JP2007033048A - はんだ接合判定方法，はんだ検査方法，はんだ検査装置およびはんだ検査用プログラムならびに記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】電極部とはんだ付け部分における接合部の検査，接合状態の良否判定の確度および信頼性を高める。
【解決手段】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。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板にはんだ付けされた電子部品の電極におけるはんだ接合状態を判定，検査するためのはんだ接合判定方法，はんだ検査方法，はんだ検査装置およびはんだ検査用プログラムならびに記録媒体に関するものである。

従来一般的に、基板に実装された電子部品の電極ははんだ付けされており、はんだ付け後の検査工程にて、はんだと電極との接合が適正になされているか否かの判定を含む検査が行われている。その検査の中にははんだ無し，不濡れなどのはんだ状態の不良の判定も含まれている。

検査装置としては、レーザなどの光ビームを検査対象箇所に照射して、光学的にスキャニングし、検査対象箇所からの反射ビームの光学的変化を捉え、データ処理などを行うことにより、検査対象各部の形状，位置判定、さらにはんだ部位に対してははんだ長，はんだ高さなどを演算して、部品位置，はんだ濡れ性などを判定している（例えば、特許文献１，２参照）。

ところで、近年の環境問題に対する製造サイドの対応の１つとして、実装技術においては、鉛を含まないはんだ、いわゆる、鉛フリーはんだを使用するようになっている。しかし、鉛フリーはんだは、従来の鉛を含むはんだに比べて濡れ性において課題がある（例えば、特許文献３参照）。

図１１は従来のはんだ検査方法を説明するための検査対象部分を示す説明図であり、１は回路基板、２は回路基板１に実装された電子部品、３は回路基板１と電子部品２の電極部２ａとを接合しているはんだ付け部分、４は検査装置のレーザ光Ｌｏを出射するレーザ光源、５はレーザ光Ｌｏを偏向してはんだ付け部分３を横切るようにスキャニングさせる偏向ミラー、６，６は電極部２ａからの反射ビームＬｒを受光する受光素子である。

図１１において、偏向ミラー５を駆動して、はんだ付け部分３を横切るようにレーザ光Ｌｏを照射し（Ｘ方向）、かつ移動させ（Ｙ方向）、このはんだ付け部分３からの反射ビームＬｒを受光素子６，６にて受光するように光学系を構成しており、受光素子６，６では光電変換が行われ、データ処理，画像処理などによってはんだ付け部分３の形状を検知，計測し、あらかじめ設定されている条件と計測結果との比較演算によって、はんだ付けの良否を判定している。
特許第３０５５１６１号公報 特開平５−３３２７４５号公報 特開２００３−１０１２１６号公報

図１２（ａ）〜（ｃ）ははんだ付け状態と図１１に示すはんだ検査方法による判断結果の説明図であって、（ａ）〜（ｃ）において、上の図ははんだ付け部分の正面状態、下の図は同部分の平面状態をそれぞれ示すものである。

前記従来のはんだ検査方法では、はんだ付け部分３を、２箇所（円弧部分）において横切るように、レーザ光Ｌｏにてスキャニングし、図１２（ａ）に示すように、はんだ付け部分３の先端に斜面部（Ａ部）があり、かつはんだ付け部分３の中央部分に平坦部（Ｂ部）があることによって、良品と判定している。

このため、図１２（ａ）のはんだ付け状態であれば、目視検査および従来のはんだ検査装置において良品であると判定することができる。また、図１２（ｃ）のはんだ付け状態であると、目視検査および従来のはんだ検査装置において不良であると判定される。

しかし、図１２（ｂ）のはんだ付け状態であると、電極部２にはんだ付け部分３が接合しているため、目視検査では良品と判定できるが、従来のはんだ検査装置では、前記良品判定条件に合致していないため不良と判断されてしまう。

このように、従来のはんだ検査装置では、目視検査に比べて判定の精度，確度に課題があった。

また、はんだ付けに鉛フリーはんだを使用すると、既述したように従来の鉛を含むはんだに比べて濡れ性が低下する傾向にあるため、電極部２とはんだ付け部分３との接合箇所の検査装置による検査，接合の良否の判定を、より精度よく行うことが望まれる。

本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、電極部とはんだ付け部分との接合（不濡れ）の検査，接合状態の良否の判定が高確度で精度よく行われることを可能にしたはんだ接合判定方法，はんだ検査方法，はんだ検査装置、それらに係るはんだ検査用プログラム，記録媒体を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を判定するはんだ接合判定方法において、前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知し、かつ前記電極近傍におけるはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知し、検知された電極とはんだとの基板からの高さに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定することを特徴とし、この方法によって、電極の基板からの高さと、電極近傍のはんだの基板からの高さを測定して、電極とはんだの接合状態を判定することにより、はんだの良否判定の確度を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のはんだ接合判定方法において、電極の基板からの高さに基づいて電極下面の基板からの距離を算出し、電極下面の基板からの高さがはんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定することを特徴とし、この方法によって、電極下面がはんだより離れているか否かにより、はんだ接合の良否が確実に判定されることになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のはんだ接合判定方法において、電極下面の基板からの距離を、電極の厚さと電極の基板からの高さの差から求めることを特徴とし、この方法によって、容易に電極下面の基板からの距離を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載のはんだ接合判定方法において、はんだを横切るように光ビームをスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされたはんだ部分の断面形状を得て、該断面形状に基づいてはんだの基板からの高さを検知することを特徴とし、この方法によって、光学的に容易にはんだの基板からの高さを検知することが可能になる。

請求項５に記載の発明は、請求項１または４記載のはんだ接合判定方法において、電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、はんだの基板からの高さを検知することを特徴とし、この方法によって、電極とはんだとが最も近接した部位において、両者の接合状態の判断データが得られることになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載のはんだ接合判定方法において、使用されるはんだが、鉛を含まないはんだであることを特徴とし、前記のように電極とはんだとの接合状態が確実に判定されるため、従来の鉛を含むはんだに比べて濡れ性が低下する、いわゆる鉛フリーはんだのはんだ接合判定に有効である。

請求項７に記載の発明は、電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査方法において、前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する工程と、前記電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知する工程と、検知された電極とはんだとの基板からの高さに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する工程とを含むことを特徴とし、この方法によって、電極の基板からの高さと、電極近傍のはんだの基板からの高さを測定して、電極とはんだの接合状態を検査することにより、はんだの良否判定の確度を向上させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７記載のはんだ検査方法において、電極の基板からの高さに基づいて電極下面の基板との距離を算出する工程と、電極下面の基板からの高さが前記はんだの前板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定する工程を含むことを特徴とし、この方法によって、電極下面がはんだより離れているか否かにより、はんだ接合の良否を確実に検査することできる。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８記載のはんだ検査方法において、電極下面の基板からの距離を算出する工程にて、電極の厚さと電極の基板からの高さの差を求める工程を含むことを特徴とし、この方法によって、容易に電極下面の基板からの距離を得ることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項７または８記載のはんだ検査方法において、はんだの基板からの高さを検知する工程にて、はんだを横切るように光ビームをスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされたはんだ部分の断面形状を得て、該断面形状に基づいてはんだの基板からの高さを検知する工程を含むことを特徴とし、この方法によって、光学的に容易にはんだの基板からの高さを検知することが可能になる。

請求項１１に記載の発明は、請求項７または１０記載のはんだ検査方法において、はんだの基板からの高さを検知する工程にて、電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、はんだの基板からの高さを検知する工程を含むことを特徴とし、この方法によって、電極とはんだとが最も近接した部位において、両者の接合状態の検査データが得られることになる。

請求項１２に記載の発明は、請求項７〜１１いずれか１項記載のはんだ検査方法において、使用されるはんだが、鉛を含まないはんだであることを特徴とし、前記のように電極とはんだとの接合状態が確実に判定されるため、従来の鉛を含むはんだに比べて濡れ性が低下する、いわゆる鉛フリーはんだのはんだ接合検査に有効である。

請求項１３に記載の発明は、電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査装置において、前記電子部品の電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知するはんだ高さ検知手段と、前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する電極高さ検知手段と、検知された電極とはんだとの基板からの高さのデータに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とし、この構成によって、電極の基板からの高さと、電極近傍のはんだの基板からの高さを測定して、電極とはんだの接合状態を検査，判定することにより、検査装置によるはんだの良否判定の確度を向上させることができる。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３記載のはんだ検査装置において、判定手段において、電極下面の基板からの距離とはんだの基板からの高さとを比較し、電極下面の基板からの距離がはんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定することを特徴とし、この構成によって、電極下面がはんだより離れているか否かにより、はんだ接合の良否が確実に判定される。

請求項１５に記載の発明は、請求項１３または１４記載のはんだ検査装置において、判定手段において、電極下面の基板からの距離を、電極の厚さのデータと、電極高さ検知手段から得た電極高さのデータとに基づいて演算して求めることを特徴とし、この構成によって、容易に電極下面の基板からの距離を得ることができる。

請求項１６に記載の発明は、請求項１３記載のはんだ検査装置において、はんだ高さ検知手段が、光ビームをはんだを横切るようにスキャンさせる光出射部と、該光出射部からの反射光を受光する受光部と、該受光部からのスキャンデータに基づいてスキャンされた前記はんだ部分の断面形状を得て、該断面形状に基づいてはんだの高さを求める演算処理部とを備えたことを特徴とし、この構成によって、光学的に容易にはんだの基板からの高さを検知することが可能になる。

請求項１７に記載の発明は、請求項１６記載のはんだ検査装置において、演算処理部において、電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、はんだの高さを求めることを特徴とし、この構成によって、電極とはんだとが最も近接した部位において、両者の接合状態の判断データが得られることになる。

請求項１８に記載の発明は、請求項１３〜１７いずれか１項記載のはんだ検査装置において、はんだとして、鉛を含まないはんだを用いたことを特徴とし、前記のように電極とはんだとの接合状態が確実に判定されるため、従来の鉛を含むはんだに比べて濡れ性が低下する、いわゆる鉛フリーはんだのはんだ接合判定に有効である。

請求項１９に記載の発明に係るはんだ検査用プログラムは、電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査装置に搭載させるコンピュータを、前記電子部品の電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知するはんだ高さ検知手段、前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する電極高さ検知手段、検知された電極とはんだとの基板からの高さのデータに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する判定手段として機能させることを特徴とし、このプログラムによって、請求項１３記載のはんだ検査装置の自動化が実現する。

請求項２０に記載の発明は、請求項１９記載のはんだ検査用プログラムにおいて、コンピュータを判定手段として、電極の基板からの高さを、電極の厚さのデータと、電極高さ検知手段から得た電極高さのデータとに基づいて演算するように機能させることを特徴とし、このプログラムによって、請求項１４記載のはんだ検査装置の自動化が実現する。

請求項２１に記載の発明は、請求項１９または２０記載のはんだ検査用プログラムにおいて、コンピュータを判定手段として、電極の基板からの高さとはんだの基板からの高さとを比較し、電極の基板からの高さがはんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定するように機能させることを特徴とし、このプログラムによって、請求項１５記載のはんだ検査装置の自動化が実現する。

請求項２２に記載の発明は、請求項１９記載のはんだ検査用プログラムにおいて、コンピュータをはんだ高さ検知手段として、光ビームをはんだを横切るようにスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされたはんだ部分の断面形状を検知し、該断面形状に基づいてはんだの高さを検知するように機能させることを特徴とし、このプログラムによって、請求項１６記載のはんだ検査装置の自動化が実現する。

請求項２３に記載の発明は、請求項１９または２２記載のはんだ検査用プログラムにおいて、コンピュータをはんだ高さ検知手段として、電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、はんだの高さを検知するように機能させることを特徴とし、このプログラムによって、請求項１７記載のはんだ検査装置の自動化が実現する。

請求項２４に記載の発明に係る記録媒体は、電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査装置に搭載させるコンピュータを、前記電子部品の電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知するはんだ高さ検知手段、前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する電極高さ検知手段、検知された電極とはんだとの基板からの高さのデータに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する判定手段として機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

請求項２５に記載の発明は、請求項２４記載の記録媒体において、コンピュータを判定手段として、電極の基板からの高さを、電極の厚さのデータと、電極高さ検知手段から得た電極高さのデータとに基づいて演算するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする。

請求項２６に記載の発明は、請求項２４または２５記載の記録媒体において、コンピュータを判定手段として、電極の基板からの高さとはんだの基板からの高さとを比較し、電極の基板からの高さがはんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする。

請求項２７に記載の発明は、請求項２４記載の記録媒体において、コンピュータをはんだ高さ検知手段として、光ビームをはんだを横切るようにスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされたはんだ部分の断面形状を検知し、該断面形状に基づいてはんだの高さを検知するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする。

請求項２８に記載の発明は、請求項２４または２７記載の記録媒体において、コンピュータをはんだ高さ検知手段として、電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、はんだの高さを検知するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする。

本発明によれば、電極の基板からの高さと、電極近傍のはんだの基板からの高さを測定して、例えば電極下面がはんだより離れているか否かにより、電極とはんだの接合状態を判定することにより、はんだの良否判定の確度を向上させることができ、はんだ自動検査装置における不濡れ検査の信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態を説明するためのはんだ検査装置の検査光学系の概略構成を示す平面図、図２は図１の検査光学系の概略構成を示す側面図である。

図１，図２において、１１は光源である半導体レーザ、１２は、駆動モータにより回転駆動され、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光（光ビーム）Ｌｏを偏向（Ｘ方向）させる回転多面鏡体であるポリゴンミラー、１３は、ポリゴンミラー１２の出射側に設置されて、ポリゴンミラー１２の回転によりレーザ光Ｌｏをスキャニングさせるための走査レンズ、１４は走査レンズ１３から出射されたレーザ光Ｌｏを回路基板１５に垂直に入射するように偏向させる偏向ミラーである。

１６ａ〜１６ｄはレーザ光Ｌｏにおける回路基板１５からの４方向の反射光Ｌｒを受光する受光素子であるＰＳＤ（Position Sensitive Device）、１７ａ〜１７ｄは反射光Ｌｒを受光素子１６ａ〜１６ｄに集光させるための素子前レンズであって４組が設置されている。

図３は本実施形態の計測，検査原理の説明図であり、１８は回路基板１５に実装された電子部品（電子部品の電極としての概念も含む）、１９は図１，図２には図示しなかったピンフォトダイオード、２０はハーフミラーであって、図３では説明上、４組のうちの２つの受光素子１６ａ，１６ｂを図示している。

図１〜図３にて本実施形態の計測方法について説明する。

半導体レーザ１１から出射したレーザ光Ｌｏは、ポリゴンミラー１２，走査レンズ１３，偏向ミラー１４を経て回路基板１５に対して垂直入射する。レーザ光Ｌｏは、回路基板１５にて、基板面、あるいは実装されている電子部品１８、あるいは電子部品１８の電極およびはんだ付け部分を横方向（Ｘ方向）にスキャンする。このスキャンによって拡散反射する反射光Ｌｒを受光素子１６ａ〜１６ｄにて４箇所で受光する。

また、図３に示すように、レーザ光Ｌｏの一部をハーフミラー２０を通って回路基板１５方向に垂直に入射させ、その反射光をハーフミラー２０にて反射させてピンフォトダイオード１９にて受光する。

受光素子１６ａ〜１６ｄにおける受光量は、反射部位の高さによって変化する。例えば図３において、反射部位の高さがＡ，Ｂのように変化すると、第１の受光素子１６ａにおける受光位置はＡ’，Ｂ’のように変化する。そして、前記横方向のスキャニングにより前記高さ変化を検知することにより、高さを表すデータとしての高さ画像（高さデータ）が得られる。

また、４箇所の受光素子１６ａ〜１６ｄにて検知する明るさの程度により、明るさを表すデータとして輝度最大画像，輝度中間画像，輝度最小画像（輝度Ｍａｘデータ，輝度Ｍｉｄデータ，輝度Ｍｉｎデータ）が得られる。

さらに、ピンフォトダイオード１９にて検知する明るさにより、傾斜の度合いと明るさを表すデータとして落射画像（落射データ）が得られる。

レーザ光Ｌｏによるスキャンは、一方向（Ｘ方向）がポリゴンミラー１２の回転により、他方向（Ｙ方向）が回路基板１５を載置するテーブル（図示せず）の移動によって行われ、対象部位の全面をスキャンする。

前記各データを演算処理することによって、例えば高さデータを参照して図４（ａ）に示すように、電子部品１８の回路基板１５からの高さｍが計測される。また、図４（ｂ）に示すように、４箇所の高さデータを参照して、電子部品１８などの形状、あるいは装着位置が計測される。また、図４（ｃ）に示すように、輝度Ｍｉｎデータ，落射データを参照して、はんだ付け部分におけるはんだ長さｎが計測される。同様にして、電子部品１８の電極の高さ，長さ，位置、およびはんだ付け部分の高さ，長さ，位置などが計測される。

これらの各データ処理には、公知の画像処理およびデータ処理が行われる。

次に本実施形態のはんだ工程およびはんだ接合検査について説明する。

図５は本実施形態におけるリフローはんだ工程の説明図であり、準備工程にて、回路基板にマスキングテープなどを用いてマスキングを行い、リフローはんだ対象部位に手はんだ部品などのはんだ槽ではんだが付かないように処理し（Ｓ１）、印刷工程にて、対象部位にクリームはんだのはんだパターンを印刷する（Ｓ２）。ＣＨＰ工程（電子部品載置工程）にて、電子部品を対応するはんだパターン上に載置し（Ｓ３）、異型工程にて、電子部品のリード電極などを所定形状にする（Ｓ４）。

その後、リフロー工程にて、クリームはんだを溶解、固化して、電子部品１８の電極部と回路基板１５の配線とを接続、固定し（Ｓ５）、リフロー外観検査工程にて、図１〜図４にて説明したようなはんだ状態の計測，検査が行われ（Ｓ６）、この結果に応じて、修正工程にて必要な修正が施される（Ｓ７）。

本実施形態では、前記リフロー外観検査工程において、はんだ接合状態の検査が行われる。具体的計測，検査方法について説明する。

図６（ａ）は電子部品におけるはんだ付け部分の説明図、図６（ｂ）はレーザ光Ｌｏによるスキャンラインを１ドット単位（大きさは解像度，データ処理能力などによって変わる）で説明する斜視図であり、２１は電子部品１８のリード端子などの電極部、２２は回路基板１５にリフローはんだ付けされたはんだである。

本実施形態では、電極部２１近傍のはんだ２２の高さを計測している。すなわち、図６（ｂ）に示すように、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、当該部位におけるはんだ高さデータを得る。このはんだ高さデータにより、既述した方法によって電極部２１近傍のはんだ高さｈが計測される。

図７は本実施形態におけるはんだ接合状態の良否の判定方法を説明するための説明図であり、前記はんだ高さデータにより得られた電極部２１近傍の回路基板１５からのはんだ高さをｈ、既述した方法によって計測された電極部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。

前記電極下面高さΔｔと前記はんだ高さ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。したがって、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ことができる。なお、ｈ＝Δｔははんだ上面に電極下面が載っている状態であって、固定状態にあるか否かの問題があるが、これを良品とするか不良とするかは、はんだ，電極部の材質などの仕様によって適宜判定を変えるようにする。

前記はんだ接合の検査ははんだ検査装置にて自動的に行われる。

図８は本実施形態におけるはんだ検査装置の全体構成を示すブロック図であり、２５は既述した各種計測，検査のための演算処理が行われるＣＰＵ（中央演算処理部）、２６は、本実施形態を実行するために必要な計測，検査手順、およびデータの演算処理、および装置における各部の動作／駆動制御などをＣＰＵ２５に行わせるためのプログラム（はんだ検査用プログラム）、および測定データ，設定データなどの各種データを格納するための記録媒体としてのＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭなどのＣＰＵ２５によりデータが読み取り可能な各種メモリ、２７は外部装置とのインターフェース（Ｉ／Ｆ）、２８は電子部品，回路基板などの厚さ，仕様データなどの既定データを入力するための第１外部装置、２９は計測結果，検査結果を受けて後工程処理などを行う第２外部装置である。

３０は図１〜図３にて説明した検査光学系などからなる計測部、３１は装置本体に設けられたキーボード，マウスなどのデータ入力部、３２は装置本体のメインスイッチあるいは非常停止用スイッチなどの各種スイッチ、３３は動作状況，設定状態，検査結果などを表示するディスプレイからなる表示部、３４は動作状況などをシグナル表示する状態表示部である。

本実施形態におけるはんだ検査装置の検査動作を図９のフローチャートを参照して説明する。

ＣＰＵ２５は、検査前に、第１外部装置２８から使用される電子部品，回路基板などの厚さ，仕様データなどの既定データをインターフェース２７を介して受けて、メモリ２６に格納しておき、検査開始時に必要なデータを読み込む（Ｓ１１）。そして、検査光学系を始動して計測部３０により、図４にて説明した各部の高さデータ，長さデータ，位置データなどの各種データを検知，計測する（Ｓ１２）。

ＣＰＵ２５では、前記データを受けて、電子部品１８の電極部２１の先端位置データなどから、電極部２１の認識判定（有無検査）を行い（Ｓ１３）、電極部２１が所定の位置にあるか否かの判定（Ｓ１４）、電極部２１の高さが規定範囲内にあるか否かの判定（Ｓ１５）、はんだ２２の長さが規定範囲内にあるか否かの判定（Ｓ１６）を行い、いずれかかが不良となった場合に、表示部３３によりエラー表示を行わせる（Ｓ１７）。

次に、はんだ付けされた電極部２１とはんだ２２との接合状態（不濡れ）の判定（Ｓ１８）などを行い、この判定にて不良と判定された場合（Ｓ１８のＮＯ）に、本実施形態では図７にて説明したはんだ接合良否判定のステップ（Ｓ１９）に入る。

ステップ（Ｓ１９）において、ＣＰＵ２５では、図６にて説明したように、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のスキャナラインの高さ画像によって、電極部２１近傍の回路基板１５からのはんだ高さｈを演算して求め、さらに電極部２１の高さ画像によって、電極部２１の回路基板１５からの高さＴを演算して求める。また、メモリ２６において既に入力されているデータから電極部２１の厚さｔを読み取り、電極下面高さ（＝Δｔ＝Ｔ−ｔ）を算出し、電極下面高さΔｔとはんだ高さｈとを比較し、ｈ−Δｔ＞０であるか否かを判断する。ｈ−Δｔ＞０であればはんだ接合が良であり、ｈ−Δｔ＜０であれば不良と判定し、不良の場合には表示部３３によりエラー表示を行わせる（Ｓ１７）。

前記のように本実施形態では、電極部２１近傍の回路基板１５からのはんだ高さｈに基づき、すなわち、図１０（ａ）〜（ｃ）に円弧にて囲んだ部分の接合状態を正確かつ確実に判断することができることになり、（ａ）と（ｂ）との接合状態は確実に接合良と判断され、図１０（ｃ）であっても、電極部２１下面とはんだ２２上面とが接触しているか否かを判断して、接合の良否を判定するため、従来のはんだ検査装置に比べてはんだ接合良否の確度，信頼性が向上する。

また、本実施形態におけるメモリ２６に格納される本発明に係るはんだ検査用プログラムは、コンピュータとしてのＣＰＵ２５を、電子部品１８の電極部２１近傍のはんだ２２表面をレーザ光Ｌｏにてスキャンさせ、該スキャンデータからはんだ２２の回路基板１５からの高さを検知するはんだ高さ検知手段、および電極部２１表面をレーザ光Ｌｏにてスキャンさせ、該スキャンデータから電極部２１の回路基板１５からの高さを検知する電極高さ検知手段、および検知された電極部１とはんだ２２との回路基板１５からの高さのデータに基づいて、図９に示すフローにて電極部２１とはんだ２２との接合状態を判定する判定手段として機能させるように構成されている。

さらに、はんだ検査用プログラムは、ＣＰＵ２５を、はんだ高さ検知手段としてスキャンデータからスキャンされたはんだ部分の断面形状を検知し、該断面形状に基づいてはんだの高さを検知するように機能させる構成になっている。

なお、本実施形態におけるはんだ検査用プログラムを記録したＣＰＵ（コンピュータ）で読み取り可能な記録媒体としては、本実施形態のようなメモリ２６のほか、ハードディスク，光ディスク、あるいはＬＡＮ（Local Area Network）を介して送受信してデータの読み取りを可能にする記録媒体を含む。

このように、本実施形態では、電極部２１下面の回路基板１５からの高さと、電極部２１近傍のはんだ２２上面の回路基板１５からの高さを測定して、電極部２１とはんだ２２の接合状態を判定することにより、はんだ接合状態の良否判定の確度を向上させることができ、したがって、はんだ検査装置における不濡れの判定精度が高まり、装置による自動検査の信頼性を高めることできる。

しかも、前記各部の測定は、光学的に容易にはんだの基板からの高さを検知することができる。特に、電極部２１近傍のはんだ２２上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、はんだ２２の回路基板１５からの高さを検知することにより、電極部２１とはんだ２２とが最も近接した部位において、両者の接合状態の判断データが得られることになる。

本発明は、電子部品の電極部とはんだ付け部分とにおける接合検査のためのはんだ接合判定方法，はんだ検査方法，はんだ検査装置として適用され、特に、従来の鉛を含むはんだに比べて濡れ性が低下する、いわゆる鉛フリーはんだのはんだ接合判定に用いて有効である。

本発明の実施形態を説明するためのはんだ検査装置の検査光学系の概略構成を示す平面図 本実施形態における検査光学系の概略構成を示す側面図 本実施形態における計測，検査原理の説明図 本実施形態における検査光学系のスキャンによる高さ，位置，長さの具体的計測例を示す説明図 本実施形態におけるリフローはんだ工程の説明図 本実施形態におけるはんだ接合状態の検査の説明図であり、（ａ）は電子部品におけるはんだ付け部分の説明図、（ｂ）はレーザ光Ｌｏによるスキャンラインを１ドット単位（大きさは解像度，データ処理能力などによって変わる）で説明する斜視図 本実施形態におけるはんだ接合状態の良否の判定方法を説明するための説明図 本実施形態におけるはんだ検査装置の全体構成を示すブロック図 本実施形態におけるはんだ検査装置の検査動作に係るフローチャート （ａ）〜（ｃ）は本実施形態におけるはんだ接合良否と具体的接合状態との説明図 従来のはんだ検査方法を説明するための検査対象部分を示す説明図 （ａ）〜（ｃ）ははんだ付け状態と図１１に示すはんだ検査方法による判断結果の説明図

符号の説明

１１ 半導体レーザ
１２ ポリゴンミラー
１５ 回路基板
１６ａ〜１６ｄ 受光素子（ＰＳＤ）
１８ 電子部品
１９ ピンフォトダイオード
２１ 電子部品の電極部
２２ はんだ
２５ ＣＰＵ（中央演算処理部）
２６ メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ）
２８ 第１外部装置
２９ 第２外部装置
３０ 計測部
３１ データ入力部
３３ 表示部

Claims (28)

1. 電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を判定するはんだ接合判定方法において、
   前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知し、かつ前記電極近傍におけるはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知し、検知された電極とはんだとの基板からの高さに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定することを特徴とするはんだ接合判定方法。
2. 前記電極の基板からの高さに基づいて前記電極下面の基板からの距離を算出し、前記電極下面の基板からの高さが前記はんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定することを特徴とする請求項１記載のはんだ接合判定方法。
3. 前記電極下面の基板からの距離を、前記電極の厚さと前記電極の基板からの高さの差から求めることを特徴とする請求項１または２記載のはんだ接合判定方法。
4. 前記はんだを横切るように光ビームをスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされたはんだ部分の断面形状を得て、該断面形状に基づいて前記はんだの基板からの高さを検知することを特徴とする請求項１または２記載のはんだ接合判定方法。
5. 前記電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、前記はんだの基板からの高さを検知することを特徴とする請求項１または４記載のはんだ接合判定方法。
6. 使用されるはんだが、鉛を含まないはんだであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のはんだ接合判定方法。
7. 電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査方法において、
   前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する工程と、前記電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知する工程と、検知された電極とはんだとの基板からの高さに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する工程とを含むことを特徴とするはんだ検査方法。
8. 前記電極の基板からの高さに基づいて前記電極下面の基板との距離を算出する工程と、前記電極下面の基板からの高さが前記はんだの前板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定する工程を含むことを特徴とする請求項７記載のはんだ検査方法。
9. 前記電極下面の基板からの距離を算出する工程において、前記電極の厚さと前記電極の基板からの高さの差を求める工程を含むことを特徴とする請求項７または８記載のはんだ検査方法。
10. 前記はんだの基板からの高さを検知する工程において、はんだを横切るように光ビームをスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされたはんだ部分の断面形状を得て、該断面形状に基づいてはんだの基板からの高さを検知する工程を含むことを特徴とする請求項７または８記載のはんだ検査方法。
11. 前記はんだの基板からの高さを検知する工程において、前記電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、前記はんだの基板からの高さを検知する工程を含むことを特徴とする請求項７または１０記載のはんだ検査方法。
12. 使用されるはんだが、鉛を含まないはんだであることを特徴とする請求項７〜１１いずれか１項記載のはんだ検査方法。
13. 電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査装置において、
    前記電子部品の電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知するはんだ高さ検知手段と、前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する電極高さ検知手段と、検知された電極とはんだとの基板からの高さのデータに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするはんだ検査装置。
14. 前記判定手段において、前記電極の基板からの高さを、前記電極の厚さのデータと、前記電極高さ検知手段から得た電極高さのデータとに基づいて演算して求めることを特徴とする請求項１３記載のはんだ検査装置。
15. 前記判定手段において、前記電極の基板からの高さと前記はんだの基板からの高さとを比較し、前記電極の基板からの高さが前記はんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定することを特徴とする請求項１３または１４記載のはんだ検査装置。
16. 前記はんだ高さ検知手段が、光ビームをはんだを横切るようにスキャンさせる光出射部と、該光出射部からの反射光を受光する受光部と、該受光部からのスキャンデータに基づいてスキャンされた前記はんだ部分の断面形状を得て、該断面形状に基づいて前記はんだの高さを求める演算処理部とを備えたことを特徴とする請求項１３記載のはんだ検査装置。
17. 前記演算処理部において、前記電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、前記はんだの高さを求めることを特徴とする請求項１６記載のはんだ検査装置。
18. 前記はんだとして、鉛を含まないはんだを用いたことを特徴とする請求項１３〜１７いずれか１項記載のはんだ検査装置。
19. 電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査装置に搭載させるコンピュータを、
    前記電子部品の電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知するはんだ高さ検知手段、
    前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する電極高さ検知手段、
    検知された電極とはんだとの基板からの高さのデータに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する判定手段、
    として機能させることを特徴とするはんだ検査用プログラム。
20. 前記コンピュータを前記判定手段として、前記電極の基板からの高さを、前記電極の厚さのデータと、前記電極高さ検知手段から得た電極高さのデータとに基づいて演算するように機能させることを特徴とする請求項１９記載のはんだ検査用プログラム。
21. 前記コンピュータを前記判定手段として、前記電極の基板からの高さと前記はんだの基板からの高さとを比較し、前記電極の基板からの高さが前記はんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定するように機能させることを特徴とする請求項１９または２０記載のはんだ検査用プログラム。
22. 前記コンピュータを前記はんだ高さ検知手段として、光ビームをはんだを横切るようにスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされた前記はんだ部分の断面形状を検知し、該断面形状に基づいて前記はんだの高さを検知するように機能させることを特徴とする請求項１９記載のはんだ検査用プログラム。
23. 前記コンピュータを前記はんだ高さ検知手段として、前記電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、前記はんだの高さを検知するように機能させることを特徴とする請求項１９または２２記載のはんだ検査用プログラム。
24. 電極が基板にはんだ付けされた電子部品に対して光ビームを照射して、電子部品とはんだとの接合状態を検査するはんだ検査装置に搭載させるコンピュータを、
    前記電子部品の電極近傍のはんだ表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記はんだの前記基板からの高さを検知するはんだ高さ検知手段、
    前記電極表面を光ビームにてスキャンさせ、該スキャンデータから前記電極の前記基板からの高さを検知する電極高さ検知手段、
    検知された電極とはんだとの基板からの高さのデータに基づいて、前記電極と前記はんだとの接合状態を判定する判定手段、
    として機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
25. 前記コンピュータを前記判定手段として、前記電極の基板からの高さを、前記電極の厚さのデータと、前記電極高さ検知手段から得た電極高さのデータとに基づいて演算するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする請求項２４記載の記録媒体。
26. 前記コンピュータを前記判定手段として、前記電極の基板からの高さと前記はんだの基板からの高さとを比較し、前記電極の基板からの高さが前記はんだの基板からの高さよりも大である場合にはんだ接合不良であると判定するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする請求項２４または２５記載の記録媒体。
27. 前記コンピュータを前記はんだ高さ検知手段として、光ビームをはんだを横切るようにスキャンさせ、該スキャンデータからスキャンされた前記はんだ部分の断面形状を検知し、該断面形状に基づいて前記はんだの高さを検知するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする請求項２４記載の記録媒体。
28. 前記コンピュータを前記はんだ高さ検知手段として、前記電極近傍のはんだ上面に対する最初のスキャンラインにおけるスキャンデータに基づいて、前記はんだの高さを検知するように機能させるためのはんだ検査用プログラムを記録したことを特徴とする請求項２４または２７記載の記録媒体。

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