JPH05149726A

JPH05149726A - 接続端子検査装置

Info

Publication number: JPH05149726A
Application number: JP10992292A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Sudo; 嘉規須藤; Tetsuo Hizuka; 哲男肥塚; Moritoshi Ando; 護俊安藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1992-04-28
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は接続端子の基板への半田接合部の状
態を検査する接続端子検査装置に関し、高速かつ高精度
に接続端子における半田付け状態の検査を行うことを目
的とする。【構成】測長回路部２０においてＩ／Ｏピン４の画像
データの中心Ｏから放射状に等角度間隔で測長線（１０
₀〜１０₇）を生成し、該測長線上の半田フィレットの
画像値を計数する。この計数値より測長結果回路部２１
において、マッチング辞書部１９の基準画像データに基
づいて不良品判断を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接続端子の基板への半
田接合部の状態を検査する接続端子検査装置に関する。

【０００２】近年、コンピュータ等において入出力（Ｉ
／Ｏ）ピン等の接続端子が複数個基板に半田付けされた
Ｉ／Ｏ端子が使用されている。この基板への接続端子の
接続は確実であることが要求され、接続端子の半田付け
状態を高速かつ高精度に判別して検査することが必要で
ある。

【０００３】

【従来の技術】図１３に従来からのＩ／Ｏピン（接続端
子）を説明するための図を示し、図１４に従来の半田付
け状態を説明するための図を示す。

【０００４】図１３（Ａ），（Ｂ）において、所定の配
線パターンが形成された基板が積層されたプリント基板
１上に複数のパッドが形成されている。このそれぞれの
パッド２上に、フランジ３を有するＩ／Ｏピン４の該フ
ランジ３が半田付けにより固着されるものである。この
場合、パッド２上に盛られた半田を半田フィレット５と
称する。

【０００５】例えば、０．９mm角のパッド２上に直径
０．７mmのフランジ３を半田付けする場合、半田フィレ
ット５は０．０５mm以上の幅が必要となる。すなわち、
半田付け状態を検査する場合、半田フィレット５を撮像
し、その画像に基づいて良品、不良品を判断するもので
ある。

【０００６】この場合の画像処理を説明すると、パッド
２全面を撮像して二値化し、これをパッド２全域に亘っ
て走査する。そして、半田フィレット５部分の全面積を
計数し、その計数値によって半田付け状態の良、不良の
検査を行うものである。

【０００７】図１４において、図１４（Ａ）の場合が半
田付け状態が良好であり、図１４（Ｂ）の場合が不良状
態であることを示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
良、不良の検査を行う場合に、二値化した画像の全域を
計数することから、長時間を有し、また、不良状態の場
合に欠陥状態を判断することが困難であるという問題が
ある。さらに、図１４（Ｃ）に示すように、計数値が正
常状態であっでも突起等の状態では不良状態と判断する
ことができないという問題がある。

【０００９】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、高速かつ高精度に接続端子における半田付け状
態の検査を行う接続端子検査装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１に、本発明の原理説
明図を示す。図１３及び図１４の同一部分には同一の符
号を付す。本発明は、検査対象１に配列された複数の接
続端子４のそれぞれの画像データを、測長手段におい
て、前記各接続端子の画像データにおける中心Ｏより放
射状に例えば等角度間隔で８本の測長線１０₀〜１０₇
を生成し、該測長線１０₀〜１０₇上で前記接続端子の
固定部分（フィレット）５の測長を行う。そして、判定
手段において、該測長手段より得られた値を、検査判定
条件と比較して、該各接続端子の固定部分における欠陥
の有無を判別する。

【００１１】

【作用】図１に示すように、接続端子の画像データの中
心から放射状に測長線１０₀〜１０₇を生成し、これに
沿って固定部分（フィレット）５の画像値を測長する。
例えば二値化画像で行われ、画像値は固定部分５の値を
示す部分で計測される。これにより、面積算出法に比
べ、測定箇所が測長線１０₀〜１０₇部分のみでよいこ
とから、処理を高速にすることが可能となる。また、各
方向の値で判断が行われることから、位置ずれなどの検
出が可能となり、位置ずれと固定不良との判断を行うこ
とが可能となる。

【００１２】

【実施例】図２に、本発明の第１の実施例の構成図を示
す。図２において接続端子検査装置１１は、検査対象で
あるプリント基板１上に複数本の接続端子であるＩ／Ｏ
ピン４が配列されており、カメラ１２により撮像され
る。なお、Ｉ／Ｏピン４は、図１３（Ｂ）に示すよう
に、パッド２上にフランジ３が半田付けにより固定さ
れ、その固定部分が半田フィレット５となる。

【００１３】カメラ１２からの画像は、システムバス１
３を介して、画像入力回路部１４、画像メモリ１５、画
像切出し回路部１６、二値化回路部１７、マッチング回
路部１８、マッチング辞書部１９、測長手段である測長
回路部２０、判定手段である測長結果判定回路部２１、
及びこれらを制御する制御回路部２２より処理される
（順不同）。

【００１４】次に、図３に、図２における動作のフロー
チャートを示す。図３において、まずカメラ１２又はフ
ァイルからのプリント基板１全体の画像が画像入力回路
部１４に入力され、画像メモリ１５に格納する（ステッ
プ（ＳＴ）１）。ここでは、５１２×５１２画素／画
面、８ビット／画素である。格納された画像は、二値化
回路部１７において設定パラメータに基づき二値化され
る（ＳＴ２）。

【００１５】一方、制御回路部２２において、Ｉ／Ｏピ
ン４のピン実装位置データを、ホストコンピュータ（図
示せず）からのＣＡＤ（Computer Aided Design)データ
より読み込む（ＳＴ３）。そして、総てのＩ／Ｏピン４
の欠陥有無の判定が終了すれば処理は終了し（ＳＴ４，
ＳＴ５）、終了していなければ、残りの全Ｉ／Ｏピン４
について制御回路部２２に入力された該位置データに基
づき、画像切出し回路部１６によりある大きさの検査領
域を切出す（ＳＴ６）。そして、マッチング回路部１８
により、Ｉ／Ｏピン４の位置を正確に求めるためのパタ
ーンマッチングを行う（ＳＴ７）。

【００１６】ここで、図４に、パターンマッチングのフ
ローチャートを示す。図４において、まずマッチング辞
書部１９よりマッチング辞書Ｄｍ（８５×８５画素）を
用意する（ＳＴ２０）。マッチング辞書Ｄｍには、理想
的な良品形状の基準画像データが記憶されている。そこ
で、マッチング辞書Ｄｍと同等の大きさを持ったウイン
ドウＷｉを上述の検査領域から切り出す（ＳＴ２１）。

【００１７】続いて、Ｉ／Ｏピン４の正確な位置を求め
るために、マッチング辞書Ｄｍと切出しウインドウＷｉ
の各画素について、比較を行う（ＳＴ２２）。この比較
による一致画素を計数し、また、そのときの切出しウイ
ンドウＷｉの位置も格納する（ＳＴ２３）。そして、検
査領域の最後まで（ＳＴ２４）、ウインドＷｉの位置を
一画素横方向に増加して移動し（ＳＴ２５）、ＳＴ２１
〜ＳＴ２３を繰返す。切出しウインドウＷｉが検査領域
の最後まで、達した場合には、注目対象に対するマッチ
ング処理が終了する。

【００１８】また、図３に戻って説明するに、上述のパ
ターンマッチングＳＴ７において、一致度の最も高かっ
たウインドＷｉの位置を対象の位置とする。このウイン
ドＷｉの位置より中心位置Ｏ（図１参照）を測長回路部
２０において算出し（ＳＴ８）、対象の半田フィレット
５の測長が行われる。

【００１９】すなわち、測長回路部２０において、中心
位置Ｏから８本の測長線１０₀〜１０₇を生成するにあ
たり、まず、角度θを０°に設定し（ＳＴ９）、順次４
５°ずつ等角度間隔で放射状に測長線１０₀〜１０₇を
生成する（ＳＴ１０、図１参照）。そして、例えば、測
長線１０₀に沿ってフィレット５部分の画素（二値画像
であるから黒点部分）の数を計数する（ＳＴ１１）。こ
の場合、中心Ｏから数画素離れた位置から測長を行う
（図１の測長線の実線）。これは、フィレット５の半径
に合わせたもので、測長線の長さはフィレット幅により
設定が行われる。ＳＴ１１における計数結果は、画像メ
モリ１５に格納され（ＳＴ１２）、角度θを４５°に設
定した測長線１０₁について同様の計数を行い（ＳＴ１
３）、３６０°まで８本の測長線１０₀〜１０₇につい
てＴＳ１０〜ＳＴ１３を繰り返す（ＳＴ１４）。このよ
うに、測長線１０₀〜１０₇を放射状に生成して計数を
行うことから、円形状の半田フィレット５を計測する場
合に、特に有効となる。

【００２０】測長回路部２０による測長結果は、測長結
果判定回路２１に入力され、半田フィレット５の状態が
不良品か否かを判断し（ＳＴ１５）、判断結果を出力し
（ＳＴ１６）、以降全Ｉ／Ｏピン４について計測、判断
が行われる（ＴＳ４，ＳＴ５）。

【００２１】この測長結果判定回路２１による不良品判
断は、Ｉ／Ｏピン４がパッド２の中心にある場合と位置
ずれによりパッド２辺に接している場合の２種類の判定
論理にわかれる。この判断は、あらかじめ分かっている
パッド２位置とマッチングにより求められたＩ／Ｏピン
４の位置との相関をとることにより行われる。

【００２２】ここで、図５に、半田フィレットの位置に
よる不良品判断を説明するための図を示す。図５（Ａ）
はＩ／Ｏピン４がパッド２の中心位置にある場合、図５
（Ｂ）は１辺に接している場合、図５（Ｃ）は２辺に接
している場合を示したものである。

【００２３】すなわち、Ｉ／Ｏピン４が中心部にある場
合は（図５（Ａ））、上記の測長線全８本でフィレット
幅が一定の画素以上を満たしていなければならない。一
方、位置ずれによりパッド２辺に接している場合は（図
５（Ｂ））、１本の測長線が、フィレット幅が規定画素
以下であっても許される。また、図５（Ｃ）のようにフ
ィレットが接している２辺が隣合っている場合には、２
本の測長線がフィレット幅が規定画素以下であっても許
される。

【００２４】このように、Ｉ／Ｏピン４のフィレット５
の検査に対しては、従来の面積算出法に比べ、測定箇所
が測長線部分のみで済むため、処理が高速になる。ま
た、各方向での値が判断できるため、位置ずれなどの検
出が可能であり、また、位置ずれと真のフィレット不良
の判断も可能であり、検査装置１の性能向上を図ること
ができる。

【００２５】なお、上記の実施例では、測長部１０₀〜
１０₇の方向を８方向としているが、これは、半田接着
時の表面張力により、局所的な半田分布の変形は起きな
いとの前提での場合である。従って、測長方向数を適宜
設定することにより、計測精度が高くなり、より精密な
検査を行うことができる。

【００２６】次に、図６に、本発明の第２の実施例の構
成図を示し、図７に、図６における測長を説明するため
の図を示す。

【００２７】図６における接続端子検査装置１１は、図
２における場合に、格納手段であるフィレット始点格納
回路部２３を設けたものである。この場合、測長回路部
２０が、フィレット５の中心位置Ｏから開始点までの距
離を検出し、測長結果判定回路部２１が、該距離の平均
値を算出する。

【００２８】すなわち、図６において、図３に説明した
ように、カメラ１２から入力されたＩ／Ｏピンの４画像
は画像入力回路部１４を介して画像メモリ１５に格納さ
れる。画像メモリ１５内の検査画像は、Ｉ／Ｏピン位置
データに基づいたウインドウ（Ｗｉ）切出しが行われ、
検査領域が特定される。検査領域内で、マッチングを行
い、Ｉ／Ｏピン４の正確な位置を算出し、中心位置Ｏを
求める。測長回路部２０は、求められた中心位置Ｏから
放射状に複数本の測長線（１０₀〜）を生成させ、それ
に沿って画像の計測を行う。

【００２９】このとき、測長回路部２０は、図７（Ａ）
に示すように、フィレット５の開始点ｒ_s（ｒ_S1，
ｒ_S2，…）を測長し、フィレット始点格納回路部２３に
格納する。全方向の測長が終了したら、フィレット始点
格納回路部２３より、各方向の開始点を取り出して、図
７（Ｂ）に示すように、平均値ｒ_sn（｛ｒ_s1＋ｒ_s2＋…
＋ｒ_sn｝／ｎ）を求める。求めた平均値ｒ_snを各開始点
との差をとり（ｒ_sn−ｒ_s1，ｒ_sn−ｒ_s2，…）、一定値
以上の差のあるものを突起部分とみなす。そして、突起
部分とされた方向は、測長開始点を平均値にして、ま
た、測長を行っていく。この測長は、図２及び図３と同
様の処理により行われ、フィレット５の不良品判断を行
うものである。

【００３０】従って、図７（Ａ），（Ｂ）のように、平
均値ｒ_snから一定の幅があれば良品と判別され、図１４
（Ｃ）のように一定の幅に満たなければ不良品と判別さ
れる。

【００３１】これにより、検査には直接関係のない内側
フィレット突起に惑わされることなく接合部分の半田フ
ィレット５０の検査を行うことができ、これにより、フ
ィレット少を判断できることから、欠陥検出率の向上を
図ることができる。

【００３２】次に、図８に、本発明の第３の実施例の構
成図を示し、図９に図８のマスクを説明するための図を
示す。図８における接続端子装置１１は、図２における
場合に、非測定指定手段であるマスク発生回路部２４を
設けたもので、他は図２と同様である。

【００３３】このマスク発生回路部２４は、測長線１０
（１０₀〜）を生成した場合に、図９に示すように、上
下左右の４方向のフィレット５上の測長線に非測定領域
の２４ａ₁〜２４ａ₄かけて測長を行なわせないように
したものである。

【００３４】ここで、図１０に、図９の計測を説明する
ための図を示す。まず、図１０（Ａ）において、複数本
のＩ／Ｏピン４が規則的に配列されたプリント基板に上
方より照明した場合、あるＩ／Ｏピン４のフィレット５
での反射光が隣接するＩ／Ｏピン４のフィッレット５に
反射する。従って、フィレット５が正常であっても、そ
の反射光が、図１０（Ｂ）に示すように、画像に撮影さ
れることになり、あたかもフィレット５の欠け（見掛け
上の欠け）２５を有するようになる。

【００３５】この状態で図３のような測長線を生成して
画像処理を行うと、正常であるにも拘らず、欠陥と判定
する。

【００３６】従って、図９に示すように、隣接するＩ／
Ｏピン４が存在する上下左右の各複数本の測長線に、マ
スク２４ａ₁〜２４ａ₄をかけて測定を行なければ、他
のＩ／Ｏピン４の反射の影響を防止することができるも
のである。

【００３７】ところで、ある方向で隣接するＩ／Ｏピン
４が存在しなければ、存在しない方向で測長線にマスク
をかける必要がなく、この部分については図３と同様の
画像処理を行う。

【００３８】また、図９（Ｃ）に隣接するＩ／Ｏピン４
が存在しても、対向するフィレット５の部分で画像の明
るさが相互に異なる場合には、例えばａ画像のフィレッ
ト５は良品であり、ｂ画像のフィレット５は実際上の欠
け２５であり、不良品と判定する。

【００３９】すなわち、実際上の欠け２５の生じている
フィレット５は、該欠け２５による反射の影響を隣接す
るＩ／Ｏピン４に与えないことから、該隣接するＩ／Ｏ
ピン４のフィレット５の画像に対向する部分にはマスク
をかけずに、図３と同様に測長線により測定検査を行う
ものである。

【００４０】そこで、図８を要約して説明すると、画像
入力部１４から入力された検査画像は、画像メモリ１５
に、格納される。マッチング回路部１８は、検査画像の
指定領域を切り出し、二値化回路部１７で、二値化を行
い、マッチング処理を行ってピン位置を検出する。測長
回路部２０は、検出したピン中心から放射状に測長線を
発生させ、半田フィレット５の幅の計測を行う。この
時、マスク発生回路部２４が、測長回路部２０の測長線
に制限を加え、測長を行わないようにするものである。

【００４１】次に、図１１及び図１２に、図８における
動作のフローチャートを示す。図１１において、ＳＴ１
〜ＳＴ１３は、図３におけるＳＴ１〜ＳＴ１４（ＳＴ５
を除く）と同様の処理であり、図１１におけるＳＴ３よ
りＳＴ１３を繰り返してフィレット５の総ての測長線に
よる測定を行い、その結果を画像メモリ１５に格納す
る。

【００４２】そして、ＳＴ４において、全ピンが終了す
ると、図１２に移行する。図１２において、画像メモリ
１５に格納された全ピンについて、図１０に示すよう
に、隣接するＩ／Ｏピン４が存在するか否か、画像の明
るさが異なるか否かを比較し（ＳＴ１４）、比較に基づ
いてマスクを、マスク発生回路部２４によりかける（Ｓ
Ｔ１５）。

【００４３】そこで、マスクをかけたフィレット５につ
いての測長判定を測長結果判定部２１により行い（ＳＴ
１６）、その検査結果を出力する。そして、これらの処
理を全ピンについて行うものである（ＳＴ１９）。

【００４４】このように、第３の実施例によれば、隣接
するＩ／Ｏピンらの反射光によるフィレット５の欠陥の
過剰検出を防止することができ、計測精度の向上を図る
ことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接続端子
の画像データの中心から放射状に測長線を所定数生成
し、該測長線に沿って該接続端子の固定部分の画像値を
測長して欠陥の有無を判別することにより、高速かつ高
精度に接続端子における半田付け状態の検査を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の構成図である。

【図３】図２における動作のフローチャートである。

【図４】パターンマッチングのフローチャートである。

【図５】半田フィレットの位置による不良品判断を説明
するための図である。

【図６】本発明の第２の実施例の構成図である。

【図７】図６における測長を説明するための図である。

【図８】本発明の第３の実施例の構成図である。

【図９】図８のマスクを説明するための図である。

【図１０】図９の計測を説明するための図である。

【図１１】図８における動作のフローチャートである。

【図１２】図８における動作のフローチャートである。

【図１３】従来からのＩ／Ｏピンを説明するための図で
ある。

【図１４】従来の半田付け状態を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１プリント基板２パッド３フランジ４Ｉ／Ｏピン５フィレット１０₀〜１０₇ 測長線１１接続端子検査装置２０測長回路部２１測長結果判定回路部２３フィレット始点格納回路部２４，マスク発生回路部２４ａ₁〜２４ａ₄ マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象（１）に配列された複数の接続
端子（４）の固定部分（５）の状態を検査する接続端子
検査装置において、前記各接続端子（４）の画像データ（Ｗｉ）における中
心より放射状に所定数の測長線（１０₀〜１０₇）を生
成し、該測長線（１０₀〜１０₇）上で前記固定部分
（５）の測長を行う測長手段（２０）と、該測長手段（２０）より得られた値を、検査判定条件と
比較して、該各接続端子（４）の固定部分（５）におけ
る欠陥の有無を判別する判定手段（２１）と、を有することを特徴とする接続端子検査装置。
【請求項２】前記測長手段（２０）により、前記各測
長線（１０₀〜１０ ₇）上の前記各接続端子（４）の固
定部分（５）における前記画像データ（Ｗｉ）の中心か
らの開始点（ｒ_s1，ｒ_s2，…）を検出させて格納する格
納手段（２３）を設けると共に、前記判定手段（２１）は、該格納手段（２３）に格納さ
れた中心（Ｏ）から該固定部分（５）までの距離の平均
値（ｒ_sm）を算出して欠陥の有無を判別することを特徴
とする請求項１記載の接続端子検査装置。
【請求項３】前記測長手段（２０）により前記固定部
分（５）に生成する所定数の前記測長線（１０）のう
ち、隣接する前記接続端子（４）の方向に生成された該
測長線に、非測定の領域（２４ａ₁〜２４ａ₄）を形成
する非測定指定手段（２４）を設けることを特徴とする
請求項１記載の接続端子検査装置。
【請求項４】前記非測定指定手段（２４）は、隣接す
る前記接続端子（４）の、前記固定部分（５）に有する
欠陥部分に対向する部分に、前記領域（２４ａ₁〜２４
ａ₄）の形成を禁止することを特徴とする請求項３記載
の接続端子検査装置。