JP2014122863A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乱反射性の高い部分と正反射性の高い部分とが一つの面にある被撮像物を撮像する際の外観検査の精度を向上することができる撮像装置及び撮像方法を提供する。
【解決手段】被撮像物２００を載置するステージ１１と、ステージ１１に載置した被撮像物２００を撮像するカメラ１２と、ステージ１１に載置した被撮像物２００に照明光を照射する照明とを備えた撮像装置である。被撮像物２００は、乱反射性の高い粗面部と正反射性の高い平滑面部とを一つの面に有している。カメラ１２は、被撮像物２００の粗面部と平滑面部とを有する一つの面を撮像する。照明は、少なくとも一つの同軸照明１３と、少なくとも一つのリング照明１４とを含む。同軸照明１３は、カメラ１２の撮像軸線上に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関するものであり、さらに詳しくは例えば電子部品の撮像装置及び撮像方法に関するものである。

従来から、被撮像物、例えばチップコンデンサやチップインダクタ等の略直方体形状の電子部品の外観を検査する外観検査装置が知られている。例えば、特開２００８−２４１３４２号公報の図７及び図８には、被撮像物の側面を撮像するためのカメラの構成が開示されており、前記公報の図９には、被撮像物の稜線部を撮像するためのカメラの構成が開示されている。これらのカメラを備えた外観検査装置は、電子部品の表面及び稜線部をリング照明により照明し、撮像して、被撮像物の欠陥を検出する。このように欠陥を検出することにより、被撮像物の良品と不良品を区別することができる。

特開２００８−２４１３４２号公報

ところで、近年、電子部品等の小型化に関する戦略は多様化してきている。例えば、薄型化を推し進めることでプリント基板などへの埋め込み用途に対応したコンデンサ（以下、「埋め込み向けコンデンサ」という）が製品化されている。図４に、埋め込み向けコンデンサを埋め込んだプリント基板の断面図を示す。プリント基板３０内部にコンデンサ２００を埋め込むことによって、コンデンサを実装するためのプリント基板３０上の実装面積を削減できるため、プリント基板の小型化が可能になる。このようなコンデンサ２００を埋め込んだプリント基板３０では、埋め込まれたコンデンサ２００の主面上の外部電極２２ａを狙ってレーザを照射してビアホール３１を形成し、そのビアホール３１内にめっきを施すことで、プリント基板３０内部に埋め込んだコンデンサ２００の外部電極２２ａ、２２ｂとの配線を構成する。

上述のようにビアホール３１を形成する場合、ビアホール３１の形状精度を高めるために、照射されたレーザが、埋め込み向けコンデンサ２００の外部電極表面で乱反射することを抑制することが望まれる。このため、埋め込み向けコンデンサ２００の主面上に形成された外部電極の折返し部２２ａは、表面が平滑であることが求められている。このような理由から、高い平滑性を要する埋め込み向けコンデンサ２００の外部電極の折返し部２２ａは、スクリーン印刷により形成され、残りの外部電極部分である埋め込み向けコンデンサ２００の端面上に形成される外部電極の端面部２２ｂは、ペースト層に浸漬することにより形成される場合がある。このようにして製造された埋め込み向けコンデンサ２００の斜視図及び断面図を図５及び図６に示す。外部電極のうち、外部電極の折返し部２２ａは、スクリーン印刷により形成されるため、高い平滑性を有している。一方、外部電極の２２ｂは、ペースト層に浸漬して形成されるため、外部電極の折返し部２２ａと比較して、平滑性は低い。外部電極の折返し部２２ａが、高い平滑性を有するため、この部分に照射されたビアホール形成のためのレーザは、折返し部２２ａでの乱反射が抑えられ、精度良くビアホールが形成される。

このような埋め込み向けコンデンサにおいても、良品と不良品の区別をつけるために、上述のような外観検査装置を用いて検査することがある。しかしながら、検査対象が、上述の埋め込み向けコンデンサのように平滑性の高い部分を有する場合には、従来の外観検査装置を用いて外部電極の欠陥を検出する際、平滑性の高い部分で反射した光がカメラに十分に入らないという問題があった。

この問題について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、一般的な電子部品について、外部電極２３表面に照射された照明光が乱反射する様子を説明する図である。図７（ａ）に示された一般的な電子部品の外部電極２３では、その表面が平滑でないため、リング照明１４から照射された照明光は乱反射される。外部電極２３のどの部分も乱反射性が高いため、外部電極２３のどの部分でも欠陥を検出するのに十分な光がカメラ１２方向に反射され、精度良く欠陥検出が可能である。
一方、図７（ｂ）は、外部電極の一部に平滑性の高い部分２２ａを有する電子部品について、この外部電極の平滑性の高い部分２２ａに照射された照明光が正反射する様子を説明する図である。乱反射性の高い部分２２ｂは、リング照明１４から照射された照明光を乱反射して、欠陥を検出するのに十分な光がカメラ１２に入る。しかしながら、図７（ｂ）に示すように、正反射性の高い部分２２ａでは、リング照明１４から照射された照明光をほとんど正反射する。このため、正反射性の高い部分２２ａで反射された光は、カメラ１２に十分に入ってこず、正反射性の高い部分２２ａにある欠陥を精度良く検出することができなかった。

そこで、本発明の主目的は、乱反射性の高い部分と正反射性の高い部分とが一つの面にある被撮像物を撮像する際の外観検査の精度を向上することができる撮像装置及び撮像方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１の発明は、被撮像物を載置するステージと、ステージに載置した被撮像物を撮像するカメラと、ステージに載置した被撮像物に照明光を照射する照明とを備えた、被撮像物を撮像する撮像装置であって、被撮像物は、乱反射性の高い粗面部と正反射性の高い平滑面部とを一つの面に有しており、カメラは、その粗面部と平滑面部とを有する一つの面を撮像し、照明は、少なくとも一つの同軸照明と、少なくとも一つのリング照明とを含み、同軸照明は、カメラの撮像軸線上に配置されることを特徴とする撮像装置である。本願明細書において、「粗面部」とは、乱反射性の高い部分であり、例えば電子部品における浸漬方式で形成された外部電極表面部分のことをいう。また、「平滑面部」とは、正反射性の高い部分であり、例えば電子部品におけるスクリーン印刷で形成された外部電極表面部分のことをいう。

請求項１の発明によれば、乱反射性の高い部分と正反射性の高い部分とが一つの面にある被撮像物を撮像する場合であっても、精度良く欠陥を検出することができる。すなわち、正反射性の高い部分では、同軸照明により照射された照明光が同軸照明と同じ光軸線上にあるカメラへと正反射されるので、正反射性の高い部分の欠陥を精度良く検出できる。また、乱反射性の高い部分では、リング照明により多方向から照射された照明光が乱反射され、その一部の反射光がカメラ方向に向かうので、乱反射性の高い部分の欠陥も精度良く検出できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、被撮像物が主面に外部電極を備える直方体状の電子部品であり、主面の外部電極の端部が照明光を乱反射することを特徴とするものである。

請求項２の発明によれば、被撮像物である電子部品の主面の外部電極の端部にある外部電極が照明光を乱反射するため、両端面に照射された照明光が乱反射して、撮像するのに十分な反射光がカメラに入るため、この被撮像物の外観を正確に捉えることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、ステージに載置した被撮像物の中央部を含むエリアが、カメラに向かって膨らんでいることを特徴とするものである。

請求項３の発明によれば、被撮像物が平滑面部に膨らみ部分を有するような場合であっても、同軸照明およびリング照明により多方向から照射された照明光が膨らみ部分で反射され、その反射光がカメラに入り、それが膨らみ部分であるか否かを正確に捉えることができる。このため、膨らみ部分と欠陥等とを正確に区別することができる。

請求項４の発明は、被撮像物を同軸照明およびリング照明で同時に照らし、カメラで撮像することを特徴とする撮像方法である。

請求項４の発明によれば、被撮像物を同軸照明およびリング照明で同時に照らし、カメラで撮像することにより、被撮像物の欠陥を精度良く検出することができる。また、この発明によれば、正反射性の高い部分と乱反射性の高い部分を一つの面に有する被撮像物を撮像する場合、正反射性の高い部分と乱反射性の高い部分を同時に、かつ、精度良く撮像することができることから、反射性の異なる部分を別々に検査する場合に比べて、検査時間を削減することができる。

本発明によれば、乱反射性の高い部分と正反射性の高い部分とが一つの面にある被撮像物の欠陥を精度良く検出することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の外観を概略的に示した図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の照明により被撮像物が照射される様子を説明した図である。 図３は、本発明に係る撮像装置の照明により被撮像物に照射された照明光が、被撮像物の平滑面部及び粗面部で反射する様子を説明する図である。 図４は、埋め込み向けコンデンサを埋め込んだプリント基板の断面図である。 図５は、埋め込み向けコンデンサの斜視図である。 図６は、埋め込み向けコンデンサの断面図である。 図７（ａ）は、一般的な電子部品について、外部電極表面に照射された照明光が乱反射する様子を説明する図であり、図７（ｂ）は、外部電極の一部に平滑面部を有する電子部品について、外部電極の平滑面部に照射された照明光が正反射する様子を説明する図である。

本発明の一実施形態に係る撮像装置および被撮像物について図を参照して詳しく説明する。なお、全図において、同等の機能を有する部材には同じ符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図に示された撮像装置および被撮像物は、本発明の一例示に過ぎず、これに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る撮像装置および被撮像物について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００の外観を概略的に示した図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００の照明により被撮像物１５が照射される様子を説明した図である。本発明に係る撮像装置１００は、被撮像物１５を載置するステージ１１と、ステージ１１に載置した被撮像物１５を撮像するカメラ１２と、ステージ１１に載置した被撮像物１５に照明光を照射する照明とを備える。

図２に示すように、カメラ１２は、ステージ１１に向けられ配置され、ステージ１１上に、被撮像物１５が載置される。カメラ１２の画素数は任意である。カメラ１２の視野は、被撮像物１５全体を包含しうる。

照明は、少なくとも一つの同軸照明１３と、少なくとも一つのリング照明１４とを含む。同軸照明は、ハーフミラーを用いてカメラと同じ光軸にて被撮像物に光を照射する照明である。リング照明は、ＬＥＤ等をリング形状に配列したものであって、被撮像物の斜め上方または真横から被撮像物を照明することのできる照明である。

同軸照明１３は、カメラ１２の撮像軸線上に配置され、同軸照明１３の光軸とカメラ１２の光軸は、同じ方向である。同軸照明１３から照射された光は、被撮像物１５の平滑面部に垂直に照射され、ほぼ正反射する。同軸照明１３は、被撮像物１５全体に照明光を照射してもよく、被撮像物１５の平滑面部のみに照射してもよい。リング照明１４は、その照明光が被撮像物１５全体にあたるように配置される。また、リング照明１４の中央を同軸照明１３の照明光が通過し、被撮像物１５に照射される。

続いて、本発明に係る撮像装置で撮像される被撮像物について説明する。被撮像物は、本発明に係る撮像装置によって、その表面等を撮像され、欠陥を検出され、たとえば欠陥が検出されたものは不良品として区別される。被撮像物は、例えば、電子部品などの部品である。形状は、特に限定されず、例えば直方体状や円筒状などでもよい。

また、本発明に係る撮像装置で撮像される被撮像物は、照明光を乱反射する粗面部と照明光を正反射する平滑面部とを一つの面に有している。

被撮像物の例としては、上述した埋め込み向けコンデンサが挙げられる。被撮像物の例として挙げられるこの埋め込み向けコンデンサの一例について、図５及び図６を参照して詳しく説明する。

図５及び図６に示した埋め込み向けコンデンサの形状は、主面、側面、端面を有する直方体状であり、素体２１の一部の表面上に外部電極を備えたものである。

素体２１は、対向させた複数枚の内部電極を備えており、各内部電極は、端面側に引き出されている。

外部電極は、図５及び図６に示すように、埋め込み向けコンデンサ２００の少なくとも主面に形成されている。外部電極は、主面上に形成される折返し部２２ａと両端面から主面にわたって形成される端面部２２ｂからなる。上述したように、外部電極の折返し部２２ａは、プリント基板にビアホールを形成する際、レーザを照射される部分である。このため、外部電極の折返し部２２ａは、ビアホールの形状精度を高めるために、スクリーン印刷等により平滑性が高くなるように形成される。一方、外部電極の端面部２２ｂは、浸漬方式等で形成されるため、外部電極の折返し部２２ａと比較して、平滑性が低い。

以下では、埋め込み向けコンデンサの製造方法について、簡潔に説明する。

まず、セラミックグリーンシートに内部電極ペーストを塗布する。次に、このセラミックグリーンシートを積層し、積層体を形成する。積層体の状態で主面側からスクリーン印刷にて外部電極を形成し、乾燥させ、外部電極の折返し部を形成する。外部電極の折返し部は、スクリーン印刷で形成されるため、平滑度が高い。続いて、積層体の端面をペースト層に浸漬し、乾燥させることによって、外部電極の端面部を形成する。外部電極の焼き付けと積層体の焼成を同時に行う。最後に、めっきを外部電極に形成することによって、埋め込み向けコンデンサが製造される。

本発明に係る撮像装置は、乱反射性の高い粗面部と正反射性の高い平滑面部とが一つの面にある被撮像物を撮像する場合であっても、精度良く欠陥を検出することができる。これに関して、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係る撮像装置の照明により被撮像物に照射された照明光が、被撮像物の平滑面部及び粗面部で反射する様子を説明する図である。正反射性の高い平滑面部２２ａでは、同軸照明１３により照射された照明光が同軸照明１３と同じ光軸線上にあるカメラ１２へと正反射されるので、平滑面部２２ａの欠陥を精度良く検出できる。また、乱反射性の高い粗面部２２ｂでは、リング照明１４により照射された照明光が乱反射され、その一部の反射光がカメラ１２方向に向かうので、乱反射性の高い部分の欠陥も精度良く検出できる。このように、本発明によれば、平滑面部と粗面部のいずれにおいても、欠けやくぼみなどの欠陥を精度良く検出することが可能である。このため、この撮像装置を用いることで、乱反射性の高い粗面部と正反射性の高い平滑面部とが一つの面にある被撮像物の良品と不良品の区別を容易にすることができる。

また、被撮像物を同軸照明及びリング照明で同時に照らす場合、正反射性の高い部分と乱反射性の高い部分を同時に、かつ、精度良く撮像することができることから、反射性の異なる部分を別々に検査する場合に比べて、検査時間を削減することができる。

さらに、前記被撮像物が、主面に外部電極を備える直方体状の電子部品であって、主面の外部電極の端部が照明光を乱反射する場合、両端面に照射された照明光が乱反射して、撮像するのに十分な反射光がカメラに入るため、この被撮像物の外観を正確に捉えることができる。

上述のように、埋め込み向けコンデンサの埋め込まれたプリント基板では、埋め込み向けコンデンサの外部電極の折返し部を狙ってレーザが照射され、ビアホールが形成される。このため、プリント基板にレーザでビアホールを形成する際、コンデンサの素体部にレーザでダメージを与えないようにし、かつ、埋め込み向けコンデンサとプリント基板の配線が正確に電気的に接続するようにするために、レーザを照射する部分である外部電極の折返し部の寸法を正確に測定することが必要になる。この点、本発明に係る撮像装置を用いれば、同軸照明およびリング照明による照明光によって、埋め込み向けコンデンサの外部電極の折返し部および粗面部の形状を明確に撮像することができる。このため、外部電極の折返し部の寸法測定の精度が向上する。

また、本発明の撮像装置は、同軸照明およびリング照明による照明光によって、コンデンサ等の電子部品の割れ、欠け、異物付着や電子部品の外部電極の電極はがれ、欠け、割れ、めっきのマイグレーションの成長などを捉えることが可能である。

さらに、本発明の撮像装置は、ステージに載置した被撮像物の中央部を含むエリアが、当該撮像装置のカメラに向かって膨らんでいる場合であっても、当該膨らみ部分を正確に捉え、正確に欠陥と区別することができる。例えばコンデンサでは、素体内部の内部電極を有する部分が主面方向に膨らむことがある。この膨らみ部分が外部電極の平滑面部にある場合、照明光を平滑面部での正反射性によりこの膨らみを良好に撮像することができず、膨らみ部分と割れや欠けなどの欠陥との区別が困難であった。しかしながら、本発明によれば、平滑面部に膨らみ部分を有するような場合であっても、同軸照明およびリング照明により多方向から照射された照明光が膨らみ部分で反射されて、その反射光がカメラに入り、それが膨らみ部分であるか否かを正確に捉えることができる。このため、膨らみ部分と欠陥を正確に区別することができ、欠陥検出の精度が向上する。
なお、埋め込み向けコンデンサの外部電極がＣｕめっき層を有する等、被撮像物がＣｕを含む場合は、Ｃｕに対する反射率が高い赤色の照明光を用いることが好ましい。

以上、本発明をその実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明に係る撮像装置で撮像される被撮像物は、電子部品に限定されず、乱反射性の高い粗面部と正反射性の高い平滑面部を一つの面に有するものであればよい。例えば、前記実施形態では、被撮像物が埋め込み向けコンデンサである場合について図を用いて説明したが、本発明に係る撮像装置で撮像される被撮像物は、これに限定されない。

１００ 撮像装置
１１ ステージ
１２ カメラ
１３ 同軸照明
１４ リング照明
１５ 被撮像物
２００ 埋め込み向けコンデンサ
２１ 素体
２２ａ 外部電極の平滑面部
２２ｂ 外部電極の粗面部
２３ 外部電極
３０ プリント基板
３１ ビアホール

Claims (4)

1. 被撮像物を載置するステージと、
   前記ステージに載置した前記被撮像物を撮像するカメラと、
   前記ステージに載置した前記被撮像物に照明光を照射する照明とを備えた、前記被撮像物を撮像する撮像装置であって、
   前記被撮像物は、乱反射性の高い粗面部と正反射性の高い平滑面部とを一つの面に有しており、
   前記カメラは、前記粗面部と前記平滑面部とを有する前記一つの面を撮像し、
   前記照明は、少なくとも一つの同軸照明と、少なくとも一つのリング照明とを含むことを特徴とする撮像装置。
2. 前記被撮像物は、主面に外部電極を備える直方体状の電子部品であり、
   前記主面の外部電極の端部は、前記照明光を乱反射することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ステージに載置した前記被撮像物の中央部を含むエリアが、前記カメラに向かって膨らんでいることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
4. 被撮像物を同軸照明およびリング照明で同時に照らし、カメラで撮像することを特徴とする、被撮像物の撮像方法。

Images