部品はんだ付け検査装置及びその検査方法
【課題】 表面実装部品がはんだ付けされた基板上をレーザ変位計で走査することによりはんだ付けされた表面実装部品の高さを効率良く高精度で測定し、虚報率を抑えながら表面実装部品の電極のはんだ付けを精度良く良否判定する。
【解決手段】 レーザ計測手段で計測された基板表面にはんだ付けされた個々の表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さと、あらかじめ指定してデータベースに格納した前記表面実装部品の高さ範囲とはんだ材の厚み範囲とを照合し、前記表面実装部品のはんだ付け状態を論理判定する。
【解決手段】 レーザ計測手段で計測された基板表面にはんだ付けされた個々の表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さと、あらかじめ指定してデータベースに格納した前記表面実装部品の高さ範囲とはんだ材の厚み範囲とを照合し、前記表面実装部品のはんだ付け状態を論理判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プリント基板にはんだ付けされた表面実装部品のはんだ付け状態の良否を判定する部品はんだ付け検査装置及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板にはんだ付けされた表面実装部品のはんだ付け状態の検査においては、自動検査と手動検査とがある。自動検査では、基板に対向する側に設置されたカメラで撮像された画像によるパターンマッチング方式が採用され、プリント基板にはんだ付けされた部品の周辺の実写画像によるものと、部品電極のはんだ接合部に複数の発光色の光を当てて画像認識を行うものが多い。手動検査においては、人の目による拡大鏡（顕微鏡）を使用した目視検査が最も一般的である。
【０００３】
画像認識による自動検査においては、表面実装部品の電極の色とはんだの色とが酷似している場合やはんだ付け部の形状異常画像が正常画像と酷似している場合には虚報率（見過ぎ率）が高くなる。
【０００４】
このような問題に対して、レーザ変位計を用いて表面実装部品のはんだ付け部の高さを測定し、この測定された高さデータからはんだ付け状態の検査をする方法が開示されている。
【０００５】
特開２００７−３３０４８号公報図７（特許文献１参照）においては、レーザ光Ｌｏによるスキャニングが電極部２１先端からはんだ２２に切り替わる第１のスキャナライン（電極部先端の測定，検知データの１ドット目）の高さ画像によって、電極部２１近傍のはんだ高さｈを計測する。電極部２１の回路基板１５からの高さをＴ、電極部２１の厚さをｔとすると、（Ｔ−ｔ）によって電極部２１下面の回路基板１５からの高さ（電極下面高さ）Δｔが得られる。そして、電極下面高さΔｔとはんだ高さｈとを比較して、ｈ＞Δｔであれば電極部２１の下面とはんだ２２の上面とが接合していることになる。よって、ｈ＞Δｔであればはんだ接合が良であり、ｈ＜Δｔであれば不良と判断するものが開示されている。
【０００６】
特開平１０−１３２５２４号公報図１（特許文献２参照）においては、プリント基板の部品実装面にレーザ光線を照射し部材の所定部位の高さを計測する計測手段と、プリント基板にレーザ光線の走査を行う走査手段と、計測手段からの計測データの情報処理を行う情報処理手段と、情報処理結果を表示する表示手段とを有する基板検査装置において、プリント基板の計測前にプリント基板に設けられた基準部位にレーザ光を照射して計測する基準計測手段と、基準計測手段により計測された計測データを情報処理のための参照基準値として情報処理手段に出力する基準値設定手段とを備えているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３０４８号公報（図７）
【特許文献２】特開平１０−１３２５２４号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のものは、半導体レーザを用いて部品電極の高さと電極の周囲に付着しているはんだの高さを計測することにより電極のはんだ付けの良否を判定するものであるが電極がはんだに覆われている場合には、電極の先端の検出や電極の高さの計測が精度良く実施できないという課題がある。また、電極部の高さｔには寸法公差があるが特許文献１に記載のものは寸法公差が考慮されていない。さらに電極が部品の裏面に配置されているＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などの裏面電極部品のはんだ付けの良否は判定できない。また、部品欠落、部品立ち現象（マンハッタン現象またはツームストーン現象とも称する）の不良の検出方法は示されていない。
【０００９】
特許文献２に記載のものは、レーザ変位計を用いて部品の電極の高さを測定し、この高さデータを使用者が設定する検査限界値と比較して電極のはんだ付けの良否を判定するものであり、検査限界値の設定によっては良品であるはんだ付けを不良と判定してしまう誤判定の可能性がある。また、ＢＧＡなどの裏面電極部品のはんだ付けの良否は判定できないという課題がある。
【００１０】
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、表面実装部品がはんだ付けされた基板表面をレーザ変位計で走査することにより、はんだ付けされた表面実装部品の高さを高精度で測定し、虚報率を抑えながら表面実装部品の電極のはんだ付けを精度良く良否判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る部品はんだ付け検査装置は、パッドにはんだ材を介して表面実装部品の電極と接続した被検査基板と、この被検査基板と一定距離離して２次元走査し、前記被検査基板と前記表面実装部品との変位量から前記表面実装部品の高さを計測するレーザ計測手段と、前記表面実装部品の所望の高さ範囲及び前記はんだ材の所望の厚み範囲をあらかじめ指定したデータ範囲を格納したデータベースと、前記レーザ計測手段で計測された値と前記データベースに格納したデータ範囲とを照合して判定するデータ処理計算機とを備え、前記データ処理計算機は、前記レーザ計測手段で計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さとを照合値として用いて照合判定するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、レーザ計測手段で計測された個々の表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さと、あらかじめ指定してデータベースに格納した前記表面実装部品の高さ範囲とはんだ材の厚み範囲とを照合することにより、精度良く表面実装部品のはんだ付け状態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する表面実装部品の高さの測定方法を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査方法に係る大工程のフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の測定準備工程に係る制御部フローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品の計測と判定に係るフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品のはんだ付けの総合判定順序を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するガルウィング形状のリード電極を有するリード電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。
【図９】この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するリード電極部品の計測と判定に係るフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査するパッケージ裏面に電極を有する裏面電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査する裏面電極部品の計測と判定に係るフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態５における部品はんだ付け検査装置で検査する表面実装部品の計測領域を説明する上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、部品のはんだ付け状態を検査する部品はんだ付け検査装置（本体）１は、表面実装部品が搭載されたプリント基板（被検査基板）２を部品はんだ付け検査装置１の内部に搬送する搬送レール（搬送手段）３を有する。部品はんだ付け検査装置１の内部に搬送されたプリント基板２は所定位置で一定距離離間して対向設置された赤外光などを用いたレーザ変位計４で測距される。
【００１５】
レーザ変位計４で測距された距離情報となるデジタルデータは論理判定を行うデータ処理計算機５に入力される。データ処理計算機５はプリント基板２に対して相対的に平行に２次元走査されるレーザ変位計４の可動制御を行うとともにレーザ変位計４から入手した表面実装部品の高さデータとあらかじめ定められたデータ判定基準とを照合して一致不一致の論理判定を行う。
【００１６】
部品はんだ付け検査装置１は、データ処理計算機５の論理判定結果により、例えば不一致による不都合判定された表面実装部品に対してモニタ６で映し出すためのカメラ７を備えている。
【００１７】
基板設計データベース８は、プリント基板２の表面にはんだ付けされる各表面実装部品の種別、搭載位置座標データ、及び各表面実装部品の電極位置パターン又はパッドサイズなどを含む基板設計データを収納している。
【００１８】
制御部９は、プリント基板２にはんだ付けされる各表面実装部品の外形寸法の最大値及び最小値を含む形状データをあらかじめ記憶素子を用いて格納した部品データベースを有する。また、制御部９は部品データベースと基板設計データベース８から入力される基板設計データとを用いてデータ処理計算機５に部品情報を出力すると共にデータ処理計算機５から入力される良否判定結果に基づきモニタなどではんだ付け部の異常画像を表示するためのはんだ付け検査プログラムを作成する。
【００１９】
補修システム装置１０は、部品はんだ付け検査装置１で不一致（異常）と判定された表面実装部品の座標データが制御部９に送出され、制御部９のはんだ付け検査プログラムに基づき異常画像を表示する。表示された位置の表面実装部品は人為的又は機械的手段で不都合部位の補修が行われる。ＬＡＮ１１は部品はんだ付け検査装置１のデータ処理計算機５、制御部９及び補修システム装置１０との相互間でデータの授受を行う双方向の信号伝送線路であり、制御部９からの部品情報をデータ処理装置に送出する一方、データ処理計算機５からの論理信号を制御部９へ送出する。また、制御部９で作成したはんだ付け検査プログラムを起動し補修システム装置１０で不都合のある表面実装部品を画面表示する。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する表面実装部品の高さの測定方法を説明する図である。図２において、レーザ変位計４は、半導体レーザ１２、投光レンズ１３、受光レンズ１５、光位置検出装置（ＰＳＤ）１６で構成される。半導体レーザ１２は、投光レンズ収束後の照射スポット径は約２０μｍ、測距距離（Ｚ軸）の分解能は約１μｍの精度でプリント基板２の表面に搭載された各表面実装部品１４の頂点を相対的に２次元（Ｘ軸−Ｙ軸）移動して掃引照射する。
【００２１】
次にプリント基板２の表面に実装された表面実装部品１４の計測動作について図１及び図２を用いて説明する。搬送レール３に載置され搬送されるプリント基板２は部品はんだ付け検査装置１の所定検査位置で停止する。搬送されたプリント基板２の表面と直交する方向に一定距離離して設置されたレーザ変位計４は、データ処理計算機５の走査信号によりプリント基板２に平行に２次元走査される。すなわち、データ処理計算機５はプリント基板２の端部に設けられた基準位置からレーザ変位計４をＸ軸及びＹ軸方向にステッピングモータ（図示せず）で平面走査する。半導体レーザ１２から照射されたレーザ光は投光レンズ１３で収束してからプリント基板２を照射し、その正規反射光を受光レンズ１５を透過させてＰＳＤ１６で検知する。すなわち、プリント基板２の表面の高さデータを計測することで半田付けされた表面実装部品１４の設置位置の高さデータとプリント基板２表面の基材部の表面高さデータとを計測する。また、データ処理計算機５はレーザ変位計４で計測された各表面実装部品１４の設置位置の高さデータから周辺のプリント基板２の基材部表面高さデータを差し引いてから変化量を含み最大値と最小値をそれぞれ定め、表面実装部品１４の高さデータとする。
【００２２】
なお、この発明の実施の形態１ではレーザ変位計４をＸ軸及びＹ軸方向に平面走査したが、プリント基板２を平面走査しても良い。この場合、プリント基板２の端部に設けられた基準位置をレーザ変位計４に合わせたのち、プリント基板２をＸ軸及びＹ軸方向にステッピングモータ（図示せず）で平面走査する。
【００２３】
図３は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査方法に係る大工程のフローチャートである。測定準備工程（Ｓ１）においてはんだ付け検査プログラムを作成し、検査工程（Ｓ２）においてはんだ付け検査プログラムに従って基板表面の高さ計測と表面実装部品のはんだ付けの良否判定を実施し、確認工程（Ｓ３）において良否判定結果の確認を実施し、はんだ付け検査を完了する。
【００２４】
図４は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の測定準備工程（Ｓ１）に係る制御部フローチャートである。制御部９において、はんだ付け検査プログラムを作成するため、部品形状データの有無確認工程（Ｓ１１）において、検査する表面実装部品の形状データが制御部９の部品データベースに保管の有無を確認する。表面実装部品の形状データ無しの場合は、部品サイズ入力工程（Ｓ１２）において、表面実装部品の外形寸法公差の最大値及び最小値を部品データベースに入力し、はんだ材の厚み入力工程（Ｓ１３）において、検査する表面実装部品の電極がはんだ付けされるパッドに形成されるはんだ材の厚み公差の最大値及び最小値をそれぞれＢｍａｘ、Ｂｍｉｎとして部品データベースに入力し、はんだ付け検査プログラム作成工程（Ｓ１４）へ移行する。表面実装部品の形状データ有りの場合は、直ちにはんだ付け検査プログラム作成工程（Ｓ１４）へ移行する。
【００２５】
はんだ付け検査プログラム作成工程（Ｓ１４）において、基板設計データベース８に格納されている基板表面のパッドデータ、部品座標データなどと制御部９の部品データベースを基に、検査する表面実装部品の座標、この表面実装部品の高さデータ、この表面実装部品がはんだ付けされるパッドに形成されるはんだ材の厚みデータを備えたはんだ付け検査プログラムを作成し、はんだ付け検査プログラム保管工程（Ｓ１５）においてはんだ付け検査プログラムを制御部９に保管する。
【００２６】
図５は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。図５において、プリント基板２に搭載された積層形セラミックコンデンサ、チップ抵抗器などの両電極部品１４ａの電極１８は、プリント基板２のパッド１９とはんだ材で電気接続される。なお、２０は両電極部品１４ａのそれぞれの電極１８に対向するパッドの高さから形成される両電極部品１４ａの実装基準線である。
【００２７】
Ｈｄ１は計測された両電極部品１４ａの最小高さ、Ｈｄ２は計測された両電極部品１４ａの最大高さ、Ａははんだ付け検査プログラムに格納されている両電極部品の高さデータで０．２ｍｍ程度から数ｍｍの値である。Ｂははんだ付け検査プログラムに格納されているはんだ材の厚みデータである。
【００２８】
θ０は両電極部品１４ａのそれぞれの電極１８に対向するパッド１９において、一方のパッドがはんだが付着していない状態で他方のパッドに高さＢのはんだ材が付着したときに両パッドのはんだ材を含む頂点を直線で結んだ線と実装基準線２０とでなす角度である。θ１は、Ｈｄ１とＨｄ２とを直線で結んだ線と実装基準線２０をＨｄ１の点に平行移動した仮想実装基準線２０ａとでなす角度である。
【００２９】
図６は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品の計測と判定に係る検査工程（Ｓ２）のフローチャートである。図６において、はんだ付け検査プログラム読込み工程（Ｓ２１）において、はんだ付け検査プログラムをデータ処理計算機５に読込む。計測工程（Ｓ２２）において、データ処理計算機５ははんだ付け検査プログラムに従いレーザ変位計４を走査し、プリント基板２にはんだ付けされた表面実装部品の高さを計測し、結果をデータ処理計算機５に取込む。データ処理計算機５において、計測された高さデータをもとに第１の判定工程（Ｓ２３）、第２の判定工程（Ｓ２４）、第３の判定工程（Ｓ２５）においてはんだ付けの良否を論理判定する。
【００３０】
次に両電極部品１４ａのはんだ付けの良否判定方法について図５及び図６を用いて説明する。第１の判定工程（Ｓ２３）においては、計測された最大高さＨｄ２が、計測した両電極部品１４ａの高さデータＡの最小値Ａｍｉｎとはんだ材の厚みデータＢの最小値Ｂｍｉｎとの和以下、すなわち Ｈｄ２≦Ａｍｉｎ＋Ｂｍｉｍ であるとき、第１の判定工程（Ｓ２３）は電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００３１】
第２の判定工程（Ｓ２４）においては、計測された最小高さＨｄ１が、計測した両電極部品１４ａの高さデータＡの最小値Ａｍｉｎ以上、すなわち Ｈｄ１≧Ａｍｉｎ であるとき、第２の判定工程（Ｓ２４）は、両電極部品の欠落や両電極部品が基板に対して起立している状態（マンハッタン現象、ツームストーン現象ともいう）では無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００３２】
第３の判定工程（Ｓ２５）においては、前記角度θ１が、前記角度θ０においてはんだ材の高さＢの最小値Ｂｍｉｎのときの角度θ０ｍｉｎ以下、すなわち θ１≦θ０ｍｉｎ であるとき、第３の判定工程（Ｓ２５）は電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００３３】
良品判定工程（Ｓ２６）においては、第１の判定工程〜第３の判定工程までの全ての工程が良と判定されたとき、計測した両電極部品１４ａははんだ付けが良であると判定される。
【００３４】
不良品判定工程（Ｓ２７）においては、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかが否と判定したとき、計測した両電極部品１４ａは不良品であると判定する。不良品判定工程（Ｓ２７）において不良品と判定された両電極部品１４ａは、画像撮影工程（Ｓ２８）においてはんだ付け部を含み両電極部品１４ａの周囲の部品画像をカメラ７で撮像する。
【００３５】
判定結果送信工程（Ｓ２９）において、計測した両電極部品１４ａの良否判定結果および不良判定時に画像撮影工程（Ｓ２８）で撮像した部品画像を制御部９に送信する。
【００３６】
図７は、この発明の実施の形態１における両電極部品１４ａのはんだ付けの良否判定の確認工程（Ｓ３）を示すフローチャートである。図７において、検出位置表示工程（Ｓ３１）において、制御部９は不良品と判定された両電極部品１４ａのプリント基板２における部品位置を表示し、検出画像表示工程（Ｓ３２）において、制御部９は不良品と判定された両電極部品１４ａの部品画像を表示する。真の不良品判定工程（Ｓ３３）において、プリント基板２を目視し、制御部９に表示された部品位置の部品画像と照合してこの両電極部品１４ａが真の不良品であるか判定する。真の不良品判定工程（Ｓ３３）において、検査した両電極部品１４ａが不良品から良品に見直され部品形状データの変更が必要である場合、部品形状データの変更・保管工程（Ｓ３４）において、制御部９の部品データベースの変更及び保管を実施する。
【００３７】
このように両電極部品１４ａのはんだ付けを第１の判定工程〜第３の判定工程を用いて判定することにより、判定の精度が向上し、はんだ付け不良品の流出が避けられる。また、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかの工程で不良品の発生を検知することにより、電極浮き、部品欠落、マンハッタン現象などのはんだ付け不良の状態が検出される。
【００３８】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するガルウィング形状のリード電極を有するリード電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。図８において、プリント基板２に搭載されたＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）などのパッケージ部２１から突出するガルウィング形状の複数のリード電極を有するリード電極部品１４ｂでは、プリント基板２のパッド１９とリード電極２２とをリード電極２２のはんだ付け部２２ａではんだ材を用いて電気接続される。
【００３９】
Ｈｄ２１は計測されたリード電極部品１４ｂのパッケージ部２１の最小高さ、Ｈｄ２２は計測されたリード電極部品１４ｂのパッケージ部２１の最大高さであり、Ｈｃ１は計測されたリード電極部品１４ｂのリード部はんだ付け部２２ａの最小高さ、Ｈｃ２は計測されたリード電極部品１４ｂのリード部はんだ付け部２２ａの最大高さである。Ａ２ははんだ付け検査プログラムに格納されているリード電極部品１４ｂのパッケージ部２１の高さで１ｍｍから数ｍｍ程度の値であり、Ｃははんだ付け検査プログラムに格納されているリード電極部品１４ｂのリード電極高さデータで０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の値である。なお、リード電極は複数のｎ本を有するため、Ｈｃ１は計測したｎ本のリード電極中の最小値、Ｈｃ２は計測したｎ本のリード電極中の最大値である。
【００４０】
θ２は、Ｈｄ２１とＨｄ２２を直線で結んだ線と、実装基準線２０をＨｄ２１の点に平行移動した仮想実装基準線２０ｂとでなす角度である。θ３は、Ｈｃ１とＨｃ２を直線で結んだ線と、実装基準線２０をＨｃ１の点に平行移動した仮想実装基準線２０ｃとでなす角度である。図５と同一箇所には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
図９は、この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するリード電極部品の計測と判定に係る検査工程（Ｓ２）のフローチャートである。 図９において、はんだ付け検査プログラム読込み工程（Ｓ２１）において、はんだ付け検査プログラムをデータ処理計算機５に読込む。計測工程（Ｓ２２）において、データ処理計算機５ははんだ付け検査プログラムに従いレーザ変位計４を走査し、プリント基板２にはんだ付けされた表面実装部品の高さを計測し、結果をデータ処理計算機５に取込む。データ処理計算機５において、計測された高さデータをもとに第１の判定工程（Ｓ２２３）、第２の判定工程（Ｓ２２４）、第３の判定工程（Ｓ２２５）においてはんだ付けの良否を論理判定する。
【００４２】
次にリード電極部品１４ｂのはんだ付けの良否判定方法について図８及び図９を用いて説明する。第１の判定工程（Ｓ２２３）においては、計測されたリード電極の最大高さＨｃ２が、計測した両電極部品１４ｂのリード電極高さデータＣの最小値Ｃｍｉｎとはんだ材の厚みデータＢの最小値Ｂｍｉｎとの和以下、すなわち Ｈｃ２≦Ｃｍｉｎ＋Ｂｍｉｍ であるとき、第１の判定工程（Ｓ２２３）はリード電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００４３】
第２の判定工程（Ｓ２２４）においては、計測されたリード電極の最小高さＨｃ１が、計測した両電極部品１４ｂのリード電極高さデータＣの最小値Ｃｍｉｎ以上、すなわち Ｈｃ１≧Ｃｍｉｎ であるとき、第２の判定工程（Ｓ２２４）は、リード電極部品のリード電極欠落やリード電極の位置ずれは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００４４】
第３の判定工程（Ｓ２２５）においては、前記角度θ２が、前記角度θ０においてはんだ材の高さＢが最小値Ｂｍｉｎのときの角度θ０ｍｉｎ以下であり且つ前記角度θ３が前記角度θ０ｍｉｎ以下、すなわち θ２≦θ０ｍｉｎ であり且つ θ３≦θ０ｍｉｎ であるとき第３の判定工程（Ｓ２２５）はリード電極の変形による電極浮きは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００４５】
良品判定工程（Ｓ２６）、不良品判定工程（Ｓ２７）、画像撮影工程（Ｓ２８）及び判定結果送信工程（Ｓ２９）の動作は、この発明の実施の形態１で説明したものと同一である。
【００４６】
確認工程（Ｓ３）の動作は、この発明の実施の形態１と同様にリード電極部品１４ｂのはんだ付けの良否判定の確認を実施する。
【００４７】
このようにリード電極部品１４ｂのはんだ付けを第１の判定工程〜第３の判定工程を用いて判定することにより、判定の精度が向上し、はんだ付け不良の流出が避けられる。また、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかの工程での不良の発生を検知することにより、リード電極浮き、リード電極欠落、リード電極変形などのはんだ付け不良の状態が検出される。
【００４８】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査するパッケージ裏面に電極を有する裏面電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。図１０において、プリント基板２に搭載されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）に代表されるパッケージ裏面に複数の電極を有する裏面電極部品１４ｃの電極２３は、プリント基板２のパッド１９とはんだ材で電気接続される。Ａ３はははんだ付け検査プログラムに格納されている裏面電極部品１４ｃの高さデータで１ｍｍから数ｍｍ程度の値である。図８と同一箇所には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
図１１は、この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査する裏面電極部品の計測と判定に係る検査工程（Ｓ２）のフローチャートである。図１１において、はんだ付け検査プログラム読込み工程（Ｓ２１）において、はんだ付け検査プログラムをデータ処理計算機５に読込む。計測工程（Ｓ２２）において、データ処理計算機５ははんだ付け検査プログラムに従いレーザ変位計４を走査し、プリント基板２にはんだ付けされた表面実装部品の高さを計測し、結果をデータ処理計算機５に取込む。データ処理計算機５において、計測された高さデータをもとに第１の判定工程（Ｓ３２３）、第２の判定工程（Ｓ３２４）、第３の判定工程（Ｓ３２５）においてはんだ付けの良否を論理判定する。
【００５０】
次に裏面電極部品１４ｃのはんだ付けの良否判定方法について図１０及び図１１を用いて説明する。第１の判定工程（Ｓ３２３）においては、計測された裏面電極部品の最大高さＨｄ２２が、計測した裏面電極部品１４ｃの高さデータＡ３の最小値Ａ３ｍｉｎとはんだ材の厚みデータＢの最小値Ｂｍｉｎとの和以下、すなわち Ｈｄ２２≦Ａ３ｍｉｎ＋Ｂｍｉｍ であるとき、第１の判定工程（Ｓ３２３）は裏面電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００５１】
第２の判定工程（Ｓ３２４）においては、計測された裏面電極部品の最小高さＨｄ２１が、計測した裏面電極部品１４ｃの高さデータＡ３の最小値Ａ３ｍｉｎ以上、すなわち Ｈｄ２１≧Ａ３ｍｉｎ であるとき、第２の判定工程（Ｓ３２４）は、裏面電極部品の欠落や位置ずれは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００５２】
第３の判定工程（Ｓ３２５）においては、前記角度θ２が、前記角度θ０においてはんだ材の高さＢが最小値Ｂｍｉｎのときの角度θ０ｍｉｎ以下、すなわち θ２≦θ０ｍｉｎ であるとき第３の判定工程（Ｓ３２５）はリード電極の変形による電極浮きは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００５３】
良品判定工程（Ｓ２６）、不良品判定工程（Ｓ２７）、画像撮影工程（Ｓ２８）及び判定結果送信工程（Ｓ２９）の動作は、この発明の実施の形態１と同じである。
【００５４】
確認工程（Ｓ３）の動作は、この発明の実施の形態１と同様に裏面電極部品１４ｃのはんだ付けの良否判定の確認を実施する。
【００５５】
このように裏面電極部品１４ｃのはんだ付けを第１の判定工程〜第３の判定工程を用いて判定することにより、判定の精度が向上し、はんだ付け不良の流出が避けられる。また、第３の判定工程（Ｓ３２５）で説明したように、部品の傾斜角度を用いてはんだ付けの良否判定を実施するので、目視検査では視認できない箇所のはんだ付けが良否判定される。また、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかの工程での不良の発生を検知することにより、電極浮き、部品欠落、位置ずれなどのはんだ付け不良の状態が検出される。
【００５６】
実施の形態４．
プリント基板２の表面には、両電極部品１４ａ、リード電極部品１４ｂ及び裏面電極部品１４ｃが混在してはんだ付けされていることが多いので、検査工程（Ｓ２）においては、この発明の実施の形態１の図６に示す両電極部品に係る計測と判定に係る検査工程、この発明の実施の形態２の図９に示すリード電極部品に係る計測と判定に係る検査工程、及びこの発明の実施の形態３の図１１に示す裏面電極部品に係る計測と判定に係る検査工程の全て若しくはいずれかの組合せを用いて実施したのち、確認工程（Ｓ３）に移行しても良い。
【００５７】
実施の形態５．
この発明の実施の形態１〜３ではレーザ変位計４から照射されるレーザ光の照射方向と略直交する各表面実装部品の平面領域の距離を平面領域の全域に亘り計測したが、平面領域の両端に位置する電極１９がある場合には、あらかじめ制御部９に蓄積されている部品データベースの形状データを平面実装部品の形状に合わせ相似状に縮小してデータ処理計算機５に送出しても良く、図１２に示すように平面領域の内部に位置するシルク印刷などが施された表示部（シンボル）３１がある場合には、データ処理計算機５は、連続する平面領域の内部平面領域は論理判定対象外として判定しても良い。
【００５８】
また、部品データベースの形状データを表面実装部品の形状に合わせ相似状に縮小するとともに連続する平面領域の内部平面領域は論理判定対象外として判定しても良く、この場合には、図１２に示すように表面実装部品の外周縁内部の平面領域３２の最短距離（最小値）と最長距離（最大値）とが判定対象となるので、表面実装部品の外周部分や内部領域の凸凹を判定対象から除外できるので高精度にはんだ付けの検査を行うことができるという効果もある。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・はんだ付け検査装置本体（部品はんだ付け検査装置）
２・・・プリント基板（被検査基板）
３・・・搬送レール（搬送手段）
４・・・レーザ変位計
５・・・データ処理計算機
６・・・モニタ
７・・・カメラ
８・・・基板設計データベース
９・・・制御部
１０・・・補修装置（補修システム装置）
１１・・・信号線路（ＬＡＮ）
１２・・・半導体レーザ
１３・・・投光レンズ
１４・・・表面実装部品 １４ａ・・・両電極部品
１４ｂ・・・リード電極部品 １４ｃ・・・裏面電極部品
１５・・・受光レンズ
１６・・・光位置検出装置（ＰＳＤ）
１８・・・両電極部品の電極
１９・・・パッド
２０・・・実装基準線 ２０ａ・・・仮想実装基準線
２０ｂ・・・仮想実装基準線 ２０ｃ・・・仮想実装基準線
２１・・・パッケージ部
２２・・・リード電極 ２２ａ・・・リード電極のはんだ付け部
３１・・・表示部（シンボル）
３２・・・外周縁内部の平面領域
【技術分野】
【０００１】
プリント基板にはんだ付けされた表面実装部品のはんだ付け状態の良否を判定する部品はんだ付け検査装置及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板にはんだ付けされた表面実装部品のはんだ付け状態の検査においては、自動検査と手動検査とがある。自動検査では、基板に対向する側に設置されたカメラで撮像された画像によるパターンマッチング方式が採用され、プリント基板にはんだ付けされた部品の周辺の実写画像によるものと、部品電極のはんだ接合部に複数の発光色の光を当てて画像認識を行うものが多い。手動検査においては、人の目による拡大鏡（顕微鏡）を使用した目視検査が最も一般的である。
【０００３】
画像認識による自動検査においては、表面実装部品の電極の色とはんだの色とが酷似している場合やはんだ付け部の形状異常画像が正常画像と酷似している場合には虚報率（見過ぎ率）が高くなる。
【０００４】
このような問題に対して、レーザ変位計を用いて表面実装部品のはんだ付け部の高さを測定し、この測定された高さデータからはんだ付け状態の検査をする方法が開示されている。
【０００５】
特開２００７−３３０４８号公報図７（特許文献１参照）においては、レーザ光Ｌｏによるスキャニングが電極部２１先端からはんだ２２に切り替わる第１のスキャナライン（電極部先端の測定，検知データの１ドット目）の高さ画像によって、電極部２１近傍のはんだ高さｈを計測する。電極部２１の回路基板１５からの高さをＴ、電極部２１の厚さをｔとすると、（Ｔ−ｔ）によって電極部２１下面の回路基板１５からの高さ（電極下面高さ）Δｔが得られる。そして、電極下面高さΔｔとはんだ高さｈとを比較して、ｈ＞Δｔであれば電極部２１の下面とはんだ２２の上面とが接合していることになる。よって、ｈ＞Δｔであればはんだ接合が良であり、ｈ＜Δｔであれば不良と判断するものが開示されている。
【０００６】
特開平１０−１３２５２４号公報図１（特許文献２参照）においては、プリント基板の部品実装面にレーザ光線を照射し部材の所定部位の高さを計測する計測手段と、プリント基板にレーザ光線の走査を行う走査手段と、計測手段からの計測データの情報処理を行う情報処理手段と、情報処理結果を表示する表示手段とを有する基板検査装置において、プリント基板の計測前にプリント基板に設けられた基準部位にレーザ光を照射して計測する基準計測手段と、基準計測手段により計測された計測データを情報処理のための参照基準値として情報処理手段に出力する基準値設定手段とを備えているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３０４８号公報（図７）
【特許文献２】特開平１０−１３２５２４号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のものは、半導体レーザを用いて部品電極の高さと電極の周囲に付着しているはんだの高さを計測することにより電極のはんだ付けの良否を判定するものであるが電極がはんだに覆われている場合には、電極の先端の検出や電極の高さの計測が精度良く実施できないという課題がある。また、電極部の高さｔには寸法公差があるが特許文献１に記載のものは寸法公差が考慮されていない。さらに電極が部品の裏面に配置されているＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）などの裏面電極部品のはんだ付けの良否は判定できない。また、部品欠落、部品立ち現象（マンハッタン現象またはツームストーン現象とも称する）の不良の検出方法は示されていない。
【０００９】
特許文献２に記載のものは、レーザ変位計を用いて部品の電極の高さを測定し、この高さデータを使用者が設定する検査限界値と比較して電極のはんだ付けの良否を判定するものであり、検査限界値の設定によっては良品であるはんだ付けを不良と判定してしまう誤判定の可能性がある。また、ＢＧＡなどの裏面電極部品のはんだ付けの良否は判定できないという課題がある。
【００１０】
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、表面実装部品がはんだ付けされた基板表面をレーザ変位計で走査することにより、はんだ付けされた表面実装部品の高さを高精度で測定し、虚報率を抑えながら表面実装部品の電極のはんだ付けを精度良く良否判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る部品はんだ付け検査装置は、パッドにはんだ材を介して表面実装部品の電極と接続した被検査基板と、この被検査基板と一定距離離して２次元走査し、前記被検査基板と前記表面実装部品との変位量から前記表面実装部品の高さを計測するレーザ計測手段と、前記表面実装部品の所望の高さ範囲及び前記はんだ材の所望の厚み範囲をあらかじめ指定したデータ範囲を格納したデータベースと、前記レーザ計測手段で計測された値と前記データベースに格納したデータ範囲とを照合して判定するデータ処理計算機とを備え、前記データ処理計算機は、前記レーザ計測手段で計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さとを照合値として用いて照合判定するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、レーザ計測手段で計測された個々の表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さと、あらかじめ指定してデータベースに格納した前記表面実装部品の高さ範囲とはんだ材の厚み範囲とを照合することにより、精度良く表面実装部品のはんだ付け状態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する表面実装部品の高さの測定方法を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査方法に係る大工程のフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の測定準備工程に係る制御部フローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品の計測と判定に係るフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品のはんだ付けの総合判定順序を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するガルウィング形状のリード電極を有するリード電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。
【図９】この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するリード電極部品の計測と判定に係るフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査するパッケージ裏面に電極を有する裏面電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査する裏面電極部品の計測と判定に係るフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態５における部品はんだ付け検査装置で検査する表面実装部品の計測領域を説明する上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、部品のはんだ付け状態を検査する部品はんだ付け検査装置（本体）１は、表面実装部品が搭載されたプリント基板（被検査基板）２を部品はんだ付け検査装置１の内部に搬送する搬送レール（搬送手段）３を有する。部品はんだ付け検査装置１の内部に搬送されたプリント基板２は所定位置で一定距離離間して対向設置された赤外光などを用いたレーザ変位計４で測距される。
【００１５】
レーザ変位計４で測距された距離情報となるデジタルデータは論理判定を行うデータ処理計算機５に入力される。データ処理計算機５はプリント基板２に対して相対的に平行に２次元走査されるレーザ変位計４の可動制御を行うとともにレーザ変位計４から入手した表面実装部品の高さデータとあらかじめ定められたデータ判定基準とを照合して一致不一致の論理判定を行う。
【００１６】
部品はんだ付け検査装置１は、データ処理計算機５の論理判定結果により、例えば不一致による不都合判定された表面実装部品に対してモニタ６で映し出すためのカメラ７を備えている。
【００１７】
基板設計データベース８は、プリント基板２の表面にはんだ付けされる各表面実装部品の種別、搭載位置座標データ、及び各表面実装部品の電極位置パターン又はパッドサイズなどを含む基板設計データを収納している。
【００１８】
制御部９は、プリント基板２にはんだ付けされる各表面実装部品の外形寸法の最大値及び最小値を含む形状データをあらかじめ記憶素子を用いて格納した部品データベースを有する。また、制御部９は部品データベースと基板設計データベース８から入力される基板設計データとを用いてデータ処理計算機５に部品情報を出力すると共にデータ処理計算機５から入力される良否判定結果に基づきモニタなどではんだ付け部の異常画像を表示するためのはんだ付け検査プログラムを作成する。
【００１９】
補修システム装置１０は、部品はんだ付け検査装置１で不一致（異常）と判定された表面実装部品の座標データが制御部９に送出され、制御部９のはんだ付け検査プログラムに基づき異常画像を表示する。表示された位置の表面実装部品は人為的又は機械的手段で不都合部位の補修が行われる。ＬＡＮ１１は部品はんだ付け検査装置１のデータ処理計算機５、制御部９及び補修システム装置１０との相互間でデータの授受を行う双方向の信号伝送線路であり、制御部９からの部品情報をデータ処理装置に送出する一方、データ処理計算機５からの論理信号を制御部９へ送出する。また、制御部９で作成したはんだ付け検査プログラムを起動し補修システム装置１０で不都合のある表面実装部品を画面表示する。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する表面実装部品の高さの測定方法を説明する図である。図２において、レーザ変位計４は、半導体レーザ１２、投光レンズ１３、受光レンズ１５、光位置検出装置（ＰＳＤ）１６で構成される。半導体レーザ１２は、投光レンズ収束後の照射スポット径は約２０μｍ、測距距離（Ｚ軸）の分解能は約１μｍの精度でプリント基板２の表面に搭載された各表面実装部品１４の頂点を相対的に２次元（Ｘ軸−Ｙ軸）移動して掃引照射する。
【００２１】
次にプリント基板２の表面に実装された表面実装部品１４の計測動作について図１及び図２を用いて説明する。搬送レール３に載置され搬送されるプリント基板２は部品はんだ付け検査装置１の所定検査位置で停止する。搬送されたプリント基板２の表面と直交する方向に一定距離離して設置されたレーザ変位計４は、データ処理計算機５の走査信号によりプリント基板２に平行に２次元走査される。すなわち、データ処理計算機５はプリント基板２の端部に設けられた基準位置からレーザ変位計４をＸ軸及びＹ軸方向にステッピングモータ（図示せず）で平面走査する。半導体レーザ１２から照射されたレーザ光は投光レンズ１３で収束してからプリント基板２を照射し、その正規反射光を受光レンズ１５を透過させてＰＳＤ１６で検知する。すなわち、プリント基板２の表面の高さデータを計測することで半田付けされた表面実装部品１４の設置位置の高さデータとプリント基板２表面の基材部の表面高さデータとを計測する。また、データ処理計算機５はレーザ変位計４で計測された各表面実装部品１４の設置位置の高さデータから周辺のプリント基板２の基材部表面高さデータを差し引いてから変化量を含み最大値と最小値をそれぞれ定め、表面実装部品１４の高さデータとする。
【００２２】
なお、この発明の実施の形態１ではレーザ変位計４をＸ軸及びＹ軸方向に平面走査したが、プリント基板２を平面走査しても良い。この場合、プリント基板２の端部に設けられた基準位置をレーザ変位計４に合わせたのち、プリント基板２をＸ軸及びＹ軸方向にステッピングモータ（図示せず）で平面走査する。
【００２３】
図３は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査方法に係る大工程のフローチャートである。測定準備工程（Ｓ１）においてはんだ付け検査プログラムを作成し、検査工程（Ｓ２）においてはんだ付け検査プログラムに従って基板表面の高さ計測と表面実装部品のはんだ付けの良否判定を実施し、確認工程（Ｓ３）において良否判定結果の確認を実施し、はんだ付け検査を完了する。
【００２４】
図４は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置の測定準備工程（Ｓ１）に係る制御部フローチャートである。制御部９において、はんだ付け検査プログラムを作成するため、部品形状データの有無確認工程（Ｓ１１）において、検査する表面実装部品の形状データが制御部９の部品データベースに保管の有無を確認する。表面実装部品の形状データ無しの場合は、部品サイズ入力工程（Ｓ１２）において、表面実装部品の外形寸法公差の最大値及び最小値を部品データベースに入力し、はんだ材の厚み入力工程（Ｓ１３）において、検査する表面実装部品の電極がはんだ付けされるパッドに形成されるはんだ材の厚み公差の最大値及び最小値をそれぞれＢｍａｘ、Ｂｍｉｎとして部品データベースに入力し、はんだ付け検査プログラム作成工程（Ｓ１４）へ移行する。表面実装部品の形状データ有りの場合は、直ちにはんだ付け検査プログラム作成工程（Ｓ１４）へ移行する。
【００２５】
はんだ付け検査プログラム作成工程（Ｓ１４）において、基板設計データベース８に格納されている基板表面のパッドデータ、部品座標データなどと制御部９の部品データベースを基に、検査する表面実装部品の座標、この表面実装部品の高さデータ、この表面実装部品がはんだ付けされるパッドに形成されるはんだ材の厚みデータを備えたはんだ付け検査プログラムを作成し、はんだ付け検査プログラム保管工程（Ｓ１５）においてはんだ付け検査プログラムを制御部９に保管する。
【００２６】
図５は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。図５において、プリント基板２に搭載された積層形セラミックコンデンサ、チップ抵抗器などの両電極部品１４ａの電極１８は、プリント基板２のパッド１９とはんだ材で電気接続される。なお、２０は両電極部品１４ａのそれぞれの電極１８に対向するパッドの高さから形成される両電極部品１４ａの実装基準線である。
【００２７】
Ｈｄ１は計測された両電極部品１４ａの最小高さ、Ｈｄ２は計測された両電極部品１４ａの最大高さ、Ａははんだ付け検査プログラムに格納されている両電極部品の高さデータで０．２ｍｍ程度から数ｍｍの値である。Ｂははんだ付け検査プログラムに格納されているはんだ材の厚みデータである。
【００２８】
θ０は両電極部品１４ａのそれぞれの電極１８に対向するパッド１９において、一方のパッドがはんだが付着していない状態で他方のパッドに高さＢのはんだ材が付着したときに両パッドのはんだ材を含む頂点を直線で結んだ線と実装基準線２０とでなす角度である。θ１は、Ｈｄ１とＨｄ２とを直線で結んだ線と実装基準線２０をＨｄ１の点に平行移動した仮想実装基準線２０ａとでなす角度である。
【００２９】
図６は、この発明の実施の形態１における部品はんだ付け検査装置で検査する両電極部品の計測と判定に係る検査工程（Ｓ２）のフローチャートである。図６において、はんだ付け検査プログラム読込み工程（Ｓ２１）において、はんだ付け検査プログラムをデータ処理計算機５に読込む。計測工程（Ｓ２２）において、データ処理計算機５ははんだ付け検査プログラムに従いレーザ変位計４を走査し、プリント基板２にはんだ付けされた表面実装部品の高さを計測し、結果をデータ処理計算機５に取込む。データ処理計算機５において、計測された高さデータをもとに第１の判定工程（Ｓ２３）、第２の判定工程（Ｓ２４）、第３の判定工程（Ｓ２５）においてはんだ付けの良否を論理判定する。
【００３０】
次に両電極部品１４ａのはんだ付けの良否判定方法について図５及び図６を用いて説明する。第１の判定工程（Ｓ２３）においては、計測された最大高さＨｄ２が、計測した両電極部品１４ａの高さデータＡの最小値Ａｍｉｎとはんだ材の厚みデータＢの最小値Ｂｍｉｎとの和以下、すなわち Ｈｄ２≦Ａｍｉｎ＋Ｂｍｉｍ であるとき、第１の判定工程（Ｓ２３）は電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００３１】
第２の判定工程（Ｓ２４）においては、計測された最小高さＨｄ１が、計測した両電極部品１４ａの高さデータＡの最小値Ａｍｉｎ以上、すなわち Ｈｄ１≧Ａｍｉｎ であるとき、第２の判定工程（Ｓ２４）は、両電極部品の欠落や両電極部品が基板に対して起立している状態（マンハッタン現象、ツームストーン現象ともいう）では無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００３２】
第３の判定工程（Ｓ２５）においては、前記角度θ１が、前記角度θ０においてはんだ材の高さＢの最小値Ｂｍｉｎのときの角度θ０ｍｉｎ以下、すなわち θ１≦θ０ｍｉｎ であるとき、第３の判定工程（Ｓ２５）は電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００３３】
良品判定工程（Ｓ２６）においては、第１の判定工程〜第３の判定工程までの全ての工程が良と判定されたとき、計測した両電極部品１４ａははんだ付けが良であると判定される。
【００３４】
不良品判定工程（Ｓ２７）においては、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかが否と判定したとき、計測した両電極部品１４ａは不良品であると判定する。不良品判定工程（Ｓ２７）において不良品と判定された両電極部品１４ａは、画像撮影工程（Ｓ２８）においてはんだ付け部を含み両電極部品１４ａの周囲の部品画像をカメラ７で撮像する。
【００３５】
判定結果送信工程（Ｓ２９）において、計測した両電極部品１４ａの良否判定結果および不良判定時に画像撮影工程（Ｓ２８）で撮像した部品画像を制御部９に送信する。
【００３６】
図７は、この発明の実施の形態１における両電極部品１４ａのはんだ付けの良否判定の確認工程（Ｓ３）を示すフローチャートである。図７において、検出位置表示工程（Ｓ３１）において、制御部９は不良品と判定された両電極部品１４ａのプリント基板２における部品位置を表示し、検出画像表示工程（Ｓ３２）において、制御部９は不良品と判定された両電極部品１４ａの部品画像を表示する。真の不良品判定工程（Ｓ３３）において、プリント基板２を目視し、制御部９に表示された部品位置の部品画像と照合してこの両電極部品１４ａが真の不良品であるか判定する。真の不良品判定工程（Ｓ３３）において、検査した両電極部品１４ａが不良品から良品に見直され部品形状データの変更が必要である場合、部品形状データの変更・保管工程（Ｓ３４）において、制御部９の部品データベースの変更及び保管を実施する。
【００３７】
このように両電極部品１４ａのはんだ付けを第１の判定工程〜第３の判定工程を用いて判定することにより、判定の精度が向上し、はんだ付け不良品の流出が避けられる。また、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかの工程で不良品の発生を検知することにより、電極浮き、部品欠落、マンハッタン現象などのはんだ付け不良の状態が検出される。
【００３８】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するガルウィング形状のリード電極を有するリード電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。図８において、プリント基板２に搭載されたＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）などのパッケージ部２１から突出するガルウィング形状の複数のリード電極を有するリード電極部品１４ｂでは、プリント基板２のパッド１９とリード電極２２とをリード電極２２のはんだ付け部２２ａではんだ材を用いて電気接続される。
【００３９】
Ｈｄ２１は計測されたリード電極部品１４ｂのパッケージ部２１の最小高さ、Ｈｄ２２は計測されたリード電極部品１４ｂのパッケージ部２１の最大高さであり、Ｈｃ１は計測されたリード電極部品１４ｂのリード部はんだ付け部２２ａの最小高さ、Ｈｃ２は計測されたリード電極部品１４ｂのリード部はんだ付け部２２ａの最大高さである。Ａ２ははんだ付け検査プログラムに格納されているリード電極部品１４ｂのパッケージ部２１の高さで１ｍｍから数ｍｍ程度の値であり、Ｃははんだ付け検査プログラムに格納されているリード電極部品１４ｂのリード電極高さデータで０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の値である。なお、リード電極は複数のｎ本を有するため、Ｈｃ１は計測したｎ本のリード電極中の最小値、Ｈｃ２は計測したｎ本のリード電極中の最大値である。
【００４０】
θ２は、Ｈｄ２１とＨｄ２２を直線で結んだ線と、実装基準線２０をＨｄ２１の点に平行移動した仮想実装基準線２０ｂとでなす角度である。θ３は、Ｈｃ１とＨｃ２を直線で結んだ線と、実装基準線２０をＨｃ１の点に平行移動した仮想実装基準線２０ｃとでなす角度である。図５と同一箇所には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
図９は、この発明の実施の形態２における部品はんだ付け検査装置で検査するリード電極部品の計測と判定に係る検査工程（Ｓ２）のフローチャートである。 図９において、はんだ付け検査プログラム読込み工程（Ｓ２１）において、はんだ付け検査プログラムをデータ処理計算機５に読込む。計測工程（Ｓ２２）において、データ処理計算機５ははんだ付け検査プログラムに従いレーザ変位計４を走査し、プリント基板２にはんだ付けされた表面実装部品の高さを計測し、結果をデータ処理計算機５に取込む。データ処理計算機５において、計測された高さデータをもとに第１の判定工程（Ｓ２２３）、第２の判定工程（Ｓ２２４）、第３の判定工程（Ｓ２２５）においてはんだ付けの良否を論理判定する。
【００４２】
次にリード電極部品１４ｂのはんだ付けの良否判定方法について図８及び図９を用いて説明する。第１の判定工程（Ｓ２２３）においては、計測されたリード電極の最大高さＨｃ２が、計測した両電極部品１４ｂのリード電極高さデータＣの最小値Ｃｍｉｎとはんだ材の厚みデータＢの最小値Ｂｍｉｎとの和以下、すなわち Ｈｃ２≦Ｃｍｉｎ＋Ｂｍｉｍ であるとき、第１の判定工程（Ｓ２２３）はリード電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００４３】
第２の判定工程（Ｓ２２４）においては、計測されたリード電極の最小高さＨｃ１が、計測した両電極部品１４ｂのリード電極高さデータＣの最小値Ｃｍｉｎ以上、すなわち Ｈｃ１≧Ｃｍｉｎ であるとき、第２の判定工程（Ｓ２２４）は、リード電極部品のリード電極欠落やリード電極の位置ずれは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００４４】
第３の判定工程（Ｓ２２５）においては、前記角度θ２が、前記角度θ０においてはんだ材の高さＢが最小値Ｂｍｉｎのときの角度θ０ｍｉｎ以下であり且つ前記角度θ３が前記角度θ０ｍｉｎ以下、すなわち θ２≦θ０ｍｉｎ であり且つ θ３≦θ０ｍｉｎ であるとき第３の判定工程（Ｓ２２５）はリード電極の変形による電極浮きは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００４５】
良品判定工程（Ｓ２６）、不良品判定工程（Ｓ２７）、画像撮影工程（Ｓ２８）及び判定結果送信工程（Ｓ２９）の動作は、この発明の実施の形態１で説明したものと同一である。
【００４６】
確認工程（Ｓ３）の動作は、この発明の実施の形態１と同様にリード電極部品１４ｂのはんだ付けの良否判定の確認を実施する。
【００４７】
このようにリード電極部品１４ｂのはんだ付けを第１の判定工程〜第３の判定工程を用いて判定することにより、判定の精度が向上し、はんだ付け不良の流出が避けられる。また、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかの工程での不良の発生を検知することにより、リード電極浮き、リード電極欠落、リード電極変形などのはんだ付け不良の状態が検出される。
【００４８】
実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査するパッケージ裏面に電極を有する裏面電極部品のはんだ付け状態を示す側面図である。図１０において、プリント基板２に搭載されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）に代表されるパッケージ裏面に複数の電極を有する裏面電極部品１４ｃの電極２３は、プリント基板２のパッド１９とはんだ材で電気接続される。Ａ３はははんだ付け検査プログラムに格納されている裏面電極部品１４ｃの高さデータで１ｍｍから数ｍｍ程度の値である。図８と同一箇所には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
図１１は、この発明の実施の形態３における部品はんだ付け検査装置で検査する裏面電極部品の計測と判定に係る検査工程（Ｓ２）のフローチャートである。図１１において、はんだ付け検査プログラム読込み工程（Ｓ２１）において、はんだ付け検査プログラムをデータ処理計算機５に読込む。計測工程（Ｓ２２）において、データ処理計算機５ははんだ付け検査プログラムに従いレーザ変位計４を走査し、プリント基板２にはんだ付けされた表面実装部品の高さを計測し、結果をデータ処理計算機５に取込む。データ処理計算機５において、計測された高さデータをもとに第１の判定工程（Ｓ３２３）、第２の判定工程（Ｓ３２４）、第３の判定工程（Ｓ３２５）においてはんだ付けの良否を論理判定する。
【００５０】
次に裏面電極部品１４ｃのはんだ付けの良否判定方法について図１０及び図１１を用いて説明する。第１の判定工程（Ｓ３２３）においては、計測された裏面電極部品の最大高さＨｄ２２が、計測した裏面電極部品１４ｃの高さデータＡ３の最小値Ａ３ｍｉｎとはんだ材の厚みデータＢの最小値Ｂｍｉｎとの和以下、すなわち Ｈｄ２２≦Ａ３ｍｉｎ＋Ｂｍｉｍ であるとき、第１の判定工程（Ｓ３２３）は裏面電極がはんだから浮いて無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００５１】
第２の判定工程（Ｓ３２４）においては、計測された裏面電極部品の最小高さＨｄ２１が、計測した裏面電極部品１４ｃの高さデータＡ３の最小値Ａ３ｍｉｎ以上、すなわち Ｈｄ２１≧Ａ３ｍｉｎ であるとき、第２の判定工程（Ｓ３２４）は、裏面電極部品の欠落や位置ずれは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００５２】
第３の判定工程（Ｓ３２５）においては、前記角度θ２が、前記角度θ０においてはんだ材の高さＢが最小値Ｂｍｉｎのときの角度θ０ｍｉｎ以下、すなわち θ２≦θ０ｍｉｎ であるとき第３の判定工程（Ｓ３２５）はリード電極の変形による電極浮きは無く、はんだ付けが良であると判定する。
【００５３】
良品判定工程（Ｓ２６）、不良品判定工程（Ｓ２７）、画像撮影工程（Ｓ２８）及び判定結果送信工程（Ｓ２９）の動作は、この発明の実施の形態１と同じである。
【００５４】
確認工程（Ｓ３）の動作は、この発明の実施の形態１と同様に裏面電極部品１４ｃのはんだ付けの良否判定の確認を実施する。
【００５５】
このように裏面電極部品１４ｃのはんだ付けを第１の判定工程〜第３の判定工程を用いて判定することにより、判定の精度が向上し、はんだ付け不良の流出が避けられる。また、第３の判定工程（Ｓ３２５）で説明したように、部品の傾斜角度を用いてはんだ付けの良否判定を実施するので、目視検査では視認できない箇所のはんだ付けが良否判定される。また、第１の判定工程〜第３の判定工程までのいずれかの工程での不良の発生を検知することにより、電極浮き、部品欠落、位置ずれなどのはんだ付け不良の状態が検出される。
【００５６】
実施の形態４．
プリント基板２の表面には、両電極部品１４ａ、リード電極部品１４ｂ及び裏面電極部品１４ｃが混在してはんだ付けされていることが多いので、検査工程（Ｓ２）においては、この発明の実施の形態１の図６に示す両電極部品に係る計測と判定に係る検査工程、この発明の実施の形態２の図９に示すリード電極部品に係る計測と判定に係る検査工程、及びこの発明の実施の形態３の図１１に示す裏面電極部品に係る計測と判定に係る検査工程の全て若しくはいずれかの組合せを用いて実施したのち、確認工程（Ｓ３）に移行しても良い。
【００５７】
実施の形態５．
この発明の実施の形態１〜３ではレーザ変位計４から照射されるレーザ光の照射方向と略直交する各表面実装部品の平面領域の距離を平面領域の全域に亘り計測したが、平面領域の両端に位置する電極１９がある場合には、あらかじめ制御部９に蓄積されている部品データベースの形状データを平面実装部品の形状に合わせ相似状に縮小してデータ処理計算機５に送出しても良く、図１２に示すように平面領域の内部に位置するシルク印刷などが施された表示部（シンボル）３１がある場合には、データ処理計算機５は、連続する平面領域の内部平面領域は論理判定対象外として判定しても良い。
【００５８】
また、部品データベースの形状データを表面実装部品の形状に合わせ相似状に縮小するとともに連続する平面領域の内部平面領域は論理判定対象外として判定しても良く、この場合には、図１２に示すように表面実装部品の外周縁内部の平面領域３２の最短距離（最小値）と最長距離（最大値）とが判定対象となるので、表面実装部品の外周部分や内部領域の凸凹を判定対象から除外できるので高精度にはんだ付けの検査を行うことができるという効果もある。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・はんだ付け検査装置本体（部品はんだ付け検査装置）
２・・・プリント基板（被検査基板）
３・・・搬送レール（搬送手段）
４・・・レーザ変位計
５・・・データ処理計算機
６・・・モニタ
７・・・カメラ
８・・・基板設計データベース
９・・・制御部
１０・・・補修装置（補修システム装置）
１１・・・信号線路（ＬＡＮ）
１２・・・半導体レーザ
１３・・・投光レンズ
１４・・・表面実装部品 １４ａ・・・両電極部品
１４ｂ・・・リード電極部品 １４ｃ・・・裏面電極部品
１５・・・受光レンズ
１６・・・光位置検出装置（ＰＳＤ）
１８・・・両電極部品の電極
１９・・・パッド
２０・・・実装基準線 ２０ａ・・・仮想実装基準線
２０ｂ・・・仮想実装基準線 ２０ｃ・・・仮想実装基準線
２１・・・パッケージ部
２２・・・リード電極 ２２ａ・・・リード電極のはんだ付け部
３１・・・表示部（シンボル）
３２・・・外周縁内部の平面領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッドにはんだ材を介して表面実装部品の電極と接続した被検査基板と、この被検査基板と一定距離離して２次元走査し、前記被検査基板と前記表面実装部品との変位量から前記表面実装部品の高さを計測するレーザ計測手段と、前記表面実装部品の所望の高さ範囲及び前記はんだ材の所望の厚み範囲をあらかじめ指定したデータ範囲を格納したデータベースと、前記レーザ計測手段で計測された値と前記データベースに格納したデータ範囲とを照合して判定するデータ処理計算機とを備え、前記データ処理計算機は、前記レーザ計測手段で計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さとを照合値として用いて照合判定する部品はんだ付け検査装置。
【請求項２】
前記データ処理計算機は、計測された前記表面実装部品の変位量の最大高さと前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値との和の値とから論理判定する第１の判定基準と、計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと、前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値とから論理判定する第２の判定基準と、計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さ及び最大高さから算出される前記表面実装部品の傾斜角度と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値から算出されるはんだ材の傾斜角度とから論理判定する第３の判定基準とを備え、前記第１の判定基準乃至前記第３の判定基準の少なくとも１つの判定基準を用いて前記表面実装部品のはんだ付けを良否判定する請求項１に記載の部品はんだ付け検査装置。
【請求項３】
パッドにはんだ材を介して表面実装部品の電極と接続した被検査基板から一定距離離してレーザ計測手段を２次元走査し、前記被検査基板と前記表面実装部品との変位量から前記表面実装部品の高さを計測し、データ処理計算機で前記レーザ計測手段で計測された値と、前記表面実装部品の所望の高さ範囲及び前記はんだ材の所望の厚み範囲をあらかじめ指定して格納したデータベースのデータ範囲とを照合する部品はんだ付け検査方法において、前記レーザ計測手段で計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さとを照合値として用いて前記データベースと照合して前記被検査基板に実装された前記表面実装部品のはんだ付け状態を判定する部品はんだ付け検査方法。
【請求項４】
前記データ処理計算機は、計測された表面実装部品の変位量の最大高さと前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値との和の値とから論理判定する第１の判定基準と、計測された表面実装部品の変位量の最小高さと前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値とから論理判定する第２の判定基準と、計測された表面実装部品の変位量の最小高さ及び最大高さとから算出される前記表面実装部品の傾斜角度と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値から算出されるはんだ材の傾斜角度とから論理判定する第３の判定基準とを備え、前記第１の判定基準乃至前記第３の判定基準の少なくとも１つの判定基準を用いて前記表面実装部品のはんだ付けを良否判定する請求項３に記載の部品はんだ付け検査方法。
【請求項１】
パッドにはんだ材を介して表面実装部品の電極と接続した被検査基板と、この被検査基板と一定距離離して２次元走査し、前記被検査基板と前記表面実装部品との変位量から前記表面実装部品の高さを計測するレーザ計測手段と、前記表面実装部品の所望の高さ範囲及び前記はんだ材の所望の厚み範囲をあらかじめ指定したデータ範囲を格納したデータベースと、前記レーザ計測手段で計測された値と前記データベースに格納したデータ範囲とを照合して判定するデータ処理計算機とを備え、前記データ処理計算機は、前記レーザ計測手段で計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さとを照合値として用いて照合判定する部品はんだ付け検査装置。
【請求項２】
前記データ処理計算機は、計測された前記表面実装部品の変位量の最大高さと前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値との和の値とから論理判定する第１の判定基準と、計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと、前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値とから論理判定する第２の判定基準と、計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さ及び最大高さから算出される前記表面実装部品の傾斜角度と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値から算出されるはんだ材の傾斜角度とから論理判定する第３の判定基準とを備え、前記第１の判定基準乃至前記第３の判定基準の少なくとも１つの判定基準を用いて前記表面実装部品のはんだ付けを良否判定する請求項１に記載の部品はんだ付け検査装置。
【請求項３】
パッドにはんだ材を介して表面実装部品の電極と接続した被検査基板から一定距離離してレーザ計測手段を２次元走査し、前記被検査基板と前記表面実装部品との変位量から前記表面実装部品の高さを計測し、データ処理計算機で前記レーザ計測手段で計測された値と、前記表面実装部品の所望の高さ範囲及び前記はんだ材の所望の厚み範囲をあらかじめ指定して格納したデータベースのデータ範囲とを照合する部品はんだ付け検査方法において、前記レーザ計測手段で計測された前記表面実装部品の変位量の最小高さと最大高さとを照合値として用いて前記データベースと照合して前記被検査基板に実装された前記表面実装部品のはんだ付け状態を判定する部品はんだ付け検査方法。
【請求項４】
前記データ処理計算機は、計測された表面実装部品の変位量の最大高さと前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値との和の値とから論理判定する第１の判定基準と、計測された表面実装部品の変位量の最小高さと前記データベースに格納された前記表面実装部品の高さ範囲の最小値とから論理判定する第２の判定基準と、計測された表面実装部品の変位量の最小高さ及び最大高さとから算出される前記表面実装部品の傾斜角度と前記データベースに格納されたはんだ材の厚み範囲の最小値から算出されるはんだ材の傾斜角度とから論理判定する第３の判定基準とを備え、前記第１の判定基準乃至前記第３の判定基準の少なくとも１つの判定基準を用いて前記表面実装部品のはんだ付けを良否判定する請求項３に記載の部品はんだ付け検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１３５６８（Ｐ２０１２−１３５６８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１０３３（Ｐ２０１０−１５１０３３）
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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