JP2010044024A - 印刷はんだ検査装置、及び印刷はんだ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板上のはんだの変位を、レジストの底部の位置からの変位として測定する。
【解決手段】第１のセンシング手段（ＯＳ１，Ｄ１，Ｄ２）により、プリント板の表面の測定点に垂直に、レジストが透過する波長０．７６〜０．９μｍ内の近赤外光を照射し、測定点からの散乱光を受光する。データ処理部３は、その第１のセンシング手段の出力に基づいてプリント板の表面における各測定点における変位を求める。第２のセンシング手段は、同じ測定点に垂直に対し所定角度斜めの角度で近赤外光を照射し測定点で正反射した正反射光を受光する。測定点判定部５は、その第２のセンシング手段の出力に基づく輝度データにより少なくとも測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する。測定演算部７は、その識別の結果とデータ処理部が求めた変位とを受けて、レジスト箇所底部の変位を基準として、はんだ箇所の変位を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品等を表面実装するためのプリント板上に、クリーム状はんだが印刷されたときのはんだの形成状態を測定し、検査する印刷はんだ検査装置及びその方法に関する。特に、プリント板には、はんだが印刷される箇所（以下、「はんだ箇所」と言う。）であって回路パターン（パッド）が顕わにされ、部品が取り付け可能なパッド部と、回路パターンの上に近赤外光が透過可能なレジストが塗布されたレジスト部（はんだが印刷されない部分）があるが、この発明は、実際に印刷されたはんだの変位（高さ）をレジスト部の下部にあるパッド面（回路パターン面）からの高さとして測定できる技術に係る。

パッド面からはんだの高さ（変位）を測定する技術として、本出願人が先に出願した特許文献１の技術がある。特許文献１の技術は、プリント板の表面の測定点を、可視光を垂直に照射してその散乱光によりプリント板表面第１の変位を求め、斜めから可視光を照射しその正反射光により第２の変位を求め、それらの第１の変位、又は第２の変位のいずれかを選択して測定点の変位を測定する変位測定装置である。具体的には、予め、レジスト面を測定して、そのときの第１の変位及び第２の変位と、レジストの厚さとの関係を関数として記憶しておき、実際に、被被測定対象のプリント基板を測定するときに、レジスト面を照射したときの第１の変位と第２の変位を基に上記の関数を参照してレジスト面の厚さからレジスト下部のパッド面の位置を推定し、パッド面の位置を基準としたはんだ箇所における第１の変位及び第２の変位を求めていた。

特願２００７−２８４７６８号

上記特許文献１の技術は、可視光で測定していたが、可視光を半透明なレジスト面にほぼ垂直に照射すると、一部は透過するものの、一部は反射する。その透過した光の反射光だけつかめれば、その下部のパッド面の変位が測定できるが、透過しないで表面で反射する光と透過して反射する光の双方を取り込んで測定するので、上記のように予め、それらの反射とレジスト厚さとの関係を関数的に把握しておく必要があった。

しかしながら、その後の試験で、可視光の代わりに近赤外光で、レジスト面を垂直に照射するとほとんどが透過するので、その下部にあるパッド面の変位を測定できることが分かった。一方、近赤外光で斜めに照射するとレジストの表面でほとんど反射することも分かった。

つまり、図４に示すようにプリント板１（以下、「基板」と言う。）に張られているパッド１ｃの面（例えば、銅箔の配線パターン面）の上にレジスト１ａとはんだ１ｂが形成されている。そのレジスト１ａに図５（ａ）に示すように斜めに近赤外光を照射しても可視光同様に正反射する。一方、可視光を図５（ｂ）に示すように垂直に照射すると上記したように、レジスト１ａの表面とパッド１ｃの双方からの反射があるが、図５（ｃ）に示すように近赤外光で垂直に照射するとほとんどが透過し、その底部にあるパッド１ｃで反射する。つまり、近赤外光による垂直照射によりレジスト１ａの下部のパッド１ｃの変位（高さ）を測定できることが分かった。

本発明の目的は、近赤外光によりレジスト底部の変位を測定し、その底部の変位を基準としたはんだの変位（高さ）を測定できる印刷はんだ検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、パッド面にはんだが印刷されたはんだ箇所とレジストが塗布されたレジスト箇所を有するプリント板の該表面の測定点に垂直に、前記レジストが透過する波長０．７６〜０．９μｍ内の近赤外光を照射し、該測定点からの散乱光を受ける第１のセンシング手段（ＯＳ１，Ｄ１，Ｄ２）と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第２のセンシング手段（ＯＳ２，Ｄ３）とを含む変位センサ（２）と、第１のセンシング手段の出力に基づいて前記プリント板の表面における各測定点における変位を求めるデータ処理部（３）と、前記第２のセンシング手段の出力に基づく輝度データにより少なくとも前記測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する測定点判定部（５）と、該識別の結果と前記データ処理部が求めた変位とを受けて、前記レジスト箇所を測定点としたときの該レジスト箇所底部にあるパッド面に対する前記はんだ箇所の高さを求める測定演算部（７）と、を備えた。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１のセンシング手段は測定点の輝度データを出力し、 前記測定点判定部は、該第１のセンシング手段の輝度データ及び前記第２のセンシング手段の輝度データを基に、予め記憶していた閾値と比較することにより、前記測定点が前記はんだ箇所と前記レジスト底部の前記パッドとを識別し、前記測定演算部は、該識別の結果と前記データ処理部が求めた変位を基に、該パッド面からの該はんだ箇所の高さを求める構成とした。

請求項３に記載の発明は、パッド面にはんだが印刷されたはんだ箇所とレジストが塗布されたレジスト箇所を有するプリント板の該表面の測定点に垂直に前記レジストが透過する波長０．７６〜０．９μｍ内の近赤外光を照射し、該測定点からの散乱光を受ける第１のセンシング手段（ＯＳ１，Ｄ１，Ｄ２）と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第２のセンシング手段（ＯＳ２，Ｄ３）とを含む変位センサ（２）と、前記第２のセンシング手段の出力に基づく輝度データにより少なくとも前記測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する測定点判定部（５）を有し、該識別結果を受けて、前記レジスト箇所を測定点として該測定点の底部にある前記パッド面からの散乱光を受光したときの前記第１のセンシング手段の出力を基に前記パッド面の変位を算出し、さらに、前記はんだ箇所を測定点として該はんだ箇所からの散乱光を受光したときの該第１のセンシング手段の出力に基づいて、該パッド面からの該はんだ箇所の高さ求める変位測定部（１００）と、を備えた。

請求項４に記載の発明は、パッド面にはんだが印刷されたはんだ箇所とレジストが塗布されたレジスト箇所を有するプリント板の該表面の測定点に垂直に前記レジストが透過する波長０．７６〜０．９μｍ内の近赤外光を照射し、該測定点からの散乱光を受ける第１のセンシング手段（ＯＳ１，Ｄ１，Ｄ２）と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第２のセンシング手段（ＯＳ２，Ｄ３）とを含む変位センサ（２）を準備する段階と、前記変位センサを、前記はんだ箇所及びレジスト箇所を含む前記プリント基板上を相対的に走査させて、前記第１のセンシング手段の出力と前記第２のセンシング手段の出力を取得する走査段階と、第１のセンシング手段の出力に基づいて前記走査された各測定点における変位を求める変位演算段階と、前記第２のセンシング手段の出力に基づいて前記測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する測定点判定段階と、該識別結果と前記変位演算段階で求めた変位とを受けて、前記レジスト箇所を測定点としたときの該レジスト箇所底部にある前記パッド面の変位と、前記はんだ箇所の変位とから、該パッド面からの該はんだ箇所の高さを求める測定演算段階と、を備えた。

レジスト面に対して垂直に近赤外光を照射する構成であるから、直接的にレジスト底部にあるパッド面の変位を測定でき、かつそのパッド面からのはんだ箇所の高さ（変位）を測定できる。

本発明に係る印刷はんだ検査装置の実施形態を図を用いて説明する。図１は実施形態の内、変位センサ及び変位測定部（変位検出装置）の機能構成を示す図であって、変位センサと被測定物間を相対的に走査して検査する形態の図である。図２は実施形態の内、検査部の機能構成を示す図である。図４は、図１の変位センサの実施形態の変形であって、変位センサ内で光源により光学的走査を行うタイプの実施形態を示す図である。

図１を用いて、変位センサ２を用いた変位測定を行う変位測定部１００の機能構成について説明する。

図１で変位センサ２は、一枚の板状の基板あるいは平板上の基台（以下、「基台」と言う。不図示）に、第１の近赤外光源ＯＳ１ａと、第１の受光手段Ｄ１と、第２の受光手段Ｄ２と、第２の近赤外光源ＯＳ２ａと、第３の受光手段Ｄ３と、を互いの位置関係を固定して、一体的に１筐体を成すように形成されている。第１の近赤外光源ＯＳ１ａは、波長が０．７６〜０．９μｍ内のいずれかの光（ビーム）を発生し、基板１の表面の測定点（対象位置）を垂直方向から第１光軸に沿って光（以下、光のビームであるが「光」と称する。）を照射する位置にある。第１の近赤外光源ＯＳ１ａの波長を０．７６〜０．９μｍとしたのは、レジスト１ａを垂直に入射した場合にそのレジスト１ａを透過する波長であること（ほぼ０．７６μｍ以上）、そして、入手しやすい或いは安価なものであること（ほぼ０．９μｍ以下、）からである。

第１の受光手段Ｄ１は測定点にて該第１の光軸に対して第１の角度θ１で形成される第１の散乱光路上に配置されている。第２の受光手段Ｄ２は、第１の光軸に対して第１の散乱光路と反対側に第２の角度θ２で形成される第２の散乱光路上に配置され、散乱光を受光している（以上が「第１のセンシング手段」である）。第２の近赤外光源ＯＳ２ａは、波長が０．７６〜０．９μｍ内のいずれかの光（ビーム）を発生し、第１の光軸に対して斜めの角度θ３を成す第２の光軸の光で測定点を照射する。そして第３の受光手段Ｄ３は、測定点にて第２の光源の第２の光軸に対して第３の角度２θ３で形成される正反射光路上に配置され、正反射光を受光している（以上が、「第２のセンシング手段」である。）。

また、第１の受光手段Ｄ１、第２の受光手段Ｄ２のそれぞれは、所定長さの受光面を有し、測定点からの散乱光を受光したときの該所定長さ方向における受光位置に応じて光変位情報を検出する位置検出器（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が用いられている。ＰＳＤは、長さ方向に光検出素子が配置され、その長さ方向の両端からの位置を示す情報としてそれらの各端部からその位置に応じた電気量である出力Ａ、出力Ｂが出力されるとその変位情報は（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）で示される。ＰＳＤは、測定点の変位により受光位置が変わり、その受光位置に応じた電気量を出力する素子、つまり変位を電気量に表して出力する素子である。ＰＳＤの代わりに、フォトダイオード・アレイやＣＣＤ等で直接、受光位置を変位を示す情報として出力する構成としても良い。

第１の受光手段Ｄ１、第２の受光手段Ｄ２のそれぞれは、測定点がはんだ１ｂの場合は、その表面からの反射光を受けてその変位を検出し、測定点が透過性を有するレジスト１ａの場合は、その底部の変位、つまり底部にあるパッド１ｃ、もしくはパッド１ｃが無い基板１そのものの表面の変位を検出することになる。また、第１の受光手段Ｄ１、第２の受光手段Ｄ２のそれぞれは、測定点における光量情報（輝度データ）も併せて出力する。これは、レジスト１ａの下部にパッド１ｃが在るか無いか（無い場合は、基板１そのものの表面になる。）どうかの判定に利用される。ただし、パッド１ｃは、上記したように（図４参照）銅箔パターンとして作られており、はんだ１ｂやレジスト１ａ等に比し薄い。そのため、パッド１ｃ（「パッド面」と言うことがある。）からのはんだ１ｂの高さと、基板１からのはんだ高さとが実質的に同じであると見なせる、或いは見なしても良いと言う場合は、第１の受光手段Ｄ１、第２の受光手段Ｄ２からの光量情報、及びそれに基づくパッド１ｃの有無の判定は不要である。

さらに、第３の受光手段Ｄ３は、斜めに照射された近赤外光は測定点がはんだ１ｂであるか、レジスト１ａであるかに拘わらずそれらの表面（透過しない）で反射するのでその反射光量を測定して光量情報（輝度データ）を出力する。この光量情報は、測定点がレジスト１ａかはんだ１ｂかの判定に用いられる。

なお、図１で、走査機構４は、モータ等の駆動源及びベルト等の駆動機構を有し、基板１，もしくは変位センサ２、或いはそれらの双方を相対的に移動させることにより、走査させる。図１において変位センサ２を、第１の受光手段Ｄ１等の各要素が配列された配列方向と直交する方向（図１の紙面に直交する奥行き方向）へ主走査させながら変位測定をさせ、１主走査を終了すると、次に配列方向（図１の紙面に平行な方向）に移動（副走査）して、位置を変えて主走査して変位測定を行う。この動作を繰り返すことにより、基板１の、所望範囲についての変位測定を行わせる。なお、走査方向は一例であり、他の方向であっても良い。

制御部６は、パネル等（不図示）からの指示により例えば、はんだが印刷された基板１の所望測定範囲の指示を受け、その所望範囲についての走査指示を走査機構４へ送って上記のように走査させる。走査にあたっては、第１の近赤外光源ＯＳ１ａと第２の近赤外光源ＯＳ２ａが同一波長の光源を利用した場合であって正反射光と散乱反射光との相互干渉の問題が無ければそれらの光源による同時照射でもよい。この相互干渉が問題になる場合は、基板１上の同一の走査位置（測定点）で第１の近赤外光源ＯＳ１ａと第２の近赤外光源ＯＳ２ａを交互に切り替える構成とする。異なる波長の光源を利用した場合は、波長選択フィルターで区別して検出できるので必ずしも切り替える必要はなく、同時に出力させる構成としても良い。

データ処理部３及び測定演算部７は、各受光手段からの出力を基に測定点における変位（データ）を算出している。そして、測定点判定部５によりレジスト１ａとはんだ１ｂが識別されて、レジスト１ａの底部（パッド１ｃ）からのはんだ高さを算出している。

具体的には、加算器３ａ、加算器３ｂ、演算部３ｃ、メモリ３ｄ、測定点判定部５及び測定演算部７が、次の（１）〜（４）の動作を行う。
（１）前記変位センサ２が走査機構４の制御により、基板１上をはんだ１ｂ、レジスト１ａにかかわりなく相対的に走査する。そして、上記の第１の受光手段Ｄ１と第２の受光手段Ｄ２で受光する。加算器３ａは、第１の受光手段Ｄ１の出力Ａ１及び第２の受光手段Ｄ２が出力するＡ２を受けて、Ａｘ＝Ａ１＋Ａ２を算出して出力する。加算器３ｂは、第１の受光手段Ｄ１の出力Ｂ１及び第２の受光手段Ｄ２が出力するＢ２を受けて、Ｂｘ＝Ｂ１＋Ｂ２を算出して出力する。

（２）演算部３ｃは、Ａｘ＝Ａ１＋Ａ２及びＢｘ＝Ｂ１＋Ｂ２より、変位出力Ｌｘ＝（Ａｘ−Ｂｘ）／（Ａｘ＋Ｂｘ）を算出し、これを制御部６の指示で変位センサ２を走査している走査機構４の走査位置（測定点）に対応して、メモリ３ｄに記憶させる。このとき、測定点がレジスト１ａにおける変位出力は、レジスト１ａの底部における変位を示す。その底部にパッド１ｃがある場合はそのパッド１ｃの変位であり、基板１そのものであればその表面の変位である。つまり、上記したように、第１の近赤外光源ＯＳ１ａの波長が０．７６〜０．９μｍとされ、レジスト１ａを垂直に入射した場合には、そのレジスト１ａを透過しパッド１ｃもしくは基板１で反射した反射光を受けて測定された変位であるからである。ただし、この時点では、測定点がはんだ１ｂの変位出力かレジスト１ａの底部の変位出力かの区別はされていない。このように演算部３ｃで算出され、メモリ３ｄに記憶される変位は、いわば、基板１の既知の特定点の高さを基準として測定され、或いはその高さで校正されたとき（例えば、特定点における変位センサ２からの変位出力Ｌｘを０に校正）の変位（高さ）である。特定点としては、例えば、むき出しの銅箔パターン（パッド）がある。以下、基準を示していない変位、比較対象を示していない変位は、この特定点を基準とした変位（高さ）を示す。

また、レジスト１ａの底部のパッド１ｃの有無を判定する場合は、第１の受光手段Ｄ１又は／及び第２の受光手段Ｄ２からの散乱反射光の光量情報も測定点毎に併せて記憶させる。

（３）一方、測定点判定部５は、第３の受光手段Ｄ３の出力（輝度データ）を受けて、測定点がはんだ１ｂとレジスト１ａとでは、反射光の光量（輝度）が違うことを利用して、変位センサ２の走査位置（測定位置）がはんだ１ｂであるか、レジスト１ａであるかを識別している。つまり、測定点判定部５は、予めはんだ１ｂを特定するための輝度の閾値（或いは閾値範囲）と、レジスト１ａを特定するための輝度の閾値（或いは閾値範囲）を記憶しておいて、第３の受光手段Ｄ３の出力とそれらの閾値を比較して、はんだ１ｂとレジスト１ａとを識別している。そしてその識別結果を受けて、測定点、その測定点における変位出力Ｌｘ、及びその測定点の識別結果をメモリ３ｄに記憶させている。したがって言い方換えれば、変位出力Ｌｘをはんだ１ｂの変位出力をＬｈ、レジスト１ａの底部についての変位出力をＬｒと区別して記憶されている。

（４）測定演算部７は、メモリ３ｄから測定点がはんだ１ｂであるときの変位出力Ｌｈと、そのはんだ１ｂの近傍周辺で測定点がレジスト１ａであるときのその底部の変位出力Ｌｒとから、レジスト１ａの底部についての変位出力Ｌｒを基準とするはんだ高さＬ＝Ｌｈ−Ｌｒを求める。

ただし、上記したように、レジスト１ａの底部にあるパッド１ｃの変位出力Ｌｒｐからはんだ１ｂの高さを求める場合は、測定演算部７は、メモリ３ｄに測定点に対応して記憶されている第１の受光手段Ｄ１又は／及び第２の受光手段Ｄ２からの光量情報であって、測定点がレジスト１ａであるところの光量情報を受けて、レジスト１ａの底部にパッド１ｃがあるかどうかを判別するパッド判定手段を有している。つまり、パッド１ｃがある場合は光量が大きくなり、パッド１ｃがない場合は、光量が小さいので、予めそれらを識別する閾値を記憶しておいて、測定点がレジスト１ａであるところの第１の受光手段Ｄ１又は／及び第２の受光手段Ｄ２からの光量情報と比較して判定している。そして、その判定によりパッド１ｃがあるときの変位出力をＬｒｐとすると、測定演算部７は、パッド１ｃの変位出力Ｌｒｐを基準とするはんだ高さＬ＝Ｌｈ−Ｌｒｐを求める。はんだ高さＬは言い換えれば、パッド（面）１ｃに対するはんだの高さを示す。

ここでは、測定演算部７が、測定点がレジスト１ａであるところの光量情報を受けて、レジスト１ａの低部にパッド１ｃがあるかどうかを判別するパッド判定手段を有するとして説明したが、測定点判定部５にパッド判定手段を有しても良い。

つまり、測定点判定部５が、はんだ１ｂ、レジスト１ａ、レジスト１ｂの底部のパッド１ｃ、レジスト１ａの底部の基板１の表面を識別する閾値（或いは閾値の範囲とを記憶しておき、第１の受光手段Ｄ１又は／及び第２の受光手段Ｄ２からの散乱反射光の光量情報、及び第３の受光手段からの正反射光の光量情報を受けて、各閾値を参照し、それぞれを識別する。そして、識別結果を、演算部３ｃが出力する変位出力Ｌｘとともに測定点に対応して記憶してもよい。つまり、ここで、変位出力がＬｘが、はんだ１ｂの変位出力Ｌｈか、レジスト底部のパッド１ｃの変位出力Ｌｒｐか、レジスト底部の基板１の表面そのものの変位かを識別して記憶することになる。測定演算部７は、はんだ１ｂの変位出力Ｌｈと、レジスト底部のパッド１ｃの変位出力Ｌｒｐとを読み出して、パッド１ｃに対するはんだ１ｂの高さＬ＝Ｌｈ−Ｌｒｐを計算する。

なお、変位出力Ｌｒは高さを求めるべきはんだ１ｂの近傍周辺のレジスト１ａを測定点（パッド１ｃ有無の区別なし）としたときの変位出力Ｌｒの平均値を求めることが好ましい。変位出力Ｌｒｐの場合も、同様に、平均値またはＬｒｐは、高さを求めるべきはんだ１ｂの近傍周辺のレジスト１ａを測定点とし、かつパッド１ｃが在るところの変位出力Ｌｒｐの平均値を求めることが好ましい。

実施形態における一連の動作を説明する。
ステップＳ０１：パッド１ｃ面にはんだが印刷されたはんだ１ｂとレジストが塗布されたレジスト１ａを有する基板１の表面の測定点に対して、波長が０．７６〜０．９μｍ内のいずれかを有する第１の近赤外光源ＯＳ１ａにより光（近赤外光）を垂直に照射し、その散乱反射光を第１の受光手段Ｄ１及びＤ２で受光し、一方第２の近赤外光源ＯＳ２ａにより光（近赤外光）を斜めに照射し、その正反射光を第３の受光手段Ｄ３で受光する変位センサ２を準備する。

ステップＳ０２：制御部６からの指示によって走査機構４が基板１もしくは変位センサ２のいずれかを相対的に移動させることで、測定点の走査を行い。第１の受光手段Ｄ１、第２の受光手段Ｄ２及び第３の受光手段Ｄ３の出力を取得する。

ステップＳ０３：加算器３ａ及び加算器３ｂは、第１の受光手段Ｄ１からの一方の出力Ａ１及び他方の出力Ｂ１を受け、第２の受光手段Ｄ２からの一方の出力Ａ２ａ及び他方の出力Ｂ２を受けて、Ａｘ＝Ａ１＋Ａ２、Ｂｘ＝Ｂ１＋Ｂ２を算出する。この時点では、加算器３ａ及び加算器３ｂは、走査される測定点毎に各受光手段からの出力を受けて、算出しており、はんだ１ｂ、レジスト１ａのいずれのデータかを区別していない。

ステップＳ０４：演算部３ｃは、出力Ａｘ＝Ａ１＋Ａ２、Ｂｘ＝Ｂ１＋Ｂ２を受けて、Ｌｘ＝（Ａ３―Ｂ３）／（Ａ３＋Ｂ３）を算出して、メモリ３ｄに測定点に対応させて記憶させる。

ステップＳ０５：測定点判定部５は、第３の受光手段Ｄ３の出力を受けて、予め記憶している閾値と比較して、変位センサ２の走査位置（測定位置）がはんだ１ｂであるか、レジスト１ａであるかを識別し、その識別結果を演算部３ｃが求めた変位出力Ｌｘとともに測定点に対応させてメモリ３ｄに記憶させている。

ステップＳ０６：測定演算部７は、メモリ３ｄから測定点がはんだ１ｂであるときの変位出力Ｌｈと、そのはんだ１ｂの近傍周辺で測定点がレジスト１ａであるときのその底部の変位出力Ｌｒとを読み出して、レジスト１ａの底部の変位出力Ｌｒを基準とするはんだ高さＬ＝Ｌｈ−Ｌｒを求める。これを各はんだ１ｂの箇所毎に行う。

以上のように、本発明においては、近赤外光を用いた散乱反射変位測定系の光学系と正反射変位測定系の光学系を備えて、レジスト１ａの底部からのはんだ１ｂの高さを求めることができる。

ただし、レジスト底部のパッド１ｃからのはんだ１ｂの高さを求める場合は、上記のステップＳ０５で、測定点判定部５は、第１の受光手段Ｄ１及び第２の受光手段Ｄ２からの光量情報、及び第３の受光手段Ｄ３の出力（光量情報）を受けて、予め記憶している閾値と比較して、変位センサ２の走査位置（測定位置）がはんだ１ｂであるか、レジスト１ａであるかを識別し、かつレジスト１ａの底部にあるパッド１ｃであるか否かを識別し、その識別結果を演算部３ｃが求めた変位出力Ｌｘ（Ｌｈ、Ｌｒｐを読み出し可能に記憶）とともに測定点に対応させてメモリ３ｄに記憶（Ｌｈ、Ｌｒｐを読み出し可能に記憶）させ、上記ステップ０６で、測定演算部７は、測定点がはんだ１ｂであるときの変位出力Ｌｈと、そのはんだ１ｂの近傍周辺で測定点がパッド１ｃで変位出力Ｌｒｐとを読み出して、パッド１ｃの変位出力Ｌｒｐを基準とするはんだ高さＬ＝Ｌｈ−Ｌｒｐを求める。

次に図２を用いて、検査部２００の機能構成を説明する。その図２で画像処理部８は、制御部６から基板１のレイアウト情報（配置図）と走査して測定しているときの位置情報とを受け、測定演算部７からその位置情報における高さ（変位出力）Ｌを受けて、レイアウト上に変位に応じてはんだ１ｂの量的な形状を表す立体画像を形成することにより、画像として再現出力する。

例えば、画像処理部８は、測定演算部７の変位出力Ｌと、制御部６からの基板１の測定点（測定点の座標）とから測定したエリア（測定点の集合領域：例えば、基板１上に印刷されたクリームはんだ１ｂ面）における面積（例えば、はんだ印刷された面積）や体積（例えば、はんだ量）を表す画像データを生成する。比較部９は、制御部６からそのエリアにおける、設計値等をレファレンス（面積や体積）として受けて、画像データとレファレンスとの差を演算し出力する。なお、画像データに変換することなく、その測定点において測定した変位（高さ：例えば、はんだ１ｂの高さ）とレファレンス（この場合は、例えば、測定点における設計上の高さ）との差を出力しても良い。上記では、はんだの面積や体積の例で説明したが、はんだの位置ズレ等の判定も可能である。

判定部１０は、レファレンスに対応する許容値を制御部６から受けて、比較部９からの出力と比較し、比較部９の出力が、許容値内であれば合格とし、許容値外であれば不良（否）と判定する。

表示部１１は、判定部１０の判定結果を表示する。また、制御部６からレイアウト情報（例えば、プリント基板のはんだ箇所の配置図）を受けて表示し、レイアウトのどの位置におけるはんだ１ｂが不良（否）であり、合格であるかを識別可能に表示してもよい。また、それらと別に或いは併せて、画像処理部８で生成した画像データに基づく画像を表示させて、どの箇所のはんだ状態が不良であり、合格であるかを識別可能に表示させることもできる。

［変位測定部の変形例］
上記では、測定点の変位を算出した後に、測定点判定部５の判定結果に基づいて、はんだ１ｂとレジスト１ａに振り分けて、レジスト１ａの底部からのはんだ１ｂの高さを求める構成であった。しかし、測定点判定部５の判定結果に基づいて、変位センサ２の出力、加算器３ａ、３ｂの出力のいずれでもはんだ１ｂとレジスト１ａの各データに振り分けができる。したがって、振り分けて加算器３ａ、３ｂ及び演算部３ｃで演算し、その結果から、レジスト１ａの底部からのはんだ１ｂの高さを求める構成であっても良い。

したがって、表現を変えれば、変位測定部１００は、測定点判定部５が第３の受光手段Ｄ３の出力に基づく光量情報（輝度データ）により測定点がはんだ１ｂであるかレジスト１ａであるかを識別結果を受けて、前記レジスト１ａを測定点として測定点の底部からの散乱光を受光したときの第１のセンシング手段の出力を基にレジスト１ａの底部の変位を算出し、さらに、はんだ１ｂを測定点としたときのそのはんだ１ｂからの散乱光を受光したときの第１のセンシング手段の出力に基づいてレジスト１ａの底部の変位を基準としたはんだ１ｂの高さ（変位）を求める構成であると言える。

［変位センサの他の実施形態］
変位センサ２の他の実施形態としての変位センサ２ａを図３に示す。図３（ａ）は変位センサ２ａを上面から見た図で、図３（ｂ）は側面から見た図で、いずれも各素子間の光路を示す図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の矢視Ａ又は矢視Ｂから見た光路を示す図である。図３において、図１と同一符号の要素は同一機能を有する。

この変位センサ２ａが図１の実施形態との構成上の主な違いは、図１の実施形態では、変位センサ２の全体を機構的に移動させて主走査を行っていたが、この変形例における変位センサ２ａでは、ポリゴンミラーＰＭの回転を利用して主走査を行う点である。副走査は、上記の実施形態と同様、変位センサ２ａ又は基板１の何れか或いは双方を機構的に移動させることで行う。主走査、副走査の走査方向は第１の実施形態と同じである（異なっても良い）。したがって、図１の走査機構４は、この他の実施形態では副走査だけ担当する。同様に、図１の制御部６は、主走査については、直接に、変位センサ２ａのポリゴンミラーＰＭを制御して主走査を行わせる。その他の構成は、次の説明にある以外、図１と同じである。

この場合の走査位置（測定点）の位置情報は、ポリゴンミラーＰＭを回転駆動する駆動部（不図示）におけるポリゴンミラーＰＭを回転させるときに回転角に応じたタイミング信号を生成しているので、そのタイミング信号と制御部６からの副走査指示により決まる。したがって、メモリ３ｄに記憶される測定点の情報としては、上記タイミング信号と副走査指示に基づいて記憶される。

図３を基に変位センサ２ａの光学的構成について説明する。第１の受光手段Ｄ１、第２の受光手段Ｄ２、及び第３の受光手段Ｄ３は、図１の実施形態で説明したものと同じ構成で、同じ機能・動作をするが、主走査方向に対して主走査の距離に対応する幅（図３（ａ）で紙面の上下方向、図３（ｂ）では、紙面の奥行き方向）を持ってセンシングできる構成にされている。受光レンズＫ１ａと結像レンズＫ１ｂの組み合わせ、受光レンズＫ２ａと結像レンズＫ２ｂとの組み合わせ、及び、受光レンズＫ３ａと結像レンズＫ３ｂの組み合わせは、それぞれ集光機能素子Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を構成するものであり、受光レンズＫ１ａ、Ｋ２ａ、Ｋ３ａで集光した光（反射光）を平行光にし、その平行光を受けた結像レンズＫ１ｂ、Ｋ２ｂ、Ｋ３ｂが各受光手段Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３へ結像させる機能を有する。これらも、各受光手段Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３と同様に主走査方向に対して主走査の距離だけ幅（図３（ａ）で紙面の上下方向、図３（ｂ）では、紙面の奥行き方向）を持って、受光、結像可能な構成にされている。

図３（ａ）（ｂ）において、レーザＯＳＣ１ａ、ハーフミラーＯＳＣ１ｂ、ミラーＯＳＣ１ｃ、ミラーＯＳＣ１ｄ、ポリゴンミラーＰＭ、ミラーＯＳＣ１ｅ、ｆθレンズＯＳＣ１ｆ、及びミラーＯＳＣ１ｇの全体が、等価的に図１の第１の近赤外光源ＯＳ１ａに相当する。但し、主走査をポリゴンミラーＰＭで行う点で異なる。また、レーザＯＳＣ１ａ、ハーフミラーＯＳＣ１ｂ、ミラーＯＳＣ２ａ、ミラーＯＳＣ１ｃ、ポリゴンミラーＰＭ、ミラーＯＳＣ２ｂ、及びｆθレンズＯＳＣ２ｃの全体は、等価的に図１の第２の近赤外光源ＯＳ２ａに相当する。図３（ｃ）は、図３（ｂ）の矢視Ａ、Ｂから見た図で、光路方向が変換される様子を示す図である。

次に主として、光路及び主走査について説明する。レーザＯＳＣ１ａから出力された光は、ハーフミラーＯＳＣ１ｂで一部が分岐されてミラーＯＳＣ１ｃ及びミラーＯＳＣ１ｄで反射されてポリゴンミラーＰＭへ入力される。ポリゴンミラーＰＭへ入力された光は、ポリゴンミラーＰＭの回転（図３（ａ）で右回転）により、ミラーＯＳＣ１ｅへ回転に応じた角度で出射される。ミラーＯＳＣ１ｅは受けた光を受けたときの角度に対して正反射した光路で折返し、ｆθレンズＯＳＣ１ｆへ送る。ｆθレンズＯＳＣ１ｆは、ポリゴンミラーＰＭの回転に応じた角度で入射される光を図３（ｃ）に示すように、回転に応じて広がる角度の光路を一定の間隔で走査方向へ並列に並ぶ光路に変換して、その光路を通してミラーＯＳＣ１ｇへ送る。ミラーＯＳＣ１ｇは、受けた光を垂直方向から測定点へ照射させる。このとき、図３（ｂ）では、ポリゴンミラーＰＭの回転に応じて、測定点は、紙面の手前から奥行き方向へ主走査されることになる。第１の受光手段Ｄ１及び第２の受光手段Ｄ２は、ミラーＯＳＣ１ｇからの照射に対する測定点からの散乱光を受けて変位を測定する。

一方、レーザＯＳＣ１ａから出力された光の内、ハーフミラーＯＳＣ１ｂで分岐された残りの光は、ミラーＯＳＣ２ａで反射されてポリゴンミラーＰＭへ入力される。ポリゴンミラーＰＭへ入力された光は、ポリゴンミラーＰＭの回転により、ｆθレンズＯＳＣ２ｃへ回転に応じた角度で出射される。ｆθレンズＯＳＣ２ｃは、ｆθレンズＯＳＣ１ｆと同様に、ポリゴンミラーＰＭの回転に応じた角度で入射される光を図３（ｃ）に示すように、走査方向へ並列に一定の間隔で並ぶ光路を通して、かつ垂直に対して一定角度θ３を成す斜め上から測定点へ照射させる。このとき、図３（ｂ）では、ポリゴンミラーＰＭの回転に応じて、測定点は、紙面の奥行きから手前へ主走査されることになる（ミラーＯＳＣ１ｇからの垂直な光による走査とは逆方向）。第３の受光手段Ｄ３は、ｆθレンズＯＳＣ２ｃからの照射に対する測定点からの正反射光を受けて変位測定する。

上記のように、ミラーＯＳＣ１ｇからの出力光は上記の散乱反射測定系（第１のセンシング手段）の光源の役割を担い、ｆθレンズＯＳＣ２ｃからの出力光は上記の正反射測定系（第２のセンシング手段）の光源の役割を担う。しかし、両者の光は、照射する測定点は同じであるが、同一のポリゴンミラーＰＭを使用しているため走査方向が逆になる。言い換えれば、散乱反射測定系と正反射測定系とでは、同一の主走査において、同一測定点で走査時間と方向が異なることになる。これは測定の順序が異なるだけであり、同一測定点を双方で測定する点においては変わりはない。また、走査するときの時間差は短時間であり影響は少ない。また、走査方向が異なることによる照射位置誤差は許容範囲内に抑えることが可能である。

上記のように、散乱反射測定系と正反射測定系とを同時に実施すると、同一波長のレーザＯＳＣ１ａを用いているため干渉（クロストーク）が生じ、誤差が生じる可能性がある。この場合は、例えば、図３（ａ）でポリゴンミラーＰＭの８角形の一辺をその軸中心から臨む角度をγとすると、ポリゴンミラーＰＭの０〜γ／２の回転の間に正反射測定系で測定し、ポリゴンミラーＰＭの残りのγ／２〜γの回転で、正散乱反射系で測定するように構成することにより、各辺毎に交互測定が行え、クロストークを防止することができる。そのためには、ポリゴンミラーＰＭへの入射角度、位置等を考慮して調整すれば実施できる（不図示）。

この変位センサ２ａを用いた印刷はんだ検査の仕方は、上記図１の実施形態と同様にして行える。

実施形態の内、変位センサ及び測定部の機能構成を示す図であって、変位センサと被測定物間を相対的に走査して検査する形態の図である。 第１の実施形態の内、検査部の機能構成を示す図である。 第１の実施形態の変形であって、変位センサ内で光源により光学的走査を行うタイプの実施形態を示す図である。 プリント板におけるレジスト、はんだ及びパッドの関係を示す図である。 レジストにおける可視光、近赤外光の透過、反射を説明するための図である。

符号の説明

１ 基板（プリント板）、 ２ 変位センサ、 ３ データ処理部、
３ａ、３ｂ 加算器、 ３ｃ 演算部、 ３ｄ メモリ、
４ 走査機構、 ６ 制御部、 ７ 測定演算部、 ８ 画像処理部、 ９ 比較部、 １０ 判定部、 １１ 表示部、 １００ 変位測定部、 ２００ 検査部、
Ｄ１ 第１の受光手段、Ｄ２ 第２の受光手段、Ｄ３ 第３の受光手段、
Ｋ１ａ，Ｋ２ａ，Ｋ３ａ 受光レンズ
Ｋ１ｂ，Ｋ２ｂ，Ｋ３ｂ 結像レンズ
ＯＳＣ１ａ レーザ（近赤外光）、 ＯＳＣ１ｂ ハーフミラー、
ＯＳＣ１ｃ，ＯＳＣ１ｄ，ＯＳＣ１ｅ、ＯＳＣ１ｇ ミラー
ＯＳＣ２ａ，ＯＳＣ２ｂ ミラー
ＯＳＣ１ｆ，ＯＳＣ２ｃ ｆθレンズ
ＰＭ ポリゴンミラー

Claims (4)

1. パッド面にはんだが印刷されたはんだ箇所とレジストが塗布されたレジスト箇所を有するプリント板の表面の測定点に垂直に、前記レジストが透過する波長０．７６〜０．９μｍ内の近赤外光を照射し、該測定点からの散乱光を受ける第１のセンシング手段（ＯＳ１，Ｄ１，Ｄ２）と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第２のセンシング手段（ＯＳ２，Ｄ３）とを含む変位センサ（２）と、
   第１のセンシング手段の出力に基づいて前記プリント板の表面における各測定点における変位を求めるデータ処理部（３）と、
   前記第２のセンシング手段の出力に基づく輝度データにより少なくとも前記測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する測定点判定部（５）と、
   該識別の結果と前記データ処理部が求めた変位とを受けて、前記レジスト箇所を測定点としたときの該レジスト箇所底部にあるパッド面に対する前記はんだ箇所の高さを求める測定演算部（７）と、を備えたことを特徴とする印刷はんだ検査装置。
2. 前記第１のセンシング手段は測定点の輝度データを出力し、
   前記測定点判定部は、該第１のセンシング手段の輝度データ及び前記第２のセンシング手段の輝度データを基に、予め記憶していた閾値と比較することにより、前記測定点が前記はんだ箇所と前記レジスト底部の前記パッド面とを識別し、
   前記測定演算部は、該識別の結果と前記データ処理部が求めた変位を基に、該パッド面からの該はんだ箇所の高さを求めることを特徴とする請求項１に記載の印刷はんだ検査装置。
3. パッド面にはんだが印刷されたはんだ箇所とレジストが塗布されたレジスト箇所を有するプリント板の該表面の測定点に垂直に前記レジストが透過する波長０．７６〜０．９μｍ内の近赤外光を照射し、該測定点からの散乱光を受ける第１のセンシング手段（ＯＳ１，Ｄ１，Ｄ２）と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第２のセンシング手段（ＯＳ２，Ｄ３）とを含む変位センサ（２）と、
   前記第２のセンシング手段の出力に基づく輝度データにより少なくとも前記測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する測定点判定部（５）を有し、該識別結果を受けて、前記レジスト箇所を測定点として該測定点の底部にある前記パッド面からの散乱光を受光したときの前記第１のセンシング手段の出力を基に前記パッド面の変位を算出し、さらに、前記はんだ箇所を測定点として該はんだ箇所からの散乱光を受光したときの該第１のセンシング手段の出力に基づいて、該パッド面からの該はんだ箇所の高さ求める変位測定部（１００）と、を備えたことを特徴とする印刷はんだ検査装置。
4. パッド面にはんだが印刷されたはんだ箇所とレジストが塗布されたレジスト箇所を有するプリント板の該表面の測定点に垂直に前記レジストが透過する波長０．７６〜０．９μｍ内の近赤外光を照射し、該測定点からの散乱光を受ける第１のセンシング手段（ＯＳ１，Ｄ１，Ｄ２）と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第２のセンシング手段（ＯＳ２，Ｄ３）とを含む変位センサ（２）を準備する段階と、
   前記変位センサを、前記はんだ箇所及びレジスト箇所を含む前記プリント基板上を相対的に走査させて、前記第１のセンシング手段の出力と前記第２のセンシング手段の出力を取得する走査段階と、
   第１のセンシング手段の出力に基づいて前記走査された各測定点における変位を求める変位演算段階と、
   前記第２のセンシング手段の出力に基づいて前記測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する測定点判定段階と、
   該識別結果と前記変位演算段階で求めた変位とを受けて、前記レジスト箇所を測定点としたときの該レジスト箇所底部にある前記パッド面の変位と、前記はんだ箇所の変位とから、該パッド面からの該はんだ箇所の高さを求める測定演算段階と、を備えたことを特徴とする印刷はんだ検査方法。

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