図３】
2010123634.tif 000005
【図４】
2010123634.tif 000006