CN110487189B - 平坦度检测方法、平坦度检测装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供平坦度检测方法、平坦度检测装置及存储介质。在本发明中，可以与测定条件无关地准确地检测出元件的倾斜度，从而提高元件的检查精度。本发明的平坦度检测方法，其是根据由3D相机对电子元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测元件的平坦度，通过如下步骤而实现：基准点信息取得步骤，取得与电子元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成步骤，根据从多个基准点中所选择的至少三个选择点的位置信息及高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定步骤，根据以基准点中的选择点除外的基准点的虚拟平面为基准的高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测步骤，以有效平面为基准来检测元件的平坦度。

Description

平坦度检测方法、平坦度检测装置及存储介质
技术领域
本发明涉及一种检测元件的平坦度的平坦度检测方法、平坦度检测装置及存储介质。
背景技术
在电子元件等的制造工序中，需要对制造的电子元件的平坦度进行检查。这里所说的“平坦度”是指将电子元件放置于水平面上时电子元件以水平方向的轴为中心进行左右转动的程度。由于无法得到充分的平坦度的电子元件在后段进行安装时会产生问题，因而在检查阶段被判定为不合格(NG)。而且，电子元件的检查是对全部电子元件进行检查的情况较多，因此希望缩短检查各电子元件所花费的时间，且可高精度地进行检查。作为应对这种要求的电子元件的检查，有时使用对电子元件进行三维拍摄的相机。例如，在专利文献1中记载了利用公知的相机来检查电子元件的装置。
专利文献1所记载的装置从元件的下方照射线性光。专利文献1中记载了：从元件的下方利用相机对线性光的投射像进行拍摄，根据由线性光产生的光切断线得出端子的平坦度或焊料球的高度数据。
此外，专利文献2中记载了通过从下方对电子元件照射激光来测定电子元件的端子高度的其他装置。在专利文献2的高度测定装置中，为了在装载电子元件的状态下对端子高度进行测定，将电子元件装载于玻璃基板上，并从玻璃基板的一侧对电子元件照射激光。所照射的一部分激光被端子反射。专利文献2中记载了：通过将在端子处所反射的反射光会聚于一维传感器上，对端子高度进行测定。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本专利申请公开公报特开2007-225317号
专利文献2：日本专利申请公开公报特开平5-223533号
发明内容
要解决的技术问题:
电子元件的平坦度可以通过对电子元件的多个部位的高度进行测定而检测出。但是，在上述的装置中，有可能在因灰尘等进入到电子元件与电子元件的载置台之间而使电子元件倾斜的状态下检测出高度。若电子元件处于倾斜的状态，则无法测定准确的高度，进而无法准确判定电子元件是合格品还是不合格品，从而导致产品品质的可靠性降低。此外，为了排除灰尘进入到电子元件与载置台之间的可能性，能够考虑到高频率地清扫检查线、或高精度地观察载置台上的状态等方法，但均需耗时而导致检查效率降低。
而且，在上述的专利文献2所记载的三维测定装置中，如上所述，透过玻璃基板来观察电子元件。因此，若激光的照射角度偏移，则光的折射率也会变化，导致测定的可靠性降低。此外，测定时所使用的玻璃基板中包含的杂质也可能会成为对端子高度进行误判的原因之一。因此，在专利文献2所记载的三维测定装置中，玻璃的厚度、厂家等受到限制。而且，专利文献2所记载的三维测定装置由于需要执行用于从测定信号中去除因上述的玻璃基板所引起的微小噪声的处理(例如平均化处理)，所以不利于装置的小型化、高精度化。
本发明是鉴于上述问题所作出的，其涉及一种平坦度检测方法、平坦度检测装置及平坦度检测程序，可以与测定条件无关地准确地检测出元件的倾斜度，从而提高元件的检查精度。
技术方案:
本发明的实施方式之一的平坦度检测方法是根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度的平坦度检测方法，其包括：基准点信息取得步骤，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成步骤，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定步骤，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测步骤，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度。
此外，本发明的实施方式之一的平坦度检测装置是根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度的平坦度检测装置，其包括：基准点信息取得部，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成部，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定部，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测部，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度。
此外，本发明的实施方式之一的存储有平坦度检测程序的非临时性计算机可读存储介质存储有如下的平坦度检测程序，该平坦度检测程序用于根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度，能够使计算机实现如下功能：基准点信息取得功能，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成功能，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定功能，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测功能，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度。
发明效果:
根据本发明，能够提供一种平坦度检测方法、平坦度检测装置及平坦度检测程序，可以与测定条件无关地准确地检测出元件的倾斜度，从而提高元件的检查精度。
附图说明
图1A是例示利用本发明的第一实施方式的平坦度检测方法等来检测平坦度的电子元件的立体图，图1B是表示从上方对图1A所示的电子元件进行拍摄所得到的图像的图。
图2是用于说明第一实施方式的平坦度检测装置的框图。
图3是用于说明第一实施方式的3D相机的测定原理的示意图。
图4A、图4B及图4C均是用于说明第一实施方式的处理A的图。
图5A是针对虚拟平面以横轴来表示端子的识别编号、以纵轴来表示各端子的高度信息的图，图5B是仅针对有效平面以横轴来表示端子的识别编号、以纵轴来表示各端子的高度信息的图。
图6是用于说明第一实施方式的平坦度检测方法的流程图。
图7是例示输出至图2所示的输出装置的结果的图。
图8A、图8B及图8C均是用于说明求取本发明的第二实施方式的端子角度的步骤的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的第一实施方式、第二实施方式进行说明。需要说明的是在所有的附图中，对于相同的构成元件赋予相同的符号，并适当省略重复的说明。此外，第一实施方式、第二实施方式的附图的至少一部分均是用于说明本发明的结构或机构及动作的示意图，因而未必准确地示出其尺寸形状或纵横比等。而且，在第一实施方式、第二实施方式中，将图1A所示的x、y、z坐标轴的z方向记作“上”，z轴的与z方向相反的未图示的－z方向记作“下”。另外，这里的上下方向与电子元件被安装于基板上进行使用时的上下方向相反。
[第一实施方式]
(概况)
首先，在对第一实施方式进行说明之前，对第一实施方式的平坦度检测方法等的概况进行说明。第一实施方式适用于对元件的平坦度进行检测。这里所说的“元件”是指被与其他部件一起装配使用的部件。对于这种元件，如果发生偏斜、或尺寸及形状产生偏差，则会导致装配的作业性降低，或成品的精度、品质降低，因而需要进行检查。另外，对于第一实施方式中所说的“元件”，要求被放置于平面上进行使用。“放置于平面上”是指，只要元件的至少一部分与平面接触即可，并不要求固定于平面上。此外，基准点是元件上的点或安装于元件上的部件的点均可，“作为元件的基准的点”是拍摄装置能够检测到的点，可以是由多个元件共用的点，也可以根据各元件而异的不同的点。
在以下说明的第一实施方式中，列举将平坦度检测方法、平坦度检测装置及平坦度检测程序用于以处于电子元件的端子上的点为基准点来对电子元件的平坦度进行检测的例子，来进行说明。
图1A是例示利用第一实施方式的平坦度检测方法等来检测平坦度的电子元件5的立体图。图1B是例示从上方对图1A所示的电子元件5进行拍摄所得到的图像的图。
如图1A所示，电子元件5具有主体51和多个(8个)端子511～518。这样的电子元件5的端子511～518是将引脚向主体51一侧(内侧)以“J”字形折弯而构成的、被称为SOJ(SmallOut-Line J-Leaded Package：J形引脚小外型封装)端子。此外，对于各个端子511～518，在处于朝向z方向的面(顶面)上的点中，例如处于预定位置的点作为基准点。
端子511～518例如是以铁镍合金为材料而通过冲压加工形成的。另外，第一实施方式并不限于适用于具有SOJ端子的电子元件，可适用于具有任意端子的电子元件的平坦度的测定。作为其他的端子，例如可以考虑到与半球状的焊料或接合线一起使用的引脚框。此外，可根据用途或精度,适当地利用金或镍合金及焊料等对端子实施电镀处理。
而且，电子元件5的主体51具有未图示的半导体芯片及对导体芯片进行密封、保持的封装材料。半导体芯片是将CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、存储装置等逻辑电路集为一体地进行装载的电子元件。封装材料例如使用热固化型的液体树脂材料。作为树脂材料例如使用环氧树脂，作为填充材料例如使用二氧化硅填料。但是，封装材料并不限于这些材料，考虑到与半导体芯片或端子材料之间的高粘接性、低离子杂质性、低应力性、高耐热性及成型容易性等来选择合适的材料。
图1B所示的图像是由图2所示的能够拍摄三维图像的相机(以下记作“3D相机”)所拍摄的图像。3D相机例如测定从拍摄传感器到主体51的顶面的最短距离(距离h)。图像根据所测定的高度而由不同的颜色来表示。在图1B中，以密度不同的网点来表示颜色的差异。此外，图像经由平坦度检测装置的显示器画面等而被提供给进行平坦度检测的检测者。检测者能够通过观察图像而直观地掌握电子元件5的大体的平坦度。
(平坦度检测装置)
图2是用于说明包括第一实施方式的平坦度检测装置3在内的系统1的框图。图2所示的平坦度检测装置3与3D相机2及用于输出与所检测出的平坦度相关的信息的输出装置4一起构成系统。
平坦度检测装置3根据由作为拍摄装置的3D相机2对电子元件5进行拍摄所得到的拍摄数据来检测电子元件5的平坦度。另外，这里所说的“平坦度”是指将电子元件5放置于水平面上时电子元件5以水平方向的轴为中心而转动的程度。在电子元件5相对于放置面而进行上述转动的情况下，电子元件5可能与倾斜度不同的多个虚拟面接触。第一实施方式由于检测电子元件5相对于多个虚拟平面中的各虚拟平面的平坦度，因而可确保电子元件5相对于各平面的平坦度。
如图2所示，平坦度检测装置3具有输入部35，该输入部35从3D相机2输入处于电子元件5上而作为平坦度检测基准的基准点的高度。第一实施方式的基准点是表示端子511～518上的面的预定位置的点。预定位置例如可以是端子511～518的顶面的端部或中心点，也可以是多个端子511～518之间的同一位置。此外，在第一实施方式中，也可以将端子511～518中的最高处或最低处等根据各端子511～518而异的不同位置设为预定位置。
在第一实施方式中，电子元件5具有多个(8个)基准点，输入部35取得从该多个基准点中选择的至少三个基准点(以下记作“选择点”)的与位置相关的位置信息及与高度相关的高度信息。而且，平坦度检测装置3具备信息转换部31，该信息转换部31将从输入部35输入的位置信息及高度信息转换为在平坦度检测的演算中使用的位置信息及高度信息。在第一实施方式中，输入部35及信息转换部31作为基准点信息取得部而发挥功能。
平坦度检测装置3是根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测元件的平坦度的平坦度检测装置。而且，平坦度检测装置3具备：输入部35及信息转换部31，取得与电子元件5的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成部32，根据从多个基准点中选择的至少三个选择点的位置信息及高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定部33，根据以选择点除外的基准点的虚拟平面为基准的高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测部34，以有效平面为基准来检测元件的平坦度。虚拟平面是可认为与电子元件5的端子511～518中的至少三个端子接触的虚拟性平面。
而且，在第一实施方式中，还具备合格/不合格判定部36，根据由平坦度检测部34所检测出的平坦度来判定电子元件5是否合格。
在第一实施方式中，具有在判定虚拟平面是有效还是无效之前执行预处理的预处理部37。预处理部37根据由位置信息及高度信息中的至少一个信息所规定的规定点与元件的设计上所规定的设计点之间的距离，来选择由虚拟平面生成部32生成的虚拟平面。第一实施方式的预处理部37具有虚拟三角形生成部38及虚拟三角形判定部39，通过虚拟三角形判定部39的判定来决定虚拟平面生成部32是否生成虚拟平面。
在此，预处理无需通过虚拟平面生成部32生成虚拟平面，即可选择由虚拟平面判定部33判定为无效平面的可能性高的虚拟平面。虚拟平面生成部32生成由预处理部37判定为予以生成的虚拟平面的至少一部分。这样一来，第一实施方式可减轻虚拟平面生成部32、虚拟平面判定部33的处理负荷。
另外，上述“生成虚拟平面的至少一部分”意味着，例如即使是由预处理部37判定为予以生成的虚拟平面，也有时根据其他的条件不进行生成。
平坦度检测装置3具有：CPU、存储装置等硬件装置，该CPU对上述的信息转换部31、虚拟平面生成部32、虚拟平面判定部33、平坦度检测部34及合格/不合格判定部36的全体功能进行控制，该存储装置存储CPU的控制中所使用的数据或程序、或者作为CPU的工作存储器而使用；和软件，使硬件装置工作。硬件装置可以是专用于平坦度检测装置3的功能的硬件装置，也可以是构成通用的个人计算机(Personal Computer)的硬件装置。
在平坦度检测装置3使用通用的PC的情况下，信息转换部31、虚拟平面生成部32、虚拟平面判定部33及平坦度检测部34作为使通用的PC(计算机)实现如下功能的平坦度检测程序而发挥功能：基准点信息取得功能，取得与元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成功能，根据从多个基准点中选择的至少三个选择点的位置信息及高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定功能，根据以选择点除外的基准点的虚拟平面为基准的高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测功能，以有效平面为基准来检测元件的平坦度。
以下对上述图2所示的各结构进行说明。
(3D相机)
图3是用于说明图2所示的3D相机2的测定原理的示意图。图3所示的3D相机2对放置于具有基台62和桌面61的桌台上的电子元件5从桌面61的上方进行拍摄。桌面61例如可以以沿着一个方向移动的方式构成，也可以对沿着移动方向配置的多个电子元件5依次进行拍摄、检查。通过这样的构成，第一实施方式可以通过流动作业而在短时间内执行对电子元件5的检查。桌面61的高度可通过升降螺栓63来改变。因此，3D相机2能够与电子元件5的高度无关地对焦于电子元件5的基准点。
电子元件5以底面51b与桌面61相接触的方式被放置于桌面61上，顶面51a朝向3D相机2一侧。3D相机2具备对于电子元件5倾斜地投射条纹状的线性光的光源25、将所投射的线性光会聚于顶面51a上的投光透镜单元26、对在顶面51a上反射的线性光进行会聚并引导至半透半反镜23的集光透镜单元24、通过被引导至半透半反镜23的光进行成像的CMOS传感器21a、21b以及在半透半反镜23与CMOS传感器21a、21b之间使光成为平行光的成像透镜22a、22b。3D相机2之所以具备两个CMOS传感器21a、21b，一方面是为了生成能够对电子元件5的整体进行拍摄的低倍率图像，另一方面是为了生成能够对电子元件5的局部进行观察的高倍率图像。在第一实施方式中，在CMOS传感器21a一侧拍摄高倍率图像。
此外，这样的系统也可以具备两台3D相机2，以从两个方向对电子元件5进行拍摄，从而防止在图像中产生阴影部分。
根据上述结构，在CMOS传感器21a、21b上所成像的图像作为拍摄数据而经由输入部35被输出至平坦度检测装置3的信息转换部31。但是，第一实施方式的3D相机2并不限于这样输出图像数据的结构。例如，3D相机2也可以具备求取拍摄数据中的基准点的坐标的未图示的测距部，而将由测距部所测定的位置信息输出至平坦度检测装置3。
而且，第一实施方式是通过TOF(Time Of Flight：飞行时间)方式来测定从3D相机2到端子511～518的距离的。在这样的3D相机2中，未图示的测距部按照每预定数的像素来检测从光源25向电子元件5投射线性光之后到其反射光被CMOS传感器21a、21b所拍摄(接收)为止的时间。在第一实施方式中，3D相机2以条纹状投射线性光，并将和各线性光对应的时间与线性光相关联地进行记录。
所检测出的时间经由输入部35而被输入至信息转换部31。但是，第一实施方式并不限于将从线性光被投射到反射光被接收为止的时间输入至平坦度检测装置3的结构，也可以由未图示的测距部将时间转换为距离，并输出至平坦度检测装置3。
另外，在TOF方式中，也可以将线性光设为高速的脉冲光，并计测反射光相对于投射光的相位延迟。但是，第一实施方式并不限于使用TOF方式来取得高度信息，只要能够根据拍摄数据得出高度即可，也可以通过三角测距方式等其他方法来求出高度信息。
(输入部及信息转换部)
在从3D相机2直接输入拍摄数据的情况下，输入部35作为数据的输入接口而发挥功能。但是，第一实施方式并不限于将3D相机2连接于平坦度检测装置3而实时地输入拍摄数据的方式。例如，也可以将由3D相机2所生成的拍摄数据保存于存储介质，之后再从输入部35输入至平坦度检测装置3进行处理。而且，第一实施方式也可以将3D相机2和平坦度检测装置3设置于分离的地点，将由3D相机2所生成的拍摄数据通过网络线路等发送至平坦度检测装置3。在这样的结构中，设置于平坦度检测装置3的接收装置作为输入部35而发挥功能。
在取得位置信息时，信息转换部31例如根据拍摄数据来检测端子511～518的边缘，根据所检测出的边缘来检测端子511～518的外轮廓。然后，可以判定为将由处于从拍摄外轮廓的预定位置的像素沿预定方向移动了预定距离的位置上的像素所拍摄的端子511～518上的点就是基准点。然后，信息转换部31可以根据对基准点进行拍摄的像素相对于拍摄外轮廓的预定位置的像素的方向及距离，来算出基准点的坐标。
而且，信息转换部31算出条纹状的线性光中投射于基准点的线性光从被投射到被接收为止的时间差而产生的相位差，从而算出从电子元件5的表面到CMOS传感器的距离h。
(预处理部)
预处理部37具有虚拟三角形生成部38及虚拟三角形判定部39。虚拟三角形生成部38从多个基准点中选择三个基准点。然后，取得所选择的三个基准点的位置信息及高度信息。进而，虚拟三角形生成部38生成以各基准点为顶点的三角形，将该三角形的重心点作为规定点。此外，在预处理部37中，作为数据而预先存储有电子元件5的设计上的重心点。在第一实施方式中，将作为数据所存储的重心点设为设计点。接着，虚拟三角形判定部39求取上述的规定点与设计点之间的距离。然后，将求出的距离与预先设定的阈值(长度)进行比较。虚拟三角形判定部39根据规定点与设计点之间的距离是否在阈值以内来判断虚拟三角形是有效还是无效。
第一实施方式的虚拟三角形生成部38选择端子511～518中的三个端子。然后，以所选择的三个端子(选择端子、例如端子511、513、515)的各基准点m为顶点来生成三角形(虚拟三角形)。如图1A、图1B所示，由于第一实施方式的电子元件5具有8个端子511～518，所以虚拟三角形生成部38选择处于8个端子中的三个端子的面f上的三个基准点m。
虚拟三角形被假定为以所选择的三个选择端子的基准点m为顶点的三角形。因此，虚拟三角形成为比顶面51a靠CMOS传感器21a一侧(以下也记作上方)的面。
虚拟三角形生成部38一边改变三个选择端子的组合一边对于所有的组合来生成虚拟三角形。结果，在第一实施方式中，生成了C(8,3)个虚拟三角形。
图4A、图4B、图4C是用于具体说明由预处理部37进行的预处理的图。在预处理中，虚拟三角形判定部39根据电子元件5中的由通过输入部35和信息转换部31取得的位置信息及高度信息所规定的规定点与元件的设计上所规定的设计点之间的距离，来判定虚拟三角形是无效(无效三角形)还是有效(有效三角形)。在第一实施方式中，将电子元件5的规定点作为以三个端子各自的基准点m为顶点的虚拟三角形t的重心点o2。而且，将设计点作为电子元件5的重心点o1。然后，在虚拟三角形t的重心点o2与重心点o1之间的距离在预先设定的阈值以下的情况下，虚拟三角形判定部39将虚拟三角形t判定为有效三角形。另外，在第一实施方式中，在将阈值设定为8mm的情况下，所生成的56个虚拟三角形中的35个被判定为有效三角形。
图4A示出了以端子512、513、518的基准点m为顶点的虚拟三角形t和重心点o1。在图4A所示的例子中，重心点o1与虚拟三角形t的重心点o2分离的距离超过阈值。因此，虚拟三角形判定部39判定以端子512、513、518的基准点m为顶点的虚拟三角形t为无效三角形。图4B示出了以端子512、515、517的基准点m为顶点的虚拟三角形t和重心点o1。在图4B所示的例子中，重心点o1与重心点o2之间的距离在阈值以下。因此，虚拟三角形判定部39判定以端子512、515、517的基准点m为顶点的虚拟三角形t为有效三角形。此外，图4C示出了以端子512、517、518的基准点m为顶点的虚拟三角形t和重心点o1。在图4C所示的例子中，重心点o1与重心点o2分离的距离超过阈值。因此，虚拟三角形判定部39判定以端子512、517、518的基准点m为顶点的虚拟三角形为无效三角形。
另外，预处理并不限于上述的示例。例如，预处理也可以在重心点o1被包含于虚拟三角形t的情况下认定虚拟三角形t为有效三角形。而且，预处理不限于将设计点作为重心点o1、将规定点作为重心点o2，设计点及规定点只要是可有效推定电子元件5整体的倾斜度的点，则可以是任意点。例如，第一实施方式也可以将设计点作为电子元件5的主体51的俯视时设计上的中心点，并与虚拟三角形t的中心点进行比较。
根据这样的预处理，在多数情况下，由端子511～518中的包括相邻端子在内的三个端子所规定的虚拟三角形被判定为无效三角形。这是因为，这样的三个端子无法支撑电子元件5的可能性高。
以上的处理可以防止反映出顶面51a的局部的倾斜度或凹凸的虚拟平面被用作有效平面。
(虚拟平面生成部)
虚拟平面生成部32基于虚拟三角形判定部39的判定结果仅提取有效三角形。然后，根据作为有效三角形的顶点的三个基准点m的位置信息及高度信息来生成虚拟平面。虚拟平面是通过三个基准点m的平面，第一实施方式中所说的虚拟平面的生成，是通过生成表示这样的平面的演算式或表示平面所包含的点的数据集合来进行的。在第一实施方式中，由于由虚拟三角形判定部39提取了35个有效三角形，因而生成了35个虚拟平面。
(虚拟平面判定部)
接着，虚拟平面判定部33对于所有的端子511～518，将从CMOS传感器21a到基准点m的距离h所表示的高度信息转换为从由虚拟平面生成部32所生成的虚拟平面到各基准点m的高度信息。通过转换，高度信息的高度基准从CMOS传感器21a的受光面变为虚拟平面。另外，转换前的高度信息的基准并不限于CMO传感器21a的受光面，可以是任意点。
虚拟平面判定部33判定由虚拟平面生成部32所生成的多个虚拟平面是有效平面还是无效平面。在此，有效平面是在第一实施方式中对电子元件5被适当地安装于安装基板的面进行模拟而得到的面。有时有效平面并非只有一个，根据电子元件5的放置方向、放置状态的重心位置等而可能存在多个。无效平面是从所有的虚拟平面中去除被判定为有效平面的虚拟平面后的虚拟平面。
虚拟平面判定部33以由虚拟平面生成部32所生成的多个虚拟平面为基准，来计算、分析从各个虚拟平面到三个选择端子除外的其他端子的基准点m的高度信息。其结果是，对于一个虚拟平面，在基准点m处于比该虚拟平面远离电子元件5的位置的情况下，即，在得出了端子向其虚拟平面的上方突出的演算结果的情况下，虚拟平面判定部33将该虚拟平面判定为无效平面。将被判定为无效平面的虚拟平面从有效平面排除。
之所以进行这样的处理是因为，若基准点m比虚拟平面向上方突出，则电子元件5的端子在被朝向安装面地进行安装时端子会埋入于安装面中。第一实施方式如图1A所示那样，适用于表面安装型的端子511～518，因此不会发生端子511～518埋入于安装面中的情况，而判定虚拟平面为无效平面。
换言之，在实际安装时，由于不可能将端子埋入于安装面，因而得出了基准点m处于上方的演算结果的虚拟平面与实际的安装面不同。为了求取符合实际情况的安装面，将得出这样结果的虚拟平面从有效平面排除。
另外，在第一实施方式中，以后在高度信息显示出基准点m比虚拟平面向上方凸出的情况下，也记作与基准点m对应的端子比虚拟平面高。而且，相反地，在第一实施方式中，在高度信息显示出基准点m比虚拟平面向下方凸出的情况下，也记作与基准点m对应的端子比虚拟平面低。在端子比虚拟平面低的情况下，端子在电子元件5与安装面之间处于“悬浮”的状态。
图5A、图5B是用于说明由虚拟平面判定部33进行的虚拟平面的判定的图。图5A是对于全部的虚拟平面在横轴表示端子511～518的识别编号(1～8)、在纵轴表示各端子的高度信息的图。图5B是仅对于有效平面在横轴表示端子511～518的识别编号、在纵轴表示各端子的高度信息的图。高度信息的单位是mm，识别编号1对应于端子511。以下，识别编号与端子511～518的三位数的个位数字一致。
在第一实施方式中，如上所述，将存在比虚拟平面高的端子(图5A、图5B中在纵轴上表示为“+”。)的虚拟平面分类为无效平面，将仅存在处于虚拟平面上或比虚拟平面低(图5A、图5B中在纵轴上表示为“－”。)的端子的虚拟平面分类为有效平面。这时，第一实施方式设定容许值作为判断“比虚拟平面高”的基准，在端子的高度信息为容许值以上的比虚拟平面高的情况下，将虚拟平面分类为无效平面。在第一实施方式中，将容许值设为0.010mm以下。
(平坦度检测部)
平坦度检测部34仅基于由虚拟平面判定部33判定为有效平面的虚拟平面，根据从有效平面到各端子的基准点m的高度算出电子元件5的平坦度(倾斜度)。第一实施方式中所说的平坦度成为将电子元件5放置于未图示的安装基板上时的“晃动”的指标。当由于电子元件5的倾斜度、端子的安装角度等使端子511～518的高度存在偏差时，会产生晃动。因此，在第一实施方式中，平坦度检测部34通过检测端子511～518的以有效平面为基准的高度来检测平坦度。但是，这时，在电子元件5与桌面61倾斜地接触的情况下，无法准确地检测出端子的高度。因此，第一实施方式仅以有效平面为基准来测定端子的高度，从而可以与电子元件5的倾斜度无关地准确地检测出各端子的以有效平面为基准的高度。
平坦度检测部34检测全部端子511～518的距有效平面的高度。在第一实施方式中，在平坦度的检测步骤中，例如以有效平面为基准(0)，将从0到基准点m的距离作为端子的高度。从这些有效平面到各基准点m的高度表示电子元件5的平坦度。即，如图5B那样，若按照每个端子来表示以有效平面为基准的基准点m的高度信息，则可知各端子的高度偏差的大小。根据偏差的大小、趋势可掌握电子元件5的平坦度。
此外，第一实施方式中，在多个虚拟平面被判定为有效平面的情况下，平坦度检测部34也可以对于多个有效平面中的各个有效平面检测平坦度。然后，可以求取以多个有效平面为基准而得到的多个平坦度中的、端子高度的最大值和最小值，也可以求取平均值。
(合格/不合格判定部)
合格/不合格判定部36在例如端子的高度不在预定的容许范围内的情况下，将具有该端子的电子元件5判定为不合格品。此外，在端子的高度全部都在容许范围内的情况下，将具有该端子的电子元件5判定为合格品。
另外，在得到多个有效平面的情况下，第一实施方式可以在得到的多个有效平面中最不利于电子元件5被判定为合格品的有效平面为基准来算出平坦度。最不利于电子元件5被判定为合格品的有效平面是指，例如端子高度最接近容许范围的上限或下限的有效平面。这样一来，第一实施方式可以充分地留下电子元件5的检查余量而提高可靠性。
(平坦度检测方法)
图6是用于说明利用以上说明的平坦度检测装置3而进行的平坦度检测方法的流程图。如图6所示，第一实施方式的平坦度检测方法是根据由3D相机2对电子元件5进行拍摄所得到的拍摄数据来检测电子元件5的平坦度的平坦度检测方法。平坦度检测方法包括：基准点信息取得步骤(步骤S601)，取得与电子元件5的多个基准点m相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成步骤(步骤S605)，根据从多个基准点中选择的至少三个选择点的位置信息及高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定步骤(步骤S607)，根据以选择点除外的基准点的虚拟平面为基准的高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测步骤(步骤S608)，以有效平面为基准来检测元件的平坦度。
具体而言，在步骤S601中，输入部35从3D相机2连同拍摄数据一起将光从被投射到被接收为止的时间数据输入。然后，信息转换部31从拍摄数据取得n个端子、在这里取得端子511～518的基准部位f的位置信息，并将时间数据转换为高度信息。平坦度检测装置3对于各个端子511～518取得位置信息和高度信息。而且，在这种情况下，虽然能够依次取得例如n个端子各自的位置信息及高度信息，但同时取得更为优选。此外，基于所取得的n个端子的信息生成C(n,3)个虚拟三角形(步骤S602)。此外，在本实施方式中，可以生成C(8,3)个、即56个虚拟三角形。
接着，在第一实施方式中，预处理部37执行预处理(步骤S603、S604)。然后，虚拟平面生成部32进行虚拟平面的生成(步骤S605)。这时，虚拟平面生成部32生成根据由预处理判定为有效三角形的虚拟三角形的顶点所生成的虚拟平面的至少一部分。第一实施方式通过先进行预处理，可以减少处理较耗时的虚拟平面生成步骤的处理对象数，可以缩短整体处理所耗费的时间。
在步骤S603中，虚拟三角形判定部39基于基准点m的位置信息来检测以三个基准点m为顶点的虚拟三角形的重心点o2。然后，在步骤S604中，虚拟三角形判定部39对重心点o2与预先保存于平坦度检测装置3中的已知重心点o1进行比较。比较的结果在重心点o1与重心点o2分离的距离在阈值以上的情况下，将根据这三个基准点m所生成的虚拟三角形判定为无效三角形。而且，在重心点o1与重心点o2之间的距离处于阈值范围内的情况下，将根据这三个基准点m所生成的虚拟三角形判定为有效三角形(步骤S604)。此外，步骤S602的虚拟三角形是以与具有距重心点o1的距离处于阈值范围内的重心点o2的三角形的顶点相接的方式而生成的。
接着，虚拟平面生成部32基于在预处理中被判定为有效三角形的虚拟三角形来生成虚拟平面(步骤S605)。虚拟平面判定部33将在步骤S601中所取得的高度信息转换为以在步骤S605中生成的虚拟平面为基准的端子511～518的高度(步骤S606)。然后，对转换后的端子高度与有效平面的高度进行比较。虚拟平面判定部33将存在基准点m比虚拟平面高的端子(图5A、图5B中的高度信息为“+”)的虚拟平面进一步判定为无效平面。此外，虚拟平面判定部33将不存在基准点m比虚拟平面高的端子的虚拟平面判定为有效平面(步骤S607)。
接下来，平坦度检测部34以有效平面为基准来计算、统计端子511～518的高度(步骤S608)。合格/不合格判定部36将存在高度超过容许范围的端子的电子元件5判定为不合格品(NG)，将端子511～518全部的高度都处于容许范围内的电子元件5判定为合格品。合格/不合格判定部36将电子元件5是合格品还是不合格品的判定结果输出至图2所示的输出装置4进行显示(步骤S609)。
另外，在步骤S608中，在多个虚拟平面被判定为有效平面的情况下，平坦度检测部34计算、统计分别以多个有效平面中的各个有效平面为基准的元件的平坦度。在判定虚拟平面是否为有效平面的步骤S607中，在多个虚拟平面被判定为有效平面的情况下，在之后的判定合格/不合格的步骤608中计算、统计以多个有效平面中的各个有效平面为基准的电子元件5的平坦度，并判定为这些是合格品还是不合格品。
图7是例示输出至输出装置4的结果的图，示出了显示于输出装置4的未图示的显示器画面、或打印于纸张等而输出的图像7。图像7是以颜色表示具有7个端子711的电子元件75的顶面的高度的彩色图像。同样地，在图像7所示的例子中，第一实施方式通过测定以有效平面为基准的端子711的基准点m的高度而对电子元件75进行检查。而且，在第一实施方式中，在输出装置4的显示器画面上与图像7一起来显示图像71、72。图像71示出了以识别编号1～7指定的多个端子711和各端子的高度的检查结果。在图像71所示的检查结果中，以有效平面为基准的高度不在容许范围内的端子被判定为“NG”。此外，对高度处于容许范围内的端子标记符号“－”。
如图7所示，在多个端子中的任一端子被判定为“NG”的情况下，电子元件5被判定为不合格品。
图像72示出了以识别编号1～7指定的多个端子711和各端子的角度的检查结果。在图像72所示的检查结果中，判定以有效平面为基准的角度不在容许范围内的端子为“NG”。而且，对于角度处于容许范围内的端子标记符号“－”。对于端子的角度的测定方法，将在第二实施方式中进行说明。
而且，在第一实施方式中，按照虚拟三角形的生成、有效三角形/无效三角形的判定、虚拟平面的生成、端子高度的检测、有效平面/无效平面的判定、平坦度统计(检测)及合格品/不合格品的判断的顺序，来说明对具有端子的电子元件5的平坦度的检测。但是，第一实施方式不限于这样的顺序，也可以替换上述步骤的顺序来进行。例如，也可以基于三个基准点m(三角形)来生成虚拟平面，统计从这些虚拟平面到所有端子的基准点m的高度，对有效平面进行判断，对有效平面的上述三角形的中心、重心偏离程度进行判断，将具有有效三角形的有效平面的上述端子的高度作为平坦度进行统计，最后进行合格品/不合格品的判定。
[第二实施方式]
接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式与第一实施方式同样地，适用于元件是电子元件5、且基准点为电子元件的端子的情况。而且，在基准点信息取得步骤中，以电子元件5的端子511～518上的多个点为基准点而取得多个位置信息及高度信息。此外，第二实施方式的平坦度检测方法还包括端子倾斜度检测步骤，该端子倾斜度检测步骤将以有效平面为基准的高度信息作为端子高度，根据该端子高度来检测端子511～518相对于有效平面的倾斜度。
图8A、图8B及图8C是用于说明上述的第二实施方式的求取端子的倾斜度的步骤的图。图8A示出了电子元件5的有效平面P大致水平的例子。在第二实施方式中，3D相机2从电子元件5的上方对各个端子511～518(图8A中为端子518)的三个部位分别照射条纹状的光m1、m2、m3。然后，对通过光m1、m2、m3的反射光而成像的图像进行拍摄，并作为拍摄数据向平坦度检测装置3输入。平坦度检测装置3根据拍摄数据算出端子518的三个部位的高度，求出端子518的倾斜度。
在上述处理中，例如，如图8B所示，在有效平面P1相对于水平面P2倾斜的情况下，若与图8A同样地对端子518的三个部位的高度进行测定，则有效平面P1的倾斜度会影响到所测定的高度而无法准确地测定端子518的倾斜度。因此，在第二实施方式中，如图8C所示，通过以有效平面P为基准来测定端子518的高度，可以与有效平面P的倾斜度无关地准确地检测出端子518的角度。
在第二实施方式的端子倾斜度检测步骤中，由图2所示的平坦度检测装置3的虚拟平面生成部32生成虚拟平面，由虚拟平面判定部33判定虚拟平面是有效平面还是无效平面。平坦度检测部34，将在端子518的多个位置(基准点)所取得的高度信息即距离h转换为从有效虚拟平面到端子518的基准点的长度(以下记作“端子高度”)。然后，例如，如图8C那样，通过算出以有效平面P为基准的到端子518的端部的距离j而检测出端子518的倾斜度。由于这样的倾斜度是根据以有效平面为基准的端子高度而得到的，因而并不包含电子元件5的倾斜度。因此，第二实施方式可以与因电子元件5的倾斜度等所造成的端子高度偏差无关地准确地检测出端子的倾斜度。
而且，在第二实施方式中，例如，可以检测出端子518的俯视时的两个端部(端子的根部及前端)的以有效平面P为基准的高度，来求取其倾斜度。这是因为，端子的端部易于根据图像数据检测出，而且易于得出高低差。
另外，第二实施方式不限于上述的结构。例如，第二实施方式不限于测定一个端子的三个部位的高度，例如也可以测定电子元件5的俯视时的端子的两端高度。
此外，由于第二实施方式可以测定端子511～518的俯视时的两端高度，因而可以更为详细地观察到端子511～518相对于电子元件5的状态。而且，若与第一实施方式一起来执行第二实施方式的处理，则两者可以共用所取得的数据，因而可以进一步提高电子元件5的检查效率。
以上说明的第一实施方式及第二实施方式均是从多个虚拟平面中选择能够可靠地作为测定基准的有效平面，并以该有效平面为基准来测定端子的高度。因此，第一实施方式及第二实施方式可以与电子元件5的倾斜度无关地准确地测定端子高度，可以提高电子元件的检查的可靠性。而且，由于第一实施方式及第二实施方式可以通过从上方对电子元件5进行拍摄来测定端子高度，因而测定时间短，适合对电子元件进行全数检查。
在以上说明的第一实施方式、第二实施方式中，由于并不是如专利文献2那样透过玻璃对电子元件5进行拍摄，因此，玻璃的损伤、杂质及透过率等不会对测定造成影响。此外，上述的第一实施方式、第二实施方式不需要用于除去因玻璃引起的信号噪声的结构，因而有利于装置的简化、小型化。
上述实施方式及实施例包含以下的技术思想。
(1)一种平坦度检测方法，是根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度的平坦度检测方法，其包括：基准点信息取得步骤，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成步骤，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定步骤，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测步骤，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度。
(2)在上述(1)的平坦度检测方法中，上述虚拟平面生成步骤包括在生成上述虚拟平面之前预先进行的预处理步骤，在上述预处理步骤中，根据由上述位置信息及上述高度信息中的至少一个信息所规定的规定点与上述元件的设计上所规定的设计点之间的距离，来决定是否在上述虚拟平面生成步骤中生成上述虚拟平面。
(3)在上述(1)或(2)的平坦度检测方法中，在上述虚拟平面判定步骤中，以一个上述虚拟平面为基准来取得多个上述基准点的高度信息，在多个上述高度信息中存在表示上述基准点处于比上述虚拟平面远离上述元件的位置的信息的情况下，将该虚拟平面判定为无效平面，将未被判定为上述无效平面的上述虚拟平面的至少一部分判定为上述有效平面。
(4)在上述(3)的平坦度检测方法中，在上述虚拟平面判定步骤中，将通过上述基准点信息取得步骤所取得的上述高度信息转换为从上述虚拟平面到上述基准点的高度。
(5)在上述(1)至(4)中的任一平坦度检测方法中，在上述平坦度检测步骤中，在上述虚拟平面判定步骤中多个虚拟平面被判定为上述有效平面的情况下，检测以多个上述有效平面中的各个有效平面为基准的上述元件的平坦度。
(6)在上述(1)至(5)中的任一平坦度检测方法中，上述元件是具有端子的电子元件，在上述基准点信息取得步骤中，以上述电子元件的上述端子上的多个点为上述基准点来取得多个上述位置信息及高度信息，并将以上述有效平面为基准的上述高度信息转换为上述端子的端子高度信息，上述平坦度检测方法还包括端子倾斜度检测步骤，根据该端子高度信息来检测上述端子相对于上述电子元件的倾斜度。
(7)一种平坦度检测装置，是根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度的平坦度检测装置，其包括：基准点信息取得部，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成部，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定部，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测部，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度。
(8)一种存储有平坦度检测程序的非临时性计算机可读存储介质，该平坦度检测程序用于根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度，能够使计算机实现如下功能：基准点信息取得功能，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；虚拟平面生成功能，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；虚拟平面判定功能，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及平坦度检测功能，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度。

Claims (7)

1.一种平坦度检测方法，其是根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度，包括：
基准点信息取得步骤，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；
虚拟平面生成步骤，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；
虚拟平面判定步骤，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及
平坦度检测步骤，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度，
在上述平坦度检测步骤中，在上述虚拟平面判定步骤中多个虚拟平面被判定为上述有效平面的情况下，检测以多个上述有效平面中的各个有效平面为基准的上述平坦度，将多个上述平坦度中的最不利的上述平坦度作为上述元件的上述平坦度。
2.根据权利要求1所述的平坦度检测方法，其中，
上述拍摄数据是从上述元件的上方对上述元件进行拍摄所得到的数据，
上述虚拟平面生成步骤包括在生成上述虚拟平面之前预先进行的预处理步骤，
在上述预处理步骤中，根据由上述位置信息所规定的规定点与上述元件的俯视时设计上的中心点即设计点之间的距离，来决定是否在上述虚拟平面生成步骤中生成上述虚拟平面。
3.根据权利要求1或2所述的平坦度检测方法，其中，
在上述虚拟平面判定步骤中，以一个上述虚拟平面为基准来取得多个上述基准点的高度信息，在多个上述高度信息中存在表示上述基准点处于比上述虚拟平面远离上述元件的位置的信息的情况下，将该虚拟平面判定为无效平面，并将未被判定为上述无效平面的上述虚拟平面的至少一部分判定为上述有效平面。
4.根据权利要求3所述的平坦度检测方法，其中，
在上述虚拟平面判定步骤中，将通过上述基准点信息取得步骤取得的上述高度信息转换为从上述虚拟平面到上述基准点的高度。
5.根据权利要求1或2所述的平坦度检测方法，其中，
上述元件是具有多个端子的电子元件，在上述基准点信息取得步骤中，以上述电子元件的一个上述端子上的多个点为上述基准点来取得上述位置信息及上述高度信息，
上述平坦度检测方法还包括端子倾斜度检测步骤，将所取得的上述多个点的上述高度信息转换为以上述有效平面为基准的上述端子的端子高度信息，并根据该端子高度信息来检测上述端子相对于上述有效平面的倾斜度。
6.一种平坦度检测装置，其是根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度，包括：
基准点信息取得部，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；
虚拟平面生成部，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；
虚拟平面判定部，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及
平坦度检测部，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度，
在上述平坦度检测部中，在上述虚拟平面判定部中多个虚拟平面被判定为上述有效平面的情况下，检测以多个上述有效平面中的各个有效平面为基准的上述平坦度，将多个上述平坦度中的最不利的上述平坦度作为上述元件的上述平坦度。
7.一种存储有平坦度检测程序的非临时性计算机可读存储介质，该平坦度检测程序用于根据由拍摄装置对元件进行拍摄所得到的拍摄数据来检测上述元件的平坦度，能够使计算机实现如下功能：
基准点信息取得功能，取得与上述元件的多个基准点相关的位置信息及高度信息；
虚拟平面生成功能，根据从多个上述基准点中选择的至少三个选择点的上述位置信息及上述高度信息来生成虚拟平面；
虚拟平面判定功能，根据以上述选择点除外的上述基准点的上述虚拟平面为基准的上述高度信息来判定该虚拟平面是有效平面还是无效平面；以及
平坦度检测功能，以上述有效平面为基准来检测上述元件的平坦度，
在上述平坦度检测功能中，在上述虚拟平面判定功能中多个虚拟平面被判定为上述有效平面的情况下，检测以多个上述有效平面中的各个有效平面为基准的上述平坦度，将多个上述平坦度中的最不利的上述平坦度作为上述元件的上述平坦度。
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