JPH0690164B2 - ハンダ付け検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回路基板にハンダ付けされた部品のハンダ付
け状態の良否を判定するハンダ付け検査装置に関する。

従来の技術 従来、この分野の技術は、人間の目視による検査が大部
分を占めており、ほとんど自動化はなされていない。

一部、後述の文献に見られるように、ハンダ付け部をレ
ーザ照射で加熱し、加熱されたハンダ付け部のうち、あ
る１点の温度変化を観測することにより、ハンダ付け状
態の良否を判定する装置がある。（センサ技術、1985年
８月号、Vol.2、No.9,47ページ） 尚、ここで言うところのハンダ付け部とは、部品の端子
のハンダ付けに関与するところの部品の端子、回路パタ
ーン及びハンダの総称であり、以下同様の意味で用い
る。

発明が解決しようとする問題点 従来の技術における問題点を以下に列記する。

（１）目視検査における問題点 最近の電子部品は小型化の傾向にあり、またプリント基
板上に高密度で実装されている。従って、部品の端子と
回路パターン間のハンダ接合が極く一部にしかない貧弱
なハンダ付け状態や、外部からは診ることのできないハ
ンダ内部の空洞などの欠陥は、目視で検出すことは困難
である。また、人間が良否判定を行うために、熟練度や
疲労度などによる変動があり、安定して精度の良い良否
判定を下すことは難しい。

（２）文献に記載されている例の問題点 文献例の装置は、ハンダ付け部を１つのレーザで加熱し
た時の加熱部のうち、ある１点における温度変化を、赤
外線温度検出器で検出し、正常のハンダ付け状態におけ
る上記温度変化と不良のハンダ付け状態における上記温
度変化の違いから、ハンダ付け状態の良否を判定するも
のである。

一般に、加熱部の温度変化は、ハンダ付け部の熱容量に
大きく影響される。ところが、正常なハンダ付け時にお
いて、ハンダは端子の上に上がったり、あるいは回路パ
ターンと端子の間の隙間に溶けて流れ込んだりするが、
ハンダの端子の上への上がり方や隙間への流れこみ方は
必ずしも一様ではなく、回路パターン上のハンダの量が
端子に付着したハンダの量にはバラツキが生じてしま
う。そのため、回路パターン上のハンダの熱容量や、端
子の熱容量にはバラツキがあり、上記ハンダの熱容量の
みの検出や端子の熱容量のみの検出では、精度の良い良
否判定をすることは困難であり、文献例の装置における
良否判定の感度はやや鈍く、不良なハンダ付け部を誤っ
て正常と判定したり、逆に正常なハンダ付け部を不良と
判定してしまうこともあり、安定して精度良くハンダ付
け状態の良否判定をするという点で問題があった。本発
明は上記欠点を鑑み、良否判定の感度を向上させて、精
度良くハンダ付け状態の良否判定を行うハンダ付け検査
装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、部品の端子を
加熱した時の加熱部分の温度と、上記端子とハンダ接合
しているハンダまたは回路パターンのうち少なくともど
ちらか一方を加熱した時の加熱部分の温度を測定し、上
記端子の温度と、上記ハンダまたは回路パターンの温度
の和を、予め求めておいた正常なハンダ付け状態におけ
る上記温度の和と比較することで、上記端子のハンダ付
け状態の良否を判定するものである。

作用 本発明の技術的着眼点は次の２つである。

まず第１の着眼点は、加熱時における正常なハンダ付け
状態の測定温度を安定させることである。すなわち、正
常なハンダ付け時において、回路パターン上のハンダの
量にバラツキがあったり、端子に付着したハンダの量に
バラツキが生じていても、回路パターンと端子を合せた
ハンダ付け部全体としてのハンダ量は一様であることに
着目して、加熱時における回路パターン上のハンダのみ
の温度や、端子のみの温度よりも安定した値を示すとこ
ろの、パターン上のハンダの温度および端子５の温度の
和でハンダ付け状態の良否を評価する点である。上記第
１の着眼点により、正常のハンダ付け状態を誤って不良
を判断することを防いでいる。

第２の着眼点は、加熱時における不良なハンダ付け状態
の測定温度を、正常とは明確に異なる値をとるようにす
ることである。すなわち、不良のハンダ付け状態の場合
は、回路パターン上のハンダの温度は、正常の場合より
も高く、また、不良のハンダ付け状態の端子の温度は、
正常の場合よりも高くなるので、不良の場合の回路パタ
ーン上のハンダの温度と端子の温度の和は、正常よりも
さらに高い温度を示し、不良と正常の差は明確となる。
上記第２の着眼点により、不良のハンダ付け状態を誤っ
て正常と判断してしまうことを防いでいる。

本発明は、上記手段により上記２つの点を実現するの
で、ハンダ付け状態の良否を安定して精度良く判定する
ことができる。

実施例 以下本発明の一実施例のハンダ付け検査装置について図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例のハンダ付け検査装置の概略
図を示すものである。第１図（ａ）は、検査対象の回路
基板の一部切欠上面図であり、１は回路基板、２は回路
パターン、３はハンダ、４は部品、５は部品４の端子で
ある。第１図（ｂ）は、ハンダ付け検査装置の概略図で
あり、６および７は赤外線温度検出装置、８および９は
加熱装置、10は記憶装置、11は演算回路、12は表示装置
を示す。

以上のように構成されたハンダ付け検査装置について、
以下第１図、第２図及び第３図を用いてその動作を説明
する。

第１図（ｂ）において、加熱装置８はハンダ３を一定時
間だけ加熱する。赤外線温度検出器６は、加熱装置８に
よる加熱が始まる直前から、ハンダ３の温度の測定を開
始し、加熱が停止した後も、しばらくは測定を続ける。
また、加熱装置８がハンダ３を加熱する時刻とは別の時
刻に、加熱装置９の端子５を一定時間だけ加熱する。赤
外線温度検出器７は、加熱装置９による加熱が始まる直
前から、端子５の温度の測定を開始し、加熱が停止した
後も、しばらくは測定を続ける。記憶回路10は、赤外線
温度検査装置６の測定温度と、赤外線温度検査装置７の
測定温度を記憶する。演算回路11は、以下に示す２種類
の演算を行う。即ち、演算回路11の第１の演算は、赤外
線温度検査装置６の測定温度と、赤外線温度検査装置７
の測定温度の和を求める演算である。演算回路11の第２
の演算は、上記測定温度の和が、予め求められた正常な
ハンダ付け状態における上記測定温度の和の許容範囲内
にあるか否かを判断し、許容範囲内にある場合は上記端
子５のハンダ付け状態は正常と判定し、許容範囲内にな
い場合は不良と判定する演算である。表示装置12は、演
算回路11の下した判定結果を表示する。

第２図にハンダ付け状態が正常な２種類の例を示す。第
２図（ａ）においてハンダは、回路パターン２と端子５
の隙間に正常なハンダ付けに必要最小限な量だけ流れ込
み、他のハンダは回路パターン２の上に残っている。第
２図（ｂ）においてハンダは、回路パターン２と端子５
の隙間にやや多めに流がれ込むと同時に、端子５の上に
も付着している。

第３図は、第２図の２種類の例におけるハンダ３の温度
と端子５の温度、及び、ハンダ３の温度と端子５の温度
の和の時間変化を、同一時刻上に表したものである。第
３図において、横軸は時間、縦軸は温度であり、横軸の
うち時間区間15は加熱装置８または９が加熱している時
間区間、時間区間16は加熱装置８または９が加熱を停止
している時間区間を示す。第３図（ａ）は第２図（ａ）
における温度の時間変化を示し、曲線21はハンダ３の温
度、曲線22は端子５の温度、曲線23はハンダ３の温度と
端子５の温度の和を示す。また、第３図（ｂ）は第２図
（ｂ）における温度の時間変化を示し、曲線24はハンダ
３の温度、曲線25は端子５の温度、曲線26はハンダ３の
温度と端子５の温度の和を示す。

第２図（ａ）のハンダ付け状態において、加熱装置８に
より加熱されるハンダの量は多いために、加熱時におい
て温度は上がり難くく、ハンダ３の温度は曲線21のよう
な小さな値を示す。逆に、加熱装置９により加熱される
端子５に付着したハンダの量は少ないために、加熱時に
おいて温度は上がり易く、端子５の温度は曲線22のよう
な大きな値を示す。

第２図（ｂ）のハンダ付け状態において、加熱装置８に
より加熱されるハンダの量は少ないために、加熱時にお
いて温度は上がり易くハンダ３の温度は曲線24のように
曲線21よりも大きな値を示す。逆に、加熱装置９により
加熱される端子５に付着したハンダの量は多いために、
加熱時において温度は上がり難くく、端子５の温度は曲
線25のように曲線22よりも小さな値を示す。

第３図（ａ）、（ｂ）にみられるように、正常なハンダ
付け状態においても、ハンダ付け時における、端子５と
回路パターン２の隙間へのハンダの流れ込み方のバラツ
キや、端子５の上へのハンダの上がり方は一様ではない
ため、ハンダ３の温度は、曲線21と曲線24のようにバラ
ツキが生じ、また、端子５の温度は、曲線22と曲線25の
ようにバラツキが生じる。ところが、ハンダ３の温度と
端子５の温度の和は、曲線23と曲線26のように、正常な
ハンダ付け状態においては、時間区間15から時間区間16
にわたり、ほぼ一定の値を示す。上記のように、曲線23
と曲線26がほぼ等しい値を示す理由としては、回路パタ
ーン２に付着するハンダの量や、端子５に付着するハン
ダの量にバタツキがあっても、ハンダ３と端子５全体と
しての熱容量は一定であることが考えられる。

次に、正常なハンダ付け状態における温度変化と不良な
ハンダ付け状態における、温度変化を比較して述べる。

第４図に端子５のハンダ付け状態が正常と不良の例を示
す。第４図（ａ）は、端子５のハンダ付け状態が正常の
例であり、第４図（ｂ）は、端子５とハンダ３が極く一
部でしか接合しておらず、ハンダ付け状態が不良の例で
ある。

第５図は第４図（ａ）、（ｂ）の各場合におけるハンダ
３の温度、端子５の温度、及び、ハンダ３の温度と端子
５の温度の和の時間変化を同一時刻上に重ねて表したも
のである。第５図において、横軸は時間、縦軸は温度で
あり、時間区間15と時間区間16は第３図と同じ意味で用
いる。第５図（ａ）は第４図（ａ）における温度の時間
変化を示し、曲線27はハンダ３の温度、曲線28は端子５
の温度、曲線29はハンダ３の温度と端子５の温度の和を
示す。また、第５図（ｂ）は第４図（ｂ）における温度
の時間変化を示し、曲線31はハンダ３の温度、曲線32は
端子５の温度、曲線33はハンダ３の温度と端子５の温度
の和を示す。

第４図（ａ）の正常なハンダ付け状態においては、第２
図の説明でも述べたように、ハンダ３の温度を示す曲線
27と端子５の温度を示す曲線28はそれぞれバラツキがあ
り、安定した値には収束しないが、ハンダ３の温度と端
子５の温度の和である曲線29はバラツキなく安定した値
を示す。

他方、第４図（ｂ）の極く一部でしかハンダ付けされて
いない状態では、端子５とハンダ３との接触面の断面積
が小さく、端子５とハンダ３の間の熱伝導性は低い。そ
のため、ハンダ３に加わった熱は端子５に伝導しにく
く、伝導しない熱量はハンダ３の温度を上昇させるの
で、ハンダ３の温度の曲線31は正常な曲線27よりも高い
温度になる。同様に、端子５に加わった熱はハンダ３に
伝導しにくいため、端子５の温度は曲線32のように正常
な曲線28よりも高い温度になる。それゆえ、ハンダ３の
温度と端子５の温度の和である曲線33は正常な曲線29よ
りもたかくなる。

ここに、第３図で述べたように正常なハンダ付け状態の
ハンダ３の温度にはバラツキがあり、第３図（ｂ）に示
した正常なハンダ３の曲線24は、第５図（ｂ）の不良の
ハンダ３の曲線31とほとんど等しい値を示しており、両
者の間で良否の区別をすることは不可能である。

同様に、正常なハンダ付け状態の端子５の温度には、バ
ラツキがあり、第３図（ａ）に示した正常な端子５の曲
線22は、第５図（ｂ）の不良の端子５の曲線32とほとん
ど同じ値を示しており、両者の間で良否の区別をするこ
とは不可能である。

ところが、正常なハンダ付け状態における、ハンダ３の
温度と端子５の温度の和はバラツキがなく、正常を場合
の和の曲線23,24および29はほぼ等しい値を示すので、
不良の場合の和の曲線33と良否の区別は可能である。従
って、ハンダ３と端子５の温度の和を用ると、安定して
正常と不良を区別が可能なことがわかる。

以上のように本実施例によれば、回路基板にハンダ付け
された部品の端子に関して、端子とハンダ付けしている
回路パターン上のハンダを加熱した時の温度と上記加熱
時と別の時刻に上記端子を加熱した時の温度の和を用い
て、上記端子のハンダ付け状態の良否を精度良く判定す
ることが可能である。

尚、上記の実施例において加熱装置８はハンダ３を加熱
するように設けたが、加熱装置８の回路パターン２、ま
たは、ハンダ３及び回路パターン２の両者を加熱するよ
うにしてもよい。

また、赤外線温度検査装置６は、ハンダ３の温度を測定
するように設けたが、赤外線温度検査装置６は回路パタ
ーン２の温度、または、ハンダ３及び回路パターン２の
両者の温度を測定するように設けてもよい。

また、記憶回路10は、赤外線温度検査装置６の測定温度
と赤外線温度検査装置７の測定温度を記憶するように設
けたが、記憶回路10は、赤外線温度検査装置６の測定温
度または赤外線温度検査装置７の測定温度のうち、どち
らか測定の早く行なわれる測定温度のみを記憶し、測定
の遅く行なわれる測定温度は、記憶せずに、値をそのま
ま演算回路に送るようにしても良い。

発明の効果 以上のように本発明は、部品の端子を加熱した時の加熱
部分の温度と、上記端子とハンダ接合しているハンダま
たは回路パターンのうち少なくともどちらか一方を加熱
した時の加熱部分の温度を測定し、上記端子の温度と、
上記ハンダまたは回路パターンの温度の和を、予め求め
ておいた正常なハンダ付け状態における上記温度の和と
比較することで、ハンダ付け状態の良否を精度良く判定
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるハンダ付け検査装置
の概略図、第２図はハンダ付け状態が正常な２種類のハ
ンダ付け例の断面図、第３図は、本実施例により測定さ
れた第２図における２種類のハンダ付け例おける部品の
端子の温度の時間変化、ハンダの温度の時間変化、及
び、上記２つの温度の和の時間変化を示すグラフ、第４
図は正常なハンダ付け状態及び不良なハンダ付け状態の
各場合の断面図、第５図は本実施例により測定された第
４図の正常なハンダ付け状態及び不良なハンダ付け状態
の各場合における部品の端子の温度の時間変化、ハンダ
の温度の時間変化、及び、上記２つの温度の和の時間変
化を示すグラフである。 １……回路基板、２……回路パターン、３……ハンダ、
４……部品、５……端子、６、７……赤外線温度検出
器、８、９……加熱装置、10……記憶回路、11……演算
回路、13……表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板にハンダ付けされた部品の端子を
   加熱する加熱手段と、上記手段で加熱された端子の温度
   を測定する温度測定手段と、上記端子とハンダ接合して
   いるハンダまたは回路パターンのうち少なくともどちら
   か一方を加熱する加熱手段と、上記手段で加熱されたハ
   ンダまたは回路パターンの温度を測定する温度測定手段
   と、上記端子の温度と上記ハンダまたは回路パターンの
   温度の和を算出する手段と、上記温度の和を予め求めら
   れた正常なハンダ付け状態における上記温度の和と比較
   して、上記端子のハンダ付け状態の良否を判定する手段
   を具備することを特徴とするハンダ付け検査装置。