(57)【要約】【課題】はんだ過多の不良は、はんだ量によって決定される良否であるため、はんだ付け部の高さ計測により検査することができるが、基板のはんだ付け部はその数が多く、はんだ付け部全ての高さ計測を実施すると、生産タクトが大幅に増大してしまうという課題を解決すること。【解決手段】課題を解決するための本発明のはんだ付け検査方法は、基板の表面に垂直な垂直方向におけるはんだ量が多い状態をはんだ過多とし、前記はんだ過多を検出するはんだ付け検査方法であって、前記垂直方向から前記基板のはんだを撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像に基づいてはんだ過多候補を抽出する候補抽出工程と、前記候補抽出で抽出されたはんだ過多候補の前記垂直方向の高さ測定を行う高さ測定工程と、前記高さ測定工程で測定された高さに基づいてはんだ過多を検出する検出工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に垂直な垂直方向における電子部品のはんだ量が多い状態をはんだ過多とし、前記はんだ過多を検出するはんだ付け検査方法であって、
前記垂直方向から前記基板のはんだを撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像に基づいてはんだ過多候補を抽出する候補抽出工程と、
前記候補抽出で抽出されたはんだ過多候補の前記垂直方向の高さ測定を行う高さ測定工程と、
前記高さ測定工程で測定された高さに基づいてはんだ過多を検出する検出工程と、を有する、
はんだ付け検査方法。
【請求項２】
前記候補抽出工程が、はんだ部か否かを色で判定するはんだ設定値の閾値Ｔ１と、ランド部か否かを色で判定するランド設定値の閾値Ｔ２とを基準に判定する工程である、
請求項１記載のはんだ付け検査方法。
【請求項３】
前記候補抽出工程が、はんだ部の重心値が検出重心判定許容値よりも大きい箇所をはんだ過多候補として抽出する工程である、
請求項１または２記載のはんだ付け検査方法。
【請求項４】
前記候補抽出工程が、前記電子部品の基準電極面積に対するはんだ部の計測面積の比に基づいてはんだ過多候補を抽出する工程である、
請求項１から３いずれかに記載のはんだ付け検査方法。
【請求項５】
前記候補抽出工程が、はんだ部の縦横の幅に基づいてはんだ過多候補を抽出する工程である、
請求項１から４いずれかに記載のはんだ付け検査方法。
【請求項６】
前記候補抽出工程が、はんだ部の形状と前記電子部品の電極形状との相関に基づいてはんだ過多候補を抽出する工程である、
請求項１から５いずれかに記載のはんだ付け検査方法。
【請求項７】
基板の表面に垂直な垂直方向におけるはんだ量が多い状態をはんだ過多とし、前記はんだ過多を検出するはんだ付け検査装置であって、
前記垂直方向から前記基板のはんだを撮像する撮像手段と、
前記撮像工程で撮像された画像に基づいてはんだ過多候補を抽出する候補抽出手段と、
前記候補抽出で抽出されたはんだ過多候補の前記垂直方向の高さ測定を行う高さ測定手段と、
前記高さ測定工程で測定された高さに基づいてはんだ過多を検出する検出手段と、を備える、
はんだ付け検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にはんだ付けされた電子部品のはんだ付けの良否を検査する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント基板上にはんだ付けされた電子部品の良否を、画像処理を用いて検査する手法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図９は、特許文献１に開示された、従来のはんだ付け検査方法を示すフローチャートである。図９に示すように、従来の検査手法は、電子部品と端子の導電パターンとのはんだ付け部を撮像し、撮像画像のはんだ付け部分に発生した輝点の数が２つである場合に、はんだ過多の不良であると判定する手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４９８８６号公報（第３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
はんだ過多の不良は、はんだ量によって決定される良否であるため、はんだ付け部の高さ計測により検査することができる。しかしながら、基板のはんだ付け部はその数が多く、はんだ付け部全ての高さ計測を実施すると、生産タクトが大幅に増大してしまう。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高速かつ高精度なはんだ付け検査を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のはんだ付け検査方法は、基板の表面に垂直な垂直方向におけるはんだ量が多い状態をはんだ過多とし、前記はんだ過多を検出するはんだ付け検査方法であって、前記垂直方向から前記基板のはんだを撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像に基づいてはんだ過多候補を抽出する候補抽出工程と、前記候補抽出で抽出されたはんだ過多候補の前記垂直方向の高さ測定を行う高さ測定工程と、前記高さ測定工程で測定された高さに基づいてはんだ過多を検出する検出工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のはんだ付け検査装置は、基板の表面に垂直な垂直方向におけるはんだ量が多い状態をはんだ過多とし、前記はんだ過多を検出するはんだ付け検査方法であって、前記垂直方向から前記基板のはんだを撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像に基づいてはんだ過多候補を抽出する候補抽出工程と、前記候補抽出で抽出されたはんだ過多候補の前記垂直方向の高さ測定を行う高さ測定工程と、前記高さ測定工程で測定された高さに基づいてはんだ過多を検出する検出工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、高速かつ高精度なはんだ付け検査を実現することができる。具体的には、電子部品が３０個実装される基板において、はんだ過多不良が０個かつはんだ過多候補が３個の場合、本発明は、従来と比べて、所要時間が１／２０になる。数千枚の基板を連続で検査する場合に、特に大きな効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１のはんだ付け検査装置の概略構成を示す斜視図
【図２】（ａ）本実施の形態１の測定対象物を説明するための図、（ｂ）チップ部品近傍を上から見た図、（ｃ）チップ部品近傍を横から見た図
【図３】本実施の形態１のはんだ付け検査のフローチャート
【図４】本実施の形態１のはんだ過多候補の検査のフローチャート
【図５】（ａ）本実施の形態１のチップ部品を上から見た重心説明用の図、（ｂ）本実施の形態１のチップ部品を横から見た重心説明用の図
【図６】本実施の形態１の検査エリアではんだ色部をラベリングした結果を示す図
【図７】（ａ）本実施の形態１の検査結果の実画像を示す図、（ｂ）実画像を閾値Ｔ１を用いて抽出したはんだ色を有する領域を示す図、（ｃ）実画像を閾値Ｔ２を用いて抽出したはんだ色を有する領域を示す図
【図８】（ａ）本実施の形態１の検査エリアに対して閾値Ｔ２を用いてはんだ色部を抽出した結果を示す図、（ｂ）電極基準寸法および電極基準寸法を示す図
【図９】従来のはんだ付け検査方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付けて、適宜、説明を省略している。また、図面は、理解を容易にするために一部簡略化している。
【００１２】
（実施の形態１）
本実施の形態１のはんだ付け検査装置について、その概略構成を図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１のはんだ付け検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、検査装置１は、ＣＰＵなどの内部の処理部（図示せず）で検査処理を行う処理装置（ＰＣ）２と、この処理装置２に接続された撮像用カメラ３および照明装置４と、この撮像用カメラ３および照明装置４が取付けられてＸＹ軸に移動可能なＸＹ可動軸５と、基板６を搬送する搬送コンベア７とから構成される。
【００１４】
さらに、検査装置１は、基板６上の電極の判定結果ではんだ過多候補と判定された箇所のはんだ高さを計測するための光学式測長機８を備える。そして、この光学式測長機８での高さ計測の結果が、事前に設定された高さ基準値を超えているものを、はんだ過多（はんだの量が多過ぎる箇所）とみなすことで、従来より高精度な検査を可能とするものである。
【００１５】
本実施の形態１の測定対象物について説明する。図２（ａ）は、本実施の形態１の測定対象物を説明するための図で、図２（ｂ）は、基板６上のチップ部品近傍を上から見た図で、図２（ｃ）は、基板６上のチップ部品近傍を横から見た図である。図２（ａ）では、実際の基板では、基板６上に複数のチップ部品が実装されるが、ここでは、理解を容易にするために、チップ部品９を１つだけ図示している。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、基板６上のランド１０ａ，１０ｂに設けられたチップ部品９は、はんだ１１ａ，１１ｂによりランド１０ａ，１０ｂと接合されている。詳しくは、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、チップ部品９の両端の電極部１２ａ，１２ｂが、はんだ１１ａ，１１ｂによりランド１０ａ，１０ｂと接合されている。
【００１７】
はんだ過多の検査をするための検査エリアは、図２（ｂ）に破線で示すように、チップ型部品９の電極部１０ａ，１０ｂとはんだ１１ａ，１１ｂを含むような検査エリア１４ａ，１４ｂを設定する。この検査エリア１４ａ，１４ｂで、はんだ色部を抽出するための色空間の閾値として、閾値Ｔ１と閾値Ｔ２を設定しておく。
【００１８】
本実施の形態１の検査方法では、電極部１０ａ，１０ｂと、過剰量のはんだ１１ａが電極部１０ａを覆っているような部分（はんだ過多部）とを、照明装置４によって、はんだ色部を有するように光らせることを前提とする。この時に、電極部１０ａ，１０ｂおよびはんだ過多部１１ａを以外にはんだ色部を有する部分が、検査エリア１４ａ，１４ｂ内に存在することが過検出の原因となると考えられる。
【００１９】
ここで、本実施の形態１の検査装置１でのはんだ付け検査の流れを説明する。図３は、本実施の形態１のはんだ付け検査のフローチャートである。
【００２０】
図３に示すように、まず、照明装置４で、基板６を照明する（図３のステップＳ１）。次に、照明装置４により照明された基板６を撮像用カメラ３で撮像する（図３のステップＳ２）。次に、ステップＳ２での撮像結果より、チップ部品９のはんだ１１がはんだ過多候補か否かを判定する（図３のステップＳ３）。次に、ステップＳ３ではんだ過多候補だと判定された箇所の高さを測定する（図３のステップＳ４）。そして、ステップＳ４の高さの測定結果と所定の閾値とを比較して、はんだ過多か否かを判定する（図３のステップＳ５）。これらのステップにより、基板６上のチップ部品９のはんだ１１のはんだ過多の判定を行う。
【００２１】
以下、図３のステップＳ３のはんだ過多候補抽出の具体的な処理について、図４に示す本実施の形態１のはんだ過多候補の検査のフローチャートを用いて説明する。
【００２２】
まず、撮像された画像の検査エリア１４ａ，１４ｂ内で、はんだ設定値（色ではんだ部か否かを判定する値）の基準である閾値Ｔ１と、ランド設定値（色でランド部か否かを判定する値）の基準である閾値Ｔ２とを設定する（図４のステップＳ１１）。
【００２３】
次に、検査エリア１４ａ，１４ｂ内で、閾値Ｔ１以上となる領域を抽出し、はんだ色部を抽出する（図４のステップＳ１２）。なお、ここで、必要に応じて検査エリア１４ａ，１４ｂにフィルタリング処理を施しておいてもよい。このフィルタリング処理としては、例えば、検査エリアを収縮することや膨張すること、ランカット（距離１画素）などを用いることで、判定精度がより向上する。
【００２４】
次に、検査エリア１４ａ，１４ｂで抽出された領域（はんだ色部を有する部分）にラベリング処理を施し、ラベル付けされた領域の中で、面積が最大の領域を抽出して判定する（図４のステップＳ１３）。面積が最大の領域の重心値１５が、事前に設定してある検出重心判定許容値１６よりも大きい場合（ステップＳ１３のＮＯ）に良品と判定し、小さい場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）には次の判定処理を実施する。
【００２５】
ここで、重心値１５と検出重心判定許容値１６について、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）は、本実施の形態１のチップ部品を上から見た重心説明用の図で、図５（ｂ）は、本実施の形態１のチップ部品を横から見た重心説明用の図である。図５（ａ），（ｂ）に示すように、良品の場合でも、検査エリア１４ａ，１４ｂ内に、はんだ付けの状態がめっきのようなる部分（めっき部１７）が現れてしまう場合が起こることがある。この時は、めっき部１７もはんだ色を有する領域として抽出される。だが、本実施の形態では、めっき部１７の重心値１５を検出し、検出重心判定許容値１６と比較する。めっき部１７の重心値１５が検出重心判定許容値１６よりも大きい場合は、良品と判定する。
【００２６】
次に、面積が最大となる塊の重心値が検出重心判定許容値１６よりも小さかった場合に実施する判定処理について、図２（ｂ）、（ｃ）と図６を用いて説明する。
【００２７】
まず、図２（ｂ）、（ｃ）のように、電極部１０ａの上部にはんだ１１が覆いかぶさっているような場合は、検査エリア１４ａ、１４ｂではんだ色部をラベリングし、最大面積を有する塊を抽出する（図４のステップＳ１４）。この抽出結果は、図６にようになる。
【００２８】
まず、検査エリア１４ａ内の塊１８ａ、検査エリア１４ｂ内の塊１８ｂの計測面積が、基準電極面積の範囲内（面積比（計測面積／基準電極面積）が、上下限の範囲内）にあるか否かを判定する（面積判定。図４のステップＳ１５）。ここで、基準電極面積は、電極部１０ａ、１０ｂの基準寸法と公差に基づいて事前に設定しておく。
【００２９】
抽出された塊の面積が基準電極面積の範囲内に存在する場合（ステップＳ１５のＮＯ）は良品判定とし、範囲外の場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）は次のサイズ判定処理を実施する。図６の場合は、塊１８ｂは面積判定にて良品判定をされ、塊１８ａに対してサイズ判定が実施される。
【００３０】
図６に示すように、塊１８ａから幅１９ａを計測し（塊１８ｂの場合は幅１９ｂに相当）、この幅１９ａが事前に設定しておく基準電極幅の範囲内であるかを判定する（サイズ判定。図４のステップＳ１６）。幅１９ａが基準電極幅の範囲内の場合（ステップＳ１６のＮＯ）は良品判定とし、範囲外の場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）は次に説明する電極判定のための画像処理をする。図６の場合では、幅１９ａは基準電極幅の範囲外であったとして、以降の処理を行う。
【００３１】
電極判定を実施する前の画像処理として、閾値Ｔ２を用いて、はんだ色部を抽出し、閾値Ｔ１を用いた時と同様に、ラベリング処理、面積最大の塊の検出重心判定許容値判定を行い、最大面積を有する塊を抽出する（図４のステップＳ１７）。ここで、閾値Ｔ２は、前述の閾値Ｔ１よりに比べ過剰はんだ部の抽出領域を少なくし、電極部のみを抽出するように設定された閾値である。図７（ａ）の実画像２０に対して閾値Ｔ１を用いて抽出したはんだ色を有する領域２１を図７（ｂ）に、閾値Ｔ２を用いて抽出したはんだ色を有する領域２２を図７（ｃ）にそれぞれ示す。
【００３２】
図８（ａ）の領域２３は、検査エリア１４ａに対して閾値Ｔ２を用いてはんだ色部を抽出し、前述の画像処理を行った結果である。この領域２３より、寸法２３ａと寸法２３ｂを計測し、図８（ｂ）に示すように、事前に入力しておいた電極基準寸法２４ａおよび電極基準寸法２４ｂと組み合わせて下の表１のような比を定義する。
【００３３】
【表１】
2011112420.tif 000003
【００３４】
表１にある電極比１、電極比２、縦横比の上下限をチップ型部品９の基準寸法および公差から算出し、事前に入力しておくことにより、それぞれの値が上下限内にあるか否かを表２のように判断する（図４のステップＳ１８）。このステップＳ１８により、はんだ過多候補を決定する。表２の電極形状との相関判定の判定基準は、種々の実験を基にして、発明者らが見出した条件である。
【００３５】
【表２】
2011112420.tif 000004
【００３６】
表２に示すように、電極比１、電極比２、縦横比が全て上下限内の場合（ステップＳ１８の全て上下限外）は、良品と判定し（図４のステップＳ１９）、電極比１、電極比２、縦横比の少なくとも１つが上下限外の場合（ステップＳ１８の上下限外）は、はんだ過多候補であると判定する（図４のステップＳ２０）。
【００３７】
本発明は、図４および表１、表２に示すようにしてはんだ過多候補を抽出することで、測定に時間のかかる高さ測定の数を減らし、より高速かつ高精度なはんだ付け検査を実現する事ができる。具体的には、電子部品が３０個実装される基板において、はんだ過多不良が０個かつはんだ過多候補が３個の場合、本発明は、従来と比べて、所要時間が１／２０になる。数千枚の基板を連続で検査する場合に、特に大きな効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、はんだ過多候補を抽出した後に、はんだ過多を検出できるので、高速かつ高精度なはんだ付け検査装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  検査装置
２  処理装置
３  撮像用カメラ
４  照明装置
５  ＸＹ可動軸
６  基板
７  搬送コンベア
８  光学式測長機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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