JP2006162469A

JP2006162469A - 基板の検査装置

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Publication number: JP2006162469A
Application number: JP2004355381A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Umemura; 信行梅村
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: JP4091040B2

Abstract

【課題】基板上に設けられたクリームハンダ又はバンプに関する検査を行うに際し、より正確な検査を実現することの可能な基板の検査装置を提供する。
【解決手段】プリント基板Ｋに対し、下部リングライト１３より、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線が照射される。より小さな入射角で上部リングライト１２により、６１０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ赤色光が照射される。プリント基板Ｋのほぼ真上に設けられたＣＣＤカメラ６により、紫外線の照射された基板Ｋからの反射光及び赤色光の照射された基板Ｋからの反射光が撮像される。ＣＣＤカメラ６にて撮像された各画像データに基づき二次元検査部８Ａではクリームハンダの領域が抽出され、所定の検査が行われる。ＣＣＤカメラ６は可視光用の光学系を具備し、滲みを生じさせることで「中べこ」による影響が払拭される。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリント基板の製造過程において行われる検査に係り、より詳しくは、基板上に配設されたクリームハンダやハンダバンプを抽出した上で所定の検査するための基板の検査装置に関するものである。

一般に、プリント基板製造の過程において、基板上に電子部品を実装する工程がある。その実装に際して、まずプリント基板上に配設された所定の電極パターン上にクリームハンダが印刷される。次に、該クリームハンダ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ハンダ付けが行われる。リフロー炉に導かれる前段階においてクリームハンダの印刷状態が検査される（例えば、特許文献１参照）。当該技術では、銅箔等からなる基板の電極上に設けられたクリームハンダに対し、斜め上方から光を照射し、青色フィルタを介してカメラで撮像することとしている。また、このときに撮像される光の感度領域が、ピーク波長において４５０ｎｍ〜５５０ｎｍとなるように設定されている。
特開平５−２９６７４６号公報

ところが、上述したような青色の波長域では、レジストの存在する領域において乱反射を起こしてしまい、レジストの領域が明るく撮像されてしまう。そのため、クリームハンダ領域を抽出するに際して、当該クリームハンダとレジストとの区別がしにくく、領域抽出に支障が生じるおそれがある。

また、かかる不具合は、クリームハンダのみならず、ハンダバンプを抽出する場合にも同様にして起こりうる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板上に設けられたクリームハンダ又はバンプに関する検査を行うに際し、より正確な検査を実現することの可能な基板の検査装置を提供することを主たる目的の一つとしている。

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。

手段１．クリームハンダ又はバンプの設けられてなる基板に対し、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線を照射可能な紫外線照射手段と、前記基板のほぼ真上に設けられ、前記紫外線の照射された前記基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で所定の検査を行う検査手段とを具備することを特徴とする基板の検査装置。

手段１によれば、クリームハンダ又はバンプの設けられてなる基板に対し、紫外線照射手段より、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線が照射される。また、基板のほぼ真上に設けられた撮像手段により、前記紫外線の照射された基板からの反射光が撮像される。そして、撮像手段にて撮像された画像データに基づき、検査手段では、クリームハンダ又はバンプの領域が抽出され、その上で所定の検査が行われる。このように、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線が照射されることから、青色可視光が照射された場合のようにレジスト領域において乱反射を起こしてしまうことがなく、レジストの領域が明るく撮像されてしまうといった事態を回避することができる。そのため、クリームハンダ領域やバンプ領域を抽出するに際して、当該クリームハンダ等とレジストとを比較的明確に区別することができる。その結果、検査精度を高めることができる。

手段２．前記撮像手段は、可視光用の光学系を具備していること、又は、前記撮像手段は、紫外線における許容錯乱円径が、可視光における許容錯乱円径よりも大きく設定されていることを特徴とする手段１に記載の基板の検査装置。

手段２によれば、さらに、撮像手段は、可視光用の光学系を具備しているか、又は、前記撮像手段は、紫外線における許容錯乱円径が、可視光における許容錯乱円径よりも大きく設定されている。一般に、撮像手段の光学系を構成するにあたっては、滲みを防止するために色収差による影響を極力なくすための工夫がなされている。より詳しくは、各波長に対応した複数のレンズを用意したりする等して、撮像時の滲みを防止することが行われている。これに対し、手段２では、撮像手段が可視光用の光学系を具備するか、又は、前記撮像手段は、紫外線における許容錯乱円径が、可視光における許容錯乱円径よりも大きく設定されているので、紫外線の反射光を撮像するにあたっては、いわゆる色収差が生じ、これに起因して画像に滲みが生じうる。

一方で、クリームハンダ等においては、その頂面に「中べこ」と称される微小な凹みが形成されてしまうことが多く、色収差の影響がないように明瞭に撮像した場合には、当該「中べこ」による凹み部分が暗く撮像されてしまうおそれがある。そして、暗く撮像された領域がクリームハンダ等の領域ではないものと判断されてしまうおそれがあり、クリームハンダ等の面積を計算する上で、実際の面積と隔たりが生じてしまうことが懸念される。

これに対し、手段２では、可視光用の光学系を用いるか、又は、紫外線における許容錯乱円径を、可視光における許容錯乱円径よりも大きく設定することで、いわば意図的に滲みを生じさせることとしている。従って、仮に「中べこ」があったとしても、当該部分が滲んで暗くならず、クリームハンダ等の領域全体が明るいものとなる。そのため、クリームハンダ等の領域を抽出する上で、「中べこ」の影響を効果的に払拭できる。結果として、より一層の検査精度の向上を図ることができる。尚、「可視光用の光学系を具備している」とあるのを、「可視光の波長域用に適合したレンズのみを具備している」との文言に置き換えることも可能である。

手段３．クリームハンダ又はバンプの設けられてなる基板に対し、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線を照射可能な紫外線照射手段と、前記基板に対し、前記紫外線照射手段よりも小さな入射角で、５２０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ可視光を照射可能な可視光照射手段と、前記基板のほぼ真上に設けられ、前記紫外線の照射された前記基板からの反射光、及び、前記可視光の照射された前記基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で所定の検査を行う検査手段とを具備することを特徴とする基板の検査装置。

手段３によれば、基板に対し、紫外線照射手段より、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線が照射される。また、紫外線照射手段よりも小さな入射角で、可視光照射手段により、５２０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ可視光が照射される。さらに、基板のほぼ真上に設けられた撮像手段により、紫外線の照射された基板からの反射光、及び、可視光の照射された基板からの反射光が撮像される。そして、撮像手段にて撮像された画像データに基づき、検査手段では、クリームハンダ又はバンプの領域が抽出され、その上で所定の検査が行われる。このように、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線が照射されることから、青色可視光が照射された場合のようにレジスト領域において乱反射を起こしてしまうことがなく、レジストの領域が明るく撮像されてしまうといった事態を回避することができる。そのため、クリームハンダ領域やバンプ領域を抽出するに際して、当該クリームハンダ等とレジストとを比較的明確に区別することができ、検査精度を高めることができる。また、紫外線照射手段よりも小さな入射角で、５２０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ可視光が照射されることで、クリームハンダ又はバンプ周囲に位置する赤色系統の電極からの光が反射して、当該色の部分をより区別しやすい。そのため、クリームハンダ等とその周縁部分とが明確に区別できることから、クリームハンダ領域やバンプ領域が非常に抽出しやすいものとなる。結果として、より一層の検査精度の向上を図ることができる。

手段４．前記検査手段は、前記可視光の画像データに基づき、前記基板上に設けられ前記クリームハンダ又はバンプ周囲に位置する電極領域を抽出しマスキングした上で、前記クリームハンダ又はバンプの領域抽出を実行することを特徴とする手段３に記載の基板の検査装置。

クリームハンダ領域等を抽出するためには、その周囲に位置する電極領域の影響を払拭することが望ましい。この点、手段４によれば、可視光の画像データに基づき、クリームハンダ又はバンプ周囲に位置する電極領域が抽出されマスキングされた上で、クリームハンダ又はバンプの領域抽出が実行される。そのため、クリームハンダ領域等をより適正に抽出することができ、一層の検査精度の向上が図られる。

手段５．前記可視光照射手段は、５９０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ橙色乃至赤色光を照射可能であることを特徴とする手段３又は４に記載の基板の検査装置。

手段５によれば、可視光照射手段により、可視光のうち特に５９０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ橙色乃至赤色光が照射される。ここで、前記電極等は赤色系統を呈する場合が非常に多く、前記照射光が橙色乃至赤色光であることから、当該電極等をより適正に抽出することができる。尚、「前記可視光照射手段は、６１０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ赤色光を照射可能」としてもよい。

手段６．前記可視光照射手段は、５２０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ緑色光を照射可能であることを特徴とする手段３又は４に記載の基板の検査装置。

手段６によれば、可視光照射手段により、可視光のうち特に５２０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ緑色光が照射される。ここで、一般にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に大別される可視光のうち、特に波長域の中心（中間）に存する緑色光が照射された場合、他の波長域に比べ最もピントが合いやすく色収差が少ない（適合しやすい）。そのため、より精度よく電極等を抽出しやすいというメリットがある。

手段７．前記撮像手段は、可視光用の光学系を具備していること、又は、前記撮像手段は、紫外線における許容錯乱円径が、可視光における許容錯乱円径よりも大きく設定されていることを特徴とする手段３乃至６のいずれかに記載の基板の検査装置。

手段７によれば、上記手段２と同様の作用効果が奏される。

手段８．前記可視光用の光学系は、特に、前記可視光照射手段から照射される可視光の波長域に対しては色収差が適合するよう設定されていることを特徴とする手段７に記載の基板の検査装置。

手段８によれば、撮像手段の可視光用の光学系が、特に、可視光照射手段から照射される可視光の波長域に対しては色収差が適合するよう設定されている。従って、電極を撮像した画像データに関しピントが合いやすく、また、可視光のうち他の波長域の色収差を考慮しなくてもよいから、レンズ等を多く設ける必要がないという点において、コスト、装置構成のシンプル化等の面でも有利である。また特に、本手段では、クリームハンダの領域抽出を適正に行うことと、電極等の正確な抽出とを、「単一の」撮像手段で実現することができるという点においてメリットが大きい。かかる意味で、「上記各手段において、単一の撮像手段であること」としてもよい。

手段９．前記クリームハンダ又はバンプの頂面に形成される凹みのうち、最大の凹みの径よりも、前記撮像手段の光学系における許容錯乱円径が大きくなるよう設定されていることを特徴とする手段２、７又は８に記載の基板の検査装置。

手段９によれば、クリームハンダ又はバンプの頂面に形成される凹みのうち、最大の凹みの径よりも、撮像手段の光学系における許容錯乱円径が大きく設定されているため、凹みが効果的に滲んで、全部のクリームハンダ等の領域全体が明るいものとなる。つまり、「中べこ」の影響を一切なくすことができる。そのため、クリームハンダ等の領域を抽出する上で、より精度の高い抽出が可能となる。尚、「最大の凹みの径」とあるのは、基板上に設けられるクリームハンダに関し、経験上（実験上）、或いは理論上、凹みが最も大径となりうるものの径を指す。当該径に関しては、二次元的にみて最大のクリームハンダ領域の径を指すこととしてもよいし、当該クリームハンダ領域に対し、所定割合（例えば最大のクリームハンダ領域の径の８０％）の径を指すこととしてもよい。

手段１０．前記基板は青色を呈していることを特徴とする手段１乃至９のいずれかに記載の基板の検査装置。

青色等の可視光を照射することに基づいてクリームハンダ等の抽出を行おうとした場合、検査対象となる基板が青色を呈していると、クリームハンダ等の抽出が非常に困難となる。この点、手段１０のように、基板が青色を呈していたとしても、上記各手段のように、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ可視光ではない「紫外線」を照射し、その撮像データに基づき、クリームハンダ等を抽出することとしているため、基板の色に何ら影響されることなく、クリームハンダ等を正確に抽出できる。尚、青色の基板としては、例えば「ハロゲンフリー基板」等が挙げられる。

手段１１．前記検査手段は、前記画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で、その面積計測、及び、計測値の判定、位置ずれ判定、ブリッジの有無判定のうち少なくとも１つの判定を実行可能であることを特徴とする手段１乃至１０のいずれかに記載の基板の検査装置。

手段１１によれば、画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域が抽出された上で、その面積計測、及び、計測値の判定、位置ずれ判定、ブリッジの有無判定のうち少なくとも１つの判定が実行される。

手段１２．前記検査手段は、さらに、前記画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で、その高さ計測を行うことにより三次元計測を実行する三次元計測手段を具備し、当該三次元計測結果に基づき、前記クリームハンダ又はバンプの量及び高さのうち少なくとも一方について良否判定を実行する三次元検査部を具備していることを特徴とする手段１乃至１１のいずれかに記載の基板の検査装置。

手段１２によれば、クリームハンダ又はバンプの領域抽出に止まらず、高さ計測を行うことにより三次元計測が実行され、三次元検査部においてクリームハンダ又はバンプの量及び高さのうち少なくとも一方について良否判定が実行される。そのため、誤った領域に基づく計測が行われにくく、結果としてより適正な三次元計測を実現できる。

以下に、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態における検査装置１を模式的に示す概略構成図である。なお、本実施形態では、検査装置１は、図２に示す回路パターンＰＴ及びパッドＰＤを有するプリント基板Ｋにおいて、パッドＰＤ上に印刷されてなるクリームハンダの印刷状態を検査するための検査装置を具備する。より詳しくは、クリームハンダの領域を抽出した上で二次元計測し、面積等を求め、その上で高さ計測等を行うことで、クリームハンダの三次元計測を行い、各種検査を実施するものとして具現化されている。尚、プリント基板Ｋの表面には、パッドＰＤ以外の領域において、ソルダレジスト（レジスト）が塗布形成されている。

図１に示すように、検査装置１は、基台２を備えているとともに、基台２上には、Ｘ軸移動機構３及びＹ軸移動機構４が設けられている。Ｙ軸移動機構４上には、レール１０が配設されており、該レール１０上に基板としてのプリント基板Ｋが載置されるようになっている。そして、Ｘ軸移動機構３及びＹ軸移動機構４が作動することで、プリント基板ＫがＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するようになっている。

検査装置１はまた、三次元計測用照射手段５と、撮像手段としてのＣＣＤカメラ（例えばカラーカメラ）６と、ＣＣＤカメラ６に対し電気的に接続された主制御手段７とを備えている。三次元計測用照射手段５は、クリームハンダの三次元計測に際し、プリント基板Ｋの表面に対し斜め上方から所定の光パターンを照射するように構成されている。ＣＣＤカメラ６は、プリント基板Ｋの真上に配置され、プリント基板Ｋ上の前記光パターンの照射された部分を撮像可能となっている。そして、主制御手段７では、三次元計測方法によって、ＣＣＤカメラ６にて撮像された画像データに基づき画像処理が行われ、クリームハンダの三次元計測（主として高さ計測及び体積計測）が行われるようになっている。

また、本実施形態では、上述したように、かかる三次元計測に先だって、クリームハンダを抽出するとともに、二次元計測し、その二次元計測された各種値に基づいて、クリームハンダに関する検査をも行うようになっている。つまり、主制御手段７は、クリームハンダに関する検査手段８を具備しており、検査手段８は、二次元検査部８Ａと、三次元検査部８Ｂと具備しているといえる（図６参照）。なお、ここでは詳細な説明は行わないが、本実施形態における三次元計測に際しては、位相シフト法、光切断法、空間コード法、合焦法等、任意の計測方法が適宜採用される。

本実施形態では、二次元検査部８Ａにおいて実施されるクリームハンダに関する抽出を含む二次元計測及びその検査に特徴を有しているので、次には、かかる抽出等について説明する。

検査装置１は、クリームハンダが配設されてなる領域を抽出するための手段を具備している。当該手段には、クリームハンダ抽出用照射手段１１が含まれる。クリームハンダ抽出用照射手段１１は、三次元計測用照射手段５による光パターンの照射に先だって、プリント基板Ｋに対し、所定の光を照射するものである。より詳しく説明すると、図３，４に示すように、ハンダ抽出用照射手段１１は、上下一対のリングライト１２，１３を具備している。上部リングライト１２は、所定の小入射角での（より直交方向からの照射に近い）光照射（＝落射照明）を行うようになっているとともに、赤色の光を照射可能に構成されている。特に、本実施形態では、上部リングライト１２から照射される赤色の光は、６１０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつものである。

また、下部リングライト１３は、前記上部リングライト１２よりも大入射角での（斜めからの）光照射を行うようになっているとともに、近紫外線の光を照射可能に構成されている。特に、本実施形態では、下部リングライト１３から照射される紫外線は、３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつものであって、４３０ｎｍ以上の波長域はほぼゼロとなっている。これにより、プリント基板Ｋ上のレジストの存在する領域において乱反射が起こりにくく、ＣＣＤカメラ６にてレジストの領域が明るく撮像されてしまうといった事態が回避されるようになっている。

次に、ＣＣＤカメラ６について説明する。本実施形態では、ＣＣＤカメラ６としてカラーカメラが採用されており、前記上部リングライト１２及び下部リングライト１３からの同時照射が行われた上で、反射光たる赤色光及び紫外線を同時に撮像できるようになっている。勿論、モノクロカメラを採用することとしてもよいが、この場合には、上部リングライト１２及び下部リングライト１３からの照射が交互に切換えられ、赤色光及び紫外線の撮像タイミングがずらされることとなる。また、紫外線撮像用と、可視光（赤色光）撮像用の２つのカメラを用いてもよく、この場合、紫外線撮像用のカメラとして、紫外線をより積極的に検出するという意味においては、紫外線専用のカメラを用いることも可能である。

但し、本実施形態のＣＣＤカメラ６は、紫外線を撮像するようになっているにもかかわらず、可視光用の光学系を具備している。一般にカメラの光学系を構成するにあたっては、滲みを防止するために色収差による影響を極力なくすための工夫がなされている。より詳しくは、各波長に対応した複数のレンズを用意したりする等して、撮像時の滲みを防止することが行われている。これに対し、本実施形態では、可視光用の光学系、特に、上部リングライト１２から照射される可視光（赤色光）の波長域に対して色収差が適合するよう設定されている。これにより、紫外線を撮像するにあたっては、いわゆる色収差に起因して、若干の滲みが生じるようになっている。一方、可視光（赤色光）の波長域に対しては色収差が適合しているので、許容錯乱円径は、紫外線の場合に比べ十分小さく（つまりピントが合った状態に）設定されている。

本実施形態では、かかる光学系を採用し、あえて滲みを生じさせることにより、クリームハンダの頂面に形成される「中べこ」と称される微小な凹みによる影響が払拭されるようになっている。つまり、仮に「中べこ」があった場合において、色収差の影響がないように明瞭に撮像した場合には、当該「中べこ」による凹み部分が暗く撮像されるおそれがある。そして、暗く撮像された領域がクリームハンダ領域ではないものと判断されてしまうおそれがあり、クリームハンダ面積を計算する上で、実際の面積と隔たりが生じてしまうことが懸念される。これに対し、本実施形態では、滲みを生じさせることで、仮に「中べこ」があったとしても、当該部分が滲んで暗くならず、クリームハンダ領域全体が明るいものとなる。そのため、クリームハンダの領域を抽出（面積を計算）する上で、「中べこ」の影響を払拭できるように構成されているのである。

当該光学系について、図５に従って、さらに詳しく説明すると、光学系を構成するＣＣＤカメラ６のレンズ６Ｌの有効径をＤ、焦点距離をｆ、焦点深度をα、許容錯乱円径をεとすると、ｆ／Ｄ＝α／εの関係が成り立つ。ここで、生じうる「中べこ」のうち最大のものの直径をＮＢとしたとき、許容錯乱円径εが、前記直径ＮＢよりも大きくなるよう、光学系が設定されている。これにより、全ての「中べこ」の影響を払拭することができるようになっている。

尚、「中べこ」のうち最大のものの直径ＮＢについては、ここではプリント基板Ｋ上に設けられるクリームハンダに関し、経験上（実験上）、或いは理論上、凹みが最も大径となりうるものの径を指す。当該径に関しては、二次元的にみて最大のクリームハンダ領域の径を指すこととしてもよいし、当該クリームハンダ領域に対し、所定割合（例えば最大のクリームハンダ領域の径の８０％）の径を指すこととしてもよい。

次に、主制御手段７を中心とする検査装置１の電気的構成について説明する。

図６に示すように、ＣＣＤカメラ６は、主制御手段７に対し電気的に接続されている。主制御手段７は、上述したように、検査手段８（二次元検査部８Ａ及び三次元検査部８Ｂ）を備えている。これとともに、主制御手段７は、印刷されたクリームハンダの配置データやプリント基板Ｋに関する回路パターンデータ等の大まかな情報を入力するためのパターンデータ入力手段１７が接続されている。

主制御手段７は、照射制御手段２１に接続されている。照射制御手段２１は、前記三次元計測用照射手段５、ハンダ抽出用照射手段１１（上下一対のリングライト１２，１３）に接続されており、前記主制御手段７からの制御信号に基づき、各照射手段５，１１（１２，１３）の照射の実行制御を行う。

主制御手段７はまた、Ｘ軸移動制御手段２２及びＹ軸移動制御手段２３に接続されている。これらＸ軸移動制御手段２２及びＹ軸移動制御手段２３は、主制御手段７からの制御信号に基づき、前記Ｘ軸移動機構３及びＹ軸移動機構４を適宜駆動制御する。これにより、プリント基板ＫがＸ軸方向、Ｙ軸方向へと適宜移動させられる。

次に、上記のように構成されてなる検査装置１における作用効果を、主制御手段７によって行われる制御内容を中心として説明する。

主制御手段７は、まず、クリームハンダ領域の抽出及び二次元計測を行うべく、前記照射制御手段２１を介して、ハンダ抽出用照射手段１１の両リングライト１２，１３からの光を照射させる。そして、ＣＣＤカメラ６にて、照射光が照射されたプリント基板Ｋ（反射光）を撮像する。このとき、撮像により得られた画像データに基づき、クリームハンダ領域の抽出及び二次元計測を行う。

ここで、当該クリームハンダの抽出及び二次元計測について説明する。通常、プリント基板Ｋにおいては、電極を形成するための赤色系統の銅箔または金メッキが採用されており、その上に例えば青色系統のクリームハンダが印刷形成される。

この場合において、照射制御手段２１は、クリームハンダ抽出用照射手段１１を介して、上部リングライト１３から上記赤色光を小入射角で照射させるとともに、下部リングライト１３から紫外線を斜めから大入射角で照射させる。

下部リングライト１２から紫外線が大入射角で照射されると、反射光としての紫外線がクリームハンダのある部分は乱反射して、反射光が上方に向かい、上方（ＣＣＤカメラ６）への反射光量が多くなるのに対し、当該ハンダがない部分は乱反射せずに上方への反射光量が少ない。また、上部リングライト１３が赤色光を小入射角で照射すると、反射光としての赤色光はクリームハンダ部分からは暗くしか反射されないのに対し、クリームハンダの周縁に存在しうる赤色系統の電極からの光が反射して、当該色の部分をより区別しやすい。つまり、紫外線照射によりクリームハンダ領域をより適正に抽出できることに加えて、赤色光を照射することで、赤色系統を呈する周囲部分（電極部分）をより積極的に区別することができる。前記クリームハンダの抽出に際しては、その周囲に位置する電極領域の影響を払拭することが望ましいのであるが、本実施形態ではクリームハンダ周囲に位置する電極領域が抽出されマスキングされる。その上で、クリームハンダの領域抽出が実行される。これにより、クリームハンダ領域をより適正に抽出することができる。

このように、本実施の形態では、三次元計測に先だって、計測対象たるクリームハンダの領域抽出及び二次元計測が行われる。つまり、両リングライト１２，１３により所定の波長域の光を照射し、その照射面（反射光）をＣＣＤカメラ６で撮像し、ＣＣＤカメラ６による撮像から得られた画像データに基づき、主制御手段７において、クリームハンダの配設領域を特定（抽出）及び二次元計測する作業が行われる。

そして、上述したクリームハンダについて種々の検査が実行され、良否判定が実行される。二次元検査部８Ａにおける段階で、不良と判定された場合には、次に行われる三次元計測を経ることなく、その前段階で不良と判断される。一方、検査結果において良と判定された場合には、次の三次元計測が実行される。尚、三次元計測についてはここでの詳細な説明は省略するが、上記のとおり、位相シフト法、光切断法、空間コード法、合焦法等、任意の計測方法が適宜採用される。位相シフト法を用いた三次元計測の手順としては、例えば、特開２００３−２７９３３４号公報に例示されるものが挙げられる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、プリント基板Ｋに対し、下部リングライト１３より、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線が照射される。また、下部リングライト１３よりも小さな入射角で、上部リングライト１２により、６１０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ赤色光が照射される。さらに、プリント基板Ｋのほぼ真上に設けられたＣＣＤカメラ６により、紫外線の照射されたプリント基板Ｋからの反射光、及び、赤色光の照射されたプリント基板Ｋからの反射光が撮像される。そして、ＣＣＤカメラ６にて撮像された各画像データに基づき、二次元検査部８Ａでは、クリームハンダの領域が抽出され、その上で所定の検査が行われる。このように、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線が照射されることから、青色可視光が照射された場合のようにレジスト領域において乱反射を起こしてしまうことがなく、レジストの領域が明るく撮像されてしまうといった事態を回避することができる。そのため、クリームハンダ領域を抽出するに際して、当該クリームハンダとレジストとを比較的明確に区別することができ、検査精度を高めることができる。また、前記赤色光が照射されることで、クリームハンダ周囲に位置する赤色系統の電極からの光が反射して、当該色の部分をより区別しやすい。そのため、クリームハンダ等とその周縁部分とが明確に区別できることから、クリームハンダ領域やバンプ領域が非常に抽出しやすいものとなる。結果として、より一層の検査精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態におけるＣＣＤカメラ６は、紫外線を撮像するにも拘わらず、可視光用の光学系を具備し、あえて滲みを生じさせることとしている。このため、クリームハンダの頂面に形成される「中べこ」による影響を払拭することができる。特に、前記許容錯乱円径εが、「中べこ」の最大径ＮＢよりも大きくなるよう光学系が設定されている。これにより、全ての「中べこ」の影響を払拭することができる。結果として、クリームハンダの領域を抽出（面積を計算）する上で、より正確な抽出を行うことができ、正確な検査を実現することができる。

一方で、前記可視光用の光学系として、特に、上部リングライト１２から照射される赤色光の波長域に対して色収差が適合するよう設定されている。従って、電極を撮像した画像データに関しピントが合いやすく、また、可視光のうち他の波長域の色収差を考慮しなくてもよいから、レンズ等を多く設ける必要がないという点において、コスト、装置構成のシンプル化等の面でも有利である。また特に、クリームハンダの領域抽出を適正に行うことと、電極等の正確な抽出とを、単一のＣＣＤカメラ６で実現することができるという点においてもメリットが大きい。

また、上記例では特に言及していないが、本実施形態の構成は、プリント基板Ｋが青色を呈している場合に特に有効であるといえる。すなわち、青色等の可視光を照射することに基づいてクリームハンダ等の抽出を行おうとした場合、検査対象となる基板が青色を呈していると、クリームハンダ等の抽出が非常に困難となる。これに対し、本実施形態では、プリント基板Ｋが青色を呈していたとしても、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ可視光ではない「紫外線」を照射し、その撮像データに基づき、クリームハンダを抽出することとしているため、プリント基板Ｋの色に何ら影響されることなく、クリームハンダを正確に抽出することができる。青色の基板としては、例えば「ハロゲンフリー基板」等が挙げられる。

尚、上述した実施の形態の記載内容に限定されることなく、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）上記実施形態では、クリームハンダの主として高さ計測（三次元計測）を行う場合に先だって、検査する場合について具体化しているが、三次元計測を行わない場合にも適用可能であることは勿論である。例えばクリームハンダの面積計測等の二次元計測を行うだけの場合にも具体化することができる。また、ある部分については二次元計測を行うとともに、別の部分については三次元計測を行う場合に具体化してもよい。また、更に別の部分については二次元計測及び三次元計測の両方を行ってもよい。

（ｂ）上記実施形態では、検査内容の詳細については特に言及していないが、例えば、二次元計測結果に基づき、検査対象たるクリームハンダの面積計測及び計測値の判定、位置ずれ判定、クリームハンダに関するブリッジの有無を判定すること等が可能である。

（ｃ）撮像手段としては、上記実施の形態のようなエリアを撮像可能なＣＣＤカメラ以外にも、ラインカメラであってもよい。さらに、例えば、ＣＭＯＳカメラなど、エリア状又はライン状に撮像可能なカメラであってもよく、必ずしもＣＣＤカメラに限定されるものではない。

（ｄ）上記実施形態では、クリームハンダの領域抽出及び二次元計測を行う場合について具体化しているが、ハンダバンプの領域抽出及び二次元計測ひいては検査を行う場合に具体化することもできる。

（ｅ）各照射手段５，１１，１４を構成する光源は、図４に示すように環状に配列されたＬＥＤであってもよいし、所定の波長域の光を照射可能な他のランプでもよい。また、レーザ光を照射可能な照射手段を採用してもよい。

（ｆ）上記実施形態では、上部リングライト１２から照射される可視光として、６１０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ赤色光を採用しているが、５９０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ橙色乃至赤色光を照射することとしてもよい。

また、５２０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ緑色光を照射することとしてもよい。ここで、一般にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に大別される可視光のうち、特に波長域の中心（中間）に存する緑色光が照射された場合、他の波長域に比べ最もピントが合いやすく色収差が少ない（適合しやすい）。そのため、緑色光を照射光として採用した場合には、より精度よく電極等を抽出しやすいというメリットがある。

これらを考慮すると、上部リングライト１２から照射される可視光としては、５２０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつものであればよいといえる。

（ｇ）上記実施形態においては、クリームハンダ（又はバンプ）の頂面に形成される凹みのうち、最大の凹みの径よりも、ＣＣＤカメラ６（撮像手段）の光学系における紫外線に対する許容錯乱円径が大きくなるように設定されているが、必ずしも最大の凹みの径よりも大きく設定しなくてもよい。その場合は、いくつかの凹みが暗部となって撮像されるおそれがあるが、正確にピントが合った状態で撮像した場合に比べ、十分にその数は少なく、かつ、面積は小さなものになるので、後に行われる画像処理において、比較的容易に穴埋めなどの補正処理による処置が可能である。

一実施形態における検査装置を模式的に示す概略斜視図である。実施形態における基板上の回路パターンを説明するための模式図である。実施形態におけるクリームハンダ抽出用照射手段等の配置構成を示す模式図である。実施形態における照射手段の配置構成を示す断面模式図である。実施形態における光学系、特に、許容錯乱円径等の概念を説明するための模式図である。実施形態における電気的構成、制御構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１…検査装置、５…三次元計測用照射手段、６…撮像手段としてのＣＣＤカメラ、７…主制御手段、８…検査手段、８Ａ…二次元検査部、８Ｂ…三次元検査部、１１…クリームハンダ抽出用照射手段、１２…可視光照射手段としての上部リングライト、１３…紫外線照射手段としての下部リングライト。

Claims

クリームハンダ又はバンプの設けられてなる基板に対し、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線を照射可能な紫外線照射手段と、
前記基板のほぼ真上に設けられ、前記紫外線の照射された前記基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で所定の検査を行う検査手段と
を具備することを特徴とする基板の検査装置。
前記撮像手段は、可視光用の光学系を具備していること、又は、前記撮像手段は、紫外線における許容錯乱円径が、可視光における許容錯乱円径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の基板の検査装置。
クリームハンダ又はバンプの設けられてなる基板に対し、斜め方向から３６５ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ紫外線を照射可能な紫外線照射手段と、
前記基板に対し、前記紫外線照射手段よりも小さな入射角で、５２０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ可視光を照射可能な可視光照射手段と、
前記基板のほぼ真上に設けられ、前記紫外線の照射された前記基板からの反射光、及び、前記可視光の照射された前記基板からの反射光を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段にて撮像された画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で所定の検査を行う検査手段と
を具備することを特徴とする基板の検査装置。
前記検査手段は、前記可視光の画像データに基づき、前記基板上に設けられ前記クリームハンダ又はバンプ周囲に位置する電極領域を抽出しマスキングした上で、前記クリームハンダ又はバンプの領域抽出を実行することを特徴とする請求項３に記載の基板の検査装置。
前記可視光照射手段は、５９０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ橙色乃至赤色光を照射可能であることを特徴とする請求項３又は４に記載の基板の検査装置。
前記可視光照射手段は、５２０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲内にピーク波長をもつ緑色光を照射可能であることを特徴とする請求項３又は４に記載の基板の検査装置。
前記撮像手段は、可視光用の光学系を具備していること、又は、前記撮像手段は、紫外線における許容錯乱円径が、可視光における許容錯乱円径よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の基板の検査装置。
前記可視光用の光学系は、特に、前記可視光照射手段から照射される可視光の波長域に対しては色収差が適合するよう設定されていることを特徴とする請求項７に記載の基板の検査装置。
前記クリームハンダ又はバンプの頂面に形成される凹みのうち、最大の凹みの径よりも、前記撮像手段の光学系における許容錯乱円径が大きくなるよう設定されていることを特徴とする請求項２、７又は８に記載の基板の検査装置。
前記基板は青色を呈していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の基板の検査装置。
前記検査手段は、前記画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で、その面積計測、及び、計測値の判定、位置ずれ判定、ブリッジの有無判定のうち少なくとも１つの判定を実行可能であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の基板の検査装置。
前記検査手段は、さらに、前記画像データに基づき、前記クリームハンダ又はバンプの領域を抽出した上で、その高さ計測を行うことにより三次元計測を実行する三次元計測手段を具備し、当該三次元計測結果に基づき、前記クリームハンダ又はバンプの量及び高さのうち少なくとも一方について良否判定を実行する三次元検査部を具備していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の基板の検査装置。