(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだ接合部の検査精度を向上させること。【解決手段】はんだ検査装置は、はんだを用いて接合したプリント基板とフェースダウン部品の接合箇所の３次元情報を取得する３次元情報取得手段と、３次元情報取得手段により取得された３次元情報に基づいて、接合箇所におけるプリント基板とフェースダウン部品の接合面間距離を決定する距離決定手段と、３次元情報取得手段で取得された３次元情報に基づいてプリント基板側に第１の検査ラインを定め、距離決定手段により決定された接合面間距離と、第１の検査ラインと、に基づいて、フェースダウン部品側に第２の検査ラインを定める検査ライン決定手段と、検査ライン決定手段により定めた第１及び第２の検査ラインにおける、はんだ接合箇所の特徴量を算出し、はんだ接合の良／不良判定を行う判定手段と、を備える。【選択図】図４
2013171977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだを用いて接合したプリント基板とフェースダウン部品の接合箇所の３次元情報を取得する３次元情報取得手段と、
前記３次元情報取得手段により取得された３次元情報に基づいて、前記接合箇所におけるプリント基板とフェースダウン部品の接合面間距離を決定する距離決定手段と、
前記３次元情報取得手段で取得された３次元情報に基づいてプリント基板側に第１の検査ラインを定め、前記距離決定手段により決定された接合面間距離と、前記第１の検査ラインと、に基づいて、フェースダウン部品側に第２の検査ラインを定める検査ライン決定手段と、
前記検査ライン決定手段により定めた第１及び第２の検査ラインにおける、はんだ接合箇所の特徴量を算出し、はんだ接合の良／不良判定を行う判定手段と、
を備える、はんだ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェースダウンタイプの部品をプリント基板にはんだ付を行う場合、生産性やコストの面から鉛入りはんだを使用することが多い。一方、フェースダウン部品は、民生電気製品で多用されているが、その多くは基板接続用としてはんだボール（鉛フリー）を電極としており、基板へのはんだ付時は、鉛入りはんだ融点＜はんだ付温度＜鉛フリーはんだ融点で実施するため、フェーズダウン部品のはんだボールが溶け外れることは無い。
【０００３】
しかしながら近年では、環境／法規制対応、及びはんだ付時のヌレ性の向上のため、鉛フリーはんだを使用するものが増加している。そのため、フェースダウン部品をはんだ付する際には、プリント基板上のはんだ材と同時に、自らの電極であるはんだボールも同様に溶融状態となる。溶融状態での振動や、はんだ付時のフラックスから発生する揮発成分によるボイド（気泡）は、良好なはんだ付状態を阻害する要因となり得る。
【０００４】
フェースダウンタイプの部品をプリンタ基板に実装（はんだ付）したあとの接合状態は、外観確認などによって直接確認することが困難である。そのため、接合状態確認は、３次元Ｘ線装置等を使用し、はんだの不ヌレの有無等、良品／不良品判定を実施している。
【０００５】
プリント基板にフェースダウンタイプの部品をはんだ付する場合は、その接合面である基板側を確認することが多く、検査装置の対応もそれに従っている。
【０００６】
特許文献１では、両面に部品が実装されたプリント基板の上面と下面の実装部品やはんだなどの構成部分を上面と下面に分離して認識する、Ｘ線検査装置が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、はんだ接合面の検査ラインを２つ利用して、基板・部品間のはんだ接合を検査する、はんだ接合不良の検出方法が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、プリント基板の補正を行い、３次元画像で基板・部品間のはんだ接合を検査する、Ｘ線検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−０８３１０４号公報
【特許文献２】特開２００８−５３７１００号公報
【特許文献３】特開２００６−２７６００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
通常、フェースダウンタイプの部品をプリント基板にはんだ付を行った際には、その界面であるはんだ接合面の確認を行う。このとき、フェースダウン部品側の接合面の検査は、フェースダウン部品自体の重量やはんだ材料の表面張力等に起因して、はんだ付前後で高さの寸法が変化するため、検査ポイントの決定が困難なものとなる。そのため、フェースダウン部品側の検査は行われない。したがって、フェースダウン部品側の検査が行われないことから、接合部の検査精度が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるはんだ検査装置は、はんだを用いて接合したプリント基板とフェースダウン部品の接合箇所の３次元情報を取得する３次元情報取得手段と、前記３次元情報取得手段により取得された３次元情報に基づいて、前記接合箇所におけるプリント基板とフェースダウン部品の接合面間距離を決定する距離決定手段と、前記３次元情報取得手段で取得された３次元情報に基づいてプリント基板側に第１の検査ラインを定め、前記距離決定手段により決定された接合面間距離と、前記第１の検査ラインと、に基づいて、フェースダウン部品側に第２の検査ラインを定める検査ライン決定手段と、前記検査ライン決定手段により定めた第１及び第２の検査ラインにおける、はんだ接合箇所の特徴量を算出し、はんだ接合の良／不良判定を行う判定手段と、を備える。
これにより、フェースダウン部品側とプリント基板側のそれぞれではんだ接合面検査ラインを設定することができ、プリント基板側とフェースダウン部品側のはんだ付接合部の検査をそれぞれ実行することができる。
【発明の効果】
【００１２】
はんだ接合部の検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１にかかるはんだ検査装置１の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる接合前のはんだ接合部を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる接合後のはんだ接合部を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかるはんだ検査装置１の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、はんだ検査装置１の構成を示す。はんだ検査装置１は、３次元情報取得手段１１と、距離決定手段１２と、検査ライン決定手段１３と、判定手段１４と、を備える。
【００１５】
図２及び図３は、はんだ付によるプリント基板とフェースダウン部品の接合部を示す図である。接合部は、プリント基板２１と、ペーストはんだ２２と、フェースダウン部品２３と、はんだボール２４と、を備える。図２は、プリント基板２１とフェースダウン部品２３との接合前の状態を示し、図３は、プリント基板２１とフェースダウン部品２３の接合後の状態を示す。
【００１６】
３次元情報取得手段１１は、はんだ付接合部における各物品の３次元情報を取得する撮影装置である。例えば３次元情報取得手段１１は、プリント基板２１と、フェースダウン部品２３と、はんだボール２４について、複数の位置から撮影することによって３次元情報を取得する。また３次元情報取得手段１１は、はんだボール２４の内部状態の撮影を行う。例えば３次元情報取得手段１１は、Ｘ線を用いてはんだボール２４のＣＴ撮影を行い、取得した画像情報を判定手段１４に出力する。
【００１７】
距離決定手段１２は、３次元情報取得手段１１により取得された３次元情報に基づいて、プリント基板２１と、フェースダウン部品２３の間の距離を決定する。言い換えると、距離決定手段１２は、プリント基板２１の接合界面とフェースダウン部品２３の接合界面を割り出し、界面間の距離を算出する。なお距離決定手段１２は、複数の位置でプリント基板２１とフェースダウン部品２３との距離を算出し、算出した距離について統計処理を行うことによって、１つの接合面間距離を決定する。
【００１８】
検査ライン決定手段１３は、３次元情報取得手段１１により取得された３次元情報に基づいて、プリント基板２１側のはんだ接合面検査ラインを決定する。また、検査ライン決定手段１３は、３次元情報取得手段１１により取得されたはんだ形状に基づき、距離決定手段１２が決定したプリント基板２１とフェースダウン部品２３の距離の情報を用いて、フェースダウン部品２３側のはんだ接合面検査ラインを決定する。
【００１９】
判定手段１４は、３次元情報取得手段１１から入力されたはんだボール２４のＣＴ撮影画像に基づいて、はんだ形状の良否を判定する。すなわち判定手段１４は、撮影されたはんだボール２４の特徴量に基づいて、良否の判定を行う。
【００２０】
プリント基板２１は、表面に電子部品を固定し、配線を行うための基板である。例えばプリント基板２１は、回路設計に基づいて電子部品間を接続するため、絶縁基板の表面や内部に、プリントにより配線が形成されている。
【００２１】
ペーストはんだ２２は、プリント基板２１上に設けられている。ペーストはんだ２２は、加熱することにより溶融し、溶融状態のときにはんだボール２４と接合することで、プリント基板２１とフェースダウン部品２３とを電気的に接続する。
【００２２】
フェースダウン部品２３は、プリント基板２１に対向するよう配置される電子部品である。フェースダウン部品２３には、はんだボール２４が設けられている。
【００２３】
はんだボール２４は、フェースダウン部品２３に設けられた突起電極の一部である。典型的には、はんだボール２４は、ペーストはんだ２２よりも融点が高いものを使用する。
【００２４】
次に、本発明にかかるはんだ検査装置１の動作について説明する。
【００２５】
３次元情報取得手段１１は、はんだ付接合部における各物品の３次元情報を取得する（ステップＳ１）。例えば３次元情報取得手段１１は、プリント基板２１とフェースダウン部品２３とを接合させた状態における、プリント基板２１と、フェースダウン部品２３と、はんだボール２４の３次元情報を取得する。
【００２６】
検査ライン決定手段１３は、プリント基板２１側のはんだ接合面検査ラインを決定する（ステップＳ２）。より具体的には、検査ライン決定手段１３は、３次元情報取得手段１１が取得した三次元情報に基づき、プリント基板２１側のはんだ接合面検査ラインを決定する。例えば、検査ライン決定手段１３は、プリント基板２１の表面から、フェースダウン部品２３方向に規定の値だけ離した位置を、プリント基板２１側のはんだ接合面検査ラインとする。このはんだ接合面検査ラインを、第１のはんだ接合面検査ラインとする。
【００２７】
判定手段１４は、第１のはんだ接合面検査ラインにおける、はんだボール２４の特徴率を算出する（ステップＳ３）。ここで特徴率とは、例えばはんだボール２４のボイド率である。すなわち判定手段１４は、第１のはんだ接合検査ラインにおいて、３次元情報取得手段１１を用いて取得したＣＴ画像に基づいて、はんだボール２４のボイド率を算出する。
【００２８】
距離決定手段１２は、３次元情報取得手段１１により取得された３次元情報に基づいて、プリント基板２１の接合界面とフェースダウン部品２３の接合界面を割り出し、界面間の距離を算出する（ステップＳ４）。距離決定手段１２は、ｎ（ｎは２以上の整数）箇所において接合界面間の距離を取得し、それぞれの距離をα０〜αｎとする。
【００２９】
距離決定手段１２は、ｎ箇所で取得した接合界面間の距離を統計処理し、母平均αを決定する（ステップＳ５）。
【００３０】
検査ライン決定手段１３は、プリント基板２１の端部の位置と、母平均αの値に基づいて、フェースダウン部品２３側のはんだ接合面検査ラインを定める（ステップＳ６）。例えば検査ライン決定手段１３は、プリント基板２１の表面からαだけ離れた位置に、フェースダウン部品２３の表面が配置されているものとし、その位置からプリント基板２１の方向に規定の値だけ離した位置を、フェースダウン部品２３側のはんだ接合面検査ラインとする。このはんだ接合面検査ラインを、第２のはんだ接合面検査ラインとする。
【００３１】
判定手段１４は、第２のはんだ接合面検査ラインにおける、はんだボール２４の特徴率を算出する（ステップＳ７）。ここで特徴率とは、例えばはんだボール２４のボイド率である。すなわち判定手段１４は、第２のはんだ接合面検査ラインにおいて、３次元情報取得手段１１を用いて取得したＣＴ画像に基づいて、はんだボール２４のボイド率を算出する。
【００３２】
判定手段１４は、ステップＳ３及びステップＳ７で算出した、第１及び第２のはんだ接合検査ラインにおけるはんだボール２４の特徴量に基づいて、はんだ付状態の良／不良の判定を行う（ステップＳ８）。
【００３３】
これにより、プリント基板２１の厚さに依存せず、はんだを上面と下面に分離し、プリント基板２１とフェースダウン部品２３の間のはんだ接合の状態をそれぞれ検査することができる。すなわち、プリント基板２１の近傍でのはんだの接合状態だけでなく、フェースダウン部品２３の近傍でのはんだの接合状態を確認することにより、保証レベルを向上させることができる。フェースダウン部品２３側のはんだ接合面検査ラインは、はんだ接合部における構成物品の３次元情報に基づき、統計的に算出することで、より適切なはんだ接合面検査ラインを定めることができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、３次元情報取得手段１１は、複数の箇所から撮影することで３次元情報を取得するものとしたが、はんだ接合部における３次元情報およびはんだボール２４の内部の状態を撮影できるものであれば良い。また、プリント基板２１とフェースダウン部品２３とのはんだ接合の場合に限定されるものではなく、２つ以上の電子部品をはんだ接合した場合に、接合箇所の検査に用いることができる。距離決定手段１２と、検査ライン決定手段１３を別の構成物品として記載したが、これらの機能を有する１つの構成物品としても良い。
【００３５】
はんだ検査装置１は、車載用電子ユニットの検査装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１    ３次元情報取得手段
１２    距離決定手段
１３    検査ライン決定手段
１４    判定手段
２１    プリント基板
２２    ペーストはんだ
２３    フェースダウン部品
２４    はんだボール
【図１】
2013171977.tif 000003
【図２】
2013171977.tif 000004
【図３】
2013171977.tif 000005
【図４】
2013171977.tif 000006