JP2006194828A

JP2006194828A - 検査装置

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Publication number: JP2006194828A
Application number: JP2005009258A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Sasai; 昌年笹井
Original assignee: MEGA TRADE KK; Mega Trade Corp
Current assignee: MEGA TRADE KK; Mega Trade Corp
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2025-01-17
Also published as: JP4399372B2

Abstract

【課題】一方向のステージの移動中に複数種類による照明パターンでの画像を取得する場合、短時間で精度良い検査を行うことのできるような検査装置を提供する。
【解決手段】プリント基板８を移動させる移動機構７と、この移動機構７による一方向の連続した移動中に照射パターンＡと照明パターンＢとを微小時間で切り換えてプリント基板８に光を照射する照明制御手段９１と、この照明制御手段９１によって照射されたプリント基板８からの反射画像をラインセンサ６で受光する受光手段９２と、この受光手段９２によって受光された画像に基づいてプリント基板８の良否を判定する判定手段９４とを設ける。そして、この切り替えられた照明パターンによる画像をステージ７０の移動が完了するまでメモリ９０の同一領域に格納し、その後、照明パターン毎に画像を分解してそれぞれを判定処理する。
【選択図】図８

Description

本発明は、プリント基板などのような検査対象物の形成状態を検査する検査装置に関するものである。

プリント基板の形成状態を検査する装置に関しては、下記の特許文献１などに記載されるようなものが存在する。

この特許文献１に記載される検査装置は、プリント基板への半田付けの状態を検査するものであり、プリント基板を載置したステージ（テーブル）を移動させ、その際、照明パターンを上方からの照明や、下方からの照明、全体の照明、角度を変えた照明などのように照明パターンを切り換えて照明を行う。そして、これらの照明パターン毎に半田付け部をエリアカメラで撮像し、必要な枚数の画像をメモリに記憶して半田付けの状態を検査できるようにしたものである。
特開平８−１４５９０３号公報

しかしながら、この特許文献１に記載される方法は、特許文献１における図８及び図１０に示す通り、１つのエリアについて複数の照明パターンによる撮像を行い、そして、検査を行った後、ステージを次の撮像エリアに移動させるというものであるため、次のような問題を生じる。

すなわち、特許文献１のように、複数の照明パターンによる撮像が終わる毎にステージを駆動させるという方法では、ステージの駆動時と停止時に画像がぶれてしまう可能性がある。特に、ラインセンサを用いて細いラインの画像を取得する場合は、この駆動と停止の繰り返しによって、同じラインを複数回撮像してしまったり、若しくは、撮像できないラインが存在してしまったりする。そして、このように画像の取得により虚報が増えるなどして、検査の精度が悪くなるといった問題が生じる。

また、上記特許文献１の構成は、照明パターンを切り換える毎に別のメモリ領域に画像を格納するものであるため、照明パターンを切り換える都度、異なる記憶領域にアクセスしなければならず、処理時間が長くなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、一方向のステージの移動中に複数の照明パターンによる画像を取得する場合、短時間で、かつ、精度の良い検査を行うことのできる検査装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の検査装置は、上記課題を解決するために、検査対象物に光を照射する照明装置と、検査対象物を照明装置に対して相対的に移動させる移動機構と、この移動機構による一方向の連続した移動中に照射パターンを変えて検査対象物に光を照射する照明制御手段と、この照明制御手段によって照射された検査対象物の反射画像を受光する受光手段と、この受光手段によって受光された画像に基づいて検査対象物の良否を判定する判定手段とを備えるようにしたものである。

このように構成すれば、一定の速度で連続的に検査対象物を移動させるために、ステージの移動時と停止時に画像のぶれを生ずるようなことがなくなり、精度良く、かつ、迅速な検査を行うことができる。特に、ラインセンサを用いて受光する場合であっても、同じラインを複数回撮像してしまうようなことや、撮像ラインの漏れなどを防止することができるようになる。

そして、このような発明において、受光手段によって受光された画像を、検査対象物の移動が完了するまでの間メモリに格納しておき、検査対象物の移動が完了した後に、この受光手段によって受光された画像を処理して検査を行う。

このようにすれば、検査対象物の画像取得工程と、検査処理工程を明確に分けることができ、トータル的な処理時間が長い場合には、これらのいずれが長いのかを把握することが容易となり、例えば、検査処理時間が長いような場合は、判定処理のためのアルゴリズムやＣＰＵを変えることなどによって、その対応を行うことができるようになる。

また、このようにメモリに画像を格納する場合、メモリの同一領域に検査対象物の画像を格納する。

このようにすれば、従来のように照明パターン毎にメモリ領域を分けて格納する場合に比べて、メモリ領域へのアクセス時間を短くすることができ、画像を記憶させるための時間を短縮化することができるようになる。

更に、このようにまとめて記憶された画像による判定を行う場合、受光された画像を照射パターン毎に分解し、その分解された画像毎、若しくは、組み合わせた画像に基づいて良否の判定を行うようにする。

このようにすれば、照明パターン毎に分けられた画像に基づいて、それぞれに最適な判定方法で検査を行うことができるようになる。また、各ピクセル毎に、若しくは、各ライン毎に複数の照明パターンで取得した画像のいずれか一つを選択し、この取得した画像に基づいて検査を行えば、例えば、右側から照射と左側から照射の２枚の画像のうち、いずれか明るい方の画像を採用し、これにより表面の色むらや影による虚報を減らして検査することができる。また、暗い方を採用することで、パターンエッジでのテカリを抑えた画像を生成することもできる。

本発明の検査装置は、検査対象物に光を照射する照明装置と、検査対象物を照明装置に対して相対的に移動させる移動機構と、この移動機構による一方向の連続した移動中に照射パターンを変えて検査対象物に光を照射する照明制御手段と、この照明制御手段によって照射された検査対象物の反射画像を受光する受光手段と、この受光手段によって受光された画像に基づいて検査対象物の良否を判定する判定手段とを備えるようにしたので、ステージの移動時と停止時に画像のぶれを生ずるようなことがなくなり、精度良く、かつ、迅速な検査を行うことができる。特に、ラインセンサを用いて受光する場合であっても、同じラインを複数回撮像してしまうようなことや、撮像ラインの漏れなどを防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、基板検査装置１００における照明装置１０１近傍の中央断面概略図を示したものであり、図２は、その照明装置１０１における正面図を、また、図３は、図２における照明基板１０を取り外した状態を示す図である。また、図４は、その照明装置１０１に取り付けられる照明基板１０のＬＥＤ１１の配列状態を示し、図５は、ブラケット３に照明基板１０や補強部材１３、プラスチック部材２１や異方性拡散フィルム２０を取り付ける状態を示した図である。また、図６（ａ）は、この照明装置１０１を用いて受光した画像を模式的に示したものであり、図６（ｂ）は、その中から照明パターンＡの画像を抽出したもの、図６（ｃ）は、照明パターンＢの画像を抽出したものである。そして、図７は、この基板検査装置１００の機能ブロック図であり、図８は、基板検査装置１００のフローチャートを示したものである。

この実施の形態における基板検査装置１００は、円筒状の照明装置１０１と、プリント基板８を載置して水平方向に移動させる移動機構７と、プリント基板８の画像を取得するラインセンサ６とを有する。そして、プリント基板８を検査する際には、プリント基板８をステージ７０上に固定して照明装置１０１の下方を一定の速度で連続的に移動させ、その際、照明装置１０１からの照明パターンを短い時間間隔で切り換えてプリント基板８を照射する。そして、その反射光をラインセンサ６で受光し、全ての画像を一旦メモリ９０に格納した後に、その画像を照明パターン毎に分解して、それぞれの画像に基づいて良否を判定するようにしたものである。以下、この基板検査装置１００の具体的構成について詳細について説明する。

プリント基板８を移動させるための移動機構７は、プリント基板８を載置する平面状のステージ７０と、このステージ７０を照明装置１０１の下方で移動させるウォームシャフト７１及びモータ７２を設けて構成される。そして、このモータ７２を駆動させることによってウォームシャフト７１を回転させ、ステージ７０を連続的に移動させる。このモータ７２は、動作が開始されてから終了するまでの間、減速や停止されることなく、常に一定の速度で駆動される。

照明装置１０１は、半円筒状に構成されるもので、側板５０の内側に円弧状のブラケット３を取り付け、そのブラケット３の上面に複数の照明基板１０を、ブラケット３の下面に異方性拡散部材２を取り付けるようにしている。この照明基板１０は、図４や図５に示すように、点光源である複数のＬＥＤ１１を実装している。このＬＥＤ１１は、列方向に沿って同一色となるように、例えば、それぞれ赤色ＬＥＤ１１（Ｒ）、緑色ＬＥＤ１１（Ｇ）、赤色ＬＥＤ１１（Ｒ）、緑色ＬＥＤ１１（Ｇ）となるように配列される。そして、各列のＬＥＤ１１は、それぞれの照明基板１０の端部に設けられたコネクタ１２（図２参照）によって図示しない照明コントローラなどに接続され、各照明基板１０毎、若しくは、各ＬＥＤ１１の列毎、若しくは、各照明基板１０の所定数のＬＥＤ１１毎に点灯や消滅などが制御される。

照明基板１０は、補強部材１３によってブラケット３に取り付けられる。この補強部材１３は、照明基板１０の撓みを防止するもので、図５に示すように、照明基板１０とほぼ同じ外形形状を有する比較的剛性の高い部材であり、その内部にＬＥＤ１１を収納するための複数の孔部１４を設けている。そして、この孔部１４にＬＥＤ１１を収納した状態で、照明基板１０をブラケット３の上面に取り付けられるようにしている。

一方、このブラケット３は、図５に示すように、照明基板１０を支持しうる半正多角形状に構成される。そして、その上面に照明基板１０の両端部を着脱可能に取り付けられるようにしている。この照明基板１０は、ラインセンサ６の受光部分、すなわち、半円筒状をなす頂点部分を除いた位置に取り付けられる。

また、このブラケット３の下面には、照明基板１０に対応した複数の異方性拡散部材２が着脱可能に取り付けられる。この異方性拡散部材２は、透明なプラスチック部材２１の下面側に異方性拡散フィルム２０を貼り付けて構成されるもので、図５に示すように、ＬＥＤ１１から照射された光を異方性拡散フィルム２０の長手方向などに拡散する。この実施の形態においては、異方性拡散フィルム２０は、入力された直線光を長手方向に例えば約４０度に拡散し、また、短手方向に約５度に拡散する。

一方、ラインセンサ６は、プリント基板８に照射された光のうち細い直線ラインの反射光を受光するもので、図１から図３に示すように、基板検査装置１００のアーム部材６０に位置調整機構６１を介してスライド可能に取り付けられる。この位置調整機構６１は、図１に示すように、アーム部材６０を包むようなコの字状の保持部材６２と、この保持部材６２をアーム部材６０に固定するネジなどの固定部材６３とを具備してなるものであり、固定部材６３を緩めてアーム部材６０上をスライドさせ、照明基板１０の隙間部分から受光できるようにしている。

次に、この基板検査装置１００の機能ブロックについて説明する。この基板検査装置１００は、ＣＰＵや記憶媒体などのハードウェア資源とハードディスクなどに格納されたソフトウェアとを協働させて実現されるもので、以下に示すような、照明制御手段９１、受光手段９２、画像分解手段９３、判定手段９４、出力手段９５などを有する。

まず、照明制御手段９１は、ステージ７０の移動に対応してＬＥＤ１１を点灯制御するもので、複数の照明パターンを短い時間間隔で切り換える。この切り換えタイミングは、画像の取得タイミングと同期して行われ、例えば、０．１ミリ秒毎に切り換えて行われる。この照明パターンとしては種々の態様が用いられ、例えば、角度、明るさ、色相を変えた照明パターンなどがある。

受光手段９２は、この照明制御手段９１によって照明パターンの切り換えられた画像をラインセンサ６で取得し、Ａ／Ｄ変換などを行った後、順次メモリ９０の同一領域に格納する。このメモリ９０に格納された画像は、照明パターンの異なるライン領域を連続させた画像であり、図６に示すように照明パターンＡと照明パターンＢとが交互に並んだ画像となる。なお、３種類以上の照明パターンを用いる場合は、照明パターンＡ、照明パターンＢ、照明パターンＣなどが交互に並んだ画像となる。

画像分解手段９３は、メモリ９０に格納された全体画像（図６（ａ））を、照明パターン毎の画像に分解する。この画像を分解する場合、ステージ７０の移動速度と照明パターンの切り換え時間を積算し、その距離に応じた画像幅を上から順に抽出する。これにより、図６（ａ）で示された画像は、図６（ｂ）に示すような照明パターンＡの画像と、図６（ｃ）に示すような照明パターンＢの画像に軍歌委される。これら画像の分解処理は、全ての画像を取得した後に行われる。

そして、判定手段９４は、この分解された照明パターン毎の画像に基づいて、プリント基板８の判定処理を行う。この判定処理としては、既に知られている一般的な手法を用いることができ、例えば、受光して二値化したデータを、予め正規のデータとして記憶されている基準データと比較することなどによって判定を行う方法などを用いることができる。このような判定により、例えば、配線パターンやパッドの傷や突起の有無や、レジストの有無、シルクの有無などが検査される。なお、この判定処理については、各照明パターンに対する画像について同一の判定手法で判定するようにしても良く、若しくは、照明パターン毎に判定手法を変えるようにしても良い。照明パターン毎に判定手法を変える方法としては、例えば、配線パターンやパッドを検査する場合は、その表面に形成された傷や突起を検査すべく、配線パターンの内側領域を輝度で検査するとともに、外側領域を形状で検査する手法などを用い、また、レジストやシルクについては、色相の変化する部分を抽出して漏れを検査する方法を用いる。なお、判定手法については、他の手法を行うことができ、上述のような判定手法に限定されるものではない。

出力手段９５は、この判定手段９４によって判定されたプリント基板８の良否の結果を出力する。この出力の態様としては、良否の判定結果だけでなく、不良と判定された場合は、その不良箇所も出力する。

次に、このように構成された基板検査装置１００の処理フローについて図８を用いて説明する。

まず、プリント基板８の形成状態を検査する場合、ステージ７０上にプリント基板８を固定し、位置合わせを行う。この位置合わせは、プリント基板８上に設けられた基準マークなどを用いて行う。そして、このようにプリント基板８の位置合わせを行った後、スタートボタンを押下することなどによってモータ７２を駆動し、プリント基板８を載置したステージ７０を移動させる（ステップＳ１）。すると、このステージ７０は照明装置１０１の下方を通過し、その際、照明装置１０１によっ光が照射される。この光の照射は、照明パターンＡ（ステップＳ２）と照明パターンＢ（ステップＳ４）を０．１ミリ秒毎に切り換えて行われ、その画像をラインセンサ６で受光して、メモリ９０の同一領域にその画像を格納していく（ステップＳ３、Ｓ５）。そして、ステージ７０の移動が完了した場合（ステップＳ６）、メモリ９０に格納されているプリント基板８の画像を読み出し（ステップＳ７）、照明パターン毎にその画像を分解処理する（ステップＳ８）。この分解処理により照明パターンＡと照明パターンＢの画像がそれぞれ抽出され、それぞれの画像を判定手段９４によって予めメモリ９０に格納されている基準データなどと比較し、配線パターンやパッド、レジスト、シルクの形成状態を判定する（ステップＳ９、Ｓ１１）。そして、いずれかの照明パターンＡ、Ｂによる判定処理で不良である旨の判定がなされた場合は（ステップＳ１０：Ｎｏ、ステップＳ１２：Ｎｏ）、そのプリント基板８は不良である旨の出力を行い（ステップＳ１４）、また、すべての照明パターンによる判定処理において良品である旨の判定がされた場合、そのプリント基板８が良品である旨の出力を行う（ステップＳ１３）。

このように上記実施の形態によれば、プリント基板８に光を照射する照明装置１０１と、プリント基板８を照明装置１０１に対して移動させる移動機構７と、この移動機構７による一方向の連続した移動中に照射パターンＡと照明パターンＢとを微小時間で切り換えてプリント基板８に光を照射する照明制御手段９１と、この照明制御手段９１によって照射されたプリント基板８からの反射画像をラインセンサ６で受光する受光手段と、この受光手段によって受光された画像に基づいてプリント基板８の良否を判定する判定手段９４とを設けるようにしたので、ステージ７０の移動時と停止時に画像のぶれを生ずるようなことがなくなり、精度良く、かつ、迅速な検査を行うことができる。特に、ラインセンサ６を用いて細いライン領域の反射光を受光する場合であっても、同じラインを複数回撮像してしまうようなことや、撮像漏れなどを生ずるようなことがなくなる。

また、受光手段９２によって受光された画像を、プリント基板８の移動が完了するまでの間、メモリ９０に格納しておき、プリント基板８の移動が完了した後に、この受光手段９２によって受光された画像に基づいてプリント基板８の良否を判定するようにしたので、プリント基板８の画像取得工程と、判定処理工程を明確に区別することができ、トータル的な処理時間が長い場合には、これらのいずれが長いのかを把握することが容易となる。そして、例えば、判定処理時間が長い場合は、判定処理のためのアルゴリズムやＣＰＵを変えることなどによって、その対応を行うことができるようになる。

更に、照明パターンの異なる画像をメモリ９０に画像を格納する場合、メモリ９０の同一領域にプリント基板８の画像を格納するようにしたので、従来のように照明パターン毎にメモリ領域を分けて格納する場合に比べて、メモリ領域毎へのアクセス時間を短くすることができ、画像を記憶させるための時間を短縮化することができるようになる。

加えて、このように取得した画像を判定する場合、受光された画像を照射パターンＡと照明パターンＢ毎に分解し、それぞれ分解された画像毎に良否を判定するようにしたので、照明パターン毎に最適な判定方法で検査を行うことができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、プリント基板８の表面に形成された配線パターンやパッド、レジスト、シルクなどを検査する場合について説明しているが、これに限らず、液晶パネルのパターン検査などにも適用することができる。

また、上記実施の形態では、照明パターンとして、照射角度や色相を異ならせる場合について説明しているが、これに限らず、照度を変更させた照明パターンについても適用することができる。

更に、上記実施の形態では、照明パターンＡと照明パターンＢを用いて画像を取得し、それぞれの照明パターンＡ、Ｂに基づいて検査する場合について説明しているが、これに限らず、各ピクセル毎に、若しくは、各ライン毎に複数の照明パターンで取得した画像のいずれか一つを選択し、この取得した組み合わせ画像に基づいて検査を行うようにしても良い。例えば、右側から照射と左側から照射の２枚の画像のうち、いずれか明るい方の画像を採用し、これにより表面の色むらや影による虚報を減らして検査することができる。また、暗い方を採用することで、パターンエッジでのテカリを抑えた画像を生成することもできる。

加えて、上記実施の形態では、移動機構７を用いてステージ７０を移動させる場合について説明したが、これとは逆に、照明装置１０１を移動させるようにしても良い。すなわち、相対的に、ステージ７０と照明装置１０１を移動させるようにすれば良い。

本発明の一実施の形態における照明装置の中央断面概略図同形態における照明装置の正面概略図図３における照明装置の基板を取り外した状態図同形態におけるＬＥＤの配列状態を示す図同形態におけるブラケットへの取り付け状態を示す図同形態における取得された画像を示す図同形態における基板検査装置の機能ブロック図同形態における検査処理を示すフローチャート

符号の説明

１００・・基板検査装置
１０１・・・照明装置
１０・・・照明基板
１１（１１Ｇ、１１Ｒ）・・・ＬＥＤ
６・・・ラインセンサ
７・・・移動機構
７０・・・ステージ
７１・・・ウォームシャフト
７２・・・モータ
８・・・プリント基板
９０・・・メモリ
９１・・・照明制御手段
９２・・・受光手段
９３・・・画像分解手段
９４・・・判定手段
９５・・・出力手段

Claims

検査対象物に光を照射する照明装置と、検査対象物を照明装置に対して相対的に移動させる移動機構と、この移動機構による一方向の連続した移動中に照射パターンを変えて検査対象物に光を照射する照明制御手段と、この照明制御手段によって照射された検査対象物の反射画像を受光する受光手段と、この受光手段によって受光された画像に基づいて検査対象物の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする検査装置。
前記受光手段が、検査対象物の移動が完了するまでの間、検査対象物の反射画像を受光してメモリに格納するものであり、前記判定手段が、検査対象物の移動が完了した後に、この受光手段によって受光された画像に基づいて検査対象物の良否を判定するものである請求項１に記載の検査装置。
前記受光手段が、メモリの同一領域に検査対象物の反射画像を格納するものである請求項２に記載の検査装置。
前記判定手段が、受光された画像を照射パターン毎に分解し、当該分解された画像毎、若しくは、組み合わせた画像に基づいて良否を判定するものである請求項３に記載の検査装置。