JP2006047290A - 基板検査用の画像生成方法、基板検査装置、および基板検査用の照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査対象部位や検査の目的が変わっても、同じ構成の照明系を用いて検査に適した照明を実施できるようにする。
【解決手段】 基板４の上方に、カメラ１を光軸を下方に向けて配備し、このカメラ１の撮像対象領域を、複数のフルカラーＬＥＤランプを有する照明装置により照明する。照明装置の各ＬＥＤランプは、前記カメラ１の光軸を取り囲み、かつ基板４上の撮像対象領域の中心点Ｏに対し、所定の角度幅をもつ範囲に配置される。これらのＬＥＤランプを、角度範囲の異なる複数の領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに分類し、領域単位で制御することによって、検査の内容に応じた照明パターンを実現する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、部品実装基板の製造過程または製造終了後に、ランド、はんだ、部品などを対象として、画像処理による検査を実行する技術に関連する。

出願人は、以前に、はんだ付け部位の鏡面反射性を利用して、画像処理の手法により基板上のはんだ付け部位を自動検査する装置を開発した（特許文献１参照。）。

特公平６−１１７３号公報

上記特許文献１に開示された検査装置の光学系は、径の異なる３個の円環状光源と２次元カラーカメラ（以下、単に「カメラ」という。）とにより構成される。各光源は、それぞれ赤、緑、青の色彩光を発光するもので、カメラは、これら光源の中心に対応する位置に光軸を鉛直方向に向けて配備される。

上記構成において、各光源は、検査対象のはんだから見て、それぞれ異なる仰角の方向に配置される。はんだの表面に照射された各色彩光は、それぞれ鏡面反射するが、カメラに入射する鏡面反射光の種類は、そのはんだ面の傾きの大きさに応じて変化する。これにより、画像上のはんだの部分では、その勾配が変化する方向に沿って、赤、緑、青の各色彩が分布するようになる。よって、良好な形状のはんだの画像に出現する各色彩のパターンを登録しておき、検査対象の画像における各色彩パターンを登録された色彩パターンと比較することにより、はんだの表面状態の良否を判別することができる。

上記した三原色の色彩光を照射するタイプの照明装置では、各色彩光が照射される角度範囲が固定されているので、各色彩と傾斜角度との対応関係も固定されてしまう。このため、はんだフィレットの傾きが急峻になると、その傾きの変化を反映した色彩分布を表示するのは困難になる。したがって、画像上のフィレットに色彩の変化が現れず、フィレットの傾きを検出するのも困難になる。

この発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、上記の問題点を解決するとともに、検査対象部位や検査の目的などが変わっても、同じ構成の照明系を用いて検査に適した照明を実施できるようにして、検査の精度や利便性を高めることを、目的とする。

また、この発明は、はんだの鏡面性を利用してその傾斜状態を検査する場合に、傾斜角度の抽出にかかる分解能を、照明装置を取り替えることなく、簡単に切り替えられるようにすることを目的とする。

この発明にかかる基板検査用の画像生成方法では、検査対象の基板の上方に、撮像手段を光軸を下方に向けて配備するとともに、複数の多色発光型の発光体を、前記撮像手段の光軸を取り囲み、かつ前記基板上の撮像対象領域に対して所定の角度幅の範囲に含まれるように配置する。そして、前記撮像対象領域に照射される照明光の色彩および撮像対象領域に対する光の照射角度を前記検査の内容によって変更できるように、各発光体の点灯状態を制御し、その制御による照明下で前記撮像手段を動作させることにより、基板検査用の画像を生成する。

なお、この明細書でいうところの「撮像対象領域に対する角度」は、撮像対象領域の中心点と発光体とを結ぶ直線と基板面とがなす角度（仰角）、または撮像手段の光軸と発光体とのなす角度に置き換えて表すことができる。光の照射角度についても同様である。

上記において、撮像手段は２次元のカラーカメラであるのが望ましい。多色発光型の発光体は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各発光素子（単色のＬＥＤ）を有するＬＥＤとするのが望ましい。ただし、これに限らず、ＥＬ素子（エレクトロルミッセンス）など他の種類の発光体を使用してもよい。

前記複数の発光体は、前述したはんだ検査のように鏡面反射光を利用した検査を行う場合に、傾斜角度の抽出に支障が生じることがない範囲に配置されるのが望ましい。たとえば、はんだの傾斜面が取り得る角度範囲に基づき、その範囲内の傾斜面からの鏡面反射光が確実に撮像手段に入射するように光を照射できる範囲を定め、その範囲内に所定の間隔をもって前記発光体を配列することができる。

上記方法では、基板上の被検査部位が撮像対象領域に含まれるように撮像手段および発光体群の位置を調整し、検査用の画像を生成することができる。また各発光体の点灯／消灯の選択や点灯する場合の色彩光の選択によって、撮像対象領域に照射される照明光の色彩や撮像対象領域に対する光の照射角度を、検査の種類や検査の目的に適したものに調整することができる。

たとえば、はんだ付け後の基板のはんだ検査を行う場合には、前記撮像対象領域に対する角度の範囲が異なる複数の領域にそれぞれ異なる色彩光が点灯するように、各発光体の点灯状態を制御する。これにより、特許文献１のように、複数の色彩光をそれぞれ異なる方向から照射して、はんだの傾斜状態を示す色彩の分布が現れた画像を生成することができる。
なお、上記の領域は、発光体の配置に応じて、撮像手段の光軸を取り囲むように形成されると考えることができる。

また、上記のはんだの検査では、前記領域の数または領域の角度範囲を検査の目的に応じて切り替えるとともに、点灯させる色彩光の組み合わせを調整することができる。たとえば、特許文献１の発明と同等の分解能の検査を実行する場合には、３つの領域を設定して、各領域にそれぞれ赤、緑、青の色彩光を点灯させればよい。一方、特許文献１の発明よりも詳細にはんだの傾斜状態を把握する場合には、領域の数を４以上にして、各領域にそれぞれ異なる色彩光を点灯させることができる。また、急勾配のはんだを検査する場合には、撮像手段よりも基板面の方に近くなる角度範囲に複数の領域を設定することができる。

なお、各領域には任意の色彩光を割り当てることができるが、基板面に対する角度が変化する方向に沿って色相環に応じた色彩の変化が生じるように調整するのが望ましい。たとえば、領域が５つであれば、前記角度が変化する方向に沿って、赤、イエロー、緑、シアン、青の順序で色彩が変化するように、各領域の色彩光を設定することができる。このようにすれば、撮像手段により得た画像データを色相データに変換し、色相データが減少または増加する方向やその変化の大きさをもって、傾斜状態を判別することができる。

つぎに、基板上の部品に印刷された文字を検査するときには、前記撮像対象領域に対して斜め上方から白色光が照射されるように、各発光体の点灯状態を制御することができる。このようにすれば、黒色のパッケージに白色印刷された部品を検査する場合には、拡散性の高い白色印刷文字からの拡散光が撮像手段に導かれる一方、比較的鏡面に近い黒色パッケージの表面からの反射光は撮像手段に導かれないようになり、印刷文字について、白黒のコントラストが強い画像を生成することができる。よって、文字認識用の画像処理の精度を高めることができる。

さらに、部品実装前の基板上のランドやクリームはんだを検査するときも、それぞれ被検査部位の観測に応じた方向から被検査部位の色彩に近い色彩光を照射することによって、被検査部位を抽出するための画像処理の精度を高めることができる。

この発明にかかる基板検査装置は、検査対象の基板の上方位置に光軸を下方に向けて配備される撮像手段と、複数の多色発光型の発光体が、前記撮像手段の光軸を取り囲み、かつ前記基板上の撮像対象領域に対して所定の角度幅の範囲に含まれるように配置された照明手段と、前記照明手段による照明下で前記撮像手段からの画像を入力し、その入力画像中の被検査部位に対して画像処理による検査を実行する検査手段と、前記撮像対象領域に照射される照明光の色彩および撮像対象領域に対する光の照射角度を前記検査手段が実行する検査の内容によって変更できるように、各発光体の点灯状態を制御する照明制御手段とを具備する。

撮像手段および発光体については、先に述べたとおりである。さらに、照明手段には、発光体のほかに、この発光体を外側方向から覆う筐体や、後記する配線回路などを設けることができる。

検査手段および照明制御手段は、それぞれその手段の処理を実行するためのプログラムが格納されたコンピュータにより構成することができる。さらに、検査手段には、検査のためのプログラム、設定データ、被検査部位の基準画像などを格納する外部メモリを含めることができる。また、照明制御手段には、前記コンピュータの指令に基づき、前記照明手段の各発光体の点灯動作を直接制御する駆動回路を含めることができる。
なお、検査手段と照明制御手段とは、同一のコンピュータに設定することが望ましいが、これに限らず、両手段を個別のコンピュータにより構成することもできる。

上記の基板検査装置では、検査内容を示すデータの入力に応じて自動的に、またはマニュアル設定に基づき、照明手段の各発光体に対する制御の態様を切り替えることができる。なお、検査の種類を示すデータとしては、検査または被検査部位の種類を示すデータや、はんだ検査における分解能を指定するデータなどを考えることができる。

上記基板検査装置の好ましい態様では、前記照明手段に、各発光体を、前記撮像対象領域に対する角度の範囲が異なる複数の領域毎に分割して制御できるように配線した配線回路が含まれる。また前記照明制御手段は、前記各発光体の点灯状態を、領域単位で制御するように構成される。

上記の態様によれば、撮像対象領域に対する角度の範囲が異なる複数の領域毎に、点灯／消灯を切り替えたり、色彩光を割り当てることが可能となるから、検査の種類に応じて、点灯させる領域を選択するとともに、その選択された領域毎に所定の色彩光を点灯させることができる。なお、この態様では、領域毎に異なる色彩光を点灯させることができるが、これに限らず、隣り合う複数の領域に同一の色彩光を点灯させることもできる。
なお、この態様でいうところの「領域」は、前記基板検査用の画像生成方法でいうところの「領域」の全体または一部に相当すると考えることができる。

より好ましい態様にかかる基板検査装置では、前記照明手段は、前記発光体として、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光素子を含むＬＥＤを具備するとともに、前記複数の発光体に含まれる各発光素子がマトリクス接続された配線回路を具備する。さらに、前記照明制御手段は、前記撮像手段の露光期間内に、各ＬＥＤを領域単位で時分割点灯させることが可能に設定されている。なお、ＬＥＤとしては、チップ型、ランプ型のいずれのタイプを用いてもよい。

上記の態様は、点灯／消灯を高速で切り替えることができるＬＥＤの特性を利用したものである。配線回路では、たとえば、各発光素子のアノードを同じ色彩毎に接続するとともに、各発光素子のカソードを領域毎に接続することができる。この場合に、特定の領域に所定の色彩光を点灯させるには、前記特定の領域内の各発光素子のカソードを０Ｖに接続するとともに、この特定の領域に割り当てた色彩光に対応する発光素子のアノードに所定電圧を印加すればよい。
なお、カソードとアノードの接続関係は上記と逆にすることもできる。また、カソード側、アノード側のいずれの接続についても、各発光素子を複数のグループに分割して接続することができる。

上記の態様によれば、たとえば、複数の領域のうちの３個（以下、「領域Ａ，Ｂ，Ｃ」という。）を選択して、これらの領域Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ赤、緑、青の色彩光を割り当てた場合、撮像手段の露光期間内に領域Ａ，Ｂ，Ｃが順番に点灯するように制御することにより、被検査部位の傾斜状態に応じた色彩分布を示す画像を生成することができる。

上記の基板検査装置において、前記照明制御手段は、前記検査手段が基板上のはんだを検査対象とするときには、前記複数の領域の２以上の領域を用いて、前記撮像対象領域に対し、複数種の色彩光が異なる角度範囲から照射されるような制御を実行する。なお、この場合、選択した２以上の領域にそれぞれ異なる色彩光を点灯させることもできるし、このうちの隣り合う所定数の領域に同じ色彩光を点灯させることもできる。

また、前記検査手段が基板上の部品に印刷された文字を検査するときには、前記複数の領域の少なくとも１つを用いて、前記撮像対象領域に対して斜め上方から白色光が照射されるような制御を実行する。この場合には、撮像対象領域に対して所定の角度範囲にある１または隣り合う複数の領域を選択し、その領域内に白色光を点灯させることができる。

つぎに、この発明にかかる基板検査用の照明装置は、所定大きさの空間を取り囲み、かつ下方から見た仰角の範囲が所定値以上の角度幅になるように配置された複数の多色発光型の発光体と、前記各発光体を、前記仰角の範囲が異なる複数の領域毎に分割して制御できるように配線した配線回路とを具備する。

上記の照明装置は、検査対象の基板の上方に配備することができる。また、撮像手段を、前記発光体に取り囲まれる空間の中心に光軸を合わせ、かつ撮像面を下方に向けた状態で配備することができる。また、この照明装置は点灯制御用のコンピュータに接続することができる。

上記の照明装置によれば、領域毎に点灯／消灯を選択したり、点灯させる領域に割り当てる色彩光を調整する処理を、前記コンピュータに実行させることによって、実行される検査の内容に応じた照明状態を設定することができる。また、この照明装置は、上記した自動式の基板検査装置に限らず、目視型の基板検査装置にも導入することができる。

この発明によれば、実行される検査の内容に関わらず、その検査に適した照明状態を設定することが可能となるので、いずれの検査も、精度良く実行することができる。また、１台の基板検査装置により各種検査を精度良く実行することができるから、利便性を高めることができる。

また、はんだ検査を行う場合には、傾斜面の抽出にかかる分解能を簡単に切り替えることができ、検査目的に応じて、簡易な検査、詳細な検査のいずれについても実行することが可能となる。

図１は、この発明にかかる基板検査装置の構成例を示す。
この基板検査装置１００は、部品実装基板の製造過程または製造完了後の基板を検査対象として、各種の検査を切り替えて実行するものである。主要な検査として、部品が実装される前のランドやクリームはんだの良否を判別する検査（以下、「実装前検査」という。）、部品実装後に、各部品のパッケージに印刷された文字を認識することによって部品実装の間違いがないかどうかを判別する検査（以下、「文字検査」という。）、はんだ付け後の基板を対象として、はんだフィレットの傾斜状態の良否を判別する検査（以下、「はんだ検査」という。）を実行することができる。

前記基板検査装置１００は、カメラ１、照明装置２、およびコントローラ３を主要構成として具備する。このほか、この基板検査装置１００には、検査対象の基板を支持する基板ステージ（図示せず。）などが含められる。

前記カメラ１は、２次元のカラー静止画像を生成するＣＣＤカメラである。照明装置２は、詳細は後記するが、複数のフルカラーＬＥＤランプによって、種々の色彩光を選択的に照射できるように構成される。

前記コントローラ３は、制御部３０に、メモリ３１、画像処理部３２、画像入力部３３、撮像制御部３４、照明制御部３５、ＸＹテーブルコントローラ３６、入力部３７、出力部３８などを接続した構成のものである。
前記制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを主要構成とするコンピュータである。前記メモリ３１は、ハードディスクのような不揮発性メモリであって、検査に必要なプログラム、検査領域の設定データ、検査領域内の基準画像などが格納される。また、このメモリ３１は、検査に用いた画像データや検査結果などを蓄積する目的でも使用することができる。

画像処理部３２は、画像処理用の回路（２値化回路、微分回路など）が組み込まれたＬＳＩである。この画像処理部３２は、制御部３０から画像データの提供を受けて所定の処理を実行し、その処理結果を制御部３０に出力するように設定される。

画像入力部３３には、カメラ１に対応するインターフェース回路やＡ／Ｄ変換回路などが含められる。撮像制御部３４には、カメラ１への駆動信号を生成する回路が含められる。照明制御部３５には、照明装置２が所定の照明パターンで点灯するように電圧制御を行う駆動回路が含められる。また、ＸＹテーブルコントローラ３６は、前記した基板ステージ上のＸＹテーブル（図示せず。）を動かすためのものである。

前記入力部３７は、キーボード，マウスなどであって、この基板検査装置１００が実行する検査の種類を選択したり、検査に必要な設定データを入力するために使用される。出力部３８は、検査の結果などを出力するためのもので、プリンタまたは外部機器へのインターフェース回路などにより構成される。

上記において、制御部３０は、前記入力部３７による選択操作に応じて、実行する検査の種類を認識し、前記照明制御部３５を用いて所定のパターンによる照明を実行する。そして、検査対象の基板が基板ステージに搬入されると、ＸＹテーブルコントローラ３６を用いて、カメラ１や照明装置２に対する基板の位置関係を調整しつつ、前記照明装置２による照明下でカメラ１を駆動する。カメラ１からの画像は、画像入力部３３によりディジタル変換された後、制御部３０内のＲＡＭに格納される。制御部３０は、この画像データ上の被検査部位に検査領域を設定し、その領域内の画像を画像処理部３２に処理させながら、選択された検査にかかる判別処理を実行する。

図２は、前記照明装置２の内部構成を、基板４やカメラ１の位置関係とともに示す。また図３は、前記照明装置２を上方から見た場合の外観を示す。
この照明装置２の筐体は、八角形の上板２１の各辺にそれぞれ側壁２２を一体に設けた構成のもので、下方は開放されている。上板２１の中央には、円形の覗き穴２３が形成される。前記カメラ１は、この覗き穴２３の真上位置に、光軸を鉛直方向に向けた状態で配備される。

上板２１の内面には、各辺に対応する８枚の台形状の基板２４が取り付けられる。各基板２４には、それぞれ複数個のフルカラーＬＥＤランプ２０（以下、単に「ＬＥＤランプ２０」という。）が、その配線回路とともに搭載される。ＬＥＤランプ２０には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各発光素子が含まれているため、これらの発光素子の点灯をコントロールすることにより、１つのＬＥＤランプ２０から前記赤、緑、青を含む複数種の色彩光を発光させることができる。前記基板２４では、その幅方向に沿って所定数のＬＥＤランプ２０を整列させたライン２０ａが、基板の長さ方向に沿って複数並んでいる。さらに、各側板２２の内面にも、複数個のＬＥＤランプ２０をマトリクス状に整列させた基板２５が取り付けられる。

各基板２４，２５の前面には、それぞれアクリル樹脂製の集光板２６，２７が対向配備される。各集光板２６，２７は、フレネルレンズの原理を応用したものであって、外形や大きさは、後方の基板２４，２５とほぼ同一に形成される。
図２の（Ａ）（Ｂ）は、基板２５側の集光板２７の一部を拡大して示したものであり、（Ａ）は集光板２７および基板２５を側方から見た状態を、（Ｂ）は集光板２７を正面から見た状態を、それぞれ示す。

この実施例の集光板２７は、前面に傾斜面を有する細長形状の透明細片２７１を、基板２５の長さ方向に沿って複数並べ、相互に接合した構成のものである。前記傾斜面は、下方に向かって後退するように形成されている。また、各透明細片２７１の傾斜面の勾配は、上方から下方に向けて徐々に緩やかになるように調整されている。
基板２４側の集光板２６も、同様の構成のもので、各透明細片（図示せず。）の長さ方向が前記ＬＥＤランプ２０の整列ライン２０ａに沿い、各傾斜面の外側が内側より下になるようにして配備される。また、各透明細片の傾斜面の勾配は、外側から内側に向けて徐々に緩やかになるように調整される。

上記の集光板２６，２７によって、各ＬＥＤランプ２０からの光は、前記覗き穴２３の真下の撮像対象領域に集められるようになる。なお、各集光板２６，２７は、いずれも、前記側板２２の内面に形成された係合部材（図示せず。）により固定配備される。

図４は、前記照明装置２の他の構成例を示す。この例の照明装置２も、前記図２，３に示したのと同様の筐体を具備するが、上板２１の内面にのみ、ＬＥＤランプ２０が搭載された基板２４が取り付けられる。また、各基板２４の前面には、所定数（図示例では２個）の導光部材２８と前記集光板２６とを連結させた部材が対向配備される。

前記導光部材２８は、アクリル樹脂製の板状体であって、基板２４の外側端部に対向する位置に、板面を垂直にして配備される。また各導光部材２８の板長さは、外側の部材２８ほど長くなるように調整される。

各導光部材２８の背面の下端部には、前面側に傾斜する段部２８１が複数形成される。上方のＬＥＤランプ２０からの光は、導光部材２８内を下方に向かって進行した後、前記段部２８１の内面で反射し、撮像対象領域の方に導かれる。よって、ＬＥＤランプ２０が配備されていない側方からも、撮像対象領域に向けて光を照射することが可能となる。しかも、側板２２に近くなるほど、低い位置から光を照射することができるから、光の照射範囲を図２の構成と同程度にすることができる。

図５は、上記いずれかの照明装置２を使用した場合に、カメラ１の撮像対象領域の中心点Ｏに対して光を照射することが可能な角度範囲を示したものである。この例では、はんだ検査の際に、はんだの傾斜面からの鏡面反射光をカメラ１に導くことが可能な角度範囲をあらかじめ定め、この範囲にＬＥＤランプ２０を配置するようにしている。

この実施例では、前記光を照射することが可能な範囲を、前記中心点Ｏから見た仰角が大きい方から順に、５つの領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに分割し、各ＬＥＤランプ２０の点灯動作を領域単位で制御できるようにしている。

図６は、上記の制御に用いられる配線回路の具体例である。この例のＬＥＤランプ２０は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ毎に２個の端子が設けられた独立型の回路を有する。配線回路は、各発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのアノードを色彩毎に接続し、カソードを領域Ａ〜Ｅ毎に接続したマトリクス回路となる。
なお、この例では、配線回路の一部として、各領域Ａ〜Ｅ毎に３個のＬＥＤランプ２０が含まれる場合の回路構成を示すが、実際には、基板毎に独立の配線回路が形成される。また、配線回路内の接続ラインの数は、その基板に対応する領域やＬＥＤランプ２０の数に応じて調整される。

図６の配線回路において、アノード側の接続ラインのうち、ラインＬ１，Ｌ４，Ｌ７は赤色の発光素子２０Ｒに、ラインＬ２，Ｌ５，Ｌ８は緑色の発光素子２０Ｇに、ラインＬ３，Ｌ６，Ｌ９は青色の発光素子２０Ｂに、それぞれ対応する。また、カソード側のラインＭ_Ａ，Ｍ_Ｂ，Ｍ_Ｃ，Ｍ_Ｄ，Ｍ_Ｅは、それぞれ領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対応する。

前記照明制御部３５は、各ラインの電圧やインピーダンスを切り替えることによって、領域単位での点灯制御を実行する。具体的には、ラインＭ_Ａ〜Ｍ_Ｅについて、点灯させる領域に対応するラインを０Ｖに接続する一方、ラインＬ１〜Ｌ９について、前記領域に割り当てた色彩に対応するラインを電源電圧に接続する。たとえば、領域Ａに赤色を割り当てた場合には、ラインＭ_Ａを０Ｖに接続し、ラインＬ１，Ｌ４，Ｌ７を電源電圧に接続することになる。なお、点灯させる領域、その領域に割り当てた色彩のいずれにも対応しない接続ラインは、ハイインピーダンス状態に設定される。

２つ以上の領域に同じ色彩を割り当てた場合には、ラインＭ_Ａ〜Ｍ_Ｅのうちの点灯対象の領域に対応するラインを０Ｖに接続し、ラインＬ１〜Ｌ９のうちの点灯色に対応するラインを電源電圧に接続する。

これに対し、２つ以上の領域にそれぞれ異なる色彩を割り当てた場合には、各領域を順番に点灯させる必要がある。この場合には、各色彩光の反射光を１枚の画像に反映させるために、カメラ１の露光期間内に、各領域を時分割点灯させる必要がある。

図７は、上記の時分割点灯の具体例を示す。この例では、領域Ａに赤色を、領域Ｂに緑色を、領域Ｃに青色を、それぞれ割り当ててある。この場合には、カメラ１の露光期間を三分割し、分割された各期間Ｔ_Ａ，Ｔ_Ｂ，Ｔ_Ｃにそれぞれ赤、緑、青を対応づける。そして、期間Ｔ_Ａに領域Ａ内の発光素子Ｒを、期間Ｔ_Ｂに領域Ｂ内の発光素子Ｇを、期間Ｔ_Ｂに領域Ｃ内の発光素子Ｂを、それぞれ点灯させる。なお、この場合にも、複数の領域に同じ色彩光が割り当てられた場合には、前述した要領で、これらの領域に前記割り当てられた色彩による光を同時点灯させることができる。

つぎに、前記ＬＥＤランプ２０では、すべての発光素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを同時に点灯させることによって、白色光を発光させることができる。また、点灯時間内に複数種の発光素子を順に点灯させることによって、白や三原色以外の色彩光を発光させることができる。この場合には、点灯させる発光素子の組み合わせや点灯時間の比率を調整することによって、発光色を変化させることができる。したがって、所定の領域に白や三原色以外の色彩が割り当てられた場合には、照明制御部３５は、その領域に設定された点灯期間内に、割り当てられた色彩に応じて２以上の発光素子を順に点灯させることになる。

上記したように、この実施例の基板検査装置１００では、各ＬＥＤランプ２０の点灯／消灯状態や点灯させる場合の点灯色をＡ〜Ｅの領域単位で制御することができる。前記コントローラ３の制御部３０は、照明制御部３５を介して、実行する検査の内容に適した照明状態が設定されるように、各領域の点灯動作を制御するようにしている。

図８は、検査の種毎の照明パターンの設定例を示す。なお、この設定テーブルは、電子化して前記メモリ３１などに格納しておくことができる。
図中の「通常はんだ検査」は、従来と同様の赤、緑、青の三原色の色彩分布を用いた検査である。この例では、領域Ａに赤色を、領域Ｂ，Ｃに緑色を、領域Ｄ，Ｅに青色を、それぞれ点灯させるようにしているので、特許文献１と同様の精度で、はんだの傾斜面を認識することができる。

これに対し、「精密はんだ検査」では、各領域Ａ〜Ｅに、それぞれ異なる色彩光を点灯させることによって、画像上のはんだの傾斜角度の変化をより細かく分割して表すことができる。この例では、領域Ａには、「通常はんだ検査」と同様に、赤を割り当てる一方、領域Ｂにイエローを、領域Ｃに緑を、領域Ｄにシアンを、領域Ｅに青を、それぞれ割り当てている。

図９（１）は、チップ部品５が基板４にはんだ付けされた状態を示す。図９（２）は、このチップ部品５の一方のはんだフィレット６に、上記のはんだ検査を実行した場合の画像６０を、図９（３）は、同じはんだフィレット６に精密はんだ検査を実行した場合の画像６１を、それぞれ示す。これらの画像６０，６１によれば、赤色の領域と、光が入射しないために生じた黒色領域の位置や大きさは同様であるが、これら黒と赤との間の画像に大きな差異が現れている。すなわち、通常はんだ検査時の画像６０では、黒と赤との間に青、緑の２つの色領域が出現するにとどまるが、精密はんだ検査時の画像６１には、青、シアン、緑、イエローの４つの色領域に区分けされる。また、傾きが急峻なはんだフィレットを検査する場合、通常はんだ検査によれば青色の色領域しか得られなかったのに対し、精密はんだ検査によれば、青色およびシアン色の色領域を出現させることができる。よって、精密はんだ検査では、はんだフィレット６の傾斜状態をより詳細に判別することが可能となる。

なお、精密はんだ検査では、前記はんだフィレット６に対応する検査領域内の各画素について、それぞれ赤、緑、青の強さ（Ｒ，Ｇ，Ｂの各階調）を抽出した後、ＲとＧとの合計値をイエローの強さとして、ＧとＢとの合計値をシアンの強さとして、それぞれ求める。そして、前記５種類の色彩につき、それぞれその色彩の強さがあらかじめティーチングした所定のしきい値を超える画素を当該色彩に対応する画素として抽出し、さらに各画素を対応する色彩によりグループ分けするなどして、５種類の色領域を抽出する。この後、各色領域の位置、大きさ、色領域の並び順序などに基づき、フィレットの形状が適切であるか否かを判別することになる。

図８に戻って、「文字検査」では、領域Ｃのみに白色光を点灯させ、他の領域を消灯する。これにより、部品パッケージに対し、斜め上方から白色光を照射することができる。
この文字検査は、部品の実装間違いを検出することを目的とするため、文字を正確に認識できるように、その形状が明確に現れた画像を生成する必要がある。しかしながら、一般に、部品のパッケージは鏡面に近く、印刷文字は白色で拡散性が高いため、前出の特許文献１の照明方法を用いると、平坦面検出用の赤色光に対するパッケージ表面からの鏡面反射光がカメラに入射してしまい、その入射光がノイズとなって、印刷文字の読取に支障をきたすことがあった。
これに対し、前記領域Ｃは、平坦面を検出する場合の照明の方向（この実施例の場合、領域Ａに対応する方向）より仰角が小さい方向に相当するので、領域Ｃのみから白色光を照射することにより、部品パッケージの表面からの鏡面反射がカメラに入射しないようにすることができる。よって、印刷文字からの拡散反射光のみをカメラに入射させて、白黒のコントラストが強く、文字の形状が明瞭化された画像を得ることができる。

「部品実装前検査」では、領域Ａ，Ｂにオレンジ光を、領域Ｄ，Ｅに青色光を、それぞれ点灯させるとともに、中央の領域Ｃを消灯するようにしている。
ランドでは、比較的鏡面反射が起こりやすく、またその表面は、ほぼ平坦であるから、領域Ａ，Ｂのように仰角が大きな方向から照明光を照射することにより、ランドからの鏡面反射光をカメラに入射させることが可能になる。また、クリームはんだでは、比較的拡散反射が起こりやすいため、照明光の出射位置としていずれの領域を選択しても、クリームはんだからの拡散反射光をカメラに入射させることが可能であるため、ランドに対する領域Ａ，Ｂの選択を優先させることができる。
さらに、一般に銅色に近いランドに対し、銅色に近いオレンジ光を照射し、青みをおびているクリームはんだに対し、青色光を照射することにより、それぞれの画像の色を実際の色彩に近づけることができる。

部品実装前の基板では、クリームはんだが印刷されると、ランドは殆ど見えなくなるため、画像上のクリームはんだの印刷領域にランドの画像が現れている場合には、その領域には印刷不良が生じていると考えられる。上記のような照明構成によれば、クリームはんだが印刷された領域と、クリームはんだが印刷されずにランドが露出している領域とが明確に切り分けられた画像を生成することができるから、はんだ印刷かすれなどの不良の検出を精度良く行うことが可能になる。

このように、この実施例の基板検査装置１００では、検査の対象に応じて、照明パターンを変更することができるので、いずれの検査についても、適切な照明状態を設定することができ、精度の高い検査を実行することができる。また、はんだ検査の際には、必要に応じて詳細はんだ検査を実行することができるので、フィレットの傾斜状態を詳細に分析し、従来よりも精度の高い検査を実行することができる。

なお、はんだ検査においては、１枚の基板を検査する間に、通常はんだ検査と詳細はんだ検査とを部品種に応じて切り替えて実行することもできる。また各領域Ａ〜Ｅに対する点灯制御の態様は、図８の例に限らず、検査対象に応じて種々に変更することができる。たとえば、勾配が急なはんだフィレットを検査対象とする場合には、領域Ｃ，Ｄ，Ｅにそれぞれ赤、緑、青を割り当てることにより、フィレットの角度変化を抽出しやすい照明状態を設定することができる。

この発明の一実施例にかかる基板検査装置のブロック図である。 照明装置の内部構成を示す断面図、集光板の構成を拡大して示す側面図および正面図である。 照明装置の筐体の形状をＬＥＤランプの配置とともに示す上面図である。 照明装置の他の構成を示す断面図である。 撮像対象領域に光を照射することが可能な角度範囲を示す説明図である。 ＬＥＤランプの配線回路を示す回路図である。 複数種の色彩光を点灯させる場合の制御手順を示すタイミングチャートである。 照明パターンを検査の種類毎に示すテーブルである。 チップ部品の側面図、このチップ部品のはんだフィレットに通常はんだ検査および精密はんだ検査を実施した場合の画像の違いを示す説明図である。

符号の説明

１００ 基板検査装置
１ カメラ
２ 照明装置
３ コントローラ
４ 基板
５ チップ部品
６ はんだフィレット
２０ ＬＥＤランプ
２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ 発光素子
２４，２５ 基板

Claims (10)

1. 検査対象の基板の上方に、撮像手段を光軸を下方に向けて配備するとともに、複数の多色発光型の発光体を、前記撮像手段の光軸を取り囲み、かつ前記基板上の撮像対象領域に対して所定の角度幅の範囲に含まれるように配置し、
   前記撮像対象領域に照射される照明光の色彩および撮像対象領域に対する光の照射角度を前記検査の内容によって変更できるように、各発光体の点灯状態を制御し、その制御による照明状態下で前記撮像手段を動作させることにより、基板検査用の画像を生成することを特徴とする基板検査用の画像生成方法。
2. 請求項１に記載された方法において、
   はんだ付け後の基板のはんだ検査を行う場合に、前記撮像対象領域に対する角度範囲が異なる複数の領域にそれぞれ異なる色彩光が点灯するように、各発光体の点灯状態を制御するようにした基板検査用の画像生成方法。
3. 請求項２に記載された方法において、
   前記領域の数または領域の角度範囲を検査の目的に応じて切り替えるとともに、点灯させる色彩光の組み合わせを調整するようにした基板検査用の画像生成方法。
4. 請求項１に記載された方法において、
   基板上の部品に印刷された文字を検査する場合に、前記撮像対象領域に対して斜め上方から白色光が照射されるように、各発光体の点灯状態を制御するようにした基板検査用の画像生成方法。
5. 検査対象の基板の上方位置に光軸を下方に向けて配備される撮像手段と、
   複数の多色発光型の発光体が、前記撮像手段の光軸を取り囲み、かつ前記基板上の撮像対象領域に対して所定の角度幅の範囲に含まれるように配置された照明手段と、
   前記照明手段による照明下で前記撮像手段からの画像を入力し、その入力画像中の被検査部位に対して画像処理による検査を実行する検査手段と、
   前記撮像対象領域に照射される照明光の色彩および撮像対象領域に対する光の照射角度を前記検査手段が実行する検査の内容によって変更できるように、各発光体の点灯状態を制御する照明制御手段とを具備して成る基板検査装置。
6. 前記照明手段には、各発光体を、前記撮像対象領域に対する角度の範囲が異なる複数の領域毎に分割して制御できるように配線した配線回路が含まれており、
   前記照明制御手段は、前記各発光体の点灯状態を、領域単位で制御するように構成されて成る請求項５に記載された基板検査装置。
7. 前記照明手段は、前記発光体として、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光素子を含むＬＥＤを具備するとともに、前記複数の発光体に含まれる各発光素子がマトリクス接続された配線回路を具備し、
   前記照明制御手段は、前記撮像手段の露光期間内に、各ＬＥＤを領域単位で時分割点灯させることが可能に設定されて成る請求項６に記載された基板検査装置。
8. 請求項６または７に記載された装置において、
   前記照明制御手段は、前記検査手段がはんだ付け後の基板のはんだ検査を行うとき、前記複数の領域のうちの２以上の領域を用いて、前記撮像対象領域に対し、複数種の色彩光が異なる角度範囲から照射されるような制御を実行する基板検査装置。
9. 請求項６または７に記載された装置において、
   前記照明制御手段は、前記検査手段が基板上の部品に印刷された文字を検査するとき、前記複数の領域の少なくとも１つを用いて、前記撮像対象領域に対して斜め上方から白色光が照射されるような制御を実行する基板検査装置。
10. 所定大きさの空間を取り囲み、かつ下方から見た仰角の範囲が所定値以上の角度幅になるように配置された複数の多色発光型の発光体と、
    前記各発光体を、前記仰角の範囲が異なる複数の領域毎に分割して制御できるように配線した配線回路とを具備して成る基板検査用の照明装置。

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