JPH04355312A - はんだ付検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品実装基板検査装
置に関わり、特に多ピンの表面実装部品が搭載された基
板のはんだ付け状態の自動検査に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のはんだ付け外観検査装置は被検査
対象であるはんだ付け部分に、はんだ付部の状態を検出
可能とするような照明を行い、この照明光の反射状態を
解析してはんだ付状態を検査するなどしている。ここで
の検査領域は、ある程度の部品の実装ずれも許容できる
ように、リード先端のはんだ付フィレット部分及び、リ
ード部分を含むように設定されており、例えば、基板の
はんだ付パッドと同じ領域に検査領域を設定するなどし
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】フラットパッケージの
実装位置のズレ、フラットパッケージのリード寸法の成
型時の加工誤差などにより、フラットパッケージのリー
ド先端位置はＮＣデータからその位置を正確に決定する
ことはできない。

【０００４】前述のように検査領域にははんだフィレッ
ト部分とリード部分が含まれているが、検査時にはリー
ド先端の位置を確定し、そこから先に形成されているは
んだフィレット部分のみに限定して検査を行う必要があ
る。しかしながら、従来、安定したリード先端位置の検
出は行なわれておらず、特にはんだ付状態をそのフィレ
ット長さ、はんだ容量などで定量的に捕らえようとする
時は、リードの部分とはんだ部分の識別が重要となるが
、従来方法では、リード部分を誤ってはんだ付部分とし
て評価してしまう可能性が残されており、安定したリー
ド先端位置を検出して、高信頼なはんだ付検査を実現す
ることについて考慮されていなかった。

【０００５】本発明の目的は、従来技術の課題を解決す
べく、安定したリード先端位置を検出して、高信頼なは
んだ付検査を実現するようにしたリード先端検出機能を
持つはんだ付検査装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、フラットパ
ッケージの部品エッジを画像上で検出し、これに予め登
録されているフラットパッケージのリード長さから、画
像上でのフラットパッケージのリード先端位置を決め、
この位置の近傍で更に画像からリードの先端位置を決定
する事により達成される。即ち、本発明は、プリント基
板の位置決め装置と、前記プリント基板を撮像する装置
と、撮像装置により撮像された画像を制御装置に入力す
る回路と、前記位置決め装置の制御と入力画像の処理を
行う制御装置と、被検査対象を照明する照明装置を有す
るシステムであって、撮像された画像における被検査対
象であるフラットパッケージのパッケージエッジの位置
を検出し、その検出された位置にフラットパッケージの
リード寸法を加えた部分をリード先端位置とし、その決
定されたリード先端置から先に対してはんだ付状態を検
査することを特徴とするリード先端検出機能を持つはん
だ付検査装置である。

【０００７】

【作用】フラットパッケージの部品色は黒色であり、リ
ードは銀色であるので画像上でこの境界を検出すること
は容易であり、これによりリードの根元位置が確定され
る。理想的には、この部品エッジから部品寸法仕様によ
り規定されているリード長さ分だけ離れた位置にリード
先端があるはずだが、リード長はある一定の誤差を持っ
ているのでこの位置の前後に実際のリード先端がある。 そこで、この理想的な位置の近傍に限定して、実際のリ
ード先端を大局的に検出する。更に、リード長さは厳密
には１本ずつ違う可能性もあるので、はんだ検査領域毎
に再度リード先端位置を検査領域内の、大局的に検出さ
れたリード先端位置近傍で検出することにより精度の高
いリード先端位置検出が可能となる。その結果、フラッ
トパッケージリードのはんだ接合部において、リード先
端部位置の特定が可能となるので、リード部に影響され
ないはんだ付け検査が可能となり、信頼性の高いはんだ
形状検査が実現でき、これによりはんだ付け検査の自動
化ができ、はんだ付けプロセスの省人化、および信頼性
の向上をはかることができる。

【０００８】

【実施例】以下、実施例を示す図面に沿って本発明を詳
述する。図１は本発明を具体化したはんだ付け外観検査
装置の構成を示す。４は検査対象となるプリント基板で
ありその上に検査対象であるフラットパッケージ５が搭
載され、はんだ付けされている。被検査対象であるプリ
ント基板４はＸＹテーブル３に載せられ検査シーケンス
に従って移動する。２は被検査対象を照明するものであ
り、図１に示すように基板上方に設置されている。１は
ＴＶカメラであり、照明２により照明されたプリント基
板の被検査対象部分を撮像し、画像信号を７の画像入力
ユニットに入力する。３のＸＹテーブル制御及び２の照
明装置の点灯制御は９の外部機器制御ユニットにより処
理される。６は本システムの制御装置、８はＣＰＵ、１
０はメモリ、１１はバスである。

【０００９】図２（ａ）（ｂ）に示す画像例１２は照明
２を使用して、プリント基板に実装されたフラットパッ
ケージの周辺部分を撮像した時得られる画像の様子を示
したものである。１３はフラットパッケージのリード、
１４は基板上のはんだ付パッド、１５は基板である。図
２（ａ）（ｂ）に示す画像例は、はんだ付検査のために
ＸＹテーブルにより基板を位置決めし、得られた被検査
対象の画像と考えることができる。

【００１０】図３にフラットパッケージのリード部の断
面を示した。図３に示す区間Ｓが解析すべきはんだフィ
レット部であり、Ａで示された部分が検出すべきリード
先端である。

【００１１】図４以降により、リード先端の検出方法を
順を追って説明する。本説明では画面内で垂直に見える
パッケージ左側の部分について説明するが、他の方向に
ついてもいかに述べる処理を同様に適用可能である。図
４にフラットパッケージのパッケージエッジの検出方法
を示す。図４に示す画像１６において、Ｉ，Ｊは各々画
像の水平・垂直方向の座標を表す。以降画像上の座標は
図４に示した座標系に従うものとする。まず、図４に示
すように、パッケージエッジＩＰＥを検出するための検
出用ウィンドウを設定する。Ｉ方向は、検査用のＮＣデ
ータより与えられる画像上のパッケージエッジ位置ｉに
適当な検出領域範囲ｄｉを定めることにより、Ｉｐ０　
＝　ｉ　−　ｄｉ、Ｉｐ１　＝　ｉ　＋　ｄｉ　とし、
Ｊ方向は各はんだ検査対象領域の中から、Ｊの最小値を
ＪＰ０、最大値を　ＪＰ１　とする。 あるいは、画像のＪ方向始点、終点を代用してＪＰ０、
ＪＰ１としても良い。このような２点（Ｊｐ０，Ｉｐ０
）、（Ｊｐ１，Ｉｐ１）を対角点として決定される検出
領域１７を設定し、この領域内にあるリードを２値化す
るための適当なしきい値　ＴＨＰ０　を設定する。設定
した領域１７内のしきい値ＴＨＰ０　以上の各Ｉ列にお
ける画素数をもとめ、ＨＰ（Ｉ）に記録する。ＨＰ（Ｉ
）は図４に示すように検出領域１７を２値化しＪ方向に
投影したヒストグラムである。リード部分が２値化され
るように　ＴＨＰ０　を設定しておけば、リード部分に
おけるヒストグラム　ＨＰ（Ｉ）　の累積度数は、理想
的には（リードの幅（画素）×検出領域１７内のリード
の本数）となるはずであるから、この半分程度の値をし
きい値として　ＴＨＰ１　を設定する。ヒストグラム　
ＨＰ（Ｉ）　をリード側から部品側に走査し（図４では
　Ｉｐ０　から　ＩＰ１　方向）、ＴＨＰ１を切る点を
検出すれば良い。この検出されたパッケージエッジの位
置を　ＩＰＥ　とする。図５にパッケージエッジ検出の
フローチャートを示す。なお、照明２を用いてカメラ１
により撮像され、画像入出力ユニット７により取り込ま
れ、メモリ１０により記録された濃淡画像の（Ｊ，Ｉ）
における画像の明るさをＩＭＧ（Ｊ，Ｉ）で示す。

【００１２】次に、検出されたパッケージエッジの位置
を基にリードの先端位置を検出する。図６（ａ）にフラ
ットパッケージのリード部の断面を示した。１８ははん
だフィレット部である。図６に示される、はんだフィレ
ット１８及びリード１３上に示される矢印は照明２によ
り入射した光の反射方向を示している。リード１３上で
は照明光はそのまま上方、カメラ１の方向に戻り、はん
だフィレット１８上では、照明光はカメラ１とは別の方
向に戻る。これにより、照明２により照明されたはんだ
付部分の画像は図６（ｂ）のように、はんだフィレット
部分１８が暗くなる。

【００１３】図７にリード先端の検出方法を示す。１９
は対象画像である。まず、リード先端を検出するための
検出用ウィンドウを設定する。Ｉ方向は、検出されたパ
ッケージエッジ位置　ＩＰＥから検査用のＮＣデータよ
り与えられるリードの長さＬだけ離れた位置　Ｉ’ＬＥ
を定め、これと適当な検出領域範囲ｄｉ’から、Ｉｌ０
　＝　Ｉ’ＬＥ−ｄｉ’、ＩＰ１　＝　Ｉ’ＬＥ　＋　
ｄｉ’　とし、方向は各はんだ検査対象領域の中から、
Ｊの最小値をＪｌ０、最大値を　Ｊｌ１　とする。ある
いは、画像のＪ方向始点、終点を代用してＪｌ０、Ｊｌ
１としても良い。このような２点　（Ｊｌ０，Ｉｌ０）
、（Ｊｌ１，Ｉｌ１）　を対角点として決定される検出
領域２０を設定し、領域２０内の濃淡画像の明るさ値の
各Ｉ列の累積和をＨＬ（Ｉ）に記録する。ＨＬ（Ｉ）は
図７に示すように検出領域２０の濃淡値をＪ方向に投影
したヒストグラムである。

【００１４】ヒストグラムＨＬ（Ｉ）を　ＩＬ０　から
ＩＬ１　の区間で走査し、最小値を与える位置Ｉｌｅ　
を検出する。この検出されたリード先端位置を　Ｉｌｅ
　とする。図８にリード先端位置検出のフローチャート
を示す。図８の２１で示したステップは最小値検出の方
法以外の方法でも構わない。例えば、ある一定のしきい
値を設けて、Ｉｌ１から　Ｉｌ０　　の方向にヒストグ
ラムＨＬ（Ｉ）を走査し、しきい値を切ったところを検
出点とする方法などでも構わない。

【００１５】このようにして求められたリード先端位置
を用いて、はんだ検査を行うことも可能であるが、リー
ドの１本、１本の微妙なばらつきを考えると、以上の手
続きで得られたリード先端位置を大局的な基準位置とし
て、各はんだ検査領域ごとにこの位置を微調整すれば、
リードの１本、１本の微妙なばらつきにも対応出来る。 図９に各はんだ検査領域ごとの、リード先端位置検出方
法について示す。図９に示した画像例は照明２により照
明して得られた、リード先端及び、はんだ付部分である
。図９に示す検出方法は図７及び、図８に示した方法と
同様である。検出領域ははんだ検査領域を利用するが、
Ｉ方向に関しては大局的に検出されたリード先端検出位
置Ｉｌｅ　を基準に適当な検出領域範囲ｄｉ″を定め、
Ｉ０　＝ＩＬＥ　−　ｄｉ″、Ｉ１　＝　ＩＬＥ　＋　
ｄｉ″の範囲とする。（Ｊ０，Ｉ０）、（Ｊ１，Ｉ１）
を対角点として決定される検出領域を設定し、領域内の
濃淡値の各Ｉ列の累積和をＨＬ’（Ｉ）　に記録する。 　ＨＬ’（Ｉ）は図９に示すように検出領域の濃淡値を
Ｊ方向に投影したヒストグラムであり、この最小値を検
出することで、リード先端位置ＩＤを決定できる。

【００１６】図１０に以上の処理手順と装置としての全
体動作をまとめてフローチャートに示す。まず、照明２
を用いてフラットパッケージ５を照らしだし、これをカ
メラ１で撮像できるようＸＹテーブル３を外部機器制御
ユニット９を用いて移動させる。撮像された画像は画像
入出力ユニット７を通してメモリ１０に入力される。次
にメモリに記録された画像より、ＣＰＵ８はパッケージ
の縁の部分、パッケージエッジを検出する。ＣＰＵ８は
ＮＣデータを基にパッケージエッジ検出用ウインドウ１
７を設定し、その領域に対応する、メモリ１０に格納さ
れた画像に対して図５のフローチャートに従った処理を
行うことによりパッケージエッジＩＰＥは検出される。 次に決定されたパッケージエッジＩＰＥの位置を基に、
リード先端部の位置ＩＬＥを決定する。メモリ１０に格
納された画像には図７に示されるように複数のはんだフ
ィレット１８およびリード１３が写しだされているが、
この複数のリード全体としての平均的な先端位置ＩＬＥ
をここでは検出する。ＣＰＵ８は先に求めたパッケージ
エッジとＮＣデータを基にリード先端位置検出用ウイン
ドウ２０を図７に示すように設定し、その領域に対応す
るメモリ１０に格納された画像に対して図８のフローチ
ャートにしたがった処理を行うことによりリード先端部
の位置ＩＬＥは検出される。次に個々のリード先端位置
を求める。 ＣＰＵ８は図８のフローチャートにより求めた平均的な
リード先端位置ＩＬＥを基に個々のリード先端位置ＩＤ
検出用のウインドウ３０を設定し、その領域に対応する
メモリ１０に格納された画像に対して、図７、及び図８
に示したフローチャートと同様の手法を用い、個々のリ
ード先端位置ＩＤは検出される。以上のようにしてリー
ド先端部を精度良く位置検出することで、はんだ付部と
リード部を安定して識別することが可能となる。次にこ
こで求めた個々のリード先端位置ＩＤを基にしてはんだ
フィレットの形状を検査する。この手法としては、例え
ば図１のようにはんだフィレットに対して斜め方向から
光を照射可能な様に配置された照明２を点灯した場合に
カメラ１で撮像し、画像入出力ユニット７を通してメモ
リ１０に格納された画像においては、はんだフィレット
１８の傾きによりカメラに入力される反射光の強度が変
化するため、画像における明るさ分布を基にはんだフィ
レット形状１８を解析し、この形状より検査をするとい
った方法が挙げられる。１枚の画像には図４に見られる
ように複数のはんだフィレット１８が撮像されている。 この全てに対して前に述べたような検査を行う。画像に
撮像された全てのはんだフィレット１８の検査終了後、
まだ他に検査すべきはんだ付部が存在すれば、外部制御
機器ユニット９はＸＹテーブル３を検査対象がカメラ１
で撮像可能な位置に移動させ、検査を続行する。

【００１７】以上の説明では図１０に示す２２、２３、
２４のステップを画像より検出したが、２２で示すステ
ップで得られるパッケージエッジ位置ＩＰＥ　を検査用
ＮＣデータから求め、以降のステップ２３、２４のみを
行う方法、あるいは２２で示すステップを省略し、２３
で示すステップで得られる大局的なリード先端位置Ｉｌ
ｅ　を検査用ＮＣデータから求め、以降のステップ２４
のみを行う方法も処理方法としては可能である。

【００１８】以上によりリード先端位置が特定されるの
で、リード部分に影響されないはんだフィレットのみの
検査が可能となる。はんだ検査のための光学系は図１の
光学系に示された照明２のみに限定されることは無く、
検出原理に応じた光学系を図１に示したカメラ１、照明
２よりなる検出系に付加して構わない。又、図１では環
状照明にて説明したが、検査対象を上方から照明できる
手段であれば、環状照明以外の照明でも構わない。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、フラットパッケージリ
ードのはんだ接合部において、リード先端部位置の特定
が可能となるので、リード部に影響されないはんだ付け
検査が可能となり、信頼性の高いはんだ形状検査が実現
できる。これによりはんだ付け検査の自動化ができ、は
んだ付けプロセスの省人化、および信頼性の向上という
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置の概略図である。

【図２】フラットパッケージの検査対象部の画像例であ
る。

【図３】フラットパッケージの検査対象部の断面図であ
る。

【図４】フラットパッケージのパッケージエッジの検出
方法を説明する図である。

【図５】フラットパッケージのパッケージエッジの検出
方法を説明するフローチャートである。

【図６】フラットパッケージの検査対象部の断面図であ
り、照明によりはんだ付部がどのように画像化されるか
を示す図である。

【図７】フラットパッケージの大局的なリード先端位置
の検出方法を説明する図である。

【図８】フラットパッケージの大局的なリード先端位置
の検出方法を説明するフローチャートである。

【図９】フラットパッケージの各はんだ付け部分におけ
るリード先端位置の検出方法を説明する図である。

【図１０】装置全体としての動作のフローチャートであ
る。

【符号の説明】 １…ＴＶカメラ、　　　　２…照明、　　　　　　　　
　　　　　　　　３…ＸＹテーブル４…プリント基板、
　　５…フラットパッケージ、　　６…制御装置 ７…画像入出力ユニット、　　　　　　８…ＣＰＵ、　
　　　９…外部機器制御ユニット １０…メモリ、　　　　１１…バス、　　　　１２…撮
像画像、　　１３…リード１４…はんだ付パッド、　　
　　１５…基板、　　　　１６…パケージエッジ検出処
理画像 １７…パケージエッジ検出用領域、　　　　１８…はん
だフィレット １９…リード先端検出処理画像

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板の位置決め装置と、前記プリ
   ント基板を撮像する装置と、撮像装置により撮像された
   画像を制御装置に入力する回路と、前記位置決め装置の
   制御と入力画像の処理を行う制御装置と、被検査対象を
   照明する照明装置を有するシステムであって、撮像され
   た画像における被検査対象であるフラットパッケージの
   パッケージエッジの位置を検出し、その検出された位置
   にフラットパッケージのリード寸法を加えた部分をリー
   ド先端位置とし、その決定されたリード先端置から先に
   対してはんだ付状態を検査することを特徴とするリード
   先端検出機能を持つはんだ付検査装置。
2. 【請求項２】撮像された画像における被検査対象である
   フラットパッケージのパッケージエッジの位置を検出し
   、その検出された位置にフラットパッケージのリード寸
   法を加えて得られる、画像におけるリード先端位置で複
   数本のリード先端を含む近傍領域において、画像上の被
   検査対象であるフラットパッケージのリード先端位置を
   検出し、その検出されたリード先端位置から先に対して
   はんだ付状態を検査することを特徴とする請求項１記載
   のリード先端検出機能を持つはんだ付検査装置。
3. 【請求項３】撮像された画像における被検査対象である
   フラットパッケージのパッケージエッジの位置を検出し
   、その検出された位置にフラットパッケージのリード寸
   法を加えて得られる、画像におけるリード先端位置で複
   数本のリード先端を含む近傍領域において、画像上の被
   検査対象であるフラットパッケージのリード先端位置を
   検出し、更に各はんだ付検査ポイント毎に、そのはんだ
   付検査領域内における前述のリード先端位置の近傍領域
   において、各はんだ付検査ポイントにおけるリード先端
   位置を画像より検出し、その検出されたリード先端位置
   から先に対してはんだ付状態を検査することを特徴とす
   る請求項１記載のリード先端検出機能を持つはんだ付検
   査装置。
4. 【請求項４】検査用のＮＣデータより与えられる画像上
   の検査対象であるフラットパッケージのリード先端位置
   で複数本のリード先端を含む近傍領域において、画像上
   の被検査対象であるフラットパッケージのリード先端位
   置を検出し、各はんだ付検査ポイントにおいて前述の検
   出されたリード先端位置から先にたいしてはんだ付状態
   を検査することを特徴とする請求項１記載のリード先端
   検出機能を持つはんだ付検査装置。
5. 【請求項５】検査用のＮＣデータより与えられる画像上
   の検査対象であるフラットパッケージのリード先端位置
   で複数本のリード先端を含む近傍領域において、画像上
   の被検査対象であるフラットパッケージのリード先端位
   置を検出し、更に各はんだ付検査ポイント毎に、そのは
   んだ付検査領域内における前述のリード先端位置の近傍
   領域において、各はんだ付検査ポイントにおけるリード
   先端位置を画像より検出し、その検出されたリード先端
   位置から先にたいしてはんだ付状態を検査することを特
   徴とする請求項１記載のリード先端検出機能を持つはん
   だ付検査装置。
6. 【請求項６】画像上の各はんだ付検査ポイントのはんだ
   付検査領域内に、検査用のＮＣデータより与えられる画
   像上の検査対象であるフラットパッケージのリード先端
   位置の近傍領域を設け、その近傍領域内において各はん
   だ付検査ポイントにおけるリード先端位置を画像より検
   出し、その検出されたリード先端位置から先に対しては
   んだ付状態を検査することを特徴とする請求項１記載の
   リード先端検出機能を持つはんだ付検査装置。