JP2010071844A - Apparatus for inspecting appearance of substrate and method for measuring height of solder fillet - Google Patents

Apparatus for inspecting appearance of substrate and method for measuring height of solder fillet Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a height measurement accuracy of a solder fillet and provide a high-reliability inspection. <P>SOLUTION: A method for measuring the height of the solder fillet includes the steps of, while irradiating a substrate with a coaxial epi-illumination infrared light and each chromatic light of red, green, and blue, imaging the fillet 102 on the substrate with a camera having a function to separate and receive the infrared light and visible lights; setting a measurement line L along with a direction of a series of specular light image areas of each illumination light in a generated image; detecting boundary points A1 to A6 of each of the specular light image areas and a dark area on this line L; applying to the boundary points A1 to A5 of each of the specular light image areas inclination angles obtained from angles representing boundaries of respective corresponding irradiation angle ranges; relating each of the inclination angles to coordinates D1 to D5 of each of the points A1 to A5; setting an approximation curve indicating a variation of the inclination angle on the line L; and integrating the approximation curve, targeting a range corresponding to the point A1 to the point A6, and identifying a measurement value obtained by this computation as the height of the solder fillet. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、はんだ付け後の部品実装基板を対象として、当該基板に形成されたはんだフィレットの高さを検査する基板外観検査装置、ならびにこの検査に適用されるはんだフィレットの高さ計測方法に関する(以下、はんだフィレットを単に「フィレット」という場合もある。)。   The present invention relates to a board appearance inspection apparatus for inspecting the height of a solder fillet formed on a board for a component-mounted board after soldering, and a solder fillet height measuring method applied to this inspection ( Hereinafter, the solder fillet may be simply referred to as “fillet”).

出願人は、従前より、赤、緑、青の3種類の色彩光をそれぞれ入射角が異なる方向から照射する照明装置と2次元カラーカメラとを具備する基板外観検査装置を多数開発している(特許文献1参照。)。この検査装置では、上記の照明装置およびカメラにより、基板上のフィレットの傾斜状態が各色彩光の正反射光像領域の分布パターンにより表された画像を生成し、これらの領域の位置や面積に基づきフィレットの形状の適否を判断するようにしている。   The applicant has developed a large number of board appearance inspection apparatuses including a lighting device that irradiates three types of color light of red, green, and blue from directions with different incident angles, and a two-dimensional color camera. (See Patent Document 1). In this inspection apparatus, the illumination device and the camera generate an image in which the inclination state of the fillet on the substrate is represented by the distribution pattern of the specular reflection light image areas of each color light, and the positions and areas of these areas are determined. Based on this, the suitability of the fillet shape is determined.

また、はんだフィレットの適否に関する外観検査においては、フィレットの高さを計測し、その計測値により、はんだが十分に濡れ上がっているかどうかを判断する場合がある。この種の検査に関する発明として、特許文献2に記載されたものがある。   Further, in the appearance inspection regarding the suitability of the solder fillet, the height of the fillet may be measured, and it may be determined whether the solder is sufficiently wet based on the measured value. There exists what was described in patent document 2 as invention regarding this kind of test | inspection.

この特許文献2には、緯度方向に所定の角度おきに配置された複数の点光源(LED)を順に点灯し、各照明光の正反射光像領域(輝点)からサンプリングした点の座標と照明光の入射角との関係に基づき、対応する箇所の傾きを求め、各傾きを積分することにより、はんだフィレットの高さを求めることが記載されている。また各サンプリング点から測定対象物の形状を表す近似式を求め、この近似式を積分演算の対象とすることも、示されている(4頁右欄45行〜5頁左欄37行)。   In Patent Document 2, a plurality of point light sources (LEDs) arranged at predetermined angles in the latitude direction are sequentially turned on, and the coordinates of the points sampled from the regular reflection light image area (bright spot) of each illumination light It describes that the height of the solder fillet is obtained by obtaining the inclination of the corresponding portion based on the relationship with the incident angle of the illumination light and integrating each inclination. It is also shown that an approximate expression representing the shape of the object to be measured is obtained from each sampling point, and this approximate expression is the target of integration calculation (page 4, right column, line 45 to page 5, left column, line 37).

さらに、この特許文献2に記載された具体例では、円球状のカバーにLEDを経線方向に10度ごと、緯度方向に5度毎に配置した構成の照明装置を、カメラと基板との間に配置し、同じ経線上に位置する各LEDを順に点灯しながら点灯毎に撮像を行い、各照明光に対応する輝点の重心、および輝点における傾きを求める。またカメラに内蔵された落射照明機構を用いてはんだと基板との境界を求め、この境界に最も近い輝点の重心と当該境界との中点を傾きの開始点に設定する。そして、各輝点の中点につき、それぞれ傾きの開始点からの距離Lと先に算出した傾きΘとを適用して、LとtanΘとの積を順に累計する演算を実行することにより、各中点に対応する高さZを求める(6頁右欄〜7頁、第4図、第5図)。 Furthermore, in the specific example described in Patent Document 2, an illumination device having a configuration in which LEDs are arranged on a spherical cover every 10 degrees in the meridian direction and every 5 degrees in the latitude direction is provided between the camera and the substrate. It arranges and images each time it lights up, turning on each LED located on the same meridian in order, and obtains the centroid of the bright spot corresponding to each illumination light and the inclination at the bright spot. In addition, a boundary between the solder and the substrate is obtained using an epi-illumination mechanism built in the camera, and the center of gravity of the bright spot closest to the boundary and the midpoint of the boundary are set as the tilt start point. Then, for each of the bright points, the distance L i from the starting point of the inclination and the previously calculated inclination Θ i are applied, and an operation for sequentially accumulating the product of L i and tan Θ i is executed. Thus, the height Z i corresponding to each midpoint is obtained (right column on page 6 to page 7, FIGS. 4 and 5).

さらに、特許文献2には、隣り合う光源の発光色を変更してこれらを同時に点灯して撮像を行うことにより、各光源に対応する輝点を色彩により分離して検出することも記載されている(8頁右欄10〜23行目)。   Further, Patent Document 2 also describes that the luminescent spots corresponding to each light source are separated and detected by changing the emission color of adjacent light sources and simultaneously lighting these to perform imaging. (Page 8, right column, lines 10-23).

特公平6−1173号公報Japanese Patent Publication No.6-1173 特公平7−97022号公報Japanese Patent Publication No. 7-97022

特許文献2の5頁に記載された発明は、各照明光の正反射光像領域からそれぞれ1点をサンプリングし、これらの点にそれぞれ対応する光源の配置位置から割り出した照明の方向(以下、これを「基準の照明方向」という。)に応じた傾斜角度を適用している。しかし、実際の照明光はある程度の角度範囲からはんだに照射され、正反射光像領域からサンプリングされた点が基準の照明方向に対応するかどうかは定かでないから、高さの計測値の精度を確保するのは困難である。   The invention described on page 5 of Patent Document 2 samples one point from each specularly reflected light image area of each illumination light, and the illumination direction (hereinafter referred to as the following) determined from the position of the light source corresponding to each of these points. This is referred to as “reference illumination direction”). However, the actual illumination light is applied to the solder from a certain angle range, and it is not certain whether the points sampled from the specular reflection image area correspond to the reference illumination direction. It is difficult to secure.

また特許文献2の7頁には、各正反射光の重心間の中点を求め、これらの中点に、それぞれ対応する2つの照明方向の一方に基づく傾斜角度を適用して傾きを求めることが記載されているが、これらの中点にはいずれの光源からの光も照射されていない(第5図参照)から、傾きの計測値が正しくないことは明らかである。   Also, on page 7 of Patent Document 2, the midpoint between the centroids of each specularly reflected light is obtained, and the inclination is obtained by applying an inclination angle based on one of two corresponding illumination directions to each of the midpoints. However, since the light from any light source is not irradiated to these midpoints (see FIG. 5), it is clear that the measured value of the inclination is not correct.

また、最近では、基板の高密度化に伴い、カメラに正反射光を導くのが困難なほど急峻な面を含むフィレットが多数存在するため、照明光の正反射光像が現れる範囲を処理するだけでは、はんだの高さを正しく認識するのは困難である。たとえば、ランドから立ち上がる箇所が平坦に近く、部品側電極に向かうにつれて徐々に傾斜が急になるフィレットでは、部品の近傍が暗領域となって傾斜角度を特定できない。またランドの近傍の傾斜が最も急で、部品に近づくほど傾斜が緩やかになるような形状のフィレットでは、フィレットの立ち上がり部分が暗領域となって傾斜角度を特定できない。したがって、いずれの形状のフィレットについても、ランドから部品の近傍までのはんだの濡れ上がり高さを正確に求めるのは困難である。   Also, recently, as the density of the substrate increases, there are many fillets that include surfaces that are so steep that it is difficult to guide the specular reflection light to the camera, so the range in which the specular reflection image of the illumination light appears is processed. By itself, it is difficult to correctly recognize the height of the solder. For example, in a fillet where the part rising from the land is nearly flat and the slope gradually becomes steeper toward the part-side electrode, the vicinity of the part becomes a dark region and the inclination angle cannot be specified. Further, in a fillet having a shape in which the slope in the vicinity of the land is the steepest and the slope becomes gentler toward the part, the rising portion of the fillet becomes a dark region, and the slope angle cannot be specified. Therefore, it is difficult to accurately determine the solder wetting height from the land to the vicinity of the component for any shape fillet.

特許文献2には、複数のサンプリング点と傾きとの関係を近似式で表し、この近似式を積分することによりはんだフィレットの高さを求めることが記載されているが、傾斜角度の特定が可能な点を精度良く検出することや、ランドから部品の近傍までの範囲に正反射光像が現れない箇所がある点を考慮した演算を行うことに関しては、何ら示されていない。   Patent Document 2 describes that the relationship between a plurality of sampling points and inclinations is expressed by an approximate expression, and the height of the solder fillet is obtained by integrating the approximate expression, but the inclination angle can be specified. There is no indication regarding accurate detection of such a point or performing an operation taking into account a point where a specularly reflected light image does not appear in the range from the land to the vicinity of the component.

この発明は上記の問題点に着目し、はんだフィレットの暗領域となっている箇所を含む傾斜面全体の傾斜角度の変化を精度良く求めることによって、はんだフィレットの高さの計測精度を向上し、もって信頼度の高い検査を行うことを、課題とする。   This invention pays attention to the above-mentioned problem, improves the measurement accuracy of the height of the solder fillet by accurately determining the change in the inclination angle of the entire inclined surface including the solder fillet dark area, Therefore, the task is to perform a highly reliable inspection.

この発明による基板外観検査装置は、はんだ付け後の部品実装基板を検査対象として、当該検査対象基板の被検査面に直交する方向に光軸を合わせて配備された撮像手段と、波長範囲がそれぞれ異なる複数の照明光を検査対象基板から見た各照明光の照射角度範囲が一連に連なるようにして前記基板に照射する照明手段と、複数の照明光による照明下で撮像手段により生成された画像中の正反射光像領域を用いて被検査面に形成されたはんだフィレットの高さを計測する計測手段と、計測された高さの適否を判別する判別手段とを具備する。   The substrate visual inspection apparatus according to the present invention is configured such that the component mounting substrate after soldering is an inspection target, the imaging means arranged with the optical axis aligned in the direction orthogonal to the surface to be inspected of the inspection target substrate, and the wavelength range respectively An illumination unit that irradiates the substrate with a plurality of different illumination lights viewed from the inspection target substrate so that the irradiation angle range of each illumination light is continuous, and an image generated by the imaging unit under illumination with the plurality of illumination lights Measuring means for measuring the height of the solder fillet formed on the surface to be inspected using the regular specular light image area, and discriminating means for discriminating the suitability of the measured height.

この検査装置では、上記した課題を解決するために、照明手段を、複数の照明光のうちの1つを撮像手段の光軸に沿う方向から照射するように構成する。また計測手段に、以下の記憶手段、計測ライン設定手段、座標検出手段、近似曲線設定手段、高さ特定手段を設ける。   In this inspection apparatus, in order to solve the above-described problem, the illumination unit is configured to irradiate one of a plurality of illumination lights from a direction along the optical axis of the imaging unit. The measurement means is provided with the following storage means, measurement line setting means, coordinate detection means, approximate curve setting means, and height specifying means.

記憶手段には、各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に連なって現れた方向における各正反射光像領域の境界に対応する傾斜角度として、それぞれ対応する照射光の照射角度範囲の境界を表す角度から求めた傾斜角度が登録される。計測ライン設定手段は、基板の画像において、各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に連なり、かつ最も基板に近い方向から照射された照明光の正反射光像領域の隣に暗領域が現れているはんだフィレットを対象に、各正反射光像領域の並び方向に沿う計測ラインを少なくとも1本設定する。   The storage means stores the corresponding illumination light as an inclination angle corresponding to the boundary of each regular reflection light image region in the direction in which the regular reflection light image region of each illumination light appears in the order of the size of each illumination angle range. The tilt angle obtained from the angle representing the boundary of the irradiation angle range is registered. The measurement line setting means includes a regular reflection light image region of illumination light irradiated from the direction closest to the substrate, and the regular reflection light image region of each illumination light is connected in order of the size of each irradiation angle range in the substrate image. At least one measurement line is set along the direction in which the specularly reflected light image areas are arranged for a solder fillet in which a dark area appears next to the target.

座標検出手段は、各正反射光像領域および暗領域について、それぞれ計測ライン上における当該領域の境界点の座標を検出する。近似曲線設定手段は、各正反射光像領域の境界点にそれぞれ記憶手段中の対応する傾斜角度を適用し、これらの境界点の座標と傾斜角度との関係に基づき、計測ラインにおける傾斜角度の変化を表す近似曲線を設定する。高さ特定手段は、座標検出手段により検出された座標の中の最小値から最大値までの範囲を対象に近似曲線を積分し、この演算により得た積分値をはんだフィレットの高さとして特定する。   The coordinate detecting means detects the coordinates of the boundary point of the regular reflection light image area and the dark area on the measurement line. The approximate curve setting means applies the corresponding inclination angles in the storage means to the boundary points of each regular reflection light image area, and based on the relationship between the coordinates of these boundary points and the inclination angles, Set an approximate curve that represents the change. The height specifying means integrates the approximate curve for the range from the minimum value to the maximum value in the coordinates detected by the coordinate detection means, and specifies the integrated value obtained by this calculation as the height of the solder fillet. .

平坦な面から所定の角度までの範囲で傾斜角度が徐々に変化するはんだ面を対象に、上記の照明手段および撮像手段による撮像を行うと、各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に連なって現れた画像を生成することができる。この場合、各正反射光像領域の境界(領域間の境界のほか、連なりの両端にある領域の周囲に対する境界を含む。)の傾斜角度は、それぞれ対応する照明光の照射角度範囲の境界を表す角度により求めることができる。また、撮像対象のはんだ面に各照明光の正反射光像領域により表される範囲より急峻な面が含まれる場合には、基板に最も近い方向から照射される照明光の正反射光像領域の隣に、正反射光像が形成されない暗領域が現れる。   When the above illumination means and imaging means are used to image a solder surface whose inclination angle gradually changes in a range from a flat surface to a predetermined angle, the regular reflection light image areas of each illumination light are respectively irradiated. It is possible to generate an image that appears in the order of the size of the angle range. In this case, the inclination angle of the boundary of each specular light image area (including the boundary between the areas and the boundary with respect to the periphery of the area at both ends of the series) is the boundary of the irradiation angle range of the corresponding illumination light. It can be obtained from the angle to represent. In addition, if the solder surface to be imaged includes a surface that is steeper than the range represented by the specular reflection light image area of each illumination light, the specular reflection light image area of the illumination light irradiated from the direction closest to the substrate A dark region where no specularly reflected light image is formed appears next to.

この発明による検査装置では、上記の原理に基づき、各照明光の正反射光像領域が一連に連なる方向に沿う計測ラインを設定し、各正反射光像領域およびその隣の暗領域について、それぞれ計測ライン上における境界点の座標を特定する。また、これらの境界点のうち、各照明光の照射角度範囲から対応する傾斜角度を特定することが可能な正反射光像領域の境界点の座標にそれぞれ対応する傾斜角度を適用し、各座標と傾斜角度との関係に基づき、計測ラインにおける傾斜角度の変化を精度良く表した近似曲線を設定する。さらに、暗領域を含む各領域の境界点の座標の中の最小値から最大値までの範囲を対象に近似曲線を積分することによって、フィレットの傾斜が生じている範囲全体の傾斜角度を積分することができる。よって、はんだフィレットの高さを精度良く求めることが可能になり、検査の精度も確保することができる。また、各照明光により照明下で一度の撮像を行うことにより、傾斜角度の特定が可能な複数の境界点を見つけることができるので、短い時間で精度の良い検査を行うことが可能になる。   In the inspection apparatus according to the present invention, based on the above principle, a measurement line is set along a direction in which the regular reflection light image areas of each illumination light are continuously connected, and each regular reflection light image area and the dark area adjacent thereto are respectively set. Specify the coordinates of the boundary point on the measurement line. In addition, among these boundary points, an inclination angle corresponding to each of the coordinates of the boundary point of the regular reflection light image area that can specify the corresponding inclination angle from the illumination angle range of each illumination light is applied, and each coordinate is applied. Based on the relationship between the inclination angle and the inclination angle, an approximate curve that accurately represents the change in the inclination angle in the measurement line is set. Furthermore, by integrating the approximate curve for the range from the minimum value to the maximum value in the coordinates of the boundary points of each area including the dark area, the inclination angle of the whole area where the fillet inclination occurs is integrated. be able to. Therefore, the height of the solder fillet can be obtained with high accuracy, and the inspection accuracy can be ensured. Further, by performing imaging once under illumination with each illumination light, it is possible to find a plurality of boundary points where the inclination angle can be specified, so that it is possible to perform an accurate inspection in a short time.

上記の検査装置の好ましい態様では、照明手段は、色彩が異なる複数の可視光をそれぞれ撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から照射するとともに、撮像手段の光軸に沿う方向から非可視光(赤外光、紫外光など)を照射する。また、撮像手段は、入射した光を可視光と非可視光とに分離する手段と、分離された可視光を受け付けてカラー画像を生成する第1の画像生成手段と、分離された非可視光を受け付けてモノクロ画像を生成する第2の画像生成手段とを含むように構成され、計測手段は、第1および第2の画像生成手段が同じタイミングで生成した画像から各照明光の正反射光像領域を抽出するように構成される。   In a preferred aspect of the inspection apparatus, the illumination unit emits a plurality of visible lights having different colors from directions oblique to the optical axis of the imaging unit, and is invisible from the direction along the optical axis of the imaging unit. Irradiate light (infrared light, ultraviolet light, etc.). The imaging means includes means for separating incident light into visible light and invisible light, first image generation means for receiving the separated visible light and generating a color image, and separated invisible light. And a second image generation unit that generates a monochrome image by receiving the first and second image generation units from the images generated by the first and second image generation units at the same timing. It is configured to extract an image region.

第1および第2の画像生成手段は、それぞれCCDなどの撮像素子として、入射光を分離する手段とともに1つのカメラ筐体に組み込むことができる。または、各画像生成手段を、それぞれ個別のカメラとして分離し、入射光を分離する手段も各カメラとは別体に構成してもよい。   Each of the first and second image generating means can be incorporated in one camera housing together with a means for separating incident light as an image pickup device such as a CCD. Alternatively, each image generation means may be separated as an individual camera, and the means for separating incident light may be configured separately from each camera.

上記の態様によれば、各色彩の可視光による正反射光像領域は、カラー画像中にそれぞれの照明光に対応する色彩をもって現れ、非可視光による正反射光像領域はモノクロ画像中に現れる。よって、これらの正反射光像領域を明確に分離して検出することができるから、実際に照明光の関係に応じた傾斜角度の変化が生じている箇所を対象に、高さ計測に必要な座標の検出を行って、精度の良い演算を実行することが可能になる。   According to the above aspect, the specularly reflected light image area by visible light of each color appears in the color image with a color corresponding to each illumination light, and the specularly reflected light image area by invisible light appears in the monochrome image. . Therefore, since these specularly reflected light image areas can be clearly separated and detected, it is necessary for height measurement in a place where the change of the inclination angle according to the relationship of the illumination light actually occurs. It is possible to perform accurate calculation by detecting coordinates.

つぎに、この発明によるはんだフィレットの高さ計測方法は、はんだ付け後の部品実装基板を検査対象として、当該検査対象基板の被検査面に直交する方向に光軸を合わせて撮像手段を配備するとともに、波長範囲が異なる複数の照明光を検査対象基板から見た各照明光の照射角度範囲が一連に連なるようにして基板に照射し、各照明光による照明下で撮像手段により生成された画像中の正反射光像領域を用いて被検査面に形成されたはんだフィレットの高さを計測する。   Next, in the solder fillet height measuring method according to the present invention, the component mounting board after soldering is to be inspected, and the imaging means is arranged by aligning the optical axis in the direction perpendicular to the surface to be inspected of the board to be inspected. At the same time, a plurality of illumination lights having different wavelength ranges are irradiated on the substrate so that the irradiation angle ranges of the illumination lights viewed from the inspection target substrate are connected in series, and an image generated by the imaging unit under illumination with each illumination light The height of the solder fillet formed on the surface to be inspected is measured using the regular reflected light image area.

この方法では、まず、複数の照明光のうちの1つが撮像手段の光軸に沿う方向から照射されるようにして、各照明光を照射しながら撮像を行う。つぎに、上記の撮像により生成された画像において、各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に連なり、かつ基板に最も近い方向から照射される照明光の正反射光像領域の隣に暗領域が現れているはんだフィレットを対象に、各正反射光像領域の並び方向に沿う計測ラインを少なくとも1本設定する。つぎに、各正反射光像領域および暗領域について、それぞれ計測ライン上における当該領域の境界点の座標を検出する。つぎに、各正反射光像領域の境界点につき、それぞれ対応する照明光の照射角度範囲の境界を表す角度に基づき傾斜角度を特定し、これらの境界点の座標と傾斜角度との関係に基づき計測ラインにおける傾斜角度の変化を表す近似曲線を設定する。最後に、各正反射光像領域および暗領域につきそれぞれ検出された座標の中の最小値から最大値までの範囲を対象に近似曲線を積分し、この演算により得た積分値をはんだフィレットの高さとして特定する。   In this method, first, imaging is performed while irradiating each illumination light such that one of a plurality of illumination lights is irradiated from a direction along the optical axis of the imaging means. Next, in the image generated by the imaging described above, the specularly reflected light of the illumination light irradiated from the direction closest to the substrate, in which the specularly reflected light image regions of the illumination lights are consecutive in the order of the size of the respective irradiation angle ranges. At least one measurement line is set along the direction in which the specularly reflected light image regions are arranged for a solder fillet in which a dark region appears next to the image region. Next, for each specular light image area and dark area, the coordinates of the boundary point of the area on the measurement line are detected. Next, for each boundary point of each specular reflection image area, an inclination angle is specified based on an angle representing the boundary of the irradiation angle range of the corresponding illumination light, and based on the relationship between the coordinates of these boundary points and the inclination angle. An approximate curve representing the change in the tilt angle in the measurement line is set. Finally, the approximate curve is integrated over the range from the minimum value to the maximum value in the coordinates detected for each specular light image area and dark area, and the integrated value obtained by this calculation is calculated as the height of the solder fillet. Identified as

上記の基板外観検査装置およびはんだフィレットの高さ計測方法によれば、はんだフィレットにかかる正反射光像領域から信頼度の高い傾斜角度を特定できる点を検出し、この検出結果を用いて、暗領域となっている箇所を含む傾斜面全体の傾斜角度の変化を精度良く表す近似曲線を設定して積分を行うことができる。よって、はんだフィレットの高さの計測精度を向上して、信頼度の高い検査を実施することが可能になる。   According to the above-described board appearance inspection apparatus and solder fillet height measuring method, a point at which a highly reliable tilt angle can be specified is detected from the specularly reflected light image region applied to the solder fillet, and this detection result is used to detect darkness. Integration can be performed by setting an approximate curve that accurately represents the change in the inclination angle of the entire inclined surface including the region. Therefore, it is possible to improve the measurement accuracy of the height of the solder fillet and perform a highly reliable inspection.

図1は、この実施例の基板外観検査装置の電気構成例を示すブロック図である。
この検査装置は、はんだ付け後の基板を検査対象として、各部品のはんだフィレットなどを対象とした外観検査を行うもので、カメラ1、第1および第2の照明部2A,2B、Xステージ部3、Yステージ部4、制御処理部5などにより構成される。また、ここには図示していないが、この検査装置には、検査対象の基板を水平な姿勢で支持するための基板支持テーブルや、基板を搬出入するための搬出入機構なども設けられる。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of the substrate visual inspection apparatus according to this embodiment.
This inspection apparatus performs an appearance inspection on a soldered fillet of each component with a soldered substrate as an inspection target, and includes a camera 1, first and second illumination units 2A and 2B, and an X stage unit. 3, a Y stage unit 4, a control processing unit 5, and the like. Although not shown here, the inspection apparatus is also provided with a substrate support table for supporting the substrate to be inspected in a horizontal posture, a loading / unloading mechanism for loading / unloading the substrate, and the like.

Xステージ部3は、カメラ1および照明部2A,2Bを基板支持テーブルの上方で支持し、Yステージ部4は基板支持テーブルを支持する。いずれのステージ部3,4とも、その支持対象を、一軸に沿って移動させることが可能である。また一方のステージ部による移動の方向は、他方のステージ部による移動の方向に直交する関係にある。   The X stage unit 3 supports the camera 1 and the illumination units 2A and 2B above the substrate support table, and the Y stage unit 4 supports the substrate support table. In any of the stage portions 3 and 4, the support target can be moved along one axis. The direction of movement by one stage unit is orthogonal to the direction of movement by the other stage unit.

カメラ1には、カラー撮像用のCCD11(R,G,Bの各色成分用の画素を具備する単板CCDである。)とモノクロ撮像用のCCD12とが組み込まれる。
第1の照明部2Aは、赤、緑、青の各可視光をそれぞれ異なる方向から照射し、第2の照明部は赤外光を照射する。CCD11は、可視光の反射光を受光してカラー画像を生成し、CCD12は赤外光の反射光を受光してモノクロ画像を生成する。
The camera 1 incorporates a CCD 11 for color imaging (a single-plate CCD having pixels for each color component of R, G, B) and a CCD 12 for monochrome imaging.
The first illumination unit 2A emits red, green, and blue visible lights from different directions, and the second illumination unit emits infrared light. The CCD 11 receives reflected light of visible light to generate a color image, and the CCD 12 receives reflected light of infrared light to generate a monochrome image.

制御処理装置5は、コンピュータによる制御部50に、撮像制御部51、各CCD11、12に対応する画像入力部52A,52B、各照明部2A,2Bに対応する照明制御部53A,53B、Xステージ駆動部54、Yステージ駆動部55、メモリ56、入力部57、表示部58、通信用インターフェース59などが接続された構成のものである。   The control processing device 5 includes a computer control unit 50, an imaging control unit 51, image input units 52A and 52B corresponding to the CCDs 11 and 12, illumination control units 53A and 53B corresponding to the illumination units 2A and 2B, and an X stage. The drive unit 54, the Y stage drive unit 55, the memory 56, the input unit 57, the display unit 58, the communication interface 59, and the like are connected.

画像入力部52A,52Bには、それぞれ対応するCCD11,12からの画像信号を受け付けるためのインターフェース回路やA/D変換回路が設けられる。また画像入力部52Aには、A/D変換により生成された画像データを、R,G,B毎の画像データに変換するための処理回路が設けられる。   The image input units 52A and 52B are provided with an interface circuit and an A / D conversion circuit for receiving image signals from the corresponding CCDs 11 and 12, respectively. The image input unit 52A is provided with a processing circuit for converting image data generated by A / D conversion into image data for each of R, G, and B.

撮像制御部51は、各CCD11,12に同時に駆動信号を与えることにより、これらCCD11,12に同じタイミングで撮像を行わせる。
照明制御部53A,53Bは、それぞれ対応する照明部2A,2Bの光量や点灯のタイミングを制御する。また第1の照明部2Aに対する照明制御部53Aでは、赤、緑、青の各可視光が混合したときに白色光となるように、各照明色の光源(この実施例ではLEDを用いる。)の光量を調整する。このような調整により、はんだフィレットについては、その傾斜状態を反映した色彩パターンの画像を得る一方で、基板面、部品、ランドなど、拡散反射が高まる部位については、実物に近い色彩の画像を得ることができる。
The imaging control unit 51 causes the CCDs 11 and 12 to perform imaging at the same timing by simultaneously supplying drive signals to the CCDs 11 and 12.
The illumination controllers 53A and 53B control the light quantity and lighting timing of the corresponding illumination units 2A and 2B, respectively. In addition, in the illumination control unit 53A for the first illumination unit 2A, light sources of respective illumination colors (LEDs are used in this embodiment) so that white light is obtained when red, green, and blue visible lights are mixed. Adjust the amount of light. As a result of such adjustment, an image of a color pattern reflecting the inclination state of the solder fillet is obtained, while an image of a color close to the real thing is obtained for a portion where diffuse reflection is increased, such as a board surface, a component, or a land. be able to.

メモリ56は、大容量の不揮発性メモリ(たとえばハードディスク)であって、ティーチングにより設定された各種検査情報が登録される。また検査結果ならびに検査に用いた画像などが格納される。   The memory 56 is a large-capacity non-volatile memory (for example, a hard disk), in which various inspection information set by teaching is registered. In addition, inspection results and images used for the inspection are stored.

入力部57は、ティーチングの際の設定操作などを行うためのもので、キーボードやマウスなどを含む。表示部58は、検査用の画像や検査結果などを表示するためのもので、液晶パネルなどにより構成される。通信用インターフェース59は、検査結果を外部の装置に送信する目的で使用される。   The input unit 57 is for performing a setting operation at the time of teaching, and includes a keyboard and a mouse. The display unit 58 is for displaying an image for inspection, an inspection result, and the like, and is configured by a liquid crystal panel or the like. The communication interface 59 is used for the purpose of transmitting the inspection result to an external device.

上記構成において、メモリ56には、検査情報として、基板に割り付けられた撮像対象領域にカメラ1を位置合わせするのに必要なX,Yステージ部3,4の移動量が登録される。また基板上の部品毎に、検査領域の設定データ、被検査部位の検出に用いる2値化しきい値、良否判定に係る判定基準値などが登録される。   In the above-described configuration, the amount of movement of the X and Y stage units 3 and 4 necessary for aligning the camera 1 with the imaging target area assigned to the substrate is registered in the memory 56 as inspection information. In addition, for each component on the substrate, inspection area setting data, a binarized threshold value used for detection of a region to be inspected, a determination reference value related to pass / fail determination, and the like are registered.

制御部50は、上記の登録情報に基づき、Xステージ駆動部54やYステージ駆動部55を介してXステージ部3およびYステージ部4の移動量を調整し、カメラ1A,1Bの視野を基板の撮像対象領域に位置合わせする。そして、この位置合わせ状態下で照明部2A,2Bに照明を行わせながら各CCD11,12を駆動し、検査用画像を生成する。生成された検査用画像は、画像入力部52A,52Bを介して制御部50の内部メモリ(図示せず。)に入力される。制御部50は、これらの検査用画像を、各種検査用情報に基づき処理し、被検査部位に対する検査を実行する。   The control unit 50 adjusts the amount of movement of the X stage unit 3 and the Y stage unit 4 via the X stage driving unit 54 and the Y stage driving unit 55 based on the above registration information, and sets the field of view of the cameras 1A and 1B to the substrate. Is aligned with the imaging target area. Then, the CCDs 11 and 12 are driven while illuminating the illumination units 2A and 2B under this alignment state, and an inspection image is generated. The generated inspection image is input to an internal memory (not shown) of the control unit 50 via the image input units 52A and 52B. The control unit 50 processes these inspection images based on various types of inspection information, and executes an inspection on the inspected site.

図2は、カメラ1および照明部2A,2Bの概略構成を示す。
この実施例の照明部2A,2Bは、導光部10を介してカメラ1に連結されている。導光部10は、長筒状の第1導光部13の所定位置に横手方向に延びる短筒状の第2導光部14を連続形成した構成のものである。第1導光部13の内部には、第2導光部14への連通口より上の位置にレンズ15が組み込まれ、第2導光部14への連通口に対向する場所にハーフミラー16が配備されている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the camera 1 and the illumination units 2A and 2B.
The illumination units 2 </ b> A and 2 </ b> B of this embodiment are connected to the camera 1 through the light guide unit 10. The light guide unit 10 has a configuration in which a short cylindrical second light guide unit 14 extending in the transverse direction is continuously formed at a predetermined position of the long cylindrical first light guide unit 13. Inside the first light guide unit 13, a lens 15 is incorporated at a position above the communication port to the second light guide unit 14, and the half mirror 16 is disposed at a location facing the communication port to the second light guide unit 14. Is deployed.

カメラ1は、その光軸を基板面に直交する方向に合わせて配備される。カメラ1の内部には、各CCD11,12のほか、各CCD11,12への光を分離するための構成として、バンドパスフィルタ17などが組み込まれる。各CCD11,12は、分解能が同一であって、同一の範囲を撮像するように、バンドパスフィルタ17より分岐された各光路上に配置される。   The camera 1 is arranged with its optical axis aligned in a direction orthogonal to the substrate surface. In addition to the CCDs 11 and 12, a band pass filter 17 and the like are incorporated in the camera 1 as a configuration for separating light to the CCDs 11 and 12. The CCDs 11 and 12 have the same resolution and are arranged on the optical paths branched from the band pass filter 17 so as to capture the same range.

第1照明部2Aは、円筒状の筐体21内に、赤,緑,青の各可視光をそれぞれ発する3種類のLED(図示せず。)を組み込んだ構成のもので、筐体21の中央部に形成された光通路22(図2では開口位置のみを示す。)を介して第1導光部13の下端部に取り付けられる。各LEDは、いずれの方位においても、光通路22から外周部に向かう方向に沿って、赤、緑、青の順に各色彩のLEDが並ぶように、光通路22を中心にして同心円状に配置される。また、図示していないが、筐体21内の発光色の切り替わる位置には、色彩の混合を防止するために区切り板が配備され、また筐体21の下面にはドーム型の拡散部材による光出射面が形成される。これらにより、各LEDからの色彩光は、それぞれカメラ1の光軸方向に対して斜めになる方向から照射される。また基板に対する照明方向のなす角度(図5に示す仰角α)が外周部に向かうにつれて徐々に小さくなるように、調整される。   The first illuminating unit 2A has a configuration in which three types of LEDs (not shown) that emit red, green, and blue visible lights are incorporated in a cylindrical casing 21, respectively. The light guide 22 is attached to the lower end of the first light guide 13 via an optical path 22 formed in the center (only the opening position is shown in FIG. 2). Each LED is arranged concentrically around the light path 22 so that LEDs of each color are arranged in the order of red, green, and blue along the direction from the light path 22 toward the outer periphery in any direction. Is done. Although not shown, a partition plate is provided at the position where the emission color is switched in the housing 21 to prevent color mixing, and light from the dome-shaped diffusion member is provided on the lower surface of the housing 21. An exit surface is formed. As a result, the color light from each LED is emitted from a direction oblique to the optical axis direction of the camera 1. The angle formed by the illumination direction with respect to the substrate (elevation angle α shown in FIG. 5) is adjusted so as to gradually decrease toward the outer peripheral portion.

第2照明部2Bは、赤外LED20を光源とするもので、第2導光部14の先端部に組み込まれる。第2照明部2Bから出射された赤外光は、第2導光部14から第1導光部13へと導かれた後に、ハーフミラー16によってカメラ1の光軸に沿って下方に進む光(同軸落射光)に変更される。   The second illumination unit 2 </ b> B uses the infrared LED 20 as a light source, and is incorporated in the distal end portion of the second light guide unit 14. The infrared light emitted from the second illumination unit 2B is guided from the second light guide unit 14 to the first light guide unit 13, and then travels downward along the optical axis of the camera 1 by the half mirror 16. It is changed to (Coaxial incident light).

各照明部2A,2Bからの照明光の反射光のうち、カメラ1の光軸方向に沿って反射した光は、第1導光部2Aに入った後にハーフミラー16およびレンズ15を介してカメラ1に入射する。さらに、この入射光は、バンドパスフィルタ17により可視光と赤外光とに分離されて、可視光はCCD11に、赤外光はCCD12に、それぞれ導かれる。   Of the reflected light of the illumination light from each of the illumination units 2A and 2B, the light reflected along the optical axis direction of the camera 1 enters the first light guide unit 2A and then passes through the half mirror 16 and the lens 15. 1 is incident. Further, the incident light is separated into visible light and infrared light by the band pass filter 17, and the visible light is guided to the CCD 11 and the infrared light is guided to the CCD 12.

なお、図2の光学系では、画像生成手段としてのCCD11,12を、分光手段とともに1つのカメラ筐体内に組み込んだが、これに代えて、図3のように、各画像生成手段および分光手段を別体にした構成の光学系を使用することもできる。   In the optical system of FIG. 2, the CCDs 11 and 12 as the image generating means are incorporated in one camera housing together with the spectroscopic means. Instead of this, each image generating means and spectroscopic means are provided as shown in FIG. A separate optical system can also be used.

図3の光学系は、2台のカメラ1A,1Bを具備する。カメラ1AはCCD11を含むカラーカメラであって、第1導光部13の上端部に連結される。他方のカメラ1Bは、CCD12を含む赤外カメラであって、第1導光部13の外周部に光軸を水平方向に合わせて連結されている。なお、カラーカメラ1Aと赤外カメラ1Bとの配置は、反対にしてもよい。またカメラ1Aには、単板のCCD11に代えて、R,G,B毎の3枚のCCDを組み込んでもよい。   The optical system shown in FIG. 3 includes two cameras 1A and 1B. The camera 1 </ b> A is a color camera including the CCD 11 and is connected to the upper end portion of the first light guide unit 13. The other camera 1 </ b> B is an infrared camera including a CCD 12, and is connected to the outer periphery of the first light guide unit 13 with the optical axis aligned in the horizontal direction. The arrangement of the color camera 1A and the infrared camera 1B may be reversed. The camera 1A may incorporate three CCDs for each of R, G, and B instead of the single-plate CCD 11.

第1導光部13の内部には、ハーフミラー16が図2の例と同じ状態で配備され、その上方に、バンドパスフィルタ17がカメラ1Bに高さを合わせて配備されている。各カメラ1A,1Bは、ハーフミラー16およびバンドパスフィルタ17を介して光軸を基板面に直交する方向に合わせた状態となっている。
なお、図2に示したレンズ15は、各カメラ1A,1Bの内部に組み込まれる。
A half mirror 16 is provided in the first light guide unit 13 in the same state as in the example of FIG. 2, and a band pass filter 17 is provided above the half mirror 16 so as to match the height of the camera 1B. Each camera 1A, 1B is in a state in which the optical axis is aligned with the direction orthogonal to the substrate surface via the half mirror 16 and the band pass filter 17.
The lens 15 shown in FIG. 2 is incorporated in each camera 1A, 1B.

第2照明部2Bは、図2の例と同様に、第2導光部14内に組み込まれる。一方、第1照明部2Aは、導光部10から離れて配備されているが、図2の例と同様に、導光部10の下端部に連結してもよい。
反対に、基板をX,Yの各方向に移動させ、その上方で光学系を固定する方式をとる場合には、カメラ1A,1Bや第2照明部2Aも、導光部10から分離させることが可能である。
The 2nd illumination part 2B is integrated in the 2nd light guide part 14 similarly to the example of FIG. On the other hand, the first illumination unit 2A is disposed away from the light guide unit 10, but may be connected to the lower end of the light guide unit 10 as in the example of FIG.
On the other hand, when the method of moving the substrate in each of the X and Y directions and fixing the optical system thereabove is to separate the cameras 1A and 1B and the second illumination unit 2A from the light guide unit 10. Is possible.

つぎに、上記の照明部2A.2Bについて、この実施例では、後記する図6に示すように、基板に対する各照明光の方向を表す角度範囲(以下、「照射角度範囲」という。)が一連に連なった状態になるように、各照明光の出射面の面積や傾きを調整している。また、制御部50では、CCD11により生成されたカラー画像と、CCD12により生成されたモノクロ画像とを対応づけることによって、各画像における正反射光像領域を共通の座標系で認識するようにしている。   Next, the illumination unit 2A. As for 2B, in this embodiment, as shown in FIG. 6 to be described later, an angular range indicating the direction of each illumination light with respect to the substrate (hereinafter referred to as an “irradiation angle range”) is continuously connected. The area and inclination of the exit surface of each illumination light are adjusted. Further, the control unit 50 associates the color image generated by the CCD 11 with the monochrome image generated by the CCD 12, thereby recognizing the specularly reflected light image area in each image with a common coordinate system. .

図4は、代表的なチップ部品について、フィレットの形状を表す模式図(上段)と、R,G,B、赤外の各画像を合成した模式図(下段)とを、対応づけて示したものである。ここでは対比の便宜のために、各模式図とも、部品本体を100、部品側電極を101、フィレットを102、ランドを103として表している。また、画像の模式図では、各照明光の正反射光像領域およびこれに連なる暗領域を、それぞれ異なる塗りパターンにより示している。以下、赤外光の正反射光像領域を「赤外領域」といい、赤、緑、青の各色彩光の正反射光像領域をそれぞれ「赤領域」「緑領域」「青領域」という。   FIG. 4 shows, for a typical chip component, a schematic diagram representing the shape of a fillet (upper stage) and a schematic diagram (lower stage) in which R, G, B, and infrared images are combined with each other. Is. Here, for convenience of comparison, in each schematic diagram, the component main body is represented as 100, the component-side electrode is represented as 101, the fillet is represented as 102, and the land is represented as 103. Further, in the schematic diagram of the image, the specularly reflected light image area of each illumination light and the dark area connected thereto are indicated by different coating patterns. Hereinafter, the specular reflection image area of infrared light is referred to as “infrared area”, and the specular reflection image areas of red, green, and blue color lights are referred to as “red area”, “green area”, and “blue area”, respectively. .

部品側電極101からランド103に向かう方向におけるフィレット102の傾斜角度が徐々に変化している場合には、その変化に応じて各正反射光像領域および暗領域が順に連なって現れた画像が生成される。図4の例の場合には、ランド103の近傍の平坦に近い箇所が赤外領域として表され、以下、部品側電極101に向かう方向に沿って、赤領域、緑領域、青領域の順に各色領域が現れる。さらに、青領域と部品側電極101の間の急峻な傾斜面は、暗領域として表される。   When the inclination angle of the fillet 102 in the direction from the component-side electrode 101 toward the land 103 is gradually changing, an image is generated in which each specular light image area and dark area appear sequentially in accordance with the change. Is done. In the case of the example in FIG. 4, a nearly flat portion in the vicinity of the land 103 is represented as an infrared region, and each color in the order of the red region, the green region, and the blue region along the direction toward the component-side electrode 101 hereinafter. An area appears. Furthermore, the steep inclined surface between the blue region and the component side electrode 101 is represented as a dark region.

この実施例では、上記の画像を対象に、画像中の色彩に基づき部品本体100を検出し、その検出結果に基づき、部品用の検査領域W1(部品ウィンドウ)を設定する。また、画像中の輝度の高い領域をはんだとして検出し、この検出結果や部品ウィンドウW1との位置関係に基づき、はんだ検査用の検査領域W2(ランドウィンドウ)を設定する。部品ウィンドウW1は、部品全体(部品本体100および両側の電極101を含む。)とほぼ同じ大きさに設定され、部品本体100に対し、あらかじめ定めた位置関係になるように位置合わせされる(たとえば、部品本体100と部品ウィンドウW1との各中心点を位置合わせする。)。これにより、部品全体が部品ウィンドウW1内に包含された状態となる。ランドウィンドウW2も、ランド103とほぼ同じ大きさに設定される。   In this embodiment, the component main body 100 is detected based on the color in the image for the above-described image, and the inspection area W1 (component window) for the component is set based on the detection result. Further, a high luminance area in the image is detected as solder, and an inspection area W2 (land window) for solder inspection is set based on the detection result and the positional relationship with the component window W1. The component window W1 is set to be approximately the same size as the entire component (including the component main body 100 and the electrodes 101 on both sides), and is aligned with the component main body 100 so as to have a predetermined positional relationship (for example, The center points of the component main body 100 and the component window W1 are aligned.) As a result, the entire part is included in the part window W1. The land window W2 is also set to be approximately the same size as the land 103.

検査では、ランドウィンドウW2内の画像を対象として、以下に示す画像処理や演算を実行することにより、はんだの濡れ上がり高さを計測する。さらに、計測により求めた高さを所定の上限値および下限値、または上下限値のいずれか一方と比較することによって、濡れ上がり高さの適否を判別する。   In the inspection, the solder wet height is measured by executing the following image processing and calculation on the image in the land window W2. Furthermore, the suitability of the wetting height is determined by comparing the height obtained by measurement with any one of a predetermined upper limit value and lower limit value or an upper and lower limit value.

なお、上記のランドウィンドウWは、左右のランド103毎に設定され、各ウィンドウ毎に計測や判定が行われるが、以下では、便宜上、一方のランド103(一点鎖線で示す範囲)に関する処理に限定して、図示を行うことにする。   The land window W is set for each of the left and right lands 103, and measurement and determination are performed for each window. However, for the sake of convenience, the processing is limited to one land 103 (a range indicated by a one-dot chain line). Then, illustration will be made.

図5は、フィレット103に照射された光がカメラ1に入射する方向に正反射した場合の照明光と正反射光との関係を示す。この図では、フィレット103に対する照明光の方向を、水平方向を基準にした角度α(仰角)により表し、フィレット103の傾斜角度をθとしている。図中の関係によれば、反射光は、カメラ1の光軸に沿って進行し、カメラ1の光軸が水平方向に対してなす角度は90度であるから、フィレット103の傾斜角θは、照明光の入射角および反射角に等しくなる。よって、
θ=(90°−α)/2 ・・・(1) となる。
FIG. 5 shows the relationship between the illumination light and the specularly reflected light when the light irradiated to the fillet 103 is specularly reflected in the direction of incidence on the camera 1. In this figure, the direction of the illumination light with respect to the fillet 103 is represented by an angle α (elevation angle) with respect to the horizontal direction, and the inclination angle of the fillet 103 is θ. According to the relationship in the figure, the reflected light travels along the optical axis of the camera 1 and the angle formed by the optical axis of the camera 1 with respect to the horizontal direction is 90 degrees. Therefore, the inclination angle θ of the fillet 103 is It becomes equal to the incident angle and the reflection angle of the illumination light. Therefore,
θ = (90 ° −α) / 2 (1)

上記のように、フィレット103の傾斜角度θは、カメラ1に導かれた正反射光に対応する照明光の方向を表す角度αから求めることができる。しかし、実際の照明光は、いずれも所定の角度幅をもつ範囲から照射されるため、正反射光像領域内の任意の一点に対応する照明方向を特定するのは困難である。   As described above, the inclination angle θ of the fillet 103 can be obtained from the angle α representing the direction of the illumination light corresponding to the regular reflection light guided to the camera 1. However, since the actual illumination light is emitted from a range having a predetermined angular width, it is difficult to specify the illumination direction corresponding to an arbitrary point in the regular reflection light image region.

しかし、図4に示すように、各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に一連に連なって現れている場合には、これらの領域の境界は、それぞれ各照明光の照射角度範囲の境界に対応すると考えてよい。したがって、各領域の境界については、それぞれ対応する照明光の照射角度範囲の境界を表す角度αの値を上記の演算式(1)にあてはめることによって傾斜角度を求めることができる。   However, as shown in FIG. 4, when the specularly reflected light image areas of each illumination light appear consecutively in the order of the size of the respective irradiation angle ranges, the boundaries between these areas are the respective illumination lights. It may be considered that this corresponds to the boundary of the irradiation angle range. Therefore, with respect to the boundary of each region, the angle of inclination can be obtained by applying the value of the angle α representing the boundary of the irradiation angle range of the corresponding illumination light to the arithmetic expression (1).

この実施例では、上記の原理に着目した計測処理により、フィレット103におけるはんだの濡れ上がり高さを精度良く求めるようにしている。以下、計測処理の具体的内容を説明する。
まず図6は、各正反射光像領域および暗領域、ならびに赤外領域として現れる範囲に隣接する平坦面を対象に、各領域に対応する照明光の照射角度範囲と領域間の境界に対応するはんだの傾斜角度との関係を示す。照射角度範囲は、図5に示した角度αの変化の範囲により表されている。
In this embodiment, the solder wetting height in the fillet 103 is obtained with high accuracy by measurement processing focusing on the above principle. Hereinafter, specific contents of the measurement process will be described.
First, FIG. 6 corresponds to the illumination angle range corresponding to each region and the boundary between the regions with respect to each flat reflection light image region, dark region, and a flat surface adjacent to the region appearing as an infrared region. The relationship with the solder inclination angle is shown. The irradiation angle range is represented by the range of change of the angle α shown in FIG.

この例によれば、平坦面と赤外領域との境界に対応するはんだの傾斜角度は0度となる。赤外領域と赤領域との境界に対応する傾斜角度は7.5度となる。赤領域と緑領域との境界に対応する傾斜角度は15度となる。緑領域と青領域との境界に対応する傾斜角度は25度となる。青領域と暗領域との境界に対応する傾斜角度は37.5度となる。   According to this example, the solder inclination angle corresponding to the boundary between the flat surface and the infrared region is 0 degree. The inclination angle corresponding to the boundary between the infrared region and the red region is 7.5 degrees. The inclination angle corresponding to the boundary between the red region and the green region is 15 degrees. The inclination angle corresponding to the boundary between the green region and the blue region is 25 degrees. The inclination angle corresponding to the boundary between the blue region and the dark region is 37.5 degrees.

この実施例の検査装置のメモリ56には、各領域間の境界について、それぞれ図6に示した傾斜角度が登録されている。また、検査の際には、ランドウィンドウW2内で各照明光の正反射光像領域が一連に連なっている範囲を対象に、各領域間の境界を求める処理を実行する。   In the memory 56 of the inspection apparatus of this embodiment, the inclination angles shown in FIG. 6 are registered for the boundaries between the regions. Further, at the time of inspection, a process for obtaining a boundary between the regions is performed for a range in which the regular reflection light image regions of each illumination light are continuously connected in the land window W2.

つぎに図7は、各領域の境界を検出する方法の具体例を示す。
この実施例では、ランドウィンドウW内の各領域が連なっている方向に沿って計測ラインLを設定し、この計測ラインL上で、各領域間の境界点を検出するようにしている。
Next, FIG. 7 shows a specific example of a method for detecting the boundary of each region.
In this embodiment, the measurement line L is set along the direction in which the areas in the land window W are connected, and the boundary points between the areas are detected on the measurement line L.

図中、点A1は、平坦面(この例の場合、ランド103である。)と赤外領域との境界点である。また点A2は赤外領域と赤領域との境界点であり、点A3は赤領域と緑領域との境界点であり、点A4は緑領域と青領域との境界点であり、点A5は青領域と暗領域との境界点である。   In the figure, a point A1 is a boundary point between the flat surface (in this example, the land 103) and the infrared region. Point A2 is a boundary point between the infrared region and the red region, point A3 is a boundary point between the red region and the green region, point A4 is a boundary point between the green region and the blue region, and point A5 is This is the boundary point between the blue and dark areas.

これらの境界点A1〜A5は、R,G,Bの各色成分および赤外成分の大小関係が変化する位置を計測ラインLに沿って検索することにより検出される。たとえば、ランドウィンドウW1の外側端縁(部品から離れた方の端縁。図7では右側の端縁となる。)から部品ウィンドウW2に向かう方向を検索方向として、各成分の中で赤外成分が最も大きくなる状態からRが最も大きくなる状態に切り替わる点を検出し、これを赤外領域と赤領域との境界点A2とする。つぎに、Rが最も大きくなる状態からGが最も大きくなる状態に切り替わる点を検出し、これを赤領域と緑領域との境界点A3とする。さらに、Gが最も大きくなる状態からBが最も大きくなる状態に切り替わる点を検出し、これを緑領域と青領域との境界点A4とする。   These boundary points A1 to A5 are detected by searching along the measurement line L for positions where the magnitude relationship between the R, G, and B color components and the infrared component changes. For example, the direction from the outer edge of the land window W1 (the edge far from the part, which is the right edge in FIG. 7) toward the part window W2, is set as the search direction, and the infrared component among the components. A point at which R switches to a state where R becomes the largest is detected, and this is set as a boundary point A2 between the infrared region and the red region. Next, a point at which R switches from the largest state to the largest G state is detected, and this is set as a boundary point A3 between the red region and the green region. Further, a point where the state where G becomes the largest and the state where B becomes the largest is detected, and this is set as a boundary point A4 between the green region and the blue region.

また、青領域と暗領域との境界点A5については、緑領域との境界点A4から部品ウィンドウW1に向かう方向に沿って、Bの強度が所定のしきい値以上になる状態から当該しきい値を下回る状態に切り替わったときの点を、境界点A5とする。また、赤外領域とランド103との境界点A1については、ランドウィンドウW2の外側端縁から赤領域との境界点A2までの範囲において、赤外成分の強度が所定のしきい値を下回る状態から当該しきい値以上になる状態に切り替わったときの点を、境界点A1とする。   Further, for the boundary point A5 between the blue region and the dark region, the threshold is set from the state in which the intensity of B becomes equal to or greater than a predetermined threshold along the direction from the boundary point A4 with the green region toward the component window W1. A point when the state is switched to a state below the value is defined as a boundary point A5. As for the boundary point A1 between the infrared region and the land 103, the intensity of the infrared component falls below a predetermined threshold in the range from the outer edge of the land window W2 to the boundary point A2 with the red region. A point when the state is switched to a state that is equal to or greater than the threshold value is defined as a boundary point A1.

さらにこの実施例では、上記の5点に加えて、部品ウィンドウW1の端縁と計測ラインLとの交点A6を、暗領域と部品との境界点とみなして検出する。この境界点A6は、はんだの濡れ上がりの終点位置に対応すると考えられるが、実際の傾斜角度は未知数である。   Further, in this embodiment, in addition to the above five points, the intersection A6 between the edge of the component window W1 and the measurement line L is detected as a boundary point between the dark region and the component. The boundary point A6 is considered to correspond to the end point position of the solder wetting up, but the actual inclination angle is unknown.

図8は、計測ラインL上の傾斜角度の変化を導出するための方法を示す。
この実施例では、計測ラインLとランドウィンドウWの外側端縁との交点A0を検出し、この点A0を基準点として、各境界点A1〜A6につき、それぞれ基準点A0からの距離D1〜D6を算出する。これらの距離は、計測ラインLにおける各境界点A1〜A6の位置を表すので、以下、座標とみなす。なお、ランドウィンドウW2の端縁まではんだが延びて、境界点A1が点A0に一致する場合には、点A1が基準点となる。したがってこの場合には、D1を原点として、各境界点の座標を算出する。
FIG. 8 shows a method for deriving the change in the tilt angle on the measurement line L.
In this embodiment, an intersection A0 between the measurement line L and the outer edge of the land window W is detected, and distances D1 to D6 from the reference point A0 are respectively obtained for the boundary points A1 to A6 with the point A0 as a reference point. Is calculated. Since these distances represent the positions of the boundary points A1 to A6 in the measurement line L, they are hereinafter regarded as coordinates. When the solder extends to the edge of the land window W2 and the boundary point A1 coincides with the point A0, the point A1 becomes the reference point. Therefore, in this case, the coordinates of each boundary point are calculated with D1 as the origin.

この実施例では、これらの座標のうち、傾斜角度の特定が可能な点A1〜A5に対応する座標D1〜D5にそれぞれ該当する傾斜角度を対応づけ、これらの座標と傾斜角度との関係に基づき、計測ラインLにおける傾斜角度の変化を表す近似曲線を設定する。   In this embodiment, among these coordinates, the corresponding inclination angles are respectively associated with the coordinates D1 to D5 corresponding to the points A1 to A5 capable of specifying the inclination angle, and based on the relationship between these coordinates and the inclination angle. Then, an approximate curve representing a change in the inclination angle in the measurement line L is set.

図8の右側のグラフは、上記の近似曲線の設定例を示す。この例では、計測ラインL上で検出された各点A1〜A6の距離D1〜D6を横軸の座標に設定し、これらのうちのD1〜D5にそれぞれ図6に示したテーブル中の対応する傾斜角度を対応づけ、これらの関係に近似する曲線を設定している。この近似曲線によれば、点A6に対応する未知の傾斜角度θxをはじめとして、点A1からA6までの範囲に含まれる各点につき対応する傾斜角度を導出することができる。   The graph on the right side of FIG. 8 shows a setting example of the above approximate curve. In this example, the distances D1 to D6 of the points A1 to A6 detected on the measurement line L are set as the coordinates of the horizontal axis, and D1 to D5 among these correspond to the values in the table shown in FIG. Corresponding inclination angles are set and curves that approximate these relationships are set. According to this approximate curve, it is possible to derive an inclination angle corresponding to each point included in the range from the points A1 to A6, including the unknown inclination angle θx corresponding to the point A6.

そこで、この実施例では、D1からD6までの範囲を対象に、上記の近似曲線を積分することによって、点A6に対応するはんだの高さを算出するようにしている。D1は、フィレットの立ち上がり位置に相当し、D6はフィレットの終端位置に相当するので、これらを積分の範囲の上下限とすることにより、フィレットの終端位置のはんだ面について、ランド103を基準とする高さを算出することができる。   Therefore, in this embodiment, the height of the solder corresponding to the point A6 is calculated by integrating the above approximate curve for the range from D1 to D6. Since D1 corresponds to the rise position of the fillet and D6 corresponds to the end position of the fillet, the land 103 is used as a reference for the solder surface at the end position of the fillet by setting these as the upper and lower limits of the integration range. The height can be calculated.

ところで、図8では、ランドウィンドウW内の画像の模式図の上方に、この画像に対応するフィレット102の形状(図4に示したのと同じもの)を表しているが、処理対象のフィレット102は、このような形状に限らず、図9に示すような形状になる場合もある。   In FIG. 8, the shape of the fillet 102 corresponding to this image (the same as that shown in FIG. 4) is shown above the schematic diagram of the image in the land window W. Is not limited to such a shape, but may have a shape as shown in FIG.

図9の例のフィレット102は、部品100に近い箇所が平坦に近く、ランド103に近づくにつれて傾きが急峻になっている。このため、画像中の各領域の並び方向は、図8の例とは反対になっている。しかし、このような形状のフィレット102に対しても、図8と同様の方法により近似曲線を設定して、はんだの濡れ上がり高さを求めることが可能である。   In the fillet 102 in the example of FIG. 9, the portion close to the component 100 is almost flat, and the inclination becomes steeper as it approaches the land 103. For this reason, the arrangement direction of each region in the image is opposite to the example of FIG. However, for the fillet 102 having such a shape, it is possible to set an approximate curve by the same method as in FIG. 8 and obtain the solder wetting height.

図9の例では、図8の例との対比のために、各領域の境界点に、基準点A0に近い方から順にA1〜A6の符号を付けるとともに、これらの点の座標(基準点A0からの距離)をD1〜D6とする。この場合、部品側電極101とフィレット102の終端部との境界点A6(部品ウィンドウW1と計測ラインLとの交点)が傾斜角度0度に対応する点となる。以下、点A5に角度7.5度が、点A4に角度15度が、点A3に角度25度が、点A2に角度37.5度が、それぞれ対応することになる。一方、フィレット102の立ち上がり部分は暗領域になるため、この立ち上がり部分とランド103との境界点A1の傾斜角度θyは、未知数となる。   In the example of FIG. 9, for comparison with the example of FIG. 8, the boundary points of each region are given the signs A <b> 1 to A <b> 6 in order from the closest to the reference point A <b> 0 and the coordinates of these points (reference point A <b> 0). (Distance from) is D1 to D6. In this case, a boundary point A6 (intersection of the component window W1 and the measurement line L) between the component-side electrode 101 and the end portion of the fillet 102 is a point corresponding to an inclination angle of 0 degree. Hereinafter, an angle of 7.5 degrees corresponds to the point A5, an angle of 15 degrees corresponds to the point A4, an angle of 25 degrees corresponds to the point A3, and an angle of 37.5 degrees corresponds to the point A2. On the other hand, since the rising portion of the fillet 102 becomes a dark region, the inclination angle θy of the boundary point A1 between the rising portion and the land 103 becomes an unknown.

したがって、図9の例では、右側のグラフに示すように、傾斜角度の特定が可能な点A2〜A6の座標D2〜D6にそれぞれ対応する傾斜角度を適用し、これらの座標と傾斜角度との関係に基づき近似曲線を設定する。そして、D1からD6までの範囲を対象に近似曲線を積分することによって、点A6におけるはんだの高さを算出する。   Therefore, in the example of FIG. 9, as shown in the graph on the right side, the inclination angles corresponding to the coordinates D2 to D6 of the points A2 to A6 where the inclination angle can be specified are applied, and the relationship between these coordinates and the inclination angle is applied. Set an approximate curve based on the relationship. Then, the height of the solder at the point A6 is calculated by integrating the approximate curve for the range from D1 to D6.

よって、この例でも、近似曲線に基づき、フィレット102の立ち上がり部分からフィレット102の終端までの範囲を対象とした積分演算を実行することになるから、ランド103を基準にした濡れ上がり高さを求めることが可能になる。   Therefore, also in this example, based on the approximate curve, the integration calculation is performed for the range from the rising portion of the fillet 102 to the end of the fillet 102, so the wetting height with respect to the land 103 is obtained. It becomes possible.

つぎに、図10およびつぎの図11を参照しながらフィレット検査の手順を説明する。
この実施例では、検査に先立つティーチングにおいて、部品ウィンドウW1およびランドウィンドウW2の設定用のデータ(各ウィンドウの大きさや基準の設定位置など)、部品100、ランド103、暗領域や赤外領域への切り替わり位置を抽出するためのしきい値、各種異常(図11参照)を検出するための判定基準などが設定され、メモリ56に登録される。図10は、これらの登録情報に基づく検査の手順を、1つの部品の1つのフィレット102に対する処理に限定して示したものである。実際には、フィレット102毎にST1〜ST13の処理が実行されることになる。
Next, the procedure for the fillet inspection will be described with reference to FIG. 10 and the next FIG.
In this embodiment, in teaching prior to inspection, data for setting the part window W1 and land window W2 (size of each window, reference setting position, etc.), part 100, land 103, dark area and infrared area A threshold value for extracting the switching position, a determination criterion for detecting various abnormalities (see FIG. 11), and the like are set and registered in the memory 56. FIG. 10 shows the inspection procedure based on the registered information limited to the processing for one fillet 102 of one part. Actually, the processing of ST1 to ST13 is executed for each fillet 102.

図10に示す手順では、まず、上記の設定用データに基づいて、検査対象の部品に部品ウィンドウW1およびランドウィンドウW2を設定する(ST1)。具体的には、部品100やランド103が確実に含まれる範囲にサーチ領域を設定して、このサーチ領域内で部品本体100の色彩に基づく2値化処理を行うことにより、部品本体100の全体像を検出し、この検出結果に基づいて部品本体100および電極101を含む範囲に部品ウィンドウW1を設定する。また、R,G,Bおよび赤外成分の中で最大となる成分の強度が所定のしきい値を上回る画素をはんだを表す画素として検出し、検出された画素群が包含されるようにランドウィンドウW2を設定する。
なお、図10には示していないが、上記のサーチ領域内で部品本体100を検出することができなかった場合には、部品が欠落しているとして、以下の処理をスキップし、ST13の不良判定に進む。
In the procedure shown in FIG. 10, first, a component window W1 and a land window W2 are set for a component to be inspected based on the setting data (ST1). Specifically, by setting a search area in a range where the part 100 and the land 103 are surely included, and performing binarization processing based on the color of the part main body 100 in the search area, the entire part main body 100 is processed. An image is detected, and a component window W1 is set in a range including the component main body 100 and the electrode 101 based on the detection result. Further, a pixel in which the intensity of the maximum component among the R, G, B and infrared components exceeds a predetermined threshold value is detected as a pixel representing solder, and the detected pixel group is included. Window W2 is set.
Although not shown in FIG. 10, if the component main body 100 cannot be detected in the search area, it is assumed that the component is missing, the following processing is skipped, and ST13 is defective. Proceed to judgment.

つぎに、ランドウィンドウW内の画像を、各種しきい値により2値化することにより、各正反射光像領域および暗領域を抽出する(ST2)。   Next, each regular reflection light image area and dark area are extracted by binarizing the image in the land window W with various threshold values (ST2).

つぎに、抽出された領域のパターンを複数種の判定基準と照合することにより、フィレット102に不良がないかどうかを判別する(ST3)。   Next, it is determined whether or not the fillet 102 is defective by comparing the extracted pattern of the region with a plurality of types of determination criteria (ST3).

図11は、上記の照合により検出される不良の種類をテーブル形式にして示す。このテーブルの一番上の「部品欠落」は、何らかの原因で部品が欠落したために、フィレットが形成されずにはんだが中央部で盛り上がった状態になる状態をいう。上記したように、部品の欠落は、部品ウィンドウの設定の際にもチェックしているが、この実施例では、部品が誤検出された場合に対応するために、再度、はんだの画像を用いた判定を行っている。具体的には、ランドウィンドウW2の中央部に赤外領域や赤領域が現れ、周辺部に青領域や暗領域が現れている状態であれば、部品が欠落していると判定する。   FIG. 11 shows the types of defects detected by the above collation in a table format. “Part missing” at the top of the table refers to a state in which a part is missing for some reason, and a fillet is not formed and solder is raised in the center. As described above, missing parts are also checked at the time of setting the parts window. In this embodiment, in order to cope with a case where a part is erroneously detected, the solder image is used again. Judgment is being made. Specifically, if an infrared region or a red region appears in the center portion of the land window W2 and a blue region or a dark region appears in the peripheral portion, it is determined that the part is missing.

2番目の「濡れ異常」は、部品は欠落していないが、部品欠落時と同じように、はんだが中央部で盛り上がった状態になる不良である。この不良は、赤外領域や赤領域がランドウィンドウW2の中央部に現れていることなどによって検出される。   The second “wetting abnormality” is a defect in which the component is not missing but the solder is in a raised state at the center as in the case of missing component. This defect is detected by the fact that an infrared region or a red region appears at the center of the land window W2.

3番目の「フィレット欠落」は、はんだの量が少ないためにフィレット102が形成されていない状態であって、青領域の面積がしきい値以下であることにより検出される。一番下の「ランド露出」は、はんだの量が極端に少ないために、ランドが露出している状態であり、ランドの色彩が現れている領域の面積がしきい値以上であることにより検出される。   The third “fillet loss” is detected when the fillet 102 is not formed due to a small amount of solder and the area of the blue region is equal to or less than the threshold value. The bottom “land exposure” is the state where the land is exposed because the amount of solder is extremely small, and is detected when the area of the land where the land color appears is greater than or equal to the threshold value. Is done.

図10に戻って、上記の判定基準により何らかの不良が検出された場合には、ST4の判定が「YES」となり、検査対象のフィレットは不良であると判定される(ST13)。不良が検出されなかった場合には、ST4の判定が「NO」となり、はんだの濡れ上がり高さの計測およびその適否を判定する処理に移行する。   Returning to FIG. 10, if any defect is detected according to the above-described determination criteria, the determination in ST4 is “YES”, and the fillet to be inspected is determined to be defective (ST13). If no defect is detected, the determination in ST4 is “NO”, and the process proceeds to a process of measuring the wet-up height of the solder and determining its suitability.

ここでは、まず登録されたデータに基づき、部品側電極101の端縁の中央位置からランドウィンドウWの外側端縁に向かって計測ラインLを設定する(ST5)。つぎに、計測ラインL上の各境界点A1〜A6を検出し(ST6)、これらの点の座標D1〜D6を計測する(ST7)。   Here, based on the registered data, the measurement line L is set from the center position of the edge of the component side electrode 101 toward the outer edge of the land window W (ST5). Next, the boundary points A1 to A6 on the measurement line L are detected (ST6), and the coordinates D1 to D6 of these points are measured (ST7).

つぎに、検出された各境界点A1〜A6のうち、暗領域と平坦面との境界点に相当する点を除く各境界点を対象に、メモリ56から対応する傾斜角度を読み出し、これをST7で計測された座標に対応づける(ST8)。つぎに、これらの座標と傾斜角度との関係に基づいて近似曲線を設定する(ST9)。さらに、座標D1からD6までの範囲を対象に近似曲線を積分する演算によって、はんだの濡れ上がり高さHを算出する(ST10)。   Next, among the detected boundary points A1 to A6, the corresponding inclination angle is read from the memory 56 for each boundary point excluding the point corresponding to the boundary point between the dark region and the flat surface, and this is read as ST7. (ST8). Next, an approximate curve is set based on the relationship between these coordinates and the tilt angle (ST9). Further, the solder wetting height H is calculated by integrating the approximate curve over the range from the coordinates D1 to D6 (ST10).

この後は、算出した高さHを登録された上下限値H1,H2と比較し(ST11)、H1≦H≦H2の関係が成立していれば、検査対象のフィレットは良好であると判定する(ST12)。これに対し、高さHがH1より小さい場合、またはH2より大きい場合には、検査対象のフィレットは不良であると判定する(ST13)。ただし、この判定は、H1,H2のいずれか一方を用いて行ってもよい。
判定後は、判定結果を出力し(ST14)、処理を終了する。
Thereafter, the calculated height H is compared with the registered upper and lower limit values H1 and H2 (ST11), and if the relationship of H1 ≦ H ≦ H2 is established, it is determined that the fillet to be inspected is good. (ST12). On the other hand, when the height H is smaller than H1 or larger than H2, it is determined that the fillet to be inspected is defective (ST13). However, this determination may be performed using either one of H1 and H2.
After the determination, the determination result is output (ST14), and the process ends.

なお、上記の実施例では、ランドウィンドウW内の中央位置に水平な計測ラインを1本設定しているが、これに限らず、図12(1)に示すように、計測ラインLを複数本設定してもよい。また、図12(2)に示すように、各計測ラインLをそれぞれ異なる方向に設定してもよい。   In the above embodiment, one horizontal measurement line is set at the center position in the land window W. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of measurement lines L are provided as shown in FIG. It may be set. Further, as shown in FIG. 12 (2), each measurement line L may be set in a different direction.

また、計測ラインLの数や方向を限定せずに、ランドウィンドウW内で、所定幅ずつまたは所定角度ずつ計測ラインLをずらしながら、境界点の検出、座標の計測、近似曲線の設定、積分演算の各処理を繰り返し行ってもよい。   Further, without limiting the number or direction of the measurement lines L, the boundary line is detected, the coordinates are measured, the approximate curve is set, and the integration is performed while shifting the measurement lines L by a predetermined width or a predetermined angle within the land window W. You may perform repeatedly each process of a calculation.

また、検査対象の部品の数が比較的少ない場合や、自動検査の後で、再度、検査結果を目視確認するような場合には、処理対象の画像を表示して、作業者が計測ラインLの設定を行うようにしてもよい。また、上記の実施例では、各照明光の正反射光像領域と暗領域とが一連に連なって現れる傾斜面を処理対象として示したが、傾斜が比較的緩やかで暗領域が現れない傾斜面についても、同様の方法を適用して、はんだの濡れ上がり高さを精度良く求めることが可能である。   In addition, when the number of parts to be inspected is relatively small, or when the inspection result is visually confirmed again after the automatic inspection, an image to be processed is displayed and the operator measures the measurement line L. You may make it perform the setting of. In the above embodiment, the inclined surface where the regular reflection light image area and the dark area of each illumination light appear in a series is shown as a processing target, but the inclined surface where the inclination is relatively gentle and the dark area does not appear. For the above, it is possible to obtain the solder wetting height with high accuracy by applying the same method.

つぎに、上記の実施例では、ランド103を基準に濡れ上がり高さHを求めた後に、この計測値Hをしきい値と比較することによって、フィレット102の適否を判定したが、ユーザによっては、部品の高さに対する比率に基づいた判定を希望する場合がある。   Next, in the above-described embodiment, after determining the wetting height H based on the land 103, the suitability of the fillet 102 is determined by comparing the measured value H with a threshold value. In some cases, the determination based on the ratio to the height of the part is desired.

図13は、上記の判定を行うために、図2に示した光学系に変位センサ30を一体に取り付けた例を示す(具体的には、照明部2Aの筐体21の側面に取り付けている。)。この例では、検査対象の部品100を撮像する前または撮像後に、当該部品100の上方に変位センサ30が位置するように、両者の関係を調整して、変位センサ30の検出面から部品100までの距離dを計測する。さらに、基板面から検出面までの距離Dから計測値dを差し引くことにより、部品100の高さH0を求め、このH0に対するフィレット102の高さHの比を算出する。そして、この比の値を所定の基準値と比較することによって、濡れ上がり高さの適否を判定する。   FIG. 13 shows an example in which the displacement sensor 30 is integrally attached to the optical system shown in FIG. 2 in order to make the above determination (specifically, it is attached to the side surface of the casing 21 of the illumination unit 2A). .) In this example, before or after imaging the component 100 to be inspected, the relationship between the two is adjusted so that the displacement sensor 30 is positioned above the component 100, and from the detection surface of the displacement sensor 30 to the component 100. The distance d is measured. Further, the height H0 of the component 100 is obtained by subtracting the measurement value d from the distance D from the substrate surface to the detection surface, and the ratio of the height H of the fillet 102 to this H0 is calculated. Then, by comparing the value of this ratio with a predetermined reference value, the suitability of the wetting height is determined.

上記図13の方法によれば、ユーザが部品100の高さを示す情報を事前に取得していなくとも、実際の部品100の高さを容易に計測して、ユーザの要望を満たすことができる。また、部品100の高さがわかっている場合でも、部品100に微小な浮きが生じている場合には、その浮きの量を加味した高さを計測し、その計測値とフィレット102の高さHとの関係にユーザの定める良否判定基準を適用することができる。よって、部品100に若干の浮きがあっても、十分な量のはんだが十分な高さまで濡れ上がっている場合には良と判定するなど、現場の実情に適した判定を行うことができる。   According to the method shown in FIG. 13, even if the user does not acquire information indicating the height of the component 100 in advance, the actual height of the component 100 can be easily measured to satisfy the user's request. . Even if the height of the component 100 is known, if the component 100 has a slight float, the height is taken into account, and the measured value and the height H of the fillet 102 are measured. It is possible to apply pass / fail judgment criteria determined by the user to the relationship. Therefore, even if there is a slight float on the component 100, it is possible to make a determination suitable for the actual situation in the field, such as determining that the solder is good enough when a sufficient amount of solder has been wetted to a sufficient height.

ここまでに説明した実施例では、カメラ1の光軸に対して斜めになる方向から照射された赤、緑、青の各色彩光と、カメラ1の光軸に沿う方向からの赤外光とを一連に連ねた状態で照射しながら撮像を行い、部品側電極101からランド103までの範囲で各照明光の正反射光像領域および暗領域の境界点A1〜A6を抽出し、これらの点の座標と対応する傾斜角度との関係に基づき、はんだの濡れ上がり高さHを算出した。これに対し、つぎの図14に示す実施例は、赤外光による同軸照明を行わずに第1照明部2Aによる可視光照明のみを行いながら、先の実施例と同じ数の境界点を検出するものである。   In the embodiment described so far, the red, green, and blue color lights irradiated from the direction oblique to the optical axis of the camera 1 and the infrared light from the direction along the optical axis of the camera 1 Are taken in a series, and the boundary points A1 to A6 of the regular reflection light image area and dark area of each illumination light are extracted in the range from the component side electrode 101 to the land 103, and these points are extracted. The solder wetting height H was calculated based on the relationship between the coordinates of and the corresponding inclination angle. On the other hand, the embodiment shown in FIG. 14 detects the same number of boundary points as the previous embodiment while performing only visible light illumination by the first illumination unit 2A without performing coaxial illumination by infrared light. To do.

図14(1)は、先の図4に示したフィレット102について、第1照明部2Aによる照明のみで撮像を行った場合に得られる画像を、検出対象の境界点とともに示す。この画像では、赤、緑、青の各正反射光像領域や部品側の暗領域は図4や図7の例と同様であるが、フィレット102の下端部の赤外領域として表されていた部分が、暗領域となっている。   FIG. 14 (1) shows an image obtained when the fillet 102 shown in FIG. 4 is imaged only with illumination by the first illumination unit 2A, together with a boundary point to be detected. In this image, the red, green, and blue specular reflection light image areas and the dark area on the component side are the same as those in the examples of FIGS. 4 and 7, but are represented as the infrared area at the lower end of the fillet 102. The part is a dark region.

この実施例でも、図7の例と同様に、ランドウィンドウW2内に計測ラインLを設定し、この計測ラインL上で、各照明光の正反射光像領域の境界点を検出する。
図14(2)は、図14(1)の計測ラインL上におけるR,G,Bの強度の変化と境界点との関係を模式的に示したものである。この図を参照しながら説明すると、この実施例でも、各色成分の大小関係の変化に基づき、Rが最も大きい状態からGが最も大きい状態に切り替わる位置を境界点A3として検出し、Gが最も大きい状態からBが最も大きい状態に切り替わる位置を境界点A4として検出する。
In this embodiment, similarly to the example of FIG. 7, the measurement line L is set in the land window W <b> 2, and the boundary point of the regular reflection light image area of each illumination light is detected on the measurement line L.
FIG. 14 (2) schematically shows the relationship between the change in intensity of R, G, and B on the measurement line L in FIG. 14 (1) and the boundary point. Referring to this figure, also in this embodiment, based on the change in the magnitude relationship of each color component, the position where the state where R is the largest and the state where G is the largest is detected as the boundary point A3, and G is the largest. A position where the state switches from the state to the state where B is the largest is detected as a boundary point A4.

さらに、この実施例では、各色成分の強度が対応する正反射光像領域内の所定位置でピークに達する点に着目して、境界点A3からランドウィンドウW2の外側端縁に向かう方向を検索して、Rの強度が境界点A3における強度とほぼ同じになる点を検出し、この点を赤領域の外側の境界点A2とする。また境界点A4から部品ウィンドウW1に向かう方向を検索して、Bの強度が境界点A4における強度とほぼ同じになる点を検出し、この点を青領域とその隣の暗領域との境界点A5とする。また、この実施例でも、部品ウィンドウW1と計測ラインLとの交点を、暗領域と部品側電極101との境界点A6として検出する。   Further, in this embodiment, the direction from the boundary point A3 toward the outer edge of the land window W2 is searched by focusing on the point where the intensity of each color component reaches a peak at a predetermined position in the corresponding regular reflection light image region. Then, a point where the intensity of R becomes almost the same as the intensity at the boundary point A3 is detected, and this point is set as the boundary point A2 outside the red region. Further, a direction from the boundary point A4 toward the component window W1 is searched to detect a point where the intensity of B is substantially the same as the intensity at the boundary point A4, and this point is a boundary point between the blue region and the adjacent dark region. A5. Also in this embodiment, the intersection between the component window W1 and the measurement line L is detected as a boundary point A6 between the dark region and the component-side electrode 101.

一方、フィレットの下端部側の暗領域については、R,G,Bの強度によってランド103との境界点A1を特定するのは困難である。このため、この実施例では、点A1に代えて、計測ラインLとランドウィンドウW2の外側端縁との交点A0を使用し、この点A0の傾斜角度を0度とし、境界点A2、A3,A4,A5にそれぞれ対応する傾斜角度を適用して、近似曲線を設定する。そして、点A0から点A6までの範囲でこの近似曲線を積分することにより、はんだの濡れ上がり高さHを算出する。   On the other hand, for the dark region on the lower end side of the fillet, it is difficult to specify the boundary point A1 with the land 103 by the intensity of R, G, B. For this reason, in this embodiment, instead of the point A1, the intersection A0 between the measurement line L and the outer edge of the land window W2 is used, the inclination angle of this point A0 is set to 0 degree, and the boundary points A2, A3, An approximate curve is set by applying inclination angles respectively corresponding to A4 and A5. Then, by integrating this approximate curve in the range from the point A0 to the point A6, the solder wetting height H is calculated.

基板外観検査装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a board | substrate external appearance inspection apparatus. 光学系の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of an optical system. 光学系の他の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structure of an optical system. チップ部品の外観形状と画像とを対応づけて示す模式図である。It is a schematic diagram which matches and shows the external shape of a chip component, and an image. カメラに正反射光を導くことが可能な方向からフィレットを照明した場合の照明光の方向とフィレットの傾斜角度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the direction of illumination light at the time of illuminating a fillet from the direction which can guide regular reflection light to a camera, and the inclination angle of a fillet. 各照明光の照射角度範囲と各正反射光像領域の境界に対応するはんだ傾斜角度との関係を表すテーブルである。It is a table showing the relationship between the irradiation angle range of each illumination light, and the solder inclination angle corresponding to the boundary of each regular reflection light image area. 各領域の境界を検出する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of detecting the boundary of each area | region. 図3に示した形状のフィレットを対象に、計測ライン上の傾斜角度の変化を導出する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of deriving the change of the inclination angle on a measurement line for the fillet of the shape shown in FIG. 図7とは形状の異なるフィレットを対象に、計測ライン上の傾斜角度の変化を導出する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of deriving the change of the inclination angle on a measurement line for the fillet from which a shape differs from FIG. フィレット検査の概略手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the schematic procedure of a fillet inspection. フィレット検査で検出される不良の種類を表したテーブルである。It is a table showing the kind of defect detected by a fillet inspection. 複数の計測ラインを設定する例を示す図である。It is a figure which shows the example which sets a some measurement line. 変位センサにより部品の高さを計測する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of measuring the height of components with a displacement sensor. 可視光照明のみによる撮像により生成された画像と境界点の検出方法とを対応づけて示す図である。It is a figure which matches and shows the image produced | generated by the imaging only by visible light illumination, and the detection method of a boundary point.

符号の説明Explanation of symbols

1 カメラ
2A 第1照明部
2B 第2照明部
5 制御処理部
11 カラー撮像用CCD
12 モノクロ撮像用CCD
50 制御部
56 メモリ
102 フィレット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camera 2A 1st illumination part 2B 2nd illumination part 5 Control processing part 11 CCD for color imaging
12 CCD for monochrome imaging
50 control unit 56 memory 102 fillet

Claims (3)

はんだ付け後の部品実装基板を検査対象として、当該検査対象基板の被検査面に直交する方向に光軸を合わせて配備された撮像手段と、波長範囲がそれぞれ異なる複数の照明光を前記検査対象基板から見た各照明光の照射角度範囲が一連に連なるようにして前記基板に照射する照明手段と、前記複数の照明光による照明下で撮像手段により生成された画像中の正反射光像領域を用いて前記被検査面に形成されたはんだフィレットの高さを計測する計測手段と、計測された高さの適否を判別する判別手段とを具備する装置であって、
前記照明手段は、前記複数の照明光のうちの1つを前記撮像手段の光軸に沿う方向から照射し、
前記計測手段は、
各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に連なって現れた方向における各正反射光像領域の境界に対応する傾斜角度として、それぞれ対応する照明光の照射角度範囲の境界を表す角度から求めた傾斜角度が登録された記憶手段と、
前記基板の画像において、各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に連なり、かつ最も基板に近い方向から照射された照明光の正反射光像領域の隣に暗領域が現れているはんだフィレットを対象に、各正反射光像領域の並び方向に沿う計測ラインを少なくとも1本設定する計測ライン設定手段と、
各正反射光像領域および暗領域について、それぞれ前記計測ライン上における当該領域の境界点の座標を検出する座標検出手段と、
各正反射光像領域の境界点にそれぞれ前記記憶手段中の対応する傾斜角度を適用し、これらの境界点の座標と傾斜角度との関係に基づき前記計測ラインにおける傾斜角度の変化を表す近似曲線を設定する近似曲線設定手段と、
前記座標検出手段により検出された座標の中の最小値から最大値までの範囲を対象に前記近似曲線を積分し、この演算により得た積分値をはんだフィレットの高さとして特定する高さ特定手段とを、具備する基板外観検査装置。
The inspection target is a component mounting board after soldering, and imaging means arranged with the optical axis aligned in a direction orthogonal to the surface to be inspected of the board to be inspected, and a plurality of illumination lights having different wavelength ranges. Illumination means for irradiating the substrate such that an illumination angle range of each illumination light viewed from the substrate is continuous, and a regular reflection light image area in an image generated by the imaging means under illumination by the plurality of illumination lights A measuring unit that measures the height of the solder fillet formed on the surface to be inspected using a discriminating unit that discriminates the suitability of the measured height,
The illumination means irradiates one of the plurality of illumination lights from a direction along the optical axis of the imaging means,
The measuring means includes
As the inclination angle corresponding to the boundary of each regular reflection light image area in the direction in which the regular reflection light image areas of each illumination light appear consecutively in the order of the size of the respective irradiation angle ranges, Storage means in which an inclination angle obtained from an angle representing a boundary is registered;
In the image of the substrate, the specularly reflected light image areas of each illumination light are connected in order of the size of the respective irradiation angle ranges, and a dark area is next to the specularly reflected light image area of the illumination light irradiated from the direction closest to the substrate. Measuring line setting means for setting at least one measurement line along the arrangement direction of the specularly reflected light image regions for a solder fillet in which
For each specular light image area and dark area, coordinate detection means for detecting the coordinates of the boundary point of the area on the measurement line,
Approximate curve representing the change of the inclination angle in the measurement line based on the relationship between the coordinates of the boundary point and the inclination angle by applying the corresponding inclination angle in the storage means to the boundary point of each regular reflection light image area. Approximate curve setting means for setting
A height specifying unit that integrates the approximated curve for a range from the minimum value to the maximum value in the coordinates detected by the coordinate detecting unit, and specifies the integrated value obtained by this calculation as the height of the solder fillet And a substrate visual inspection apparatus.
前記照明手段は、色彩が異なる複数の可視光を、それぞれ前記撮像手段の光軸に対して斜めになる方向から照射するとともに、前記撮像手段の光軸に沿う方向から非可視光を照射し、
前記撮像手段には、入射した光を可視光と非可視光とに分離する手段と、分離された可視光を受け付けてカラー画像を生成する第1の画像生成手段と、分離された非可視光を受け付けてモノクロ画像を生成する第2の画像生成手段とが含まれており、
前記計測手段は、前記第1および第2の画像生成手段が同じタイミングで生成した画像から各照明光の正反射光像領域を抽出する、請求項1に記載された基板外観検査装置。
The illumination unit irradiates a plurality of visible lights having different colors from directions oblique to the optical axis of the imaging unit, and irradiates invisible light from a direction along the optical axis of the imaging unit,
The imaging means includes means for separating incident light into visible light and invisible light, first image generation means for receiving the separated visible light and generating a color image, and separated invisible light. And a second image generation means for generating a monochrome image by receiving
2. The board appearance inspection apparatus according to claim 1, wherein the measurement unit extracts a regular reflection light image region of each illumination light from an image generated by the first and second image generation units at the same timing.
はんだ付け後の部品実装基板を検査対象として、当該検査対象基板の被検査面に直交する方向に光軸を合わせて撮像手段を配備するとともに、波長範囲が異なる複数の照明光を前記検査対象基板から見た各照明光の照射角度範囲が一連に連なるようにして前記基板に照射し、各照明光による照明下で撮像手段により生成された画像中の正反射光像領域を用いて前記被検査面に形成されたはんだフィレットの高さを計測する方法において、
前記複数の照明光のうちの1つが前記撮像手段の光軸に沿う方向から照射されるようにして、各照明光を照射しながら撮像を行うステップ、
前記撮像により生成された画像において、各照明光の正反射光像領域がそれぞれの照射角度範囲の大きさ順に連なり、かつ基板に最も近い方向から照射される照明光の正反射光像領域の隣に暗領域が現れているはんだフィレットを対象に、各正反射光像領域の並び方向に沿う計測ラインを少なくとも1本設定するステップ、
各正反射光像領域および暗領域について、それぞれ前記計測ライン上における当該領域の境界点の座標を検出するステップ、
各正反射光像領域の境界点につき、それぞれ対応する照明光の照射角度範囲の境界を表す角度に基づき傾斜角度を特定し、これらの境界点の座標と傾斜角度との関係に基づき前記計測ラインにおける傾斜角度の変化を表す近似曲線を設定するステップ、
各正反射光像領域および前記暗領域につきそれぞれ検出された座標の中の最小値から最大値までの範囲を対象に前記近似曲線を積分し、この演算により得た積分値をはんだフィレットの高さとして特定するステップ、
の各ステップを実行することを特徴とする、はんだフィレットの高さ計測方法。
The component mounting board after soldering is used as an inspection target, and an imaging unit is provided with an optical axis aligned in a direction orthogonal to the inspection target surface of the inspection target board, and a plurality of illumination lights having different wavelength ranges are provided on the inspection target board. The illumination angle range of each illumination light viewed from above is irradiated to the substrate in a series, and the inspected object is used using the specularly reflected light image area in the image generated by the imaging means under illumination by each illumination light In the method of measuring the height of the solder fillet formed on the surface,
Performing imaging while irradiating each illumination light such that one of the plurality of illumination lights is irradiated from a direction along the optical axis of the imaging means;
In the image generated by the imaging, the specular reflection light image areas of the illumination lights are connected in order of the size of the respective irradiation angle ranges, and adjacent to the specular reflection light image areas of the illumination light irradiated from the direction closest to the substrate. Setting at least one measurement line along the arrangement direction of the specularly reflected light image regions, targeting a solder fillet in which a dark region appears in
Detecting a coordinate of a boundary point of the region on the measurement line for each specular light image region and dark region,
For each boundary point of the specularly reflected light image area, an inclination angle is specified based on an angle representing a boundary of an irradiation angle range of the corresponding illumination light, and the measurement line is based on a relationship between the coordinates of these boundary points and the inclination angle. Setting an approximate curve representing the change in tilt angle at
The approximate curve is integrated for the range from the minimum value to the maximum value in the coordinates detected for each specular light image area and the dark area, and the integrated value obtained by this calculation is the height of the solder fillet. Step to identify as,
A method for measuring the height of a solder fillet, characterized in that each of the steps is executed.
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