半田付け検査方法及び半田付け検査装置
【課題】高速かつ高精度な白目不良の検査を行なうことができる、半田付け検査方法及び半田付け検査装置を提供する。
【解決手段】ランドは半田で覆われているが、チップ部品の電極と半田にフィレットが形成されておらず、接合が取れていない状態の白目不良を検出する半田付け検査方法であって、基板の表面に垂直な方向から基板の半田部を撮像し、撮像された画像に基づいて白目不良候補を抽出し、抽出された白目不良候補の３次元形状測定を行い、３次元形状測定された形状から抽出された特徴量に基づいて白目不良を検出する検出工程と、を備える。
【解決手段】ランドは半田で覆われているが、チップ部品の電極と半田にフィレットが形成されておらず、接合が取れていない状態の白目不良を検出する半田付け検査方法であって、基板の表面に垂直な方向から基板の半田部を撮像し、撮像された画像に基づいて白目不良候補を抽出し、抽出された白目不良候補の３次元形状測定を行い、３次元形状測定された形状から抽出された特徴量に基づいて白目不良を検出する検出工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に半田付けされた電子部品の良否を検査する、半田付け検査方法及び半田付け検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上に半田付けされた電子部品の良否を、画像処理を用いて検査する手法がある。電子部品の良否の検査の一つとして、半田付けができていない状態である未半田付け不良を検査する手法がある（例えば、特許文献１参照）。図９は、特許文献１に開示された、従来の半田付け検査方法を示すフローチャートである。図９に示すように、従来の検査手法は、電子部品とプリント基板の端子の導電パターンとの半田付け部を撮像し、撮像画像の半田付け部分に輝点が存在せず、その濃度値がしきい値以上である場合に、未半田付け不良と判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平05−149886号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プリント基板上に電子部品を半田付けする際において、未半田付け不良と呼ばれる不良は大きく２つに大別される。
【０００５】
１つは、ランド部の銅箔が剥き出しになっている不良で、この不良は、カラー画像処理により比較的容易に検出することができる。
【０００６】
もう１つは、ランド部は半田で覆われているが、電子部品の電極と半田とにフィレットが形成されておらず、電極と半田との間での接合が取れていない不良である。この不良は、全てのフィレット部分を３次元計測することにより検査することができるが、全てを検査すると生産タクトが大幅に増大してしまう。
【０００７】
本発明は、高速な不良の検査を行なうことができる、半田付け検査方法及び半田付け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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の半田付け検査方法は、基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査方法であって、前記基板の表面に垂直な方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出工程と、前記候補抽出工程で抽出された前記不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定工程と、前記３次元形状測定工程の測定結果に基づいて不良を検出する検出工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の半田付け検査装置は、基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査装置であって、前記基板の表面の垂直方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出手段と、前記候補抽出手段で抽出された不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定手段と、前記３次元形状測定手段の測定結果に基づいて不良を検出する不良検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、検査すべき箇所を少なくすることができ、高速な半田付け検査方法及び半田付け検査装置を実現することができる。例えば、電子部品が５００個実装される基板において、不良が０個である場合に、基板上の全ての検査箇所で３次元半田形状計測をする従来の方法を実行する場合に比べて、本発明では、所要時間が１／５０にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態の半田付け検査装置の概略構成を示す斜視図
【図１Ｂ】本第１実施形態の半田付け検査装置のブロック図
【図２Ａ】本第１実施形態の測定対象物を説明するための図
【図２Ｂ】本第１実施形態のチップ部品近傍を上から見た図
【図２Ｃ】本第１実施形態のチップ部品近傍を横から見た図
【図３】本第１実施形態の半田付け検査のフローチャート
【図４】本第１実施形態の白目不良候補の検査のフローチャート
【図５】本第１実施形態のチップ部品を上から見た電極端位置算出処理説明用の図
【図６】本第１実施形態のチップ部品を上から見た電極端位置‐最大面積ラベル間距離算出処理、及び、電極端位置‐第２面積ラベル間距離算出処理説明用の図
【図７】本第１実施形態の３次元形状測定処理のフローチャート
【図８Ａ】本第１実施形態の３次元形状測定の開始位置と終了位置を説明するためのチップ部品近傍を上から見た図
【図８Ｂ】図８Ａの前記チップ部品近傍を横から見た図
【図９】従来の半田付け検査方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、基板のランド部は半田で覆われているが、電子部品の電極と半田とにフィレットが形成されておらず、電極と半田との間での接合が取れていない不良を、白目不良と称す。すなわち、白目不良とは、基板のランドが半田で覆われている状態において、そのランドと電子部品の電極が接合していない不良である。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の半田付け検査を実施可能な半田付け検査装置の概略構成について、図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態の半田付け検査装置の概略構成を示す斜視図であり、図１Ｂは、半田付け検査装置のブロック図である。
【００１５】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、検査装置１は、処理装置２と、撮像手段（撮像部）の一例としての撮像用カメラ３と、照明装置４と、ＸＹ可動軸駆動装置５と、搬送コンベア７と、３次元形状測定手段（３次元形状測定部）の一例としての光学式測長機８とを備えて構成される。照明装置４としては、例えば、白色あるいはカラーのＬＥＤ照明を用いる。
【００１６】
処理装置２は、例えば、パーソナルコンピュータで構成され、検査動作を制御すると共に、ＣＰＵなどの内部の処理部（図示せず）で半田付け検査処理を行う。撮像用カメラ３及び照明装置４は、処理装置２にそれぞれ接続され、処理装置２の動作制御に基づき、照明装置４により照明された基板６を撮像用カメラ３により撮像する。
【００１７】
ＸＹ可動軸駆動装置５は、撮像用カメラ３及び照明装置４及び光学式測長機８が取り付けられている。ＸＹ可動軸駆動装置５は、ＸＹ軸方向に移動可能で、かつ、処理装置２により移動制御される。ＸＹ可動軸駆動装置５は、公知のＸ軸駆動装置とＹ軸駆動装置とを組み合わせて構成されるものである。公知のＸ軸駆動装置とＹ軸駆動装置とは、それぞれ、駆動モータなどの駆動源と、駆動源に連結されて正逆回転可能な駆動ねじ軸と、駆動ねじ軸に係合した駆動ナットとで構成される。
【００１８】
搬送コンベア７は、処理装置２の動作制御に基づき、処理装置２の半田付け検査動作及び検査処理動作と連動して、基板６を搬送する。このとき、搬送コンベア７は、撮像用カメラ３及び照明装置４及び光学式測長機８の下方を通過するように、基板６を搬送している。
【００１９】
本第１実施形態の測定対象物について説明する。図２Ａは、本第１実施形態の測定対象物を説明するための図である。図２Ｂは、測定対象物の一例としての基板６上のチップ部品９（電子部品の一例）の近傍を上から見た図である。図２Ｃは、基板６上のチップ部品９の近傍を横から見た図である。実際の基板６では基板６上に複数のチップ部品９が実装されるが、ここでは理解を容易にするために、図２Ａにおいて基板６上にチップ部品９を１つだけ図示している。ここで、チップ部品９は、直方体形状であり、その両端部に電極１２ａ，１２ｂを有する部品である。また、基板６には、チップ部品９との接合位置にランド部１０ａ，１０ｂが形成されている。
【００２０】
検査装置１の光学式測長機８は、基板６上のチップ部品９の電極１２ａ、１２ｂと基板６のランド部１０ａ、１０ｂ上の半田部１１ａ、１１ｂとの形状を、それぞれ３次元的に計測する。また、処理装置２は、さらに、候補抽出手段（候補抽出部）の一例としての白目不良候補抽出手段２１と、不良検出手段（不良検出部）の一例としての白目不良検出手段２２とを有している。
【００２１】
この光学式測長機８で計測された半田部１１ａ，１１ｂの形状から、半田部１１ａ，１１ｂの特徴量を白目不良候補抽出手段２１により算出する。そして、算出された半田部１１ａ，１１ｂの特徴量がしきい値を超えているか否かを判定し、しきい値を超えているものを白目不良候補抽出手段２１で白目不良候補として抽出する。そして、この白目不良候補のみを３次元計測し、白目不良検出手段２２で白目不良を検出する。このようにして、本第１実施形態の半田付け検査では、検査時間が長い３次元計測の計測回数を従来より減らすことができ、従来より高速な検査を可能としている。
【００２２】
続いて、白目不良候補の抽出方法と、白目不良の検出方法とについて、具体的に説明する。
【００２３】
図２Ａに示すように、基板６上に実装されたチップ部品９にフロー半田付け工法により半田付けを行った場合、基板６のランド１０ａ、１０ｂは、半田（半田部１１ａ、１１ｂ）に覆われる。図２Ｃに示すように、フロー半田付け工法により半田付けを行う場合は、まず、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂと基板６のランド部１０ａ、１０ｂとが一致した状態で、基板６に対するチップ部品９の位置の仮決めがなされる。基板６に対するチップ部品９の位置の仮決めは、チップ部品９が、その下面中央部と基板６のランド部１０ａ、１０ｂ間の部分とが接着剤９０によって接着されることで行なわれる。
【００２４】
白目不良の検査を実施するための検査エリアを、図２Ｂに、破線の検査エリア１４ａ、１４ｂとして示す。この検査エリア１４ａ，１４ｂは、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂと半田部１１ａ、１１ｂとを含むような四角形の検査エリアであって、白目不良候補抽出手段２１により設定される検査エリアである。この検査エリア１４ａ、１４ｂで半田部１１ａ、１１ｂの色及び電極１２ａ、１２ｂの色を抽出するための色空間閾値として、後述する第１閾値Ｔ１と第２閾値Ｔ２とを、白目不良候補抽出手段２１に予め設定しておく。ここで、第１閾値Ｔ１は、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂの色を抽出するための基準値である。第２閾値Ｔ２は、半田部１１ａ，１１ｂの色を抽出するための基準値である。そして、第１閾値Ｔ１と第２閾値Ｔ２の関係としては、下記（式１）を満たすものとする。
【数１】
本第１実施形態の検査方法では、電極１２ａ、１２ｂと、フィレットが形成されていない場合のランド部１０ａ，１０ｂ上の半田部１１ａ，１１ｂとを、半田部の色とみなせるように照明部４によって光らせることを前提とする。例えば、半田部１１ａ，１１ｂを半田部の色とみなせるように光らせるためには、照明装置４から、半田部１１ａと半田部１１ｂとに照明光がほぼ垂直に入射するようにする。言い換えれば、基板６の表面に垂直な方向からの照明光が半田部１１ａ，１１ｂに入射するようにする。このとき、電極１２ａ、１２ｂ及び半田部１１ａ，１１ｂ以外に半田部の色とみなされる部分が、検査エリア１４ａ、１４ｂ内に存在している場合がある。この電極１２ａ、１２ｂ及び半田部１１ａ、１１ｂ以外が半田部の色と見なされることが、過検出の原因となると考えられる。
【００２５】
ここで、本第１実施形態の検査装置１の半田付け検査の流れの概略を説明する。図３は、本第１実施形態の半田付け検査のフローチャートである。
【００２６】
図３に示すように、まず、ステップＳ１において、照明装置４で、基板６を照明する。このとき、照明装置４からの照明光が、基板６の表面に垂直な方向から半田部１１ａ，１１ｂに入射するようにする。
【００２７】
次に、ステップＳ２で、照明装置４により照明された基板６を撮像用カメラ３で撮像する。具体的には、撮像用カメラ３で検査エリア１４ａ、１４ｂをそれぞれ又は同時に撮影する。
【００２８】
次に、ステップＳ３において、ステップＳ２での撮像結果より、チップ部品９の半田部１１ａ，１１ｂが、白目不良候補の特徴か否かを、白目不良候補抽出手段２１により判定する。そして、白目不良候補の特徴を有すると判定されたものを、白目不良候補として抽出する。
【００２９】
次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で白目不良候補だと白目不良候補抽出手段２１により判定された箇所のみの３次元形状を、処理装置２の制御の下に、光学式測長機８で測定する。
【００３０】
そして、ステップＳ５において、ステップＳ４の形状測定結果から、白目不良検出手段２２により、半田部１１ａ、１１ｂの特徴量（検査対象となる半田部１１ａ、１１ｂの高さ）を算出する。算出した特徴量と所定の閾値とを白目不良検出手段２２により比較して、半田部１１ａ、１１ｂが白目不良か否かを判定する。本第１実施形態における白目不良か否かの具体的な判定方法としては、最大値判定用閾値を用いる方法と、最小値判定用閾値を用いる方法がある。最大値判定用閾値を用いる方法では、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最大値判定用閾値以上であると判定した場合には、白目不良であると判定する。逆に、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最大値判定用閾値未満であると判定した場合には、良品であると判定する。又は、最小値判定用閾値を用いる方法では、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最小値判定用閾値以下であると判定した場合には、白目不良であると判定する。逆に、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最小値判定用閾値を越えていると判定した場合には、良品であると判定する。
【００３１】
これらのステップにより、基板６上のチップ部品９の半田部１１ａ，１１ｂの白目不良判定を行う。
【００３２】
以下、図３のステップＳ３〜Ｓ５について、それぞれ、詳細に説明する。以下のステップＳ３、Ｓ１１〜Ｓ２２の処理は、白目不良候補抽出手段２１により行なわれる。また、以下のステップＳ４、Ｓ５、Ｓ３１〜Ｓ３３の処理は、白目不良検出手段２２により行なわれる。
【００３３】
まず、図３のステップＳ３の白目不良候補抽出工程の具体的な処理について、図４に示す本第１実施形態の半田過多候補（白目不良候補）の検査のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
以下に示すように、本発明の第１実施形態は、白目不良候補抽出手段２１で白目不良候補を抽出した後に、後の工程において白目不良検出手段２２で白目不良を検出するものである。そして、このように、２段階で白目不良を検出するため、高速な半田付け検査装置及び方法に利用することが可能である。
【００３５】
まず、撮像用カメラ３により撮像された画像の検査エリア１４ａ、１４ｂ内で、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂの色を抽出する基準である第１閾値Ｔ１と、半田部１１ａ，１１ｂの色を抽出する基準である第２閾値Ｔ２とを、白目不良候補抽出手段２１に予め設定する（図４のステップＳ１１）。ここで、第１閾値Ｔ１と第２閾値Ｔ２とは、事前の実験により設定する。
【００３６】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で、第１閾値Ｔ１以上となる領域を白目不良候補抽出手段２１で抽出することにより、電極１２ａ、１２ｂを抽出する。なお、ここで、ノイズを除去するために、必要に応じて、検査エリア１４ａ、１４ｂにフィルタリング処理を施してもよい。このフィルタリング処理としては、例えば、撮像画像の膨張収縮処理、又は、メディアンフィルタを用いた処理などが挙げられる（図４のステップＳ１２）。
【００３７】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で電極１２ａ、１２ｂとして抽出された領域（電極１２ａ、１２ｂの色を有する領域）に、ラベリング処理を施す。
【００３８】
次いで、ラベリング処理された領域から、事前に設定しておいた所定の面積閾値（以下、ラベル個数用面積閾値）以上の面積を有するラベルの個数を、算出する。このラベルの個数が１つであると判定した場合には、電極１２ａ，１２ｂとランド部との間にフィレットが正常に形成されていると共に、白目不良候補が無い良品であると判定して、この一連の処理を終了する。ラベルの個数が２つ以上であったと判定した場合には、白目不良候補抽出手段２１により、ステップＳ１４以降の次の処理を実施する（図４のステップＳ１３）。
【００３９】
次に、算出されたラベルの個数が２つ以上であったと判定した場合の処理について、図５を用いて説明する。ラベリング処理によりラベル付けされた領域の中で、チップ部品９のボディ部９ａ側（内側）に最も近いラベルの端部の位置を電極端位置として算出する。電極端位置は、図５の場合、チップ部品９の電極１２ａ，１２ｂとチップ部品９のボディ部９ａとの境界の電極端位置１ａ，１ｂのようになる。電極端位置１ａ，１ｂの算出のために、検査エリア１４ａ、１４ｂには、事前に入力されたチップ部品９の実装角度に応じた角度データを予め対応させておく（図４のステップＳ１４）。すなわち、具体的には、一例として、事前入力データ（設計データ、マウンタデータのようなものの角度）に基づいて、検査エリアを設定しておく。
【００４０】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で、第２閾値Ｔ２以上となる領域を白目不良候補抽出手段２１で抽出することにより、半田部１１ａ，１１ｂを抽出する。なお、ここで、必要に応じて、検査エリア１４ａ、１４ｂにフィルタリング処理を施してもよい。このフィルタリング処理としては、例えば、撮像画像の膨張収縮処理、又は、メディアンフィルタを用いた処理などが挙げられる（図４のステップＳ１５）。
【００４１】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で半田部１１ａ，１１ｂとして抽出された領域（半田部１１ａ，１１ｂの色を有する領域）に、ラベリング処理を施す。
【００４２】
次いで、ラベリング処理された領域（半田部１１ａ，１１ｂとして抽出された領域）から、最大面積を持つラベル（以下、最大面積ラベル）と２番目に面積の大きいラベル（以下、第２面積ラベル）とを、白目不良候補抽出手段２１によりそれぞれ抽出する（図４のステップＳ１６）。
【００４３】
次に、最大面積ラベルの面積が、面積判定用に事前に設定しておいた閾値（以下、面積判定用閾値）の面積以下であると白目不良候補抽出手段２１により判定した場合に、白目不良候補が無い良品であると判定する（図４のステップＳ１７及びステップＳ２２）。最大面積ラベルの面積が面積判定用閾値の面積より大きいと白目不良候補抽出手段２１により判定した場合には、ステップＳ１８以降の次の処理を実施する（図４のステップＳ１７）。
【００４４】
最大面積ラベルの面積が、面積判定用閾値の面積よりも大きいと白目不良候補抽出手段２１により判定した場合には、ステップＳ１４で算出した電極端位置と最大面積ラベルの電極端位置に最も近い位置との距離、及び、電極端位置と第２面積ラベルの電極端位置に最も近い位置との距離をそれぞれ算出する。ステップＳ１４と同様に、検査エリア１４ａ、１４ｂに予め対応させてある角度データに応じて、最大面積ラベルにおいてチップ部品９のボディ部９ａに最も近い位置である最大面積ラベル位置３１ａ、３１ｂと、第２面積ラベルにおいてチップ部品９のボディ部９ａに最も近い位置である第２面積ラベル位置３２ａ、３２ｂとは、それぞれ、図６のように設定される（図４のステップＳ１８、図４のステップＳ１９）。
【００４５】
図６において、検査エリア１４ａは、白目不良が発生しているエリアであり、検査エリア１４ｂは、良品のエリアである。しかしながら、検査エリア１４ｂのランド１０ｂの端部（図６の下端縁部）には、メッキ状の光る部分１５が存在している。なお、図５、図６において、楕円形部分が、白目不良が発生している部分である。
【００４６】
次に、ステップＳ１８及びステップＳ１９でそれぞれ算出した距離のうちで大きいほうの値（以下、距離判定値）が、電極幅閾値以上でかつ距離閾値以下であると白目不良候補抽出手段２１により判定した場合、白目不良候補と判定する。それ以外の場合（距離判定値が電極幅閾値より小さくかつ距離の閾値より大きい場合）は、良品と判定する（図４のステップＳ２０、図４のステップＳ２１及びステップＳ２２）。なお、電極幅閾値は、予めチップ部品９の種類に応じて設定される閾値であり、距離閾値は、予めユーザが設定しておく閾値である。
【００４７】
次に、図３のステップＳ３において、白目不良候補抽出手段２１により白目不良候補であると判定された場合における、３次元形状測定処理（図３のステップＳ４の処理）について、図７を用いて説明する。
【００４８】
まず、処理装置２の動作制御によりＸＹ可動軸駆動装置５を使用して、白目不良候補と判定された位置の近傍に、光学式測長機８を移動させる（図７のステップＳ３１）。この光学式測長機８の測定位置（ＸＹ可動軸駆動装置５の移動完了の位置）について、図８Ａ及び図８Ｂで説明する。
【００４９】
図８Ａで、測定開始位置１６は、チップ部品９の長手方向については、検査エリア１４ａのランド１０ａの端縁側の位置とする。チップ部品９の短手方向については、図４のステップＳ２０において白目不良候補と判定されたラベルの重心位置１７とする。測定終了位置１８は、チップ部品９の長手方向については、検査エリア１４ａのボディ側の位置であり、チップ部品９の短手方向については、測定開始位置１７と同じとする。これら測定開始位置１６、重心位置１７、測定終了位置１８は、それぞれ白目不良検出手段２２で設定される。
【００５０】
次に、図８Ａ、図８Ｂにおける測定開始位置１６から測定終了位置１８まで、処理装置２による動作制御に基づきＸＹ可動軸駆動装置５により光学式測長機８を直線的に移動させながら、光学式測長機８で測長データを時系列で取得する（図７のステップＳ３２）。
【００５１】
次に、図７のステップＳ３２で取得した測定データの差分データを白目不良検出手段２２で算出する。差分データの取得間隔は、光学式測長機８のサンプリング周期と、測定平均回数と、ＸＹ可動軸駆動装置５の移動速度となどから適正値を算出して設定する。なお、ランド１０ａ、１０ｂにフィレットが形成されていない場合には、チップ部品９の高さ相当の差分値が算出されるように設定する。算出した差分データに対しては、必要に応じてスパイクノイズなどを除去するための平滑化処理などを白目不良検出手段２２で実施してもよい（図７のステップ３３）。
【００５２】
次に、図３のステップＳ５において、検査対象となるチップ部品９の部品高さに応じて予め設定された高さ閾値と、ステップＳ３３で算出した差分データとの比較により白目不良検出手段２２で白目不良の検出を実施する。高さ閾値と差分データとの比較方法としては、差分データの最大値と高さ閾値との比較を行う方法、又は、差分データの中で算出された高さ閾値を超えているデータ数をデータ数閾値と比較する方法などがある。なお、差分データの最大値の代わりに最小値を用い、反対にされた条件を用いても良い。
【００５３】
算出した差分データの最大値が高さ閾値以上であると判定した場合、算出した差分データの高さ閾値を超えているデータ数がデータ数閾値以上であると判定した場合などに、白目不良であると白目不良検出手段２２で判定する。一方、算出した差分データの最大値が高さ閾値未満であると判定した場合、算出した差分データの高さ閾値未満のデータ数がデータ数閾値未満であると判定した場合などに、良品であると白目不良検出手段２２で判定する。
【００５４】
以上、本発明の前記第１実施形態によれば、図４に示すようにして、白目不良候補を白目不良候補抽出手段２１で抽出することで、測定に時間のかかる半田部の形状測定の数を減らすことができる。そして、その後、図７に示すようにして、半田形状測定を実施することにより、より高速な半田付け検査を実施することができる。具体的には、電子部品が５００個実装される基板において、白目不良が０個である場合には、本発明は、従来と比べて、所要時間が１／５０になる。本発明は、従来と比べて、１枚の基板に多くのチップ部品が実装される場合において、特に大きな効果を有する。
【００５５】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、不良候補を抽出した後に、不良を検出できるので、高速な半田付け検査方法及び半田付け検査装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 検査装置
１ａ、１ｂ 電極端位置
２ 処理装置
３ 撮像用カメラ
４ 照明装置
５ ＸＹ可動軸
６ 基板
７ 搬送コンベア
８ 光学式測長機
９ チップ部品（電子部品の一例）
９ａ ボディ部
１０ａ，１０ｂ ランド
１１ａ，１１ｂ 半田部
１２ａ，１２ｂ 電極
１４ａ，１４ｂ 検査エリア
１５ メッキ状の光る部分
１６ 測定開始位置
１７ ラベルの重心位置
１８ 測定終了位置
２１ 白目不良候補抽出手段
２２ 白目不良検出手段
３１ａ、３１ｂ 最大面積ラベル位置
３２ａ、３２ｂ 第２面積ラベル位置
９０ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に半田付けされた電子部品の良否を検査する、半田付け検査方法及び半田付け検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板上に半田付けされた電子部品の良否を、画像処理を用いて検査する手法がある。電子部品の良否の検査の一つとして、半田付けができていない状態である未半田付け不良を検査する手法がある（例えば、特許文献１参照）。図９は、特許文献１に開示された、従来の半田付け検査方法を示すフローチャートである。図９に示すように、従来の検査手法は、電子部品とプリント基板の端子の導電パターンとの半田付け部を撮像し、撮像画像の半田付け部分に輝点が存在せず、その濃度値がしきい値以上である場合に、未半田付け不良と判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平05−149886号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プリント基板上に電子部品を半田付けする際において、未半田付け不良と呼ばれる不良は大きく２つに大別される。
【０００５】
１つは、ランド部の銅箔が剥き出しになっている不良で、この不良は、カラー画像処理により比較的容易に検出することができる。
【０００６】
もう１つは、ランド部は半田で覆われているが、電子部品の電極と半田とにフィレットが形成されておらず、電極と半田との間での接合が取れていない不良である。この不良は、全てのフィレット部分を３次元計測することにより検査することができるが、全てを検査すると生産タクトが大幅に増大してしまう。
【０００７】
本発明は、高速な不良の検査を行なうことができる、半田付け検査方法及び半田付け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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の半田付け検査方法は、基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査方法であって、前記基板の表面に垂直な方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出工程と、前記候補抽出工程で抽出された前記不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定工程と、前記３次元形状測定工程の測定結果に基づいて不良を検出する検出工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の半田付け検査装置は、基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査装置であって、前記基板の表面の垂直方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出手段と、前記候補抽出手段で抽出された不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定手段と、前記３次元形状測定手段の測定結果に基づいて不良を検出する不良検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明によれば、検査すべき箇所を少なくすることができ、高速な半田付け検査方法及び半田付け検査装置を実現することができる。例えば、電子部品が５００個実装される基板において、不良が０個である場合に、基板上の全ての検査箇所で３次元半田形状計測をする従来の方法を実行する場合に比べて、本発明では、所要時間が１／５０にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態の半田付け検査装置の概略構成を示す斜視図
【図１Ｂ】本第１実施形態の半田付け検査装置のブロック図
【図２Ａ】本第１実施形態の測定対象物を説明するための図
【図２Ｂ】本第１実施形態のチップ部品近傍を上から見た図
【図２Ｃ】本第１実施形態のチップ部品近傍を横から見た図
【図３】本第１実施形態の半田付け検査のフローチャート
【図４】本第１実施形態の白目不良候補の検査のフローチャート
【図５】本第１実施形態のチップ部品を上から見た電極端位置算出処理説明用の図
【図６】本第１実施形態のチップ部品を上から見た電極端位置‐最大面積ラベル間距離算出処理、及び、電極端位置‐第２面積ラベル間距離算出処理説明用の図
【図７】本第１実施形態の３次元形状測定処理のフローチャート
【図８Ａ】本第１実施形態の３次元形状測定の開始位置と終了位置を説明するためのチップ部品近傍を上から見た図
【図８Ｂ】図８Ａの前記チップ部品近傍を横から見た図
【図９】従来の半田付け検査方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、基板のランド部は半田で覆われているが、電子部品の電極と半田とにフィレットが形成されておらず、電極と半田との間での接合が取れていない不良を、白目不良と称す。すなわち、白目不良とは、基板のランドが半田で覆われている状態において、そのランドと電子部品の電極が接合していない不良である。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の半田付け検査を実施可能な半田付け検査装置の概略構成について、図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態の半田付け検査装置の概略構成を示す斜視図であり、図１Ｂは、半田付け検査装置のブロック図である。
【００１５】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、検査装置１は、処理装置２と、撮像手段（撮像部）の一例としての撮像用カメラ３と、照明装置４と、ＸＹ可動軸駆動装置５と、搬送コンベア７と、３次元形状測定手段（３次元形状測定部）の一例としての光学式測長機８とを備えて構成される。照明装置４としては、例えば、白色あるいはカラーのＬＥＤ照明を用いる。
【００１６】
処理装置２は、例えば、パーソナルコンピュータで構成され、検査動作を制御すると共に、ＣＰＵなどの内部の処理部（図示せず）で半田付け検査処理を行う。撮像用カメラ３及び照明装置４は、処理装置２にそれぞれ接続され、処理装置２の動作制御に基づき、照明装置４により照明された基板６を撮像用カメラ３により撮像する。
【００１７】
ＸＹ可動軸駆動装置５は、撮像用カメラ３及び照明装置４及び光学式測長機８が取り付けられている。ＸＹ可動軸駆動装置５は、ＸＹ軸方向に移動可能で、かつ、処理装置２により移動制御される。ＸＹ可動軸駆動装置５は、公知のＸ軸駆動装置とＹ軸駆動装置とを組み合わせて構成されるものである。公知のＸ軸駆動装置とＹ軸駆動装置とは、それぞれ、駆動モータなどの駆動源と、駆動源に連結されて正逆回転可能な駆動ねじ軸と、駆動ねじ軸に係合した駆動ナットとで構成される。
【００１８】
搬送コンベア７は、処理装置２の動作制御に基づき、処理装置２の半田付け検査動作及び検査処理動作と連動して、基板６を搬送する。このとき、搬送コンベア７は、撮像用カメラ３及び照明装置４及び光学式測長機８の下方を通過するように、基板６を搬送している。
【００１９】
本第１実施形態の測定対象物について説明する。図２Ａは、本第１実施形態の測定対象物を説明するための図である。図２Ｂは、測定対象物の一例としての基板６上のチップ部品９（電子部品の一例）の近傍を上から見た図である。図２Ｃは、基板６上のチップ部品９の近傍を横から見た図である。実際の基板６では基板６上に複数のチップ部品９が実装されるが、ここでは理解を容易にするために、図２Ａにおいて基板６上にチップ部品９を１つだけ図示している。ここで、チップ部品９は、直方体形状であり、その両端部に電極１２ａ，１２ｂを有する部品である。また、基板６には、チップ部品９との接合位置にランド部１０ａ，１０ｂが形成されている。
【００２０】
検査装置１の光学式測長機８は、基板６上のチップ部品９の電極１２ａ、１２ｂと基板６のランド部１０ａ、１０ｂ上の半田部１１ａ、１１ｂとの形状を、それぞれ３次元的に計測する。また、処理装置２は、さらに、候補抽出手段（候補抽出部）の一例としての白目不良候補抽出手段２１と、不良検出手段（不良検出部）の一例としての白目不良検出手段２２とを有している。
【００２１】
この光学式測長機８で計測された半田部１１ａ，１１ｂの形状から、半田部１１ａ，１１ｂの特徴量を白目不良候補抽出手段２１により算出する。そして、算出された半田部１１ａ，１１ｂの特徴量がしきい値を超えているか否かを判定し、しきい値を超えているものを白目不良候補抽出手段２１で白目不良候補として抽出する。そして、この白目不良候補のみを３次元計測し、白目不良検出手段２２で白目不良を検出する。このようにして、本第１実施形態の半田付け検査では、検査時間が長い３次元計測の計測回数を従来より減らすことができ、従来より高速な検査を可能としている。
【００２２】
続いて、白目不良候補の抽出方法と、白目不良の検出方法とについて、具体的に説明する。
【００２３】
図２Ａに示すように、基板６上に実装されたチップ部品９にフロー半田付け工法により半田付けを行った場合、基板６のランド１０ａ、１０ｂは、半田（半田部１１ａ、１１ｂ）に覆われる。図２Ｃに示すように、フロー半田付け工法により半田付けを行う場合は、まず、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂと基板６のランド部１０ａ、１０ｂとが一致した状態で、基板６に対するチップ部品９の位置の仮決めがなされる。基板６に対するチップ部品９の位置の仮決めは、チップ部品９が、その下面中央部と基板６のランド部１０ａ、１０ｂ間の部分とが接着剤９０によって接着されることで行なわれる。
【００２４】
白目不良の検査を実施するための検査エリアを、図２Ｂに、破線の検査エリア１４ａ、１４ｂとして示す。この検査エリア１４ａ，１４ｂは、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂと半田部１１ａ、１１ｂとを含むような四角形の検査エリアであって、白目不良候補抽出手段２１により設定される検査エリアである。この検査エリア１４ａ、１４ｂで半田部１１ａ、１１ｂの色及び電極１２ａ、１２ｂの色を抽出するための色空間閾値として、後述する第１閾値Ｔ１と第２閾値Ｔ２とを、白目不良候補抽出手段２１に予め設定しておく。ここで、第１閾値Ｔ１は、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂの色を抽出するための基準値である。第２閾値Ｔ２は、半田部１１ａ，１１ｂの色を抽出するための基準値である。そして、第１閾値Ｔ１と第２閾値Ｔ２の関係としては、下記（式１）を満たすものとする。
【数１】
本第１実施形態の検査方法では、電極１２ａ、１２ｂと、フィレットが形成されていない場合のランド部１０ａ，１０ｂ上の半田部１１ａ，１１ｂとを、半田部の色とみなせるように照明部４によって光らせることを前提とする。例えば、半田部１１ａ，１１ｂを半田部の色とみなせるように光らせるためには、照明装置４から、半田部１１ａと半田部１１ｂとに照明光がほぼ垂直に入射するようにする。言い換えれば、基板６の表面に垂直な方向からの照明光が半田部１１ａ，１１ｂに入射するようにする。このとき、電極１２ａ、１２ｂ及び半田部１１ａ，１１ｂ以外に半田部の色とみなされる部分が、検査エリア１４ａ、１４ｂ内に存在している場合がある。この電極１２ａ、１２ｂ及び半田部１１ａ、１１ｂ以外が半田部の色と見なされることが、過検出の原因となると考えられる。
【００２５】
ここで、本第１実施形態の検査装置１の半田付け検査の流れの概略を説明する。図３は、本第１実施形態の半田付け検査のフローチャートである。
【００２６】
図３に示すように、まず、ステップＳ１において、照明装置４で、基板６を照明する。このとき、照明装置４からの照明光が、基板６の表面に垂直な方向から半田部１１ａ，１１ｂに入射するようにする。
【００２７】
次に、ステップＳ２で、照明装置４により照明された基板６を撮像用カメラ３で撮像する。具体的には、撮像用カメラ３で検査エリア１４ａ、１４ｂをそれぞれ又は同時に撮影する。
【００２８】
次に、ステップＳ３において、ステップＳ２での撮像結果より、チップ部品９の半田部１１ａ，１１ｂが、白目不良候補の特徴か否かを、白目不良候補抽出手段２１により判定する。そして、白目不良候補の特徴を有すると判定されたものを、白目不良候補として抽出する。
【００２９】
次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で白目不良候補だと白目不良候補抽出手段２１により判定された箇所のみの３次元形状を、処理装置２の制御の下に、光学式測長機８で測定する。
【００３０】
そして、ステップＳ５において、ステップＳ４の形状測定結果から、白目不良検出手段２２により、半田部１１ａ、１１ｂの特徴量（検査対象となる半田部１１ａ、１１ｂの高さ）を算出する。算出した特徴量と所定の閾値とを白目不良検出手段２２により比較して、半田部１１ａ、１１ｂが白目不良か否かを判定する。本第１実施形態における白目不良か否かの具体的な判定方法としては、最大値判定用閾値を用いる方法と、最小値判定用閾値を用いる方法がある。最大値判定用閾値を用いる方法では、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最大値判定用閾値以上であると判定した場合には、白目不良であると判定する。逆に、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最大値判定用閾値未満であると判定した場合には、良品であると判定する。又は、最小値判定用閾値を用いる方法では、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最小値判定用閾値以下であると判定した場合には、白目不良であると判定する。逆に、白目不良検出手段２２により、特徴量が所定の最小値判定用閾値を越えていると判定した場合には、良品であると判定する。
【００３１】
これらのステップにより、基板６上のチップ部品９の半田部１１ａ，１１ｂの白目不良判定を行う。
【００３２】
以下、図３のステップＳ３〜Ｓ５について、それぞれ、詳細に説明する。以下のステップＳ３、Ｓ１１〜Ｓ２２の処理は、白目不良候補抽出手段２１により行なわれる。また、以下のステップＳ４、Ｓ５、Ｓ３１〜Ｓ３３の処理は、白目不良検出手段２２により行なわれる。
【００３３】
まず、図３のステップＳ３の白目不良候補抽出工程の具体的な処理について、図４に示す本第１実施形態の半田過多候補（白目不良候補）の検査のフローチャートを用いて説明する。
【００３４】
以下に示すように、本発明の第１実施形態は、白目不良候補抽出手段２１で白目不良候補を抽出した後に、後の工程において白目不良検出手段２２で白目不良を検出するものである。そして、このように、２段階で白目不良を検出するため、高速な半田付け検査装置及び方法に利用することが可能である。
【００３５】
まず、撮像用カメラ３により撮像された画像の検査エリア１４ａ、１４ｂ内で、チップ部品９の電極１２ａ、１２ｂの色を抽出する基準である第１閾値Ｔ１と、半田部１１ａ，１１ｂの色を抽出する基準である第２閾値Ｔ２とを、白目不良候補抽出手段２１に予め設定する（図４のステップＳ１１）。ここで、第１閾値Ｔ１と第２閾値Ｔ２とは、事前の実験により設定する。
【００３６】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で、第１閾値Ｔ１以上となる領域を白目不良候補抽出手段２１で抽出することにより、電極１２ａ、１２ｂを抽出する。なお、ここで、ノイズを除去するために、必要に応じて、検査エリア１４ａ、１４ｂにフィルタリング処理を施してもよい。このフィルタリング処理としては、例えば、撮像画像の膨張収縮処理、又は、メディアンフィルタを用いた処理などが挙げられる（図４のステップＳ１２）。
【００３７】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で電極１２ａ、１２ｂとして抽出された領域（電極１２ａ、１２ｂの色を有する領域）に、ラベリング処理を施す。
【００３８】
次いで、ラベリング処理された領域から、事前に設定しておいた所定の面積閾値（以下、ラベル個数用面積閾値）以上の面積を有するラベルの個数を、算出する。このラベルの個数が１つであると判定した場合には、電極１２ａ，１２ｂとランド部との間にフィレットが正常に形成されていると共に、白目不良候補が無い良品であると判定して、この一連の処理を終了する。ラベルの個数が２つ以上であったと判定した場合には、白目不良候補抽出手段２１により、ステップＳ１４以降の次の処理を実施する（図４のステップＳ１３）。
【００３９】
次に、算出されたラベルの個数が２つ以上であったと判定した場合の処理について、図５を用いて説明する。ラベリング処理によりラベル付けされた領域の中で、チップ部品９のボディ部９ａ側（内側）に最も近いラベルの端部の位置を電極端位置として算出する。電極端位置は、図５の場合、チップ部品９の電極１２ａ，１２ｂとチップ部品９のボディ部９ａとの境界の電極端位置１ａ，１ｂのようになる。電極端位置１ａ，１ｂの算出のために、検査エリア１４ａ、１４ｂには、事前に入力されたチップ部品９の実装角度に応じた角度データを予め対応させておく（図４のステップＳ１４）。すなわち、具体的には、一例として、事前入力データ（設計データ、マウンタデータのようなものの角度）に基づいて、検査エリアを設定しておく。
【００４０】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で、第２閾値Ｔ２以上となる領域を白目不良候補抽出手段２１で抽出することにより、半田部１１ａ，１１ｂを抽出する。なお、ここで、必要に応じて、検査エリア１４ａ、１４ｂにフィルタリング処理を施してもよい。このフィルタリング処理としては、例えば、撮像画像の膨張収縮処理、又は、メディアンフィルタを用いた処理などが挙げられる（図４のステップＳ１５）。
【００４１】
次に、検査エリア１４ａ、１４ｂ内で半田部１１ａ，１１ｂとして抽出された領域（半田部１１ａ，１１ｂの色を有する領域）に、ラベリング処理を施す。
【００４２】
次いで、ラベリング処理された領域（半田部１１ａ，１１ｂとして抽出された領域）から、最大面積を持つラベル（以下、最大面積ラベル）と２番目に面積の大きいラベル（以下、第２面積ラベル）とを、白目不良候補抽出手段２１によりそれぞれ抽出する（図４のステップＳ１６）。
【００４３】
次に、最大面積ラベルの面積が、面積判定用に事前に設定しておいた閾値（以下、面積判定用閾値）の面積以下であると白目不良候補抽出手段２１により判定した場合に、白目不良候補が無い良品であると判定する（図４のステップＳ１７及びステップＳ２２）。最大面積ラベルの面積が面積判定用閾値の面積より大きいと白目不良候補抽出手段２１により判定した場合には、ステップＳ１８以降の次の処理を実施する（図４のステップＳ１７）。
【００４４】
最大面積ラベルの面積が、面積判定用閾値の面積よりも大きいと白目不良候補抽出手段２１により判定した場合には、ステップＳ１４で算出した電極端位置と最大面積ラベルの電極端位置に最も近い位置との距離、及び、電極端位置と第２面積ラベルの電極端位置に最も近い位置との距離をそれぞれ算出する。ステップＳ１４と同様に、検査エリア１４ａ、１４ｂに予め対応させてある角度データに応じて、最大面積ラベルにおいてチップ部品９のボディ部９ａに最も近い位置である最大面積ラベル位置３１ａ、３１ｂと、第２面積ラベルにおいてチップ部品９のボディ部９ａに最も近い位置である第２面積ラベル位置３２ａ、３２ｂとは、それぞれ、図６のように設定される（図４のステップＳ１８、図４のステップＳ１９）。
【００４５】
図６において、検査エリア１４ａは、白目不良が発生しているエリアであり、検査エリア１４ｂは、良品のエリアである。しかしながら、検査エリア１４ｂのランド１０ｂの端部（図６の下端縁部）には、メッキ状の光る部分１５が存在している。なお、図５、図６において、楕円形部分が、白目不良が発生している部分である。
【００４６】
次に、ステップＳ１８及びステップＳ１９でそれぞれ算出した距離のうちで大きいほうの値（以下、距離判定値）が、電極幅閾値以上でかつ距離閾値以下であると白目不良候補抽出手段２１により判定した場合、白目不良候補と判定する。それ以外の場合（距離判定値が電極幅閾値より小さくかつ距離の閾値より大きい場合）は、良品と判定する（図４のステップＳ２０、図４のステップＳ２１及びステップＳ２２）。なお、電極幅閾値は、予めチップ部品９の種類に応じて設定される閾値であり、距離閾値は、予めユーザが設定しておく閾値である。
【００４７】
次に、図３のステップＳ３において、白目不良候補抽出手段２１により白目不良候補であると判定された場合における、３次元形状測定処理（図３のステップＳ４の処理）について、図７を用いて説明する。
【００４８】
まず、処理装置２の動作制御によりＸＹ可動軸駆動装置５を使用して、白目不良候補と判定された位置の近傍に、光学式測長機８を移動させる（図７のステップＳ３１）。この光学式測長機８の測定位置（ＸＹ可動軸駆動装置５の移動完了の位置）について、図８Ａ及び図８Ｂで説明する。
【００４９】
図８Ａで、測定開始位置１６は、チップ部品９の長手方向については、検査エリア１４ａのランド１０ａの端縁側の位置とする。チップ部品９の短手方向については、図４のステップＳ２０において白目不良候補と判定されたラベルの重心位置１７とする。測定終了位置１８は、チップ部品９の長手方向については、検査エリア１４ａのボディ側の位置であり、チップ部品９の短手方向については、測定開始位置１７と同じとする。これら測定開始位置１６、重心位置１７、測定終了位置１８は、それぞれ白目不良検出手段２２で設定される。
【００５０】
次に、図８Ａ、図８Ｂにおける測定開始位置１６から測定終了位置１８まで、処理装置２による動作制御に基づきＸＹ可動軸駆動装置５により光学式測長機８を直線的に移動させながら、光学式測長機８で測長データを時系列で取得する（図７のステップＳ３２）。
【００５１】
次に、図７のステップＳ３２で取得した測定データの差分データを白目不良検出手段２２で算出する。差分データの取得間隔は、光学式測長機８のサンプリング周期と、測定平均回数と、ＸＹ可動軸駆動装置５の移動速度となどから適正値を算出して設定する。なお、ランド１０ａ、１０ｂにフィレットが形成されていない場合には、チップ部品９の高さ相当の差分値が算出されるように設定する。算出した差分データに対しては、必要に応じてスパイクノイズなどを除去するための平滑化処理などを白目不良検出手段２２で実施してもよい（図７のステップ３３）。
【００５２】
次に、図３のステップＳ５において、検査対象となるチップ部品９の部品高さに応じて予め設定された高さ閾値と、ステップＳ３３で算出した差分データとの比較により白目不良検出手段２２で白目不良の検出を実施する。高さ閾値と差分データとの比較方法としては、差分データの最大値と高さ閾値との比較を行う方法、又は、差分データの中で算出された高さ閾値を超えているデータ数をデータ数閾値と比較する方法などがある。なお、差分データの最大値の代わりに最小値を用い、反対にされた条件を用いても良い。
【００５３】
算出した差分データの最大値が高さ閾値以上であると判定した場合、算出した差分データの高さ閾値を超えているデータ数がデータ数閾値以上であると判定した場合などに、白目不良であると白目不良検出手段２２で判定する。一方、算出した差分データの最大値が高さ閾値未満であると判定した場合、算出した差分データの高さ閾値未満のデータ数がデータ数閾値未満であると判定した場合などに、良品であると白目不良検出手段２２で判定する。
【００５４】
以上、本発明の前記第１実施形態によれば、図４に示すようにして、白目不良候補を白目不良候補抽出手段２１で抽出することで、測定に時間のかかる半田部の形状測定の数を減らすことができる。そして、その後、図７に示すようにして、半田形状測定を実施することにより、より高速な半田付け検査を実施することができる。具体的には、電子部品が５００個実装される基板において、白目不良が０個である場合には、本発明は、従来と比べて、所要時間が１／５０になる。本発明は、従来と比べて、１枚の基板に多くのチップ部品が実装される場合において、特に大きな効果を有する。
【００５５】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、不良候補を抽出した後に、不良を検出できるので、高速な半田付け検査方法及び半田付け検査装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 検査装置
１ａ、１ｂ 電極端位置
２ 処理装置
３ 撮像用カメラ
４ 照明装置
５ ＸＹ可動軸
６ 基板
７ 搬送コンベア
８ 光学式測長機
９ チップ部品（電子部品の一例）
９ａ ボディ部
１０ａ，１０ｂ ランド
１１ａ，１１ｂ 半田部
１２ａ，１２ｂ 電極
１４ａ，１４ｂ 検査エリア
１５ メッキ状の光る部分
１６ 測定開始位置
１７ ラベルの重心位置
１８ 測定終了位置
２１ 白目不良候補抽出手段
２２ 白目不良検出手段
３１ａ、３１ｂ 最大面積ラベル位置
３２ａ、３２ｂ 第２面積ラベル位置
９０ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査方法であって、
前記基板の表面に垂直な方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出工程と、
前記候補抽出工程で抽出された前記不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定工程と、
前記３次元形状測定工程の測定結果に基づいて不良を検出する検出工程と、を備える、
半田付け検査方法。
【請求項２】
前記候補抽出工程が、前記電極か否かを色空間で判定する第１閾値と前記半田部か否かを色空間で判定する第２閾値とを使用して、前記電極の領域と前記半田部の領域とを判定した後に、前記撮像工程で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する工程である、
請求項１に記載の半田付け検査方法。
【請求項３】
前記候補抽出工程が、前記第１閾値以上であると判定して抽出した領域に対して画像のラベリング処理を行い、前記ラベリング処理の結果としてのラベルの個数が２つ以上のものを不良候補として抽出する工程である、
請求項２に記載の半田付け検査方法。
【請求項４】
前記候補抽出工程が、前記第２閾値以上であると判定して抽出した領域に対して画像のラベリング処理を行い、前記ラベリング処理の結果としてのラベルの面積が設定値以上のものを不良候補として抽出する工程である、
請求項２に記載の半田付け検査方法。
【請求項５】
前記候補抽出工程が、前記第１閾値以上であると判定して抽出された領域の画像から算出された電極端位置と、前記第２閾値以上であると判定して抽出された領域の画像から算出された半田部の位置との距離を算出し、算出された距離が閾値より大きい場合に不良候補として抽出する工程である、
請求項２に記載の半田付け検査方法。
【請求項６】
複数の半田部の中で、面積が最大となる最大面積ラベルと面積が２番目に大きい第２面積ラベルとを設定し、前記最大面積ラベルと前記第２面積ラベルとを前記半田部の位置とする、
請求項５に記載の半田付け検査方法。
【請求項７】
前記最大面積ラベルと前記電極端位置との距離、および、前記第２面積ラベルと前記電極端位置との距離のうちの大きい方の距離が、前記電極の電極幅閾値以上かつ予め定めた距離閾値以下であるときに不良候補として抽出する、
請求項６に記載の半田付け検査方法。
【請求項８】
基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査装置であって、
前記基板の表面の垂直方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出手段と、
前記候補抽出手段で抽出された不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定手段と、
前記３次元形状測定手段の測定結果に基づいて不良を検出する不良検出手段と、を備える、
半田付け検査装置。
【請求項１】
基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査方法であって、
前記基板の表面に垂直な方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出工程と、
前記候補抽出工程で抽出された前記不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定工程と、
前記３次元形状測定工程の測定結果に基づいて不良を検出する検出工程と、を備える、
半田付け検査方法。
【請求項２】
前記候補抽出工程が、前記電極か否かを色空間で判定する第１閾値と前記半田部か否かを色空間で判定する第２閾値とを使用して、前記電極の領域と前記半田部の領域とを判定した後に、前記撮像工程で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する工程である、
請求項１に記載の半田付け検査方法。
【請求項３】
前記候補抽出工程が、前記第１閾値以上であると判定して抽出した領域に対して画像のラベリング処理を行い、前記ラベリング処理の結果としてのラベルの個数が２つ以上のものを不良候補として抽出する工程である、
請求項２に記載の半田付け検査方法。
【請求項４】
前記候補抽出工程が、前記第２閾値以上であると判定して抽出した領域に対して画像のラベリング処理を行い、前記ラベリング処理の結果としてのラベルの面積が設定値以上のものを不良候補として抽出する工程である、
請求項２に記載の半田付け検査方法。
【請求項５】
前記候補抽出工程が、前記第１閾値以上であると判定して抽出された領域の画像から算出された電極端位置と、前記第２閾値以上であると判定して抽出された領域の画像から算出された半田部の位置との距離を算出し、算出された距離が閾値より大きい場合に不良候補として抽出する工程である、
請求項２に記載の半田付け検査方法。
【請求項６】
複数の半田部の中で、面積が最大となる最大面積ラベルと面積が２番目に大きい第２面積ラベルとを設定し、前記最大面積ラベルと前記第２面積ラベルとを前記半田部の位置とする、
請求項５に記載の半田付け検査方法。
【請求項７】
前記最大面積ラベルと前記電極端位置との距離、および、前記第２面積ラベルと前記電極端位置との距離のうちの大きい方の距離が、前記電極の電極幅閾値以上かつ予め定めた距離閾値以下であるときに不良候補として抽出する、
請求項６に記載の半田付け検査方法。
【請求項８】
基板のランドが半田部で覆われている状態において、前記ランドと電子部品の電極が接合していない不良を検出する半田付け検査装置であって、
前記基板の表面の垂直方向から前記基板の前記半田部を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて不良候補を抽出する候補抽出手段と、
前記候補抽出手段で抽出された不良候補の３次元形状を測定する３次元形状測定手段と、
前記３次元形状測定手段の測定結果に基づいて不良を検出する不良検出手段と、を備える、
半田付け検査装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０８０１２（Ｐ２０１２−１０８０１２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５７４６８（Ｐ２０１０−２５７４６８）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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