JP2004226319A

JP2004226319A - 外観検査装置および画像取得方法

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Publication number: JP2004226319A
Application number: JP2003016475A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Akiyama; 吉宏秋山
Original assignee: Saki Corp
Current assignee: Saki Corp
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: US7221443B2; CN1517674A; US20040218040A1; CN1317544C; JP4166587B2

Abstract

【課題】複数の照射源を利用する外観検査装置において、高精度の外観画像を取得する方法を提供する。
【解決手段】照明ユニット３０は、基板１に対して、ライン毎に側方照明源による側方光とスリット照明源によるスリット光を交互に切り替えて照射する。補正値記憶部４９は、側方照明源およびスリット照明源に対して、それぞれ別個に設定したシェーディング補正用のデジタル補正値を保持する。解析ユニット４６は、このデジタル補正値を用いて画像データに対してシェーディング補正を施し、精度の高い画像を取得することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検査体の外観検査技術に関する。この発明は特に、被検査体の外観画像を精度よく取得することのできる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩなどのチップはハンダ付けにより基板に接着される。このハンダ付けは、スクリーン印刷装置により基板の電極にクリームハンダを塗布し、このクリームハンダ上にチップのリードを着地させた後、リフロー装置によりクリームハンダを加熱処理して行われる。このとき、クリームハンダの塗布量が適正でないと、ハンダ付けが不良になりやすいことから、チップマウンタによりチップを基板に搭載する前に、クリームハンダの塗布状態の検査が行われる。特にＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）の場合、入出力用のパッドがパッケージの裏面に並んでおり、基板に接着した後はハンダ付けの良否を外観から判定できないため、チップ接着前にクリームハンダの塗布状態を検査する必要がある。
【０００３】
このようなクリームハンダの塗布状態を検査する外観検査装置においては、高密度実装に対応して非常に高い解像度で基板を撮影し、高い精度で不良検出を行う必要がある。そのため検査にかかる時間が長くなる傾向にある。集積回路の需要が高まり、実装工程の高速化が進んでいるが、基板検査に時間がかかると、製品の出荷が遅れることとなり、昨今の厳しい製造競争に耐えられなくなる。また、一度出荷した製品に不良が発見されると、回収、修理、再出荷など余計な作業が発生し、そのための費用はとうてい製品の販売利益でカバーできるものではない。したがって、検査時間を短縮でき、かつ、より精度の高い外観検査装置によって、製品の不良や製品に対する苦情を限りなくゼロに近づけた、いわば一方通行のロジスティックスの実現が切望されている。
【０００４】
ここで、外観検査装置では、クリームハンダの塗布面積を測定することでクリームハンダの塗布状態の良否を検査することが行われていた。しかし、チップのハンダ付けが正常に行われるためには適正な量のクリームハンダが塗布されていることが必要であり、本来はクリームハンダの塗布面積ではなく、塗布量を測定しなければ、正確な検査ができない。そこでより精度の高い検査を行うため、塗布されたクリームハンダの体積測定が必須となりつつある。たとえば、特許文献１には、スリット光のプロジェクターにより、基板上に線パターンを照射して、カメラを用いて、基板の画像を撮影し、ハンダペーストの形状を解析する装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１８７８３８号公報（全文、第１−１１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された装置では、基板をＸＹ方向に動かして、特定エリア内のハンダペーストに光切断線を照射し、スポット的に画像を取り込んで検査する。この場合、１００万画素のＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いたとしても、２０〜３０マイクロメートルの画素ピッチで画像を取り込むとすると、一度に縦横２〜３センチメートルのエリアを撮影できるだけであり、基板全体の検査には大変な時間がかかる。たとえば、ノートパソコンのマザーボードでは、二千〜四千ポイントのハンダ印刷箇所があるが、このようなＸＹ方向に撮像箇所を移動させる方式の外観検査装置では、高々百〜二百ポイントを選択的に検査するに過ぎない。製造ラインに乗せるためには、マザーボードの検査を３０秒以下で行う必要があり、全ポイントを検査していては製造に間に合わないからであるが、これではハンダ付け不良の発生率を低減させることができず、甚だ不十分な生産管理しかできないことになる。
【０００７】
また、外観検査装置に対するユーザの要望として、一目で基板の状態を認識できるように、鮮明な外観画像を取得できることが好ましい。また外観画像の明るさにムラがある場合には、正確な信頼性の高い外観検査を実現することも困難となる。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査体の画像を精度よく取得することのできる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、被検査体の外観を検査する装置であって、被検査体を走査する走査ヘッドと、走査ヘッドを含む本装置全体を統括的に制御するメインユニットとを備えたものに関する。走査ヘッドは、被検査体の検査面に投光する複数の照明源と、検査面から垂直上方へ向かう反射光を、それぞれに複数の撮像素子が配置された複数の素子列で検知して画像データを生成する一次元センサとを有する。メインユニットは、走査ヘッドにおける複数の照明源の点灯の切り替えと、走査ヘッドおよび被検査体の相対運動とを制御するヘッド制御ユニットと、一次元センサで生成した画像データをメモリへ取り込むメモリ制御ユニットと、ヘッド制御ユニットによる点灯の切り替えに対応して画像データにシェーディング補正を施し、外観検査用画像を取得して被検査体の外観を検査する解析ユニットとを有する。この外観検査装置によると、切り替えた照明源ごとに、得られた画像データに対してシェーディング補正をかけることにより、一次元センサの感度の不均一性や照明源照度の不均一性などにより生じるムラを、点灯状態に応じて補正することができる。
【００１０】
ここで「走査する」は、走査ヘッドが一次元センサの撮像素子の並び方向に対して垂直の方向に駆動する動作を示し、走査ヘッドと被検査体の相対運動の方向を本明細書では「駆動方向」または「走査方向」と表現する。一方、走査ヘッドによる１ライン分の反射光の検知を「撮像」と表現して走査と区別する。複数の素子列は所定のピッチで配列されていてもよい。「検査面から垂直上方へ向かう反射光」は、ほぼ出射角ゼロで反射する光を指してもよい。
【００１１】
一次元センサは、赤色、緑色、青色の撮像素子列を有し、メインユニットは、一次元センサにおける赤色、緑色、青色のそれぞれの撮像素子について、照明源を切り替えた点灯状態に応じたシェーディング補正用のデジタル補正値を、点灯状態ごとにテーブルとして保持する補正値記憶部をさらに備え、解析ユニットは、照明源の点灯状態に応じて補正値記憶部に保持されたテーブルを参照し、画像データにシェーディング補正を施すことが好ましい。また、複数の照明源は、被検査体の検査面に斜め方向から面投光する側方照明源と、検査面に斜め方向からスリット光を投光するスリット照明源とを有し、ヘッド制御ユニットは、側方照明源の点灯とスリット照明源の点灯とを交互に切り替えてもよい。
【００１２】
本発明の別の態様は、複数の照明源を切り替えて点灯し、対象物の反射光から対象物の画像データを生成して対象物画像を取得する方法であって、複数の照明源を切り替えた点灯状態に応じた補正値を用いて、画像データに点灯状態に応じたシェーディング補正を施し、対象物画像を取得することを特徴とする方法を提供する。この方法によると、点灯状態に応じて画像データに対して適切なシェーディング補正を施すことにより、鮮明な対象物画像を取得することが可能となる。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る外観検査装置１０の構成を示す。この装置は、被検査体の検査面をラインセンサで走査してカラー画像を形成し、画像認識によってクリームハンダの塗布状態の合否を判定するものである。ラインセンサにおける撮像素子の並び方向に対して垂直に走査ヘッドを駆動することで順次ラインごとの画像が得られ、走査ヘッドの一次元運動で検査が完了する。
【００１５】
図１のごとく、外観検査装置１０は、メインユニット１２と試験ユニット１４を備える。試験ユニット１４の下部には支持台２２が設けられ、被検査体である基板１が把持されている。試験ユニット１４の上部には、走査ヘッド１６と、それを駆動するステッピングモータ２０と、走査ヘッド１６を支持するリニアガイド等のガイド１８が設けられている。
【００１６】
走査ヘッド１６は照明ユニット３０、レンズ３２およびラインセンサ３４を有する。これらの部材はフレーム３６上に固定されている。照明ユニット３０は、後述の側方照明源、スリット照明源、ハーフミラーなどを内蔵する。基板１から垂直上方への反射光はハーフミラーでレンズ３２へ導かれ、レンズ３２を通過した後、一次元ＣＣＤセンサであるラインセンサ３４へ入力される。ラインセンサ３４はライン単位に基板１を撮像してその画像データ５４を出力する。ラインセンサ３４は、カラーフィルタによって色分解されたＲＧＢ３色にそれぞれ対応する複数の撮像素子の列を含む。
【００１７】
メインユニット１２は、本装置全体を統括的に制御するもので、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた外観検査機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１８】
メインユニット１２のヘッド制御ユニット４０はまず、照明制御クロック５０（以下、同期信号ともいう）を照明ユニット３０へ供給し、１ライン毎に側方照明とスリット照明を交互に切り替えて点灯させる。したがって、照明ユニット３０は、側方証明とスリット照明との２つの点灯状態を有する。ヘッド制御ユニット４０はさらに、モータ制御信号５２をモータ２０へ、試験開始信号５６をメモリ制御ユニット４２へそれぞれ出力する。モータ制御信号５２によってモータ２０のステップ制御がなされ、検査の開始に際し、走査ヘッド１６が基板１の端部へ移動する。以下、この位置を「スタート位置」という。以降、１ラインが撮像されるたびにモータ制御信号５２によって走査ヘッド１６が１ライン分進行する。１ラインの撮像でＲＧＢ３色の画像データが得られる。一方、試験開始信号５６を参照し、メモリ制御ユニット４２はメモリ４４への画像データ５４の書込を制御し、以降、画像データ５４がライン単位で記録されていく。画像データ５４は、側方照明により面投光されたときに撮像されたものとスリット照明によりスリット光が投光されたときに撮像されたものとが１ライン毎に選択的に入力され、全ラインの走査が終わると、メモリ４４内には、側方照明による外観検査用画像の画像データと、スリット照明による高さ測定用画像の画像データが蓄積される。特に、外観検査用画像はＲＧＢ３色の画像データが合成されたものである。高さ測定用画像をＲＧＢ３色の画像データを合成したものとしてもよい。なお、メモリ４４の内部構成、メモリ４４内の画像データ５４の配置については設計上の自由度があり、いろいろな構成が可能である。たとえば、メモリ４４内に、外観検査用画像と高さ測定用画像を個別に格納するための独立した２つの記憶領域が設けられ、メモリ制御ユニット４２は、１ライン毎に各記憶領域に分けて画像データ５４が個別に格納されるように制御してもよい。あるいは、メモリ４４内には、外観検査用画像と高さ測定用画像を格納するための単一の記憶領域が設けられ、メモリ制御ユニット４２は、その単一の記憶領域に画像データ５４が１ラインずつ交互に格納されるように制御してもよい。
【００１９】
解析ユニット４６は、走査と並行して、または走査完了後にメモリ４４から外観検査用画像の画像データおよび高さ測定用画像の画像データを読み出す。補正値記憶部４９は、ラインセンサ３４におけるＲＧＢのそれぞれの撮像素子について、照明ユニット３０の点灯状態に応じたシェーディング補正用のデジタル補正値を、点灯状態ごとにテーブルとして保持する。すなわち、補正値記憶部４９は、照明種別ごとのテーブル、具体的には側方照明の点灯状態におけるデジタル補正値を記録したテーブルと、スリット照明の点灯状態におけるデジタル補正値を記録したテーブルとをもつ。照明ユニット３０に存在する複数の照明源に対して、レンズ３２の不均一性やラインセンサ３４の感度の不均一性、さらには各照明源照度の不均一性などを吸収するように、照明源ごとのデジタル補正値が設定される。照明ユニットにおいて複数の照明源を組み合わせて同時に点灯させる場合、その組み合わせたときのデジタル補正値も設定される。
【００２０】
解析ユニット４６は、外観検査用画像の画像データおよび高さ測定用画像の画像データに対して、補正値記憶部４９に保持されたテーブルを参照して、使用された照明源または照明種別に応じたシェーディング補正を施す。具体的には、外観検査用画像の画像データに対しては側方照明用に設定されたテーブルが参照され、高さ測定用画像の画像データに対してはスリット照明用に設定されたテーブルが参照される。これにより、解析ユニット４６は、明るさのムラ補正を行った鮮明な外観検査用画像および高さ測定用画像を取得することができる。解析ユニット４６は、取得した外観検査用画像および高さ測定用画像をもとに、判定基準記憶部４８に予め記録された判定基準に照らして、クリームハンダの塗布状態の合否を判断する。外観検査用画像に基づいて、クリームハンダが正しい位置に塗布されているかどうかが検査され、さらにクリームハンダの塗布エリアの面積が測定される。高さ測定用画像に基づいて、クリームハンダの塗布エリアの高さが測定され、先に測定された面積と合わせて、クリームハンダの体積が求められ、塗布量が適正であるかどうかが検査される。
【００２１】
図２は試験ユニット１４の斜視図、図３は試験ユニット１４をスタート位置の方向から見た模式図である。図２または図３に示した状態で１ライン分の画像データが取り込まれると、走査ヘッド１６はガイド１８によって駆動方向１１４へ１ライン分送り出される。以降同様の処理を繰り返すことにより、基板１全面にわたる画像データが取得される。
【００２２】
照明ユニット３０は、下部にアクリルシート１０４が設けられた側方照明源１０２と、回転筒１０１および光源からなるスリット照明源１０３と、ハーフミラー１０８とを含む。回転筒１０１は、円筒状部材である回転筒１０１の内部に光源を有する。回転筒１０１の外周面には複数の平行なスリットが設けられ、光源から発せられる光がそのスリットを通過することによりスリット光を形成して検査面に縞パターンを投影する。
【００２３】
図３のごとく、ふたつの側方照明源１０２はそれぞれＬＥＤ（発光ダイオード）群１２０をもち、検査中のライン１１２へ効率的に側方光を投ずるよう傾斜がつけられている。アクリルシート１０４には、側方照明源１０２からの側方光を拡散する作用がある。側方照明源１０２は点光源であるＬＥＤの集合体であるため、拡散作用がないと、スポット的な光が画像データへ写り込んで検査精度に悪影響を及ぼす懸念がある。
【００２４】
スリット照明源１０３も光源としてＬＥＤ群１２０をもち、回転筒１０１の外周面に設けられたスリットマスクパターンによりスリット光が生成され、短焦点結像素子アレイ１０５により集光され、縞パターンとして基板１の検査面におけるライン１１２に投影される。ライン１１２からの反射光はハーフミラー１０８で反射し、レンズ３２を介してラインセンサ３４に入射する。
【００２５】
短焦点結像素子アレイ１０５の一例として、セルフォック（登録商標）レンズアレイ（ＳＬＡ）を利用し、省スペースで縞パターンの投影を実現する。なお、回転筒１０１は、走査ヘッド１６の駆動と同時に回転制御可能に構成され、回転により縞パターンの連続性を確保するとともに、縞パターンの発生間隔をより狭くでき、高さ測定の分解能を高めることができる。
【００２６】
図４は、ラインセンサ３４の構成を示す。ラインセンサ３４は、それぞれがＲＧＢ３色のいずれかに対応した赤色撮像素子列１５０、緑色撮像素子列１５２、青色撮像素子列１５４とからなる。これら素子列は５０００個〜１００００個の撮像素子１６２が配置されて構成される。赤色撮像素子列１５０は、赤色成分を抽出する赤色カラーフィルタ１５６がその入射面に設けられる。同様に、緑色撮像素子列１５２と青色撮像素子列１５４の入射面に、それぞれ緑色成分を抽出する緑色カラーフィルタ１５８と青色成分を抽出する青色カラーフィルタ１６０とが設けられる。赤色撮像素子列１５０および緑色撮像素子列１５２、および、緑色撮像素子列１５２および青色撮像素子列１５４は、それぞれΔＣのピッチを保つ。
【００２７】
図５（ａ）および（ｂ）は、回転筒１０１の表面に設けられたスリットマスクパターンを説明する図である。ＩＣやＬＳＩなどのチップは、基板１の縦方向または横方向に沿って配置されるのが普通であり、斜めに配置されることはまれである。このことから、スリット光による縞パターンがクリームハンダの塗布エリアに対して４５度の角度で形成されるようにして、チップが縦方向、横方向のいずれに配置される場合でも、ハンダの塗布エリアに対する縞パターンの本数が十分に取れるようにすることがより好ましい。そのため、図５（ａ）では、回転筒１０１の表面に４５度の傾きのスリットマスクパターンが形成されている。もっとも、図５（ｂ）のように、ラインセンサ３４の撮像素子の並び方向に対して平行に縞パターンが発生するようにスリットマスクパターンを設けてもよい。
【００２８】
図６は、クリームハンダが塗布された基板１を説明する図である。基板１の電極２にはクリームハンダ３が塗布されている。基板１の電極２以外の部分は半透明のハンダレジスト膜４がコーティングされており、この上にクリームハンダ３が塗布されてもリフローにより溶けてなくなる。
【００２９】
図７（ａ）および（ｂ）は、このようなクリームハンダが塗布された基板１にスリット光を照射することにより形成される縞パターンを説明する図である。図７（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図５（ａ）および（ｂ）のスリットマスクパターンによりスリット光が照射された場合の縞パターンである。
【００３０】
図７（ａ）および（ｂ）の例では、クリームハンダの塗布エリア５の長辺がラインセンサ３４の撮像素子の並び方向に対して平行に形成されており、図５（ｂ）に示した撮像素子の並び方向に対して平行のスリットマスクパターンを利用すると、図７（ｂ）のように縞パターンがハンダの塗布エリア５の長辺方向に形成されるため、塗布エリア５上に投影される縞の本数が制限される。塗布エリア５の長辺が撮像素子の並び方向に対して垂直に形成されている場合は、逆に塗布エリア５上に投影される縞の本数が多くなる。
【００３１】
一方、図５（ａ）に示した撮像素子の並び方向に対して４５度の傾きをもたせたスリットマスクパターンを利用すると、図７（ａ）のように縞パターンが塗布エリア５に対して斜め方向に投影されるため、塗布エリア５の長辺方向が撮像素子の並び方向に対して垂直であるか、平行であるかに関係なく、十分な縞の本数を確保することができる。
【００３２】
図７（ａ）および（ｂ）のいずれの場合でも、クリームハンダの塗布エリア５の境界では、塗布エリアの高さに応じた縞パターンのずれが生じる。したがって、この縞パターンのずれ量を測定し、逆算することで、塗布エリア５の高さを求めることができる。
【００３３】
図８は、以上の構成による外観検査装置１０の検査手順を示すフローチャートである。側方光の点灯とスリット光の点灯を同期信号に合わせて選択して行い、基板１上を走査ヘッド１６が一回移動する間に外観検査用と高さ測定用の両方の画像を一度に形成する。ここでは、スタート位置である第１ラインを含む奇数ラインを外観検査用に設定し、偶数ラインを高さ測定用に設定する切り替え走査方式による検査の手順を示す。
【００３４】
まず、第１モードである外観検査モードが選択され、走査ヘッド１６がスタート位置へ送られる（Ｓ５０）。外観検査モードの選択に伴い、ヘッド制御ユニット４０によって側方照明源１０２が点灯状態、スリット照明源１０３が消灯状態におかれる。側方光のもと、ラインセンサ３４により第１ラインの撮像が実施され（Ｓ５２）、その画像データ５４がメモリ４４へ書き込まれる（Ｓ５４）。
【００３５】
つづいて、ヘッド制御ユニット４０により走査ヘッド１６が駆動方向へ１ライン分送られ（Ｓ５６）、予め入力されていた基板１に関する情報に従い、その位置が走査のエンド位置、すなわち基板１の終了端であるか否かが判定される（Ｓ５８）。エンド位置でなければ（Ｓ５８のＮ）、高さ測定モードへ切り替えが行われる（Ｓ６０）。高さ測定モードの選択に伴い、ヘッド制御ユニット４０によって側方照明源１０２が消灯状態、スリット照明源１０３が点灯状態におかれる。スリット光のもと、ラインセンサ３４による第２ラインの撮像、メモリ４４への画像データ５４の書込、走査ヘッド１６の進行（Ｓ５２、Ｓ５４、Ｓ５６）が行われる。走査ヘッド１６がエンド位置にくるまでＳ５２からＳ６０の処理は繰り返され、奇数ラインの画像は側方光によって形成される一方、偶数ラインの画像はスリット光によって形成される。
【００３６】
走査ヘッド１６がエンド位置にくれば、処理はＳ５８のＹからＳ６０へ進む。ステップＳ６０では、解析ユニット４６がメモリ４４から側方光による外観検査用画像の画像データを読み出して、補正値記憶部４９の側方照明源１０２に対して設定されたテーブルを参照してシェーディング補正を行い、外観検査用画像を生成する。解析ユニット４６は、外観検査用画像をもとに、検査箇所についてクリームハンダの塗布エリアの合否を判定する。つづいて解析ユニット４６は、メモリ４４からスリット光による高さ測定用画像の画像データを読み出して、補正値記憶部４９のスリット照明源１０３に対して設定されたテーブルを参照してシェーディング補正を行い、高さ測定用画像を生成する。解析ユニット４６は、高さ測定用画像をもとに、クリームハンダの塗布エリアの高さを測定する。すなわち、各検査箇所について、クリームハンダの塗布位置が正しいかどうかが検査された上で、クリームハンダの塗布エリアの面積と高さからクリームハンダの体積を求め、適正な塗布量であるかどうかが検査される。ハンダの塗布状態検査の合否判定基準その他の情報は判定基準記憶部４８から読み出され、利用される。検査が終わると結果が表示され（Ｓ６２）、一連の処理を終える。なお、合否は表示だけでなくメモリ４４へ記録してもよい。
【００３７】
以上述べたように、本実施の形態の外観検査装置１０では、照明切り替えにより外観検査用画像と縞パターンの投影された高さ測定用画像が１回の走査で得られ、外観検査用画像でハンダの塗布エリアを正確に割り出した上で、高さ測定用画像を用いて縞パターンの対応づけを行い、塗布エリアの高さを測定することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
本実施の形態では、第１実施形態に係る外観検査装置１０の試験ユニット１４の照明ユニット３０に落射照明源１００がさらに含まれ、落射光による外観検査用画像が撮影される。ここでは、第１実施形態と異なる構成と動作について説明する。
【００３９】
図９は、第２実施形態に係る外観検査装置１０の試験ユニット１４の斜視図、図１０は、図９の試験ユニット１４を走査のスタート位置の方向から見た模式図である。落射照明源１００とハーフミラー１０８の間にはレンチキュラーシート１０６が設けられ、落射照明源１００による落射光はレンチキュラーシート１０６、ハーフミラー１０８を通過して基板１の検査面へ入射角がほぼゼロで投じられる。レンチキュラーシート１０６は、光の屈折によって、撮像方向について見た場合に落射光を基板１に垂直な成分に絞り込むよう作用する。
【００４０】
図１０のごとく、落射照明源１００は中央からふたつのサブ基板１００ａ、１００ｂに分かれ、それぞれラインセンサ３４の撮像素子の並び方向にＬＥＤ群１２０をもつ。これらのサブ基板１００ａ、１００ｂは微妙に内側を向け合う形で接続され、それぞれのＬＥＤ群１２０が効率的に検査中のライン１１２へ落射光を投ずる配置になっている。なお、落射光に関する拡散作用はレンチキュラーシート１０６によって実現される。
【００４１】
照明ユニット３０は、１ライン毎に落射照明、側方照明、およびスリット照明を順番に切り替えて点灯し、基板１上を走査ヘッド１６が一回移動する間に、落射光による外観検査用画像の画像データ、側方光による外観検査用画像の画像データ、およびスリット光による高さ測定用画像の画像データが一度に取得される。図１を参照して、補正値記憶部４９は、第１の実施の形態と比較して、さらに落射照明の点灯状態におけるデジタル補正値を記録したテーブルをもち、解析ユニット４６は、落射光による外観検査用画像を取得する場合には、落射照明用のテーブルを参照して、画像データにシェーディング補正を施すことになる。この場合、補正値記憶部４９は、３種類の照明ごとの補正値を記録したテーブルをもつことになる。これにより、精度の高い画像を取得することができる。
【００４２】
図１１は、クリームハンダが塗布された基板１の断面図である。基板１の電極２にはクリームハンダ３が塗布され、基板１の電極２以外の部分は半透明のハンダレジスト膜４がコーティングされている。この基板１に落射照明源１００により真上から落射光が照射され、ラインセンサ３４により撮像される。
【００４３】
クリームハンダ３は、微細な球状のハンダ粒子の集合体であり、その表面は凹凸のある粗面であるため、これに照射された光Ｌ１は散乱され、散乱光の一部がレンズ３２を介してラインセンサ３４に入射する。したがって、クリームハンダ３はやや明るい灰色に撮像される。また電極２は銅箔などの金属により形成されており、その表面は鏡面であるため、これに照射された光Ｌ２は垂直に正反射され、ラインセンサ３４に十分に入射する。したがって、電極２は明るい白に撮像される。また半透明のハンダレジスト膜４に照射された光Ｌ３は、基板１まで透過するが、基板１の表面は暗緑色などの暗色であるので、この光Ｌ３は吸収され、基板１は黒く撮像される。
【００４４】
図１２は、落射光のもとで撮像される、クリームハンダの塗布された基板１の画像を説明する図である。基板１の電極２は白く撮像され、基板１の電極２以外のハンダレジスト膜４で覆われた部分は黒く撮像されるため、電極２の位置は明瞭に認識できる。また、電極２は白く撮像され、クリームハンダ３は灰色に撮像されるため、クリームハンダ３と電極２の境界は明瞭であり、クリームハンダ３の形状を明確に認識できる。
【００４５】
このように、落射光のもとで反射光を撮像することにより鏡面であるかどうかを識別することができるため、側方光のもとで撮像された画像に基づいて、電極２とクリームハンダ３を色情報から識別することが困難である場合でも、落射光による画像を併用すれば、正確に識別することができるようになる。したがって、落射光による外観検査用画像を併用することで、クリームハンダ３が電極２に対して、正しい位置に塗布されているかどうか、その塗布面積は適正であるかどうかをより正確に判定することができるようになり、検査精度のさらなる向上を図ることができる。
【００４６】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。そうした変形例をいくつか挙げる。
【００４７】
上記の実施の形態では、走査ヘッド１６が基板１上を一回だけ移動することにより外観検査用画像の画像データと高さ測定用画像の画像データを取得することができるため、製造ラインへの外観検査装置１０の組込みにも有利である。その場合、例えば走査ヘッド１６の側を固定式にして基板１の支持台２２をコンベアにすることにより、製造ラインを流れる基板１をそのまま検査することができる。
【００４８】
また、図１ではメインユニット１２と試験ユニット１４を一体的に描いたが、これらは別々の場所に存在してもよい。たとえば、試験ユニット１４は工場の製造ラインに組み込み、メインユニット１２は試験ユニット１４と任意のネットワークで結ばれた解析センターその他の組織におかれてもよい。試験ユニット１４をユーザ側におき、メインユニット１２を解析センターにおき、ユーザから解析業務を請け負うビジネスモデルも成立する。
【００４９】
また、第１実施形態において、側方照明源の代わりに、第２実施形態で説明した落射照明源を利用して、落射光による外観検査用画像とスリット光による高さ測定用画像を用いた検査を行ってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度の外観検査を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る外観検査装置の全体構成図である。
【図２】図１の試験ユニットの詳細斜視図である。
【図３】図１の照明ユニットを含む走査ユニットの模式図である。
【図４】ラインセンサの構成を示す図である。
【図５】図３のスリット照明源に利用される回転筒のスリットマスクパターンの説明図である。
【図６】クリームハンダが塗布された基板の説明図である。
【図７】クリームハンダが塗布された基板にスリット光を照射することにより形成される縞パターンの説明図である。
【図８】第１実施形態に係る外観検査手順を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る外観検査装置の試験ユニットの斜視図である。
【図１０】図９の試験ユニットの模式図である。
【図１１】クリームハンダの塗布された基板の断面図である。
【図１２】クリームハンダの塗布された基板の落射光による撮影画像の説明図である。
【符号の説明】
１基板、３クリームハンダ、１０外観検査装置、１２メインユニット、１４試験ユニット、１６走査ヘッド、３０照明ユニット、３２レンズ、３４ラインセンサ、４０ヘッド制御ユニット、４２メモリ制御ユニット、４４メモリ、４６解析ユニット、４８判定基準記憶部、４９補正値記憶部、５４画像データ、１００落射照明源、１０２側方照明源、１０４アクリルシート、１０６レンチキュラーシート、１０８ハーフミラー、１１４駆動方向、１２０ＬＥＤ群。

Claims

被検査体の外観を検査する装置であって、
前記被検査体を走査する走査ヘッドと、
前記走査ヘッドを含む本装置全体を統括的に制御するメインユニットと、を備え、
前記走査ヘッドは、
前記被検査体の検査面に投光する複数の照明源と、
前記検査面から垂直上方へ向かう反射光を、それぞれに複数の撮像素子が配置された複数の素子列で検知して画像データを生成する一次元センサと、を有し、
前記メインユニットは、
前記走査ヘッドにおける複数の前記照明源の点灯の切り替えと、前記走査ヘッドおよび前記被検査体の相対運動とを制御するヘッド制御ユニットと、
前記一次元センサで生成した画像データをメモリへ取り込むメモリ制御ユニットと、
前記ヘッド制御ユニットによる点灯の切り替えに対応して前記画像データにシェーディング補正を施し、外観検査用画像を取得して前記被検査体の外観を検査する解析ユニットとを有することを特徴とする外観検査装置。
前記一次元センサは、赤色、緑色、青色の撮像素子列を有し、
前記メインユニットは、前記一次元センサにおける赤色、緑色、青色のそれぞれの撮像素子について、前記照明源を切り替えた点灯状態に応じたシェーディング補正用のデジタル補正値を、点灯状態ごとにテーブルとして保持する補正値記憶部をさらに備え、
前記解析ユニットは、前記照明源の点灯状態に応じて前記補正値記憶部に保持されたテーブルを参照し、前記画像データにシェーディング補正を施すことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
複数の前記照明源は、
前記被検査体の検査面に斜め方向から面投光する側方照明源と、
前記検査面に斜め方向からスリット光を投光するスリット照明源とを有し、
前記ヘッド制御ユニットは、前記側方照明源の点灯と前記スリット照明源の点灯とを交互に切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の外観検査装置。
複数の照明源を切り替えて点灯し、対象物の反射光から対象物の画像データを生成して対象物画像を取得する方法であって、
複数の照明源を切り替えた点灯状態に応じた補正値を用いて、画像データに点灯状態に応じたシェーディング補正を施し、対象物画像を取得することを特徴とする方法。