JP3754144B2 - リード浮きの検査方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はIC部品のリードがプリント基板のパッドに対して正常に半田付けされているか、詳細には、リードがパッドに対して正常な状態であるか、未半田状態であるか、あるいは浮いているか否かを検査する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来におけるこの種の半田状態を検出する方法としては、実装済プリント基板をビデオカメラで写した画像を、画像処理を行うことによって半田付け状態と電子部品の欠品の検査を行う方法と、レーザ光を電子部品に照射掃引し、その反射光を受光手段で受光して半田状態を検査する方法とがある。
【0003】
前記画像処理による一般的な方法は、正規の実装済プリント基板を写した画像をイメージとして捕らえ、検査プリント基板を写した画像のイメージと前記イメージとを比較して判定を行うため、検査対象としては部品の有無、位置ずれ、方向違い、表裏反転等の判定は迅速、かつ、正確に行えるものである。
【0004】
また、レーザ光によって検査を行う方法にあっては、半田付け部分のみにレーザ光を掃引して反射光を受光し、その反射光の方向変化により半田面の形状を測定し、本来必要な半田付け強度を得るための半田形状(半田長さ、半田高さ、断面形状等)になっているかどうかより、半田付け状態の良否判定を行うため、半田有無、半田小、半田過多、ブリッジ等の判定は迅速、かつ、正確に行えるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した画像処理による検査方法にあっては、フラットパッケージ等のIC部品のリードと、プリント基板のパッドとの半田付け状態の如く、きらきら光って像とならない面の検査は通常の画像では不可能なため、光源の角度を変えた画像の比較をしたり、色の異なった光源を角度を変えて配置し、カラー画像で取り込む等の方法が提案されているが、近年の高密度高集積化のICのリード部分の検査を行うには、拡大画像を得る必要が生じ、従って、分解能が不足して正確なる半田不良検査が行えないといった問題があった。
【0006】
また、レーザ光による方法にあっては、半田有無や半田量およびブリッジの状態検査には適するが、リードがパッドから浮いた状態で半田付けされている、いわゆる、リード浮きを検査するには適していないといった問題があった。
【0007】
本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、正常状態、未半田状態、リード浮き状態でリード部分の両側とリード先端より先のパッド部分両側とから反射される反射光が異なることに着目して、半田付け状態、特に、リード浮き状態を迅速、かつ、正確に検査することができるリード浮き検査方法を提供せんとするにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のリード浮き検査方法は前記した目的を達成せんとするもので、その手段は、プリント基板に実装された電子部品のリード部分にレーザ光を照射し、その反射光を受光手段により受光して少なくともリード浮きおよび正常な半田付け状態を検出する検査方法において、前記電子部品のリードの長手方向における先端部の両側のパッド部分およびリード先端のパッド部分にレーザ光を掃引しながら照射し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の略同じ部位に配置された受光素子で受光された場合にはリード浮きと判断し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の異なる部位に配置された受光素子で受光された場合に正常と判断するようにしたことを特徴とする。
【0009】
また、前記受光手段は下面が開放された形状に形成され、かつ、内側に受光面が取付けられると共に上面の中央部にレーザ光照射孔が形成され、前記受光面は前記レーザ光照射孔を包囲する受光領域で分割されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るリード浮き検査方法について図面を参照して説明する。
図1は本発明に用いる光学系を示す斜視図にして、1はレーザ光を放射するHe-Ne レーザ銃等のレーザ光源、2はビームスポットを十分に絞るため、前記レーザ光源1が放射するレーザ光を一旦5mm径程度の平行ビームに拡張するためのエキスパンダである。
【0011】
3はX−YステージS上に着脱自在に載置された被検査用のプリント基板Pに実装された電子部品のリードを横切る方向にビームスポットが掃引されるようにレーザ光を走査するY軸回転ミラー3aと、前リードの長さ方向にビームスポットが掃引されるようにレーザ光を走査するX軸回転ミラー3bとを備えたガルバノメータにして、各回転ミラー3a,3bの可動範囲に基づく立体角内でレーザ光が走査される。
【0012】
また、各ミラー3a,3bは、組み込まれたエンコーダの信号によりサーボ制御されるが、この時、プリント基板Pに照射されるビームBの位置はエンコーダ信号により決定される。
【0013】
4は前記ガルバノメータ3によって走査されたレーザ光をミラー5、ハーフミラー6を介して印刷配線板P上に集光する集光レンズ、7は後述する受光手段9の孔9aから真上に抜けてくる半田面からの反射光を受光する受光素子、8は前記孔9aから抜けてくる前記反射光を前記受光素子7に集光するためのレンズである。
【0014】
受光手段9は下面が開放された箱状に形成され、両側の上面および側面の全面に受光素子9b,9cが取付けられ、かつ、上面の中央部にハーフミラー6から反射されたレーザ光を通過させるためのレーザ光照射孔9aが形成されると共に、上面における前記受光素子9bは前記孔9aを均等な幅で包囲する受光領域で分割され、また、側面における受光素子9cは上下方向が均等な幅の受光領域で分割されている(図3を参照)。
【0015】
なお、説明の便宜上、受光手段9における上面と側面の受光素子を縦方向に分割したものを示したが、実際には受光素子を横方向にも分割しており、また、形状としては箱型のものを示したが、ドーム状であってもよく、さらに、受光素子を内面に張り付ける以外に、本出願人会社が出願した特願平8−99621号に開示した水平方向に複数段取付けるようにしてもよい。
【0016】
次に、本装置における制御系を図2のブロック図と共に説明する。なお、前記した符号と同一符号は同一部材を示し、説明は省略する。
10は処理装置を示し、図示を省略した記憶装置に記録されたデータやディスプレイ等の端末装置11および操作部12から入力されるデータに基づいて実装済プリント基板Pのリード浮き検査等の制御を行い、受光手段9、受光素子7の入力に基づいて各種検査の結果を判定する。13は前記レーザ光による検査結果を印刷するプリンタである。
【0017】
14はサーボ制御部を示し、ガルバノメータ3を駆動制御するサーボ制御回路14aとガルバノ駆動回路14bとで構成されている。15はX−YステージSを制御するX−Yステージ制御部を示し、処理装置10から出力される位置座標に基づいてX−YステージSを駆動し、プリント基板Pを所定の位置に移動させるものである。
【0018】
すなわち、X−YステージSの図示を省略したプリント基板設置部にはX方向とY方向の2次元座標系が設定されており、処理装置10の出力する2次元座標系上の点が、ビームスポットの初期設定位置などの固定点に一致するようにX−YステージSを駆動する。
【0019】
次に、前記した構成に基づいて動作を説明する。
先ず、検査を開始する前に被検査用プリント基板Pの種類などを識別する基板名などの検査用データが予め記憶装置などに登録され、検査を行なう時には、被検査用プリント基板PをX−YステージSに載置して基板名などを操作部12から入力すると予め記録された検査箇所の位置情報などの検査用データに基づいて自動的に検査が行なわれるようになっている。
【0020】
そして、1枚の被検査用プリント基板PはX−YステージS上にコンベア等で送られストッパ等によって所定の位置で停止しロックされる。この状態でX−YステージSは被検査用プリント基板Pに実装されている電子部品のリード部が受光手段9における孔9aの真下に位置するように制御する。
【0021】
次いで、ビームスポットを照射する位置情報が処理装置10からサーボ制御回路14aに出力されると、該サーボ制御回路14aはガルバノ駆動回路14bにX制御信号とY制御信号を出力するので、該ガルバノ駆動回路14bはX軸回転ミラー3b、Y軸回転ミラー3aを制御して、前記位置情報に基づいた正確な位置にビームBの照射および掃引を行う。
【0022】
従って、ビームBは図4に示すように被検査用プリント基板Pに実装された電子部品EにおけるリードE1 および該リードE1 が半田付けされるパッドP1 の先端部分に対して掃引を行い、その反射光を受光手段9によって受光するが、実際に反射光を受光手段9で受光するのはリードE1 の両側と、パッドP1 の両側だけである。
【0023】
すなわち、前記リードE1 およびパッドP1 に照射されるビームBは、ガルバノメータ3のY軸回転ミラー3aとX軸回転ミラー3bの可動範囲に基づく矩形の範囲内で走査し、この掃引範囲を包含し内面に受光素子9b,9cが多数配置された前記受光手段9によって反射される反射光を受光することにより、リードE1 がパッドP1 に対して正常に半田付けされているか、あるいは、未半田状態か、リード浮き状態かの判断が行われる。
【0024】
さらに詳細に説明すると、図4〜図6に示すように、リードE1 を横切る方向と、該リードE1 の先端に位置するパッドP1 を横切る方向にビームBを複数回掃引する(図4の矢印)。そして、図5に示すパッドP1 を横切るA−A線の断面は、図6に示すように、未半田状態では(イ)の如く平坦となり、リードの浮き状態と正常な半田付け状態では(ロ)の如く表面張力のため緩やかな湾曲状となる。
【0025】
また、図5に示すリードE1 を横切るB−B線の断面は、図6に示すように、未半田状態では(イ)の如く平坦となり、リードの浮き状態では(ロ)の如く表面張力のため緩やかな湾曲状となり、また、正常な半田付け状態では(ハ)の如くリードE1 が半田Sに引っ張られるため急峻な湾曲状となる。
【0026】
その結果、前記(イ)〜(ハ)における半田付け状態のリードE1 とパッドP1 にビームBを掃引し、その反射光を受光手段9で受光すると、各半田付け状態で受光手段9の分割された各受光素子9b,9cで受光する位置が異なることになる。なお、受光素子9bの分割された受光素子を外側から9b1 ,9b2 ,9b3 とし、また、受光素子9cの分割された受光素子を下側から9c1 ,9c2 ,9c3 とする。
【0027】
すなわち、未半田状態の場合には、リードE1 の両側で反射された反射光と、パッドP1 の両側で反射された反射光とは、リードE1 およびパッドP1 に半田Sが無いため似たような反射傾向を示すようになり、例えば、上面の受光素子9b2 ,9b3 で受光することになる。
【0028】
一方、リード浮きの場合には、リードE1 とパッドP1 の両側に半田Sが存在するため、リードE1 とパッドP1 の両側で反射された反射光は共に似た反射傾向を示し、例えば、受光素子9b1 ,9b3 で受光することになる。
【0029】
一方、正常な半田付け状態の場合には、リードE1 の両側には半田Sが引っ張られため急峻な湾曲した状態(急斜面)で半田Sが存在するため、図6(ハ)の各断面は違った形状となり、異なる反射傾向を示すようになり、例えば、リードE1 の両端では反射光の殆どを受光素子9c1 ,9c2 で受光し、また、パッドP1 の部分では、緩やかに湾曲した状態で半田Sが存在するため、半田Sの両側では反射光の殆どを受光素子9b1 ,9c3 で受光し、中央部では反射光の殆どを受光素子7,9b2 ,9b3 で受光することになる。
【0030】
このように、未半田状態とリード浮き状態および正常な半田付け状態とで、受光手段9における複数に分割された受光素子9b,9cの受光位置が相違するので、前記受光素子9b,9cからの出力を比較することにより、半田付け状態が未半田、リード浮きおよび正常な状態であるか否かを正確に判別できるものである。
【0031】
前記した未半田状態、リード浮き状態および正常な半田付け状態を判断する判定を下記の表に示す。なお、表中のa1 ,a3 ,b1 ,b3 は図7に示すレーザ光を掃引する半田付け個所である。
【表1】
【0032】
なお、前記した実施の形態では、リードE1 とパッドP1 を横切る方向にレーザ光を掃引する方法について説明したが、リードE1 の長手方向にレーザ光を掃引し、図7で示す部分の反射光を受光するようにしてもよい。このレーザ光をリードE1 の長手方向に掃引する場合には、リードの横方向へのズレを考慮して幅を少し広くし掃引することが望ましい。
【0033】
【発明の効果】
本発明は前記したように、電子部品のリード部の両側と、該リードが半田付けされるパッドの先端部の両側にレーザ光を掃引し、該レーザ光の反射光を複数に分割された受光素子で受光し、該受光した受光素子がどの位置であるかを判断することにより、リードの半田付け状態が未半田か、リード浮きか、正常であるかを判別でき、従って、従来困難であったリード浮きの半田付け状態を確実、かつ、簡単に検査することができる。
【0034】
また、受光手段を下面が開放された形状に形成し、かつ、受光素子をレーザ光照射孔を包囲する受光領域で分割したので、如何なる方向に反射される反射光をも受光できて、正確なる半田付け状態を検査することができる等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリード浮き検査方法に用いる光学系の斜視図である。
【図2】装置全体の構成を示すブロック図である。
【図3】受光手段の斜視図である。
【図4】リード部とパッド部の平面図である。
【図5】同上の側面図である。
【図6】未半田、リード浮き、正常な状態における同上のA−A線およびB−B線断面図である。
【図7】レーザ光を掃引する半田付け個所を示す平面図である。
【符号の説明】
P プリント基板
P1 パッド
E 電子部品
E1 リード
9 受光手段
9a レーザ光照射孔
9b 上面の受光素子
9c 側面の受光素子
Claims (2)
- プリント基板に実装された電子部品のリード部分にレーザ光を照射し、その反射光を受光手段により受光して少なくともリード浮きおよび正常な半田付け状態を検出する検査方法において、前記電子部品のリードの長手方向における先端部の両側のパッド部分およびリード先端のパッド部分にレーザ光を掃引しながら照射し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の略同じ部位に配置された受光素子で受光された場合にはリード浮きと判断し、前記リード先端部の両側のパッド部分よりの反射光と前記リード先端のパッド部分よりの反射光が前記受光手段の異なる部位に配置された受光素子で受光された場合に正常と判断するようにしたことを特徴とするリード浮き検査方法。
- 前記受光手段は下面が開放された形状に形成され、かつ、内側に受光面が取付けられると共に上面の中央部にレーザ光照射孔が形成され、前記受光面は前記レーザ光照射孔を包囲する受光領域で分割されていることを特徴とする請求項1記載のリード浮き検査方法。
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JP24598496A JP3754144B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | リード浮きの検査方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24598496A JP3754144B2 (ja) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | リード浮きの検査方法 |
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JPH1093299A JPH1093299A (ja) | 1998-04-10 |
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