JP2005315693A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検査物に対して照射する光の照射条件の設定幅を広げることにより、外観不良を十分に検出することができる被検査物の形状，サイズ，材質の許容範囲を広げ、利用価値の高い外観検査装置を提供する。
【解決手段】検査面３が水平になるように被検査物１を把持する把持機構２と、被検査物１の検査面３に光を照射する照明器４ａ，４ｂと、照明器４ａ，４ｂまたは該照明器の一部を水平軸回りに回転させるための回転駆動機構６ａ，６ｂと、照明器４ａ，４ｂを鉛直方向に移動するための直線駆動機構７と、照明器４ａ，４ｂを鉛直軸回りに旋回させるための旋回駆動機構８と、被検査物１の検査面３を撮像するためのＣＣＤカメラ９と、該ＣＣＤカメラ９で撮像した画像を分析する画像分析処理装置１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体パッケージ、あるいは光学部品，電子部品，精密機械部品などの被検査物に光を照射する照明器と、被検査物を撮像するためのカメラと、撮像した画像を分析する装置を有する外観検査装置に係り、特に被検査物の形状，サイズ，材質が異なっても、照射する光の照射角度あるいは照射位置などの照明条件を、より柔軟に切替えることができ、より多種類の披検査物の外観検査ができる外観検査装置に関するものである。

半導体パッケージあるいは光学部品，電子部品，精密機械部品などは、出荷前の最終製造工程において、外観上の傷，欠陥，汚れあるいは異物の付着のあるものを不良品として排出するために外観検査が実施される（特許文献１，２参照）。

外観検査において、微細な傷あるいは欠陥を検出することが要求されたり、被検査物の素材と区別することが困難な汚れあるいは異物の検出を要求されたりすることが多く、目視による官能検査に頼る場合も少なくない。

しかし、一方では、目視による外観検査結果のバラツキを回避することと、検査人員の人件費を合理化するために、被検査物を撮像するための照明器とカメラおよび画像分析処理装置を有する外観検査装置によって、外観検査を実施することが進められてきた。

前記従来の外観検査装置では、図３に示すように、被検査物１を把持機構２により把持し、被検査物１の検査面３に対して幾つかの照明器４によって光を照射し、被検査物１の検査面３をＣＣＤカメラ９で撮像して、画像分析処理装置１０において、撮像された画像と正常画像とにおける光のコントラスト値を比較して、その差が所定の閾値を超えた部分を欠陥，変形，汚れあるいは異物付着として検出している。

ここで、正常画像とは、変形，欠陥，汚れあるいは異物付着がない被検査物を予め撮像した画像のことである。
特開平２−２５４３０８号公報 特開平７−１５９３３５号公報

前記従来の外観検査装置では、ＣＣＤカメラで撮像された被検査物における検査面の画像と正常画像とで光のコントラスト値を比較して、その差が所定の閾値を超えた部分を、欠陥，変形，汚れあるいは異物付着として検出している。

被検査物の欠陥，変形，汚れあるいは異物付着の検出を容易にするためには、ＣＣＤカメラで撮像した画像において、傷，欠陥，汚れあるいは異物と、披検査物素材とにおける光のコントラスト差が大きくなるようにしなければならないが、傷，欠陥，汚れあるいは異物部分の光のコントラストは、被検査物に照射する照明器の光の色，光の強さ、および光の照射角度などの照明条件に依存する。

また、被検査物の材質，形状，表面粗さ、あるいは色などによって、さらには、傷，欠陥，汚れあるいは異物などの検出したい検査項目によって、それぞれ個別に照明条件を設定しなければ、傷，欠陥，汚れあるいは異物付着などの外観不良を十分に検出できないのが通常である。

そこで、外観検査装置では、複数の照明器を各々異なる位置に設けておき、被検査物の材質，形状，表面粗さ、あるいは色などに応じて、さらには傷，欠陥，汚れ、あるいは異物などの検出したい検査項目に応じて、複数の照明器の中で、点灯させる照明器と点灯しない照明器を切替えたり、各照明器の光の輝度を変えたりして、被検査物の検査不良部分における光のコントラスト差を大きくするための照明条件を逐一設定している。

照明器における光の輝度の変更は、電気的制御により容易に切替え可能であるが、複数の照明器の設置では、設置できる照明器の数，照明器の取付角度あるいは取付位置について、物理的かつ空間的な限度があり、照明条件の設定範囲にも限界が生じる。すなわち、外観検査装置にて外観不良を十分に検出することができる被検査物のタイプあるいは検査項目の範囲に限界がある。

特に、半導体のＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）バッケージのボール端子面のように、検査面に立体的な突起物を有する被検査物においては、照射する光の角度によって検査面における光のコントラスト値が大きく変動する。すなわち、外観不良が検出できるか否かは、光の照射角度に大きく依存している。

被検査物のタイプは今後も、様々なタイプに広がることが見込まれ、さらに、検査項目についても、より微細な外観不良を検出することが要求されることが見込まれる。したがって、外観検査装置においては、より幅広い照明条件を設定できることが望まれている。

また、切替え作業による外観検査装置の稼動率低下を回避するために、短時間に自動で切替えできることが望まれている。

本発明は、外観検査装置において、少数の照明器で、より幅広い照明条件を設定することができる機構を設けることにより、切替え作業による稼動率低下を回避しながら、外観不良を十分に検出できる被検査物のタイプ、あるいは検査項目の範囲をより広くすることを目的としている。

前記目的を達成するため、本発明は、外観検査装置において、被検査物に光を照射するための照明器と、照明器の角度を変更するための回転駆動機構と、照明器の位置あるいは姿勢を移動するための直線駆動機構あるいは旋回駆動機構を設けることにより、被検査物の検査面に対する光の照射角度を自在に可変することができるようにしたものである。

また、被検査物のタイプに応じて照明器の角度，位置、あるいは光の輝度などの照明条件を予め外観検査装置に登録しておくことにより、被検査物のタイプ切替え時に、自動で照明条件を切替えることが可能になる。

本発明によれば、照明器の角度あるいは位置を自動で移動する駆動機構を設け、被検査物のタイプあるいは検査項目に応じて、被検査物に照射する光の角度を自動で切替えることにより、切替え作業による稼動率低下を回避しつつ、かつ外観不良を十分に検出することができ、被検査物のタイプあるいは検査項目の範囲を広げることができる。すなわち、利用価値の高い外観検査装置を提供することができる。

本発明の外観検査装置の一実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の外観検査装置の実施形態の斜視図、図２は本実施形態の外観検査装置における要部を示す側面図である。

本実施形態の外観検査装置では、被検査物１を把持する把持機構２と、被検査物１の検査面３に光を照射する照明器４ａ，４ｂが設けられ、照明器４ａ，４ｂは、それぞれ複数のＬＥＤ（発光ダイオード）５を配列した半円弧形状をしており、一対でひとつのリング状の照明器を構成するものである。

そして照明器４ａ，４ｂを、それぞれ水平軸回りに回転させるために回転駆動機構６ａ，６ｂと、両照明器４ａ，４ｂからなる照明器全体を鉛直方法に移動するための直線駆動機構７と、照明器全体を鉛直軸回りに旋回させるための旋回駆動機構８とが設けられている。

回転駆動機構６ａ，６ｂと直線駆動機構７と旋回駆動機構８とにより、被検査物１に対する照明器の相対的位置および角度を自在に変更することができる。すなわち、検査面２に照射する光の照射角度を自在に変更することができる。そして、被検査物１に対して最適な照明条件を設定した後、ＣＣＤカメラ９により被検査物１の検査面２を撮像し、その撮像した画像を画像分析処理装置１０にて正常画像と比較して、光のコントラスト差を検出して外観不良を抽出する。

本実施形態では、照明器４ａ，４ｂの形状を半円弧形状とし、発光体としてＬＥＤ５を用いたが、照明器４ａ，４ｂの形状あるいは発光体の種類は、本実施形態のものに限定されるものではない。

図２は外観検査装置の実施形態を側方から見た図であり、照明器４ａ，４ｂが回転させられている状態を示している。

より照明条件の幅を広げるために、照明器４ａ，４ｂに配列している複数のＬＥＤを選択的に点灯，消灯できるようにしたり、さらには複数種類の色のＬＥＤ５を混載して配列し、選択的に点灯，消灯することができるようにしてもよい。

検査面２に照射される光のムラを少なくするために、旋回駆動機構８により照明器４ａ，４ｂを、ＣＣＤカメラ９による撮像時間内に３６０°以上旋回することができる速度で旋回させながら、点灯させるようにしてもよい。

本発明の外観検査装置は、外観不良を十分に検出することができる被検査物のタイプ、あるいは検査項目の範囲が広がることにより、より安定した信頼性の高い外観検査を実現し、半導体パッケージあるいは光学部品，電子部品，精密機械部品の外観品質の検査を向上させるものとして有用である。

本発明の外観検査装置の実施形態の斜視図 本実施形態の外観検査装置における要部を示す側面図 従来の外観検査装置の斜視図

符号の説明

１ 被検査物
２ 把持機構
３ 検査面
４ａ，４ｂ 照明器
５ ＬＥＤ（発光ダイオード）
６ａ，６ｂ 回転駆動機構
７ 直線駆動機構
８ 旋回駆動機構
９ ＣＣＤカメラ
１０ 画像分析処理装置

Claims (3)

1. 検査面が水平となるように被検査物を把持する把持機構と、被検査物の検査面に光を照射するための照明器と、該照明器または該照明器の一部を水平軸回りに回転するための回転駆動機構と、検査面に対向して検査面を撮像するためのＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラで撮像した画像を分析するための画像分析処理装置とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
2. 被検査物の検査面に光を照射するための照明器を鉛直方向に移動させるための直線駆動機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
3. 被検査物の検査面に光を照射するための照明器を鉛直軸回りに旋回させるための旋回駆動機構を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の外観検査装置。

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