(57)【要約】【課題】プリント基板に対して傾いた状態で半田付けされた実装部品を正確に検出するために半田フィレットの良否判定の精度を向上させることである。【解決手段】ＸＹテーブルを駆動制御して、高速カメラの撮像領域内にＰＣＢ上のコンデンサを移動させ、各光源からそれぞれＲＧＢの光をＰＣＢに対して照射する。その反射光を高速カメラによって撮像すると、反射面の傾斜角度に応じて色分けされた画像を得ることができる。このとき、コンデンサの２つの電極の外側に正常に半田フィレットが形成されていれば、その半田フィレット部分は青色で示されることになる。ここで、本方法では、電極両側に存在する青色領域の画素数の和Ｓｌを算出した後、その和が８画素よりも大きい場合には、そのコンデンサの半田フィレットは良品であると判定する。これにより、コンデンサごとに半田フィレットの良否を高い精度で判定することができる。【選択図】　図１
2004117276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定方法において、
単一の実装部品をプリント基板上にはんだ付けする複数のはんだフィレットの外形を総合して、該単一の実装部品のはんだ付けの良否を判定する判定工程を有することを特徴とするはんだ付け良否判定方法。
【請求項２】
請求項１のはんだ付け良否判定方法において、
上記プリント基板に、鉛直方向に対して互いに異なる照射角度で互いに異なる色の光を上記はんだフィレットの正面方向から照射し、その各反射光を鉛直方向上方で受光して該プリント基板を撮像手段によって撮像する撮像工程を有し、
上記判定工程は、該撮像工程で撮像した単一の実装部品についての複数のはんだフィレットの撮像データが所定の不良条件を満たすとき、該単一の実装部品のはんだ付けは不良であると判定することを特徴とするはんだ付け良否判定方法。
【請求項３】
請求項２のはんだ付け良否判定方法において、
上記判定工程では、上記単一の実装部品の両側をはんだ付けする各はんだフィレットの撮像データから、該各はんだフィレットについての正常なはんだフィレットの外形を示す色の長さの和、差、積又は商を算出する算出工程を有し、
上記不良条件は、該算出工程で算出した値が基準値と比較して不良であると判定される条件であることであることを特徴とするはんだ付け良否判定方法。
【請求項４】
請求項１のはんだ付け良否判定方法において、
上記プリント基板に対して照射されるレーザ光の反射光を位置検出素子で受光して、上記はんだフィレットの外形を計測する外形計測工程を有し、
上記判定工程は、該外形計測工程で計測した単一の実装部品についての複数のはんだフィレットの計測データが所定の不良条件を満たすとき、該単一の実装部品のはんだ付けは不良であると判定することを特徴とするはんだ付け良否判定方法。
【請求項５】
請求項４のはんだ付け良否判定方法において、上記判定工程では、上記単一の実装部品の両側をはんだ付けする各はんだフィレットの計測データから、該各はんだフィレットの外形部分の長さの和、差、積又は商を算出する算出工程を有し、
上記不良条件は、該算出工程で算出した値が基準値と比較して不良であると判定される条件であることであることを特徴とするはんだ付け良否判定方法。
【請求項６】
プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置において、
単一の実装部品をプリント基板上にはんだ付けする複数のはんだフィレットの外形を総合して、該単一の実装部品のはんだ付けの良否を判定する判定手段を有することを特徴とするはんだ付け良否判定装置。
【請求項７】
プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置を備えたはんだ付け良否判定システムにおいて、
上記はんだ付け良否判定装置として、請求項６のはんだ付け良否判定装置を用い、
該はんだ付け良否判定装置の上記判定手段から出力される判定結果データを書き込み及び該書き込まれたデータを読み出すデータ入出力手段と、該データ入出力手段に書き込まれた該判定結果データを読み出して表示する表示手段と、該表示手段に表示された該判定結果データの修正入力を行うデータ修正入力手段と、該データ修正入力手段の修正入力に基づいて該判定結果データの修正処理を行うデータ修正処理手段とを備えた情報処理手段とを有する判定支援装置を備えており、
該表示手段に表示された該判定結果データに基づいて、オペレータが上記プリント基板を目視で再検査し、該判定結果データに誤りがあったときには該オペレータが該データ修正入力手段を用いて該判定結果データを修正し、該修正された判定結果データを該データ入出力手段に書き込むことを特徴とするはんだ付け良否判定システム。
【請求項８】
プリント基板上の所定位置に、はんだを印刷するはんだ印刷装置と、
該はんだ印刷装置によってはんだが印刷されたプリント基板上に実装部品をマウントする部品マウント装置と、
該部品マウント装置によって部品がマウントされたプリント基板上のはんだをリフローしてはんだを定着させるリフロー装置と、
該リフロー装置によってはんだが定着したプリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置とを備えたプリント基板製造システムにおいて、
上記はんだ付け良否判定装置として、請求項６のはんだ付け良否判定装置を用いたことを特徴とするプリント基板製造システム。
【請求項９】
請求項８のプリント基板製造システムにおいて、
上記はんだ付け良否判定装置によって良品であると判定されたプリント基板に対して処理を行う処理装置を設けたことを特徴とするプリント基板製造システム。
【請求項１０】
プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置に設けられるコンピュータにを機能させるためのプログラムにおいて、
単一の実装部品をプリント基板上にはんだ付けする複数のはんだフィレットの外形を総合して、該単一の実装部品のはんだ付けの良否を判定する判定手段として、上記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板上にはんだ付けされたコンデンサチップ、ＩＣなどの実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定方法、はんだ付け良否判定装置、はんだ付け良否判定システム、プリント基板製造システム及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置として、実装部品がはんだ付けされたプリント基板（以下、「ＰＣＢ」という。）に対して光を照射し、そのはんだ付け部であるはんだフィレットの外形を撮像手段で撮像するものが知られている。例えば、特許文献１や特許文献２には、実装部品であるチップを装着した後のＰＣＢ上のはんだ付けを検査する装置が開示されている。これらの装置は、ＰＣＢ上のはんだフィレットに対して斜め上方から光を照射し、真上に反射してきた反射光を撮像手段であるカメラで撮像する。そして、特許文献１に開示の装置では、はんだフィレットの外形の違いによって生じる反射光の光量変動を利用して良否を判定する。一方、特許文献２に開示の装置では、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光源から照射した光の反射光をカメラで撮像することで得られる３色の色分布によりはんだフィレットの外形を観察し、良否を判定する。
【０００３】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、特許文献２の装置を用いてはんだ付けの良否判定を行う実装部品であるコンデンサの拡大図である。なお、図９（ａ）は、正常にはんだ付けされた状態のコンデンサ１０５を示し、図９（ｂ）は、一方の電極１０５ａがはんだ付けされていない状態のコンデンサ１０５を示すものである。本構成では、図示しない光源からＲ、Ｇ、Ｂの３色の光がＰＣＢ１０４上にそれぞれ照射され、その反射光が真上に設置された図示しないＣＣＤカメラによって撮像される。各色の光はそれぞれ鉛直方向に対する照射角度が異なっており、はんだが付着した面の傾斜角度によってＣＣＤカメラに受光される光量が色ごとに違ってくる。なお、はんだは、はんだフィレット１０６だけでなく、コンデンサ１０５の電極１０５ａ上にメッキされたはんだ１０５ｂの表面にも存在する。また、はんだが付着していない面（コンデンサ１０５の上面やＰＣＢ１０４の表面）は、光源から照射される光の色にほとんど依存することなく、その面の色の反射光がＣＣＤカメラに受光される。
【０００４】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、上記ＣＣＤカメラによって撮像された画像の説明図である。なお、図１０（ａ）は、図９（ａ）に対応する画像の説明図であり、図１０（ｂ）は、図９（ｂ）に対応する画像の説明図である。
正常にはんだ付けされたコンデンサ１０５の画像は、図１０（ａ）のように、はんだフィレット１０６の部分が、その表面の傾斜角度に応じて３色に色分けされた状態になる。図９（ａ）に示す正常な場合、図１０（ａ）のように、ＰＣＢ１０４上において傾斜角度の大きい面すなわちはんだフィレット１０６の表面が青色で示される。これに対し、図９（ｂ）のようにコンデンサ１０５が傾いた状態であると、図１０（ｂ）のように、コンデンサ１０５の側面に付着したはんだ１０５ｃやパッド１０４ａ上に付着したはんだの一部が、正常なはんだフィレットと同じ青色で示される。しかし、このときの青色領域の図中横方向の長さは、図１０（ａ）に示す正常なはんだフィレット１０６を示す青色領域よりもずっと短い。よって、従来では、このような色分布の結果を利用し、各はんだフィレットごとに、青色領域の長さが所定長さを越えるものを良品と判定し、所定長さ以下のものを不良品と判定していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−６７９４９号公報
【特許文献２】
特開２０００−８１３１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、ＰＣＢ上に高密度でチップ等の実装部品を搭載する要求が高まっており、この要求に応えるためにＰＣＢ上のパッド１０４ａを小型化する傾向にある。そのため、はんだフィレット１０６の長さが短くなる傾向にある。この結果、上述した従来の良否判定方法では、良品と不良品の区別が困難となるという問題が生じた。以下、この問題について説明する。
【０００７】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、パッド１０４ａが小型化された図９（ａ）及び図９（ｂ）にそれぞれ相当する図である。また、図１２（ａ）は、図１１（ａ）に対応する画像の説明図であり、図１２（ｂ）は、図１１（ｂ）に対応する画像の説明図である。
図１１（ａ）のように正常な場合、パッド１０４ａが小型化された結果、図１２（ａ）に示すように、はんだフィレット１０６を示す青色領域の図中横方向の長さが、図１０（ｂ）に示したものよりも短くなる。その結果、図１２（ａ）に示す正常なはんだフィレット２０６を示す青色領域の長さが、図１２（ｂ）に示す正常でない場合のコンデンサ１０５の側面に付着したはんだ１０５ｃを示す青色領域の長さと同程度になる。このため、上述した従来の方法では、良品と不良品の区別が困難となる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、プリント基板に対して傾いた状態ではんだ付けされた実装部品を正確に検出するためにはんだ付けの良否判定の精度を向上させることが可能なはんだ付け良否判定方法、はんだ付け良否判定装置、はんだ付け良否判定システム、プリント基板製造システム及びプログラムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定方法において、単一の実装部品をプリント基板上にはんだ付けする複数のはんだフィレットの外形を総合して、該単一の実装部品のはんだ付けの良否を判定する判定工程を有することを特徴とするものである。
この良否判定方法においては、単一の実装部品をＰＣＢ上にはんだ付けする複数のはんだフィレットごとに、そのはんだフィレットの外形から良否を判断する。はんだフィレットの外形から良否を判断する方法としては、上記特許文献１や特許文献２等のように、実装部品がはんだ付けされたＰＣＢに対して光を照射し、そのはんだフィレットの外形を撮像手段で撮像するものが挙げられる。
ＰＣＢ上のパッドから一端が浮いた状態ではんだ付けされた実装部品は、不良品として排除しなければならず、そのために、その実装部品のはんだ付けについて良否が判断される。従来では、単一の実装部品であってもその個々のはんだフィレットごとに良否を判断していたため、上述したように良品と不良品の区別が困難な場合があった。これは、はんだフィレットの外形から良否判断を行う場合、はんだフィレットの長さが短くなると、良品と不良品の判断基準となる正常なはんだフィレットの外形を示す色あるいは光量について良品と不良品の間での差が小さくなるためである。
ここで、本発明者らは、実装部品の一端が浮いた状態にある場合、その反対に位置する他端のはんだフィレットも、正常なはんだフィレットの外形とは異なる点に着目した。すなわち、単一の実装部品である限り、一端が浮いた状態になって傾けば、その実装部品のすべてのはんだフィレットの外形に影響が出る。したがって、単一の実装部品についての各はんだフィレットにおける良品と不良品の間での差を累積することが可能である。そして、このように良品と不良品の間での差を累積することで、個々のはんだフィレットごとに良否判断すると良品と不良品との間での差が小さくて互いを区別するのが困難な場合でも、明確に区別することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１のはんだ付け良否判定方法において、上記プリント基板に、鉛直方向に対して互いに異なる照射角度で互いに異なる色の光を上記はんだフィレットの正面方向から照射し、その各反射光を鉛直方向上方で受光して該プリント基板を撮像手段によって撮像する撮像工程を有し、上記判定工程は、該撮像工程で撮像した単一の実装部品についての複数のはんだフィレットの撮像データが所定の不良条件を満たすとき、該単一の実装部品のはんだ付けは不良であると判定することを特徴とするものである。
この良否判定方法においては、鉛直方向に対して互いに異なる照射角度で互いに異なる色の光をはんだフィレットの正面方向から照射し、その各反射光を鉛直方向上方で受光して、プリント基板を撮像する。これにより、はんだフィレットの外形を色の違いで得ることができる。そして、撮像した単一の実装部品についての複数のはんだフィレットの撮像データが所定の不良条件を満たすとき、その単一の実装部品のはんだ付けは不良であると判定する。この撮像データとしては、上記所定の不良条件に応じて適宜設定されるものである。例えば、はんだフィレットが存在し得る領域内における正常なはんだフィレットの外形を示す色の画素数を、単一の実装部品について累積加算し、その累積加算した値が所定値を越えることを上記所定の不良条件とする。この場合、各画素の色データを撮像データとして用いることができる。このような判定方法は、上記特許文献２に開示された装置などの既存の装置のハードウェア構成をそのまま利用することが可能となる。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２のはんだ付け良否判定方法において、上記判定工程では、上記単一の実装部品の両側をはんだ付けする各はんだフィレットの撮像データから、該各はんだフィレットについての正常なはんだフィレットの外形を示す色の長さの和、差、積又は商を算出する算出工程を有し、上記不良条件は、該算出工程で算出した値が基準値と比較して不良であると判定される条件であることであることを特徴とするものである。
単一の実装部品が傾いた状態にある場合、その一端がはんだ付けされていても他端側はＰＣＢ上のパッドから浮いた状態になることがある。この場合、例えば、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示したように、図中左端のはんだフィレットについては、正常でない場合におけるコンデンサの側面に付着したはんだを示す青色領域の長さが、正常なはんだフィレットの外形を示す青色領域の長さよりは短いもののほぼ同程度となる。そのため、この左端のはんだ付けについては、良品と不良品の区別が困難となる。一方で、図中右端のはんだフィレットについては、正常でない場合には青色領域の長さも、はんだフィレットの外形を示す青色領域の長さよりは短いものの同程度であり、やはり良品と不良品の区別が困難である。
そこで、本良否判定方法においては、単一の実装部品の両側をはんだ付けする各はんだフィレットの撮像データから、各はんだフィレットについての正常なはんだフィレットの外形を示す色の長さの和、差、積又は商を算出する。これにより、個々のはんだフィレットについては、正常でない場合の青色領域の長さと正常なはんだフィレットの外形を示す青色領域の長さとの差が小さくても、この差を累積して拡大することが可能となる。なお、演算方法は、その差を累積拡大できる最適な演算方法を和、差、積又は商のうちから１又は２以上選択される。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１のはんだ付け良否判定方法において、上記プリント基板に対して照射されるレーザ光の反射光を位置検出素子で受光して、上記はんだフィレットの外形を計測する外形計測工程を有し、上記判定工程は、該外形計測工程で計測した単一の実装部品についての複数のはんだフィレットの計測データが所定の不良条件を満たすとき、該単一の実装部品のはんだ付けは不良であると判定することを特徴とするものである。
このはんだ付け良否判定方法においては、プリント基板に対して照射されるレーザ光の反射光を位置検出素子で受光して、はんだフィレットの外形を計測する。これにより、はんだフィレットの水平方向から見たときの外形形状を知ることができる。このような計測は、一般的なレーザ変位計等を用いて行うことができる。そして、計測した単一の実装部品についての複数のはんだフィレットの計測データが所定の不良条件を満たすとき、その単一の実装部品のはんだ付けは不良であると判定する。例えば、計測データに基づいて鉛直方向から見たときの実装部品から延出した部分のはんだフィレットの長さが得られるので、この長さを単一の実装部品について累積加算する。そして、この累積加算した値が所定値を越えることを上記所定の不良条件とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項４のはんだ付け良否判定方法において、上記判定工程では、上記単一の実装部品の両側をはんだ付けする各はんだフィレットの計測データから、該各はんだフィレットの外形部分の長さの和、差、積又は商を算出する算出工程を有し、上記不良条件は、該算出工程で算出した値が基準値と比較して不良であると判定される条件であることであることを特徴とするものである。
このはんだ付け良否判定方法においては、請求項３のはんだ付け良否判定方法と同様に、単一の実装部品の両側をはんだ付けする各はんだフィレットの計測データから、各はんだフィレットの外形部分の長さの和、差、積又は商を算出する。これにより、個々のはんだフィレットについては、その外形部分の長さが良品と不良品との間で小さくても、この差を累積して拡大することが可能となる。なお、演算方法は、その差を累積拡大できる最適な演算方法を和、差、積又は商のうちから１又は２以上選択される。
【００１４】
また、請求項６の発明は、プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置において、単一の実装部品をプリント基板上にはんだ付けする複数のはんだフィレットの外形を総合して、該単一の実装部品のはんだ付けの良否を判定する判定手段を有することを特徴とするものである。
この良否判定装置においては、上記請求項１の良否判定方法と同様に、単一の実装部品についての各はんだフィレットにおける良品と不良品の間での差を累積することが可能となる。そして、このように良品と不良品の間での差を累積することで、個々のはんだフィレットごとに良否判断すると良品と不良品との間での差が小さくて互いを区別するのが困難な場合でも、明確に区別することが可能となる。
【００１５】
また、請求項７の発明は、プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置を備えたはんだ付け良否判定システムにおいて、上記はんだ付け良否判定装置として、請求項６のはんだ付け良否判定装置を用い、該はんだ付け良否判定装置の上記判定手段から出力される判定結果データを書き込み及び該書き込まれたデータを読み出すデータ入出力手段と、該データ入出力手段に書き込まれた該判定結果データを読み出して表示する表示手段と、該表示手段に表示された該判定結果データの修正入力を行うデータ修正入力手段と、該データ修正入力手段の修正入力に基づいて該判定結果データの修正処理を行うデータ修正処理手段とを備えた情報処理手段とを有する判定支援装置を備えており、該表示手段に表示された該判定結果データに基づいて、オペレータが上記プリント基板を目視で再検査し、該判定結果データに誤りがあったときには該オペレータが該データ修正入力手段を用いて該判定結果データを修正し、該修正された判定結果データを該データ入出力手段に書き込むことを特徴とするものである。
このはんだ付け良否判定システムにおいては、請求項６のはんだ付け良否判定装置と、その判定結果についてオペレータによる修正を加えるための判定支援装置とを備えている。請求項６のはんだ付け良否判定装置によれば、はんだ付けの良否判定の精度を向上させることが可能であるが、この装置だけで１００％正確な判定を行うことは困難である。そこで、本システムでは、そのはんだ付け良否判定装置を上記判定支援装置と連携させている。これにより、より正確に良品と不良品とを区別することが可能となる。
【００１６】
また、請求項８の発明は、プリント基板上の所定位置に、はんだを印刷するはんだ印刷装置と、該はんだ印刷装置によってはんだが印刷されたプリント基板上に実装部品をマウントする部品マウント装置と、該部品マウント装置によって部品がマウントされたプリント基板上のはんだをリフローしてはんだを定着させるリフロー装置と、該リフロー装置によってはんだが定着したプリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置とを備えたプリント基板製造システムにおいて、上記はんだ付け良否判定装置として、請求項６のはんだ付け良否判定装置を用いたことを特徴とするものである。
このプリント基板製造システムにおいては、プリント基板の製造から、そのプリント基板上における実装部品のはんだ付けの検査までの工程を一連の処理として行うことができる。
【００１７】
また、請求項９の発明は、請求項８のプリント基板製造システムにおいて、上記はんだ付け良否判定装置によって良品であると判定されたプリント基板に対して処理を行う処理装置を設けたことを特徴とするものである。
このプリント基板製造システムにおいては、プリント基板の製造からそのプリント基板上における実装部品のはんだ付けの検査までの工程に加えて、その検査後に上記処理装置によって行われる後段の工程についても、一連の処理として行うことができる。なお、この処理装置としては、例えば、良品として判定されたプリント基板上に更に部品をマウントしたり、良品として判定されたプリント基板を包装したりするものが挙げられる。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、プリント基板上における実装部品のはんだ付けの良否を判定するはんだ付け良否判定装置に設けられるコンピュータにを機能させるためのプログラムにおいて、単一の実装部品をプリント基板上にはんだ付けする複数のはんだフィレットの外形を総合して、該単一の実装部品のはんだ付けの良否を判定する判定手段として、上記コンピュータを機能させることを特徴とするものである。
このプログラムが上記コンピュータに実行されることで、上記請求項６のはんだ付け良否判定装置を構築できるので、上記請求項１の良否判定方法と同様に、単一の実装部品についての各はんだフィレットにおける良品と不良品の間での差を累積することが可能となる。そして、このように良品と不良品の間での差を累積することで、個々のはんだフィレットごとに良否判断すると良品と不良品との間での差が小さくて互いを区別するのが困難な場合でも、明確に区別することが可能となる。
尚、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録された状態で配布したり、入手したりすることができる。また、このプログラムを乗せ、所定の送信装置により送信された信号を、公衆電話回線や専用線、その他の通信網等の伝送媒体を介して配信したり、受信したりすることでも、配布、入手が可能である。この配信の際、伝送媒体中には、コンピュータプログラムの少なくとも一部が伝送されていればよい。すなわち、コンピュータプログラムを構成するすべてのデータが、一時に伝送媒体上に存在している必要はない。このプログラムを乗せた信号とは、コンピュータプログラムを含む所定の搬送波に具現化されたコンピュータデータ信号である。また、所定の送信装置からコンピュータプログラムを送信する送信方法には、プログラムを構成するデータを連続的に送信する場合も、断続的に送信する場合も含まれる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ＰＣＢ上に装着されたコンデンサチップ、ＩＣなどのＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｕｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅ）のはんだ付けの良否を光学的に判定する良否判定装置である外観検査装置に適用した実施形態について説明する。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る外観検査装置の概略構成図である。この外観検査装置は、ＳＭＤを装着したＰＣＢ４に光を照射する３つの光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからなる２組の光源セットを備えている。よって、本外観検査装置では、合計６つの光源を備えている。また、本外観検査装置は、これらの光源から照射された光を受光して撮像する撮像手段としての高速カメラ２を備えている。この高速カメラ２は、１０万分の１秒程度の高速シャッタで撮像可能なものであり、例えばＣＣＤなどの撮像素子で構成されたものを用いることができる。本実施形態では、高速カメラ２として、分解能が１３μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、５０μｍ、７０μｍの間で変更可能なＣＣＤカメラを使用し、これを図示のように検査領域の真上に配置される。
【００２１】
このほか、本外観検査装置には、その高速カメラ２に対して相対移動するように載置台に載置したＰＣＢ４を水平方向に２次元的に移動させる駆動手段としてのＸＹステージ３、制御手段としての制御部１０なども備えている。ＸＹステージ３は、ＰＣＢ４を水平に支持している。制御部１０は、図示しないＣＰＵ、記憶部、インターフェース部などを備え、高速カメラ２のシャッタを制御したり、ステージ駆動部３ａを介してＸＹステージ３を駆動制御したり、後述する良否判断処理を行ったりする。
【００２２】
図３は、コンデンサ７の電極７ａをＰＣＢ４上のパッド４ａに接続するはんだフィレット６の拡大図である。上記光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、鉛直方向に対して一番小さな照射角度で光を照射する赤色光源１Ｒと、一番大きな照射角度で光を照射する青色光源１Ｂと、これらの中間の照射角度で光を照射する緑色光源１Ｂとから構成されている。これらの光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光ＢをＰＣＢ４上に照射すると、高速カメラ２によってＲ、Ｇ、Ｂの３色に色分けされた画像が撮像される。この３色の色分布により、はんだ付け状態すなわちはんだフィレット８の外形を観察することができる。なお、各光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには、カラーフィルタを張り付けたインバータ制御のリング状の蛍光灯や、各色の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）などを利用することができる。
【００２３】
上記高速カメラ２の撮像領域（検査領域）は、ＰＣＢ４に比べて狭いため、高速カメラ２によって撮像する際には、ＸＹステージ３上のＰＣＢ４を水平方向に滑らかに連続して移動させながら撮像する。具体的には、撮像領域内に収まる１又は２以上のＳＭＤごとに、順次、ＰＣＢ４を撮像し、各ＳＭＤのはんだフィレット６の外形を把握する。
【００２４】
次に、上記外観検査装置を用いて、ＰＣＢ４上に装着されたコンデンサ５のはんだ付けを良否判断する方法について説明する。
図１は、本実施形態における良否判断方法の流れを示すフローチャートである。
まず、ＸＹテーブル３を駆動制御して、高速カメラ２の撮像領域内にＰＣＢ４上のコンデンサ５を移動させる（Ｓ１）。そして、光源１Ｒ、１Ｇ、１ＢからＰＣＢ４に対して照射される各色の光の反射光を高速カメラ２によって撮像する（Ｓ２）。これにより、その撮像データに基づいて、図１２（ａ）や図１２（ｂ）に示したような画像を得ることができる。このとき、コンデンサ５における２つの電極５ａに対して正常にはんだフィレット６が形成されていれば、図１２（ａ）に示したように、そのはんだフィレット部分は青色で示されることになる。これに対し、単一の実装部品が傾いてその一端がＰＣＢ４上のパッド４ａから浮いた状態であると、コンデンサ５の電極側面に付着したはんだも青色で示されることになる。
【００２５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施形態のＰＣＢ４上におけるコンデンサ５のはんだ付けを、個々のはんだフィレットごとに外観検査装置で良否を判断した結果を示すグラフである。本実施形態では、正常に装着されたコンデンサ５の周囲をＰＣＢ４の上方から見たとき、そのコンデンサの電極５ａの側面からＰＣＢ４上のパッド４ａの端部までの長さは、およそ０．０５［ｍｍ］と短いものである。そして、この長さを撮像データに置き換えると、およそ５画素分に相当する。そして、本発明者らの実験では、ＰＣＢ４上に正常に装着されたコンデンサ５のはんだフィレットについては、これを示す青色領域の長さが、図４（ａ）に示すように、５画素を中心に３〜６画素範囲内で分布する。これに対し、ＰＣＢ４上のパッド４ａから浮いた状態のはんだフィレットについては、そのコンデンサの電極側面が青色領域で示され、その長さは、図４（ｂ）に示すように、３〜４画素を中心に０〜６画素の範囲内で分布する。このように、青色領域の長さによって個々のはんだフィレットごとに良否判断を行うと、良品と不良品との間で重複する部分があり、これらを明確に区別することはできない。
【００２６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４（ａ）及び図４（ｂ）の実験結果について、それぞれ、単一のコンデンサ５の両端付近に存在する青色領域の画素数の和を算出した結果を示すグラフである。図示のように、単一のコンデンサ５についての青色領域の画素数の和をとると、良品と不良品との間で重複する部分がなく、これらを明確に区別することはできる。
【００２７】
そこで、本実施形態では、高速カメラ２によって撮像した撮像データから、単一のコンデンサ５の電極両側に存在する青色領域の画素数の和Ｓｌを算出する（Ｓ３）。そして、その算出した画素数の和Ｓｌが８画素よりも大きいか否かを判断する（Ｓ４）。この判断の結果、和Ｓｌが８画素よりも大きい場合には、そのコンデンサ５は良品であると判定し（Ｓ５）、和Ｓｌが８画素以下である場合には、そのコンデンサ５は不良品であると判定する（Ｓ６）。これにより、コンデンサ５ごとにはんだ付けの良否を高い精度で判定することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、単一のコンデンサ５の電極両側に存在する青色領域の画素数の和Ｓｌを算出したが、本発明者らの実験によれば、これらの画素数の差、積又は商を算出しても、良否判定の精度を高めることは可能であることが判明している。本実施形態のような形状のコンデンサ５についてはんだ付けの良否を判断する場合には、和を算出するのがもっとも簡単でかつ精度が高かった。しかし、単一の実装部品の両側に存在する青色領域の画素数について、どのような算出方法を採用するかは、その実装部品の外形やはんだフィレットの外形などを考慮し、良否判定の精度を高める観点から適宜選択する。
【００２９】
次に、上記外観検査装置を利用したプリント基板製造システムの構成及び動作について説明する。
図６は、本実施形態におけるプリント基板製造システムの主要な装置を示す概略構成図である。本プリント基板製造システムは、主に、はんだ印刷機２０、チップマウンタ３０、ＱＦＰ（ｑｕａｄ　ｆｉａｔ　ｐａｃｋａｇｅ）マウンタ４０、リフロー炉５０及び外観検査装置６０から構成されている。このシステムでは、部品が実装されていない状態の基板をはんだ印刷機２０内に搬送し、その基板上の所定位置にはんだ印刷機２０ではんだを印刷する。このようにしてはんだが印刷された基板は、チップマウンタ３０及びＱＦＰマウンタ４０に順次搬送され、コンデンサやＩＣ等の実装部品が基板上に載置される。その後、その基板はリフロー炉５０内に搬送されて加熱処理される。これにより、はんだ印刷機２０によって印刷されたはんだが溶解し、冷却されることで、実装部品が基板上に実装される。
【００３０】
このようにして実装部品が実装されたプリント基板は、その後、ベルトコンベア等の搬送手段によって、又はオペレータによる手作業によって、外観検査装置６０内に搬入される。この外観検査装置６０では、上述した方法によってはんだ付けの良否が光学的に判定される。そして、良品と判定されたプリント基板は、図示しない後段の処理工程に移送される。この後段の処理工程を実施する装置としては、例えば、プリント基板上に更に部品をマウントする部品マウンタや、プリント基板を包装する包装装置などが挙げられる。また、この装置は、例えば、外観検査装置６０による良否判定の結果に応じて、良品と不良品を分別する分別装置であってもよい。なお、本システムでは、外観検査装置６０による良否判定後に処理工程を実施する装置が設置されているが、この装置は必ずしも必要であるわけではない。
【００３１】
また、本実施形態では、外観検査装置６０に、データ修正処理手段としての修正端末６１が接続されている。この修正端末６１は、その内部に、外観検査装置６０から出力される判定結果データを書き込み及びその書き込まれたデータを読み出すデータ入出力手段を備えている。この修正端末６１は、外観検査装置６０による良否判定結果が正しいか否かをオペレータが目視で再検査し、検査結果に誤りがあったときに検査結果データを修正するためのものである。本実施形態では、プリント基板上の個別のバーコードが形成されており、そのバーコード情報をバーコード自動読取装置６１で読み取る。このバーコード自動読取装置６１で読み取ったバーコード情報及び外観検査装置６０の判定結果データは、シリアル通信ケーブルを通して修正端末６１に送信され、保存される。この保存された判定結果データは、修正端末６１の表示手段であるディスプレイ６１ａに映し出される。そして、オペレータは、不良と判定された判定結果がディスプレイ６１ａに映し出されたら、実際のプリント基板を目視で確認し、本当に不良品であるかを確認する。その結果、不良品でないと判断したら、オペレータは、修正端末６１の図示しないキーボード等のデータ修正入力手段によって修正入力を行う。
【００３２】
なお、本実施形態の修正端末６１は、外観検査装置６０に接続されたスタンドアローン型のコンピュータで構成されているが、外観検査装置６０に対してＬＡＮ等のネットワークで接続したものであってもよい。
【００３３】
〔変形例〕
次に、上記実施形態に係る外観検査装置の変形例について説明する。
本変形例では、上記実施形態の光源１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ及び高速カメラ２の代わりに、プリント基板に対してレーザ光を照射するレーザ照射手段としてのレーザ発光素子と、その反射光を受光する位置検出素子とを備えたレーザ変位計を用いる。このレーザ変位計は、位置検出素子の出力信号から、プリント基板から突出した部分（実装部品、はんだフィレット等）の高さを知ることができる。このようなレーザ変位計としては、市販されている公知のものを利用でき、その構成は、例えば特開平５−２０７４号公報や特開平５−５２５５２号公報に記載されている。このようなレーザ変位計を用いれば、はんだフィレットの水平方向から見たときの外形形状を知ることができる。そして、はんだフィレット部分の高さ範囲を適宜設定することで、はんだフィレットの長さを計測することができる。
【００３４】
図７（ａ）乃至図７（ｃ）は、プリント基板上に実装されたコンデンサ部分の拡大図である。なお、図７（ａ）は、正常にはんだ付けされた状態のコンデンサ１０５を示すものである。また、図７（ｂ）は、正常にはんだ付けされてはいるが実装位置が水平方向にズレた状態のコンデンサ１０５を示すものである。図７（ｃ）は、一方の電極１０５ａがはんだ付けされていない状態のコンデンサ１０５を示すものである。
図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示した状態のコンデンサ１０５周辺について、上記レーザ変位計で計測した結果をそれぞれ示すグラフである。本変形例でも、図１に示したフローチャートと同様の流れで、はんだフィレットの良否判断を行う。ただし、本変形例では、上記Ｓ２においてレーザ変位計による計測を行う。また、本変形例では、上記Ｓ３において、図８（ａ）乃至図８（ｃ）の各図中左側のはんだフィレットの長さｌ１，ｌ３，ｌ５と図中右側のはんだフィレットの長さｌ２，ｌ４，ｌ６との和Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を算出する。これらの和Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の関係は、本発明者らによる実験の結果、おおよそ下記の数１に示すようになった。
【数１】
Ｌ１　＝　Ｌ２　＞　Ｌ３
【００３５】
したがって、本変形例では、上記Ｓ４において、各コンデンサ１０５について算出した両側のはんだフィレットの和がＬ１に対して所定の誤差範囲内に入るか否かを判断する。この判断の結果、その和が所定の誤差範囲内に入る場合には、そのコンデンサ１０５は良品であると判定し（Ｓ５）、その和が所定の誤差範囲内に入らない場合には、そのコンデンサ１０５は不良品であると判定する（Ｓ６）。これにより、上記実施形態と同様に、コンデンサ１０５ごとにはんだ付けの良否を高い精度で判定することができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１乃至１０の発明によれば、プリント基板に対して傾いた状態ではんだ付けされた不良品と正常にはんだ付けされた良品との間における僅かな差を累積することでこれらの区別を明確に行うことが可能となるので、はんだ付けの良否判定の精度を向上させることが可能となるという優れた効果がある。
特に、請求項２の発明によれば、既存の装置のハードウェア構成をそのまま利用することが可能となるという優れた効果がある。
また、請求項３の発明によれば、個々のはんだフィレットについては正常でない場合の青色領域の長さと正常なはんだフィレットの外形を示す青色領域の長さとの差が小さくても、この差を簡単な演算方法によって累積して拡大することが可能となるという優れた効果がある。
また、請求項４の発明によれば、既存の装置のハードウェア構成をそのまま利用することが可能となるという優れた効果がある。
また、請求項５の発明によれば、個々のはんだフィレットについては、その外形部分の長さが良品と不良品との間で小さくても、この差を累積して拡大することが可能となるという優れた効果がある。
また、請求項７の発明によれば、より正確に良品と不良品とを区別することが可能となるので、はんだ付けの良否判定の精度を更に向上させることが可能となるという優れた効果がある。
また、請求項８及び９の発明によれば、プリント基板の製造工程に含まれるはんだ付けの良否判定に関する検査の精度を向上させることが可能となるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る外観検査装置の良否判断方法の流れを示すフローチャート。
【図２】同外観検査装置の概略構成図。
【図３】コンデンサの電極をＰＣＢ上のパッドに接続するはんだフィレットの拡大図。
【図４】（ａ）は、個々のはんだフィレットごとに外観検査装置で良否を判断した結果、良品と判断されたときの青色領域の画素数とその度数との関係を示すグラフ。
（ｂ）は、同判断の結果、不良品と判断されたときの青色領域の画素数とその度数との関係を示すグラフ。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図４（ａ）及び図４（ｂ）の結果について、それぞれ、単一のコンデンサに関する青色領域の画素数の和を算出した結果を示すグラフ。
【図６】同外観検査装置を利用したプリント基板製造システムの主要な装置を示す概略構成図。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、変形例におけるプリント基板上に実装されたコンデンサ部分の拡大図。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示した状態のコンデンサ周辺について、変形例におけるレーザ変位計で計測した結果をそれぞれ示すグラフ。
【図９】（ａ）は、特許文献２の装置を用いてはんだ付けの良否判定を行うコンデンサが正常に装着された状態のの拡大図。
（ｂ）は、同良否判定を行うコンデンサの一端が浮いた状態のの拡大図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、図９（ａ）及び図９（ｂ）をそれぞれＣＣＤカメラで撮像した画像の説明図。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、パッドが小型化された図９（ａ）及び図９（ｂ）にそれぞれ相当する図。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）をそれぞれＣＣＤカメラで撮像した画像の説明図。
【符号の説明】
１Ｒ　赤色光源
１Ｇ　緑色光源
１Ｂ　青色光源
２　　高速カメラ
３　　ＸＹステージ
４，１０４，２０４　ＰＣＢ
５，１０５　コンデンサ
５ａ，１０５ａ　電極
６，１０６，２０６　はんだフィレット
１０　制御部
１１　ステージ駆動部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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