(57)【要約】【課題】  リードの先端部から肩部上部まで半田を付ける場合に、画像処理により精度の良く半田付け状態を検査する方法の提供【解決手段】  この半田付け検査方法は、リードを撮像する撮影工程と、撮影工程で撮影したリードの画像を２値化する２値化工程と、２値化工程で得たリードのフロントフィレット部と肩部上部の２値化画像に基づいて、それぞれ予め定めた形状パターンとパターンマッチングして、リードの半田付け状態の良否を判定する判定工程とを備えている。この半田付け検査方法によれば、２値化画像に基づいて、リードのフロントフィレット部と肩部上部を、それぞれ予め定めた形状パターンとパターンマッチングして、リードの半田付け状態の良否を判定するので、２値化画像において、リードのフロントフィレット部と肩部上部に表れる明るい領域の形状に基づいた判定が行なえる。【選択図】  図７
2006177723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端部から先端に向け下方に折曲した肩部と、前記肩部から下方に延在した部位から水平方向に屈曲したヒール部を備えたリードを、前記先端部から肩部上部にかけて半田が付けして基板に取り付けた実装用集積回路に関し、基板への半田付け状態を検査する半田付け検査方法において、
前記リードを撮像する撮影工程と、
前記撮影工程で撮影したリードの画像を２値化する２値化工程と、
前記２値化工程で得た２値化画像に基づいて、リードのフロントフィレット部と肩部上部を、それぞれ予め定めた形状パターンとパターンマッチングして、リードの半田付け状態の良否を判定する判定工程とを備えた半田付け検査方法。
【請求項２】
基端部から先端に向け下方に折曲した肩部と、前記肩部から下方に延在した部位から水平方向に屈曲したヒール部を備えたリードを、前記先端部から肩部上部にかけて半田が付けして基板に取り付けた実装用集積回路に関し、基板への半田付け状態を検査する半田付け検査装置において、
前記実装用集積回路のリードの上方に設置した照明装置と
前記実装用集積回路のリードの上方に設置した前記照明装置から照射された光の反射光を捕える撮影装置と、
前記撮影装置で撮影したリードの画像データを２値化する２値化処理部と、
前記２値化処理部で処理された２値化画像データに基づいて、リードのフロントフィレット部と肩部上部を、それぞれ予め定めた形状パターンとパターンマッチングして、リードの半田付け状態の良否を判定する判定処理部とを備えた半田付け検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は実装用集積回路のリードの半田付け検査方法及び半田付け検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＱＦＰ（Quad Flat Package ）などの実装用集積回路は、例えば、半導体集積回路の側縁部に沿って多数のリード（電極）を備えており、このリードをプリント基板上に半田付けしている。
【０００３】
一般的に、家電製品などに取り付けられる実装用集積回路１は、図１に示すように、リード２の先端部３からヒール部４にかけて半田９を付けて基板８に半田付けしている。
【０００４】
これに対し、自動車の電子部品などに取り付けられる実装用集積回路１では、図２に示すように、リード２の先端部３からリード２の肩部５の上部６まで半田９を付けて半田付けする場合がある。これにより、リード２の肩部５から下方に延在している部分の裏側に、肩部５までバックフィレット部１０を形成し、半田付けを強固なものにし、エンジンの振動や、走行中の振動によって、半田付けした部分が外れないようにしている。
【０００５】
実装用集積回路１の半田付けは、図３（ａ）に示すように、基板８にペースト状の半田９を印刷し、図３（ｂ）に示すように、ペースト状の半田９の上にリード２を載せ、図３（ｃ）に示すように、熱風を当てて半田９を軟らかくし、表面張力によりリード２に沿って半田９を濡れ上がらせるものである。図２に示すように、リード２の肩部５までバックフィレット部１０を形成する場合には、図３（ａ）に示す工程において、基板８に印刷するペースト状の半田９の量を多くし、半田９をリード２の肩部上部６まで濡れ上がらせるようにしている。
【０００６】
しかし、図４に示すように、半田９が上手くリード２に載らず、十分な強度を持った半田付けが行なわれない不具合も生じる。このため、半田付けが正常に行なわれたか否かを検査することが行なわれている。
【０００７】
斯かる実装用集積回路１の半田付け検査に関しては、ＣＣＤカメラで拡大撮影してモニターに映し出してこれを目視検査する方法の他、例えば、特開平７−４３１２４号公報に記載された方法が知られている。同公報に記載されたものは、リード全体を撮影した画像データから明度の高い領域を面積が大きい順に３つ抽出し、それらの相互の距離データを基にリードの半田付けが正常か否かを判定している。
【特許文献１】特開平７−４３１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特開平７−４３１２４号公報に記載されたものは、図１に示すように、リード２の先端部３からヒール部４にかけて基板８に半田付けされた実装用集積回路１を検査対象としており、リード２が正常に半田付けされている場合に、リード２の先端側のフロントフィレット部１１と、リード２のヒール部４の曲面及び肩部５の曲面にそれぞれ他に比べて明度が高い明るい領域が生じることを前提としている（同公報、段落番号００１２及び第３図）。
【０００９】
しかし、自動車の電子部品などに取り付けられる実装用集積回路１は、図２に示すように、リード２の先端部３から、リード２の肩部上部６まで半田９を濡れ上がらせるため、正常な半田付けが行なわれた場合、リード２のヒール部４及び肩部５の曲面に半田９が付いており、これらの部位では明るい領域を形成せず、特開平７−４３１２４号と同じ方法を用いることができない。図２に示すように、リード２の先端部３から肩部上部６まで半田９を付ける場合には、半田９の付き方が異なるため、画像処理により精度の良く半田付け状態を検査する方法は確立されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る半田付け検査方法は、多数のリードを目視検査してきた本発明者らが、経験的に見出した事象を前提としている。
【００１１】
すなわち、本発明者らは、図２に示すように、リード２の先端部３からリード２の肩部５の上部まで半田９を付ける場合において、リード２の先端部３にフロントフィレット部１１が正常に形成されている場合は、フロントフィレット部１１の半田９が盛り上がった部分が他に比べて明度が高くなり、図５に示すように、三角形の略一定の形状的な特徴を備えた明るい領域が表れることを見出した。これに対し、図４に示すように、フロントフィレット部１１が形成されていない場合には、図６に示すように、リード２の先端部３の先に、半田９が盛り上がった形状が不安定で三角形の明るい領域が得られない。
【００１２】
また、図２に示すように、肩部５までバックフィレット部１０が正常に形成されている場合には、リード２の肩部５の上部６に半田９が正常に付いており、図５に示すように、肩部上部６に半田９が盛り上がった部分が明るい領域として表れる。これに対して図４に示すように、肩部５までバックフィレット部１０が正常に形成されておらず、又は、図１に示すように、半田９がリード２の肩部５の上部に半田９が付いていない場合には、図６に示すように、リード２の肩部５の上部６に半田９の盛り上がりがなく、リード２の形状がそのまま明るい領域として表れることを見出した。
【００１３】
そこで、本発明者らは、リードを撮像する撮影工程と、撮影工程で撮影したリードの画像を２値化する２値化工程と、２値化工程で得たリードのフロントフィレット部と肩部上部の２値化画像に基づいて、それぞれ予め定めた形状パターンとパターンマッチングして、リードの半田付け状態の良否を判定する判定工程とを備えた半田付け検査方法を考えた。
【発明の効果】
【００１４】
すなわち、この半田付け検査方法によれば、２値化画像に基づいて、リードのフロントフィレット部と肩部上部を、それぞれ予め定めた形状パターンとパターンマッチングして、リードの半田付け状態の良否を判定するので、２値化画像において、リードのフロントフィレット部と肩部上部に表れる明るい領域の形状に基づいた判定が行なえる。これにより、リードの先端部から肩部上部まで半田を付ける半田付け手法を用いた場合に、半田付けの状態を正常に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る半田付け検査方法及び半田付け検査装置を図面に基づいて説明する。なお、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明する。
【００１６】
また、この実施形態で半田付け検査に用いた実装用集積回路１のリード２は、図２に示すように、肩部上部６のＱＦＰから突出した付け根部分に至る部分に略矩形に広がった形状を備えている。
【００１７】
半田付け検査装置２０は、図７に示すように、照明装置２１と、撮影装置２２と、撮影装置２２で撮影された画像データを処理して、半田付け状態の良否を判定する判定装置２３を備えている。
【００１８】
照明装置２１は、実装用集積回路１を取り付けた基板８を設置する検査台２７に対し、リード２を上方から光を照射することができるように、実装用集積回路１のリード２を上方に設置している。なお、この実施形態では、照明装置２１に撮影感度を向上させるため赤色ＬＥＤ照明装置を用いている。
【００１９】
撮影装置２２は、この実施形態では、照明装置２１から照射された光が実装用集積回路１のリード２に反射した反射光を捕えることができるように、実装用集積回路１のリード２の上方に設置したＣＣＤカメラで構成している。なお、図示は省略するが、それぞれリード全体が写った画像が得られるように撮影している。
【００２０】
判定装置２３は、撮影装置２２で撮影された画像データなどを記憶するハードディスクなどの記憶手段２４と、所定の演算処理を行なうＣＰＵ、メモリなどを備えたコンピュータで構成しており、所定のプログラムに従って画像データを処理する２値化処理部２５と、判定処理部２６を備えている。
【００２１】
２値化処理部２５は、撮影装置２２で撮影したリード２のフロントフィレット部１１と、肩部上部６の画像データを２値化処理するものである。この実施形態では、２値化処理部２５は、マスク処理工程、濃淡処理工程、２値化処理工程を順に行なう。
【００２２】
撮影装置２２でリード２を撮影すると、図５に示すような画像が得られる。マスク処理工程は、図８に示すように、撮影装置２２で撮影されたリード２の画像から、リード２のフロントフィレット部１１と肩部上部６の間の領域にマスクＡを掛ける処理を行なうものである。このマスク処理は、マスクＡを掛けた部分を、以後の濃淡処理や２値化処理から除外するものであり、リード２のフロントフィレット部１１と肩部上部６の間の領域にマスクＡを掛けることにより、これら判定処理に用いない部分の濃淡処理や２値化処理を省略することができる。これにより、演算量を低く抑え、画像処理速度を向上させることができる。
【００２３】
次に、濃淡処理工程は、図８に示すマスクＡを掛けた画像データに基づいて白黒のグレー画像を得る。２値化処理工程は、濃淡処理工程で得られたグレー画像において、反射した光を受光した明るい領域を抽出するものである。例えば、グレー画像の輝度情報に基づいて、しきい値を設定し、半田９やリード２に反射した反射光が入射した部位を抽出するとよい。
【００２４】
斯かる２値化処理工程で、半田９やリード２に反射した反射光が入射した部位を白、その他を黒にすると、図９に示すように、肩部上部６とフロントフィレット部１１が白色画素で抽出された画像データを得ることができる。
【００２５】
このとき、半田付けが正常に行なわれている場合は、図９に示すように、リード２のフロントフィレット部１１では、安定して略三角形の図形が白色画素で抽出される。また、リード２の肩部上部６では、図２に示すように、半田９が盛り上がり、リード２の周縁部が斜面になるので、反射光が得られず、その中央部に明るい領域が生じる。この実施形態では、リード２の肩部上部６が略矩形に広がった形状になっているので、半田付けが正常に行なわれている場合は、肩部上部６には略十字の図形が白色画素で抽出される。
【００２６】
これに対して、半田付けが不良で、図４に示すように、フロントフィレット部１１が形成されていない場合は、リード２のフロントフィレット部１１に相当する部分に略円筒状の明るい領域が形成され、安定した略三角形の形状が得られない。また、図１に示すように、バックフィレット部１０が形成されておらず、肩部上部６に半田９が付いていない場合は、リード２の形状がそのまま明るい領域として表れる。
【００２７】
記憶手段２４には、リード２のフロントフィレット部１１と肩部上部６に表れる明るい領域について、予め所定の形状パターンを記憶させている。この実施形態では、記憶手段２４は、図１０に示すように、半田付けが正常な場合にフロントフィレット部１１に表れる明るい領域の略三角形の形状１１’と、肩部上部６に表れる略十字の形状６’を相互の位置関係を関連付けて一体的に記憶している。
【００２８】
判定処理部２６は、２値化処理工程で得られたリード２のフロントフィレット部１１と肩部上部６に表れる明るい領域を抽出した画像データ（図９参照）と、記憶手段２４に記憶されたフロントフィレット部１１と肩部上部６のそれぞれの所定形状（図１０参照）とパターンマッチング処理を行なう。
【００２９】
半田付けが正常に行なわれている場合は、フロントフィレット部１１と肩部上部６に表れる明るい領域を抽出した画像データの白色領域と、記憶手段２４に記憶された形状１１’、６’とが略一致するので、これにより、半田付けが正常に行なわれたと判定することができる。
【００３０】
なお、この実施形態のように、フロントフィレット部１１と肩部上部６の相互の位置関係を関連付けて一体的にパターマッチングすることにより、それぞれを別々にパターンマッチングする場合に比べて、コンピュータに自動的にパターンを探索させることが容易になり、またパターンマッチングの精度を向上させることができる。
【００３１】
半田付けが不良である場合は、フロントフィレット部１１の形状が異なっていたり、肩部上部６の形状が異なっていたりするので、半田付けが不良であるとの判定ができる。さらに、フロントフィレット部１１の形状が異なる場合は、フロントフィレット部１１が形成されておらず、図４に示すように、リード２が浮いている可能性がある。また、フロントフィレット部１１の形状は略一致するが、肩部上部６の形状が異なる場合は、図１に示すように、バックフィレット部１０が十分に形成されていない可能性がある。このようにこの半田付け検査装置２０によれば、半田付けの良否に加えて、半田付けの不具合の原因を推測することもできる。
【００３２】
このように、この半田付け検査装置２０は、リード２を撮影した画像データに基づいて、フロントフィレット部１１と肩部上部６の部位で、それぞれ予め定めた形状パターンとパターンマッチングして、リードの半田付け状態の良否を判定するようにしたので、半田付けの良否を精度良く判定することができる。これにより、リード２の先端部３から肩部上部６まで半田９を付ける半田付け手法を用いた場合においても、目視判定によらず、画像処理とパターンマッチングを用い、コンピュータで半田付けの状態を正常に判定することができる。
【００３３】
以上、本発明の一実施形態に係る半田付け検査方法及び半田付け検査装置を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
例えば、リードの形状は上記の実施形態に限定されず、リードの形状が異なるものでは、例えばリードの肩部上部の形状が異なれば、斯かる部位に半田の付き方が異なり、２値化した画像に表れる明るい領域の形状が異なる。従って、この場合、記憶手段に予め記憶手段に記憶させる肩部上部の形状をこれに応じて変更すればよい。
【００３５】
また、予め記憶手段に記憶させる肩部上部に表れる明るい領域の形状は、正常にバックフィレット部が形成され、肩部上部に半田が付いている場合の略十字状としたが、図１又は図４に示すように、バックフィレット部１０が肩部５まで形成されておらず、肩部上部６に半田が付いていない場合は、リード２の肩部上部６の形状がそのまま明るい領域として表れるので、斯かるリード２の肩部上部６の形状を記憶手段に記憶させ、斯かる部位のパターンマッチングを行って半田付きが不良のリードを検出するようにしてもよい。
【００３６】
また、上述した実施形態では、フロントフィレット部１１と肩部上部６の相互の位置関係を関連付けて一体的にパターマッチングを行なったが、これによらず、フロントフィレット部１１と肩部上部６をそれぞれ別々にパターンマッチングしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実装用集積回路のリードに半田を付けた状態を示す縦断面図。
【図２】自動車用の実装用集積回路のリードに半田を付けた状態を示す縦断面図。
【図３】リードの半田付け工程を示す図であり、（ａ）はプリント基板にペーストを印刷した状態を示し、（ｂ）はプリント基板に印刷したペースト状の半田にリードを載せた状態を示し、（ｃ）は熱風を当てて半田をリードに沿って濡れ上がらせた状態を示している。
【図４】半田付けの失敗例を示す縦断面図。
【図５】正常に半田付けされたリードを撮影した画像データを示す図。
【図６】半田付けが失敗したリードを撮影した画像データを示す図。
【図７】半田付け検査装置の構成図。
【図８】マスクを掛けた状態の画像データを示す図。
【図９】２値化処理工程で得られる画像データを示す図。
【図１０】記憶手段に記憶させる形状パターンを表す図形データを示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１     実装用集積回路
２     リード
３     先端部
４     ヒール部
５     肩部
６     肩部上部
８     基板
９     半田
１０   バックフィレット部
１１   フロントフィレット部
２０   検査装置
２１   照明装置
２２   撮影装置
２３   判定装置
２４   記憶手段
２５   値化処理部
２６   判定処理部
Ａ     マスク
【図１】
2006177723.tif 000003
【図２】
2006177723.tif 000004
【図３】
2006177723.tif 000005
【図４】
2006177723.tif 000006
【図５】
2006177723.tif 000007
【図６】
2006177723.tif 000008
【図７】
2006177723.tif 000009
【図８】
2006177723.tif 000010
【図９】
2006177723.tif 000011
【図１０】
2006177723.tif 000012