JP2003224354A - 半田付け外観検査方法および半田付け外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、部品のリードをランドに半田付け
した良否を外観検査する半田付け外観検査方法および半
田付け外観検査装置に関し、従来の鉛半田よりも濡れが
悪い鉛フリー半田を用いてリードをプリント基板のラン
ドなどに半田付けする場合に、半田付けしたリードの肩
部などの面積、位置を求めて平均値からの差が所定量以
上のリードを半田付け不良と判定し、鉛フリー半田によ
る半田付け不良を精度良好に検出することを目的とす
る。 【解決手段】 半田付け対象の部品の複数のリードを、
ランドにそれぞれ半田付けした当該各リードを照射して
撮影して画像を生成するステップと、生成した画像中の
各リードの肩部の面積あるいは肩部の位置をそれぞれ算
出するステップと、算出した各リードの肩部の面積ある
いは肩部の位置の平均を算出するステップと、算出した
平均の値から各リードの肩部の面積あるいは位置の差が
所定閾値よりも大きいあるいは小さいときに当該リード
の半田付け不良と判定するステップとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品のリードをラ
ンドに半田付けした良否を外観検査する半田付け外観検
査方法および半田付け外観検査装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣパッケージのリードをプリン
ト基板に半田付けした際の外観検査は、半田付けした部
分の状態検出を可能にするリング光源で当該半田付けし
部分を照射し、カメラで撮影してその形状（半田付け部
のフィレットの形状）により半田付けの良、不良を判断
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近、環境問題などか
ら使用される鉛フリー半田と呼ばれる鉛を含まない半田
を用いて部品のリードをプリント基板のランドなどに半
田付けした場合、従来の鉛半田では半田付けしたときの
濡れが良く、図３の（ａ）に示すように、半田付け良
と、不良とを簡易に上述した方法で検出できた。

【０００４】しかし、鉛フリー半田では、図３の（ｂ）
に示すように、半田の濡れがあまりよくなく、従来の上
述した半田付けした部分（フィレット）による外観検査
では良否の判定が困難となってきたという問題があっ
た。

【０００５】そこで、リード先端の位置やリードの反射
の度合いから半田付けの良否判断する方法が利用される
ようになったが、これでも半田がリードに濡れあがって
しまい、図３の（ｂ−４）のようになってしまうと十分
は精度を得ることが困難となってしまう問題があった。
また、半田が濡れあがらない場合でも、リード浮き量が
わずかであると、ほとんど検出することが困難であると
いう問題もあった。

【０００６】本発明は、これらの問題を解決するため、
従来の鉛半田よりも濡れが悪い鉛フリー半田を用いてリ
ードをプリント基板のランドなどに半田付けする場合
に、半田付けしたリードの肩部などの面積、位置を求め
て平均値からの差が所定量以上のリードを半田付け不良
と判定し、鉛フリー半田による半田付け不良を精度良好
に検出することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。

【０００８】図１の（ａ）において、リード２は、部品
１のリードであって、プリント基板上のランド４に半田
付けするものである。

【０００９】肩部３は、部品１のリード２の肩部であ
る。ランド４は、プリント基板上のランドであって、リ
ード２を半田付けする部分である。

【００１０】半田付け部５は、ランド４の上に配置した
リード２の先端部を当該ランド４に半田付けした部分で
ある。

【００１１】光源１１は、リード２を照射する光源であ
る。カメラ１２は、光源１１で照射されたリード２を撮
影してその画像を生成するものである。

【００１２】制御・処理装置１３は、光源１１を点灯し
たり、カメラ１２を操作して部品１のリード２を撮影し
て画像を生成したり、生成した画像をもとにリード２の
肩部３の面積、位置を求めて平均よりも所定閾値以上差
があるリード２を半田付け不良と判定したりなどするも
のである。

【００１３】図１の（ｂ）において、Ｓ１、Ｓ２は、リ
ード２の肩部３の面積である。Ｌ１、Ｌ２は、リード２
の肩部３の位置である。

【００１４】次に、動作を説明する。制御・処理装置１
３の制御のもとで、光源１によって部品１のリード２を
照射してカメラ１２によって撮影して画像を生成し、生
成した画像中の各リード２の肩部３の面積Ｓ１、Ｓ２・
・・あるいは肩部３の位置Ｌ１、Ｌ２・・・をそれぞれ
算出し、算出した各リード２の肩部３の面積Ｓ１、Ｓ２
・・・あるいは肩部３の位置Ｌ１，Ｌ２・・・の平均を
算出し、算出した平均の値から各リード２の肩部３の面
積Ｓ１、Ｓ２・・・あるいは位置Ｌ１、Ｌ２・・・が所
定閾値よりも大きいあるいは小さいときに当該リード２
の半田付け不良と判定するようにしている。

【００１５】この際、各リード２の照射を斜めから行な
ってリード２がランド４などから浮き上がった状態で明
るくあるいは暗くなるように強調するようにしている。

【００１６】従って、従来の鉛半田よりも濡れが悪い鉛
フリー半田を用いてリード２をプリント基板のランド４
などに半田付けした場合に、半田付けしたリード２の肩
部３などの面積、位置を求めて平均値からの差が所定量
以上のリード２を半田付け不良と判定することにより、
鉛フリー半田による半田付け不良を精度良好に検出する
ことが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、図１から図５を用いて本発
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１の（ａ）は、システム構成図を示す。

【００１９】図１の（ａ）において、部品１は、リード
２を持つ半田付けを行なう対象の部品（ＩＣなど）であ
る。

【００２０】リード２は、部品１のリードであって、電
気的にプリント基板上のランド４に半田付けして接続す
るものである。

【００２１】肩部３は、リード２の肩部であって、図示
のように、部品１から外部にでたリード２の肩の部分で
ある。リード２の先端は、図示のように折り曲げてラン
ド４に並行に形成され、当該ランド４と半田付けする。

【００２２】ランド４は、プリント基板上に設けた配線
に接続されて表面は半田メッキされ、半田付けしやすく
した部分であって、リード２の先端を位置付けて半田付
けする部分である。

【００２３】半田付け部５は、ランド４の上に配置した
リード２の先端を半田付けした部分である。ここでは、
鉛フリー半田を用いて半田付けした関係で、後述する図
３の（ｂ−１）などに示したように、半田付け部５のリ
ード２への濡れが、従来の鉛半田（図３の（ａ−１）参
照）に比して悪く、当該半田付け部の画像上の形状（フ
ィレットの形状）のみでは、例えばリード２の先端の浮
き上がりなどを精度良好に検出し難い問題があるので、
本願発明は、当該半田付け部５の画像の形状ではなく、
リード２の肩部３の面積、位置の平均値からの差が所定
閾値以上のときに不良と判定し、精度良好に良否の判定
を実現している。

【００２４】光源１１は、リード２を照射するリング状
の光源である。カメラ１２は、リード２を撮影して画像
を生成するものである。

【００２５】制御・処理装置１３は、光源１１を点灯し
たり、カメラ１２を操作して部品１のリード２を撮影し
て画像を生成したり、生成した画像をもとにリード２の
肩部３の面積、位置を求めて平均よりも所定閾値以上差
があるリード２を半田付け不良と判定したりなどするも
のである（図２から図５を用いて後述する）。

【００２６】図１の（ｂ）は、良品、不良品の判定説明
図を示す。図１の（ｂ）において、Ｓ１、Ｓ２は、各リ
ード２の肩部３の面積である。

【００２７】Ｌ１、Ｌ２は、各リード２の肩部３の位置
（肩部３の根元から当該肩部３の先端までの距離）であ
る。

【００２８】ここで、上段の肩部３の面積Ｓ１，肩部３
の位置Ｌ１は、それぞれ求めた平均の面積、位置との差
がここでは、所定閾値内であるので、良品と判定した様
子を示す。一方、下段の肩部３の面積Ｓ１、肩部３の位
置Ｌ２は、それぞれ求めた平均の面積、位置との差がこ
こでは、所定閾値以上であるので、不良品と判定した様
子を示す。

【００２９】次に、図２のフローチャートの順番に従
い、図１の構成の動作を詳細に説明する。

【００３０】図２において、Ｓ１は、光源１１で照射し
た対象を撮影する。Ｓ２は、検査領域をリード肩部に設
定する。これらＳ１、Ｓ２は、図１の光源１１で照射し
た部品１のリード２の肩部３を含む領域の画像が生成さ
れ、生成された画像中から検査対象の部品１のリード２
の肩部３が検査領域として設定される。

【００３１】Ｓ３は、２値化する。これは、Ｓ２で設定
した検査領域のリード２の肩部３を含む領域の画像を２
値化する。

【００３２】Ｓ４は、肩部３の面積を検出する。これ
は、既述した図１の（ｂ）に示すように、画像上で各リ
ード２の肩部３の面積Ｓ１，Ｓ２・・・をそれぞれ検出
（算出）する。

【００３３】Ｓ５は、肩部の検出値の平均値を算出す
る。これは、Ｓ４で検出した各リード２の肩部３の面積
Ｓ１、Ｓ２・・・の平均値Ｓ０を算出する。

【００３４】Ｓ６は、リード２毎の面積値を平均値と比
較し、平均値より一定値以上大きければ浮きと判定す
る。これは、Ｓ５で算出した肩部３の面積の平均値と、
各リード２の肩部３の面積Ｓ１、Ｓ２・・・とそれぞれ
比較し、その差が一定値以上あるときに当該リード２の
浮きと判定（不良と判定）する。浮いている場合には、
Ｓ８で不良品と判定（浮いていると判定されたリード２
を持つ部品１の半田付け不良と判定）し、Ｓ９に進む。
一方、浮いていない場合には、Ｓ７で良品と判定し、Ｓ
９に進む。

【００３５】Ｓ９は、まだ画面内に検査すべき領域があ
るか判別する。ＹＥＳの場合には、次の、部品１のリー
ド２について、Ｓ６以降を繰り返す。ＮＯの場合には、
Ｓ１０に進む。

【００３６】Ｓ１０は、基板上に他に検査すべき領域は
あるか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ１に戻り、他の
検査すべき領域についてＳ１以降を繰り返す。ＮＯの場
合には、終了する。

【００３７】以上によって、基板上の部品が半田付けさ
れた領域の画像を順次撮影し、各部品毎に各リード２の
肩部３の面積を全て求めて平均を算出し、平均との各肩
部３の面積の差が所定閾値以上のときにリード２の浮き
上がりと判定して当該部品１の半田付け不良と判定する
ことを繰り返すことにより、精度良好に部品１のリード
２の半田付け不良を検出することが可能となる。

【００３８】尚、図２のＳ４で各リード２の肩部３の面
積を算出して求めた平均値との差が所定閾値以上のとき
に不良品と判定したが、各リード２の肩部３の位置（図
１の（ｂ）参照）Ｌ１，Ｌ２・・・を算出して求めた平
均値との差が所定閾値以上のときに不良品と判定するよ
うにしてもよい。

【００３９】また、図２のＳ１１は、照射４方向からの
画像を撮影する。Ｓ１２は、部品リード２の上下左右に
対応する画像を選択する。そして、既述した図２のＳ３
以降を実行する。

【００４０】以上のＳ１１、Ｓ１２によって、図４で後
述するように、部品１からリード２が出ている方向から
斜めに当該リード２を光源１１で照射し、真上からカメ
ラ１２で当該リード２を撮影して当該リード２の浮き上
がりによる肩部３の面積、位置の変化の感度を良好にし
た画像を撮影することを、４方向について繰り返すこと
で、部品１から４方向（上下左右の４方向）にリード２
がでている例えばＣＰＵのリード２について、それぞれ
感度良好とした画像を得ることが可能となる。そして、
上下左右の各方向毎の感度良好な画像をもとに、既述し
た図２のＳ３からＳ１０によりリード２の半田付け不良
（リード２の浮き上がり）を精度良好に検出することが
可能となる。

【００４１】図３は、本発明の説明図を示す。ここで、
図３の（ａ）は従来の鉛半田の例を示し、図３の（ｂ）
は本願発明の鉛フリー半田の例を示す。

【００４２】（１） 図３の（ａ）は、鉛半田（従来）
の半田付け部の様子をイメージ的に示す。

【００４３】図３の（ａ−１）は、部品１のリード２が
ランド３に半田付け部５で半田付けされている様子を、
側面から見た図を示す。従来の鉛半田では、半田付け部
５は、鉛半田の濡れが非常に良いために、図示のよう
に、リード２の部分を半田が這い上がるように半田付け
されて結果として、当該半田付け部５が凹状となり、図
３の（ａ−２）のリード２の部分に半田付けされない状
態の半田付け部５の形状との差が明瞭（図３の（ａ）の
リード２に半田付けされた半田付け部５の凹状の部分か
らのリング光源の反射を撮影した画像（フィレット画
像）と、図３の（ｂ）のリード２の半田付けされていな
い半田付け部５の凸状の部分からのリング光源の反射を
撮影した画像（フィレット画像）との差が明瞭）であ
り、精度良好にリード２の半田付けの良否を判定でき
た。しかし、本願発明に係わる、鉛フリー半田では、図
３の（ｂ−１）に示すように、リード２が正常に半田付
けされた状態の半田付け部５と、図３の（ｂ−２）のリ
ード２が半田付けされていない状態（リード２が浮き上
がった状態）との半田付け部５とからのリング光源の反
射を撮影した画像（フィレット画像）の差が明瞭でな
く、精度良好に両者を区別して検出することが困難であ
る（鉛フリー半田の濡れが鉛半田に比して小さいため
に、生じる）。

【００４４】（２） このため、本願発明では、図３の
（ｂ−３）に示す既述したように、各リード２の肩部３
の面積（斜線の部分）Ｓ１、Ｓ２・・・をそれぞれ画像
上から検出し、これらの平均値を求めて当該平均値に比
して所定閾値以上の差があるときにリード２が半田付け
不良（例えばリード２が浮き上がって半田付けされてい
ない、図３の（ｂ−２））と判定する。

【００４５】（３） また、図３の（ｂ−４）に示すよ
うに、半田付け部５がリード２の先端の上方に濡れ上が
った状態では、リード２の先端の位置で半田付けの良否
を判定することは困難となってしまうので、本願発明は
当該半田のリード２の上方への濡れ上がりによる影響を
受けない各リード２の肩部３の面積、位置を検出して平
均値からの差が所定閾値以上のときに半田付け不良と判
定するようにしたものである。

【００４６】図４は、本発明の照射方向の説明図を示
す。図４の（ａ）は、リング状の光源１１を全て点灯
し、正常に半田付けされたリード２を照射し、真上に配
置したカメラ１２で当該リード２の部分を撮影する様子
をイメージ的に示す。

【００４７】図４の（ｂ）は、図４の（ａ）と同様にリ
ング状の光源１１を全て点灯し、リード２が浮き上がっ
た半田付け不良の当該リード２を照射し、真上に配置し
たカメラ１２で当該リード２の部分を撮影する様子をイ
メージ的に示す。この場合には、リード２が浮き上がっ
ても、リング状の図示の左側の部分の光源から照射され
た光がカメラ１２に入射して画像となり、図４の（ａ）
の正常に半田付けされた場合との画像上の差異があまり
明瞭でない。このため、図４の（ｃ）に示すように、光
源１１の右側１／４のみを点灯して斜め照射すると、リ
ード２の浮き上がりで傾斜して反射光がカメラ１２に入
射しなく強調され、リード２の浮き上がりを感度良好に
画像上で検出（既述したリード２の肩部３の面積の変化
を感度良好に検出）することが可能となる。

【００４８】図４の（ｃ）は、光源１１の右側の１／４
の部分のみをＯＮにし、リード２を右方向から斜め照射
してリード２の浮き上がりを感度良好にカメラ１２で画
像として撮影する例を示す。

【００４９】図４の（ｄ）は、図４の（ｃ）の上面図を
示す。これは、図４の（ｃ）と同一の斜め照射を上から
見た図を示す。

【００５０】図４の（ｅ）は、図４の（ｄ）と逆の左方
向からリード２を照射した例を示す。

【００５１】以上のように、部品１のリード２の先端の
半田付けする部分が半田付け対象のランド４から浮き上
がったときに、真上に配置したカメラ１２で当該リード
２の肩部３を撮影した画像について、感度が良好となる
ように、リング状の光源１１のうち、例えば図４の
（ｃ）のように、部品１からリード２がでている方向
（図で右）のみ光源を点灯して右方向からリード２に斜
め照射することでリード２の浮き上がりによる半田付け
不良のときの当該リード２の肩部３の画像を感度良好に
撮影（リード２の浮き上がりの変化に応じて肩部３の面
積の変化を大きくした画像を撮影）することが可能とな
る。

【００５２】図５は、本発明の照明説明図を示す。図５
の（ａ）は、レーザを用いたシステム構成例を示す。こ
こでは、レーザ光源２１から放射されたレーザ光は、走
査系２２で面走査され、スプリッタ２３で反射されてリ
ード２を面走査し、反射したレーザ光はスプリッタ２３
を透過して光量検出センサ２４で検出され、制御・処理
装置１３が面走査に同期して検出された強度で輝度変調
してリード２の画像を生成する。生成した画像を用い
て、既述した図１から図４で説明したと同様にし、各リ
ード２の肩部３の面積、位置をそれぞれ検出して平均値
を算出し、平均値からの差が所定閾値以上のときに半田
付け不良と判定するようにしている。

【００５３】図５の（ｂ）は、既述した図１が１本のリ
ング状の光源１１であったものを、ここでは３本（複数
本）のリング状の光源を設けた例を示す。複数のリング
状の光源１１を設けたことで、既述した図４の（ｂ）か
ら（ｅ）のときに、任意のリング状の１／４を点灯する
ことで、リード２に対する斜めから照射する任意角度を
最適に設定できる。これにより、部品１のリード２の浮
き上がりによる半田付け不良が最大感度で検出できるよ
うに、リード２の肩部３の画像を撮影できる角度に実験
などして最適に設定することが可能となる。

【００５４】（付記１）部品のリードをランドに半田付
けした良否を外観検査する半田付け外観検査方法におい
て、半田付け対象の部品の複数のリードを、ランドにそ
れぞれ半田付けした当該各リードを照射して撮影して画
像を生成するステップと、上記生成した画像中の各リー
ドの肩部の面積あるいは肩部の位置をそれぞれ算出する
ステップと、上記算出した各リードの肩部の面積あるい
は肩部の位置の平均を算出するステップと、上記算出し
た平均の値から各リードの肩部の面積あるいは位置の差
が所定閾値よりも大きいあるいは小さいときに当該リー
ド部の半田付け不良と判定するステップとを有する半田
付け外観検査方法。

【００５５】（付記２）上記各リードの照射を斜めか行
なって上記リードがランドから浮き上がった状態で明る
くあるいは暗くなるように強調したことを特徴とする付
記１記載の半田付け外観検査方法。

【００５６】（付記３）部品のリードをランドに半田付
けした良否を外観検査する半田付け外観検査プログラム
において、半田付け対象の部品の複数のリードを、ラン
ドにそれぞれ半田付けした当該各リードを照射して撮影
して画像を生成するステップと、上記生成した画像中の
各リードの肩部の面積あるいは肩部の位置をそれぞれ算
出するステップと、上記算出した各リードの肩部の面積
あるいは肩部の位置の平均を算出するステップと、上記
算出した平均の値から各リードの肩部の面積あるいは位
置の差が所定閾値よりも大きいあるいは小さいときに当
該リード部の半田付け不良と判定するステップとしてコ
ンピュータに機能させるための半田付け外観検査プログ
ラム。

【００５７】（付記４）部品のリードをランドに半田付
けした良否を外観検査する半田付け外観検査装置におい
て、半田付け対象の部品の複数のリードを、ランドにそ
れぞれ半田付けした当該各リードを照射して撮影して画
像を生成する手段と、上記生成した画像中の各リードの
肩部の面積あるいは肩部の位置をそれぞれ算出する手段
と、上記算出した各リードの肩部の面積あるいは肩部の
位置の平均を算出する手段と、上記算出した平均の値か
ら各リードの肩部の面積あるいは位置の差が所定閾値よ
りも大きいあるいは小さいときに当該リード部の半田付
け不良と判定する手段とを備えたことを特徴とする半田
付け外観検査装置。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の鉛半田よりも濡れが悪い鉛フリー半田を用いて部
品１のリード２をプリント基板のランド４などに半田付
けした場合に、半田付けしたリード２の肩部３などの面
積、位置を求めて平均値からの差が所定量以上のリード
２を半田付け不良と判定する構成を採用しているため、
鉛フリー半田による半田付け不良を精度良好に検出する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム構成図である。

【図２】本発明の動作説明フローチャートである。

【図３】本発明の説明図である。

【図４】本発明の照射方向の説明図である。

【図５】本発明の照明説明図である。

【符号の説明】

１：部品 ２：リード ３：肩部 ４：ランド ５：半田付け部 １１：光源 １２：カメラ １３：制御・処理装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部品のリードをランドに半田付けした良否
   を外観検査する半田付け外観検査方法において、 半田付け対象の部品の複数のリードを、ランドにそれぞ
   れ半田付けした当該各リードを照射して撮影して画像を
   生成するステップと、 上記生成した画像中の各リードの肩部の面積あるいは肩
   部の位置をそれぞれ算出するステップと、 上記算出した各リードの肩部の面積あるいは肩部の位置
   の平均を算出するステップと、 上記算出した平均の値から各リードの肩部の面積あるい
   は位置の差が所定閾値よりも大きいあるいは小さいとき
   に当該リードの半田付け不良と判定するステップとを有
   する半田付け外観検査方法。
2. 【請求項２】上記各リードの照射を斜めから行なって上
   記リードがランドから浮き上がった状態で明るくあるい
   は暗くなるように強調したことを特徴とする請求項１記
   載の半田付け外観検査方法。
3. 【請求項３】部品のリードをランドに半田付けした良否
   を外観検査する半田付け外観検査装置において、 半田付け対象の部品の複数のリードを、ランドにそれぞ
   れ半田付けした当該各リードを照射して撮影して画像を
   生成する手段と、 上記生成した画像中の各リードの肩部の面積あるいは肩
   部の位置をそれぞれ算出する手段と、 上記算出した各リードの肩部の面積あるいは肩部の位置
   の平均を算出する手段と、 上記算出した平均の値から各リードの肩部の面積あるい
   は位置の差が所定閾値よりも大きいあるいは小さいとき
   に当該リードの半田付け不良と判定する手段とを備えた
   ことを特徴とする半田付け外観検査装置。