JP6202739B2

JP6202739B2 - 基板の飛散半田ボール検査方法

Info

Publication number: JP6202739B2
Application number: JP2013266955A
Authority: JP
Inventors: 正浩廣瀬
Original assignee: マランツエレクトロニクス株式会社
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP2015121521A

Description

本発明は、プリント基板に電子部品をハンダ付けした後、金線を接続する前に、ハンダ付けの際に基板表面に飛散付着した飛散半田ボール（異物）を検査するための技術に関する。

従来、プリント基板に電子部品をハンダ付けした後、溶融したハンダが遊離飛散して不特定箇所に付着するような飛散半田ボールとなるような不具合が知られており、このような飛散半田ボールは、機械的な障害を起こす可能性のみならず、付着した箇所が金線を接続するためのワイヤボンディング部であるような場合には、金線を接続する際、金線の接合力が充分得られず、電気的障害を招く恐れもあった。そこで、このような飛散半田ボールの検査を行うような技術として、飛散半田ボールの直径許容値に対応した指標パターンを検査用の顕微鏡の視野毎にプリント基板上に設けておき、発生した飛散半田ボールの直径と指標パターンを比較することにより、除去すべき飛散半田ボールの検査を能率的に行うような技術（例えば、特許文献１参照。）が知られている。

特開平７−１５１２７号公報

ところが、上記のような技術は、顕微鏡で検査することから、手間や労力がかかると同時に経験を必要として誰でも簡単に検査できるものではなかった。
しかも、特に、基板のワイヤボンディング部に飛散半田ボールが付着すると、直径の小さなものでも金線の接合力に影響するため、上記技術では、検査能力に限界があった。

そこで本発明は、経験度の少ない人でも確実に且つ効率よく、しかも、飛散半田ボールのサイズに関係なく飛散半田ボールの不具合を検出することができ、特に、ワイヤボンディング部に飛散付着した半田ボールは確実に発見して金線の接合の不良による接合力の不足を防止することのできる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、基板の表面に飛散付着した飛散半田ボールを画像処理にて検出する方法において、正常な基板をカラー撮像して標準画像を得る工程と、検査対象の基板をカラー撮像して比較画像を得る工程と、前記標準画像と比較画像を比較して半田ボールの飛散付着を検出するマッチング工程を設け、このマッチング工程では、前記標準画像と比較画像の色彩情報を比較する色彩比較処理と、前記標準画像と比較画像のワイヤボンディング部の輪郭形状を比較する輪郭形状比較処理の両者に基づいて飛散半田ボールの付着を判定するようにした。

このように、画像処理によって飛散半田ボールの付着を検査するようにすれば、労力や手間を省くことができるとともに、経験度が少なくても確実に検出することができ、検査精度が向上する。
ここで、ワイヤボンディング部とは、金線を接続するときにリード電極となる領域で、いわゆる金パットと呼ばれる領域であり、標準画像と比較画像の色彩情報を比較する色彩比較処理と、前記標準画像と比較画像のワイヤボンディング部の輪郭形状を比較する輪郭形状比較処理の両者に基づいて検査することにより、特に、ワイヤボンディング部に付着する飛散半田ボールを確実に検出することができる。
この際、ワイヤボンディング部の色彩は、基板によって若干異なることがあるため、標準画像のワイヤボンディング部の基準の色彩に類似した色彩の標準画像を複数種類準備して検査すれば、より精度が向上して好ましい。そして、この類似した色彩としては、例えば、基準の色彩のＲＧＢ値に対して、所定の範囲内でＲＧＢ値を変化させた複数の標準画像を用いるようにする。

また本発明では、検査対象の基板をカラー撮像する際、基板の直上から特定色の平行光を照射して撮像した画像と、この色と異なる色彩光を基板の斜め側方の周囲から照射して撮像した画像とを重ね合わせて画像処理することでリング状の模様を検索し、飛散半田ボールの付着を判定する工程を請求項１の検査方法に加えて処理するようにした。
すなわち、飛散半田ボールは、通常半球状の形状をしており、基板の直上から特定色の平行光を照射して撮像した画像と、この色と異なる色彩光を基板の斜め側方の周囲から照射して撮像した画像とを重ね合わせて処理するとともに、斜め側方の周囲から照射する照射角度を適切に設定することにより、リング状の模様を形成することができる。このため、リング状の模様を検索して飛散半田ボールの存在を検知するような検査方法を請求項１の検査方法に加えるようにすれば、飛散半田ボールの検査精度を一層高めることができる。

飛散半田ボールの付着を判定するにあたり、画像処理によって行い、色彩比較処理と輪郭形状比較処理を行うことによって、顕微鏡で検査するような労力や手間を省くことができるとともに、特にワイヤボンディング部に付着する飛散半田ボールを確実に検出することができ、金線の接続不良を防止することができる。この際、ワイヤボンディング部の色彩を複数種類変化させて検査すれば、より検査精度が向上する。
また、このような検査方法に加えて、基板の直上から特定色の平行光を照射して撮像した画像と、この色と異なる色彩光を基板の斜め側方の周囲から照射して撮像した画像とを重ね合わせて処理し、リング状の模様を検索するようにすれば、検査精度が一層向上して好ましい。

標準画像の一例を示す説明図である。比較画像の一例を示す説明図である。基板の直上から特定色の平行光を、この色と異なる色彩光を斜め側方の周囲から照射して撮像する方法を示す説明図であり、（ａ）は光の照射方法、（ｂ）は飛散半田ボールの撮像の説明図である。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
本発明に係る飛散半田ボール検査方法は、プリント基板に電子部品をハンダ付けした後、金線を接続する前に、ハンダ付けの際に基板表面に飛散付着した飛散半田ボール（異物）を検査する技術として、経験度の少ない人でも確実に且つ効率よく、しかも、飛散半田ボールのサイズに関係なく検出することができ、特に、ワイヤボンディング部に飛散付着した半田ボールは確実に発見して金線の接合の不良による接合力の不足を防止することのできる技術を提供できるようにされている。

すなわち、従来の飛散半田ボールの検査は、顕微鏡を用いて許容値以上のサイズのものを検査する方法であるため、手間や労力を要するとともに、経験度を必要とするものであったが、本発明では、標準画像とマッチングすることで、そのサイズの如何に拘らず、確実に且つ誰でも簡単に検出できるようにされている。

そして、このような検査対象となる基板１は、図１に示すように、いわゆる金パットと呼ばれるワイヤボンディング部２が形成されるプリント基板１に各種電子部品３をハンダ付けした後、金線を接続する前の状態の基板であり、正常な状態のカラー画像を、図１に示す標準画像Ｈとした場合、検査対象となる画像をカラー撮像し、この画像が図２に示すような比較画像Ｔであったとする。

ここで、比較画像Ｔには、プリント基板１に各種電子部品３をハンダ付けする際、ハンダ付けの条件によって溶融したハンダが周囲に飛散付着する半球状の飛散半田ボールｘが撮影されており、本検査方法は、この飛散半田ボールｘの存在を検出するためのものであり、特に、これから行われる金線の接続工程において、金線の接続不良を招きやすいワイヤボンディング部２への飛散半田ボールｘの付着を完全に防止することを目的とする。

ここで、標準画像Ｈと比較画像Ｔを比較するにあたり、両者で得られた色彩情報を比較するだけでは、例えば、ワイヤボンディング部２の周囲を取り囲むプリント基板１の地色と飛散半田ボールｘの色彩が同系色で類似しているような場合であって、飛散半田ボールｘがワイヤボンディング部２の輪郭線上に付着しているような場合に、飛散半田ボールｘがワイヤボンディング部２上に付着しているのかどうかを確認することができない。

すなわち、飛散半田ボールｘがワイヤボンディング部２の領域内またはワイヤボンディング部２の周囲を取り囲む地色の領域内に完全に収まるように付着している場合は、標準画像Ｈと比較画像Ｔの色彩情報の比較だけで判断できるものの、ワイヤボンディング部２の輪郭線上に付着している場合には、ワイヤボンディング部２の輪郭形状の差異を比較しなければ、飛散半田ボールｘが付着しているかどうか不明である。

そこで、本発明では、標準画像と比較画像の色彩比較処理と、ワイヤボンディング部２の輪郭形状比較処理とを同時に行うことにより、特に、飛散半田ボールｘのワイヤボンディング部２上への付着を完全に防止できるようにしている。
ここで、色彩比較処理の一例としては、例えば、特定箇所の色彩のＲＧＢ値の差分が所定のしきい値以上であれば、異物が存在すると判断する等の例である。

また、前記色彩比較処理において、本発明では、ワイヤボンディング部の標準画像の基準の色彩を、類似した色彩に変えたものを複数種類準備して検査するようにしている。この類似した色彩としては、ワイヤボンディング部２の基準となる色彩のＲＧＢ値に対して、例えば１〜２０ほどＲＧＢ値を変化させた標準画像を準備している。

このような構成により、基板１表面に対する飛散半田ボールｘの付着、特に、飛散半田ボールｘがワイヤボンディング部２に付着するのを完全に防止することができ、これから行う金線処理において、接続の不良等を招くことがない。

ところで、本発明では、以上のような検査方法に加えて、検査対象のプリント基板１をカラー撮像する際、図３に示すように、基板１の直上から特定色の平行光を照射して撮像した画像と、この色と異なる色彩光を基板１の斜め側方の周囲から照射して撮像した画像とを重ね合わせて画像処理することでリング状の模様を検索し、飛散半田ボールｘの付着を判定するようにしている。

ここで、基板１の直上から特定色の平行光を照射して撮像した画像とは、本出願人の提案する特許第３７４１２８７号に示される同軸落射光（平行光）を照射して反射した直接光を撮影した画像であり、例えば、同軸落射光の照射を赤色にした場合は、基板のより水平な平坦部分からの反射が多く、同部が赤色に強調され、それ以外の部分は黒っぽい画像となる。

また、この色と異なる色彩光を基板１の斜め側方の周囲から照射して撮像した画像とは、前記特許第３７４１２８７号に示される四周から照射されるサイド光であり、例えば、サイド光の照射を青色とした場合、反射波が一番多い傾斜面部分が青色に強調され、それ以外の部分は黒っぽい画像となる。
そこで、飛散半田ボールｘの半球状の平均的な曲率から傾斜面の角度を求めておき、予め、飛散半田ボールｘの周囲が青色に強調されるように照射角度を設定しておく。

また、基板１の直上から特定色の平行光を照射して撮像した画像と、この色と異なる色彩光を基板１の斜め側方の周囲から照射して撮像した画像とを重ね合わせて画像処理する具体的な方法としては、前記特許第３７４１２８７号に示されるように、それぞれの画像のＲＧＢの３原色データ割合を一定に保ったまま明度を増減させて加算することで、加算後の明度が一定になるような演算処理である。

以上のような方法により、基板１の斜め側方の周囲から照射されるサイド光の照射角度を適切に設定し、直上から照射する同軸落射光とサイド光の色彩を異ならせることにより、図３（ｂ）に示すように、飛散半田ボールｘに対してリング状の模様を形成することができる。なお、この図３において、直上から照射する光のハッチング部分は赤色であり、斜め上方の周囲から照射するクロスハッチング部分は青色であり、青色部分がリング状の模様となる。

そして、このようなリング状の模様を作り出して検査する方法を前記検査方法に加えて処理すれば、飛散半田ボールｘの存在を一層確実に検知することができる。

以上のような検査方法によって、飛散半田ボールｘの付着による不具合を手間をかけずに確実に防止することが可能となり、特に、金線接続の不良を未然に防止することができる。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一であり、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、照射光の色彩等は例示である。

基板に飛散付着した飛散半田ボールを画像処理にて手間をかけることなく確実に検査できるため、今後の広い普及が期待される。

１…プリント基板、２…ワイヤボンディング部、ｘ…飛散半田ボール。

Claims

基板の表面に飛散付着した飛散半田ボールを画像処理にて検出する方法であって、正常な基板をカラー撮像して標準画像を得る工程と、検査対象の基板をカラー撮像して比較画像を得る工程と、前記標準画像と比較画像を比較して半田ボールの飛散付着を検出するマッチング工程を備え、このマッチング工程では、前記標準画像と比較画像の色彩情報を比較する色彩比較処理と、前記標準画像と比較画像のワイヤボンディング部の輪郭形状を比較する輪郭形状比較処理の両者に基づいて飛散半田ボールの付着を判定することを特徴とする基板の飛散半田ボール検査方法。
前記色彩比較処理では、前記標準画像のワイヤボンディング部の基準の色彩に類似した色彩の標準画像を複数種類準備して検査できるようにされることを特徴とする請求項１に記載の基板の飛散半田ボール検査方法。
検査対象の基板をカラー撮像する際、基板の直上から特定色の平行光を照射して撮像した画像と、この色と異なる色彩光を基板の斜め側方の周囲から照射して撮像した画像とを重ね合わせて画像処理することでリング状の模様を検索し、飛散半田ボールの付着を判定する工程を請求項１の検査方法に加えて処理することを特徴とする基板の飛散半田ボール検査方法。