JP2007292576A - 電子部品の外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ部品や内部に素子を内包したパッケージなどの割れ、欠けなどの外観不良部を高精度にかつ短時間で検査が可能な電子部品の外観検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】検査対象物１に照射する複数の照明手段３および４と、この照明手段３，４により照明された前記検査対象物１を撮像するための撮像素子と光学系からなる撮像部５と、撮像した前記検査対象物１の画像から外観形状の不良の有無を判断する画像処理装置５ａとを備えた外観検査装置であって、前記複数の照明手段３，４が、検査対象物１の側面全周方向から照射する第一の照明手段３と、上面方向から照射する第二の照明手段４からなり、前記第一および第二の照明手段３，４が互いに異なる色相の照明とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の外観検査で、特に素子を内包したパッケージの外観検査装置に関するものである。

樹脂モールドやセラミックパッケージなどに封止された電子部品の外観検査装置は、リング状の斜光照明や落斜照明などの単色の照明を検査対象面に照射して撮影した画像情報を画像処理装置に保存し、コントラストなどの分布を演算処理して求めることで外観不良部を検出していた。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１０−２０６２３７号公報

上記従来の外観検査装置は、外観不良の位置により明度のコントラストが得られない場合があり、検出精度が低く、自動検査後に再度検査員が目視で判断していたため検査に時間がかかっていた。

そこで、異なる色相の複数の照明を用いて外観不良部の検出精度が高い外観検査装置が開発された。例えば、一方の照明手段からは赤色の色相の光を、他方の照明手段からは緑色の色相の光を検査対象物の斜め上方の相対向する位置から照射し、撮像した画像情報から赤色、緑色の色信号に分離してその各色信号の絶対値の差から外観不良部を検出する外観検査装置である。

しかしながら、上記外観検査装置では、一側面の方向から照明するため、検査領域において色相および照度が一定とならない。そのため検査領域の全画素において得られた混色の画像情報を一旦ＲＧＢの各色相に分離し、さらに各照明手段の照度を補正した後に良品画像の各色相との差分を演算するため、情報処理量が多くなり検査に時間がかかっていた。

そこで本発明は、短時間で外観検査が可能な外観検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、検査対象物に照射する複数の照明手段と、この照明手段により照明された前記検査対象物を撮像するための撮像素子と光学系からなる撮像部と、撮像した前記検査対象物の画像から外観形状の不良の有無を判断する画像処理手段とを備えた外観検査装置であって、前記複数の照明手段が、検査対象物の側面全周方向から照射する第一の照明手段と、上面方向から照射する第二の照明手段からなり、前記第一および第二の照明手段が互いに異なる色相の照明である電子部品の外観検査装置であって、外観不良部が複数の照明手段の混色として表示することができるため、画像処理装置の演算処理量が少なくできるため短時間で外観検査が可能となる。

本発明の電子部品の外観検査装置は、検査対象物の側面全周および上面の２方向より互いに色相の異なる照明を照射するのみで、前記検査対象物の側面から上面にかかる欠けおよび傷を、第一、第二の照明の混色として可視化し検出可能であるため、検出精度が高く短時間で外観検査が可能な電子部品の外観検査装置を提供できる効果を奏するものである。

（実施の形態１）
以下実施の形態１を用いて本発明の電子部品の外観検査装置について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における電子部品の外観検査装置の構成図である。１は内部に素子を内包したチップ部品やパッケージなどの検査対象物、２は検査対象物１を載置する検査台を示しており、検査対象物１は側面全周から照射するリング状の第一の照明手段３と、上方より落斜照明する第二の照明手段４で照明され、対物レンズ６を介して撮像手段５で撮像された画像は、画像処理装置５ａに保存される。第一の照明手段３と第二の照明手段４は互いに異なる色相であるため、側面から照射する第一の照明手段３からの照明と第二の照明手段４との混色で外観不良部は表示されることになる。

撮像手段５で撮像した画像は画像処理装置５ａで保存され、データ処理が行われ、結果をパーソナルコンピュータ５ｂなどの表示装置に出力される。画像処理装置５ａは、撮像手段５から出力された画像情報から検査対象物１の検査領域を抽出し、その検査領域を所定の数の小領域に分割して各小領域の色情報（色相、明度、彩度）を抽出する色抽出部機能と、抽出した色情報と事前に登録している第一、第二の照明手段３および４の色情報と照合する比較演算機能と、比較演算した結果から所定の閾値を超えている前記小領域の面積や寸法を演算する画像処理機能を備えている。

また、第一の照明手段３および第二の照明手段４は照明切替装置４ａと電源４ｂが接続されている。第一の照明手段３は、検査対象物１に対して鉛直方向に移動可能な機構を設けており、検査終了、検査対象物１の搬出と次の検査対象物１の搬入と同期して、検査対象物１に干渉しないように上下動できるように制御されている。検査時は、この移動機構により検査対象物１の側面から第一の照明手段３を照射できるように構成されている。

図２において、９および１０は検査対象物１の側面１ａおよび１ｂから上面にかかる欠損部などの外観不良部を示している。第一の照明手段３はリング状の同軸照明とすることで検査対象物１の側面全周方向から照射が可能である。第一の照明手段３の光源は蛍光灯やＬＥＤなどから指向性の高いものを選択する。また、第二の照明手段４に第一の照明手段３と異なる色相の照明を選択する。上記のように異なる色相の照明を互いに異なる方向から照射することで、検査対象物１の上面に欠けなどの外観不良部９および１０がある場合、第一の照明手段３からの光の一部が外観不良部９および１０で上方に反射し、第二の照明手段４からの光と混色することとなる。したがって、外観不良部９および１０のみが第一、第二の照明手段３および４と異なる混色で表示されることとなる。

次に、本発明の一実施の形態における電子部品の外観検査装置の処理方法について図３を用いて説明する。

検査を開始（２１）すると、搬送機構８のインデックス機能が作動し、撮像部の同軸直下に検査対象物１を搬入する（２２）。このとき検査対象物１は、素子を内包して樹脂やセラミックなどで封止したチップ部品であり、第一の照明手段３は検査対象物１に干渉しない位置に回避している。検査対象物１が撮像部の同軸直下に搬送された後、前記検査対象物１の側面部へ照射できる位置に第一の照明手段３を降下させ、第二の照明手段４とともに点灯させる（２３）。このとき、第一の照明手段３には青（Ｂ）の色相の照明、第二の照明手段４には赤（Ｒ）の色相の照明と異なる色相の照明を選択する。次に撮像部の焦点調整を行った後（２４）、撮像して検査対象物を含む画像データを画像処理装置５ａへ保存する（２５）。

このとき、検査対象物１の上面に欠けなどの外観不良部９や１０が存在すると、その外観不良部９および１０は、第１の照明手段３の青（Ｂ）と第二の照明手段４の赤（Ｒ）の混色である紫で表示されることになる。したがって、外観不良部９および１０以外は第二の照明手段４による赤（Ｒ）で、外観不良部９および１０は紫で表示されるため欠損部を可視化することができる。本実施の形態では、第一の照明手段３に青（Ｂ）、第二の照明手段４に赤（Ｒ）を選択したが、第一、第二の照明手段３および４の色相と識別が容易な混色を成す組合せであればよい。特に画像処理装置５ａによる自動判定を導入せず、検査員が目視で判定する場合、外観不良部を示す混色として暖色系のような人間の色の認識感度の高い色を選択するとさらに良い。特に、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）を選択すると、両者の混色が黄となるため目立ちやすく不良の判定が容易になる。

画像処理装置５ａでは以下に説明するデータ処理を行う。まず初めに検査対象物を含む画像情報より、エッジ強調処理を行い検査対象物１の輪郭を抽出して検査領域を特定し、所定の数の小領域に分割する（２６）。このとき、エッジ強調処理は、明度やコントラスト差を利用して二値化してもよいし、色情報から後に詳細を説明する色相の差を利用して二値化処理を行ってもよい。小領域の分割数は多くするほど外観不良部分の検出分解能は高くなるが、画像処理装置５ａ内の信号処理回路の処理速度と、撮像手段５の画素数および検査時間を考慮して適宜決定すればよい。次に小領域に分割された各領域の色情報から色相、明度、彩度を演算する（２７）。

ここで色情報から色相、明度、彩度を演算する手法について少し詳細に説明する。

色を表す表色系はその代表的なもので、ＲＧＢ表色系、ＸＹＺ表色系、Ｌａｂ系表色系などがあり、色情報から明度、色相、彩度を表す成分に分離することができる。例えばＲＧＢ表色系は、光の三原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の加法混色で色情報を表現する。色情報をｙとすると、Ｒ、Ｇ、Ｂを三原色の振幅として以下の式で表現できる。

ｙ＝ａ・Ｒ＋ｂ・Ｂ＋ｃ・Ｂ
ここで、ａ＋ｂ＋ｃ＝０である。上記の式を用いて前記小領域の色情報ｙからＲ，Ｇ，Ｂの色相成分であるａ、ｂ、ｃを求め、予め登録しておいた第一、第二の照明手段３および４の色相成分と比較する（２８）ことで外観不良の有無を判定する。上記ＲＧＢ表色系では、Ｒ，Ｇ，Ｂの色相のみを演算することになるが、ＸＹＺ表色系やＬａｂ系表色系を用いることにより、色情報の明度および彩度も抽出することが可能となる。

ＸＹＺ表色系およびＬａｂ表色系は、ＲＧＢ表色系のように色相のみの加法混色で表現不可能な色情報を、明度および彩度を追加することで補正することが可能となる。ＸＹＺ表色系では、Ｙ成分を明度の代表値とすることができ、Ｌａｂ表色系では、Ｌ成分を明度、ａ、ｂで色相、ａ、ｂの両成分から彩度を表現することができる。

したがって、適宜用いる表色系を選択することで色相のみ、または色相と明度の両方、あるいは色相、明度、彩度のすべての色情報と第一、第二の照明手段３および４の色情報とを比較する（２８）ことで外観不良部９および１０の判定精度をさらに高めることが可能となる。例えば、検査対象物１の検査対象面がパッケージ部分のように樹脂やセラミック等の単色の場合、色相のみの差異で外観不良を判定できるため、ＲＧＢ表色系を選択すればよい。また、検査対象面に電極などがあるチップ部品の場合、前記検査対象面に反射率や色相の分布が存在することになる。このような場合は、ＸＹＺ表色系やＬａｂ表色系を選択し、色相、明度、彩度を適宜選択して組合せることで欠損部の検出精度や判定精度を高めることができる。

上記のように、小領域に分割した各領域での色情報と、予め登録しておいた第一、第二の照明手段３および４の色情報を比較し、所定の閾値を超えている前記小領域を不良と判定する（２９）。一例として、前記工程において閾値を超え不良と判定された小領域は赤色で表示し（３１）、閾値以下であり良品と判断された小領域は緑色で表示する（３０）。そして不良と判定された小領域を積算して欠損部の面積や寸法を演算する（３２）。その演算処理した値が、予め画像処理装置５ａに入力した外観不良の閾値と照合し、閾値を超えているかどうかを判定する（３３）。その結果、閾値を超えているものは外観不良と表示し（３５）、超えていないものは良品として表示し（３４）、検査対象物１を搬出して（３６）外観検査を終了（３７）する。このとき、（２２）に説明したように、搬出時には第一の照明手段３は検査対象物１に干渉しない位置に回避している。順次検査を行う場合は、搬送機構８を動作させ、（２２）から上記工程を繰り返す。

上記の装置を用いることにより外観不良部の検出精度が高くかつ短時間で外観検査が可能な電子部品の外観検査装置を提供できる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２を用いて本発明の電子部品の外観検査装置について説明する。

図１に示す本発明の一実施の形態における電子部品の外観検査装置の構成図で、側面から照射するリング状の第一の照明手段３と、上方より落斜照明する第二の照明手段４で照明された検査対象物１を、対物レンズ６および光学フィルタ７を介して撮像手段５で撮像する。このように対物レンズ６と撮像手段５の間に光学フィルタ７を設けたことが本発明の特徴である。その他の構成は、実施の形態１と同じであるため説明は簡略化する。

光学フィルタ７を第一の照明手段３と第二の照明手段４の混色のみを透過させる光学フィルタとすることで、図３の（２６）〜（３１）の工程を簡略化することができる。すなわち、光学フィルタ７により（２５）で撮像した画像は欠損部のみを示す画像として撮像され、画像処理装置５ａに保存されることになる。そのため（２７）〜（２９）の色情報の処理や照明の色情報との比較による不良の有無の判定が不要となるため、画像処理装置５ａを簡略化することが可能となる。

上記の例は波長フィルタを利用した実施の形態であるが、ＮＤフィルタなどの減光フィルタとすることで欠損部である明度の高い部分のみの抽出も可能である。

上記構成とすることで、撮像手段５には外観不良部のみの画像情報が撮像されるため、演算する情報処理量を少なくすることができ、その結果短時間で外観検査が可能な電子部品の外観検査装置を提供できる。

本発明にかかる外観検査装置は、検査対象物の側面全周および上面の２方向より互いに色相の異なる照明を照射するのみで、前記検査対象物の側面から上面にかかる欠けおよび傷を、第一、第二の照明の混色として可視化し検出可能であるため、検出精度が高く短時間で外観検査が可能な電子部品の外観検査装置を提供できる効果を奏するため、電子部品の外観検査工程などの用途として有用である。

本発明の一実施の形態における電子部品の外観検査装置の構成図 同構成図の要部斜視図 同外観検査装置のデータ処理方法の一例を示す処理フロー図

符号の説明

１ 検査対象物
２ 検査台
３ 第一の照明手段
４ 第二の照明手段
５ 撮像手段
７ 光学フィルタ

Claims (3)

1. 検査対象物に照射する複数の照明手段と、これらの照明手段により照明された前記検査対象物を撮像するための撮像部と、この撮像部により撮像した前記検査対象物の画像から外観形状の不良の有無を判断する画像処理手段とを備えた外観検査装置であって、前記複数の照明手段が、検査対象物の側面全周方向から照射する第一の照明手段と、上面方向から照射する第二の照明手段とからなり、前記第一および第二の照明手段が互いに異なる色相の照明を設けた電子部品の外観検査装置。
2. 画像処理手段が、撮像した画像の色相、明度、彩度の差異から外観形状の不良の有無を判断する画像処理手段である請求項１に記載の電子部品の外観検査装置。
3. 撮像部の光学系に第一のおよび第二の照明手段の色相を分離する光学フィルタを設けた請求項１に記載の電子部品の外観検査装置。

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