半田付け検査方法及び装置
【目的】 Ｘ線の投射により，半田付け部の良否を精度良く判定すること。
【構成】 半田付け部の断面形状の良否を，半田付け部の基板と部品とのそれぞれの接点に対応する接点対応点を通過する直線と透過量分布曲線との比較において行うので，半田付け部の断面形状の良否が正確に判断される。また、半田付け部の断面形状の良否を，検出した断面形状と理想状態の断面形状とを形状を示す各パラメータの定量的比較において行うので，半田付け部の断面形状の良否が正確に判断される。
【構成】 半田付け部の断面形状の良否を，半田付け部の基板と部品とのそれぞれの接点に対応する接点対応点を通過する直線と透過量分布曲線との比較において行うので，半田付け部の断面形状の良否が正確に判断される。また、半田付け部の断面形状の良否を，検出した断面形状と理想状態の断面形状とを形状を示す各パラメータの定量的比較において行うので，半田付け部の断面形状の良否が正確に判断される。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，少なくとも部分的にＸ線を透過することのできる基板に部品を取り付けるための半田付け部の良否を検査するための半田付け検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような半田付け検査方法の従来例としては，例えば，特開昭６２−２１９６３２号公報が知られている。これは，上記のような基板に設けられた半田付け部にＸ線を照射し，その透過量を検出することにより，半田付け部の層厚が厚い程Ｘ線の透過量が少なくなる（遮閉性が高くなる）ことを利用して，Ｘ線透過量により半田付け部の厚さを検出するものである。また，他の公知例として，特開平２−１３８８５５号公報が知られている。これは，上記のような半田付け部を通ったＸ線の透過量を積分することにより，半田付け部に使用された半田量を測定するもので，この半田量が適量であるか否かにより半田付けの良否を判定するものである。また，上記公知例では，半田付け部のＸ線透過量分布曲線プロファイル（断面形状）の良品断面形状を多数収集して半田付け部の長さや高さ等の特徴毎に分類し（クラスタリング），検査対象の半田付け部を測定したＸ線透過量分布曲線から得られた断面形状と比較して，近似度の高い断面形状との差が所定値を越えるものを不良と判定する半田付け部の形状を検査する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された半田付け検査方法では，半田の層厚が適正であるか否かを判断できる点で優れたものであるが，半田付けの良否は上記のような層厚や半田量だけで判定するのでなく，半田付け部の断面形状を見て詳細に判断することが望ましい。そのため，上記公知例では，半田付け部の断面形状を予め用意した良品の断面形状と比較する検査方法をも開示しているが，クラスタリングを行うための良品断面形状を多数準備しなければならないこと，形状比較による判定であるので定量的な評価ができないこと，良品断面形状の選択に人為的な判断が入るため良否判定に個人差が生じること，などの問題点があった。従って，本発明は，上記したような従来の半田付け検査方法では達成することのできなかった半田付け部の断面形状の適否を定量的に判定することにより，半田付け部の良否を詳細に判定し得る半田付け検査方法及びその装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために，第１の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法として構成されている。また，第２の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記分布曲線と半田のＸ線吸収係数とから上記半田付け部の半田量を演算し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線との比較，及び上記半田量により半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法として構成されている。更に，第３の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板と部品とを半田付けによらず組み合わせた組立体に投射されたＸ線の透過量の半田無し透過量分布データを予め記憶しておき，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記半田有り透過量分布曲線から上記半田無し透過量分布データを差し引いた半田付け部のみの透過量分布曲線を求め，上記半田付け部のみの透過量分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記半田付け部のみの透過量分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法とうし構成されている。更に，第４の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記接点対応点と上記分布曲線とから半田付け部の長さ，高さ，断面積及び各接点対応点における半田付け部の接触角を測定して半田付け部の特徴値を求め，上記基板の半田付けランドの長さ及び部品の電極高さにより決定される面積と上記断面積とを比較して適正な半田量であるか否かを判断し，上記特徴値と，上記半田量の適・不適とから半田付け部の良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法として構成されている。
【０００５】
【作用】図３（ａ）は，適正な形状をもつ半田付け部１a の断面形状を示している。このような適正な半田付け部１a の上端面の曲線Ｌは，基板２との接点Ｐ1 において基板２の上面と滑らかに接続し，且つ部品３の垂直側面との接点Ｐ2 においても上記部品３の垂直側面と滑らかに接続している。従って，適正な形状の半田付け部１a では，上記半田付け部上面の曲線Ｌが下に向かって凸の曲線となる。これに対して，図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示したような断面形状が適正でない半田付け部１b では，その上面の曲線が基板２の上面または部品３の垂直側面に対する接続の仕方が滑らかでなく，各面に対する接続部の接続角θ1 ，θ2の何れかまたは両方が９０度に近い大きな角度となっている。一方，上記半田付け部を通ったＸ線の透過量分布曲線Ｌ´は，半田付け部の厚さに比例したものとなるから，図５（ａ）（良品の場合）や図５（ｂ）（不良品の場合）に示すようになる。そして，良品の場合の透過量分布曲線Ｌ´は下に凸となり，不良品の場合の透過量分布曲線Ｌ´は上に凸となる。従って，前記半田付け部の上面曲線Ｌと基板との接点Ｐ1 及び部品の垂直側面との接点Ｐ2 にそれぞれ対応する透過量分布曲線Ｌ´上の点Ｐ1 ´及びＰ2 ´を結ぶ接点通過直線Ｌ1 に対して，半田付け部の形状が適正な場合には，曲線Ｌ´がＬ1 の下に，また，半田付け部の形状が不適正の場合には，曲線Ｌ´が直線Ｌ1 の上に来ることになる。従って，このような透過量分布曲線と接点通過直線との関係を調べれば，半田付け部の形状が適正であるか否かを判定できる。第１の発明（請求項１）は，このような判定の仕方について述べたものである。
【０００６】上記のような判定を実際に行う方法として，例えば，上記接点通過直線Ｌ1 を斜辺とする直角三角形の面積と上記２接点間の透過量分布曲線Ｌ´の積分値との差の正負を判断すれば，半田付けの良否を判定することができる。また，上記接点通過直線Ｌ1 と接点間の透過量分布曲線Ｌ´との上下関係に基づいて，半田付け部の良否を判定することもできる。第２の発明においては，半田付け部の半田量が演算され，かかる半田量と前記接点通過直線及び透過量分布曲線の比較との両方から，半田付けの良否が判断される（請求項２）。更に，第３の発明では，半田付けの無い基板と部品とについてのＸ線透過量分布曲線が予め入手される。上記した基板，部品，半田付け部全体のＸ線透過量分布曲線では，上記部品や基板に含まれるＸ線遮閉部を通ったＸ線透過量分布曲線が含まれるので，これを半田付け部のみのＸ線透過量分布曲線に修正するためには，部品及び基板についての半田付け部を含まないＸ線透過量分布曲線を差し引く必要がある。第３の発明はこのような部品及び基板についての検出値誤差を消去するための方法に関するもので，請求項３がこれに対応する。更に，第４の発明では，測定された半田付け部のＸ線透過量分布曲線から半田付け部の長さ，高さ，断面積と半田付けランド及び部品電極部との接触角とによって示される半田付け部の特徴値が演算される。この測定された半田付け部の特徴値と，予め設定された半田付け部の理想形状の上記特徴値とを定量的に比較することによって，半田付け部の濡れ性と形状との良否が判定できる。更に，半田付けランドの長さと部品電極部の高さとよって計算できる断面積に対する上記半田付け部の断面積が占める比率により，半田付けランドの長さと部品電極の高さとに対応する半田量の適・不適を求めることができる。第４の発明は上記半田付け部の濡れ性，形状，半田量から半田付け部の良否を判断する方法を示すもので，請求項４がこれに対応する。
【０００７】
【実施例】続いて，添付した図面を参照して，本発明を具体化した実施例につき説明し，本発明の理解に供する。ここに，図１は本発明の一実施例に係る半田付け検査方法を実施することのできる装置についてのブロック図，図２は半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図，図３は半田付け部の断面形状について適正な形状のものと不適正な形状のものとを対比して示した図，図４は半田付け部の形状の良否を判定する手段の一例の概要を示す図，図５は半田付け部の形状の良否を判定する他の手段を示す概要図，図６R>６は図４の手段に対応した手順を示すフローチャート，図７は図５に示した手段に対応する手順を示すフローチャート，図８は基板や部品に存在するＸ線遮閉部による障害を除去するための一手段を説明するための図，図９は基板や部品におけるＸ線遮閉部による障害の状況を説明するための図である。図２（ａ）は，部品３を基板２に半田付けした場合の半田付け部の断面形状を示したもので，半田付け部１a は良品，半田付け部１b は不良品を示す。このような半田付け部を含む基板２に対してＸ線を直角に照射し，その透過量を測定した場合の透過量分布曲線が図２（ｂ）に示される。上記のような形状の良好な半田付け部と形状が不良の半田付け部の断面形状を詳細に観察する。図３（ａ）は良品の断面形状を有する半田付け部１a についての断面図である。このような良品の半田付け部１a では，半田付け部１a の上面曲線Ｌが基板２との接点Ｐ1 において基板２と滑らかに接続し，従って，基板２上面と上記曲線Ｌとの点Ｐ1 における接線のなす角θ1 は０度に近い小さな角度である。また，上記上面曲線Ｌは部品３の垂直側面に対しても接点Ｐ2 において滑らかに接続し，その接続角度θ2 も０度に近い小さな角度となっている。これに対して，不良品の半田付け部１b の断面形状は，図３（ｂ）〜（ｄ）に示されたように，何れも基板との接触角θ1 若しくは部品の垂直側面との接触角θ2 の何れかまたはその両方が９０度に近い比較的大きな角度となっている。
【０００８】上記のような半田付け部１a 及び１b の断面の形状は，図２（ｂ）で示したＸ線透過量分布曲線と近似している。従って，上記Ｘ線透過量分布曲線は，対応する半田付け部が良品の場合下に凸となり，不良品の場合上に凸の曲線となる。このような半田付け部の良否に対応したＸ線透過量分布曲線の凹凸状態を判定することにより，対応する半田付け部の形状の良否を判定することができる。上記のようなＸ線透過量分布曲線から，半田付け部の良否を判定する装置の一例が，図１に示されている。図１において，Ｘ線源４から照射されたＸ線Ｘは，基板２を通過して，その透過量がＸ線検出器５で検出される。上記Ｘ線の透過量データは，画像処理部６に送られ，図２（ｂ）に示したようなＸ線透過量分布データ（濃淡値）が演算され，モニタに表示される。この分布データは計算機７に送られ，ここで検出された半田付け部の形状の良否が判定される。計算機７は上記のような処理と共に，Ｘ線制御部８を操作してＸ線源４を駆動する。次に，上記のような計算機７内での処理の手順の一例につき，図６のフローチャート及び図４の概念図を参照して説明する。この実施例では，前記接点Ｐ1 及びＰ2 に対応するＸ線透過量分布曲線上の接点Ｐ1 ´及びＰ2 ´を結ぶ直線Ｌ1 （接点通過直線）を斜辺とする直角三角形の面積とＸ線透過量分布曲線Ｌ´の積分値で示される面積との対称関係により，対応する半田付け部の断面形状の良否を判断する。図６のフローチャートにおいて，Ｓ１，Ｓ２，…は，処理手順（ステップ）の番号を示す。先ず，ステップＳ１において，Ｘ線透視画像，即ち半田付け部を含む基板を透過したＸ線の透過量分布曲線が，画像処理部６から入力される。このような画像データは，図２（ｂ）に示されたような曲線を含む画像データである。計算機７は，上記画像データから半田部の位置を検出する（Ｓ２）。このような半田部の位置検出は，パターン認識により自動的に行ったり，予め半田部が存在するはずの基板上の位置を指定することにより行われる。更に，ステップＳ３では，上記のような半田部の位置に対応して，検査領域が設定される。続くＳ４では，基板２（ランド）の上面及び部品３の水平側面と半田付け部１a または１b の上面曲線Ｌとの交点Ｐ1 ，Ｐ2 に対応するＸ線透過量曲線（図４（ａ））のＬ´または図４（ｂ）の曲線Ｌ´上の接点Ｐ1 ´及びＰ2 ´を求める。
【０００９】続いて，上記各接点座標における透過量，即ち濃淡値（ｇ1 ，ｇ2 ）から上記接点Ｐ1 ´，Ｐ2 ´を通る接点通過直線Ｌ1 を求める（Ｓ５）。次に，上記透過量分布曲線を接点Ｐ1 ´からＰ2 ´まで積分して，上記透過量分布曲線で仕切られた下の面積Ｓ2 を求める（Ｓ６）。更に，Ｓ７では，上記接点通過直線Ｌ1 を斜辺とする直角三角形の面積Ｓ1 を求める。前記のように，Ｘ線透過量分布曲線Ｌ´は，半田付け部が良品の場合下に凸となるから，前記接点通過直線Ｌ1 よりも下の領域を通る。逆に，半田付け部の形状が不良の場合には，Ｘ線透過量分布曲線Ｌ´は上に凸の曲線となるため，接点通過直線Ｌ1 よりも上に来る。従って，半田付け部が良品（１a ）の場合には，前記Ｘ線透過量分布曲線の積分値Ｓ2 は接点通過直線Ｌ1 を斜辺とする直角三角形の面積Ｓ1 よりも小さくなり，半田付け部が不良品（１b ）の場合には，その逆となる。従って，続くＳ８では，前記面積Ｓ1 とＳ2 の大小関係を判定し，両者の差が所定の正の値αよりも大きい時，半田付け部を良品と判定し（Ｓ９），その逆の場合，不良品と判定する（Ｓ１０）。上記のような接点通過直線Ｌ1 とＸ線透過量分布曲線Ｌ´との上下関係に基づき半田付け部の形状の良否を判定する他の方法として，図７にフローチャートで示す手法があげられる。この場合，ハード構成については，図１に示したものと同じものが使用可能である。この処理におけるＳ１１〜Ｓ１５のステップは，前記図６に示したＳ１〜Ｓ５のステップと全く同じであるので，ここでは説明を省略する。続くＳ１６において，接点通過直線Ｌ1 とＸ線透過量分布曲線Ｌ´との縦軸方向の距離を接点Ｐ1 ´からＰ2 ´まで計算し，その最大値Ｍを求める（Ｓ１６）。前記のように半田付け部が良品の場合，Ｘ線透過量分布曲線Ｌ´は接点通過直線Ｌ1 よりも下を通り，半田付け部が不良品の場合はその逆となるから，半田付け部の良・不良に応じて，上記最大値Ｍの符号が反転する。従って，上記最大値Ｍが所定の正の値βよりも大きいか否かを判定することにより（Ｓ１７），半田付け部の良否を判定することができる。この例では，最大値Ｍがβよりも大きい時に良品と判定し（Ｓ１８），小さい時に不良品と判定する（Ｓ１９）。
【００１０】上記図６及び図７に示したフローチャートによる手順では，半田付け部の形状の良否のみを判断しているが，半田付け部の形状が上記の手順に従えば適正であると判断された場合でも，半田量があまりにも少ない場合には（図３（ｅ）），半田付け部の形状が良好であっても，不良品と判断する必要がある。例えば，Ｘ線透過量分布データｇとその部分の半田厚さｔとの間には，ｇ＝μ＋ｔの関係式がある。ここに，μは半田のＸ線吸収係数である。μは既知の定数であるので，Ｘ線透過量分布データｇを接点Ｐ1 ´からＰ2 ´まで積分し，この積分値から積分した回数分だけμを減算すれば，半田厚さｔの積分値，即ち半田量が求められる。こうして求められた半田量が所定の閾値を超えているか否かの判断を，前記図６のＳ９若しくは図７のＳ１８の後に行うことにより，真に適正な半田付け部を抽出することができる。以上述べた実施例におけるＸ線透過量分布データ（曲線）は，半田付け部のみのＸ線透過量に基づいていると仮定したものである。しかし実際には，基板や部品にＸ線を多少とも遮閉するコーティングや芯材が含まれていることが珍しくない。図９（ａ）に示したものは，基板２の中にＸ線遮閉部９（破線で示す）が含まれる場合を示している。この場合，半田付け部のみのＸ線透過量分布曲線は，図９（ｂ）で示した如くのものとなり，一方，基板２のみについてのＸ線透過量分布曲線は，図９R>９（ｃ）に示したようなものとなる。従って，図９（ａ）に示したような組合せのものについて，実際のＸ線透過量分布曲線は，図９（ｄ）に示したような２つの曲線を加算したようなものとなる。このような合成された実際のＸ線透過量分布曲線を直接用いた場合には，上記基板内の遮閉部９が障害となって，正しい計測が行われない。そのため，図９（ｄ）の実測データから図９（ｃ）のデータを差し引いて，図９（ｂ）に示す半田付け部のみの透過量分布曲線を得る必要がある。これには，上記遮閉部９についての図９（ｃ）で示す透過量分布データを予め記憶しておく必要がある。部品３についての遮閉部が存在する場合も，同様のことがいえる。そのため，例えば図８に示すように，計算機７に基板２のみの透視画像（Ｘ線透過量分布曲線）を記憶するメモリＭ1 及び部品３単体における透視画像（透過量分布データ）を記憶するメモリＭ2 を接続しておき，部品を半田付けにより実装した基板についてのＸ線透過量分布曲線を得た時点（図６のＳ１若しくは図７のＳ１１）で，上記メモリＭ1 及びＭ2 に格納された障害物のＸ線透過量分布データを減算し，半田付け部のみのＸ線透過量分布データを得た後，これを用いてＳ２以下の処理またはＳ１２以下の処理を実行することが望ましい。上記のようなメモリＭ1 またはＭ2 内に収納する画像データは，基板や部品についてＸ線照射し実測したデータであっても，また，これら基板や部品についての設計上のデータを数値入力したものであってもよい。
【００１１】次に，Ｘ線透過量分布曲線を求めることにより得られる半田付け部の形状を示す特徴値を半田付け部の理想的な形状に基づく特徴値と定量的に比較することにより，半田付け部の良否を判定する実施例について説明する。ここに，図１０は半田付け部の形状を表す各パラメータを示す断面図，図１１は半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図，図１２は半田付け検査の手順を示すフローチャート，図１３は半田付け部の形状をクラス分類したグラフである。半田付け部の形状（フィレット形状）を示す定量的な特徴値は，図１０に示すように，半田付け部１の長さｅ，高さｈ，断面積Ａ，半田付けランド１０との接触角θ２，部品３の電極部との接触角θ１の各パラメータで示すことができる。半田付け部の形状は，既に述べたように，図１に示すようなＸ線半田付け検査装置によって測定されるＸ線透過量分布曲線により知ることができる。例えば，図１１に示すように，基板２上に形成された半田付けランド１０に部品３が半田付けされた状態のＸ線透過画像からＸ線透過量分布曲線が得られる。更に，予め同位置の半田付け無しの状態でのＸ線透過画像を得て，この画像を差し引くと半田付け部１の画像を抽出することができる。抽出された半田付け部１の上記特徴値は，次のようにして求めることができる。Ｘ線の透過強度Ｉは，物質の材質や厚さによって次式のように示すことができる。
Ｉ＝ＩＯ・ｅｘｐ（−μ・ｔ）
ここで，ＩＯ：Ｘ線発生強度μ：透過した物質の減衰係数ｔ：透過した物質の厚さそこで，Ｘ線透過画像から求められる半田付け部１の長さｅ，高さｈ，断面積Ａは，次式のようにして求められる。
ｅ＝ｐｎ×ｄｘｈ＝［ｐｎ（ＩＯ）−ｐｎ（Ｉ）］／μＡ＝Σ［ｐｎ（ＩＯ）−ｐｎ（Ｉ）］ｄｘ／μここで，ｐｎ：画素数ｄｘ：１画素当たりの長さ
【００１２】また，接触角θ１，θ２は，半田付け部１に測定点ａ，ｂを設定して，各測定点ａ，ｂでの半田厚さ（ｔ１，ｔ４）と点ａ，ｂから数画素離れた点での半田厚さ（ｔ２，ｔ３）とを求めると共に，各点の座標（ｘ１〜ｘ４）を求めることにより，次式のように計算することができる。
θ１＝ａｒｃｔａｎ （ｔ１−ｔ２）／（ｘ１−ｘ２）］
θ２＝ａｒｃｔａｎ［（ｘ３−ｘ４）／（ｔ３−ｔ４）］
一方，半田付け部の理想的な形状における半田付け部の長さｅ，高さｈ，断面積Ａと，接触角θ１，θ２との関係は，次式（１）（２）のように示すことができる。
ｅ2 ＝Ａ［2(C1-S2)2/(2C1C2-C1S1-C2S2- π/2＋θ1 ＋θ2)］ …（１）
ｈ2 ＝Ａ［2(C2-S1)2/(2C1C2-C1S1-C2S2- π/2＋θ1 ＋θ2)］ …（２）
ここで，C1=cosθ1, C2=cosθ2, S1=sinθ1, S2=sinθ2 上記Ｘ線透過画像から求められる半田付け部の形状と理想的な半田付け部の形状とを比較して，半田付け検査を行う手順を以下に示す。半田付け検査は，濡れ性，フィレット形状，半田量のそれぞれを評価することによってなされる。その手順を図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すフローチャートに添って説明する。図１２において，Ｓ１，Ｓ２……は処理手順（ステップ）の番号を示す。濡れ性の評価は図１２（ａ）に示す手順で実施される。まず，半田付け部の長さｅ，高さｈ，断面積Ａの計測（Ｓ１）と，接触角θ１，θ２の計測（Ｓ２）とを行う。上記理想的な半田付け部の形状を示す数式（１）（２）から次式（３）が導出できるので，上記各計測値を（３）式に代入して評価値Ｋ１，Ｋ２を求める（Ｓ３）。
ｅ／ｈ＝ａ／ｅｈ［2(C1-S2)2/(2C1C2-C1S1-C2S2- π/2＋θ1 ＋θ2)］
…（３）
計測されたθ１及びθ２を（３）式に代入して（ｅ／ｈ）（Ａ／ｅｈ）の値を求め，これを評価値Ｋ１とする。また，計測されたｅ，ｈ，Ａから（ｅ／ｈ）／（Ａ／ｅｈ）の値を求め，これを評価値Ｋ２とする。上記評価値Ｋ１，Ｋ２の値が予め設定された所定範囲内であれば，濡れ性は良好と判断できる（Ｓ４）。
【００１３】次に，フィレット形状の評価は図１２（ｂ）に示す手順で実施される。上記濡れ性が良好である場合に，フィレット形状は半田付け部の長さｅ，高さｈ，断面積Ａに対して一意的に決定されることを利用して，次のように形状の良否判定を実施する。予め半田付け部の理想形状を示す（３）式から種々の接触角θ１，θ２の値に対する（ｅ／ｈ）と（Ａ／ｅｈ）の関係を導出して，図１３に示すようにクラス分類グラフを作成しておく。そこで，測定された半田付け部の長さｅ．高さｈ，断面積Ａから，（ｅ／ｈ）と（Ａ／ｅｈ）とを計算し（Ｓ５），この計算値が図１３のどのクラス分類になるかを判定する（Ｓ６）。予め良否を判定するクラス分類を設定しておけば，これに照合してフィレット形状の良否評価を行うことができる（Ｓ７）。次いで，半田量の評価は図１２（ｃ）に示す手順で実施される。半田量は，測定された断面積Ａの半田付けランド１０の長さＬと部品３の電極高さＨから求められる面積ＬＨに占める比率を評価することにより検査することができる。まず，Ａ／ＬＨの計算を行い（Ｓ８），この値が予め設定した最小の面積ＬＨに対する比率（ε１）より小さいとき半田量不足と判定でき（Ｓ９），最大の面積ＬＨに対する比率（ε２）より大きいとき半田量過多と判断できる（Ｓ１０）。従って，Ｓ９及びＳ１０の手順で該当しなかったものを半田量が良品と評価することができる。このように半田付けランドの長さＬと部品電極の高さＨとで示される半田付け領域に対する半田部断面積Ａの比Ａ／ＬＨが計算されるので，大きさの異なる部品に対する半田量を評価することができる。
【００１４】
【発明の効果】第１の発明は，以上述べたように構成されているので，半田付け部の形状に基づき，その良否を判断することができる。単に半田量の大小や半田層の厚さのみによって半田付けの良否を判断する従来の方法と比べ，きめ細かな判断を行うことができ，商品の欠陥率が低下する。また，第２の発明によれば，第１の発明に更に半田量の大小の判断が加わるので，判断の正確さは更に向上する。更にまた第３の発明では，基板や部品におけるＸ線遮閉部の障害が取り除かれ，数値の信頼性が向上する。また，第４の発明では，計測された半田付け部の形状を示す特徴値を理想的形状の半田付け部の特徴量と定量的に比較して半田付け部の形状の良否が判断され，更に半田付け部の断面積から半田付け部の半田量の適・不適が判断される。半田付け部は形状と半田量の両面にわたる定量的な判断がなされるので，検査の精密さが一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る半田付け検査方法を実施することのできる装置についてのブロック図。
【図２】 半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図。
【図３】 半田付け部の断面形状について適正な形状のものと不適正な形状のものとを対比して示した図。
【図４】 半田付け部の形状の良否を判定する手段の一例の概要を示す図。
【図５】 半田付け部の形状の良否を判定する他の手段を示す概要図。
【図６】 図４の手段に対応した手順を示すフローチャート。
【図７】 図５に示した手段に対応する手順を示すフローチャート。
【図８】 基板や部品に存在するＸ線遮閉部による障害を除去するための一手段を説明するための図。
【図９】 基板や部品におけるＸ線遮閉部による障害の状況を説明するための図。
【図１０】 半田付け部の形状の特徴値である各パラメータを示す断面図。
【図１１】 半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図。
【図１２】 半田付け検査の手順を示すフローチャート。
【図１３】 半田付け部の形状をクラス分類したグラフ。
【符号の説明】
１，１a ，１b …半田付け部
２…基板
３…部品
７…計算機
９…遮閉部
１０…半田付けランド
Ｍ1 ，Ｍ2 …メモリ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，少なくとも部分的にＸ線を透過することのできる基板に部品を取り付けるための半田付け部の良否を検査するための半田付け検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のような半田付け検査方法の従来例としては，例えば，特開昭６２−２１９６３２号公報が知られている。これは，上記のような基板に設けられた半田付け部にＸ線を照射し，その透過量を検出することにより，半田付け部の層厚が厚い程Ｘ線の透過量が少なくなる（遮閉性が高くなる）ことを利用して，Ｘ線透過量により半田付け部の厚さを検出するものである。また，他の公知例として，特開平２−１３８８５５号公報が知られている。これは，上記のような半田付け部を通ったＸ線の透過量を積分することにより，半田付け部に使用された半田量を測定するもので，この半田量が適量であるか否かにより半田付けの良否を判定するものである。また，上記公知例では，半田付け部のＸ線透過量分布曲線プロファイル（断面形状）の良品断面形状を多数収集して半田付け部の長さや高さ等の特徴毎に分類し（クラスタリング），検査対象の半田付け部を測定したＸ線透過量分布曲線から得られた断面形状と比較して，近似度の高い断面形状との差が所定値を越えるものを不良と判定する半田付け部の形状を検査する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された半田付け検査方法では，半田の層厚が適正であるか否かを判断できる点で優れたものであるが，半田付けの良否は上記のような層厚や半田量だけで判定するのでなく，半田付け部の断面形状を見て詳細に判断することが望ましい。そのため，上記公知例では，半田付け部の断面形状を予め用意した良品の断面形状と比較する検査方法をも開示しているが，クラスタリングを行うための良品断面形状を多数準備しなければならないこと，形状比較による判定であるので定量的な評価ができないこと，良品断面形状の選択に人為的な判断が入るため良否判定に個人差が生じること，などの問題点があった。従って，本発明は，上記したような従来の半田付け検査方法では達成することのできなかった半田付け部の断面形状の適否を定量的に判定することにより，半田付け部の良否を詳細に判定し得る半田付け検査方法及びその装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために，第１の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法として構成されている。また，第２の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記分布曲線と半田のＸ線吸収係数とから上記半田付け部の半田量を演算し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線との比較，及び上記半田量により半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法として構成されている。更に，第３の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板と部品とを半田付けによらず組み合わせた組立体に投射されたＸ線の透過量の半田無し透過量分布データを予め記憶しておき，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記半田有り透過量分布曲線から上記半田無し透過量分布データを差し引いた半田付け部のみの透過量分布曲線を求め，上記半田付け部のみの透過量分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記半田付け部のみの透過量分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法とうし構成されている。更に，第４の発明は，Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記接点対応点と上記分布曲線とから半田付け部の長さ，高さ，断面積及び各接点対応点における半田付け部の接触角を測定して半田付け部の特徴値を求め，上記基板の半田付けランドの長さ及び部品の電極高さにより決定される面積と上記断面積とを比較して適正な半田量であるか否かを判断し，上記特徴値と，上記半田量の適・不適とから半田付け部の良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法として構成されている。
【０００５】
【作用】図３（ａ）は，適正な形状をもつ半田付け部１a の断面形状を示している。このような適正な半田付け部１a の上端面の曲線Ｌは，基板２との接点Ｐ1 において基板２の上面と滑らかに接続し，且つ部品３の垂直側面との接点Ｐ2 においても上記部品３の垂直側面と滑らかに接続している。従って，適正な形状の半田付け部１a では，上記半田付け部上面の曲線Ｌが下に向かって凸の曲線となる。これに対して，図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示したような断面形状が適正でない半田付け部１b では，その上面の曲線が基板２の上面または部品３の垂直側面に対する接続の仕方が滑らかでなく，各面に対する接続部の接続角θ1 ，θ2の何れかまたは両方が９０度に近い大きな角度となっている。一方，上記半田付け部を通ったＸ線の透過量分布曲線Ｌ´は，半田付け部の厚さに比例したものとなるから，図５（ａ）（良品の場合）や図５（ｂ）（不良品の場合）に示すようになる。そして，良品の場合の透過量分布曲線Ｌ´は下に凸となり，不良品の場合の透過量分布曲線Ｌ´は上に凸となる。従って，前記半田付け部の上面曲線Ｌと基板との接点Ｐ1 及び部品の垂直側面との接点Ｐ2 にそれぞれ対応する透過量分布曲線Ｌ´上の点Ｐ1 ´及びＰ2 ´を結ぶ接点通過直線Ｌ1 に対して，半田付け部の形状が適正な場合には，曲線Ｌ´がＬ1 の下に，また，半田付け部の形状が不適正の場合には，曲線Ｌ´が直線Ｌ1 の上に来ることになる。従って，このような透過量分布曲線と接点通過直線との関係を調べれば，半田付け部の形状が適正であるか否かを判定できる。第１の発明（請求項１）は，このような判定の仕方について述べたものである。
【０００６】上記のような判定を実際に行う方法として，例えば，上記接点通過直線Ｌ1 を斜辺とする直角三角形の面積と上記２接点間の透過量分布曲線Ｌ´の積分値との差の正負を判断すれば，半田付けの良否を判定することができる。また，上記接点通過直線Ｌ1 と接点間の透過量分布曲線Ｌ´との上下関係に基づいて，半田付け部の良否を判定することもできる。第２の発明においては，半田付け部の半田量が演算され，かかる半田量と前記接点通過直線及び透過量分布曲線の比較との両方から，半田付けの良否が判断される（請求項２）。更に，第３の発明では，半田付けの無い基板と部品とについてのＸ線透過量分布曲線が予め入手される。上記した基板，部品，半田付け部全体のＸ線透過量分布曲線では，上記部品や基板に含まれるＸ線遮閉部を通ったＸ線透過量分布曲線が含まれるので，これを半田付け部のみのＸ線透過量分布曲線に修正するためには，部品及び基板についての半田付け部を含まないＸ線透過量分布曲線を差し引く必要がある。第３の発明はこのような部品及び基板についての検出値誤差を消去するための方法に関するもので，請求項３がこれに対応する。更に，第４の発明では，測定された半田付け部のＸ線透過量分布曲線から半田付け部の長さ，高さ，断面積と半田付けランド及び部品電極部との接触角とによって示される半田付け部の特徴値が演算される。この測定された半田付け部の特徴値と，予め設定された半田付け部の理想形状の上記特徴値とを定量的に比較することによって，半田付け部の濡れ性と形状との良否が判定できる。更に，半田付けランドの長さと部品電極部の高さとよって計算できる断面積に対する上記半田付け部の断面積が占める比率により，半田付けランドの長さと部品電極の高さとに対応する半田量の適・不適を求めることができる。第４の発明は上記半田付け部の濡れ性，形状，半田量から半田付け部の良否を判断する方法を示すもので，請求項４がこれに対応する。
【０００７】
【実施例】続いて，添付した図面を参照して，本発明を具体化した実施例につき説明し，本発明の理解に供する。ここに，図１は本発明の一実施例に係る半田付け検査方法を実施することのできる装置についてのブロック図，図２は半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図，図３は半田付け部の断面形状について適正な形状のものと不適正な形状のものとを対比して示した図，図４は半田付け部の形状の良否を判定する手段の一例の概要を示す図，図５は半田付け部の形状の良否を判定する他の手段を示す概要図，図６R>６は図４の手段に対応した手順を示すフローチャート，図７は図５に示した手段に対応する手順を示すフローチャート，図８は基板や部品に存在するＸ線遮閉部による障害を除去するための一手段を説明するための図，図９は基板や部品におけるＸ線遮閉部による障害の状況を説明するための図である。図２（ａ）は，部品３を基板２に半田付けした場合の半田付け部の断面形状を示したもので，半田付け部１a は良品，半田付け部１b は不良品を示す。このような半田付け部を含む基板２に対してＸ線を直角に照射し，その透過量を測定した場合の透過量分布曲線が図２（ｂ）に示される。上記のような形状の良好な半田付け部と形状が不良の半田付け部の断面形状を詳細に観察する。図３（ａ）は良品の断面形状を有する半田付け部１a についての断面図である。このような良品の半田付け部１a では，半田付け部１a の上面曲線Ｌが基板２との接点Ｐ1 において基板２と滑らかに接続し，従って，基板２上面と上記曲線Ｌとの点Ｐ1 における接線のなす角θ1 は０度に近い小さな角度である。また，上記上面曲線Ｌは部品３の垂直側面に対しても接点Ｐ2 において滑らかに接続し，その接続角度θ2 も０度に近い小さな角度となっている。これに対して，不良品の半田付け部１b の断面形状は，図３（ｂ）〜（ｄ）に示されたように，何れも基板との接触角θ1 若しくは部品の垂直側面との接触角θ2 の何れかまたはその両方が９０度に近い比較的大きな角度となっている。
【０００８】上記のような半田付け部１a 及び１b の断面の形状は，図２（ｂ）で示したＸ線透過量分布曲線と近似している。従って，上記Ｘ線透過量分布曲線は，対応する半田付け部が良品の場合下に凸となり，不良品の場合上に凸の曲線となる。このような半田付け部の良否に対応したＸ線透過量分布曲線の凹凸状態を判定することにより，対応する半田付け部の形状の良否を判定することができる。上記のようなＸ線透過量分布曲線から，半田付け部の良否を判定する装置の一例が，図１に示されている。図１において，Ｘ線源４から照射されたＸ線Ｘは，基板２を通過して，その透過量がＸ線検出器５で検出される。上記Ｘ線の透過量データは，画像処理部６に送られ，図２（ｂ）に示したようなＸ線透過量分布データ（濃淡値）が演算され，モニタに表示される。この分布データは計算機７に送られ，ここで検出された半田付け部の形状の良否が判定される。計算機７は上記のような処理と共に，Ｘ線制御部８を操作してＸ線源４を駆動する。次に，上記のような計算機７内での処理の手順の一例につき，図６のフローチャート及び図４の概念図を参照して説明する。この実施例では，前記接点Ｐ1 及びＰ2 に対応するＸ線透過量分布曲線上の接点Ｐ1 ´及びＰ2 ´を結ぶ直線Ｌ1 （接点通過直線）を斜辺とする直角三角形の面積とＸ線透過量分布曲線Ｌ´の積分値で示される面積との対称関係により，対応する半田付け部の断面形状の良否を判断する。図６のフローチャートにおいて，Ｓ１，Ｓ２，…は，処理手順（ステップ）の番号を示す。先ず，ステップＳ１において，Ｘ線透視画像，即ち半田付け部を含む基板を透過したＸ線の透過量分布曲線が，画像処理部６から入力される。このような画像データは，図２（ｂ）に示されたような曲線を含む画像データである。計算機７は，上記画像データから半田部の位置を検出する（Ｓ２）。このような半田部の位置検出は，パターン認識により自動的に行ったり，予め半田部が存在するはずの基板上の位置を指定することにより行われる。更に，ステップＳ３では，上記のような半田部の位置に対応して，検査領域が設定される。続くＳ４では，基板２（ランド）の上面及び部品３の水平側面と半田付け部１a または１b の上面曲線Ｌとの交点Ｐ1 ，Ｐ2 に対応するＸ線透過量曲線（図４（ａ））のＬ´または図４（ｂ）の曲線Ｌ´上の接点Ｐ1 ´及びＰ2 ´を求める。
【０００９】続いて，上記各接点座標における透過量，即ち濃淡値（ｇ1 ，ｇ2 ）から上記接点Ｐ1 ´，Ｐ2 ´を通る接点通過直線Ｌ1 を求める（Ｓ５）。次に，上記透過量分布曲線を接点Ｐ1 ´からＰ2 ´まで積分して，上記透過量分布曲線で仕切られた下の面積Ｓ2 を求める（Ｓ６）。更に，Ｓ７では，上記接点通過直線Ｌ1 を斜辺とする直角三角形の面積Ｓ1 を求める。前記のように，Ｘ線透過量分布曲線Ｌ´は，半田付け部が良品の場合下に凸となるから，前記接点通過直線Ｌ1 よりも下の領域を通る。逆に，半田付け部の形状が不良の場合には，Ｘ線透過量分布曲線Ｌ´は上に凸の曲線となるため，接点通過直線Ｌ1 よりも上に来る。従って，半田付け部が良品（１a ）の場合には，前記Ｘ線透過量分布曲線の積分値Ｓ2 は接点通過直線Ｌ1 を斜辺とする直角三角形の面積Ｓ1 よりも小さくなり，半田付け部が不良品（１b ）の場合には，その逆となる。従って，続くＳ８では，前記面積Ｓ1 とＳ2 の大小関係を判定し，両者の差が所定の正の値αよりも大きい時，半田付け部を良品と判定し（Ｓ９），その逆の場合，不良品と判定する（Ｓ１０）。上記のような接点通過直線Ｌ1 とＸ線透過量分布曲線Ｌ´との上下関係に基づき半田付け部の形状の良否を判定する他の方法として，図７にフローチャートで示す手法があげられる。この場合，ハード構成については，図１に示したものと同じものが使用可能である。この処理におけるＳ１１〜Ｓ１５のステップは，前記図６に示したＳ１〜Ｓ５のステップと全く同じであるので，ここでは説明を省略する。続くＳ１６において，接点通過直線Ｌ1 とＸ線透過量分布曲線Ｌ´との縦軸方向の距離を接点Ｐ1 ´からＰ2 ´まで計算し，その最大値Ｍを求める（Ｓ１６）。前記のように半田付け部が良品の場合，Ｘ線透過量分布曲線Ｌ´は接点通過直線Ｌ1 よりも下を通り，半田付け部が不良品の場合はその逆となるから，半田付け部の良・不良に応じて，上記最大値Ｍの符号が反転する。従って，上記最大値Ｍが所定の正の値βよりも大きいか否かを判定することにより（Ｓ１７），半田付け部の良否を判定することができる。この例では，最大値Ｍがβよりも大きい時に良品と判定し（Ｓ１８），小さい時に不良品と判定する（Ｓ１９）。
【００１０】上記図６及び図７に示したフローチャートによる手順では，半田付け部の形状の良否のみを判断しているが，半田付け部の形状が上記の手順に従えば適正であると判断された場合でも，半田量があまりにも少ない場合には（図３（ｅ）），半田付け部の形状が良好であっても，不良品と判断する必要がある。例えば，Ｘ線透過量分布データｇとその部分の半田厚さｔとの間には，ｇ＝μ＋ｔの関係式がある。ここに，μは半田のＸ線吸収係数である。μは既知の定数であるので，Ｘ線透過量分布データｇを接点Ｐ1 ´からＰ2 ´まで積分し，この積分値から積分した回数分だけμを減算すれば，半田厚さｔの積分値，即ち半田量が求められる。こうして求められた半田量が所定の閾値を超えているか否かの判断を，前記図６のＳ９若しくは図７のＳ１８の後に行うことにより，真に適正な半田付け部を抽出することができる。以上述べた実施例におけるＸ線透過量分布データ（曲線）は，半田付け部のみのＸ線透過量に基づいていると仮定したものである。しかし実際には，基板や部品にＸ線を多少とも遮閉するコーティングや芯材が含まれていることが珍しくない。図９（ａ）に示したものは，基板２の中にＸ線遮閉部９（破線で示す）が含まれる場合を示している。この場合，半田付け部のみのＸ線透過量分布曲線は，図９（ｂ）で示した如くのものとなり，一方，基板２のみについてのＸ線透過量分布曲線は，図９R>９（ｃ）に示したようなものとなる。従って，図９（ａ）に示したような組合せのものについて，実際のＸ線透過量分布曲線は，図９（ｄ）に示したような２つの曲線を加算したようなものとなる。このような合成された実際のＸ線透過量分布曲線を直接用いた場合には，上記基板内の遮閉部９が障害となって，正しい計測が行われない。そのため，図９（ｄ）の実測データから図９（ｃ）のデータを差し引いて，図９（ｂ）に示す半田付け部のみの透過量分布曲線を得る必要がある。これには，上記遮閉部９についての図９（ｃ）で示す透過量分布データを予め記憶しておく必要がある。部品３についての遮閉部が存在する場合も，同様のことがいえる。そのため，例えば図８に示すように，計算機７に基板２のみの透視画像（Ｘ線透過量分布曲線）を記憶するメモリＭ1 及び部品３単体における透視画像（透過量分布データ）を記憶するメモリＭ2 を接続しておき，部品を半田付けにより実装した基板についてのＸ線透過量分布曲線を得た時点（図６のＳ１若しくは図７のＳ１１）で，上記メモリＭ1 及びＭ2 に格納された障害物のＸ線透過量分布データを減算し，半田付け部のみのＸ線透過量分布データを得た後，これを用いてＳ２以下の処理またはＳ１２以下の処理を実行することが望ましい。上記のようなメモリＭ1 またはＭ2 内に収納する画像データは，基板や部品についてＸ線照射し実測したデータであっても，また，これら基板や部品についての設計上のデータを数値入力したものであってもよい。
【００１１】次に，Ｘ線透過量分布曲線を求めることにより得られる半田付け部の形状を示す特徴値を半田付け部の理想的な形状に基づく特徴値と定量的に比較することにより，半田付け部の良否を判定する実施例について説明する。ここに，図１０は半田付け部の形状を表す各パラメータを示す断面図，図１１は半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図，図１２は半田付け検査の手順を示すフローチャート，図１３は半田付け部の形状をクラス分類したグラフである。半田付け部の形状（フィレット形状）を示す定量的な特徴値は，図１０に示すように，半田付け部１の長さｅ，高さｈ，断面積Ａ，半田付けランド１０との接触角θ２，部品３の電極部との接触角θ１の各パラメータで示すことができる。半田付け部の形状は，既に述べたように，図１に示すようなＸ線半田付け検査装置によって測定されるＸ線透過量分布曲線により知ることができる。例えば，図１１に示すように，基板２上に形成された半田付けランド１０に部品３が半田付けされた状態のＸ線透過画像からＸ線透過量分布曲線が得られる。更に，予め同位置の半田付け無しの状態でのＸ線透過画像を得て，この画像を差し引くと半田付け部１の画像を抽出することができる。抽出された半田付け部１の上記特徴値は，次のようにして求めることができる。Ｘ線の透過強度Ｉは，物質の材質や厚さによって次式のように示すことができる。
Ｉ＝ＩＯ・ｅｘｐ（−μ・ｔ）
ここで，ＩＯ：Ｘ線発生強度μ：透過した物質の減衰係数ｔ：透過した物質の厚さそこで，Ｘ線透過画像から求められる半田付け部１の長さｅ，高さｈ，断面積Ａは，次式のようにして求められる。
ｅ＝ｐｎ×ｄｘｈ＝［ｐｎ（ＩＯ）−ｐｎ（Ｉ）］／μＡ＝Σ［ｐｎ（ＩＯ）−ｐｎ（Ｉ）］ｄｘ／μここで，ｐｎ：画素数ｄｘ：１画素当たりの長さ
【００１２】また，接触角θ１，θ２は，半田付け部１に測定点ａ，ｂを設定して，各測定点ａ，ｂでの半田厚さ（ｔ１，ｔ４）と点ａ，ｂから数画素離れた点での半田厚さ（ｔ２，ｔ３）とを求めると共に，各点の座標（ｘ１〜ｘ４）を求めることにより，次式のように計算することができる。
θ１＝ａｒｃｔａｎ （ｔ１−ｔ２）／（ｘ１−ｘ２）］
θ２＝ａｒｃｔａｎ［（ｘ３−ｘ４）／（ｔ３−ｔ４）］
一方，半田付け部の理想的な形状における半田付け部の長さｅ，高さｈ，断面積Ａと，接触角θ１，θ２との関係は，次式（１）（２）のように示すことができる。
ｅ2 ＝Ａ［2(C1-S2)2/(2C1C2-C1S1-C2S2- π/2＋θ1 ＋θ2)］ …（１）
ｈ2 ＝Ａ［2(C2-S1)2/(2C1C2-C1S1-C2S2- π/2＋θ1 ＋θ2)］ …（２）
ここで，C1=cosθ1, C2=cosθ2, S1=sinθ1, S2=sinθ2 上記Ｘ線透過画像から求められる半田付け部の形状と理想的な半田付け部の形状とを比較して，半田付け検査を行う手順を以下に示す。半田付け検査は，濡れ性，フィレット形状，半田量のそれぞれを評価することによってなされる。その手順を図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すフローチャートに添って説明する。図１２において，Ｓ１，Ｓ２……は処理手順（ステップ）の番号を示す。濡れ性の評価は図１２（ａ）に示す手順で実施される。まず，半田付け部の長さｅ，高さｈ，断面積Ａの計測（Ｓ１）と，接触角θ１，θ２の計測（Ｓ２）とを行う。上記理想的な半田付け部の形状を示す数式（１）（２）から次式（３）が導出できるので，上記各計測値を（３）式に代入して評価値Ｋ１，Ｋ２を求める（Ｓ３）。
ｅ／ｈ＝ａ／ｅｈ［2(C1-S2)2/(2C1C2-C1S1-C2S2- π/2＋θ1 ＋θ2)］
…（３）
計測されたθ１及びθ２を（３）式に代入して（ｅ／ｈ）（Ａ／ｅｈ）の値を求め，これを評価値Ｋ１とする。また，計測されたｅ，ｈ，Ａから（ｅ／ｈ）／（Ａ／ｅｈ）の値を求め，これを評価値Ｋ２とする。上記評価値Ｋ１，Ｋ２の値が予め設定された所定範囲内であれば，濡れ性は良好と判断できる（Ｓ４）。
【００１３】次に，フィレット形状の評価は図１２（ｂ）に示す手順で実施される。上記濡れ性が良好である場合に，フィレット形状は半田付け部の長さｅ，高さｈ，断面積Ａに対して一意的に決定されることを利用して，次のように形状の良否判定を実施する。予め半田付け部の理想形状を示す（３）式から種々の接触角θ１，θ２の値に対する（ｅ／ｈ）と（Ａ／ｅｈ）の関係を導出して，図１３に示すようにクラス分類グラフを作成しておく。そこで，測定された半田付け部の長さｅ．高さｈ，断面積Ａから，（ｅ／ｈ）と（Ａ／ｅｈ）とを計算し（Ｓ５），この計算値が図１３のどのクラス分類になるかを判定する（Ｓ６）。予め良否を判定するクラス分類を設定しておけば，これに照合してフィレット形状の良否評価を行うことができる（Ｓ７）。次いで，半田量の評価は図１２（ｃ）に示す手順で実施される。半田量は，測定された断面積Ａの半田付けランド１０の長さＬと部品３の電極高さＨから求められる面積ＬＨに占める比率を評価することにより検査することができる。まず，Ａ／ＬＨの計算を行い（Ｓ８），この値が予め設定した最小の面積ＬＨに対する比率（ε１）より小さいとき半田量不足と判定でき（Ｓ９），最大の面積ＬＨに対する比率（ε２）より大きいとき半田量過多と判断できる（Ｓ１０）。従って，Ｓ９及びＳ１０の手順で該当しなかったものを半田量が良品と評価することができる。このように半田付けランドの長さＬと部品電極の高さＨとで示される半田付け領域に対する半田部断面積Ａの比Ａ／ＬＨが計算されるので，大きさの異なる部品に対する半田量を評価することができる。
【００１４】
【発明の効果】第１の発明は，以上述べたように構成されているので，半田付け部の形状に基づき，その良否を判断することができる。単に半田量の大小や半田層の厚さのみによって半田付けの良否を判断する従来の方法と比べ，きめ細かな判断を行うことができ，商品の欠陥率が低下する。また，第２の発明によれば，第１の発明に更に半田量の大小の判断が加わるので，判断の正確さは更に向上する。更にまた第３の発明では，基板や部品におけるＸ線遮閉部の障害が取り除かれ，数値の信頼性が向上する。また，第４の発明では，計測された半田付け部の形状を示す特徴値を理想的形状の半田付け部の特徴量と定量的に比較して半田付け部の形状の良否が判断され，更に半田付け部の断面積から半田付け部の半田量の適・不適が判断される。半田付け部は形状と半田量の両面にわたる定量的な判断がなされるので，検査の精密さが一段と向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る半田付け検査方法を実施することのできる装置についてのブロック図。
【図２】 半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図。
【図３】 半田付け部の断面形状について適正な形状のものと不適正な形状のものとを対比して示した図。
【図４】 半田付け部の形状の良否を判定する手段の一例の概要を示す図。
【図５】 半田付け部の形状の良否を判定する他の手段を示す概要図。
【図６】 図４の手段に対応した手順を示すフローチャート。
【図７】 図５に示した手段に対応する手順を示すフローチャート。
【図８】 基板や部品に存在するＸ線遮閉部による障害を除去するための一手段を説明するための図。
【図９】 基板や部品におけるＸ線遮閉部による障害の状況を説明するための図。
【図１０】 半田付け部の形状の特徴値である各パラメータを示す断面図。
【図１１】 半田付け部の断面形状とこれに対応するＸ線透過量分布曲線との関係を示す図。
【図１２】 半田付け検査の手順を示すフローチャート。
【図１３】 半田付け部の形状をクラス分類したグラフ。
【符号の説明】
１，１a ，１b …半田付け部
２…基板
３…部品
７…計算機
９…遮閉部
１０…半田付けランド
Ｍ1 ，Ｍ2 …メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項２】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記分布曲線と半田のＸ線吸収係数とから上記半田付け部の半田量を演算し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線との比較，及び上記半田量により半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項３】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板と部品とを半田付けによらず組み合わせた組立体に投射されたＸ線の透過量の半田無し透過量分布データを予め記憶しておき，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記半田有り透過量分布曲線から上記半田無し透過量分布データを差し引いた半田付け部のみの透過量分布曲線を求め，上記半田付け部のみの透過量分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，１上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記半田付け部のみの透過量分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項４】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記接点対応点と上記分布曲線とから半田付け部の特徴値である半田付け部の長さ，高さ，断面積及び各接点対応点における半田付け部の接触角を測定して半田付け部の上記特徴値を求め，上記基板の半田付けランドの長さ及び部品の電極高さにより決定される面積と上記断面積とを比較して適正な半田量であるか否かを判断し，上記特徴値と，上記半田量の適・不適とから半田付け部の良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項５】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出する分布曲線検出手段と，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定する第１の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項６】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出する分布曲線検出手段と，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記分布曲線と半田のＸ線吸収係数とから上記半田付け部の半田量を演算する半田量演算手段と，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線との比較，及び上記半田量により半田付けの良否を判定する第２の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項７】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板と部品とを半田付けによらず組み合わせた組立体に投射されたＸ線の透過量の半田無し透過量分布データを予め記憶しておく記憶手段と，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出する半田有り透過量分布曲線検出手段と，上記半田有り透過量分布曲線から上記半田無し透過量分布データを差し引いた半田付け部のみの透過量分布曲線を求める半田付け部のみの透過量分布曲線演算手段と，上記半田付け部のみの透過量分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定する第３の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項８】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出する分布曲線検出手段と，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記接点対応点と上記分布曲線とから半田付け部の特徴値である半田付け部の長さ，高さ，断面積及び各接点対応点における半田付け部の接触角を測定して半田付け部の上記特徴値を求める特徴値演算手段と，上記基板の半田付けランドの長さ及び部品の電極高さにより決定される面積と上記断面積とを比較して適正な半田量であるか否かを判断する適性半田量判断手段と，上記特徴値と，上記半田量の適・不適とから半田付けの良否を判定する第４の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項１】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項２】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記分布曲線と半田のＸ線吸収係数とから上記半田付け部の半田量を演算し，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線との比較，及び上記半田量により半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項３】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，上記基板と部品とを半田付けによらず組み合わせた組立体に投射されたＸ線の透過量の半田無し透過量分布データを予め記憶しておき，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記半田有り透過量分布曲線から上記半田無し透過量分布データを差し引いた半田付け部のみの透過量分布曲線を求め，上記半田付け部のみの透過量分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，１上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記半田付け部のみの透過量分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項４】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査方法において，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出し，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出し，上記接点対応点と上記分布曲線とから半田付け部の特徴値である半田付け部の長さ，高さ，断面積及び各接点対応点における半田付け部の接触角を測定して半田付け部の上記特徴値を求め，上記基板の半田付けランドの長さ及び部品の電極高さにより決定される面積と上記断面積とを比較して適正な半田量であるか否かを判断し，上記特徴値と，上記半田量の適・不適とから半田付け部の良否を判定することを特徴とする半田付け検査方法。
【請求項５】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出する分布曲線検出手段と，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定する第１の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項６】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出する分布曲線検出手段と，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記分布曲線と半田のＸ線吸収係数とから上記半田付け部の半田量を演算する半田量演算手段と，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線との比較，及び上記半田量により半田付けの良否を判定する第２の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項７】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板と部品とを半田付けによらず組み合わせた組立体に投射されたＸ線の透過量の半田無し透過量分布データを予め記憶しておく記憶手段と，半田付けを用いて部品を取り付けた上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の半田有り透過量分布曲線を検出する半田有り透過量分布曲線検出手段と，上記半田有り透過量分布曲線から上記半田無し透過量分布データを差し引いた半田付け部のみの透過量分布曲線を求める半田付け部のみの透過量分布曲線演算手段と，上記半田付け部のみの透過量分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記２個の接点対応点を結ぶ接点通過直線と上記分布曲線とを比較することにより半田付けの良否を判定する第３の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【請求項８】 Ｘ線を少なくとも部分的に透過する基板に部品を取り付ける半田付け部の良否を検査する半田付け検査装置において，上記基板に投射されたＸ線の半田付け部からの透過量の分布曲線を検出する分布曲線検出手段と，上記分布曲線における半田付け部と部品側及び基板側との接点に対応する接点対応点を抽出する接点対応点抽出手段と，上記接点対応点と上記分布曲線とから半田付け部の特徴値である半田付け部の長さ，高さ，断面積及び各接点対応点における半田付け部の接触角を測定して半田付け部の上記特徴値を求める特徴値演算手段と，上記基板の半田付けランドの長さ及び部品の電極高さにより決定される面積と上記断面積とを比較して適正な半田量であるか否かを判断する適性半田量判断手段と，上記特徴値と，上記半田量の適・不適とから半田付けの良否を判定する第４の良否判定手段とを具備してなることを特徴とする半田付け検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１２】
【公開番号】特開平６−４２９４６
【公開日】平成６年（１９９４）２月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−５３４４８
【出願日】平成５年（１９９３）３月１５日
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【公開日】平成６年（１９９４）２月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）３月１５日
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
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