(57)【要約】【課題】半田ごてなどの半田溶融手段で溶融された半田を正確に検出しながら半田付けする半田付け方法及び半田付け装置を提供する。【解決手段】半田付けが行われる半田付け領域に半田ごてなどの半田溶融手段を配置し、半田溶融手段に半田を供給して行う半田付け方法及び半田付け装置において、半田溶融手段で溶融された半田をカメラで所定のタイミングで逐次撮影して、半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成し、画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成し、差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成し、合成画像データの半田付け領域における半田の面積を検出し、半田の面積に基づいて半田溶融手段に供給された半田の供給量を検出することとする。【選択図】図２
2008307601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田を溶融させる半田溶融手段を半田付けが行われる半田付け領域に配置し、前記半田溶融手段に半田を供給して行う半田付け方法において、
前記半田溶融手段で溶融された半田をカメラで所定のタイミングで逐次撮影して、前記半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成するステップと、
前記画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、
前記差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、
前記合成画像データの前記半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、
前記半田の面積に基づいて前記半田溶融手段に供給された半田の供給量を検出するステップと、
を有することを特徴とする半田付け方法。
【請求項２】
半田を溶融させる半田溶融手段で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、
前記半田溶融手段に半田を供給する半田供給器と、
前記半田溶融手段で溶融された半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、
前記画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから前記半田溶融手段で溶融された半田の面積を検出する制御部と
を備えたことを特徴とする半田付け装置。
【請求項３】
前記カメラに、赤色よりも長波長の光のみを透過させるフィルタを装着したことを特徴とする請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
前記基板及び前記カメラを、赤色よりも長波長の光のみを透過させるシート体で構成した遮光カバーで覆ったことを特徴とする請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項５】
前記半田溶融手段で溶融された半田に向けて赤色よりも長波長の光を投光する光源を設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の半田付け装置。
【請求項６】
前記光源を前記カメラに近接させて配置したことを特徴とする請求項５に記載の半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田付け方法及び半田付け装置に関するものであり、特に、半田を溶融させる半田ごてなどの半田溶融手段に半田を自動的に供給することにより、半田付けを自動的に実施可能としている半田付け方法及び半田付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、実装基板に電子部品を実装する場合には、実装基板の所定位置にペースト状の半田をあらかじめ塗布し、このペースト状の半田を介して実装基板上の所定位置に所要の電子部品を載置し、実装基板を半田の溶融温度以上に加熱するリフロー処理を行うことにより半田を溶融させて電子部品の実装基板への半田接合を行っている。
【０００３】
しかしながら、電池の電極と接触する電極体のように常に応力が作用した状態となる部材を実装基板に接合したり、高電力で使用されるいわゆるパワーエレクトロニクス部品を実装基板に接合したりする場合には、半田の応力緩和性を利用するために比較的多量の半田を用いて接合する必要があり、リフロー処理ではなく、糸状に加工された糸半田などを送給しながら半田を溶融させることにより盛り上がり形状を形成しながら半田付けする必要があった。
【０００４】
このように半田を盛り上がり形状とするには比較的高度な技能が要求されるため、最近までは作業者による半田ごてを用いた手作業で行われる場合が多かったが、糸半田の繰出し精度が向上したことによって半田の供給が円滑に行えるようになったことから、自動半田付け装置が可能となってきており、手作業での半田付けが、自動半田付け装置による半田付けに取って代わることにより、生産性の向上が図られている。
【０００５】
なお、自動半田付け装置で半田付けする場合には、半田付けが正確に行われているかを監視する必要があり、赤外線センサで半田付け領域部分の温度分布を測定することによって半田付け状態をリアルタイムで監視可能とした監視装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
このように、赤外線センサで半田付け状態をリアルタイムで監視する場合には、ＣＣＤカメラで半田付け状態を監視する場合と比較して半田の検出精度を向上させることはできるが、比較的高価となるために、より低コストで導入可能なＣＣＤカメラを用いることが望まれていた。
【０００７】
ＣＣＤカメラで半田付け状態を監視する場合には、所定の時間差を設けて半田付け状態を撮影することにより少なくとも第１の画像データと第２の画像データを生成し、この第１の画像データと第２の画像データの差分をとって差分画像データを生成することにより、第１の画像データの生成タイミングと、第２の画像データの生成タイミングの間に半田ごてで溶融された半田の量を検出することができ、この検出された半田の量に基づいて半田付け状態を監視することができる。
【０００８】
なお、差分画像データの生成においては、第１の画像データと第２の画像データの少なくとも一方に、半田ごてによる半田の溶融の開始直後あるいは開始直前のタイミングによる撮影によって生成された画像データを基本画像データとして用い、他方の画像データとして逐次のタイミングによる撮影によって生成された画像データを用いて、基本画像データとの差分をとって差分画像データを生成するのが一般的であるが、適宜の３つ以上の画像データから差分をとって差分データを生成してもよい。
【特許文献１】特開平０７−２７０２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、半田ごてなどの半田溶融手段で溶融された半田は、一般的に表面張力が極めて大きいために球状となるので、ＣＣＤカメラで溶融された半田を撮影した際に、ＣＣＤカメラに対して正面となる溶融された半田の表面が近似的に平面と見なせる面となり、半田がさらに溶融されても表面的な変化が極めて小さくなっていた。
【００１０】
したがって、この近似的に平面と見なせる面の部分は、半田付け領域以外の基板部分と同様に経時的な変化が見られないために、差分画像データを生成するための差分処理において抽出することができず、差分画像データで特定される半田が、半田溶融手段で溶融された全ての半田を示していることとなっていない場合があるという不具合があった。
【００１１】
すなわち、ＣＣＤカメラでは、半田溶融手段で溶融された半田を正確に検出できないために、半田付け状態を監視できないという問題があった。
【００１２】
しかも、半田付けの際に発生した煙がＣＣＤカメラで撮影した画像に映り込むことにより、煙によって半田付け状態の監視ができないという問題もあった。特に、昨今のいわゆる鉛フリー半田を用いた半田付けの際には、さらに大量の煙が発生するために、半田付け部分の半田をＣＣＤカメラで正確に撮影することさえ困難となっていた。
【００１３】
本発明者はこのような現状に鑑み、鉛フリー半田を用いた半田付けの際にも確実に半田付け状態を監視しながら半田付けを行うべく研究開発を行って、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の半田付け方法では、半田を溶融させる半田溶融手段を半田付けが行われる半田付け領域に配置し、半田溶融手段に半田を供給して行う半田付け方法において、半田溶融手段で溶融された半田をカメラで所定のタイミングで逐次撮影して、半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成するステップと、画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、合成画像データの半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、半田の面積に基づいて半田溶融手段に供給された半田の供給量を検出するステップを有することとした。
【００１５】
また、本発明の半田付け装置では、半田を溶融させる半田溶融手段で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、半田溶融手段に半田を供給する半田供給器と、半田溶融手段で溶融された半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから半田溶融手段で溶融された半田の面積を検出する制御部を備えることとした。
【００１６】
さらに、本発明の半田付け装置では、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）カメラに、赤色よりも長波長の光のみを透過させるフィルタを装着したこと。
（２）基板及びカメラを、赤色よりも長波長の光のみを透過させるシート体で構成した遮光カバーで覆ったこと。
（３）半田溶融手段で溶融された半田に向けて赤色よりも長波長の光を投光する光源を設けたこと。
（４）光源をカメラに近接させて配置したこと。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、半田付け領域において半田を溶融させる半田溶融手段で溶解された半田をカメラで所定のタイミングで逐次撮影することにより画像データを生成し、撮影タイミングの異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成し、生成された差分画像データを逐次重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから半田を検出することにより、差分画像データの生成時に生じる半田の未検出を他の差分画像データで補うことができ、合成画像データから半田の面積を確実に検出することができる。
【００１８】
しかも、カメラは、半田溶融手段で溶融された半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成することにより、半田付け時に発生する煙がカメラで撮影した画像に写り込むことがなく、半田溶融手段で溶融された半田を正確に撮影した画像データを生成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の半田付け方法及び半田付け装置では、高価な赤外線センサではなく、比較的安価なＣＣＤカメラなどの撮像装置を用いて半田付けされている部分の半田を監視して、半田付けの終了、あるいは半田付けの異常の発生を検出可能としているものである。以下において、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどの半導体製の撮像素子を用いた撮像装置を単に「カメラ」と呼ぶこととする。
【００２０】
特に、カメラは赤外線領域の光を検出可能としているものであり、半田ごてにより溶融された半田から反射してきた赤色よりも長波長の光により画像データを生成しているものである。
【００２１】
このように赤色よりも長波長の光を用いることにより、半田付けの際に発生する煙の影響を低減させて半田付け状態を監視することができる。
【００２２】
すなわち、半田付けの際に発生する煙は、この煙の排除用に設けたダクトに介設した集塵用フィルタの性能から推察すると３００ｎｍ以上の大きさを有する粒子で構成されており、この大きさの粒子は、空間中においていわゆるミー散乱と呼ばれている可視光の散乱の原因となって、散乱にともなって白っぽい煙として見えているものである。
【００２３】
したがって、カメラが可視光域で撮影を行う場合には、半田付けの際に発生する煙も撮影されることとなり、半田溶融手段で溶融された半田とカメラとの間に煙が存在すると、半田が煙に隠れて明瞭に撮影することができなかった。
【００２４】
しかし、可視光よりも長波長である赤色よりも長波長の光で撮影を行うと、この波長域の光に対して半田付けの際に発生する煙はいわゆるレイリー散乱を生じるものの、レイリー散乱では、散乱の強さが波長の４乗分の１に比例するので散乱が抑制されやすく、カメラでの撮影における煙の写り込みを抑制して、半田付け状態の監視を可能としているものである。
【００２５】
このように、赤色よりも長波長の光により画像データを生成することによって、半田付けの際に発生する煙の影響を低減させて半田溶融手段で溶融された半田を明瞭に撮影できるので、半田付け領域における半田の状態を確実に監視できることによって、半田付けの終了判定を行うことができるとともに、異常の検出を可能とすることができる。
【００２６】
なお、赤色よりも長波長の光としては、半田の溶融にともなって発生する煙の場合に、６７０ｎｍ辺りから煙によるレイリー散乱の強度が半田からの反射光よりも小さくなることが初めて実験的に確認できたため、６７０ｎｍよりも長波長の光を用いることが望ましい。
【００２７】
さらに、従来のＣＣＤ撮像素子を内蔵したカメラを用いて、数μｍの波長まで使用して画像処理をしていたところ、シリコンセンサであるＣＣＤ撮像素子の感度領域までの波長でも画像データの生成が十分に可能であることが実験的に初めて判明したことから、バンドギャップ１．１７ｅＶであるシリコン製撮像素子の感度範囲の波長である１１００ｎｍまでは少なくとも利用できることが確認された。
【００２８】
したがって、赤色よりも長波長の光として、少なくとも６７０ｎｍ〜１１００ｎｍの赤外光を用いることが望ましい。
【００２９】
一方、半田付けにおいては、半田溶融手段で溶融された半田に作用する表面張力によって、溶融した半田が球状化する傾向があるので、半田溶融手段で溶融された半田をカメラで撮影して得られた半田の二次元画像から半田の量を推定可能となっており、半田溶融手段で溶融された半田をカメラで監視するだけでよい。
【００３０】
ただし、カメラで撮影した画像から半田溶融手段で溶融された半田の量を検出するために、半田溶融手段への半田の供給開始前の状態をカメラで撮影して第１画像データを生成し、半田溶融手段への半田の供給を開始して所定量の半田を溶融させた状態をカメラで撮影して第２画像データを生成して、第１画像データと第２画像データとの差分をとって差分画像データを生成し、この差分画像データから半田の量を検出すると、第１画像データ中の半田溶融手段である半田ごてや半田付けされるリードなどの影響による誤差が生じるために、半田溶融手段で溶融された半田の量を精度よく検出したい場合には、第１画像データとして半田溶融手段への半田の供給開始前の状態の画像からなる画像データを用いることは好適ではない。
【００３１】
このような場合、通常では、観察対象の変化以外の変化を抽出することを抑制するためにできるだけ短い時間間隔で連続的に撮影して得られた少なくとも２つの画像データを用いるが、観察対象が半田である場合には、前述したように、半田が存在する領域に対する差分処理において変化量が小さい領域が生じるために、半田を正しく抽出できない領域が生じることとなっている。
【００３２】
すなわち、半田の場合には、カメラに対して正面となる溶融された半田の表面が近似的に平面と見なせる面となり、半田がさらに溶融されても表面的な変化が極めて小さいために、差分処理における二値化の際に閾値を越えることができず、図１（ｃ）や図１（ｄ）に示すように、中央において半田が検出できない未検出領域Ｌが生じることとなっている。
【００３３】
そこで、本発明では、半田付けを行っている際に、カメラで画像データを逐次生成するとともに、生成された画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように差分画像データPa,Pb,Pc,Pdを逐次生成し、これらの差分画像データPa,Pb,Pc,Pdを逐次互いに重ね合わせて合成して、図１（ｅ）に示すように合成画像データPeを生成している。
【００３４】
このように差分画像データPa,Pb,Pc,Pdを合成して合成画像データPeを生成することにより、未検出領域Ｌを他の差分画像データで解消することができ、合成画像データPeを用いることにより半田溶融手段で溶融された半田の量を正確に検出することができる。
【００３５】
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。図２は、第1実施形態の半田付け装置の概略模式図である。なお、以下において半田溶融手段は一般的な半田ごてとして説明するが、昨今、レーザ光源を用いた半田溶融手段も知られており、半田ごての替わりにレーザ光源を備えた半田溶融器を用いてもよく、供給された半田を順次溶融させることができる半田溶融手段であれば何であってもよい。
【００３６】
半田付け装置A1では、所要の電子部品21が仮装着された実装基板20が載置される載置部11が設けられた基台10と、実装基板20の半田付けされる半田付け領域を撮影するカメラ13と、半田付け領域を照らすライト14と、半田付け領域に配置した半田溶融手段である半田ごて15と、この半田ごて15に向けて糸半田16を供給する半田供給手段としての半田供給器17と、この半田供給器17を制御するとともにカメラ13の出力信号を解析する制御部18とを備えている。
【００３７】
図示しないが、半田付け装置A1には載置部11に実装基板20を移送するとともに、半田付け処理が終了した実装基板20を後工程へと移送する移送装置を設けている。具体的には、移送装置には、移送方向に移動するとともに上下に昇降可能とした矩形状の昇降体（図示せず）を設けるとともに、この昇降体には先端を実装基板20に下方から当接させる複数の支持柱（図示せず）を設け、実装基板20を載置部11に移送する際には、昇降体を上昇させることにより支持柱を実装基板20に当接させて持ち上げ、その状態で昇降体を水平方向に移動させて実装基板20を載置部11に移送し、昇降体を降下させることにより載置部11に実装基板20を載置している。同様の移送装置によって、載置部11の実装基板20を後工程へと移送することができる。
【００３８】
載置部11は、本実施形態では基台10の上面に突接した複数の柱体11aで構成しており、この柱体11aを所定間隔で配置して実装基板20を水平状態に支持可能としている。
【００３９】
カメラ13は、赤外領域の撮影が可能なＣＣＤカメラを用いている。このＣＣＤカメラは、たとえば監視カメラとして一般的に用いられているものを利用することができる。なお、市販のＣＣＤカメラを用いる場合には、場合によっては赤外線カットフィルタが内蔵されている場合があり、この赤外線カットフィルタを取り外して使用することが望ましい。
【００４０】
さらに、カメラ13には、赤色よりも長波長の光のみを透過させるフィルタＦを装着している。特に、フィルタＦは、好適には８００〜９００ｎｍの赤外光域で最も高い透過率となるものを用いるのが望ましい。このフィルタＦによって可視光域の光がカメラ13の撮像素子に入射されることを抑止し、半田付けの際に発生した煙の写り込みを抑止している。
【００４１】
ライト14は、半田ごて15で溶融された半田からの赤色よりも長波長の光からなる反射光量を多くするために設けているものであり、赤色よりも長波長の光を照射するものを使用しており、６００ｎｍよりも長波長の光を照射するものが望ましく、好適には８００〜９００ｎｍ程度の光を照射するものが望ましい。なお、ライト14による照射を行わなくとも、半田ごて15で溶融された半田からの赤色よりも長波長の十分な光量の光が反射される場合には、ライト14は設けなくてもよい。
【００４２】
なお、場合によっては必ずしも特別な光源のライトを用いる必要はなく、例えば、タングステンランプやハロゲンランプ、あるいは太陽光などの連続スペクトル光を利用して、赤外成分の光量を単に増加させるだけでもよく、特に、タングステンランプやハロゲンランプなどの場合には、定格電流以下で使用することにより赤外成分の割合を増やした状態として照射を行ってもよい。
【００４３】
また、半田溶融手段がレーザ光源を用いた半田溶融手段である場合には、レーザ光源によるレーザ光の光スポットによって溶融した半田部分でハレーションが生じ、カメラ13での適正な画像データの生成が困難となるおそれがあるため、例えば、加熱用のレーザ光としてＧａＩｎＰ系半導体レーザによる６７０ｎｍの赤色レーザを使用する場合は、ライト14にはＧａＡｌＡｓ系半導体レーザを用いて７８０ｎｍの光の照射を行ったり、ＧａＡｓ系半導体レーザを用いて８００〜９００ｎｍの光の照射を行ったりすることが望ましい。さらに、加熱用のレーザ光として７８０ｎｍや８００ｎｍのレーザ光を使用する場合には、ライト14には、さらに長波長の光を照射可能な光源を用いることが望ましい。
【００４４】
カメラ13及びライト14は、載置部11の直上位置に配置するのではなく、載置部11の直上位置から離隔させて配置して、半田付けにともなって発生した煙がカメラ13及びライト14に当たらないようにすることが望ましく、カメラ13は、半田ごて15で溶融された半田を撮影する必要があるので、載置部11の斜め上方位置に配置している。
【００４５】
さらに、本実施形態では、ライト14はカメラ13に装着して、できるだけカメラ13に近接させて配置している。したがって、ライト14の配設を容易に行うことができるとともに、カメラ13が半田による強い反射光を得られやすくすることができ、カメラ13による半田の撮影を確実に行うことができる。
【００４６】
半田ごて15は、図示しない昇降装置に装着して昇降自在としており、載置部11に実装基板20が載置された後に降下させて、供給された糸半田を溶融可能としている。なお、１つの実装基板20で複数カ所の半田付けが必要な場合には、昇降装置にＸ−Ｙ方向の移動手段を設けて半田ごて15の位置を適宜移動可能としてもよいし、実装基板20をＸ−Ｙテーブルなどで適宜移動させてもよい。
【００４７】
半田供給器17は、糸状に加工された糸半田16を所定のタイミングで所定量ずつ繰り出し可能としている。半田供給器17から繰り出された糸半田16は、図示しないガイドに案内されて接合部の半田ごて15に供給されている。
【００４８】
制御部18は適宜のプログラムを実行可能としており、本実施形態ではパーソナルコンピュータで構成して、カメラ13の出力信号を解析し、半田供給器17からの糸半田16の繰り出しの終了タイミングを検出して、終了タイミングの検出にともなって半田供給器17の動作を停止させる制御信号を出力している。
【００４９】
以下において、図３のフローチャートに基づいて、半田付け装置A1による半田接合工程について説明する。
【００５０】
まず、半田付け装置A1では、実装基板20を移送して載置部11に載置し（ステップＳ１）、光源であるライト14で実装基板20の半田付け領域に赤色よりも長波長の光を照射する（ステップＳ２）。
【００５１】
次いで、半田付け装置A1では、半田供給器17によって糸半田16の供給を開始し（ステップＳ３）、カメラ13での半田付け領域の撮影を開始する（ステップＳ４）。このとき、半田付けにともなって煙が発生しているが、赤色よりも長波長の光を用いて撮影していることによりカメラ13で撮影された画像に煙が写り込むことを抑止して、明瞭な画像を得ることができる。
【００５２】
カメラ13では所定タイミングで半田付け領域を連続的に順次撮影して、出力信号を半田付け装置A1の制御部18に入力し、制御部18では、入力されたカメラ13の出力信号から画像データを順次生成している。さらに、制御部18は、カメラ13の出力信号から生成した第１画像データと、この第１画像データよりも撮影タイミングが後となっている第２画像データとから差分をとって差分画像データを生成している（ステップＳ５）。
【００５３】
第１画像データと第２画像データとでは撮影タイミングが異なることにより、半田付け領域における半田の形状のみが異なっており、差分画像データでは、この半田の形状の変化分が抽出されることとなる。本実施形態の差分画像データでは、第１画像データと第２画像データとの差分の値が所定の閾値より小さい領域を「０」、閾値以上の領域を「１」とした画像データとしている。
【００５４】
次いで、制御部18は、画像データを一時的に記憶するために設けている画像データ用メモリから記憶されている保存画像データを読み出している（ステップＳ６）。保存画像データは、後述するように差分画像データどうしを重ね合わせて合成することにより生成した合成画像データである。なお、画像データ用メモリには、デフォルトとして全ての領域で「０」となった画像データを記憶している。
【００５５】
制御部18は、第１画像データと第２画像データとから生成した差分画像データと、画像データ用メモリから読み出した保存画像データ（合成画像データ）との論理和処理を行うことにより差分画像データの重ね合わせによる合成を行って、新たな合成画像データを生成している（ステップＳ７）。
【００５６】
合成画像データの生成後、制御部18は、合成画像データから半田付け領域における半田ごて15により溶融した半田の面積を検出している（ステップＳ８）。具体的には、合成された差分画像中の「１」の領域をカウントしている。
【００５７】
制御部18は、検出した半田の面積と、あらかじめ設定した終了条件の閾値とを比較して（ステップＳ９）、検出した半田の面積が、終了条件の閾値よりも小さい場合には、ステップＳ７で生成された合成画像データを画像データ用メモリに記憶して（ステップＳ１０）、ステップＳ５に戻り、先の第２画像データと、この第２画像データよりも撮影タイミングが後となっている第３画像データとから差分をとって新たな差分画像データを生成している。
【００５８】
そして、制御部18では、この差分画像データを、ステップＳ６で読み出した画像データ用メモリに記憶された保存画像データ（合成画像データ）に合成して新たな合成画像データを生成し（ステップＳ７）、この合成画像データから半田の面積の検出を行っている（ステップＳ８）。
【００５９】
このように、制御部18では、差分画像データを逐次生成するとともに、生成した差分画像データを逐次合成して合成画像データを生成することにより、半田付け領域における半田ごて15により溶融された半田の面積を正しく検出することができ、ステップＳ９において半田の面積があらかじめ設定した終了条件の閾値よりも大きくなると、半田供給器17の動作を停止させる制御信号を出力している（ステップＳ１１）。
【００６０】
その後、半田付け装置A1では、載置部11から実装基板20を除去して後工程へと移送している（ステップＳ１２）。
【００６１】
本実施形態の半田付け装置A1では、赤色よりも長波長の光のみを透過させるフィルタＦを装着したカメラ13で半田ごて15により溶融された半田を撮影していることにより、半田付けにともなって発生する煙の影響を低減させて半田の状態を監視できるとともに、差分画像データどうしを重ね合わせて生成した合成画像データに基づいて半田の面積を検出することにより、精度よく半田を検出することができる。
【００６２】
したがって、本実施形態の半田付け装置A1では、必要最小限の半田で半田付けを行うことができ、半田付けの作業時間を短縮できる。
【００６３】
しかも、本実施形態の半田付け装置A1では、精度よく半田を検出することができることによって半田付けの異常を検出できるので、半田付け後の半田付け部分の検査工程を不要とすることもでき、製造工程の短縮化による製造コストの低減を図ることもできる。
【００６４】
なお、半田付け時における半田付けの異常の検出は、カメラ13で撮影した画像から検出される形状異常であってもよいし、半田供給器17による糸半田16の繰り出し時間を計測して、この繰り出し時間が所定時間以上となった場合を異常が生じていると判定してもよい。
【００６５】
図４は、第２実施形態の半田付け装置A2の概略模式図である。第２実施形態の半田付け装置A2では、第１実施形態の半田付け装置A1のようにカメラ13にフィルタＦを装着するのではなく、載置部11に載置された実装基板20を覆う遮光カバー12を設けているものである。フィルタＦの替わりに遮光カバー12を設けた点以外は、第１実施形態の半田付け装置A1と同一構成であって、第１実施形態の半田付け装置A1と同一部分には同一符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００６６】
遮光カバー12は、赤色よりも長波長の光のみを透過させるシート体で構成しており、本実施形態では、透明なアクリル板でボックス状に形成した基体に、赤色よりも長波長の光のみを透過させるシート体を貼付けて形成した。シート体は、好ましくは８００〜９００ｎｍの赤外光域で最も高い透過率となるものが望ましい。
【００６７】
遮光カバー12は、載置部11に載置された実装基板20だけでなくカメラ13も覆う大きさとし、場合によっては、半田供給器17や制御部18も遮光カバー12で被覆してもよい。
【００６８】
このように、実装基板20及びカメラ13を遮光カバー12で被覆することにより、遮光カバー12を透過して遮光カバー12内に射し込む光を赤色よりも長波長の光として、半田ごて15により溶融された半田からの反射光を赤色よりも長波長の光とすることができるので、カメラ13による半田の撮影の際における半田付けにともなって発生した煙の写り込みを抑止でき、確実に半田を撮影することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、遮光カバー12内に赤色よりも長波長の光を照射するライト14を設けて、遮光カバー12を透過して遮光カバー12内に射し込む光の量が十分でない場合に、このライト14から照射された光を用いて、カメラ13による半田の撮影を確実に行えるようにしている。ライト14は、６００ｎｍよりも長波長の光を照射するものが望ましく、好適には８００〜９００ｎｍ程度の光を照射するものが望ましい。
【００７０】
本実施形態では、遮光カバー12は図示しない昇降装置によって昇降自在としており、載置部11に実装基板20を移送する際には遮光カバー12を上方に待避させて実装基板20の移送を行い、半田付け時には遮光カバー12を降下させて実装基板20を覆うこととしている。
【００７１】
なお、遮光カバー12に昇降装置を設ける場合に限定するものではなく、遮光カバー12の壁面の一部に実装基板20を遮光カバー12内に導入するための送給開口（図示せず）を設けるとともに、半田付けが終了した実装基板20を遮光カバー12外に送出するための送出開口（図示せず）を設けて、遮光カバー12への実装基板20の出し入れを可能としてもよい。
【００７２】
さらに、遮光カバー12には、排気ファン（図示せず）などの排気装置を装着して、半田付けにともなって発生した煙が遮光カバー12内に充満することを防止することが望ましい。
【００７３】
このように半田付け領域を遮光カバー12で被覆することにより、可視光の影響を排除できるので半田付けにともなって発生した煙の影響を容易に排除できる一方で、作業者が半田付け領域を視認することができなくなるため、可能であれば実施形態１のようにフィルタＦを用いることが望ましい。
【００７４】
あるいは、フィルタＦと遮光カバー12を併用し、遮光カバー12では、ある程度の視認性を確保しながら半田付け領域への余計な光の入射を抑止するとともに、フィルタＦでは赤色よりも長波長の帯域の光をカメラ13の撮像素子に入射させるようにして、フィルタＦによる遮光効果を向上させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】半田の面積の検出方法の説明図である。
【図２】第１実施形態の半田付け装置の概略説明図である。
【図３】第１実施形態の半田付け装置による半田付け工程のフローチャートである。
【図４】第２実施形態の半田付け装置の概略説明図である。
【符号の説明】
【００７６】
A1  半田付け装置
A2  半田付け装置
Ｆ  フィルタ
10  基台
11  載置部
12  遮光ボックス
13  赤外線カメラ
14  ライト
15  半田ごて
16  糸半田
17  半田供給器
18  制御部
20  実装基板
21  電子部品
【図１】
2008307601.tif 000003
【図２】
2008307601.tif 000004
【図３】
2008307601.tif 000005
【図４】
2008307601.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月3日(2007.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田を溶融させる半田溶融手段を半田付けが行われる半田付け領域に配置し、前記半田溶融手段に半田を供給して行う半田付け方法において、
前記半田溶融手段で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラにより可視光域で所定のタイミングで逐次撮影して、前記半田溶融手段による前記半田の溶融にともなって発生する煙の写り込みを抑止した画像データを順次生成するステップと、
前記画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、
前記差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、
前記合成画像データの前記半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、
前記半田の面積に基づいて前記半田溶融手段に供給された半田の供給量を検出するステップと、
を有することを特徴とする半田付け方法。
【請求項２】
半田を溶融させるレーザ光を半田付けが行われる半田付け領域に照射し、前記レーザ光の光スポットに半田を供給して行う半田付け方法において、
前記レーザ光で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラで所定のタイミングで逐次撮影して、前記半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成するステップと、
前記画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、
前記差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、
前記合成画像データの前記半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、
前記半田の面積に基づいて前記光スポットに供給された半田の供給量を検出するステップと、
を有することを特徴とする半田付け方法。
【請求項３】
半田を溶融させる半田溶融手段で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、
前記半田溶融手段に半田を供給する半田供給器と、
前記半田溶融手段で溶融された半田に向けて赤色よりも長波長の光を投光する光源と、
該光源の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、前記半田溶融手段による前記半田の溶融にともなって発生する煙の写り込みを抑止した画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、
前記画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから前記半田溶融手段で溶融された半田の面積を検出する制御部と
を備え、
前記半田溶融手段で溶融された前記半田を、前記カメラにより可視光域で所定のタイミングで逐次撮影し、前記画像データを生成していることを特徴とする半田付け装置。
【請求項４】
レーザ光で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、
前記レーザ光の光スポットに半田を供給する半田供給器と、
赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、前記レーザ光で溶融された半田から反射して前記フィルタを透過した光による画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、
前記画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから前記光スポットで溶融された半田の面積を検出する制御部と
を備えたことを特徴とする半田付け装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の半田付け方法では、半田を溶融させる半田溶融手段を半田付けが行われる半田付け領域に配置し、半田溶融手段に半田を供給して行う半田付け方法において、半田溶融手段で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラにより可視光域で所定のタイミングで逐次撮影して、半田溶融手段による半田の溶融にともなって発生する煙の写り込みを抑止した画像データを順次生成するステップと、画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、合成画像データの半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、半田の面積に基づいて半田溶融手段に供給された半田の供給量を検出するステップを有することとした。
また、本発明の半田付け方法では、半田を溶融させるレーザ光を半田付けが行われる半田付け領域に照射し、レーザ光の光スポットに半田を供給して行う半田付け方法において、レーザ光で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラで所定のタイミングで逐次撮影して、半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成するステップと、画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、合成画像データの半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、半田の面積に基づいて光スポットに供給された半田の供給量を検出するステップを有することとした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の半田付け装置では、半田を溶融させる半田溶融手段で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、半田溶融手段に半田を供給する半田供給器と、半田溶融手段で溶融された半田に向けて赤色よりも長波長の光を投光する光源と、該光源の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、半田溶融手段による半田の溶融にともなって発生する煙の写り込みを抑止した画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから半田溶融手段で溶融された半田の面積を検出する制御部とを備え、半田溶融手段で溶融された半田を、カメラにより可視光域で所定のタイミングで逐次撮影し、画像データを生成することとした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の半田付け装置では、レーザ光で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、レーザ光の光スポットに半田を供給する半田供給器と、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、レーザ光で溶融された半田から反射してフィルタを透過した光による画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから光スポットで溶融された半田の面積を検出する制御部を備えることとした。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項１〜４記載の発明では、レーザ光や半田ごてなどの半田溶融手段で溶解された半田をカメラにより可視光域で所定のタイミングで逐次撮影することにより画像データを生成し、撮影タイミングの異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成し、生成された差分画像データを逐次重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから半田を検出することによって、差分画像データの生成時に生じる半田の未検出を他の差分画像データで補うことができ、合成画像データから半田の面積を確実に検出することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
しかも、カメラには、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、半田溶融手段で溶融された半田から反射してきた赤色よりも長波長の光によって画像データを生成することにより、半田付け時に発生する煙がカメラで撮影した画像に写り込むことを防止して、半田溶融手段で溶融された半田を正確に撮影した画像データを生成することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月19日(2008.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田を溶融させる半田溶融手段を半田付けが行われる半田付け領域に配置し、前記半田溶融手段に半田を供給して行う半田付け方法において、
前記半田溶融手段で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラにより太陽光の連続スペルトル光を利用して所定のタイミングで逐次撮影して、前記半田溶融手段による前記半田付けの際に発生する煙の写り込みを抑止した画像データを順次生成するステップと、
前記画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、
前記差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、
前記合成画像データの前記半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、
前記半田の面積に基づいて前記半田溶融手段に供給された半田の供給量を検出するステップと、
を有することを特徴とする半田付け方法。
【請求項２】
半田を溶融させるレーザ光を半田付けが行われる半田付け領域に照射し、前記レーザ光の光スポットに半田を供給して行う半田付け方法において、
前記レーザ光で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラで所定のタイミングで逐次撮影して、前記半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成するステップと、
前記画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、
前記差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、
前記合成画像データの前記半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、
前記半田の面積に基づいて前記光スポットに供給された半田の供給量を検出するステップと、
を有することを特徴とする半田付け方法。
【請求項３】
半田を溶融させる半田溶融手段で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、
前記半田溶融手段に半田を供給する半田供給器と、
前記半田溶融手段で溶融された半田に向けて赤色よりも長波長の光を投光する太陽光と、
該太陽光の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、前記半田溶融手段による前記半田付けの際に発生する煙の写り込みを抑止した画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、
前記画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから前記半田溶融手段で溶融された半田の面積を検出する制御部と
を備え、
前記半田溶融手段で溶融された前記半田を、前記カメラにより所定のタイミングで逐次撮影し、前記画像データを生成していることを特徴とする半田付け装置。
【請求項４】
レーザ光で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、
前記レーザ光の光スポットに半田を供給する半田供給器と、
赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、前記レーザ光で溶融された半田から反射して前記フィルタを透過した光による画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、
前記画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから前記光スポットで溶融された半田の面積を検出する制御部と
を備えたことを特徴とする半田付け装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の半田付け方法では、半田を溶融させる半田溶融手段を半田付けが行われる半田付け領域に配置し、半田溶融手段に半田を供給して行う半田付け方法において、半田溶融手段で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラにより太陽光の連続スペルトル光を利用して所定のタイミングで逐次撮影して、前記半田溶融手段による前記半田付けの際に発生する煙の写り込みを抑止した画像データを順次生成するステップと、画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、合成画像データの半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、半田の面積に基づいて半田溶融手段に供給された半田の供給量を検出するステップを有することとした。
また、本発明の半田付け方法では、半田を溶融させるレーザ光を半田付けが行われる半田付け領域に照射し、レーザ光の光スポットに半田を供給して行う半田付け方法において、レーザ光で溶融された半田を、赤色よりも長波長の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着したカメラで所定のタイミングで逐次撮影して、半田から反射してきた赤色よりも長波長の光による画像データを生成するステップと、画像データのうち、撮影のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するステップと、差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成して合成画像データを生成するステップと、合成画像データの半田付け領域における半田の面積を検出するステップと、半田の面積に基づいて光スポットに供給された半田の供給量を検出するステップを有することとした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の半田付け装置では、半田を溶融させる半田溶融手段で半田を溶融することにより基板の所定位置に部品を半田付けする半田付け装置において、半田溶融手段に半田を供給する半田供給器と、半田溶融手段で溶融された半田に向けて赤色よりも長波長の光を投光する太陽光と、該太陽光の赤外光域で最も高い透過率となるフィルタを装着して、半田溶融手段による半田の溶融にともなって発生する煙の写り込みを抑止した画像データを所定のタイミングで逐次生成するカメラと、画像データのうち、生成のタイミングが異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成するとともに、生成された差分画像データを逐次互いに重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから半田溶融手段で溶融された半田の面積を検出する制御部とを備え、半田溶融手段で溶融された半田を、カメラにより所定のタイミングで逐次撮影し、画像データを生成することとした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項１〜４記載の発明では、レーザ光や半田ごてなどの半田溶融手段で溶解された半田をカメラにより所定のタイミングで逐次撮影することにより画像データを生成し、撮影タイミングの異なる少なくとも２つの画像データの差分をとって差分画像データを逐次生成し、生成された差分画像データを逐次重ね合わせて合成することにより合成画像データを生成し、この合成画像データから半田を検出することによって、差分画像データの生成時に生じる半田の未検出を他の差分画像データで補うことができ、合成画像データから半田の面積を確実に検出することができる。