JP2016186982A - はんだ検査装置およびはんだ検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されたはんだの形状を示す情報をはんだ情報として取得するはんだ情報取得部210と、はんだ情報取得部210が取得したはんだ情報に基づいて、1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出し、算出した体積差を表示する表示部250とを有する。
【選択図】図1
Description
はんだ印刷検査装置は、基板に印刷されたはんだの位置・面積・高さ・体積等を計測する。はんだの印刷位置がランドの位置から大きくずれていたり、はんだの量が不足していたりしていると、部品とランドとの接合が不十分になってしまうおそれがある。また、印刷されたはんだの量が過多になると、溶融した際に余分な量のはんだが隣接するランドまで流れてショートを生じたり、固化した際にはんだボールと呼ばれる塊となってショートの原因になったりするおそれがある。このため、はんだ印刷検査装置は、各ランドで計測した値があらかじめ設定した許容範囲に含まれない場合、基板と部品とを接合する際に不良となるおそれがあるとして、ブザーなどを用いて警告を行う。
図17に示すように、基板501上に形成された1組のランド51aとランド51bとのそれぞれに、はんだ511aとはんだ511bとが印刷されている。はんだ511aはランド51aに対して図の左側にずれており、体積が小さくなっているが、その印刷位置および体積は許容範囲内である。同様に、はんだ511bはランド51bに対して図の左側にずれており、体積が大きくなっているが、その印刷位置および体積は許容範囲内である。
通常、部品52の両端に設けられた端子それぞれがランド51aとランド51bとへ均等に接触する位置へ搭載されるよう設計されており、図18に示した例では、部品52は設計上の正しい位置へ搭載されている。このとき、ランド51a,51bの位置に対してはんだ511a,511bの印刷位置がずれているため、部品52とはんだ511bとが十分に接触している一方、部品52とはんだ511aとはほとんど接触していない。これにより、リフロー炉ではんだ511a,511bを溶融させた際に部品52の左右へ働くはんだの界面張力に大きな差が生じるてしまうため、接合時に不良となるおそれがあると考えられる。
また、基板と部品との接合状態判定に関し、接合部の特性を示す値を2つ以上抽出し、その値の組み合わせに基づいて接合部の状態を判定する手法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この手法をはんだ印刷後の検査に適用した場合、はんだの印刷位置・体積・面積等を組み合わせることにより、はんだの印刷位置・体積・面積等を個々に判定する方式に比べて、誤判定あるいは過検出の可能性を低くすることができると考えられる。
また、リード付き部品のはんだ付け部をクリンチ部と逆クリンチ部とに分け、各々の形状を示す特徴量を算出し、算出した特徴量の互いの差を基準値と比較して良否を判定する技術が考えられている(例えば、特許文献3参照。)。
また、特許文献2に記載されたような手法では、1つのランドから得られる複数の特性を用いているため、1対のランドへ印刷されたそれぞれのはんだの界面張力の互いの差によって発生する不良に対しては誤判定あるいは過検出となるおそれがある。
また、特許文献3に記載されたような技術においては、はんだ付け部を個々に比較・判定するのみであり、同一部品を接合する別のはんだ付け部との間で特徴量を比較する構成を有していない。そのため、1対のランドに印刷されたはんだの良否を判定することは困難である。
基板上に1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されたはんだの形状を示す情報をはんだ情報として取得するはんだ情報取得部と、
前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報に基づいて、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出し、該算出した体積差を表示する表示部とを有する。
また、本発明のはんだ検査方法は、
基板上に1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されたはんだの形状を示す情報をはんだ情報として取得する処理と、
前記取得したはんだ情報に基づいて、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出する処理と、
前記算出した体積差を表示する処理とを行う。
(第1の実施の形態)
本形態におけるはんだ検査装置200は図1に示すように、はんだ情報取得部210と、表示部250とを有している。
表示部250は、はんだ情報取得部210が取得したはんだの形状に基づいて、1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出する。また、表示部250は、算出した体積差を表示する。
図2は、図1に示したはんだ検査装置200におけるはんだ検査方法を説明するためのフローチャートである。
すると、表示部250は、はんだ情報取得部210が取得したはんだの形状(体積)に基づいて、1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出する(ステップS2)。続いて、表示部250は、算出した体積差を表示する(ステップS3)。
(第2の実施の形態)
本形態におけるはんだ検査装置201は図3に示すように、はんだ情報取得部211と、記憶部221と、設定部231と、判定部241と、表示部251とを有している。
はんだ情報取得部211は、基板上に印刷されたはんだの位置および形状(体積)を計測して、計測した位置および形状(体積)を示す情報をはんだ情報として取得する。ここで、はんだ情報取得部211は、基板上におけるはんだのX方向およびY方向の長さならびに高さを計測し、計測したはんだのX方向およびY方向の長さならびに高さに基づいて、はんだの体積を算出して取得するものであっても良い。
記憶部221は、1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されるはんだの印刷位置の目標となる目標位置および目標形状と、1対のランドの情報とをあらかじめ記憶する。
設定部231は、はんだの位置および形状の許容範囲を設定する。この許容範囲は、記憶部221に記憶されている目標位置から印刷されたはんだの印刷位置までの距離(ずれ)における所定の範囲や、印刷されたはんだの体積における所定の範囲である。
判定部241は、はんだ情報取得部211が取得したはんだ情報として取得したはんだの印刷位置および形状と、記憶部221が記憶している目標位置および目標形状と、設定部231が設定した許容範囲とに基づいて、印刷されたはんだの良否、つまり、はんだを用いた基板と部品との接合の良否を判定する。このとき、判定部241は、はんだ情報取得部211が取得したはんだ情報に含まれる印刷されたはんだの位置と記憶部221が記憶している目標位置とに基づいて、印刷されたはんだの目標位置からのずれを算出し、算出したずれが許容範囲に含まれているかどうかに基づいて、印刷されたはんだの良否を判定するものであっても良い。また、判定部241は、はんだ情報取得部211がはんだ情報に含まれる印刷されたはんだの体積が許容範囲に含まれているかどうかに基づいて、印刷されたはんだの良否を判定するものであっても良い。
表示部251は、はんだ情報取得部211が取得したはんだの形状(体積)に基づいて、1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出し、算出した体積差と、はんだ情報取得部211が取得したはんだ情報とを表示する。また、表示部251は、体積差として、1対のランドに対して印刷される1対のはんだの一方の体積に対する他方の体積の比率を算出し、算出した比率を表示する。また、表示部251は、判定部241が算出した、印刷されたはんだの目標位置からのずれを表示する。また、表示部251は、判定部241が判定したはんだの良否を表示する。また、表示部251は、設定部231が設定した許容範囲をさらに表示する。また、表示部251は、はんだ情報取得部211が取得したはんだの形状である体積を示す情報を表示する。
図4は、図3に示したはんだ検査装置201におけるはんだ検査方法を説明するためのフローチャートである。
前提として、記憶部221が、基板上に搭載される、1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されるはんだの印刷位置の目標となる目標位置をあらかじめ記憶している。また、記憶部221は、同一チップ部品を接合する1対のランドの情報をあらかじめ記憶している。また、チップ部品を基板へ実装する際は、図示していないはんだ印刷手段が、基板上に設けられたランド上へはんだを印刷する。このはんだ印刷の方法として、メタルマスクと呼ばれる基板上のはんだ印刷位置に合わせた開口を持つ金属板を用いて、基板とメタルマスクとの位置を合わせて近接した状態でメタルマスクの開口にはんだを充填し、その後に基板とメタルマスクとを離間することが行われている。
すると、判定部241が、はんだ情報取得部211から出力されてきたはんだ情報と、記憶部221から読み出した目標位置とに基づいて、はんだの印刷位置のずれを算出する(ステップS15)。判定部241は、算出したはんだの印刷位置のずれが、設定部231が設定した許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、はんだを用いた基板と部品との接合の良否を判定する(ステップS16)。つまり、判定部241は、はんだ情報取得部211が計測した計測値と記憶部221から読み出した目標位置との差分、あるいは目標位置に対する計測値の割合を算出し、算出した差分あるいは割合が、設定部231が設定した許容範囲に含まれない場合、部品の接合後に不良となるおそれがあると判定する。また、判定部241は、はんだ情報取得部211から出力されてきたはんだ情報が示すはんだの体積が、設定部231が設定した許容範囲に含まれているかどうかについても、良否の判定の基準としても良い。
また、表示部251は、はんだ情報取得部211が取得したはんだの形状(体積)に基づいて、1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出する(ステップS17)。続いて、表示部251は、はんだ情報取得部211から出力されてきたはんだ情報(例えば、はんだの形状である体積を示す情報)、算出した体積差および判定部241が算出したはんだの印刷位置のずれを表示する(ステップS18)。このとき、表示部251は、判定部241が行ったはんだの良否や、設定部231が設定した許容範囲を表示するものであっても良い。
図5は、基板上に形成されたランドの一例を示す図である。
図5に示したランド1aおよびランド1bは、同一部品を接合する1対のランドである。また、ランド2aおよびランド2bは、同一部品を接合する1対のランドである。また、ランド1aおよびランド1bの中心位置はそれぞれ(X1a,Y1a)および(X1b,Y1b)であり、ランド2aおよびランド2bの中心位置はそれぞれ(X2a,Y2a)および(X2b,Y2b)である。
図6に示した例では、基板101上に印刷されたはんだ11aおよびはんだ11bの中心位置はそれぞれ(X11a,Y11a)および(X11b,Y11b)であり、ランド1aおよびランド1bに対して図の左側へずれている。また、体積の目標値をVpとすると、はんだ11aの体積は目標値の半分(0.5Vp)であり、はんだ11bの体積は目標値の1.5倍(1.5Vp)となっている。
図7に示した例では、基板101上に印刷されたはんだ12aおよびはんだ12bの中心位置はそれぞれ(X12a,Y12a)および(X12b,Y12b)であり、ランド2aおよびランド2bに対して図の左側へずれている。ただし、このずれは図6に示した例におけるずれよりも小さい。また、はんだ12aおよびはんだ12bの体積は目標値Vpと等しい。
さらに、記憶部221は、同一チップ部品を接合する1対のランドの情報を記憶する。図6および図7に示した例において、ランド1aとランド1bとが1対のランドであること、およびランド2aとランド2bとが1対のランドであることを記憶する。表示部251は、はんだ情報取得部211がはんだ情報を表示部251へ出力するのに合わせて、1対のランドを示す情報を記憶部221から読み出すものであっても良い。
図8には、表示部251がはんだ11aおよびはんだ12aの情報を表示する例が示されている。図8に示すように、表示部251は、はんだの体積差と、はんだの体積の割合と、はんだの位置ズレ(X方向成分)とをそれぞれ軸とした空間上に、各はんだについてはんだ情報取得部211から出力されてきた値を用いて算出した値を表示している。
図9には、表示部251が、はんだの体積差を1/3として、はんだの体積の割合と、はんだの位置ズレ(X方向成分)とをそれぞれ軸とした平面上に、はんだ11aの情報を表示する例が示されている。図8に示した表示においては、多くの情報を表示可能であるのに対し、図9に示した表示においては、視覚的に分かりやすい表示となっている。このため、表示部251は、必要に応じて表示を変更することが好ましい。
図10には、表示部251がさらに、はんだの体積差=1/3として、はんだ11aと、はんだの体積の割合の下限Vth1と、はんだの位置ズレ(X方向成分)の上限Xth1とを表示する例が示されている。はんだの体積差は、値が最も多く分布している値または範囲を指定する方法や、誤判定または過検出が多い値または範囲を指定する方法が考えられる。
図11に示すような表示においては、部品を接合した際にその接合が良好であったかどうかが分かるような表示とすることが望ましい。図11に示す例では、部品を接合した際に良品と判定されたはんだに関しては●印、不良と判定されたはんだに関しては×印として表示している。部品を接合した際の良否については、図示していない外観検査装置から得る方法が考えられる。
図11に示した表示から、計測値103およびはんだ11aは部品を接合した際に不良と判定されたが、はんだ体積の割合および位置ズレ(X方向成分)は許容範囲を満たしており、判定部241が行った判定が誤判定であったことが分かる。また、計測値102は位置ズレ(X方向成分)が許容範囲上限Xth1を上回っており、判定部241では不良と判定される。しかし、部品を接合した際には良品となっており、判定部241が行った判定が過検出であったことが分かる。
図12は、図11に示したはんだ体積の割合の下限Vth1および位置ズレ(X方向成分)の上限Xth1を修正したときの表示の一例を示す図である。
図12に示すように、誤判定となった計測値103およびはんだ11aと、過検出となった計測値102とが正しく判定されるように、はんだ体積の割合の下限Vth1をVth1’(Vth1<Vth1’)に、位置ズレ(X方向成分)の上限Xth1をXth1’(Xth1<Xth1’)に修正して設定している。また、下限Vth1’および上限Xth1’は、最近の計測値のばらつきを考慮して設定しても良い。設定された許容範囲は、設定部231によって設定され、設定部231から判定部241および表示部251へ出力される。
図13に示すように、表示部251は、部品接合後に良品となる範囲の目安である良品範囲110と、良品範囲110と許容範囲とに基づいて決定される誤判定範囲111および過検出範囲112とをさらに表示する。誤判定範囲111は、はんだ体積の割合が下限Vth1以上であり、位置ズレ(X方向成分)が上限Xth1以下である領域であるが、部品接合後に不良と判定したはんだが分布する領域である。過検出範囲112は、部品接合後に良品と判定したはんだが分布する領域であるが、位置ズレ(X方向成分)が上限Xth1よりも大きな、あるいははんだ体積の割合が下限Vth1未満の領域である。
図14は、図13に示したはんだ体積の割合の下限Vth1および位置ズレ(X方向成分)の上限Xth1を修正したときの表示の一例を示す図である。
図14に示すように、誤判定範囲113が図13に示した誤判定範囲111よりも狭くなり、最近の計測値が誤判定範囲113または過検出範囲114,115に入らないようにするために、はんだ体積の割合の下限Vth1をVth1’(Vth1<Vth1’)に、位置ズレ(X方向成分)の上限Xth1をXth1’(Xth1<Xth1’)に修正して設定している。また、下限Vth1および上限Xth1は、新たな誤判定範囲113と、新たな過検出範囲114と新たな過検出範囲115とを合わせた範囲とが等しくなるように許容範囲を設定しても良い。
図15に示すように、はんだの体積の割合の下限をVth2、はんだの位置ズレ(X方向成分)の上限をXth2としている。また、最近の計測では全て接合後に良品と判定されている。図15に示した例では、最近の計測で誤判定範囲116に含まれるような誤判定および過検出範囲117に含まれるような過検出が発生していないため、許容範囲を変更せずに計測を続けても良いし、さらに、はんだの体積の割合の下限Vth2およびはんだの位置ズレ(X方向成分)の上限Xth2を修正しても良い。
図16に示すように、図15に示した誤判定範囲116が生じないようはんだの体積の割合の下限をVth2’(Vth2<Vth2’)、はんだの位置ズレ(X方向成分)の上限はXth2’(Xth2>Xth2’)と設定しても良い。
(付記1)基板上に1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されたはんだの形状を示す情報をはんだ情報として取得するはんだ情報取得部と、
前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報に基づいて、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出し、該算出した体積差を表示する表示部とを有するはんだ検査装置。
(付記2)前記表示部は、前記体積差として、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの一方の体積に対する他方の体積の比率を前記体積差として算出する、付記1に記載のはんだ検査装置。
(付記3)前記はんだ情報取得部は、前記はんだ情報として前記はんだの印刷位置を示す情報を取得し、
前記印刷されるはんだの印刷位置の目標となる目標位置と、前記1対のランドの情報とをあらかじめ記憶する記憶部と、
外部からの入力に基づいて、前記はんだの印刷の許容範囲を設定する設定部と、
前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報と、前記記憶部が記憶している目標位置とに基づいて、前記はんだの印刷位置のずれを算出し、該算出したずれが前記許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、前記印刷されたはんだの良否を判定する判定部とを有し、
前記表示部は、前記体積差と、前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報とを表示する、付記1または付記2に記載のはんだ検査装置。
(付記4)前記判定部は、前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報が示す前記はんだの形状を示す体積が前記許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、前記印刷されたはんだの良否を判定する、付記3に記載のはんだ検査装置。
(付記5)前記表示部は、前記判定部が算出したずれをさらに表示する、付記3または付記4に記載のはんだ検査装置。
(付記6)前記表示部は、前記判定部が判定したはんだの良否を示す情報をさらに表示する、付記3から5のいずれか1項に記載のはんだ検査装置。
(付記7)前記表示部は、前記設定部が設定した許容範囲をさらに表示する、付記3から6のいずれか1項に記載のはんだ検査装置。
(付記8)基板上に1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されたはんだの形状を示す情報をはんだ情報として取得する処理と、
前記取得したはんだ情報に基づいて、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出する処理と、
前記算出した体積差を表示する処理とを行うはんだ検査方法。
(付記9)前記体積差として、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの一方の体積に対する他方の体積の比率を前記体積差として算出する、付記8に記載のはんだ検査方法。
(付記10)前記はんだ情報として前記はんだの印刷位置を示す情報を取得し、
前記印刷されるはんだの印刷位置の目標となる目標位置と、前記1対のランドの情報とをあらかじめ記憶する処理と、
外部からの入力に基づいて、前記はんだの印刷の許容範囲を設定する処理と、
前記取得したはんだ情報と、前記記憶している目標位置とに基づいて、前記はんだの印刷位置のずれを算出する処理と、
前記算出したずれが前記許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、前記印刷されたはんだの良否を判定する処理と、
前記体積差と、前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報とを表示する処理とを行う、付記8または付記9に記載のはんだ検査方法。
(付記11)前記取得したはんだ情報が示す前記はんだの形状を示す体積が前記許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、前記印刷されたはんだの良否を判定する処理を行う、付記10に記載のはんだ検査方法。
(付記12)前記算出したずれをさらに表示する処理を行う、付記10または付記11に記載のはんだ検査方法。
(付記13)前記判定したはんだの良否を示す情報をさらに表示する処理を行う、付記10から12のいずれか1項に記載のはんだ検査方法。
(付記14)前記設定した許容範囲をさらに表示する処理を行う、付記10から13のいずれか1項に記載のはんだ検査方法。
11a,11b,12a,12b はんだ
101 基板
102,103 計測値
110 良品範囲
111,113,116 誤判定範囲
112,114,115,117 過検出範囲
200,201 はんだ検査装置
210,211 はんだ情報取得部
221 記憶部
231 設定部
241 判定部
250,251 表示部
Claims (10)
- 基板上に1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されたはんだの形状を示す情報をはんだ情報として取得するはんだ情報取得部と、
前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報に基づいて、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出し、該算出した体積差を表示する表示部とを有するはんだ検査装置。 - 請求項1に記載のはんだ検査装置において、
前記表示部は、前記体積差として、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの一方の体積に対する他方の体積の比率を前記体積差として算出するはんだ検査装置。 - 請求項1または請求項2に記載のはんだ検査装置において、
前記はんだ情報取得部は、前記はんだ情報として前記はんだの印刷位置を示す情報を取得し、
前記印刷されるはんだの印刷位置の目標となる目標位置と、前記1対のランドの情報とをあらかじめ記憶する記憶部と、
外部からの入力に基づいて、前記はんだの印刷の許容範囲を設定する設定部と、
前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報と、前記記憶部が記憶している目標位置とに基づいて、前記はんだの印刷位置のずれを算出し、該算出したずれが前記許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、前記印刷されたはんだの良否を判定する判定部とを有し、
前記表示部は、前記体積差と、前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報とを表示するはんだ検査装置。 - 請求項3に記載のはんだ検査装置において、
前記判定部は、前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報が示す前記はんだの形状を示す体積が前記許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、前記印刷されたはんだの良否を判定するはんだ検査装置。 - 請求項3または請求項4に記載のはんだ検査装置において、
前記表示部は、前記判定部が算出したずれをさらに表示するはんだ検査装置。 - 請求項3から5のいずれか1項に記載のはんだ検査装置において、
前記表示部は、前記判定部が判定したはんだの良否を示す情報をさらに表示するはんだ検査装置。 - 請求項3から6のいずれか1項に記載のはんだ検査装置において、
前記表示部は、前記設定部が設定した許容範囲をさらに表示するはんだ検査装置。 - 基板上に1対の端子が具備された部品を搭載するための1対のランドに対して印刷されたはんだの形状を示す情報をはんだ情報として取得する処理と、
前記取得したはんだ情報に基づいて、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの互いの体積差を算出する処理と、
前記算出した体積差を表示する処理とを行うはんだ検査方法。 - 請求項8に記載のはんだ検査方法において、
前記体積差として、前記1対のランドに対して印刷される1対のはんだの一方の体積に対する他方の体積の比率を前記体積差として算出するはんだ検査方法。 - 請求項8または請求項9に記載のはんだ検査方法において、
前記はんだ情報として前記はんだの印刷位置を示す情報を取得し、
前記印刷されるはんだの印刷位置の目標となる目標位置と、前記1対のランドの情報とをあらかじめ記憶する処理と、
外部からの入力に基づいて、前記はんだの印刷の許容範囲を設定する処理と、
前記取得したはんだ情報と、前記記憶している目標位置とに基づいて、前記はんだの印刷位置のずれを算出する処理と、
前記算出したずれが前記許容範囲に含まれるかどうかに基づいて、前記印刷されたはんだの良否を判定する処理と、
前記体積差と、前記はんだ情報取得部が取得したはんだ情報とを表示する処理とを行うはんだ検査方法。
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