プリント基板、プリント基板装置、プリント基板装置の検査装置およびプリント基板装置の検査方法

【課題】検査対象のプリント基板の下方から光を当てて検査する場合、従来はプリント基板を透光性の材料で製造しなければならなかったので、ガラスエポキシ等の一般的な材料を用いた安価なプリント基板を用いた製品の検査ができないという問題があった。
【解決手段】電子部品の本体部が上部に位置するエリア内であって、全てのリードが位置する場所の近傍に、光が通過する貫通孔が形成されたプリント基板の下方から貫通孔に向けて光を出射させた後、この光が電子部品のリードに当たって反射した反射光が、硬化した半田および／またはプリント基板の表面に形成されたソルダーレジストに再反射した再反射光を、電子部品の上方から撮像装置により検出し、この撮像装置により検出された再反射光の状態に基づいて電子部品のリードの浮きの有無を判断するようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板、プリント基板に電子部品を実装したプリント基板装置、プリント基板装置の検査装置およびプリント基板装置の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント基板（ベアボード）の表面にクリーム半田等を用いて半田付けした電子部品の半田付け状態を検査するに際し、プリント基板の裏面（下方）から当てた光をプリズム等を用いて反射させ、この反射光をプリント基板の上方に設けた顕微鏡等を用いて検査する技術が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−２４７１０６号公報
【特許文献２】特開昭６２−０３６５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記した従来技術は、プリント基板が透光性を有する材料で形成されていなければならず、プリント基板の材料として一般的に用いられているガラスエポキシ基材を用いることができなかった。このため、プリント基板が高価になるという問題があった。
【０００５】
さらに、前記した従来技術は、透光性の材料から形成されたプリント基板を通過して反射した光を、電子部品の近傍に置いたプリズムによりさらに反射させて顕微鏡等に入射させなければならなかったため、プリズムを必要とするのみならず、電子部品の近傍にプリズムを置くスペースが必要であるという問題があった。したがって、かかる従来技術は、高密度実装されたプリント基板装置において採用することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたものであって、透光性を有しない一般的なプリント基板の下方より当てた光を反射および再反射させ、この再反射光をプリント基板の上方に設けたＣＣＤカメラにより検出するという簡単な構成により、電子部品のリードの浮きの有無を判断するプリント基板装置の検査方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（第１発明）
第１発明に係るプリント基板（ベアボード）は、本体部の側面から複数のリードが突出した電子部品が半田により半田付けされるプリント基板において、プリント基板は、電子部品の本体部が上部に位置するエリア内であって、全てのリードの近傍に、光が通過する貫通孔が形成されたものである。
【０００８】
ここで、「電子部品の本体部が上部に位置するエリア」とは、プリント基板に電子部品を実装（半田を用いて固定）したと仮定し、プリント基板の真上からこの電子部品を見たときに、この電子部品の本体部がプリント基板の表面（上面）に占める部分をいう。さらに別言すると、プリント基板に電子部品を実装（半田を用いて固定）したと仮定した場合に、電子部品の本体部の裏面と対向するプリント基板の表面の一部分のことである。
【０００９】
かかる構成のプリント基板を用いることにより、半田付けした電子部品のリードの半田付け状態（浮き不良の有無）を、プリント基板の下方から光を貫通孔に向けて当てることにより検査することができる。検査の詳細については、後述する。
【００１０】
（第２発明）
第２発明に係るプリント基板装置は、第１発明のプリント基板に、電子部品のリードが半田により半田付けされたものである。
より詳しく説明すると、プリント基板（ベアボード）の表面に形成されたパッド上にクリーム半田が印刷され、このクリーム半田上に電子部品のリードが電子部品実装装置等により載せられた後、リフローされ、電子部品のリードがプリント基板に半田付けされたプリント基板装置において、電子部品の本体部と対向するプリント基板のエリア内における全てのリードの近傍に、光が通過する貫通孔が形成されたものである。
【００１１】
かかる構成により、本第２発明に係るプリント基板装置は、半田付けした電子部品のリードの半田付け状態（浮きの有無）を、プリント基板装置の下方から光を当てることにより、プリント基板装置の上方に設けたＣＣＤカメラ等の撮像装置を用いて検査することができる。検査の詳細については、後述する。
【００１２】
（第３発明）
第３発明に係るプリント基板装置の検査装置は、第２発明のプリント基板装置を搬送する基板搬送装置と、このプリント基板装置の下方からプリント基板に形成した貫通孔に向けて光を出射する発光装置と、この発光装置から出射された光が電子部品のリードに当たって反射した反射光が、硬化したクリーム半田および／またはソルダーレジストに再反射した再反射光を、電子部品の上方から検出する撮像装置と、この撮像装置により検出された再反射光に基づいてプリント基板装置の良否判断を行う制御装置と、を備えたものである。
【００１３】
かかる構成の第３発明に係るプリント基板装置の検査装置は、プリント基板装置の下方からプリント基板に形成した貫通孔に向けて発光装置により光を出射することにより、第２発明のプリント基板装置における電子部品のリードの浮きの有無を判断することができる。
【００１４】
（第４発明）
第４発明に係るプリント基板装置の検査方法は、第２発明のプリント基板装置の下方からプリント基板の貫通孔に向けて光を出射させた後、この光が電子部品のリードに当たって反射した反射光が、硬化したクリーム半田および／またはプリント基板の表面に形成されたソルダーレジストに再反射した再反射光を、電子部品の上方から撮像装置により検出し、この撮像装置により検出された再反射光の状態に基づいて電子部品のリードの浮きの有無を判断するものである。
【００１５】
かかる構成の第４発明に係るプリント基板装置の検査方法は、第２発明のプリント基板装置における電子部品のリードの浮きの有無を確実に判断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、プリント基板に電子部品を実装したプリント基板装置におけるリードの浮き不良の有無を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プリント基板装置の平面図である。
【図２】プリント基板の平面図である。
【図３】プリント基板の平面図（部分拡大図）である。
【図４】プリント基板装置の平面図（部分拡大図）である。
【図５】良品のプリント基板装置の断面図（図４の断面Ｂ−Ｂ）である。
【図６】不良品のプリント基板装置の断面図（図４の断面Ｂ−Ｂ）である。
【図７】プリント基板装置の検査装置の平面図である（撮像装置を省略）。
【図８】プリント基板装置の検査装置の平面図である（撮像装置を省略）。
【図９】プリント基板装置の検査装置の側面図である（撮像装置を省略）。
【図１０】良品のプリント基板装置の検査状態を示した断面図（図４の断面Ｂ−Ｂ）である。
【図１１】不良品のプリント基板装置の検査状態を示した断面図（図４の断面Ｂ−Ｂ）である。
【図１２】不良品のプリント基板装置の検査状態を示した断面図（略図４の断面Ｂ−Ｂ）である。
【図１３】プリント基板の平面図（部分拡大図）である。
【図１４】プリント基板の平面図（部分拡大図）である。
【図１５】プリント基板装置の平面図（部分拡大図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図２は本発明に係るプリント基板の平面図、図１は図２のプリント基板に電子部品３を実装した本発明に係るプリント基板装置の平面図、図３は図２の点線部Ａを拡大した部分拡大図、図４は図１の点線部Ａの部分拡大図、図５は図４の断面Ｂ−Ｂ、図６は図４において電子部品３のリード５が浮いている（浮き不良）の状態を示した断面図（図４の断面Ｂ−Ｂ）である。図５および図６において、元になる平面図を図４を用いて共通にしているのは、浮き不良は、真上から見た場合に略同一に見えるからである。
尚、図１および図２において、電子部品３以外の部分の図示を省略しているが、これは説明を簡単にするためであり、電子部品３以外のプリント基板１の部分においても他の電子部品が実装されても良いことは言うまでもない。
【００２０】
（プリント基板）
本発明に係るプリント基板（ベアボード）１は、図１〜図４に示すように電子部品３の８本のリード５が半田付けされる８個のパッド６を有しており、電子部品３の本体部４の裏面（下面）が対向するエリア８内であって、全て（８本）のリード５が位置する場所の近傍に、８個の貫通孔９を有するものである。
【００２１】
この貫通孔９は、後述する検査装置の発光装置から出射される光を通過させるためのものであり、プリント基板１に貫通孔９を設けることにより、これから実装（半田付け）される電子部品３のリード５の浮き不良を容易かつ確実に発見（検出）することができる。
【００２２】
また、プリント基板１の表面および裏面には、ソルダーレジスト７が形成されている。ここで、ソルダーレジストとは、プリント基板の表面を覆い、半田による被覆や部品実装の際、配線パターンの表面に不必要な半田が付着してしまう事を防ぐ保護コーティング材である。さらに、永久保護マスクとして、プリント基板の配線パターンを湿度やほこり等から保護すると同時に、電気的トラブルから配線パターンを守る絶縁体機能があり、耐薬品性、耐熱性に優れ、半田付けをする際の高熱や金めっきにも耐えられる保護皮膜である。
【００２３】
ソルダーレジストの形成方法は一般的に活性エネルギー線をマスクパターンを介して照射することによりパターンを形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。マスクパターンを使用することにより、半田の不必要な部分を選択することができる。
【００２４】
尚、プリント基板１の母材となり得る樹脂としては、ガラス繊維とエポキシ樹脂を混合した板をベースにしたガラスエポキシ基材であるＣＥＭ−３や、ガラス繊維を編んだ布にエポキシ樹脂を含浸させた板をベースにしたガラスエポキシ基材であるＦＲ−４等の非透明（非透光性）の樹脂を例示することができる。
【００２５】
（プリント基板装置）
本発明に係るプリント基板装置は、前記したプリント基板（ベアボード）１に電子部品３を半田付けしたものである。
より詳細に説明すると、プリント基板装置２は、プリント基板１に形成されたパッド６に公知のクリーム半田印刷装置によりクリーム半田を印刷し、公知の電子部品実装装置により、電子部品３のリード５をパッド６上に印刷されたクリーム半田上に置き、公知のリフロー炉に通して、プリント基板１に電子部品３を半田付けしたものである。
【００２６】
図１〜図５に示したように、電子部品３の本体部４の真下に位置するプリント基板１のエリア８の内部であって、リード５の近傍には貫通孔９が形成されている。かかる構成により、後述する検査装置および検査方法により、リード５の浮き不良を確実に発見することができる。尚、浮き不良とは、パッド６に対してリード５が電気的に接続されていない状態をいう。
【００２７】
（プリント基板装置の検査装置）
次に、本発明に係るプリント基板装置の検査装置について説明する。
図７〜図９に示すように、プリント基板装置２の検査装置９は、プリント基板装置２を搬送する基板搬送装置としてのコンベア２０と、プリント基板装置２の下方からプリント基板１に形成した貫通孔９に向けて光を出射する発光装置２４と、発光装置２４から出射された光が電子部品３のリード５に当たって反射した反射光が、硬化したクリーム半田および／またはソルダーレジストに再反射した再反射光を電子部品３の上方から検出するための撮像装置としてのＣＣＤカメラ２６と、このＣＣＤカメラにより検出された再反射光の状態に基づいて電子部品３のリード５の浮きの有無を判断する制御装置２８とを主な構成要素とするものである。
【００２８】
検査装置１２の詳細な構成および作用を以下に説明する。
コンベア２０は、ベースプレート２９に固定されたプレート３０および支柱２７に固定されている。このコンベア２０における左右一対のコンベアベルト２１の上に、プリント基板装置２の両端部が載せられて搬送される。そして、コンベア２０により搬送されたプリント基板装置２は、プリント基板装置２の搬送方向下流側に設けられ、ベースプレート２９に固定されたストッパ２２の突出したストッパピン２３に衝突して止められる。
【００２９】
その後、プリント基板装置２の位置決めピン用の穴１１にプレート３０に固定された位置決め機構２１の位置決めピン３１が挿入され、プリント基板装置２が検査装置１２に位置決めされる。
【００３０】
コンベア２０に位置決めされたプリント基板装置２の検査対象である電子部品３の上方には、支柱２７にスペーサ３２を介して固定されたＣＣＤカメラ２６が位置している。また、検査対象の電子部品３の下方には、ベースプレート２９に固定された発光装置２４が固定されている。この発光装置は、光を出射するものであれば良いが、本実施例においては、赤色ＬＥＤを用いた。
【００３１】
ベースプレート２９および支柱２７には、制御装置２８が固定されている。この制御装置２８は、ＣＣＤカメラがとらえた発光装置２４から出射された光の一部の再反射光を用いてプリント基板装置２の電子部品３のリード５の浮き不良の有無を判断するものである。
前記した構成の検査装置１２により、プリント基板装置２の電子部品３の浮き不良を確実に検出することができる。
【００３２】
（プリント基板装置の検査方法）
次に、本発明に係るプリント基板装置２の検査方法について説明する。
まず、前記した検査装置１２に、浮き不良が発生していない良品のプリント基板装置２をセットして基準データを採取する。すなわち、良品のプリント基板装置２の下方に設置した発光装置２４から貫通孔９に向けて光を出射させる。そうすると、図１０に示すように、光の一部Ｄは、電子部品３のリード５に当たって反射し、この反射光がプリント基板１の表面に形成されたソルダーレジスト７に再反射する。尚、プリント基板の仕様によっては、反射光が半田に当たって再反射する場合もあり得る。
【００３３】
プリント基板装置２の上方に固定されたＣＣＤカメラ２６は、この再反射光を検出し、検出データを制御装置２８に送る。その後、制御装置２８は、各リードの半田付け部分に設定した検査枠内の色の分布や明るさの分布を制御装置２８のメモリに記憶する。
【００３４】
例えば、ＣＣＤカメラ２６により検出した再反射光を光の三原色で抽出し、抽出した色の濃淡度合いの分布を記憶する。より具体的には、図１５に示すように、検査対象である電子部品４のリード５の半田付け部分の近傍に設定した検査枠３５内に存在する色の濃淡度合い（色の分布幅）を良品と判断するための基準データとして記憶する。
本実施例１においては、暗室内で、かつ、発光装置として赤色ＬＥＤを使用したため、明るい赤色から暗い赤色の分布幅が基準データとして記憶された。
【００３５】
そして、実際に量産品のプリント基板装置を検査した際に、検査枠３５内における検査データが、基準データ（色の分布幅）内のデータを例えば、３０％以上含むする場合に良品と判断する。３０％以上というスレッショルド（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）の設定は、検査する部品毎に設定するものであり、４０％以上であっても６０％以上であっても良い。以上がプリント基板装置２を検査するに当たっての準備である。
尚、図１５においては、検査枠３５を１つのリード５に設定した場合を例示したが、実際には、検査枠３５は、全てのリード５について設定される。つまり、本実施例１の電子部品４は、リード５が８本あるので、８箇所に設定される。
【００３６】
次に、実際にプリント基板装置を検査する方法について説明する。
図１１に示すように、プリント基板装置２に実装した電子部品４の一部のリード５１が浮いていた場合、発光装置２４から出射された光の一部Ｄは、正常に半田付けされたリード５と異なる反射および再反射をする。つまり、正常に半田付けされたリード５の再反射光Ｅと、浮き不良が発生しているリード５１の再反射光Ｆに違いが生じる。
【００３７】
電子部品３の上部に位置するＣＣＤカメラ２６が検査枠３５内の再反射光Ｆを光の三原色で検出した後、制御装置２８がこの再反射光Ｆの光の三原色のデータに基づいて色の濃淡度合いを算出する。そして、制御装置２８は、かかる色の濃淡度合いを前記した基準データと対比し、基準データの３０％未満であれば、浮き不良が発生していると判断することができる。
【００３８】
図１１に示した実施例においては、図１０の正常な半田付け状態の場合に検査枠３５内を測定した基準データ（明るい赤色から暗い赤色の分布幅）と対比した場合に、かかる基準データ内に該当する色の濃淡度合いが３０％未満であったため、浮き不良が有りと判断された。
【００３９】
また、図１２に示した浮き不良の場合は、リード５２の曲がりが大きいために、リード５２に反射した光の一部Ｄがパッド６上で固化した半田により再反射している。このような場合であっても、制御装置２８は、ＣＣＤカメラ２６が検出した検査枠３５内の再反射光Ｇの光の三原色に基づいて色の濃淡度合いを算出した後、前記した基準データと対比することにより、浮き不良が発生していると判断することができる。
【００４０】
図１２の場合は、半田のフィレットに反射光の一部が再反射しているので、明るい赤色が基準データと対比して多かったため、基準データ内に該当する色の濃淡度合いが３０％未満であるとして、浮き不良が有りと判断された。
【００４１】
以上説明したように、本発明は、電子部品３のリード５に反射した反射光が、硬化した半田および／またはソルダーレジスト７に再反射した再反射光を撮像装置により検出して浮き不良の有無を判断することにより、従来より検出が困難であった浮き不良の検出を確実にすることができる。
【００４２】
尚、検査装置１２を暗所に置き、暗所中で基準データの採取およびプリント基板装置の検査を行うことが望ましい。外乱光の影響を受けることなく、発光装置２４が出射する光のみに基づいて浮き不良の有無の検査ができるからである。本実施例１においては、検査装置１２を暗室中に置き、発光装置２４としての赤色ＬＥＤが出射する光のみを用いて検査した。その結果、浮き不良の発見率は１００％であった。
【実施例２】
【００４３】
本発明に係るプリント基板の他の実施例を、図１３を用いて以下に説明する。
尚、説明を簡単にするため、実施例１と同一の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４４】
本実施例２の実施例１との主な相違点は、プリント基板１に形成した８個の貫通孔９を２個の長孔９１とした点である。かかる長孔９１を形成したプリント基板１を用いたプリント基板装置２であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００４５】
本発明に係るプリント基板の他の実施例を、図１４を用いて以下に説明する。
尚、説明を簡単にするため、実施例１と同一の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４６】
本実施例３の実施例１との主な相違点は、プリント基板１に形成した８個の貫通孔９を１個の孔９２とした点である。かかる孔９２を形成したプリント基板１を用いたプリント基板装置２であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書及び図面の記載から当事者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。
【００４８】
例えば、前記した実施例においては、制御装置２８の浮き不良の検出手段として、ＣＣＤカメラが検出した再反射光の光の三原色に基づいて、色の濃淡度合いを算出し、良品の場合の基準データと比較して良否判断するものを示したが、電子部品のリードの長さやパッドの長さによって良品の検査基準が変わるので、輝度のみで良否判断しても良い。すなわち、撮像装置が検出した光に基づいて良否判断する手法は、任意の公知の手法を採用できる。
【００４９】
また、前記した実施例においては、説明を簡単にするためにプリント基板１に１個の電子部品３を実装したものであって、ＣＣＤカメラ２６および発光装置２４を固定したものを示したが、プリント基板１に複数の検査対象である電子部品が実装されていても良いし、ＣＣＤカメラ２６および発光装置２４がＸＹ（２軸）ロボット等に載せられ、ＸＹ平面を移動でき、プリント基板装置２の全面を検査できるものであっても良い。
【００５０】
また、前記した実施例においては発光装置２４として赤色ＬＥＤを例示したが、これに限定されるものではなく、白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、ハロゲンランプ等の光を発するものであれば良い。
また、前記した実施例においては、撮像装置２６としてＣＣＤカメラを例示したが、これに限定されるものではなく、入力した画像を電子データとして出力できるものであれば良く、例えば、ラインセンサ等であっても良い。
【００５１】
さらに、前記した実施例においては、リード５が８本の電子部品３を例示して説明したが、リード５の本数は、８本に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００５２】
また、本発明は、以下のように把握することもできる。
（１）本体部の側面から複数のリードが突出した電子部品がプリント基板に半田付けされたプリント基板装置の検査方法において、
該プリント基板は、前記電子部品の前記本体部が上部に位置するエリア内であって、全ての前記リードが位置する場所の近傍に、光が通過する貫通孔が形成されており、
前記プリント基板装置の下方から前記貫通孔に向けて光を出射させた後、
該光が前記電子部品の前記リードに当たって反射した反射光が、硬化した半田および／または前記プリント基板の表面に形成されたソルダーレジストに再反射した再反射光を、前記電子部品の上方から撮像装置により検出し、
該撮像装置により検出された前記再反射光に基づいて前記電子部品の前記リードの浮きの有無を判断するプリント基板装置の検査方法
【００５３】
（２）本体部の側面から複数のリードが突出した電子部品がプリント基板に半田付けされたプリント基板装置の検査装置において、
該プリント基板は、前記電子部品の前記本体部が上部に位置するエリア内であって、全ての前記リードが位置する場所の近傍に、光が通過する貫通孔が形成されており、
前記プリント基板装置を搬送する基板搬送装置と、
該プリント基板装置の下方から前記貫通孔に向けて光を出射する発光装置と、
該発光装置から出射された前記光が前記リードに当たって反射した反射光が、硬化した半田および／またはソルダーレジストに再反射した再反射光を前記電子部品の上方から検出する撮像装置と、
該撮像装置により検出された前記再反射光の状態に基づいて前記電子部品の前記リードの浮きの有無を判断する制御装置とを備えたプリント基板装置の検査装置
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、プリント基板に電子部品が実装されたプリント基板装置の浮き不良の有無の検出に適用される。
【符号の説明】
【００５５】
１プリント基板
２プリント基板装置
３電子部品
４本体部
５リード
７ソルダーレジスト
８エリア
９貫通孔
１０半田
１２検査装置
２０基板搬送装置（例えば、コンベア）
２４発光装置
２６撮像装置（例えば、ＣＣＤカメラ）
２８制御装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部の側面から複数のリードが突出した電子部品が半田付けされるプリント基板において、
該プリント基板は、前記電子部品の前記本体部が上部に位置するエリア内であって、全ての前記リードが位置する場所の近傍に、光が通過する貫通孔が形成されたことを特徴とするプリント基板
【請求項２】
請求項１に記載のプリント基板に、前記電子部品の前記リードが半田付けされたプリント基板装置
【請求項３】
請求項２に記載のプリント基板装置を搬送する基板搬送装置と、
該プリント基板装置の下方から前記貫通孔に向けて光を出射する発光装置と、
該発光装置から出射された前記光が前記リードに当たって反射した反射光が、硬化した半田および／またはソルダーレジストに再反射した再反射光を前記電子部品の上方から検出する撮像装置と、
該撮像装置により検出された前記再反射光の状態に基づいて前記電子部品の前記リードの浮きの有無を判断する制御装置とを備えたプリント基板装置の検査装置
【請求項４】
請求項２に記載のプリント基板装置の下方から前記貫通孔に向けて光を出射させた後、
該光が前記電子部品の前記リードに当たって反射した反射光が、硬化した半田および／または前記プリント基板の表面に形成されたソルダーレジストに再反射した再反射光を、前記電子部品の上方から撮像装置により検出し、
該撮像装置により検出された前記再反射光の状態に基づいて前記電子部品の前記リードの浮きの有無を判断するプリント基板装置の検査方法

【図１】