説明

半田付け検査方法及び半田付け検査システム

【課題】良品と不良品の形状差異が小さい不ヌレ不良が発生した場合にも、高精度に半田付け状態の良否判定を行う。
【解決手段】基板側半田量を測定する基板側半田量測定ステップと、部品側半田量を測定する部品側半田量測定ステップと、基板側半田量と部品側半田量とに基づいて、半田付け後の良品の半田径を算出する基準半田径算出ステップと、基板にX線を照射するX線照射ステップと、基板を透過したX線を検出するX線検出ステップと、検出したX線に基づいて、半田付け後の半田の水平断面画像もしくは透過画像を生成する画像生成ステップと、生成した水平断面画像もしくは透過画像から半田径を測定する半田径測定ステップと、基準半田径算出ステップにおいて算出した半田径と、半田径測定ステップにおいて測定した半田径とを比較して、半田付け状態を判定する比較判定ステップとを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、例えば、プリント基板と電子部品との半田付け状態を検査する半田付け検査方法及び半田付け検査システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、ランドが形成されたプリント基板と、ランドに半田付けされた電極を有する電子部品との半田付け状態を透過型X線検査装置により自動検査する場合には、半田付け後のプリント基板を上面一方向から透視して、抽出した半田の特徴量(形状、面積、長さ)から半田付状態の良否判定を行っている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平6−74740号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に開示される従来の透過型X線検査装置による自動検査では、良品の半田形状と大きく半田形状が異なるブリッジ不良等の検出は可能であるが、良否判定閾値の設定基準があいまいであるため、良品と不良品の半田形状の差異が小さい不ヌレ不良が発生した場合には、不良検出が困難になるという課題があった。
【0005】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、良品と不良品の形状差異が小さい不ヌレ不良が発生した場合にも、高精度に半田付け状態の良否判定を行うことができるX線検査方法及びX線検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る半田付け検査方法は、基板に印刷された半田量を測定する基板側半田量測定ステップと、電子部品に付けられた半田量を測定する部品側半田量測定ステップと、基板側半田量測定ステップにおいて測定した半田量と、部品側半田量測定ステップにおいて測定した半田量とに基づいて、半田付け後の良品の場合の所定位置での半田径を算出する基準半田径算出ステップと、基板にX線を照射するX線照射ステップと、X線照射ステップにおいて照射し基板を透過したX線を検出するX線検出ステップと、X線検出ステップにおいて検出したX線に基づいて、半田付け後の半田の所定位置での水平断面画像もしくは透過画像を生成する画像生成ステップと、画像生成ステップにおいて生成した水平断面画像もしくは透過画像から半田径を測定する半田径測定ステップと、基準半田径算出ステップにおいて算出した半田径と、半田径測定ステップにおいて測定した半田径とを比較して、半田付け状態を判定する比較判定ステップとを有するものである。
【0007】
また、この発明に係る半田付け検査システムは、基板に印刷された半田量を測定する基板側半田量測定手段と、電子部品に付けられた半田量を測定する部品側半田量測定手段と、基板側半田量測定手段により測定された半田量と、部品側半田量測定手段により測定された半田量とに基づいて、半田付け後の良品の場合の所定位置での半田径を算出する基準半田径算出手段と、基板にX線を照射するX線照射手段と、X線照射手段により照射され基板を透過したX線を検出するX線検出手段と、X線検出手段により検出されたX線に基づいて、半田付け後の半田の所定位置での水平断面画像もしくは透過画像を生成する画像生成手段と、画像生成手段により生成された水平断面画像もしくは透過画像から半田径を測定する半田径測定手段と、基準半田径算出手段により算出された半田径と、半田径測定手段により測定された半田径とを比較して、半田付け状態を判定する比較判定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、上記のように構成したので、良品と不良品の形状差異が小さい不ヌレ不良が発生した場合にも、高精度に半田付け状態の良否判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】この発明の実施の形態1に係る半田付け検査システムの構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態1におけるプリント基板及び電子部品の構成を示す(a)半田付け前を示す断面図であり、(b)半田付け後を示す断面図である。
【図3】この発明の実施の形態1に係るX線検査装置の構成を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態1に係るX線検査装置の別の構成を示す図である。
【図5】この発明の実施の形態1に係る半田付け検査システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
半田付け検査システムは、図1に示すように、半田印刷装置1、半田印刷検査装置(基板側半田量測定手段)2、部品実装装置(部品側半田量測定手段)3、リフロー炉4、外観検査装置5、演算装置(基準半田径算出手段)6及びX線検査装置7から構成される。ここで、半田印刷検査装置2、部品実装装置3、演算装置6及びX線検査装置7は通信ネットワークにより接続されている。
【0011】
なお、プリント基板10は、図2(a)に示すように、基材11上に配線された不図示のパターン配線と電子部品20の部品電極22とを接続する銅箔からなるランド12と、ランド12部分が開口した保護膜である基板レジスト13とから構成される。このプリント基板10は、まず、半田印刷装置1に送られる。
【0012】
半田印刷装置1は、プリント基板10のランド12上に半田14を印刷するものである。この半田印刷装置1により半田14が印刷されたプリント基板10は半田印刷検査装置2に送られる。
【0013】
半田印刷検査装置2は、プリント基板10の外観を3D検査することによって、プリント基板10に印刷された半田14の体積を測定するものである。この半田印刷検査装置2により測定された半田14の体積を示す基板側半田量データは演算装置6に送られる。また、プリント基板10は部品実装装置3に送られる。
【0014】
部品実装装置3は、プリント基板10に電子部品20を実装するものである。なお、以下では、電子部品20としてBGAパッケージ部品を用いた場合について示す。
この電子部品20は、図2(a)に示すように、インターポーザ21の裏面に形成された部品電極22と、部品電極22に付けられた半田ボール23と、部品電極22部分が開口した保護膜である部品レジスト24とから構成される。
【0015】
部品実装装置3は、半田14と半田ボール23とを圧着させることによりプリント基板10に電子部品20を実装する。この部品実装装置3により電子部品20が実装されたプリント基板10はリフロー炉4に送られる。また、部品実装装置3は、半田ボール23の径または面積または体積を測定する。この部品実装装置3により測定された半田ボール23の径または面積または体積を示す部品側半田量データは演算装置6に送られる。
【0016】
リフロー炉4は、電子部品20が実装されたプリント基板10を加熱して半田14と半田ボール23とを一体化させて、図2(b)に示すように、プリント基板10と電子部品20とを接合させるものである。このリフロー炉4により半田付けが行われたプリント基板10は外観検査装置5に送られる。
【0017】
外観検査装置5は、プリント基板の外観を3D検査することによって、プリント基板10上の所定の位置に電子部品20が実装されているかを検査するものである。この外観検査装置5により検査されたプリント基板10はX線検査装置7に送られる。
【0018】
演算装置6は、半田印刷検査装置2からの基板側半田量データ及び部品実装装置3からの部品側半田量データに基づいて、半田30の総体積を算出して、半田付け後の良品半田の所定位置での径(基準半田ボール径d1)を算出するものである。この演算装置6により算出された基準半田ボール径d1を示す算出データはX線検査装置7に送られる。
【0019】
X線検査装置7は、電子部品20が実装されたプリント基板10の半田付け状態の良否判定を行うものであり、図3に示すように、X線発生器(X線照射手段)71及びX線検出器72から構成される。また、X線検出器72は、X線検出部(X線検出手段)73、制御部74、断面・透過画像生成部(画像生成手段)75、測定部(半田径測定手段)76及び比較判定部(比較判定手段)77から構成される。
【0020】
X線発生器71は、断面・透過画像生成部75が水平断面画像を生成する場合には、図3に示すように、軸aを中心に回動しながら不図示の検査台に載置されたプリント基板10にX線を照射するものである。このX線発生器71は、図3の点線で示すような範囲に対してX線を照射する。
【0021】
また、X線発生器71は、断面・透過画像生成部75が透過画像を生成する場合には、図4に示すように、回動せずに不図示の検査台に載置されたプリント基板10にX線を照射するものである。このX線発生器71は、図4の点線で示すような範囲に対してX線を照射する。
【0022】
X線検出部73は、X線発生器71により照射され、プリント基板10を透過したX線を検出するものであり、プリント基板10を介してX線発生器71に対向して配置される。このX線検出部73により検出されたX線データは断面・透過画像生成部75に送られる。
【0023】
制御部74は、所定のプログラムに従って、X線検査装置7の各部の動作制御を行うものである。
断面・透過画像生成部75は、X線検出部73により検出されたX線データに対して画像処理を行い、半田30の所定位置での水平断面画像もしくは透過画像を生成するものである。この断面・透過画像生成部75により生成された水平断面画像もしくは透過画像は測定部76に送られる。
【0024】
測定部76は、断面・透過画像生成部75により生成された所定位置での水平断面画像もしくは透過画像から半田30の径を測定するものである。この測定部76により測定された半田30の径を示すデータは比較判定部77に送られる。
【0025】
比較判定部77は、測定部76により水平断面画像もしくは透過画像から測定された半田30の径と、演算装置6により算出された基準半田ボール径d1とを比較することによって、電子部品20が実装されたプリント基板10の半田付け状態の良否判定を行うものである。
【0026】
次に、半田検査システムの動作について説明する。
半田検査システムによるプリント基板10と電子部品20との半田付け状態の良否判定動作は、図5に示すように、まず、半田印刷検査装置2は、半田印刷装置1により半田14が印刷されたプリント基板10の外観を3D検査することによって、この半田14の体積を測定する(ステップST1、基板側半田量測定ステップ)。この半田印刷検査装置2により測定された半田14の体積を示す基板側半田量データは演算装置6に送られる。また、プリント基板10は部品実装装置3に送られる。
【0027】
次いで、部品実装装置3は、プリント基板10に電子部品20を実装し、この際、この電子部品20の半田ボール23の径または面積または体積を測定する(ステップST2、部品側半田量測定ステップ)。この部品実装装置3により測定された半田ボール23の径または面積または体積を示す部品側半田量データは演算装置6に送られる。また、プリント基板10は、リフロー炉4に送られて半田付けが行われ、外観検査装置5による外観検査が行われた後、X線検査装置7に送られる。
【0028】
次いで、演算装置6は、半田印刷検査装置2からの基板側半田量データ及び部品実装装置3からの部品側半田量データに基づいて、半田30の総体積を算出する(ステップST3)。次いで、演算装置6は、算出した半田30の総体積に基づいて、基準半田ボール径d1を算出する(ステップST4、基準半田径算出ステップ)。この演算装置6により算出された基準半田ボール径d1を示す算出データはX線検査装置7に送られる。
【0029】
次いで、X線検査装置7のX線発生器71は、断面・透過画像生成部75が水平断面画像を生成する場合には回動しながら、もしくは断面・透過画像生成部75が透過画像を生成する場合には回動せずに、不図示の検査台に載置されたプリント基板10にX線を照射する(ステップST5、X線照射ステップ)。
次いで、X線検出部73は、X線発生器71により照射され、プリント基板10を透過したX線を検出する(ステップST6、X線検出ステップ)。このX線検出部73により検出されたX線データは断面・透過画像生成部75に送られる。
【0030】
次いで、断面・透過画像生成部75は、X線検出部73により検出されたX線データに対して画像処理を行い、半田30の所定位置での水平断面画像もしくは透過画像を生成する(ステップST7、画像生成ステップ)。この断面・透過画像生成部75により生成された水平断面画像もしくは透過画像は測定部76に送られる。
【0031】
次いで、測定部76は、断面・透過画像生成部75により生成された所定位置での水平断面画像もしくは透過画像から半田30の径を測定する(ステップST8、半田径測定ステップ)。この測定部76により測定された半田30の径を示すデータは比較判定部77に送られる。
【0032】
次いで、比較判定部77は、測定部76により水平断面画像もしくは透過画像から測定された半田30の径と、演算装置6により算出された基準半田ボール径d1とを比較することによって、電子部品20が実装されたプリント基板10の半田付け状態の良否判定を行う(ステップST9、比較判定ステップ)。
ここで、良品の場合には、半田14と半田ボール23とが溶融して一体化するため、半田30の総体積は、半田14の体積と半田ボール23の体積との和になる。一方、不ヌレ不良が発生した場合には、半田14と半田ボール23とが一体化しないため、リフロー後の半田30の総体積は、良品の場合と比較して少量となる。したがって、良品と不良品とで半田30の径にも差異が生じることになる。
そのため、比較判定部77は、算出された基準半田ボール径と、測定された半田30の径とを比較することによって、不ヌレ不良の検出を行うことができる。
【0033】
以上のように、この実施の形態1によれば、X線検査装置7により、良品の場合の半田付け後の半田径を算出して、水平断面画像もしくは透過画像から得られた実際の半田径と比較することで、良品と不良品の形状差異が小さい不ヌレ不良が発生した場合にも、高精度に半田付け状態の良否判定を行うことができる。
【0034】
なお、実施の形態1では、半田30の径から半田付け検査を行ったが、半田14の体積と半田ボール23の体積とから良品の場合の半田30の面積を算出することも可能であり、この半田30の面積から良否判定を行うことも可能である。
【0035】
また、実施の形態1では、演算装置6により算出された基準半田ボール径d1を示す算出データをX線検査装置7に送り、X線検査装置7にて半田付け状態の良否判定処理を行うように構成したが、X線検査装置7で取得した水平断面画像もしくは透過画像データを演算装置6に送り、演算装置6内で半田付け状態の良否判定処理を行うように構成してもよく、高精度な半田付け検査を実現することが可能である。
【0036】
さらに、実施の形態1における演算装置6の演算処理をX線検査装置7内で行うように構成してもよく、このように構成することで、演算装置6が不要となり、コストダウンさせることも可能である。
【符号の説明】
【0037】
1 半田印刷装置、2 半田印刷検査装置、3 部品実装装置、4 リフロー炉、5 外観検査装置、6 演算装置、7 X線検査装置、10 プリント基板、11 基材、12 ランド、13 基板レジスト、14 半田、20 電子部品、21 インターポーザ、22 部品電極、23 半田ボール、24 部品レジスト、30 半田、71 X線発生器、72 X線検出器、73 X線検出部、74 制御部、75 断面・透過画像生成部、76 測定部、77 比較判定部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半田が印刷されたランドを有する基板と、半田が付けられ、前記ランドに半田付けされた電極を有する電子部品との半田付け状態をX線を用いて検査する半田付け検査方法において、
前記基板に印刷された半田量を測定する基板側半田量測定ステップと、
前記電子部品に付けられた半田量を測定する部品側半田量測定ステップと、
前記基板側半田量測定ステップにおいて測定した半田量と、前記部品側半田量測定ステップにおいて測定した半田量とに基づいて、半田付け後の良品の場合の所定位置での半田径を算出する基準半田径算出ステップと、
前記基板にX線を照射するX線照射ステップと、
前記X線照射ステップにおいて照射し前記基板を透過したX線を検出するX線検出ステップと、
前記X線検出ステップにおいて検出したX線に基づいて、半田付け後の半田の所定位置での水平断面画像もしくは透過画像を生成する画像生成ステップと、
前記画像生成ステップにおいて生成した水平断面画像もしくは透過画像から半田径を測定する半田径測定ステップと、
前記基準半田径算出ステップにおいて算出した半田径と、前記半田径測定ステップにおいて測定した半田径とを比較して、半田付け状態を判定する比較判定ステップとを有する
ことを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項2】
半田が印刷されたランドを有する基板と、半田が付けられ、前記ランドに半田付けされた電極を有する電子部品との半田付け状態をX線を用いて検査する半田付け検査システムにおいて、
前記基板に印刷された半田量を測定する基板側半田量測定手段と、
前記電子部品に付けられた半田量を測定する部品側半田量測定手段と、
前記基板側半田量測定手段により測定された半田量と、前記部品側半田量測定手段により測定された半田量とに基づいて、半田付け後の良品の場合の所定位置での半田径を算出する基準半田径算出手段と、
前記基板にX線を照射するX線照射手段と、
前記X線照射手段により照射され前記基板を透過したX線を検出するX線検出手段と、
前記X線検出手段により検出されたX線に基づいて、半田付け後の半田の所定位置での水平断面画像もしくは透過画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段により生成された水平断面画像もしくは透過画像から半田径を測定する半田径測定手段と、
前記基準半田径算出手段により算出された半田径と、前記半田径測定手段により測定された半田径とを比較して、半田付け状態を判定する比較判定手段とを備えた
ことを特徴とする半田付け検査装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2011−171555(P2011−171555A)
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−34626(P2010−34626)
【出願日】平成22年2月19日(2010.2.19)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】