電子部品の実装状態検査方法
【課題】熱硬化型接着剤が硬化した樹脂部を検査対象とする場合において、樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができる樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができる電子部品の実装状態検査方法を提供する。
【解決手段】基板３の電極３ａ上に端子４ａを有するチップ型電子部品４を半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板３を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａとを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部１５ｂを形成した状態の実装済基板において、基板３に実装されたチップ型電子部品４を撮像して画像データを取得し、この画像データに基づき基板３上におけるチップ型電子部品４の装着状態を検査するとともに樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検査する。
【解決手段】基板３の電極３ａ上に端子４ａを有するチップ型電子部品４を半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板３を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａとを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部１５ｂを形成した状態の実装済基板において、基板３に実装されたチップ型電子部品４を撮像して画像データを取得し、この画像データに基づき基板３上におけるチップ型電子部品４の装着状態を検査するとともに樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品が実装された実装基板は、外観検査ラインにて実装状態検査の対象となる。この実装状態検査においては、実装基板を撮像して得られた画像データを認識処理し、画像中から特定の検査対象部位を検出して良否判定基準データと比較することにより行われる（特許文献１、２、３）。特許文献１に示す先行技術においては、半田付け工程後の基板を対象として、半田付け状態の良否を判定するようにしている。特許文献２では、クリーム半田が印刷されて電子部品が実装された後の基板を対象として、半田印刷状態と電子部品実装状態とを同時に検査するようにしている。そして特許文献３では、実装された部品の一部または全部が基板から浮いた状態にある姿勢不良を検出するための検査用データを、良品基板の画像データを用いて作成する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７３３４６号公報
【特許文献２】特開平６−１６００３７号公報
【特許文献３】特開平１１−２７１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子部品を基板に実装する形態として、半田粒子を熱硬化型接着剤に含有させた接合材料を用いる実装工法が採用されるようになっている。この実装工法では、接合材料供給後に電子部品が搭載された基板を加熱することにより、電子部品の外部接合用の端子を基板の電極に半田接合して導通させるとともに、熱硬化型接着剤の樹脂成分を硬化させることによって樹脂部を形成する。この樹脂部は、電子部品を基板に接着して固定保持するとともに、半田接合部の周囲を覆って保護する機能を併せ有している。
【０００５】
近年部品実装形態の変遷により、上述の接合材料を用いる実装工法における樹脂部に求められる機能も従来と比較して多面的となっている。例えば、予め半導体チップなどの部品が実装された内層基板に表裏両面の配線層を積層した構成の多層部品内蔵基板では、部品実装状態の内層基板は積層工程や表面層への部品実装工程などにおいて再度の加熱過程を経る。これらの加熱工程においては、内層基板で部品の端子を基板の電極に接合する半田接合部の半田は再度溶融して流動可能な状態となる。このとき、半田の流動が規制されてないと溶融半田が流動して短絡する不具合が生じるおそれがある。このような不具合を有効に防止するためには、半田接合部の周囲を樹脂部が完全に包囲して覆っていることが求められる。
【０００６】
また実装対象の基板が薄くて撓みやすい樹脂製のフレキシブル基板であるような場合には、実装後の基板は組み立て過程において折り曲げられ、部品実装部位には屈曲による外力が作用する。このとき、フレキシブル基板は剛性に乏しいため半田接合部が曲げ外力によって破断する不具合を生じやすい。このような不具合を防止するためには、樹脂部が半田接合部の周囲のみならず部品の周囲に十分な広がり範囲で形成されて、曲げ外力に対する補強効果が確保されていることが求められる。
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献例を含め従来技術においては、このような樹脂部は検査対象とされていなかった。このため、従来技術は上述のような機能が求められる樹脂部の形成状態の良否を適正に判定する機能は有しておらず、近年採用されている実装工法には、従来の実装状態検査方法を適用することができなかった。
【０００８】
そこで本発明は、熱硬化型接着剤が硬化した樹脂部を検査対象とする場合において、樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができる電子部品の実装状態検査方法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】
【０００９】
本発明の電子部品の実装状態検査方法は、基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法であって、前記チップ型電子部品の両端に形成された外部接続用の端子を、前記基板の電極上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板を加熱することにより前記半田粒子を溶融させて前記端子と前記電極とを接合する半田部を形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部を形成した状態の実装済基板において、前記基板の上方から光を照射した状態で、この基板に実装されたチップ型電子部品をカメラで撮像して画像データを取得する撮像工程と、前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記基板上における前記チップ型電子部品の装着状態を検査する装着状態検査工程と、前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記樹脂部のチップ型電子部品の周囲における分布状態を検査する樹脂部検査工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板の電極上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子と電極とを接合する半田部を形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部を形成した状態の実装済基板において、基板の上方から光を照射した状態でこの基板に実装されたチップ型電子部品をカメラで撮像して画像データを取得し、この画像データに基づき基板上におけるチップ型電子部品の装着状態を検査するとともに樹脂部のチップ型電子部品の周囲における分布状態を検査することにより、熱硬化型接着剤が硬化した樹脂部を検査対象とする場合において、樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の構成説明図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の制御系の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の検査対象となるチップ型電子部品の実装状態の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の検査対象となるチップ型電子部品の実装状態の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査処理を示すフロー図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査処理を示すフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査方法における樹脂部検査の説明図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査方法における樹脂部検査の説明図
【図９】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査方法における樹脂部検査の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して実装状態検査装置１の構成について説明する。図１において、ＸＹテーブルによって水平方向に移動自在な基板保持ステージ２上には、電子部品が実装された検査対象物である実装済基板３（以下、単に「基板３」と略記。）が保持されている。基板３にはチップ型電子部品４を含む複数の電子部品が実装される。なお本実施の形態においては、基板３が多層部品内蔵基板を構成する内層基板である例を示しており、ここでは内層部品としてチップ型電子部品４のみが実装された例を示している。
【００１３】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、チップ型電子部品４は、矩形体の本体ボディ４ｂの両端部に外部接続用の端子４ａが形成された構造となっており、チップ型電子部品４の基板３への実装に際しては、まず熱硬化性樹脂に半田粒子を含有させた構成の熱硬化型接着剤１５が予め基板３に形成された電極３ａに供給される。そして端子４ａを熱硬化型接着剤１５を介して電極３ａに着地させてチップ型電子部品４を搭載する。その後基板３をリフロー工程に送って加熱することにより、熱硬化型接着剤１５中の半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤１５を硬化させてチップ型電子部品４を周囲から包んで補強する樹脂部１５ｂを形成する。本実施の形態に示す実装状態検査装置１は、実装状態検査において従来は検査対象となっていなかった樹脂部１５ｂを検査対象とすることを特徴的構成としている。
【００１４】
基板保持ステージ２の上方には、カメラ５が撮像方向を下向きにして配設されており、カメラ５と基板保持ステージ２の間には、照明部６が配設されている。カメラ５は、照明部６によって照明された状態の基板３上のチップ型電子部品４を撮像する。照明部６は同軸照明光源部８および多段照明光源部９を備えており、カメラ５による撮像に際し、基板３に実装されたチップ型電子部品４へ撮像用の照明光を照射する。同軸照明光源部８から水平方向に照射された照明光は、カメラ５の下方に配置されたハーフミラー７によって下方に反射され、基板３に対してカメラ５の撮像光軸と同軸方向から照射される。多段照明光源部９はそれぞれ高さが異なる上段光源部９ａ、中段光源部９ｂ、下段光源部９ｃを備えており、これらの複数の光源部を選択的に点灯することにより、撮像対象に対して異なる照明方向から照明光を照射することができる。カメラ５による撮像に際しては、同軸照明光源部８、多段照明光源部９の複数の光源部からの照明光を組み合わせた最適な照明条件が設定される。
【００１５】
図２を参照して、制御系の構成を説明する。図２において制御部１０には、カメラ５、照明部６、基板保持ステージ２、表示部１３、操作・入力部１４が接続されている。制御部１０がカメラ５を制御することにより、基板３上のチップ型電子部品４を撮像して画像を取り込む撮像動作が実行される。このとき、制御部１０が照明部６を制御して複数の光源部を選択的に点灯させることにより、取得する画像に求められる特性に応じた照明光が、基板３に対して照射される。またこの撮像時に制御部１０が基板保持ステージ２を制御することにより、基板３上の所望の撮像対象部位をカメラ５による撮像視野内に位置させることができる。表示部１３は液晶パネルなどの表示パネルであり、カメラ５によって取得された撮像画面を表示するほか、制御部１０に対する操作指示入力やデータ入力時などの案内画面を表示する。操作・入力部１４はキーボードや表示部１３に設けられたタッチパネルスイッチなどの入力装置であり、操作指示入力やデータ入力を行う。
【００１６】
制御部１０は、実装状態検査部１１およびワークデータ記憶部１２を内蔵している。ワークデータ記憶部１２は、実装状態検査部１１による検査処理における基板３の検査対象部位、検査順序など、検査対象となるワークについてのデータを記憶する。実装状態検査部１１の機能について説明する。実装状態検査部１１は第１の装着状態検査部１１ａ、第２の装着状態検査部１１ｂ、第１の半田付け状態検査部１１ｃ、第２の半田付け状態検査部１１ｄ、樹脂部検査部１１ｅより構成される。第１の装着状態検査部１１ａ、第２の装着状態検査部１１ｂは、電子部品の装着状態検査、すなわち基板３の正規実装位置における電子部品の有無や位置ずれ、装着方向（極性）の正否などを検査する機能であり、第１の装着状態検査部１１ａはＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やリード付電子部品などチップ型電子部品４以外の電子部品を対象として、また第２の装着状態検査部１１ｂはチップ型電子部品４を対象として、それぞれ装着状態検査を行う。
【００１７】
第１の半田付け状態検査部１１ｃ、第２の半田付け状態検査部１１ｄは、半田付け状態の検査、すなわち電子部品の外部接続用の端子と基板３の電極とを接続する半田接合部の形状や面積などを基準判定データと比較することにより、半田付け状態の良否を検査する機能である。第１の半田付け状態検査部１１ｃはリード付電子部品などチップ型電子部品４以外の電子部品を対象として半田付け状態の検査を行い、また第２の半田付け状態検査部１１ｄはチップ型電子部品４を対象として、端子４ａと電極３ａとを接続する半田部１５ａの検査を行う。そして樹脂部検査部１１ｅは、半田部１５ａを補強するためにチップ型電子部品４の周囲に形成される樹脂部１５ｂの状態を検査する。ここでは、樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検出することにより、樹脂部１５ｂの良否を判定する。
【００１８】
すなわち実装状態検査部１１は、カメラ５によって撮像した基板３の画像に基づいてチップ型電子部品４の実装状態を検査する機能を有している。さらに本実施の形態においては、実装状態検査部１１が、基板３上のチップ型電子部品４の装着状態を検査する第２の装着状態検査部１１ｂと、基板３上のチップ型電子部品４の端子４ａと基板３の電極３ａとを接続する半田部１５ａの状態を検査する第２の半田付け状態検査部１１ｄと、半田部１５ａを補強するために形成される樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検査する樹脂部検査部１１ｅを含む形態となっている。
【００１９】
なおチップ型電子部品４を基板３に実装する際に用いられる実装用接合材料としては半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５には限定されず、フラックス成分に半田粒子を含有させたクリーム半田を用いる場合もある。このような場合には、樹脂部１５ｂは形成されないことから樹脂部検査部１１ｅによる樹脂検査は不要となり、第２の装着状態検査部１１ｂによる装着状態検査とともに、第２の半田付け状態検査部１１ｄによる半田部検査を行う。これに対し、本実施の形態に示すように、半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を用いる場合には、第２の装着状態検査部１１ｂによる装着状態検査と樹脂部検査部１１ｅによる樹脂部検査とを実行すれば、半田部１５ａの良否を判定する半田部検査は必ずしも必須項目ではなく省略することが可能である。すなわち本実施の形態において、実装状態検査部１１は、チップ型電子部品４の実装用接合材料として半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を使用している場合は、少なくとも、第２の装着状態検査部１１ｂと樹脂部検査部１１ｅによる検査を実行するようにしている。
【００２０】
ここで、チップ型電子部品４の基板３への実装形態および樹脂部検査部１１ｅによって実行される樹脂部検査における良否判定について、図３，図４を参照して説明する。図３は、チップ型電子部品４が基板３に正常に実装された状態を示しており、図３（ａ）はチップ型電子部品４の実装状態における長手方向の断面形状を示している。図３（ａ）に示すように、基板３に実装されたチップ型電子部品４は、端子４ａと電極３ａとのコーナ部にフレット形状の半田部１５ａが形成されることにより基板３に接続される。半田部１５ａは、熱硬化型接着剤１５中の熱硬化性樹脂が硬化して形成された樹脂部１５ｂによって覆われて補強されている。
【００２１】
これとともに、樹脂部１５ｂはチップ型電子部品４の本体ボディ４ｂの下面と基板３の上面３ｂとの間の隙間を充填する形で形成され、これにより本体ボディ４ｂがチップ型電子部品４に強固に固着される。このとき、樹脂部１５ｂが基板３の上面３ｂとの間の隙間を完全に充填した状態となることにより、内層基板である基板３が後工程において再加熱された場合にあっても、半田部１５ａが再溶融した半田は樹脂部１５ｂによって閉じ込められ、溶融状態の半田が流動することによる電極３ａ間の短絡などの不具合が発生しない。
【００２２】
また図３（ｂ）は、基板３に実装されたチップ型電子部品４をカメラ５によって撮像した画像５ａを示しており、画像５ａ内には平面視したチップ型電子部品４の実装状態が示されている。画像５ａ内における背景画像には、基板３の上面３ｂが基板３の材質などに応じた色で表示される。基板３に形成された電極３ａは、相当部分が半田部１５ａ、樹脂部１５ｂによって覆われるが、露呈した部分は材質として銅系の金属などを用いている場合には赤みが強い色で表れる。これに対して、チップ型電子部品４の端子４ａは照明光を反射する金属光沢を有していることから、最も輝度の高い明像部分として表れる。そして電極３ａと端子４ａとを接合する半田部１５ａは、端子４ａと明瞭に区別可能な暗い部分として表れる。そしてチップ型電子部品４の本体ボディ４ｂの部分は材質に応じた色で表れ、チップ型電子部品４の周囲には、樹脂部１５ｂが分布して広がった状態が示される。
【００２３】
本実施の形態に示す樹脂部検査においては、樹脂部１５ｂの分布状態が判定対象となることから、画像５ａ中で樹脂部１５ｂが他部分と明瞭に識別可能なように、熱硬化型接着剤１５の組成や、カメラ５による撮像時の照明方法などを組み合わせる。すなわち、熱硬化型接着剤１５に用いる熱硬化性樹脂を着色して他部分と色彩を異ならせる識別方法や、樹脂部１５ｂのエッジが照明光の照射方向によって高輝度の線として表れることを利用して、樹脂部１５ｂの領域を抽出する方法など、各種の方法を適宜選択して採用することができる。
【００２４】
ここで前述のように、樹脂部１５ｂは本体ボディ４ｂの下面を良好に充填していることが求められることから、図３（ｂ）に示すように、実装後のチップ型電子部品４を平面視した画像５ａにおいて、本体ボディ４ｂの端子４ａが形成されていない側面４ｃの近傍も含めて樹脂部１５ｂに覆われているかによって、樹脂部１５ｂの充填具合を判定する。図３（ｂ）に示す例では、電極３ａの全周囲に加えて両側面４ｃの全範囲に亘って樹脂部１５ｂが検出されており、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲する形態となっている。これにより本体ボディ４ｂの下面は樹脂部１５ｂによって充填されていると推定される。したがって、このような場合には、樹脂部１５ｂの状態は合格であると判定される。
【００２５】
これに対し、図４は本体ボディ４ｂの下面が樹脂部１５ｂによって完全に充填されておらず、図４（ａ）に示すように、本体ボディ４ｂの下面に空所Ｖが存在している状態を示している。このような場合には、実装後の後工程に行われる再リフローにおいて、半田部１５ａが溶融して流動することに起因する不具合が生じるおそれがあることから、実装状態検査においてＮＧとして排除することが望ましい。
【００２６】
このため、本実施の形態においては、図４（ｂ）に示すように、実装後のチップ型電子部品４を平面視した画像５ａにおいて、側面４ｃの特定範囲が樹脂部１５ｂに覆われているかによって、樹脂部１５ｂの充填具合を判定する。図３（ｂ）に示す例では、両側面４ｃのいずれについても、樹脂部１５ｂは連続した１繋がりとはなっておらず、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲するには至っていない。このような状態が検出された場合には、本体ボディ４ｂの下面には樹脂部１５ｂによって充填されていない空所Ｖが存在すると推定される。したがって、このような場合には、樹脂部１５ｂの状態はＮＧであると判定される。
【００２７】
なお、図３（ｂ）に示す状態は、画像５ａにおける樹脂部１５ｂの連続性という面から見れば、樹脂部１５ｂが連続した単一の塊としては検出されずに、２つの電極３ａの周辺を個別に包囲する２個の樹脂部１５ｂの塊が検出されたことを意味している。したがって、チップ型電子部品４の周囲の樹脂部１５ｂが２個以上の塊として判断されたか否かによって、樹脂部１５ｂの状態の合否が判定可能である。さらに換言すれば、チップ型電子部品４において端子４ａが形成されていない側の側面４ｃの中央部に樹脂部１５ｂが存在しない範囲が存在するか否かによって、樹脂部１５ｂの状態の良否を判定することも可能であり、両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われていることを以て、樹脂部１５ｂの状態は合格であると判断するようにしてもよい。
【００２８】
すなわち本実施の形態においては、実装状態検査部１１の樹脂部検査部１１ｅは、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲するか否かを判断し、完全に包囲していると判断した場合は、この樹脂部１５ｂの状態を合格と判定する第１の判定アルゴリズム、チップ型電子部品４の周囲の樹脂部１５ｂが２個以上の塊として検出されたか否かを判断し、２個以上の塊として検出されなかったと判断した場合は、この樹脂部１５ｂの状態を合格と判定する第２の判定アルゴリズムおよびチップ型電子部品４において端子４ａが形成されていない両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われているか否かを判断し、両側面４ｃが樹脂部１５ｂで覆われていると判断した場合は、この樹脂部１５ｂの状態を合格と判定する第３の判定アルゴリズムのいずれかを選択的に用いて、樹脂部１５ｂの状態を検査するようにしている。
【００２９】
なお、図４（ｃ）に示すように、両側面のうち一方側の側面４ｃのみを樹脂部１５ｂが覆っており、他方側の側面４ｃには樹脂部１５ｂが存在しないような場合には、上述の判定アルゴリズムを単純に適用することはできない。このような場合には、当該基板３の用途や特性などを装置ユーザが個別に判断して、合格とするかＮＧとするかを定める。
【００３０】
次に、図１に示す実装済の基板３に実装されたチップ型電子部品４を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法について、図５のフローに則して、各図を参照しながら説明する。すなわち、ここではチップ型電子部品４の両端に形成された外部接続用の端子４ａを、基板３の電極３ａ上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を介して搭載した後、この基板３を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａとを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤１５を硬化させて樹脂部１５ｂを形成した状態の実装済みの基板３を検査対象としている。
【００３１】
まず図５において、基板３の上方から照明部６によって照明光を照射した状態で、この基板３に実装されたチップ型電子部品４をカメラ５で撮像して画像データを取得する（撮像工程）（ＳＴ１）。これにより、図７（ａ）に示すチップ型電子部品４の画像が取得される。次いで画像上でチップ型電子部品４の端子４ａをサーチする（ＳＴ２）。すなわち画像上で高輝度の部分として現れる端子４ａを画像認識により検出し、その重心位置を端子基準点Ｐとして求める。そして認識結果に基づき、端子４ａが正常に検出されたか否かを判断し（ＳＴ３）、ここで端子４ａが検出されないならば、ＮＧ判定がなされる。
【００３２】
（ＳＴ３）にて端子４ａが検出されたならば、端子基準点Ｐを参照位置として本体ボディ４ｂが存在すべき領域内に設定された第１検査ボックスＳＢ１内の状態をチェックする（ＳＴ４）。なおここで（ＳＴ２）、（ＳＴ４）に示す検査処理は、チップ型電子部品４が正常に装着されているか否かを検査する装着状態検査工程に相当し、この装着状態検査工程では、撮像工程で取得した画像データに基づき、基板３上におけるチップ型電子部品４の装着状態を検査する。
【００３３】
そして（ＳＴ４）のチェック結果に基づいて、部品が正常に検出されたか否かを判定する（ＳＴ５）。すなわち第１検査ボックスＳＢ１内に本体ボディ４ｂに相当する部分が検出されない場合には、部品が検出されなかったと判断されて、ＮＧ判定がなされる。そして第１検査ボックスＳＢ１内に本体ボディ４ｂに相当する部分が検出されたならば、部品が正常に検出されたと判断され、装着状態検査は良好と判定される。
【００３４】
次いでこの後、半田部検査が実行される（ＳＴ６）。すなわち、図７（ｂ）に示すように、端子基準点Ｐを参照位置として半田部１５ａが存在すべき領域内に設定された第２検査ボックスＳＢ２内に、半田部１５ａに相当する部分が検出されるか否かを判断する。ここで、第２検査ボックスＳＢ２内に半田部１５ａに相当する部分が検出されない場合には、半田部１５ａが検出されなかったと判断されて、ＮＧ判定がなされる。そして第２検査ボックスＳＢ２内に半田部１５ａに相当する部分が検出されたならば半田部１５ａは正常であると判断され、半田部検査は良好と判定される。なお半田部検査は必須検査工程ではなく、省略が可能である。
【００３５】
この後樹脂部検査が実行される（ＳＴ８）。すなわち、図７（ｃ）に示すように、端子基準点Ｐを参照位置として設定されたサーチ開始点ＳＰを起点として、基板３の上面３ｂを示す背景部分と樹脂部１５ｂとの境界線であるエッジＥを輪郭検出処理によって検出し、このエッジＥがチップ型電子部品４の周囲でどのような広がり状態となっているかを判定する。すなわち、ここでは、撮像工程で取得した画像データに基づき、樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を実装状態検査部１１の樹脂部検査部１１ｅによって検査する。この樹脂部検査工程においては、前述の第１の判定アルゴリズム、第２の判定アルゴリズムおよび第３の判定アルゴリズムのいずれかを選択的に用いて、樹脂部１５ｂの状態を検査する。
【００３６】
なお、図５にて（ＳＴ１）で示す撮像工程においては、同一の検査対象を照明条件を変えて複数回撮像を行う場合がある。すなわち、図６（ａ）に示すように、撮像工程（ＳＴ１）は複数の撮像ステップ（例えば撮像１，撮像２，撮像３の３ステップ）で構成され、この場合には、撮像工程において取得される画像データには複数の画像が含まれる。撮像１では、照明条件１（例：同軸照明＋多段照明）によって画像１を取得する。この画像１は、例えば、装着状態検査、樹脂部検査のいずれにも使用される場合がある。また撮像２では、照明条件２（例：同軸照明のみ）によって画像２を取得する。この画像２は、例えば、半田検査に使用される。もちろん、１回の撮像で取得される１つの画像に基づいて必要な検査を全て実行可能であれば、撮像工程におけるカメラ５による撮像は１回のみでよい。
【００３７】
また撮像工程（ＳＴ１）が複数回の撮像を含む場合において、これら複数回の撮像は必ずしも連続して実行する必要はない。例えば、装着状態検査、半田部検査、樹脂部検査のそれぞれに異なる照明条件下で撮像された個別の画像を用いる場合には、図６（ｂ）に示すような処理実行順序となる。すなわちまず撮像１を実行して取得された画像を装着状態検査（ＳＴ２，４）に用い、次いで撮像２を実行して取得された画像を半田部検査（ＳＴ６）に用い、さらに撮像３を実行して取得された画像を樹脂部検査（ＳＴ８）に用いる。
【００３８】
なお、上述の実施の形態においては、樹脂部検査の手法として、図７に示す方法を用いる例を示しているが、樹脂部検査部１１ｅによる樹脂部検査には各種の検査方法を適用することができる。例えば、樹脂部１５ｂの色が周囲と明確に異なっており、樹脂部１５ｂを色の相違によって抽出可能な場合には、図８に示すように、抽出された領域の形状、塊の数などに基づいて、樹脂部１５ｂの良否を判定するようにしてもよい。すなわち、図８（ａ）に示すチップ型電子部品４を撮像した画像データから樹脂部１５ｂの領域のみを抽出し、その抽出結果に基づいて、図３，図４にて説明した判定アルゴリズムを適用することにより、同様の樹脂検査結果を得ることができる。
【００３９】
図８（ｂ）は、樹脂部１５ｂが両側の電極３ａの周囲および両側の側面４ｃを覆って存在し、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲している例を示している。ここでは、前述の第１の判定アルゴリズムにしたがって良否の判定がなされる。図８（ｃ）は、樹脂部１５ｂが両側の電極３ａの周囲には存在するものの、両側の側面４ｃの中央部を覆う樹脂部１５ｂが存在しない例を示している。ここでは、チップ型電子部品４の周囲の樹脂部１５ｂが２個以上の塊として検出されたか否かに基づいて良否判定を行う前述の第２の判定アルゴリズム、もしくは両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われているか否かに基づいて良否判定を行う前述の第３の判定アルゴリズムにしたがって良否の判定がなされる。また図８（ｄ）は、図４（ｃ）に対応するものであり、両側面のうち一方側の側面４ｃのみを樹脂部１５ｂが覆っており、他方側の側面４ｃには樹脂部１５ｂが存在しない状態を示している。
【００４０】
さらに図９は、上述の第３の判定アルゴリズムにしたがって良否判定するに際し、両側面４ｃにおける樹脂部１５ｂの有無を直接検出するようにした例を示している。すなわちこの場合には、両側面４ｃの略中央部に沿って第３検査ボックスＳＢ３を設定し、第３検査ボックスＳＢ３内に樹脂部１５ｂに相当する部分が検出されるか否かによって、両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われているか否かを判断する。なお上述の第１，第２，第３の判定アルゴリズムにしたがって樹脂部検査を行うに際しては、カメラ５によって取得した画像データに基づいて公知の画像処理手法を用いる方法であれば、上述例以外にも各種の検査手法を用いることができる。
【００４１】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品の実装状態検査方法は、基板３の電極３ａ上にチップ型電子部品４の端子４ａを半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を介して着地させてチップ型電子部品４を搭載した後、この基板３を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａとを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部１５ｂを形成した状態の基板３において、基板３の上方から光を照射した状態でこの基板３に実装されたチップ型電子部品４をカメラ５で撮像して画像データを取得し、この画像データに基づき基板３上におけるチップ型電子部品４の装着状態を検査するとともに、樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検査するようにしたものである。
【００４２】
これにより、熱硬化型接着剤１５が硬化した樹脂部１５ｂを検査対象に含む場合において、樹脂部１５ｂの分布状態の良否を適正に判定することができ、樹脂部１５ｂによって半田部１５ａを確実に覆って保護することができる。したがって、多層部品内蔵基板の内層基板のように、部品実装後に再加熱工程を経る場合にあっても、再加熱時に半田部１５ａが溶融した流動状態の半田は樹脂部１５ｂによって覆われた状態を保ち、半田の短絡による不具合を防止することができる。
【００４３】
また本実施の形態に示す実装状態検査を適用することにより、実装対象の基板が薄くて撓みやすい樹脂製のフレキシブル基板であって、実装後の曲げ外力に対して補強を要する場合にあっても、実装後の電子部品は、周囲に必要十分な広がり範囲で形成された樹脂部によって、曲げ外力に対して有効に補強される。これにより、実装後の基板が組み立て過程において折り曲げられ、部品実装部位に屈曲による外力が作用した場合にあっても、半田接合部が曲げ外力によって破断する不具合を生じない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の電子部品の実装状態検査方法は、熱硬化型接着剤が硬化した樹脂部を検査対象とする場合において、樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができるという効果を有し、基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する分野において有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 実装状態検査装置
２ 基板保持ステージ
３ 基板
３ａ 電極
４ チップ型電子部品
４ａ 端子
４ｂ 本体ボディ
４ｃ 側面
５ カメラ
６ 照明部
８ 同軸照明光源部
９ 多段照明光源部
１５ 熱硬化型接着剤
１５ａ 半田部
１５ｂ 樹脂部
Ｖ 空所
Ｐ 端子基準点
ＳＰ サーチ開始点
ＳＢ１ 第１検査ボックス
ＳＢ２ 第２検査ボックス
ＳＢ３ 第３検査ボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品が実装された実装基板は、外観検査ラインにて実装状態検査の対象となる。この実装状態検査においては、実装基板を撮像して得られた画像データを認識処理し、画像中から特定の検査対象部位を検出して良否判定基準データと比較することにより行われる（特許文献１、２、３）。特許文献１に示す先行技術においては、半田付け工程後の基板を対象として、半田付け状態の良否を判定するようにしている。特許文献２では、クリーム半田が印刷されて電子部品が実装された後の基板を対象として、半田印刷状態と電子部品実装状態とを同時に検査するようにしている。そして特許文献３では、実装された部品の一部または全部が基板から浮いた状態にある姿勢不良を検出するための検査用データを、良品基板の画像データを用いて作成する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７３３４６号公報
【特許文献２】特開平６−１６００３７号公報
【特許文献３】特開平１１−２７１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子部品を基板に実装する形態として、半田粒子を熱硬化型接着剤に含有させた接合材料を用いる実装工法が採用されるようになっている。この実装工法では、接合材料供給後に電子部品が搭載された基板を加熱することにより、電子部品の外部接合用の端子を基板の電極に半田接合して導通させるとともに、熱硬化型接着剤の樹脂成分を硬化させることによって樹脂部を形成する。この樹脂部は、電子部品を基板に接着して固定保持するとともに、半田接合部の周囲を覆って保護する機能を併せ有している。
【０００５】
近年部品実装形態の変遷により、上述の接合材料を用いる実装工法における樹脂部に求められる機能も従来と比較して多面的となっている。例えば、予め半導体チップなどの部品が実装された内層基板に表裏両面の配線層を積層した構成の多層部品内蔵基板では、部品実装状態の内層基板は積層工程や表面層への部品実装工程などにおいて再度の加熱過程を経る。これらの加熱工程においては、内層基板で部品の端子を基板の電極に接合する半田接合部の半田は再度溶融して流動可能な状態となる。このとき、半田の流動が規制されてないと溶融半田が流動して短絡する不具合が生じるおそれがある。このような不具合を有効に防止するためには、半田接合部の周囲を樹脂部が完全に包囲して覆っていることが求められる。
【０００６】
また実装対象の基板が薄くて撓みやすい樹脂製のフレキシブル基板であるような場合には、実装後の基板は組み立て過程において折り曲げられ、部品実装部位には屈曲による外力が作用する。このとき、フレキシブル基板は剛性に乏しいため半田接合部が曲げ外力によって破断する不具合を生じやすい。このような不具合を防止するためには、樹脂部が半田接合部の周囲のみならず部品の周囲に十分な広がり範囲で形成されて、曲げ外力に対する補強効果が確保されていることが求められる。
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献例を含め従来技術においては、このような樹脂部は検査対象とされていなかった。このため、従来技術は上述のような機能が求められる樹脂部の形成状態の良否を適正に判定する機能は有しておらず、近年採用されている実装工法には、従来の実装状態検査方法を適用することができなかった。
【０００８】
そこで本発明は、熱硬化型接着剤が硬化した樹脂部を検査対象とする場合において、樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができる電子部品の実装状態検査方法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】
【０００９】
本発明の電子部品の実装状態検査方法は、基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法であって、前記チップ型電子部品の両端に形成された外部接続用の端子を、前記基板の電極上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板を加熱することにより前記半田粒子を溶融させて前記端子と前記電極とを接合する半田部を形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部を形成した状態の実装済基板において、前記基板の上方から光を照射した状態で、この基板に実装されたチップ型電子部品をカメラで撮像して画像データを取得する撮像工程と、前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記基板上における前記チップ型電子部品の装着状態を検査する装着状態検査工程と、前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記樹脂部のチップ型電子部品の周囲における分布状態を検査する樹脂部検査工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板の電極上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子と電極とを接合する半田部を形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部を形成した状態の実装済基板において、基板の上方から光を照射した状態でこの基板に実装されたチップ型電子部品をカメラで撮像して画像データを取得し、この画像データに基づき基板上におけるチップ型電子部品の装着状態を検査するとともに樹脂部のチップ型電子部品の周囲における分布状態を検査することにより、熱硬化型接着剤が硬化した樹脂部を検査対象とする場合において、樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の構成説明図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の制御系の構成を示すブロック図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の検査対象となるチップ型電子部品の実装状態の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査装置の検査対象となるチップ型電子部品の実装状態の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査処理を示すフロー図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査処理を示すフロー図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査方法における樹脂部検査の説明図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査方法における樹脂部検査の説明図
【図９】本発明の一実施の形態の電子部品の実装状態検査方法における樹脂部検査の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して実装状態検査装置１の構成について説明する。図１において、ＸＹテーブルによって水平方向に移動自在な基板保持ステージ２上には、電子部品が実装された検査対象物である実装済基板３（以下、単に「基板３」と略記。）が保持されている。基板３にはチップ型電子部品４を含む複数の電子部品が実装される。なお本実施の形態においては、基板３が多層部品内蔵基板を構成する内層基板である例を示しており、ここでは内層部品としてチップ型電子部品４のみが実装された例を示している。
【００１３】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、チップ型電子部品４は、矩形体の本体ボディ４ｂの両端部に外部接続用の端子４ａが形成された構造となっており、チップ型電子部品４の基板３への実装に際しては、まず熱硬化性樹脂に半田粒子を含有させた構成の熱硬化型接着剤１５が予め基板３に形成された電極３ａに供給される。そして端子４ａを熱硬化型接着剤１５を介して電極３ａに着地させてチップ型電子部品４を搭載する。その後基板３をリフロー工程に送って加熱することにより、熱硬化型接着剤１５中の半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤１５を硬化させてチップ型電子部品４を周囲から包んで補強する樹脂部１５ｂを形成する。本実施の形態に示す実装状態検査装置１は、実装状態検査において従来は検査対象となっていなかった樹脂部１５ｂを検査対象とすることを特徴的構成としている。
【００１４】
基板保持ステージ２の上方には、カメラ５が撮像方向を下向きにして配設されており、カメラ５と基板保持ステージ２の間には、照明部６が配設されている。カメラ５は、照明部６によって照明された状態の基板３上のチップ型電子部品４を撮像する。照明部６は同軸照明光源部８および多段照明光源部９を備えており、カメラ５による撮像に際し、基板３に実装されたチップ型電子部品４へ撮像用の照明光を照射する。同軸照明光源部８から水平方向に照射された照明光は、カメラ５の下方に配置されたハーフミラー７によって下方に反射され、基板３に対してカメラ５の撮像光軸と同軸方向から照射される。多段照明光源部９はそれぞれ高さが異なる上段光源部９ａ、中段光源部９ｂ、下段光源部９ｃを備えており、これらの複数の光源部を選択的に点灯することにより、撮像対象に対して異なる照明方向から照明光を照射することができる。カメラ５による撮像に際しては、同軸照明光源部８、多段照明光源部９の複数の光源部からの照明光を組み合わせた最適な照明条件が設定される。
【００１５】
図２を参照して、制御系の構成を説明する。図２において制御部１０には、カメラ５、照明部６、基板保持ステージ２、表示部１３、操作・入力部１４が接続されている。制御部１０がカメラ５を制御することにより、基板３上のチップ型電子部品４を撮像して画像を取り込む撮像動作が実行される。このとき、制御部１０が照明部６を制御して複数の光源部を選択的に点灯させることにより、取得する画像に求められる特性に応じた照明光が、基板３に対して照射される。またこの撮像時に制御部１０が基板保持ステージ２を制御することにより、基板３上の所望の撮像対象部位をカメラ５による撮像視野内に位置させることができる。表示部１３は液晶パネルなどの表示パネルであり、カメラ５によって取得された撮像画面を表示するほか、制御部１０に対する操作指示入力やデータ入力時などの案内画面を表示する。操作・入力部１４はキーボードや表示部１３に設けられたタッチパネルスイッチなどの入力装置であり、操作指示入力やデータ入力を行う。
【００１６】
制御部１０は、実装状態検査部１１およびワークデータ記憶部１２を内蔵している。ワークデータ記憶部１２は、実装状態検査部１１による検査処理における基板３の検査対象部位、検査順序など、検査対象となるワークについてのデータを記憶する。実装状態検査部１１の機能について説明する。実装状態検査部１１は第１の装着状態検査部１１ａ、第２の装着状態検査部１１ｂ、第１の半田付け状態検査部１１ｃ、第２の半田付け状態検査部１１ｄ、樹脂部検査部１１ｅより構成される。第１の装着状態検査部１１ａ、第２の装着状態検査部１１ｂは、電子部品の装着状態検査、すなわち基板３の正規実装位置における電子部品の有無や位置ずれ、装着方向（極性）の正否などを検査する機能であり、第１の装着状態検査部１１ａはＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）やリード付電子部品などチップ型電子部品４以外の電子部品を対象として、また第２の装着状態検査部１１ｂはチップ型電子部品４を対象として、それぞれ装着状態検査を行う。
【００１７】
第１の半田付け状態検査部１１ｃ、第２の半田付け状態検査部１１ｄは、半田付け状態の検査、すなわち電子部品の外部接続用の端子と基板３の電極とを接続する半田接合部の形状や面積などを基準判定データと比較することにより、半田付け状態の良否を検査する機能である。第１の半田付け状態検査部１１ｃはリード付電子部品などチップ型電子部品４以外の電子部品を対象として半田付け状態の検査を行い、また第２の半田付け状態検査部１１ｄはチップ型電子部品４を対象として、端子４ａと電極３ａとを接続する半田部１５ａの検査を行う。そして樹脂部検査部１１ｅは、半田部１５ａを補強するためにチップ型電子部品４の周囲に形成される樹脂部１５ｂの状態を検査する。ここでは、樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検出することにより、樹脂部１５ｂの良否を判定する。
【００１８】
すなわち実装状態検査部１１は、カメラ５によって撮像した基板３の画像に基づいてチップ型電子部品４の実装状態を検査する機能を有している。さらに本実施の形態においては、実装状態検査部１１が、基板３上のチップ型電子部品４の装着状態を検査する第２の装着状態検査部１１ｂと、基板３上のチップ型電子部品４の端子４ａと基板３の電極３ａとを接続する半田部１５ａの状態を検査する第２の半田付け状態検査部１１ｄと、半田部１５ａを補強するために形成される樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検査する樹脂部検査部１１ｅを含む形態となっている。
【００１９】
なおチップ型電子部品４を基板３に実装する際に用いられる実装用接合材料としては半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５には限定されず、フラックス成分に半田粒子を含有させたクリーム半田を用いる場合もある。このような場合には、樹脂部１５ｂは形成されないことから樹脂部検査部１１ｅによる樹脂検査は不要となり、第２の装着状態検査部１１ｂによる装着状態検査とともに、第２の半田付け状態検査部１１ｄによる半田部検査を行う。これに対し、本実施の形態に示すように、半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を用いる場合には、第２の装着状態検査部１１ｂによる装着状態検査と樹脂部検査部１１ｅによる樹脂部検査とを実行すれば、半田部１５ａの良否を判定する半田部検査は必ずしも必須項目ではなく省略することが可能である。すなわち本実施の形態において、実装状態検査部１１は、チップ型電子部品４の実装用接合材料として半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を使用している場合は、少なくとも、第２の装着状態検査部１１ｂと樹脂部検査部１１ｅによる検査を実行するようにしている。
【００２０】
ここで、チップ型電子部品４の基板３への実装形態および樹脂部検査部１１ｅによって実行される樹脂部検査における良否判定について、図３，図４を参照して説明する。図３は、チップ型電子部品４が基板３に正常に実装された状態を示しており、図３（ａ）はチップ型電子部品４の実装状態における長手方向の断面形状を示している。図３（ａ）に示すように、基板３に実装されたチップ型電子部品４は、端子４ａと電極３ａとのコーナ部にフレット形状の半田部１５ａが形成されることにより基板３に接続される。半田部１５ａは、熱硬化型接着剤１５中の熱硬化性樹脂が硬化して形成された樹脂部１５ｂによって覆われて補強されている。
【００２１】
これとともに、樹脂部１５ｂはチップ型電子部品４の本体ボディ４ｂの下面と基板３の上面３ｂとの間の隙間を充填する形で形成され、これにより本体ボディ４ｂがチップ型電子部品４に強固に固着される。このとき、樹脂部１５ｂが基板３の上面３ｂとの間の隙間を完全に充填した状態となることにより、内層基板である基板３が後工程において再加熱された場合にあっても、半田部１５ａが再溶融した半田は樹脂部１５ｂによって閉じ込められ、溶融状態の半田が流動することによる電極３ａ間の短絡などの不具合が発生しない。
【００２２】
また図３（ｂ）は、基板３に実装されたチップ型電子部品４をカメラ５によって撮像した画像５ａを示しており、画像５ａ内には平面視したチップ型電子部品４の実装状態が示されている。画像５ａ内における背景画像には、基板３の上面３ｂが基板３の材質などに応じた色で表示される。基板３に形成された電極３ａは、相当部分が半田部１５ａ、樹脂部１５ｂによって覆われるが、露呈した部分は材質として銅系の金属などを用いている場合には赤みが強い色で表れる。これに対して、チップ型電子部品４の端子４ａは照明光を反射する金属光沢を有していることから、最も輝度の高い明像部分として表れる。そして電極３ａと端子４ａとを接合する半田部１５ａは、端子４ａと明瞭に区別可能な暗い部分として表れる。そしてチップ型電子部品４の本体ボディ４ｂの部分は材質に応じた色で表れ、チップ型電子部品４の周囲には、樹脂部１５ｂが分布して広がった状態が示される。
【００２３】
本実施の形態に示す樹脂部検査においては、樹脂部１５ｂの分布状態が判定対象となることから、画像５ａ中で樹脂部１５ｂが他部分と明瞭に識別可能なように、熱硬化型接着剤１５の組成や、カメラ５による撮像時の照明方法などを組み合わせる。すなわち、熱硬化型接着剤１５に用いる熱硬化性樹脂を着色して他部分と色彩を異ならせる識別方法や、樹脂部１５ｂのエッジが照明光の照射方向によって高輝度の線として表れることを利用して、樹脂部１５ｂの領域を抽出する方法など、各種の方法を適宜選択して採用することができる。
【００２４】
ここで前述のように、樹脂部１５ｂは本体ボディ４ｂの下面を良好に充填していることが求められることから、図３（ｂ）に示すように、実装後のチップ型電子部品４を平面視した画像５ａにおいて、本体ボディ４ｂの端子４ａが形成されていない側面４ｃの近傍も含めて樹脂部１５ｂに覆われているかによって、樹脂部１５ｂの充填具合を判定する。図３（ｂ）に示す例では、電極３ａの全周囲に加えて両側面４ｃの全範囲に亘って樹脂部１５ｂが検出されており、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲する形態となっている。これにより本体ボディ４ｂの下面は樹脂部１５ｂによって充填されていると推定される。したがって、このような場合には、樹脂部１５ｂの状態は合格であると判定される。
【００２５】
これに対し、図４は本体ボディ４ｂの下面が樹脂部１５ｂによって完全に充填されておらず、図４（ａ）に示すように、本体ボディ４ｂの下面に空所Ｖが存在している状態を示している。このような場合には、実装後の後工程に行われる再リフローにおいて、半田部１５ａが溶融して流動することに起因する不具合が生じるおそれがあることから、実装状態検査においてＮＧとして排除することが望ましい。
【００２６】
このため、本実施の形態においては、図４（ｂ）に示すように、実装後のチップ型電子部品４を平面視した画像５ａにおいて、側面４ｃの特定範囲が樹脂部１５ｂに覆われているかによって、樹脂部１５ｂの充填具合を判定する。図３（ｂ）に示す例では、両側面４ｃのいずれについても、樹脂部１５ｂは連続した１繋がりとはなっておらず、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲するには至っていない。このような状態が検出された場合には、本体ボディ４ｂの下面には樹脂部１５ｂによって充填されていない空所Ｖが存在すると推定される。したがって、このような場合には、樹脂部１５ｂの状態はＮＧであると判定される。
【００２７】
なお、図３（ｂ）に示す状態は、画像５ａにおける樹脂部１５ｂの連続性という面から見れば、樹脂部１５ｂが連続した単一の塊としては検出されずに、２つの電極３ａの周辺を個別に包囲する２個の樹脂部１５ｂの塊が検出されたことを意味している。したがって、チップ型電子部品４の周囲の樹脂部１５ｂが２個以上の塊として判断されたか否かによって、樹脂部１５ｂの状態の合否が判定可能である。さらに換言すれば、チップ型電子部品４において端子４ａが形成されていない側の側面４ｃの中央部に樹脂部１５ｂが存在しない範囲が存在するか否かによって、樹脂部１５ｂの状態の良否を判定することも可能であり、両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われていることを以て、樹脂部１５ｂの状態は合格であると判断するようにしてもよい。
【００２８】
すなわち本実施の形態においては、実装状態検査部１１の樹脂部検査部１１ｅは、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲するか否かを判断し、完全に包囲していると判断した場合は、この樹脂部１５ｂの状態を合格と判定する第１の判定アルゴリズム、チップ型電子部品４の周囲の樹脂部１５ｂが２個以上の塊として検出されたか否かを判断し、２個以上の塊として検出されなかったと判断した場合は、この樹脂部１５ｂの状態を合格と判定する第２の判定アルゴリズムおよびチップ型電子部品４において端子４ａが形成されていない両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われているか否かを判断し、両側面４ｃが樹脂部１５ｂで覆われていると判断した場合は、この樹脂部１５ｂの状態を合格と判定する第３の判定アルゴリズムのいずれかを選択的に用いて、樹脂部１５ｂの状態を検査するようにしている。
【００２９】
なお、図４（ｃ）に示すように、両側面のうち一方側の側面４ｃのみを樹脂部１５ｂが覆っており、他方側の側面４ｃには樹脂部１５ｂが存在しないような場合には、上述の判定アルゴリズムを単純に適用することはできない。このような場合には、当該基板３の用途や特性などを装置ユーザが個別に判断して、合格とするかＮＧとするかを定める。
【００３０】
次に、図１に示す実装済の基板３に実装されたチップ型電子部品４を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法について、図５のフローに則して、各図を参照しながら説明する。すなわち、ここではチップ型電子部品４の両端に形成された外部接続用の端子４ａを、基板３の電極３ａ上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を介して搭載した後、この基板３を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａとを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤１５を硬化させて樹脂部１５ｂを形成した状態の実装済みの基板３を検査対象としている。
【００３１】
まず図５において、基板３の上方から照明部６によって照明光を照射した状態で、この基板３に実装されたチップ型電子部品４をカメラ５で撮像して画像データを取得する（撮像工程）（ＳＴ１）。これにより、図７（ａ）に示すチップ型電子部品４の画像が取得される。次いで画像上でチップ型電子部品４の端子４ａをサーチする（ＳＴ２）。すなわち画像上で高輝度の部分として現れる端子４ａを画像認識により検出し、その重心位置を端子基準点Ｐとして求める。そして認識結果に基づき、端子４ａが正常に検出されたか否かを判断し（ＳＴ３）、ここで端子４ａが検出されないならば、ＮＧ判定がなされる。
【００３２】
（ＳＴ３）にて端子４ａが検出されたならば、端子基準点Ｐを参照位置として本体ボディ４ｂが存在すべき領域内に設定された第１検査ボックスＳＢ１内の状態をチェックする（ＳＴ４）。なおここで（ＳＴ２）、（ＳＴ４）に示す検査処理は、チップ型電子部品４が正常に装着されているか否かを検査する装着状態検査工程に相当し、この装着状態検査工程では、撮像工程で取得した画像データに基づき、基板３上におけるチップ型電子部品４の装着状態を検査する。
【００３３】
そして（ＳＴ４）のチェック結果に基づいて、部品が正常に検出されたか否かを判定する（ＳＴ５）。すなわち第１検査ボックスＳＢ１内に本体ボディ４ｂに相当する部分が検出されない場合には、部品が検出されなかったと判断されて、ＮＧ判定がなされる。そして第１検査ボックスＳＢ１内に本体ボディ４ｂに相当する部分が検出されたならば、部品が正常に検出されたと判断され、装着状態検査は良好と判定される。
【００３４】
次いでこの後、半田部検査が実行される（ＳＴ６）。すなわち、図７（ｂ）に示すように、端子基準点Ｐを参照位置として半田部１５ａが存在すべき領域内に設定された第２検査ボックスＳＢ２内に、半田部１５ａに相当する部分が検出されるか否かを判断する。ここで、第２検査ボックスＳＢ２内に半田部１５ａに相当する部分が検出されない場合には、半田部１５ａが検出されなかったと判断されて、ＮＧ判定がなされる。そして第２検査ボックスＳＢ２内に半田部１５ａに相当する部分が検出されたならば半田部１５ａは正常であると判断され、半田部検査は良好と判定される。なお半田部検査は必須検査工程ではなく、省略が可能である。
【００３５】
この後樹脂部検査が実行される（ＳＴ８）。すなわち、図７（ｃ）に示すように、端子基準点Ｐを参照位置として設定されたサーチ開始点ＳＰを起点として、基板３の上面３ｂを示す背景部分と樹脂部１５ｂとの境界線であるエッジＥを輪郭検出処理によって検出し、このエッジＥがチップ型電子部品４の周囲でどのような広がり状態となっているかを判定する。すなわち、ここでは、撮像工程で取得した画像データに基づき、樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を実装状態検査部１１の樹脂部検査部１１ｅによって検査する。この樹脂部検査工程においては、前述の第１の判定アルゴリズム、第２の判定アルゴリズムおよび第３の判定アルゴリズムのいずれかを選択的に用いて、樹脂部１５ｂの状態を検査する。
【００３６】
なお、図５にて（ＳＴ１）で示す撮像工程においては、同一の検査対象を照明条件を変えて複数回撮像を行う場合がある。すなわち、図６（ａ）に示すように、撮像工程（ＳＴ１）は複数の撮像ステップ（例えば撮像１，撮像２，撮像３の３ステップ）で構成され、この場合には、撮像工程において取得される画像データには複数の画像が含まれる。撮像１では、照明条件１（例：同軸照明＋多段照明）によって画像１を取得する。この画像１は、例えば、装着状態検査、樹脂部検査のいずれにも使用される場合がある。また撮像２では、照明条件２（例：同軸照明のみ）によって画像２を取得する。この画像２は、例えば、半田検査に使用される。もちろん、１回の撮像で取得される１つの画像に基づいて必要な検査を全て実行可能であれば、撮像工程におけるカメラ５による撮像は１回のみでよい。
【００３７】
また撮像工程（ＳＴ１）が複数回の撮像を含む場合において、これら複数回の撮像は必ずしも連続して実行する必要はない。例えば、装着状態検査、半田部検査、樹脂部検査のそれぞれに異なる照明条件下で撮像された個別の画像を用いる場合には、図６（ｂ）に示すような処理実行順序となる。すなわちまず撮像１を実行して取得された画像を装着状態検査（ＳＴ２，４）に用い、次いで撮像２を実行して取得された画像を半田部検査（ＳＴ６）に用い、さらに撮像３を実行して取得された画像を樹脂部検査（ＳＴ８）に用いる。
【００３８】
なお、上述の実施の形態においては、樹脂部検査の手法として、図７に示す方法を用いる例を示しているが、樹脂部検査部１１ｅによる樹脂部検査には各種の検査方法を適用することができる。例えば、樹脂部１５ｂの色が周囲と明確に異なっており、樹脂部１５ｂを色の相違によって抽出可能な場合には、図８に示すように、抽出された領域の形状、塊の数などに基づいて、樹脂部１５ｂの良否を判定するようにしてもよい。すなわち、図８（ａ）に示すチップ型電子部品４を撮像した画像データから樹脂部１５ｂの領域のみを抽出し、その抽出結果に基づいて、図３，図４にて説明した判定アルゴリズムを適用することにより、同様の樹脂検査結果を得ることができる。
【００３９】
図８（ｂ）は、樹脂部１５ｂが両側の電極３ａの周囲および両側の側面４ｃを覆って存在し、樹脂部１５ｂがチップ型電子部品４の周囲を完全に包囲している例を示している。ここでは、前述の第１の判定アルゴリズムにしたがって良否の判定がなされる。図８（ｃ）は、樹脂部１５ｂが両側の電極３ａの周囲には存在するものの、両側の側面４ｃの中央部を覆う樹脂部１５ｂが存在しない例を示している。ここでは、チップ型電子部品４の周囲の樹脂部１５ｂが２個以上の塊として検出されたか否かに基づいて良否判定を行う前述の第２の判定アルゴリズム、もしくは両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われているか否かに基づいて良否判定を行う前述の第３の判定アルゴリズムにしたがって良否の判定がなされる。また図８（ｄ）は、図４（ｃ）に対応するものであり、両側面のうち一方側の側面４ｃのみを樹脂部１５ｂが覆っており、他方側の側面４ｃには樹脂部１５ｂが存在しない状態を示している。
【００４０】
さらに図９は、上述の第３の判定アルゴリズムにしたがって良否判定するに際し、両側面４ｃにおける樹脂部１５ｂの有無を直接検出するようにした例を示している。すなわちこの場合には、両側面４ｃの略中央部に沿って第３検査ボックスＳＢ３を設定し、第３検査ボックスＳＢ３内に樹脂部１５ｂに相当する部分が検出されるか否かによって、両側面４ｃの中央部が樹脂部１５ｂで覆われているか否かを判断する。なお上述の第１，第２，第３の判定アルゴリズムにしたがって樹脂部検査を行うに際しては、カメラ５によって取得した画像データに基づいて公知の画像処理手法を用いる方法であれば、上述例以外にも各種の検査手法を用いることができる。
【００４１】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品の実装状態検査方法は、基板３の電極３ａ上にチップ型電子部品４の端子４ａを半田粒子入りの熱硬化型接着剤１５を介して着地させてチップ型電子部品４を搭載した後、この基板３を加熱することにより半田粒子を溶融させて端子４ａと電極３ａとを接合する半田部１５ａを形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部１５ｂを形成した状態の基板３において、基板３の上方から光を照射した状態でこの基板３に実装されたチップ型電子部品４をカメラ５で撮像して画像データを取得し、この画像データに基づき基板３上におけるチップ型電子部品４の装着状態を検査するとともに、樹脂部１５ｂのチップ型電子部品４の周囲における分布状態を検査するようにしたものである。
【００４２】
これにより、熱硬化型接着剤１５が硬化した樹脂部１５ｂを検査対象に含む場合において、樹脂部１５ｂの分布状態の良否を適正に判定することができ、樹脂部１５ｂによって半田部１５ａを確実に覆って保護することができる。したがって、多層部品内蔵基板の内層基板のように、部品実装後に再加熱工程を経る場合にあっても、再加熱時に半田部１５ａが溶融した流動状態の半田は樹脂部１５ｂによって覆われた状態を保ち、半田の短絡による不具合を防止することができる。
【００４３】
また本実施の形態に示す実装状態検査を適用することにより、実装対象の基板が薄くて撓みやすい樹脂製のフレキシブル基板であって、実装後の曲げ外力に対して補強を要する場合にあっても、実装後の電子部品は、周囲に必要十分な広がり範囲で形成された樹脂部によって、曲げ外力に対して有効に補強される。これにより、実装後の基板が組み立て過程において折り曲げられ、部品実装部位に屈曲による外力が作用した場合にあっても、半田接合部が曲げ外力によって破断する不具合を生じない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の電子部品の実装状態検査方法は、熱硬化型接着剤が硬化した樹脂部を検査対象とする場合において、樹脂部の分布状態の良否を適正に判定することができるという効果を有し、基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する分野において有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 実装状態検査装置
２ 基板保持ステージ
３ 基板
３ａ 電極
４ チップ型電子部品
４ａ 端子
４ｂ 本体ボディ
４ｃ 側面
５ カメラ
６ 照明部
８ 同軸照明光源部
９ 多段照明光源部
１５ 熱硬化型接着剤
１５ａ 半田部
１５ｂ 樹脂部
Ｖ 空所
Ｐ 端子基準点
ＳＰ サーチ開始点
ＳＢ１ 第１検査ボックス
ＳＢ２ 第２検査ボックス
ＳＢ３ 第３検査ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法であって、
前記チップ型電子部品の両端に形成された外部接続用の端子を、前記基板の電極上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板を加熱することにより前記半田粒子を溶融させて前記端子と前記電極とを接合する半田部を形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部を形成した状態の実装済基板において、
前記基板の上方から光を照射した状態で、この基板に実装されたチップ型電子部品をカメラで撮像して画像データを取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記基板上における前記チップ型電子部品の装着状態を検査する装着状態検査工程と、
前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記樹脂部のチップ型電子部品の周囲における分布状態を検査する樹脂部検査工程とを含むことを特徴とする電子部品の実装状態検査方法。
【請求項２】
前記樹脂部検査工程において、前記樹脂部がチップ型電子部品の周囲を完全に包囲するか否かを判断し、完全に包囲していると判断した場合は、この樹脂部の状態を合格と判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装状態検査方法。
【請求項３】
前記樹脂部検査工程において、前記チップ型電子部品の周囲の樹脂部が２個以上の塊として検出されたか否かを判断し、２個以上の塊として検出されなかったと判断した場合は、この樹脂部の状態を合格と判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装状態検査方法。
【請求項４】
前記樹脂部検査工程において、前記チップ型電子部品において端子が形成されていない両側面の中央部が樹脂部で覆われているか否かを判断し、両側面が樹脂部で覆われていると判断した場合は、この樹脂部の状態を合格と判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装状態検査方法。
【請求項１】
基板に実装されたチップ型電子部品を含む電子部品の実装状態を検査する電子部品の実装状態検査方法であって、
前記チップ型電子部品の両端に形成された外部接続用の端子を、前記基板の電極上に半田粒子入りの熱硬化型接着剤を介して搭載した後、この基板を加熱することにより前記半田粒子を溶融させて前記端子と前記電極とを接合する半田部を形成するとともに、熱硬化型接着剤を硬化させて樹脂部を形成した状態の実装済基板において、
前記基板の上方から光を照射した状態で、この基板に実装されたチップ型電子部品をカメラで撮像して画像データを取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記基板上における前記チップ型電子部品の装着状態を検査する装着状態検査工程と、
前記撮像工程で取得した画像データに基づき前記樹脂部のチップ型電子部品の周囲における分布状態を検査する樹脂部検査工程とを含むことを特徴とする電子部品の実装状態検査方法。
【請求項２】
前記樹脂部検査工程において、前記樹脂部がチップ型電子部品の周囲を完全に包囲するか否かを判断し、完全に包囲していると判断した場合は、この樹脂部の状態を合格と判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装状態検査方法。
【請求項３】
前記樹脂部検査工程において、前記チップ型電子部品の周囲の樹脂部が２個以上の塊として検出されたか否かを判断し、２個以上の塊として検出されなかったと判断した場合は、この樹脂部の状態を合格と判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装状態検査方法。
【請求項４】
前記樹脂部検査工程において、前記チップ型電子部品において端子が形成されていない両側面の中央部が樹脂部で覆われているか否かを判断し、両側面が樹脂部で覆われていると判断した場合は、この樹脂部の状態を合格と判定することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装状態検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３７２５６（Ｐ２０１２−３７２５６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７５０１７（Ｐ２０１０−１７５０１７）
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【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２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【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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