JP2005140584A - Three-dimensional measuring device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional measuring device capable of exactly measuring three-dimensional shape of an object, by properly setting the height reference of the object. <P>SOLUTION: A printed board 1 where a cream solder is formed by printing is irradiated with plurality of light patterns by an illumination device 10. The light irradiated from the illumination device 10 is ultraviolet and is reflected on the surface of cream solder, resist film, etc. of the printed board 1. By having the ultraviolet of the reflection light imaged by a CCD camera 11, image data are acquired. The image data are processed with a controller 2, the height of cream solder from reference surface of the resist film, quantity, etc. are calculated, and the quality of printed state of the cream solder is decided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、測定対象物の三次元形状等を計測する三次元計測装置に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional measuring apparatus that measures a three-dimensional shape or the like of a measurement object.

一般に、プリント基板は、ガラスエポキシ樹脂からなるベース基板の上に電極パターンを具備し、表面がレジスト膜によって保護されている。前記プリント基板上に電子部品を実装する場合、まず電極パターン上のレジスト膜による保護がされていない所定位置にクリームはんだが印刷される。次に、該クリームはんだの粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることではんだ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリームはんだの印刷状態を検査する必要があり、かかる検査に際して三次元計測装置が用いられることがある。   Generally, a printed circuit board has an electrode pattern on a base substrate made of glass epoxy resin, and the surface is protected by a resist film. When an electronic component is mounted on the printed board, cream solder is first printed at a predetermined position on the electrode pattern that is not protected by a resist film. Next, an electronic component is temporarily fixed on the printed circuit board based on the viscosity of the cream solder. Thereafter, the printed circuit board is guided to a reflow furnace, and soldering is performed through a predetermined reflow process. In recent years, it is necessary to inspect the printing state of the cream solder in the previous stage of being guided to the reflow furnace, and a three-dimensional measuring device is sometimes used for such inspection.

近年、光を用いたいわゆる非接触式の三次元計測装置が種々提案されている。例えば、位相シフト法を用いた三次元計測装置においては、照射手段によって、可視光を光源とした縞状の光強度分布を有する光パターンを被測定物(この場合プリント基板)に照射する。そして、CCDカメラによって被測定物を撮像し、得た画像から前記光パターンの縞の位相差を解析することで、クリームはんだの三次元形状、特に高さが計測される(例えば、特許文献1参照。)。
特開平5−280945号公報
In recent years, various so-called non-contact type three-dimensional measuring apparatuses using light have been proposed. For example, in a three-dimensional measurement apparatus using a phase shift method, an object to be measured (in this case, a printed circuit board) is irradiated with a light pattern having a striped light intensity distribution using visible light as a light source. Then, the object to be measured is imaged with a CCD camera, and the three-dimensional shape, particularly the height of the cream solder is measured by analyzing the phase difference of the stripes of the light pattern from the obtained image (for example, Patent Document 1). reference.).
JP-A-5-280945

ところが、プリント基板のレジスト膜は、可視光に対する透過特性が不安定である。すなわち、レジスト膜は、照射手段によって照射される可視光を透過したり、透過しなかったりする場合がある。可視光は、レジスト膜を透過する場合には、ベース基板等で反射され、レジスト膜を透過しない場合には、レジスト膜の表面で反射されることとなる。このような場合、CCDカメラによって得られる画像におけるレジスト膜領域では、反射面がレジスト膜であるか、ベース基板であるかの判別がつきにくく、レジスト膜領域の高さの計測が困難となるおそれがある。本来であれば基板上に印刷されたクリームはんだの高さをより高精度で計測するためには、その基板内に高さ基準を採ることが望ましい。しかしながら、レジスト膜領域を高さ基準面として適正に利用できないため、その基板内に高さ基準を採ることができないといった不具合を生じるおそれがある。   However, the resist film of the printed circuit board has unstable transmission characteristics with respect to visible light. That is, the resist film may or may not transmit visible light irradiated by the irradiation unit. Visible light is reflected by the base substrate or the like when passing through the resist film, and reflected by the surface of the resist film when not passing through the resist film. In such a case, in the resist film region in the image obtained by the CCD camera, it is difficult to determine whether the reflecting surface is the resist film or the base substrate, and it may be difficult to measure the height of the resist film region. There is. Originally, in order to measure the height of the cream solder printed on the substrate with higher accuracy, it is desirable to take a height reference in the substrate. However, since the resist film region cannot be properly used as the height reference plane, there is a risk that a height reference cannot be taken in the substrate.

そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、対象物の三次元形状を計測するに際し、前記対象物内に高さ基準を適正に設定すること等によって、より正確に計測することのできる三次元計測装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to appropriately set a height reference in the object when measuring the three-dimensional shape of the object, etc. Therefore, it is intended to provide a three-dimensional measuring apparatus that can measure more accurately.

以下、上記目的等を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果等を付記する。   In the following, each means suitable for solving the above-mentioned purpose will be described in terms of items. In addition, the effect etc. peculiar to the means to respond | correspond as needed are added.

手段1.基板上の被計測物に対し、青色光及び紫外線のうち少なくとも一方のみを照射可能な照射手段と、前記光の照射された被計測物からの反射光のうち、少なくとも前記照射手段にて照射された波長を撮像可能な撮像手段と、該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、少なくとも前記被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。   Means 1. Irradiation means capable of irradiating at least one of blue light and ultraviolet light to the object to be measured on the substrate, and reflected light from the object to be measured irradiated with the light is irradiated by at least the irradiation means. A three-dimensional measuring apparatus comprising: an imaging unit capable of imaging a measured wavelength; and an arithmetic unit that calculates at least the height of the object to be measured based on image data captured by the imaging unit.

手段1によれば、照射手段によって、青色光や紫外線が、基板上の被計測物に照射される。このような比較的波長の短い光は、物の表面で反射しやすい性質を備えている。前記照射光よりも波長の長い可視光に対して、透過特性が不安定で、透過したり透過しなかったりするような物も存在する。この点、手段1では、被計測物の透過特性が不安定であっても、より確実に被計測物の表面で反射をさせることができる。このため、撮像手段によって、被計測物の表面を画像として捉えることができる。そして、演算手段によって、画像データに基づき、演算が行われることで、被計測物の表面の位置である高さをより正確に算出できる。なお、各手段における基板とは、プリント基板、ウエハ基板、実装基板等を含む趣旨である。   According to the means 1, the measurement object on the substrate is irradiated with blue light or ultraviolet light by the irradiation means. Such light having a relatively short wavelength is easily reflected on the surface of an object. Some visible light having a wavelength longer than that of the irradiation light has unstable transmission characteristics and may or may not be transmitted. In this respect, the means 1 can more reliably reflect the surface of the measurement object even if the transmission characteristic of the measurement object is unstable. For this reason, the surface of the measurement object can be captured as an image by the imaging means. And the height which is the position of the surface of a to-be-measured object can be calculated more correctly by calculating by the calculating means based on image data. In addition, the board | substrate in each means is the meaning containing a printed circuit board, a wafer board | substrate, a mounting board | substrate, etc.

手段2.ベース基板と、該ベース基板の表面を被覆し、平面をなす被膜と、被計測物とを備えた基板に対し、青色光及び紫外線のうち少なくとも一方のみを照射可能な照射手段と、前記光の照射された基板からの反射光のうち、少なくとも前記照射手段にて照射された波長を撮像可能な撮像手段と、該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記被膜によって形成された平面を高さ基準とし、少なくとも被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。   Mean 2. Irradiation means capable of irradiating at least one of blue light and ultraviolet light to a substrate provided with a base substrate, a surface coating of the base substrate, a flat coating, and an object to be measured; Of the reflected light from the irradiated substrate, an imaging unit capable of imaging at least the wavelength irradiated by the irradiation unit, and a plane formed by the coating based on image data captured by the imaging unit A three-dimensional measuring apparatus comprising a calculating means for calculating at least the height of an object to be measured based on a height reference.

手段2によれば、照射手段によって、青色光や紫外線が、基板に照射される。このような比較的波長の短い光は、物の表面で反射しやすい性質を備えている。例えば、照射手段によって、前記光よりも波長の長い可視光を照射すると、基板を被覆する被膜が、照射された可視光を透過したり透過しなかったりするといった、不安定な透過特性を示す場合がある。この場合、光の反射位置が判別しにくく、被膜領域に高さ基準を設定できないおそれがある。この点、手段2では、前記透過特性の不安定な被膜であっても、より確実に表面反射をさせることができる。このため、撮像手段によって、被膜の表面及び被計測物の表面を画像として捉えることができる。そして、演算手段によって、画像データに基づき、演算が行われることで、被膜の表面を高さ基準として、被計測物の表面の位置である高さを算出できる。従って、高さ基準を被計測物の設けられた基板内に適正に設定できるため、より正確に被計測物の高さを測定することができる。また、被計測物の測定と同時に、被膜も測定できる。このため、別途の手段によって、被膜の高さや別途の高さ基準を測定する必要がなく、装置の複雑化の抑制を図ることができる。   According to the means 2, the substrate is irradiated with blue light or ultraviolet light by the irradiation means. Such light having a relatively short wavelength is easily reflected on the surface of an object. For example, when visible light having a wavelength longer than that of the light is irradiated by the irradiating means, the coating covering the substrate exhibits unstable transmission characteristics such that the irradiated visible light may or may not be transmitted. There is. In this case, it is difficult to determine the light reflection position, and there is a possibility that the height reference cannot be set in the coating region. In this respect, the means 2 can more reliably reflect the surface even if the film has an unstable transmission characteristic. For this reason, the surface of the film and the surface of the object to be measured can be captured as images by the imaging means. Then, the height, which is the position of the surface of the object to be measured, can be calculated by performing the calculation based on the image data by the calculation means, using the surface of the film as the height reference. Therefore, since the height reference can be appropriately set in the substrate on which the object to be measured is provided, the height of the object to be measured can be measured more accurately. In addition, the film can be measured simultaneously with the measurement of the object to be measured. For this reason, it is not necessary to measure the height of the coating film or a separate height reference by a separate means, and the apparatus can be prevented from becoming complicated.

手段3.ベース基板と、該ベース基板の表面を被覆し、平面をなす被膜と、被計測物とを備えた基板に対し、紫外線のみを照射可能な照射手段と、前記光の照射された基板からの反射光のうち、紫外線のみを撮像可能な撮像手段と、該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記被膜によって形成された平面を高さ基準とし、少なくとも被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。   Means 3. Irradiation means capable of irradiating only ultraviolet rays to a substrate provided with a base substrate, a surface coating of the base substrate, a flat coating, and an object to be measured, and reflection from the substrate irradiated with the light Based on the imaging means capable of imaging only ultraviolet rays of light, and the image data captured by the imaging means, the height of the object to be measured is calculated based on the height formed by the plane formed by the film. A three-dimensional measuring apparatus comprising an arithmetic means.

手段3によれば、照射手段によって、紫外線が、基板に照射される。このような比較的波長の短い光は、物の表面で反射しやすい性質を備えている。例えば、照射手段によって、前記紫外線よりも波長の長い可視光を照射すると、基板を被覆する被膜が、照射された可視光を透過したり透過しなかったりするといった、不安定な透過特性を示す場合がある。この場合、光の反射位置が判別しにくく、被膜領域に高さ基準を設定できないおそれがある。この点、手段3では、前記透過特性の不安定な被膜であっても、より確実に表面反射をさせることができる。このため、撮像手段によって、被膜の表面及び被計測物の表面を画像として捉えることができる。そして、演算手段によって、前記画像データに基づき、演算が行われることで、被膜の表面を高さ基準として、被計測物の表面の位置である高さを算出できる。従って、高さ基準を被計測物の設けられた基板内に設定できるため、より正確に被計測物の高さを測定することができる。また、被計測物の測定と同時に、被膜も測定できる。このため、別途の手段によって、被膜の高さや別途の高さ基準を測定する必要がなく、装置の複雑化の抑制を図ることができる。さらに、撮像手段が紫外線のみを撮像可能であるため、屋内照明装置等の照明装置以外からの可視光が基板にあたる場合であっても、その可視光に影響されることなく、適切な画像データを得ることができる。加えて、可視光を照射した場合には、被膜の色によって反射される光量が少なくなり、撮像して得た画像データが利用できなかったり、前記被膜の色に応じて可視光の波長を変更する必要があったりといった不具合を生じる懸念がある。この点、手段3では、被膜の色に関係なく表面反射をさせることが可能であるため、前記懸念を払拭できる。なお、「紫外線のみを照射可能な照射手段」に代えて、「紫外線を含む光を照射可能な照射手段」としてもよい。この場合であっても、照射される光のうち紫外線が被膜の表面で反射され、撮像手段によって紫外線のみが撮像される。このため、被膜の表面を画像として捉えることができる。   According to the means 3, the substrate is irradiated with ultraviolet rays by the irradiation means. Such light having a relatively short wavelength is easily reflected on the surface of an object. For example, when visible light having a wavelength longer than that of the ultraviolet rays is irradiated by the irradiation means, the coating film covering the substrate exhibits unstable transmission characteristics such that the irradiated visible light may or may not be transmitted. There is. In this case, it is difficult to determine the light reflection position, and there is a possibility that the height reference cannot be set in the coating region. In this respect, the means 3 can more reliably reflect the surface even if the coating has unstable transmission characteristics. For this reason, the surface of the film and the surface of the object to be measured can be captured as images by the imaging means. Then, the height, which is the position of the surface of the object to be measured, can be calculated by performing the calculation based on the image data by the calculation means, using the surface of the coating as a reference. Accordingly, since the height reference can be set in the substrate on which the object to be measured is provided, the height of the object to be measured can be measured more accurately. In addition, the film can be measured simultaneously with the measurement of the object to be measured. For this reason, it is not necessary to measure the height of the coating film or a separate height reference by a separate means, and the apparatus can be prevented from becoming complicated. Furthermore, since the imaging means can image only ultraviolet rays, even when visible light from other than an illumination device such as an indoor illumination device hits the substrate, appropriate image data can be obtained without being affected by the visible light. Can be obtained. In addition, when visible light is irradiated, the amount of light reflected by the color of the film decreases, and image data obtained by imaging cannot be used, or the wavelength of visible light is changed according to the color of the film There is a concern that it may be necessary to do so. In this respect, since the means 3 can perform surface reflection regardless of the color of the coating film, the concern can be eliminated. In place of “irradiation means capable of irradiating only ultraviolet rays”, “irradiation means capable of irradiating light including ultraviolet rays” may be used. Even in this case, the ultraviolet rays of the irradiated light are reflected by the surface of the coating, and only the ultraviolet rays are imaged by the imaging means. For this reason, the surface of the film can be captured as an image.

手段4.前記基板はプリント基板であり、前記演算手段は、前記被膜としてのレジスト膜の表面を高さ基準として、少なくとも前記被計測物としてのクリームはんだの高さを演算するものであり、該クリームはんだの高さに基づき、その印刷状態の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする手段2または3に記載の三次元計測装置。   Means 4. The substrate is a printed circuit board, and the computing means computes at least the height of the cream solder as the object to be measured with respect to the height of the surface of the resist film as the coating, 4. The three-dimensional measuring apparatus according to means 2 or 3, further comprising a judging means for judging whether the printing state is good or not based on the height.

手段4によれば、プリント基板のレジスト膜の表面を基準として、クリームはんだの高さが演算され、その演算された高さに基づいて、良否判定が行われる。このため、クリームはんだの計測に際して上記効果が奏され、しかもより正確に良否判定を行うことができる。   According to the means 4, the height of the cream solder is calculated on the basis of the surface of the resist film of the printed circuit board, and the quality determination is performed based on the calculated height. For this reason, the said effect is show | played at the time of the measurement of cream solder, and also the quality determination can be performed more correctly.

手段5.前記基板はウエハ基板であり、前記演算手段は、前記被膜としての酸化膜の表面を高さ基準として、少なくとも前記被計測物としてのはんだバンプの高さを演算するものであり、該はんだバンプの高さに基づき、その形状の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする手段2または3に記載の三次元計測装置。   Means 5. The substrate is a wafer substrate, and the calculation means calculates at least the height of the solder bump as the object to be measured with respect to the height of the surface of the oxide film as the coating, 4. The three-dimensional measuring apparatus according to means 2 or 3, further comprising a determining means for determining the quality of the shape based on the height.

手段5によれば、ウエハ基板の酸化膜の表面を基準として、はんだバンプの高さが演算され、その演算された高さに基づいて、良否判定が行われる。このため、はんだバンプの計測に際して上記効果が奏され、しかもより正確に良否判定を行うことができる。   According to the means 5, the height of the solder bump is calculated on the basis of the surface of the oxide film on the wafer substrate, and the quality is determined based on the calculated height. For this reason, the above-mentioned effect is exhibited at the time of measuring the solder bump, and the quality determination can be performed more accurately.

手段6.前記演算手段は、1回の高さ演算に複数の画像データを用いるものであって、前記照射手段は、前記複数の画像データを得るための撮像の度に、同一波長の光を照射することを特徴とする手段1乃至5のいずれかに記載の三次元計測装置。   Means 6. The calculation means uses a plurality of image data for one height calculation, and the irradiation means irradiates light of the same wavelength every time imaging is performed to obtain the plurality of image data. The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 1 to 5, characterized by:

手段6によれば、照射手段によって照射される光は、撮像の度に光の波長を変更されることなく、同一の波長の光が用いられる。このため、前記撮像手段がレンズを有する場合であっても、光の屈折が変わらない。従って、照明の波長によって得られる画像にずれが生じるといった不具合を抑制できる。その結果、被計測物の高さの算出精度を向上させることができる。   According to the means 6, the light with the same wavelength is used as the light irradiated by the irradiating means without changing the wavelength of the light every time the image is taken. For this reason, even if the imaging means has a lens, the light refraction does not change. Therefore, it is possible to suppress a problem that a deviation occurs in an image obtained depending on the illumination wavelength. As a result, the calculation accuracy of the height of the object to be measured can be improved.

手段7.前記照射手段は、250nm以上、かつ、430nm以下の波長の光を照射することを特徴とする手段1乃至6のいずれかに記載の三次元計測装置。   Mean 7 The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 1 to 6, wherein the irradiating means irradiates light having a wavelength of 250 nm or more and 430 nm or less.

手段7によれば、照射手段によって、250nm以上、かつ、430nm以下の波長の光が照射される。このため、透過特性の不安定なものに対しても、より確実に表面反射をさせることができる。従って、撮像手段によって、前記被膜や前記被計測物等の表面を画像として確実に捉えることができる。なお、「250nm以上、かつ、430nm以下」に代えて、「300nm以上、かつ、380nm以下」または「300nm以上、かつ、350nm以下」としてもよい。この場合、透過特性の不安定なものに対しても、より一層確実に表面反射させることができる。さらに、「250nm以上、かつ、430nm以下の波長の光」に代えて、「250nm以上、かつ、430nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」、「300nm以上、かつ、380nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」または「300nm以上、かつ、350nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」としても、同様の作用効果が得られる。   According to the means 7, light having a wavelength of 250 nm or more and 430 nm or less is irradiated by the irradiation means. For this reason, surface reflection can be more reliably performed even when the transmission characteristics are unstable. Therefore, the imaging means can reliably capture the surface of the coating film or the object to be measured as an image. Instead of “250 nm or more and 430 nm or less”, “300 nm or more and 380 nm or less” or “300 nm or more and 350 nm or less” may be used. In this case, it is possible to more reliably reflect the surface even with an unstable transmission characteristic. Further, instead of “light having a wavelength of 250 nm or more and 430 nm or less”, “light having a wavelength peak in a range of 250 nm or more and 430 nm or less”, “300 nm or more and 380 nm or less. The same action and effect can be obtained also for “light having a wavelength peak at” or “light having a wavelength peak within a range of 300 nm or more and 350 nm or less”.

手段8.前記照射手段は、60nm以内の波長域の光を照射することを特徴とする手段1乃至7のいずれかに記載の三次元計測装置。   Means 8. The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 1 to 7, wherein the irradiating means irradiates light in a wavelength region of 60 nm or less.

手段8によれば、照射手段によって照射させる光の波長域は、60nm以内と比較的狭く設定されている。一般に、レンズを透過する際の光の屈折は、波長によって異なり、波長域が広い場合には色収差を生じるおそれがある。この点、手段8では、照明装置や撮像手段がレンズを有する場合でも、波長域が狭く、照射や撮像の際に生じる色収差を抑制できる。すなわち、照射される光がにじんだり、撮像された画像データがぼけたりすることなく、シャープな画像データが得られる。従って、該画像データに基づく被計測物の高さの算出精度の向上を図ることができる。なお、「60nm以内」に代えて、「30nm以内」としてもよい。この場合、色収差をさらに抑制することができ、その結果、画像データに基づく被計測物の高さの算出精度の一層の向上を図ることができる。   According to the means 8, the wavelength range of the light irradiated by the irradiation means is set to be relatively narrow within 60 nm. In general, the refraction of light when passing through a lens differs depending on the wavelength, and there is a risk of causing chromatic aberration when the wavelength range is wide. In this respect, the means 8 has a narrow wavelength range even when the illumination device or the imaging means has a lens, and can suppress chromatic aberration that occurs during irradiation or imaging. That is, sharp image data can be obtained without blurring of irradiated light or blurring of captured image data. Therefore, it is possible to improve the calculation accuracy of the height of the measurement object based on the image data. Note that “within 30 nm” may be used instead of “within 60 nm”. In this case, chromatic aberration can be further suppressed, and as a result, the accuracy of calculating the height of the object to be measured based on the image data can be further improved.

手段9.基板上の被計測物に対し、赤色光及び赤外線のうち少なくとも一方のみを照射可能な照射手段と、前記光の照射された被計測物からの反射光のうち、少なくとも前記照射手段にて照射された波長を撮像可能な撮像手段と、該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、少なくとも前記被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。   Means 9. Irradiation means capable of irradiating at least one of red light and infrared light to the object to be measured on the substrate and reflected light from the object to be measured irradiated with the light is irradiated by at least the irradiation means. A three-dimensional measuring apparatus comprising: an imaging unit capable of imaging a measured wavelength; and an arithmetic unit that calculates at least the height of the object to be measured based on image data captured by the imaging unit.

手段9によれば、照射手段によって、赤色光や赤外線が、基板上の被計測物に照射される。このような比較的波長の長い光は、物体を透過しやすい性質を備えている。前記照射光よりも波長の短い可視光に対して、透過特性が不安定で、透過したり透過しなかったりするような物も存在する。例えば、被計測物の透過特性が安定しており、可視光を表面反射可能な場合であっても、基板上の被計測物以外の物の透過特性が不安定な場合がある。この点、手段9では、照射光が赤色光や赤外線であるため、前記透過特性の不安定な物に対して、照射光を透過させることができる。このため、撮像手段によって、確実に表面反射可能な物(被計測物等)の表面だけをより確実に捉えることができる。そして、演算手段によって、画像データに基づき、演算が行われることで、被計測物の表面の位置である高さをより正確に算出できる。なお、各手段における基板とは、プリント基板、ウエハ基板、実装基板等を含む趣旨である。   According to the means 9, the measurement object on the substrate is irradiated with red light or infrared light by the irradiation means. Such light having a relatively long wavelength has a property of being easily transmitted through an object. Some visible light having a wavelength shorter than that of the irradiation light has unstable transmission characteristics and may or may not be transmitted. For example, even if the transmission characteristic of the object to be measured is stable and visible light can be reflected from the surface, the transmission characteristic of an object other than the object to be measured on the substrate may be unstable. In this respect, since the irradiation light is red light or infrared light, the means 9 can transmit the irradiation light to an object with unstable transmission characteristics. For this reason, it is possible to more reliably capture only the surface of an object (such as an object to be measured) that can reliably reflect the surface by the imaging means. And the height which is the position of the surface of a to-be-measured object can be calculated more correctly by calculating by the calculating means based on image data. In addition, the board | substrate in each means is the meaning containing a printed circuit board, a wafer board | substrate, a mounting board | substrate, etc.

手段10.ベース基板と、該ベース基板上に形成された電極パターンと、前記ベース基板及び電極パターンの表面を被覆する被膜と、被計測物とを備えた基板に対し、赤色光及び赤外線のうち少なくとも一方のみを照射可能な照射手段と、前記光の照射された基板からの反射光のうち、少なくとも前記照射手段にて照射された波長を撮像可能な撮像手段と、該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記電極パターンまたはベース基板を高さ基準とし、少なくとも被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。   Means 10. A substrate including a base substrate, an electrode pattern formed on the base substrate, a film covering the surfaces of the base substrate and the electrode pattern, and a measurement object, and at least one of red light and infrared light Irradiating means capable of irradiating light, imaging means capable of imaging at least the wavelength irradiated by the irradiating means among reflected light from the substrate irradiated with the light, and image data captured by the imaging means And a calculation means for calculating at least the height of the object to be measured with the electrode pattern or the base substrate as a height reference.

手段10によれば、照射手段によって、赤色光や赤外線が、基板に照射される。このような比較的波長の長い光は、物体を透過しやすい性質を備えている。例えば、照射手段によって、前記光よりも波長の短い可視光を照射すると、基板を被覆する被膜が、照射された可視光を透過したり透過しなかったりするといった、不安定な透過特性を示す場合がある。この場合、光の反射位置が判別しにくく、被膜領域に高さ基準を設定できないおそれがある。この点、手段10では、照射光が赤色光や赤外線であるため、前記透過特性の不安定な被膜に対して、照射光をより確実に透過させ、被膜下にある電極パターンやベース基板で反射させることができる。このため、撮像手段によって、被計測物だけでなく、電極パターンやベース基板を画像として捉えることができる。そして、演算手段によって、画像データに基づき、演算が行われることで、電極パターンやベース基板を高さ基準として、被計測物の表面の位置である高さを算出できる。従って、高さ基準を被計測物の設けられた基板内に適正に設定できるため、より正確に被計測物の高さを測定することができる。   According to the means 10, the substrate is irradiated with red light or infrared light by the irradiation means. Such light having a relatively long wavelength has a property of being easily transmitted through an object. For example, when visible light having a wavelength shorter than that of the light is irradiated by the irradiation means, the coating film covering the substrate exhibits unstable transmission characteristics such that the irradiated visible light may or may not be transmitted. There is. In this case, it is difficult to determine the light reflection position, and there is a possibility that the height reference cannot be set in the coating region. In this respect, in the means 10, since the irradiation light is red light or infrared light, the irradiation light is more surely transmitted through the coating with unstable transmission characteristics and reflected by the electrode pattern or the base substrate under the coating. Can be made. For this reason, not only an object to be measured but also an electrode pattern and a base substrate can be captured as an image by the imaging means. Then, the height, which is the position of the surface of the object to be measured, can be calculated by performing a calculation based on the image data by the calculation means, using the electrode pattern and the base substrate as a height reference. Therefore, since the height reference can be appropriately set in the substrate on which the object to be measured is provided, the height of the object to be measured can be measured more accurately.

手段11.ベース基板と、該ベース基板上に形成された電極パターンと、前記ベース基板及び電極パターンの表面を被覆する被膜と、被計測物とを備えた基板に対し、赤外線のみを照射可能な照射手段と、前記光の照射された基板からの反射光のうち、赤外線のみを撮像可能な撮像手段と、該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記電極パターンまたはベース基板を高さ基準とし、少なくとも被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。   Means 11. Irradiation means capable of irradiating only infrared rays to a substrate provided with a base substrate, an electrode pattern formed on the base substrate, a coating covering the surfaces of the base substrate and the electrode pattern, and an object to be measured Based on the image data captured by the imaging means and the image data captured by the imaging means, the electrode pattern or the base substrate as a height reference based on the reflected light from the substrate irradiated with the light, A three-dimensional measuring apparatus comprising at least a calculating means for calculating the height of an object to be measured.

手段11によれば、照射手段によって、赤外線が、基板に照射される。このような比較的波長の長い光は、物の表面を透過しやすい性質を備えている。例えば、照射手段によって、前記赤外線よりも波長の短い可視光を照射すると、基板を被覆する被膜が、照射された可視光を透過したり透過しなかったりするといった、不安定な透過特性を示す場合がある。この場合、光の反射位置が判別しにくく、被膜領域に高さ基準を設定できないおそれがある。この点、手段11では、照射光が赤色光や赤外線であるため、前記透過特性の不安定な被膜に対して、照射光をより確実に透過させ、被膜下にある電極パターンやベース基板で反射させることができる。このため、撮像手段によって、被計測物だけでなく、電極パターンやベース基板を画像として捉えることができる。そして、演算手段によって、画像データに基づき、演算が行われることで、電極パターンやベース基板を高さ基準として、被計測物の表面の位置である高さを算出できる。従って、高さ基準を被計測物の設けられた基板内に適正に設定できるため、より正確に被計測物の高さを測定することができる。さらに、撮像手段が赤外線のみを撮像可能であるため、屋内照明装置等の照明装置以外からの可視光が基板にあたる場合であっても、その可視光に影響されることなく、適切な画像データを得ることができる。加えて、可視光を照射した場合には、被膜の色によって反射される光量が少なくなり、撮像して得た画像データが利用できなかったり、前記被膜の色に応じて可視光の波長を変更する必要があったりといった不具合を生じる懸念がある。この点、手段11では、被膜の色に関係なく、照射光を被膜に対して透過させ、被膜下の電極パターンやベース基板で反射させることが可能であるため、前記懸念を払拭できる。なお、「赤外線のみを照射可能な照射手段」に代えて、「赤外線を含む光を照射可能な照射手段」としてもよい。この場合であっても、照射される光のうち赤外線が被膜の表面を透過し電極パターンやベース基板によって反射させられ、撮像手段によって赤外線のみが撮像される。このため、被膜が画像とされることなく、高さ基準となる電極パターンやベース基板を画像として捉えることができる。   According to the means 11, the substrate is irradiated with infrared rays by the irradiation means. Such light having a relatively long wavelength has a property of being easily transmitted through the surface of an object. For example, when irradiating means irradiates visible light having a wavelength shorter than that of the infrared rays, the coating covering the substrate exhibits unstable transmission characteristics such that the irradiated visible light may or may not be transmitted. There is. In this case, it is difficult to determine the light reflection position, and there is a possibility that the height reference cannot be set in the coating region. In this respect, in the means 11, since the irradiation light is red light or infrared light, the irradiation light is more reliably transmitted to the coating with unstable transmission characteristics and reflected by the electrode pattern or the base substrate under the coating. Can be made. For this reason, not only an object to be measured but also an electrode pattern and a base substrate can be captured as an image by the imaging means. Then, the height, which is the position of the surface of the object to be measured, can be calculated by performing a calculation based on the image data by the calculation means, using the electrode pattern and the base substrate as a height reference. Therefore, since the height reference can be appropriately set in the substrate on which the object to be measured is provided, the height of the object to be measured can be measured more accurately. Furthermore, since the imaging means can only pick up infrared rays, even when visible light from a lighting device such as an indoor lighting device hits the substrate, appropriate image data can be obtained without being affected by the visible light. Can be obtained. In addition, when visible light is irradiated, the amount of light reflected by the color of the film decreases, and image data obtained by imaging cannot be used, or the wavelength of visible light is changed according to the color of the film There is a concern that it may be necessary to do so. In this respect, since the means 11 can transmit the irradiation light to the film and reflect it on the electrode pattern or the base substrate under the film, regardless of the color of the film, the concern can be eliminated. In place of “irradiating means capable of irradiating only infrared rays”, “irradiating means capable of irradiating light including infrared rays” may be used. Even in this case, infrared rays of the irradiated light are transmitted through the surface of the coating and reflected by the electrode pattern or the base substrate, and only the infrared rays are imaged by the imaging means. For this reason, the electrode pattern and base substrate used as a height reference can be captured as an image without forming the film as an image.

手段12.前記基板はプリント基板であり、前記演算手段は、前記被膜としてのレジスト膜下の電極パターンまたはベース基板を高さ基準として、少なくとも前記被計測物としてのクリームはんだの高さを演算するものであり、該クリームはんだの高さに基づき、その印刷状態の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする手段10または11記載の三次元計測装置。   Means 12. The substrate is a printed circuit board, and the calculation means calculates at least the height of the cream solder as the object to be measured with respect to the electrode pattern under the resist film as the film or the base substrate. The three-dimensional measuring apparatus according to means 10 or 11, further comprising a determining means for determining whether the printing state is good or not based on the height of the cream solder.

手段12によれば、プリント基板のレジスト膜下の電極パターンまたはベース基板を基準として、クリームはんだの高さが演算され、その演算された高さに基づいて、良否判定が行われる。このため、クリームはんだの計測に際して上記効果が奏され、しかもより正確に良否判定を行うことができる。   According to the means 12, the height of the cream solder is calculated on the basis of the electrode pattern under the resist film of the printed circuit board or the base substrate, and the quality is determined based on the calculated height. For this reason, the said effect is show | played at the time of the measurement of cream solder, and also the quality determination can be performed more correctly.

手段13.前記基板はウエハ基板であり、前記演算手段は、前記被膜としての酸化膜の下のウエハ面を基準として、少なくとも前記被計測物としてのはんだバンプの高さを演算するものであり、該はんだバンプの高さに基づき、その形状の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする手段10または11に記載の三次元計測装置。   Means 13. The substrate is a wafer substrate, and the calculation means calculates at least a height of a solder bump as the object to be measured with reference to a wafer surface under the oxide film as the coating, and the solder bump The three-dimensional measuring apparatus according to means 10 or 11, further comprising a determining means for determining the quality of the shape based on the height of the shape.

手段13によれば、ウエハ基板の酸化膜下のウエハ面を基準として、はんだバンプの高さが演算され、その演算された高さに基づいて、良否判定が行われる。このため、はんだバンプの計測に際して上記効果が奏され、しかもより正確に良否判定を行うことができる。   According to the means 13, the height of the solder bump is calculated on the basis of the wafer surface under the oxide film of the wafer substrate, and the quality determination is performed based on the calculated height. For this reason, the above-mentioned effect is exhibited at the time of measuring the solder bump, and the quality determination can be performed more accurately.

手段14.前記演算手段は、1回の高さ演算に複数の画像データを用いるものであって、前記照射手段は、前記複数の画像データを得るための撮像の度に、同一波長の光を照射することを特徴とする手段9乃至13のいずれかに記載の三次元計測装置。   Means 14. The calculation means uses a plurality of image data for one height calculation, and the irradiation means irradiates light of the same wavelength every time imaging is performed to obtain the plurality of image data. The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 9 to 13, characterized by:

手段14によれば、照射手段によって照射される光は、撮像の度に光の波長を変更されることなく、同一の波長の光が用いられる。このため、前記撮像手段がレンズを有する場合であっても、光の屈折が変わらない。従って、照明の波長によって得られる画像にずれが生じるといった不具合を抑制できる。その結果、被計測物の高さの算出精度を向上させることができる。   According to the means 14, the light with the same wavelength is used as the light irradiated by the irradiating means without changing the wavelength of the light every time the image is taken. For this reason, even if the imaging means has a lens, the light refraction does not change. Therefore, it is possible to suppress a problem that a deviation occurs in an image obtained depending on the illumination wavelength. As a result, the calculation accuracy of the height of the object to be measured can be improved.

手段15.前記照射手段は、680nm以上、かつ、1500nm以下の波長の光を照射することを特徴とする手段9乃至14のいずれかに記載の三次元計測装置。   Means 15. The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 9 to 14, wherein the irradiating means irradiates light having a wavelength of 680 nm or more and 1500 nm or less.

手段15によれば、照射手段によって、680nm以上、かつ、1500nm以下の波長の光が照射される。このため、透過特性の不安定なものに対しても、より確実に表面反射をさせることができる。従って、撮像手段によって、前記被膜や前記被計測物等の表面を画像として確実に捉えることができる。なお、「680nm以上、かつ、1500nm以下」に代えて、「680nm以上、かつ、1000nm以下」または「1000nm以上、かつ、1500nm以下」としてもよく、さらに、「780nm以上、かつ、900nm以下」または「1100nm以上、かつ、1400nm以下」としてもよい。併せて、「680nm以上、かつ、1500nm以下の波長の光」に代えて、「680nm以上、かつ、1500nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」、「680nm以上、かつ、1000nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」または「1000nm以上、かつ、1500nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」としてもよく、さらに、「780nm以上、かつ、900nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」または「1100nm以上、かつ、1400nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光」としてもよい。   According to the means 15, light having a wavelength of 680 nm or more and 1500 nm or less is irradiated by the irradiation means. For this reason, surface reflection can be more reliably performed even when the transmission characteristics are unstable. Therefore, the imaging means can reliably capture the surface of the coating film or the object to be measured as an image. In place of “680 nm or more and 1500 nm or less”, “680 nm or more and 1000 nm or less” or “1000 nm or more and 1500 nm or less” may be used. Furthermore, “780 nm or more and 900 nm or less” or “ It may be “1100 nm or more and 1400 nm or less”. In addition, instead of “light having a wavelength of 680 nm or more and 1500 nm or less”, “light having a wavelength peak in the range of 680 nm or more and 1500 nm or less”, “range of 680 nm or more and 1000 nm or less "Light having a wavelength peak in the range" or "light having a wavelength peak in the range of 1000 nm or more and 1500 nm or less", and "wavelength peak in the range of 780 nm or more and 900 nm or less" Or “light having a wavelength peak in the range of 1100 nm or more and 1400 nm or less”.

手段16.前記照射手段は、60nm以内の波長域の光を照射することを特徴とする手段9乃至15のいずれかに記載の三次元計測装置。   Means 16. The three-dimensional measuring apparatus according to any one of means 9 to 15, wherein the irradiating means irradiates light in a wavelength region of 60 nm or less.

手段16によれば、照射手段によって照射させる光の波長域は、60nm以内と比較的狭く設定されている。一般に、レンズを透過する際の光の屈折は、波長によって異なり、波長域が広い場合には色収差を生じるおそれがある。この点、手段16では、照明装置や撮像手段がレンズを有する場合でも、波長域が狭く、照射や撮像の際に生じる色収差を抑制できる。すなわち、照射される光がにじんだり、撮像された画像データがぼけたりすることなく、シャープな画像データが得られる。従って、該画像データに基づく被計測物の高さの算出精度の向上を図ることができる。なお、「60nm以内」に代えて、「30nm以内」としてもよい。この場合、色収差をさらに抑制することができ、その結果、画像データに基づく被計測物の高さの算出精度の一層の向上を図ることができる。   According to the means 16, the wavelength range of the light irradiated by the irradiation means is set to be relatively narrow within 60 nm. In general, the refraction of light when passing through a lens differs depending on the wavelength, and there is a risk of causing chromatic aberration when the wavelength range is wide. In this respect, the means 16 has a narrow wavelength range even when the illumination device or the imaging means has a lens, and can suppress chromatic aberration that occurs during irradiation or imaging. That is, sharp image data can be obtained without blurring of irradiated light or blurring of captured image data. Therefore, it is possible to improve the calculation accuracy of the height of the measurement object based on the image data. Note that “within 30 nm” may be used instead of “within 60 nm”. In this case, chromatic aberration can be further suppressed, and as a result, the accuracy of calculating the height of the object to be measured based on the image data can be further improved.

以下、一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図2に示すように、基板としてのプリント基板1は、平板状をなし(平面を備え)、ガラスエポキシ等からなるベース基板2に、銅箔からなる電極パターン3が設けられている。さらに、前記電極パターン3上には、被計測物としてのクリームはんだ4が印刷形成されている。また、プリント基板1は、電極パターン3の所定配線部分以外にクリームはんだ4がのらないように、被膜としての半透明のレジスト膜5によってコーティングされている。なお、レジスト膜5の表面は、略一定高さの平面をなしている。   Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, a printed circuit board 1 as a substrate has a flat plate shape (having a flat surface), and a base substrate 2 made of glass epoxy or the like is provided with an electrode pattern 3 made of copper foil. Further, cream solder 4 as an object to be measured is printed on the electrode pattern 3. Further, the printed circuit board 1 is coated with a translucent resist film 5 as a film so that the cream solder 4 is not applied to any part other than the predetermined wiring portion of the electrode pattern 3. Note that the surface of the resist film 5 is a plane having a substantially constant height.

図1は、本実施の形態における三次元計測装置を具備する印刷状態検査装置8を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、印刷状態検査装置8は、プリント基板1を載置するためのテーブル9と、プリント基板1の表面に対し斜め上方から所定の光成分パターンを照射するための照射手段を構成する照明装置10と、プリント基板1上の前記照射された部分を撮像するための撮像手段を構成するCCDカメラ11と、印刷状態検査装置8内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御装置12とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a printing state inspection apparatus 8 including a three-dimensional measuring apparatus according to the present embodiment. As shown in the figure, the printing state inspection device 8 includes a table 9 for placing the printed circuit board 1 and an irradiation means for irradiating the surface of the printed circuit board 1 with a predetermined light component pattern obliquely from above. Various controls, image processing, and arithmetic processing in the printing state inspection device 8 are performed in the illumination device 10 that constitutes, the CCD camera 11 that constitutes an imaging means for imaging the irradiated portion on the printed circuit board 1. And a control device 12 for this purpose.

前記テーブル9には、モータ15,16が設けられており、該モータ15,16が制御装置12により駆動制御されることによって、テーブル9上に載置されたプリント基板1が任意の方向(X軸方向及びY軸方向)へスライドさせられるようになっている。   The table 9 is provided with motors 15 and 16, and when the motors 15 and 16 are driven and controlled by the control device 12, the printed circuit board 1 placed on the table 9 can move in any direction (X Axial direction and Y-axis direction).

また、図3に示すように、前記照明装置10は、光源17と、該光源17からの光を集める集光レンズ18と、照射レンズ19と、両レンズ18,19の間に配設された液晶光学シャッタ21とを備えている。光源17からの光は、液晶光学シャッタ21を介してプリント基板1上に照射されることで、特にプリント基板1に対し照度が正弦波状に変化する縞状の光パターンが照射される。また、液晶光学シャッタ21は、前記光パターンの位相を所定ピッチずつ変化させられるようになっている。   As shown in FIG. 3, the illumination device 10 is disposed between a light source 17, a condensing lens 18 that collects light from the light source 17, an irradiation lens 19, and both lenses 18 and 19. And a liquid crystal optical shutter 21. The light from the light source 17 is irradiated onto the printed circuit board 1 through the liquid crystal optical shutter 21, and in particular, the printed circuit board 1 is irradiated with a striped light pattern whose illuminance changes in a sine wave shape. Further, the liquid crystal optical shutter 21 can change the phase of the light pattern by a predetermined pitch.

さらに、前記光源17から照射される光は、図4に示すように、クリームはんだ4の表面だけでなく、レジスト膜5の表面でも反射されるように、その波長が設定されている。但し、本実施の形態では、光源17は、紫外線を照射するものであり、例えば、LED、UVランプ等が用いられる。紫外線のような比較的短い波長の光は、表面反射しやすいため、レジスト膜5のような半透明のものに対しても、より確実にその表面で反射させることが可能となる。また、集光レンズ18及び照射レンズ19は、前記波長の光を透過可能であり、CCDカメラ11は、紫外線のみを撮像可能となっている。   Furthermore, the wavelength of the light emitted from the light source 17 is set so that it is reflected not only on the surface of the cream solder 4 but also on the surface of the resist film 5 as shown in FIG. However, in the present embodiment, the light source 17 emits ultraviolet rays, and for example, an LED, a UV lamp, or the like is used. Since light having a relatively short wavelength such as ultraviolet rays is easily reflected on the surface, even a semi-transparent material such as the resist film 5 can be more reliably reflected on the surface. The condensing lens 18 and the irradiation lens 19 can transmit light having the above-described wavelength, and the CCD camera 11 can image only ultraviolet rays.

特に、前記照射させる光の波長域は、比較的狭く設定されている。一般に、レンズを透過する際の光の屈折は、波長によって異なり、波長域が広い場合には色収差を生じるおそれがある。この点、本実施の形態では、波長域を狭くすることで、照射や撮像の際に生じる色収差を抑制でき、シャープな画像が得られるようになっている。   In particular, the wavelength range of the irradiated light is set to be relatively narrow. In general, the refraction of light when passing through a lens differs depending on the wavelength, and there is a risk of causing chromatic aberration when the wavelength range is wide. In this respect, in the present embodiment, by narrowing the wavelength region, chromatic aberration that occurs during irradiation or imaging can be suppressed, and a sharp image can be obtained.

ここで、印刷状態検査装置8における検査手順について説明する。まず、プリント基板1がテーブル9上に載置されると、制御装置12はモータ15,16を駆動制御して所定の位置に移動させ、プリント基板1を初期位置に移動させる。この初期位置は、例えばCCDカメラ11の視野の大きさを1単位としてプリント基板1の表面を予め分割しておいた中の1つの位置である。   Here, an inspection procedure in the printing state inspection apparatus 8 will be described. First, when the printed circuit board 1 is placed on the table 9, the control device 12 drives and controls the motors 15 and 16 to move them to a predetermined position, thereby moving the printed circuit board 1 to the initial position. This initial position is, for example, one position in which the surface of the printed circuit board 1 is divided in advance with the size of the field of view of the CCD camera 11 as one unit.

そして、制御装置12は、照明装置10を駆動制御して光パターンの照射を開始する。照射された光は、クリームはんだ4やレジスト膜5等のプリント基板1の表面で反射し、該反射光がCCDカメラ11によって撮像される。またこのとき、光パターンの位相を例えば4分の1ピッチずつシフトさせて、4種類の光パターンを順次切換制御する。さらに、このようにして各光パターンの照射が行われている間に、制御装置12はCCDカメラ11を駆動制御して、これら光パターン毎に検査エリア部分を撮像し、それぞれ4画面分の画像データを得る。   And the control apparatus 12 drives and controls the illuminating device 10, and starts irradiation of a light pattern. The irradiated light is reflected by the surface of the printed circuit board 1 such as the cream solder 4 and the resist film 5, and the reflected light is imaged by the CCD camera 11. At this time, the phase of the light pattern is shifted by, for example, a quarter pitch, and the four types of light patterns are sequentially switched and controlled. Further, while the light patterns are being irradiated in this way, the control device 12 drives and controls the CCD camera 11 to pick up the inspection area portion for each of these light patterns, and images for four screens, respectively. Get the data.

さて、制御装置12は画像メモリを備えており、画像データを順次記憶する。この記憶した画像データに基づいて、制御装置12は各種画像処理を行う。かかる画像処理が行われている間に、制御装置12は、モータ15,16を駆動制御してテーブル9を次の検査エリアへと移動せしめる。制御装置12は、ここでの画像データについても画像メモリへ格納する。一方、画像メモリでの画像処理が一旦終了した場合、すでに画像メモリには次の画像データが記憶されているので、速やかに制御装置12は次の画像処理を行うことができる。つまり、検査は、一方で次なる検査エリア(m+1番目)への移動及び画像入力を行い、他方ではm番目の画像処理及び比較判定を行う。以降、全ての検査エリアでの検査が完了するまで、交互に同様の上記並行処理が繰り返し行われる。このように、本実施の形態の印刷状態検査装置8においては、制御装置12の制御により検査エリアを移動しながら、順次画像処理を行うことにより、プリント基板1上のクリームはんだ4の印刷状態を高速かつ確実に検査することができるようになっている。   The control device 12 includes an image memory and stores image data sequentially. Based on the stored image data, the control device 12 performs various image processing. While the image processing is being performed, the control device 12 controls the motors 15 and 16 to move the table 9 to the next inspection area. The control device 12 also stores the image data here in the image memory. On the other hand, when the image processing in the image memory is once completed, since the next image data is already stored in the image memory, the control device 12 can quickly perform the next image processing. That is, in the inspection, the movement to the next inspection area (m + 1) and the image input are performed on the one hand, and the m-th image processing and comparison determination are performed on the other hand. Thereafter, the same parallel processing is repeated alternately until the inspection in all the inspection areas is completed. Thus, in the printing state inspection device 8 of the present embodiment, the printing state of the cream solder 4 on the printed circuit board 1 is changed by sequentially performing image processing while moving the inspection area under the control of the control device 12. High-speed and reliable inspection can be performed.

次に、制御装置12の行う画像処理及び演算処理、並びに、比較判定処理について説明する。制御装置12は、得られた4画面の画像データを用いて検査エリア内の高さを算出する。検査エリアに投影された光パターンに関して、高さの相違に基づく位相のずれが生じる。そこで、制御装置12では、各光パターンの画像データを用い、位相シフト法(縞走査法)の原理に基づいて反射面の高さを算出するのである。このようにして得られた高さデータは、撮像画面の画素単位に演算され、制御装置12のメモリに格納される。   Next, image processing and calculation processing and comparison determination processing performed by the control device 12 will be described. The control device 12 calculates the height in the inspection area using the obtained four-screen image data. With respect to the light pattern projected on the inspection area, a phase shift occurs due to the difference in height. Therefore, the control device 12 calculates the height of the reflecting surface based on the principle of the phase shift method (the fringe scanning method) using the image data of each light pattern. The height data obtained in this way is calculated for each pixel of the imaging screen and stored in the memory of the control device 12.

得られた高さデータのうち、平面をなすレジスト膜5領域の高さをプリンタ基板1の高さ基準として、該プリント基板1に対する印刷されたクリームはんだ4の高さが算出される。また、前記クリームはんだ4の高さを積分することにより、印刷されたクリームはんだ4の量が算出される。そして、このようにして求めたクリームはんだ4の高さ、量等のデータが予め記憶されている基準データと比較判定され、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、その検査エリアにおけるクリームはんだ4の印刷状態の良否が判定されるのである。   Of the obtained height data, the height of the solder film 4 printed on the printed circuit board 1 is calculated using the height of the resist film 5 region forming a plane as the height reference of the printer circuit board 1. Further, the amount of the printed cream solder 4 is calculated by integrating the height of the cream solder 4. Then, the data such as the height and amount of the cream solder 4 obtained in this way is compared with the reference data stored in advance, and whether or not the comparison result is within the allowable range in the inspection area. The quality of the printed state of the cream solder 4 is determined.

以上詳述したように、本実施の形態によれば、照明装置10によって、紫外線を照射することにより、半透明のレジスト膜5であっても、確実にその表面で光を反射させることができる。このため、印刷状態の良否を判定したいクリームはんだ4の印刷されたプリント基板1内のレジスト膜5の表面を検出することができると共に、該表面を基準高さとして利用できる。その結果、同一のプリント基板1以外に高さ基準を採る場合に比べて、クリームはんだ4の高さをより正確に算出できる。   As described above in detail, according to the present embodiment, even if the resist film 5 is translucent, light can be reliably reflected by the surface of the resist film 5 by irradiating the ultraviolet ray with the illumination device 10. . For this reason, while being able to detect the surface of the resist film 5 in the printed circuit board 1 on which the cream solder 4 to be judged whether the printed state is good or not can be detected, the surface can be used as a reference height. As a result, the height of the cream solder 4 can be calculated more accurately than when the height reference other than the same printed circuit board 1 is adopted.

また、クリームはんだ4の高さ測定と同時に、レジスト膜5の高さも測定できる。このため、別途の手段によって、レジスト膜の高さや別途の高さ基準を測定する必要がなく、装置の複雑化の抑制を図ることができる。   In addition, the height of the resist film 5 can be measured simultaneously with the measurement of the height of the cream solder 4. For this reason, it is not necessary to measure the height of the resist film or the separate height reference by a separate means, and the apparatus can be prevented from becoming complicated.

さらに、印刷状態検査装置8は、屋内照明装置の具備された屋内に設けられるのが一般的である。一般に、該屋内照明装置にあっては、可視光の放射エネルギーが大きく、本実施の形態で採用するような短い波長の光の放射エネルギーが、可視光に比べ充分に小さい。このため、屋内照明装置からの光がプリント基板1に照射されてしまうような場合であっても、CCDカメラ11によって撮像された画像を処理できなくなるといった不具合が生じにくい。   Furthermore, the printing state inspection device 8 is generally provided indoors with an indoor lighting device. Generally, in the indoor lighting device, the radiant energy of visible light is large, and the radiant energy of light having a short wavelength as employed in the present embodiment is sufficiently smaller than that of visible light. For this reason, even if the light from the indoor lighting device is irradiated onto the printed circuit board 1, it is difficult to cause a problem that an image captured by the CCD camera 11 cannot be processed.

さらにまた、可視光を照射した場合には、レジスト膜5の色によって反射される光量が少なくなり、撮像して得た画像データが利用できなかったり、前記レジスト膜5の色に応じて可視光の波長を変更する必要があったりといった不具合を生じる懸念がある。この点、本実施の形態では、レジスト膜5の色に関係なく表面反射をさせることが可能であるため、前記懸念を払拭できる。   Further, when visible light is irradiated, the amount of light reflected by the color of the resist film 5 decreases, and image data obtained by imaging cannot be used, or visible light depends on the color of the resist film 5. There is a concern that it may be necessary to change the wavelength of the light. In this regard, in the present embodiment, since the surface reflection can be performed regardless of the color of the resist film 5, the concern can be eliminated.

加えて、照明装置10から照射される光の波長域が、上述の通り比較的狭く設定されている。このため、色収差が生じにくく、光パターンがにじんだり、撮像された画像データがぼけたりすることなく、シャープな画像データが得られる。従って、該画像データに基づくクリームはんだ4の高さ、量等の算出精度の向上を図ることができる。   In addition, the wavelength range of light emitted from the illumination device 10 is set to be relatively narrow as described above. Therefore, chromatic aberration is unlikely to occur, and sharp image data can be obtained without blurring of the light pattern or blurring of the captured image data. Accordingly, it is possible to improve the calculation accuracy of the height and amount of the cream solder 4 based on the image data.

併せて、光パターンは、光パターン毎に光の波長を変更されることなく、同一の波長の光が用いられる。すなわち、光パターンを変更しても、レンズを透過する際の光の屈折が変わらないようになっている。このため、照明の波長によって得られる画像にずれが生じるといった不具合を抑制できる。その結果、画像データに基づくクリームはんだ4の高さ、量等の算出精度を向上させることができる。   In addition, light having the same wavelength is used for the light pattern without changing the wavelength of light for each light pattern. That is, even when the light pattern is changed, the refraction of light when passing through the lens is not changed. For this reason, the malfunction that the shift | offset | difference arises in the image obtained by the wavelength of illumination can be suppressed. As a result, the calculation accuracy such as the height and amount of the cream solder 4 based on the image data can be improved.

以上説明した実施の形態において、例えば、次のように構成の一部を適宜変更して実施することも可能である。勿論、以下において例示しない他の変更例も当然可能である。   In the embodiment described above, for example, a part of the configuration can be appropriately changed as follows. Of course, other modifications not exemplified below are also possible.

(a)上記実施の形態では、照明装置10から紫外線が照射されるようになっているが、レジスト膜5の表面で反射させることが可能であれば、青色光であってもよい。この場合、CCDカメラは、青色光を撮像可能なものとする必要がある。なお、照明装置10によって照射される光は、250nm以上かつ430nm以下の波長が好ましい。さらに好ましくは、300nm以上かつ380nm以下の波長であり、さらに一層好ましくは、300nm以上かつ350nm以下の波長である。なお、250nm以上かつ430nm以下の波長に代えて、250nm以上かつ430nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光、300nm以上かつ380nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光、または、300nm以上かつ350nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光としても、同様の作用効果が得られる。   (A) In the above embodiment, the illumination device 10 is irradiated with ultraviolet rays, but blue light may be used as long as it can be reflected by the surface of the resist film 5. In this case, the CCD camera needs to be able to capture blue light. In addition, the light irradiated by the illuminating device 10 has a preferable wavelength of 250 nm or more and 430 nm or less. More preferably, the wavelength is 300 nm or more and 380 nm or less, and still more preferably, the wavelength is 300 nm or more and 350 nm or less. Instead of the wavelength of 250 nm or more and 430 nm or less, light having a wavelength peak in the range of 250 nm or more and 430 nm or less, light having a wavelength peak in the range of 300 nm or more and 380 nm or less, or 300 nm or more and Similar effects can be obtained even when the light has a wavelength peak within a range of 350 nm or less.

(b)光源12から紫外線が照射されるようになっているが、プリント基板1に到達する光の波長が所定の波長のみであればよいのであって、必ずしも光源12からの光の波長が所定の波長のみでなくてもよい。例えば、光源が所定の波長を含む波長域の広い光を照射するものであって、照明装置10とプリント基板1との間、または、照明装置10内に所定の波長のみ(所定の狭い波長域の波長のみ)を透過可能なフィルタを設けることとしてもよい。   (B) Although the ultraviolet light is irradiated from the light source 12, the wavelength of the light reaching the printed circuit board 1 only needs to be a predetermined wavelength, and the wavelength of the light from the light source 12 is not necessarily predetermined. It is not necessary to have only the wavelength of. For example, the light source emits light in a wide wavelength range including a predetermined wavelength, and only a predetermined wavelength (a predetermined narrow wavelength range) is provided between the illumination device 10 and the printed circuit board 1 or in the illumination device 10. It is good also as providing the filter which can permeate | transmit only this wavelength.

(c)上記実施の形態では、光の波長域について、特に数値的な言及はしていないが、好ましくは60nm以内であり、さらに好ましくは、30nm以内である。   (C) In the above embodiment, the wavelength range of light is not particularly numerically mentioned, but is preferably within 60 nm, and more preferably within 30 nm.

(d)上記実施の形態では、プリント基板1に照射される光を紫外線としているが、紫外線に加えて他の波長の光を照射し、撮像する光を紫外線のみとしても差し支えない。この場合、勿論CCDカメラ11が紫外線のみを撮像可能なものであってもよいし、CCDカメラとプリント基板1との間に紫外線のみを透過可能なフィルタを設けることとしてもよい。   (D) In the above embodiment, the light applied to the printed circuit board 1 is ultraviolet light. However, it is possible to irradiate light of other wavelengths in addition to ultraviolet light so that the light to be imaged is only ultraviolet light. In this case, of course, the CCD camera 11 may be capable of imaging only ultraviolet rays, or a filter capable of transmitting only ultraviolet rays may be provided between the CCD camera and the printed circuit board 1.

(e)上記実施の形態では、撮像回数を4回としたが、3回であってもよいし、5回以上であってもよい。   (E) In the above embodiment, the number of times of imaging is four, but it may be three or five or more.

(f)上記実施の形態では、プリント基板1に印刷形成されたクリームはんだ4の高さ等を計測する場合に具体化したが、ウエハ基板や実装基板等の検査装置にも適用できる。例えば、ウエハ基板の場合には、酸化膜の表面を基準高さとして、はんだバンプの高さ、形状、体積等を算出可能となる。   (F) In the above-described embodiment, the present invention is embodied when measuring the height or the like of the cream solder 4 printed on the printed circuit board 1, but the present invention can also be applied to an inspection apparatus such as a wafer substrate or a mounting substrate. For example, in the case of a wafer substrate, the height, shape, volume, etc. of the solder bumps can be calculated with the surface of the oxide film as the reference height.

(g)上記実施の形態では、三次元計測方法として位相シフト法を採用しているが、他にも光切断法や、モアレ法、合焦法、共焦点法、空間コード法、格子縞投影法等といった各種三次元計測方法を採用することもできる。   (G) In the above embodiment, the phase shift method is adopted as the three-dimensional measurement method. However, the light cutting method, the moire method, the focusing method, the confocal method, the spatial code method, and the lattice fringe projection method are also used. Various three-dimensional measurement methods such as these can also be adopted.

(h)上記実施の形態の照明装置10に代えて、レジスト膜5を透過し、クリームはんだ4や電極パターン3等の表面で反射するような波長の光をプリント基板1に照射し、その波長の光を撮像するようにしてもよい。すなわち、照射光を上記実施の形態の紫外線に代えて赤外線や赤色光とし、赤外線や赤色光を撮像するようにしてもよい。赤外線及び赤色光のような比較的長い波長の光は、物体を比較的透過しやすいため、レジスト膜5のような半透明なものに対しては、透過させることが可能になる。   (H) Instead of the illumination device 10 of the above embodiment, the printed circuit board 1 is irradiated with light having a wavelength that passes through the resist film 5 and is reflected by the surface of the cream solder 4, the electrode pattern 3, and the like. You may make it image the light of. That is, the irradiation light may be infrared or red light instead of the ultraviolet light in the above embodiment, and infrared or red light may be imaged. Since light having a relatively long wavelength such as infrared light and red light is relatively easy to transmit through an object, it can be transmitted through a translucent material such as the resist film 5.

このようにすることで、図5に示すように、赤外線は、クリームはんだ4の表面で反射するとともに、半透明のレジスト膜5を透過し、電極パターン3等で反射することとなる。このため、例えば、電極パターン3を高さ基準として、クリームはんだ4の高さを算出できる。また、ベース基板2についても反射光が得られる場合は、ベース基板2を高さ基準とすることも可能である。   By doing so, as shown in FIG. 5, infrared rays are reflected by the surface of the cream solder 4, transmitted through the semitransparent resist film 5, and reflected by the electrode pattern 3 and the like. Therefore, for example, the height of the cream solder 4 can be calculated with the electrode pattern 3 as a height reference. Further, when the reflected light can be obtained also for the base substrate 2, the base substrate 2 can be used as a height reference.

この場合、照射する光は、680nm以上かつ1500nm以下の波長が好ましい。なお、680nm以上かつ1000nm以下の波長、または、1000nm以上かつ1500nm以下の波長としてもよく、さらに、780nm以上かつ900nm以下の波長、または、1100nm以上かつ1400nm以下の波長としてもよい。また、680nm以上かつ1500nm以下の波長に代えて、680nm以上かつ1500nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光、680nm以上かつ1000nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光、1000nm以上かつ1500nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光、780nm以上かつ900nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光、または、1100nm以上かつ1400nm以下の範囲内に波長のピークを持つ光としても、同様の作用効果が得られる。   In this case, the irradiation light preferably has a wavelength of 680 nm or more and 1500 nm or less. Note that the wavelength may be 680 nm or more and 1000 nm or less, or the wavelength may be 1000 nm or more and 1500 nm or less, and may be 780 nm or more and 900 nm or less, or 1100 nm or more and 1400 nm or less. Further, instead of the wavelength of 680 nm or more and 1500 nm or less, light having a wavelength peak in the range of 680 nm or more and 1500 nm or less, light having a wavelength peak in the range of 680 nm or more and 1000 nm or less, 1000 nm or more and 1500 nm or less Even if the light has a wavelength peak in the range of 780 nm, the light has a wavelength peak in the range of 780 nm or more and 900 nm or less, or the light has a wavelength peak in the range of 1100 nm or more and 1400 nm or less. An effect is obtained.

加えて、勿論上記(b)、(c)、(e)、(f)、(g)のように適宜変更して実施することも可能である。   In addition, of course, the present invention can be implemented with appropriate modifications as in the above (b), (c), (e), (f), and (g).

印刷状態検査装置の構成を模式的に示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows typically the structure of a printing condition inspection apparatus. プリント基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a printed circuit board. より詳細な印刷状態検査装置の構成を模式的に示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows typically the structure of a more detailed printing state inspection apparatus. プリント基板における照明装置から照射される光の反射を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating reflection of the light irradiated from the illuminating device in a printed circuit board. 別の実施の形態であって、赤外線や赤色光を照射した場合の、照射光の反射を説明するための模式図である。It is another embodiment, and is a schematic diagram for explaining reflection of irradiated light when infrared rays or red light is irradiated.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板としてのプリント基板、2…ベース基板、4…被計測物としてのクリームはんだ、5…被膜としてのレジスト膜、8…三次元計測装置を備えた印刷状態検査装置、10…照明手段としての照明装置、11…撮像手段としてのCCDカメラ、12…演算手段を構成する制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Print substrate as a board | substrate, 2 ... Base substrate, 4 ... Cream solder as a to-be-measured object, 5 ... Resist film as a film, 8 ... Print state inspection apparatus provided with the three-dimensional measuring apparatus, 10 ... As illumination means Illumination device, 11... CCD camera as imaging means, 12...

Claims (8)

基板上の被計測物に対し、青色光及び紫外線のうち少なくとも一方のみを照射可能な照射手段と、
前記光の照射された被計測物からの反射光のうち、少なくとも前記照射手段にて照射された波長を撮像可能な撮像手段と、
該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、少なくとも前記被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
Irradiation means capable of irradiating at least one of blue light and ultraviolet light on the measurement object on the substrate;
An imaging unit capable of imaging at least a wavelength irradiated by the irradiation unit among the reflected light from the measurement object irradiated with the light;
A three-dimensional measurement apparatus comprising: a calculation unit that calculates at least a height of the measurement object based on image data captured by the imaging unit.
ベース基板と、該ベース基板の表面を被覆し、平面をなす被膜と、被計測物とを備えた基板に対し、青色光及び紫外線のうち少なくとも一方のみを照射可能な照射手段と、
前記光の照射された基板からの反射光のうち、少なくとも前記照射手段にて照射された波長を撮像可能な撮像手段と、
該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記被膜によって形成された平面を高さ基準とし、少なくとも被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
An irradiating means capable of irradiating at least one of blue light and ultraviolet light on a substrate provided with a base substrate, a surface coating of the base substrate, a flat coating, and an object to be measured;
An imaging unit capable of imaging at least a wavelength irradiated by the irradiation unit among the reflected light from the substrate irradiated with the light;
A three-dimensional measurement comprising: a calculation means for calculating at least the height of the object to be measured based on the height of the plane formed by the film based on the image data picked up by the image pickup means apparatus.
ベース基板と、該ベース基板の表面を被覆し、平面をなす被膜と、被計測物とを備えた基板に対し、紫外線のみを照射可能な照射手段と、
前記光の照射された基板からの反射光のうち、紫外線のみを撮像可能な撮像手段と、
該撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記被膜によって形成された平面を高さ基準とし、少なくとも被計測物の高さを演算する演算手段とを備えたことを特徴とする三次元計測装置。
Irradiation means capable of irradiating only ultraviolet rays to a substrate provided with a base substrate, a surface coating of the base substrate, a flat coating, and a measurement object;
Among the reflected light from the substrate irradiated with the light, imaging means capable of imaging only ultraviolet rays,
A three-dimensional measurement comprising: a calculation means for calculating at least the height of the object to be measured based on the height of the plane formed by the film based on the image data picked up by the image pickup means apparatus.
前記基板はプリント基板であり、
前記演算手段は、前記被膜としてのレジスト膜の表面を高さ基準として、少なくとも前記被計測物としてのクリームはんだの高さを演算するものであり、
該クリームはんだの高さに基づき、その印刷状態の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする請求項2または3に記載の三次元計測装置。
The substrate is a printed circuit board;
The computing means computes at least the height of the cream solder as the object to be measured, based on the height of the resist film surface as the coating,
4. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 2, further comprising a determining unit that determines whether the printing state is good or not based on the height of the cream solder.
前記基板はウエハ基板であり、
前記演算手段は、前記被膜としての酸化膜の表面を高さ基準として、少なくとも前記被計測物としてのはんだバンプの高さを演算するものであり、
該はんだバンプの高さに基づき、その形状の良否を判定する判定手段を設けたことを特徴とする請求項2または3に記載の三次元計測装置。
The substrate is a wafer substrate;
The computing means computes at least the height of the solder bump as the object to be measured, based on the height of the surface of the oxide film as the coating,
4. The three-dimensional measuring apparatus according to claim 2, further comprising a determination unit that determines whether the shape is good or not based on the height of the solder bump.
前記演算手段は、1回の高さ演算に複数の画像データを用いるものであって、
前記照射手段は、前記複数の画像データを得るための撮像の度に、同一波長の光を照射することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の三次元計測装置。
The calculation means uses a plurality of image data for one height calculation,
The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1, wherein the irradiating unit irradiates light having the same wavelength every time imaging is performed to obtain the plurality of image data.
前記照射手段は、250nm以上、かつ、430nm以下の波長の光を照射することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の三次元計測装置。   The three-dimensional measurement apparatus according to claim 1, wherein the irradiation unit irradiates light having a wavelength of 250 nm or more and 430 nm or less. 前記照射手段は、60nm以内の波長域の光を照射することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の三次元計測装置。   The three-dimensional measuring apparatus according to claim 1, wherein the irradiating unit irradiates light having a wavelength range of 60 nm or less.
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