JP2022013913A - 基板用の配線計測システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板用の配線計測システムを提供する。【解決手段】配線計測システム１００は、第一光源２０と、第二光源３０と、画像キャプチャ装置１０と、画像処理装置４０とを備える。第一光源は基板Ｏｂに第一色光束を提供し、基板の第一エリア特徴を表示する。第二光源は基板に第二色光束を提供し、基板の第二エリア特徴を表示する。画像キャプチャ装置は基板のキャプチャを行い、第一エリア特徴及び第二エリア特徴を取得する。画像処理装置は画像キャプチャ装置に接続され、第一エリア特徴及び第二エリア特徴を分析し、配線情報を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は配線計測システム及びその方法に関し、特に、多色光源により配線のコントラストを増加させる基板用の配線計測システム及びその方法に関する。

工業の全自動化の発展に伴い、自動光学検査（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ＡＯＩ）は既に電子産業における回路基板組立ラインの外観検査には普遍的に応用されるものとなり、従来の人による目視検査（Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）に取って代わった。

自動光学検査は、工業製造過程においてよく見られる代表的な手法である。主な方法は、撮影装置を用いて検査対象物の表面状態を撮影し、パソコンの画像処理技術を以て異物やパターン異常等の欠陥を検出する。非接触検査であるため、生産過程の半製品の検査に用いることができる。

一般的な自動光学検査の原理は、画像技術を利用し、検査対象物と標準画像の間に過大な差異がないかを比較し、検査対象物が基準を満たしているかを判断する。よって、自動光学検査の品質は基本的に撮影装置の解像度、画像処理能力と画像認識技術により決まる。

回路信号の周波数の増加傾向及び回路基板の配線の微細化に伴い、回路基板の配線の断面積の均一性が電気抵抗やインピーダンス等回路特性へ与える影響はますます重要になり、わずかな変動も最終的なパフォーマンスに予期せぬ結果を招く可能性がある。

従来の回路基板の配線検査の多くは白黒撮影機及び拡散光源が用いられ、上側配線幅と下幅の識別が困難であった。特に、上側の淵が丸みを帯びた角である際、その区別は困難であり、線幅の測定や断面積計算の不正確さを招いていた。

一方で、従来の方法では配線に対して三次元測定を行う際、主に共焦点顕微鏡（Ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）、三角測量法、白色干渉法など、いずれも点状を測定する方法で三次元模型を生成しているが、計測時間が遅いだけでなく、大量の計測を実施するのも困難であり、点状測定にも制限があるため、一部の高度情報しか取得できず、組み合わせて回路全体の断面積情報を得ることは難しい。

本発明の主な目的は、第一光源と、第二光源と、画像キャプチャ装置と、画像処理装置とを備える基板用の配線計測システムを提供することにある。前記第一光源は基板に第一色光束を提供し、前記基板の第一エリア特徴を表示する。前記第二光源は前記基板に第二色光束を提供し、前記基板の第二エリア特徴を表示する。前記画像キャプチャ装置は前記基板のキャプチャを行い、前記第一エリア特徴及び前記第二エリア特徴を取得する。前記画像処理装置は前記画像キャプチャ装置に接続され、前記第一エリア特徴及び前記第二エリア特徴を分析し、配線情報を取得する。

本発明のもう一つの目的は、第一光源グループと、第一画像キャプチャ装置と、第二光源グループと、第二画像キャプチャ装置と、画像処理装置とを備える基板用の配線計測システムを提供することにある。前記第一光源グループは、前記基板に第一色光束及び第二色光束を提供し、前記基板の第一配線画像特徴を表示する。前記第一画像キャプチャ装置は前記基板の上側方向に設置し、前記第一配線画像特徴のキャプチャを行う。前記第二光源グループは、前記基板に前記第一色光束及び前記第二色光束を提供し、前記基板の第二配線画像特徴を表示する。前記第二画像キャプチャ装置は前記基板の側面方向に設置し、前記第二配線画像特徴のキャプチャを行う。前記画像処理装置は、前記第一配線画像特徴及び前記第二配線画像特徴を分析し、配線情報を取得する。

これらをもって本発明は配線上に複数ある特徴エリア間の画像コントラストを明確にし、配線計測の精度、検査の正確性を高めることが可能である。またそれ以外に、本発明は二色の混合光の効果により特徴エリアの境界間の角Ｒ画像を明示することができ、複数の特徴エリア間の境界を効果的に抽出することで、配線の各項目の数値を正確に計測することができる。更に本発明は特徴エリア間のコントラストを明確にするほかに、角度の異なる面に表示される色が異なることを利用し、配線表面の凹凸からなる欠陥を顕にすることもでき、より正確な検査を可能とする。

図１は、本発明の配線計測システムを示す説明図である。 図２は、本発明の第一実施例を示す説明図である。 図３は、本発明の第二実施例を示す説明図である。 図４は、本発明の配線検査方法のフローチャート（一）である。 図５は、基板配線を示す説明図である。 図６は、本発明における関心領域の分割を示す図である。 図７は、本発明の第三実施例を示す説明図である。 図８は、基板配線の断面を示す図である。 図９は、本発明の基板配線の三次元画像を示す説明図である。 図１０は、基板配線の座標位置決め図である。 図１１は、基板配線の俯瞰画像を示す図である。 図１２は、基板配線の側面画像を示す説明図である。 図１３は、本発明の配線計測システムの三次元画像を示す説明図（一）である。 図１４は、本発明の配線計測システムの三次元画像を示す説明図（二）である。 図１５は、本発明の配線計測システムの三次元画像を示す説明図（三）である。 図１６は、本発明の配線計測方法のフローチャート（二）である。

本発明の技術内容を図面に基づいて説明する。なお、これら図面は説明のためのものであるため、実際の比率に従い描かれたものではなく、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明の主な技術的概念を理解して頂くにあたり、先ず発明の主な仕組みについて説明する。図１は本発明の配線計測システムを示す説明図である。本実施例の配線計測システム１００は、画像キャプチャ装置１０と、第一光源２０と、第二光源３０と、画像処理装置４０とを備える。

画像キャプチャ装置１０は、基板Ｏｂのキャプチャを行い、基板画像を取得することに用いられる。画像キャプチャ装置１０は、検査エリアＩＡ上の基板Ｏｂを撮影する。画像キャプチャ装置１０は例えばカラー撮影機等であるが、これに限定しない。基板Ｏｂは少なくとも一つの基板配線を備える。本発明の実施例において、画像キャプチャ装置１０は平面スキャンカメラまたはラインスキャンカメラである。

第一光源２０は第一色光束を基板Ｏｂ上に提供し、前記基板配線の第一エリア特徴を表示する。前記第一色光束として好ましい色彩光源は赤、緑、または青であるが、その他の色を前記第一色光束としてもよく、本発明ではこれを限定しない。第一光源２０は検査エリアＩＡの上方向に配置され、第一角度で基板Ｏｂの基板配線に向けられる。第一光源２０を特定の照射角度で基板配線上に出力することで、画像キャプチャ装置１０が対応する位置でキャプチャした基板画像は高いコントラストを呈し、キャプチャされた基板画像には基板上の特定の角度の面が強調されて写ることになる。このうち、前記第一エリア特徴は、配線の上側平面または前記基板の底部平面の画像特徴を含む。

第二光源３０は、第二色光束を前記基板上に提供し、前記基板の第二エリア特徴を表示する。前記第二色光束として好ましい色彩光源は赤、緑、または青であるが、その他の色を前記第二色光束としてもよく、本発明ではこれを限定しない。第二光源２０は検査エリアＩＡの側面方向に配置され、第二角度で基板Ｏｂの基板配線に向けられる。このうち、前記第二エリア特徴は、配線の側面の画像特徴を含む。

第二光源３０が出力する光束の色と第一光源２０が出力する光束の色が異なるため、異なる色彩の光束がそれぞれのエリア間の色の違いを顕にし、構造上のテクスチャ境界を強調することができる。

第二光源３０が照射する角度及び色彩は第一光源２０と異なることから、第一光源２０が前記基板配線上で強調するエリア（例えば、第一エリア特徴）と第二光源３０が基板配線上で強調するエリア（例えば、第二エリア特徴）は異なり、前記基板配線の画像において第一光源２０及び第二光源３０と相対的に角度の異なるエリアに色の違いが現れ、機器による関心領域の視覚分割に有効に利用できる。

一方で、前記第一色光束と前記第二色光束を混合することで基板Ｏｂの配線画像には第三エリア特徴が前記基板上に表れる。例えば、基板配線上の面取りされた角／角Ｒ（例えば、一面と一面が連結している箇所の角Ｒ）上に混合光効果が発生すると、角Ｒの位置の画像はその他の平面区域と比較して強調表示される。これを利用することで、前記混合色エリアを関心領域や画像の境界面とし、マシンビジョンで容易に読み取ることができる。前記第三エリア特徴は、配線上側平面と配線側面の境界の画像特徴を含み、または前記基板の底部平面と配線側面の境界の画像特徴を含む。

画像キャプチャ装置１０は、基板Ｏｂの画像のキャプチャを行った後、撮影した基板画像の中から第一色光束、第二色光束により前記第一エリア特徴、第二エリア特徴及び第三エリア特徴を生成する。

画像処理装置４０は、画像キャプチャ装置１０と接続することで、画像キャプチャ装置１０がキャプチャした前記基板画像を取得し、前記基板画像から前記第一エリア特徴、前記第二エリア特徴及び前記第三エリア特徴を取得し、前記第一エリア特徴、前記第二エリア特徴及び前記第三エリア特徴を分析することで配線情報を得る。具体的に説明すると、画像処理装置４０はプロセッサがストレージ（図示せず）を読み込み画像分析プログラムを呼び出し、前記プログラムの画像分析機能を実行する。画像分析プログラムは具体的には例えば画像前処理プログラム、画像分割及び位置決め、欠陥の検出（勾配、エリア成長、成長補償等）、機械学習システム、ディープラーニング（深層学習）システムなどが挙げられるが、本発明ではこれらに限定しない。

本発明の実施例における画像キャプチャ装置１０、はフィルター（物理的フィルターまたはソフトウェアフィルター）を備える。前記フィルターは、前記第一光源及び前記第二光源とは異なる色の光源をフィルタリングする。これにより、環境光源により発生する画像のノイズを低減し、検査効率を更に高めることができる。

図２は本発明の第一実施例を示す説明図である。本実施例の配線計測システム２００は、特定の光学構造を利用することで、基板画像の構造特徴のコントラストをより明確にしている。配線計測システム２００は、画像キャプチャ装置１０Ａと、第一光源２０Ａと、第二光源３０Ａと、画像処理装置４０Ａとを備える。

本実施例において、前記画像キャプチャ装置の光軸方向は前記基板の平面と垂直である（図２に示すとおり、画像キャプチャ装置１０Ａの光軸方向は矢印Ａ１で、基板の平面はＦ２である）。

本実施例において配置される第一光源２０Ａは、前記画像キャプチャ装置の撮影する方向上に設置される同軸光源を備える。光の出力方向は画像キャプチャ装置１０Ａの光軸方向とほぼ一致しており、第一光源２０Ａが出力する同軸光は前記光軸方向と垂直な表面により反射され、画像キャプチャ装置１０Ａのレンズへ入る。これにより基板画像中の配線上側平面ＵＳと基板底部平面ＢＳは第一色の明度が増強され、配線上側平面ＵＳ（及び基板底部平面ＢＳ）と配線側面ＳＳとの間のコントラストが明確に現れる。

本実施例において配置される第二光源３０Ａは、基板Ｏｂに側面からの照明を提供する側面光源を備える。本発明の実施例における前記側面光源は、前記同軸光源の外側を囲むように設置し、検査物に側面光源を提供する（例えば、環形光源）。一般的に、基板配線の側面は特定の傾斜角度をもつ傾斜面があり、側面光源は側面から前記基板配線の側面に光を補う。前記環形光源と基板配線が適切な距離を保った状況で前記側面光源（第二光源３０Ａ）は前記配線側面の第二色の明度を増強させる。この光学的な組合せにより、基板配線の配線上側平面ＵＳと配線側面ＳＳの間に明確な色の差が出現する。本発明の環形光源の実施例において、前記環形光源は例えば導光板、光ファイバー、反射鏡、屈折鏡またはその他の光学ユニットを介して検査物に特定の角度の光を提供することで側面光源の角度を調整する。

構造が交わる位置で、同軸光源及び側面光源により照らされた配線には、配線上側平面ＵＳと配線側面ＳＳが交わるエリアの画像特徴（角Ｒの境界Ｃ１）及び基板底部平面ＢＳと配線側面ＳＳが交わるエリアの画像特徴（角Ｒの境界Ｃ２）で混合光効果が生まれ、この混合光効果を通じて角Ｒの境界Ｃ１、Ｃ２の画像を配線上側平面ＵＳ、配線側面ＳＳそして基板底部平面ＢＳの部分よりもはっきり見えるようにし、前記境界を関心領域や画像の境界とし、機械による領域分割を容易に行えるようにすることができる。

好ましい実施例においては、画像キャプチャ装置１０Ａが基板をキャプチャする際に光源が干渉するのを避けるため、前記同軸光源を画像キャプチャ装置１０Ａの光軸方向上に設置し、前記側面光源を前記同軸光源の外回りの位置に囲むように設置する。

本発明の実施例における画像キャプチャ装置１０Ａは、フィルター（物理的フィルターまたはソフトウェアフィルター）を備える。前記フィルターは、第一光源２０Ａ及び第二光源３０Ａとは異なる色の光源をフィルタリングする。これにより、環境光源により発生する画像のノイズを低減し、検査効率を更に高めることができる。

基板画像のうち、基板配線の配線上側平面ＵＳと配線側面ＳＳは異なる色が映し出されるので、この時第二フィルター（物理的フィルターまたはソフトウェアフィルター）を設置し、異なる色のエリアそれぞれに対しフィルタリングすることにより、画像処理装置４０Ａによる関心領域の分割に有効利用でき、分割後の画像から配線情報を得ることができる。例えば、同軸光源が赤色光源（Ｒｅｄ）、側面光源が緑色光源（Ｇｒｅｅｎ）である状況において、赤色のフィルターで基板画像中の側面エリアを表示、緑色のフィルターで基板画像中の配線上側エリアを表示させることができる。

以下に本発明における他の実施例を説明する。図３は本発明の第二実施例を示す説明図である。本実施例の配線計測システム３００は、異なる光学構造を配置することで、基板画像中の構造特徴のコントラストをより高めることができる。配線計測システム３００は、画像キャプチャ装置１０Ｂと、第一光源２０Ｂと、第一光源３０Ｂと、画像処理装置４０Ｂとを備える。

本実施例における画像キャプチャ装置１０Ｂの光軸方向（矢印Ａ２）と基板平面Ｆ２は、一定の撮影角度を有する。本発明の実施例において、前記撮影角度は０度から９０度の間が好ましいが、これら角度の変更に関しては本発明では限定しない。

本実施例において配置される第一光源２０Ｂは、同軸光源または前記基板平面に相対する正方向の光源を備える。前記同軸光源または正方向の光源は、前記基板配線の上側面に向けられ基板Ｏｂに対し光を出力し、上側からの光源を加えることにより基板画像中の配線上側平面ＵＳと基板底部平面ＢＳの第一色の明度を強める。これにより基板画像中の配線上側平面ＵＳ（及び基板底部平面ＢＳ）と配線側面ＳＳ間の第一色に明確なコントラストが表れる。

本実施例において配置される第一光源３０Ｂは、側面光源を備える。前記側面光源は光源の指向性を向上させるための導光板を備え、基板Ｏｂに側面からの光を提供する。前記側面光源は側面から基板配線に向けられ、斜め方向の指向性光源により前記基板画像中の配線側面の第二色の明度を強める。これにより、前記基板画像中の配線側面ＳＳと配線上側平面ＵＳ（及び基板底部平面ＢＳ）との間の第二色に明確なコントラストが表れる。

構造が交わる位置で同軸光源（または正方向の光源）及び側面光源により照らされた配線には、配線上側平面ＵＳと配線側面ＳＳが交わるエリアの画像特徴（角Ｒの境界Ｃ１）及び基板底部平面ＢＳと配線側面ＳＳが交わるエリアの画像特徴（角Ｒの境界Ｃ２）で混合光効果が生まれ、この混合光効果を通じて角Ｒの境界Ｃ１、Ｃ２の画像を配線上側平面ＵＳ、配線側面ＳＳそして基板底部平面ＢＳの部分よりもはっきり見えるようにし、前記境界を関心領域や画像の境界とし、機械による領域分割を容易に行えるようにすることができる。

画像キャプチャ装置１０Ｂと第一光源２０Ｂ及び第二光源３０Ｂ間における光学的な配置関係は、主に基板配線の配線側面と配線上側平面間の角度によって決まる。配線構造が製造過程における要求により調整される時は、各装置間の角度をこれに合わせて調整する。好ましい実施例においては、画像キャプチャ装置１０Ｂの光軸方向（矢印Ａ２）と同軸光源（または正方向の光源）の光の出力方向Ａ３間の角度αは２０度から４０度である。画像キャプチャ装置１０Ｂの光軸方向（矢印Ａ２）と側面光源の光の出力方向Ａ４間の夾角βは３０度から５０度である。これらの角度は実際の状況により上下の微調整を行ってもよい。また第一光源２０Ｂ及び第二光源３０Ｂの出力強度も実際の要求により調整を行ってもよい。

画像処理装置４０Ｂの演算効率と精度を高めるため、本発明の実施例における画像キャプチャ装置１０Ｂは、フィルター（物理的フィルターまたはソフトウェアフィルター）を備える。前記フィルターは、赤、緑、青の三色光源のうち第一光源及び第二光源とは異なる色の光源をフィルタリングする。これにより、環境光源が基板画像に与える影響を低減し、検査効率を更に高めることができる。

上記の光源配置を通して、基板画像中の配線上側平面ＵＳ、基板底部平面ＢＳ及び配線側面ＳＳの画像は異なる二種の色でそれぞれ区別されて表示される。この時フィルター（物理的フィルターまたはソフトウェアフィルター）を設置することにより、異なる色のエリアをフィルタリングすることができ、画像処理装置４０Ｂによる関心領域の分割に有効利用でき、分割後の画像から配線情報を得られる。例えば、同軸光源が赤色光源（Ｒｅｄ）、側面光源が緑色光源（Ｇｒｅｅｎ）である状況において、赤のフィルターで基板画像中の配線側面ＳＳを表示、緑色のフィルターで基板画像中の配線上側平面ＵＳ及び基板底部平面ＢＳを表示させることができる。

以上が本発明におけるハードウェア装置の詳細についての説明である。以下よりハードウェアの協調設計及びソフトウェアプログラムについての詳細を説明する。図４に示す通り、撮影前、基板の基板配線に第一色を提供する第一光源２０及び第二色を提供する第二光源３０を提供し、前記基板配線の第一エリア特徴及び第二エリア特徴を表示する（ステップＳ１０１）。具体的には、第一光源２０及び第二光源３０が同時に第一色光束及び第二色光束を前記基板の表面に出力することで、基板配線上の配線上側平面ＵＳ（基板底部平面ＢＳ）及び配線側面ＳＳが異なる色で画像中に表示される。このステップにおいて、マシンビジョンまたは人による目視の方法により２組のライト（第一光源２０と第二光源３０）個々の出力効率を調整することで、画像中の配線上側平面ＵＳ（基板底部平面ＢＳ）及び配線側面ＳＳの色の差をより鮮明にすることができる。

光源の出力配置確認が完了した後、画像キャプチャ装置１０により基板を撮影し、基板画像を取得する（ステップＳ１０２）。このうち、画像キャプチャ装置は定点撮影する装置や、移動式の荷台で複数個所を撮影、または配線に沿ったルートに従って順に撮影する方式での撮影が可能な装置でもよく、本発明ではこれらに限定しない。

撮影完了後、画像処理装置４０は基板画像を取得し、前記基板画像から配線情報を得る（ステップＳ１０３）。具体的には、このステップにおいて画像処理装置４０は画像分析（ｉｍａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ）アルゴリズムにより基板画像中の配線情報を分析する。ここで述べる配線情報とは、上側配線幅、下側配線幅、側面エリア幅、側面エリア面積及び／または側面エリア表面品質などであり、また配線の各エリアのサイズ、形状、曲率、角度、表面の欠け等の目視できる欠陥、一般の光源下において肉眼では判別し難い欠陥なども含むが、本発明においてはこれらに限定しない。一般的な状況において、形成後の基板配線の断面形状は台形であるが、実際の状況によっては断面形状が矩形である場合もある。配線が台形の基板は、俯瞰角度撮影または側面角度（斜め上方向）撮影を選択し、配線が矩形の基板は側壁画像を取得しやすい側面角度撮影が好ましい。

説明を円滑に進めるため、本発明においては、よく見受けられる断面が台形の配線を例にして説明を進める。画像キャプチャ装置１０が撮影した基板画像（図５に示す）は、主に基板配線頂上の配線上側平面エリアＲ１、配線上側平面エリアＲ１の両側に設置される配線側面エリアＲ２及びＲ３、配線側面エリアＲ２及びＲ３の外側の基板底部平面エリアＲ４、配線上側平面エリアＲ１及び配線側面エリアＲ２の間にある角ＲエリアＣＥ１、配線上側平面エリアＲ１及び配線側面エリアＲ３の間にある角ＲエリアＣＥ２、配線側面エリアＲ２と基板底部平面エリアＲ４が連結する角ＲエリアＣＥ３、そして配線側面エリアＲ３と基板底部平面エリアＲ４が連結する角ＲエリアＣＥ４に分けられる。配線上側平面エリアＲ１、配線側面エリアＲ２及びＲ３、及び基板底部平面エリアＲ４は第一光源１０と第二光源２０の光学配置により色に明確な差が生まれる。また混合光効果により、配線上側平面エリアＲ１と配線側面エリアＲ２及びＲ３間の角ＲエリアＣＥ１及びＣＥ２、配線側面エリアＲ２及びＲ３、基板底部平面エリアＲ４間の角ＲエリアＣＥ３及びＣＥ４は混合光効果により配線上側平面エリアＲ１、配線側面エリアＲ２及びＲ３、及び基板底部平面エリアＲ４の色のエリアと異なる色を呈する。これら角ＲエリアＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ３、ＣＥ４が形成する色のエリアは画像中の境界を明確に表示し画像分割処理に有効利用できる。

画像処理装置４０は画像にフィルターを設定し、更に閾値（例えば二値化処理）を設定することで、２つの関心領域に分割された画像を容易に出力できる（図６に示す）。このうち、画像Ｉ１は分割された基板配線の配線上側平面エリアＲ１の画像であり、画像Ｉ２は分割された基板配線の配線側面エリアＲ２及びＲ３である。画像中の２組の配線幅を計測することで、上側配線幅ＵＷ１、第一側面エリア幅ＳＷ１及び第二側面エリア幅ＳＷ２等の配線情報を得ることができる。角ＲエリアＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ３、ＣＥ４が形成する色のエリアには一定の幅があることから、配線の各データを計算する際、誤差または適切な比率を設定し角ＲエリアＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ３、ＣＥ４の幅を修正することで、実際の数値に近い上側配線幅ＵＷ１、第一側面エリア幅ＳＷ１及び第二側面エリア幅ＳＷ２の情報を得ることができる。

画像処理装置４０が分割した画像は、ピクセルの幅、撮影機の内部パラメータ及び撮影角度に基づき誤差を修正し、更に画像中の各エリアのサイズを計算することで、基板の各配線情報を得ることができる。基板配線の境界画像分析以外にも、キャプチャを行うことにより取得した画像から、欠陥の検査を行うことも可能である。とりわけ基板配線の欠陥（例えば隙間、表面の凹凸、油、インク汚れなど）は表面テクスチャの色の違いや表面の不規則性等によってキャプチャ画像に異なる色が現れるため、その後に色をフィルタリングし、閾値を設定する過程でこれら欠陥が併せて浮き彫りになる。画像処理装置４０はこうして欠陥の位置をマーキングし、基板配線における欠陥検査を可能にする。

上述の実例例の他、本発明はまた画像中の各配線情報を得ることにより基板配線の三次元画像生成が可能である。図７は本発明における第三実施例を示す説明図である。本実施例は前述の実施例と類似しているため、以下では同様の部分については説明を省くこととする。

本実施例の配線計測システム４００は、第一画像キャプチャ装置１０Ｃと、第二画像キャプチャ装置２０Ｃと、第一光源グループ３０Ｃと、第二光源グループ４０Ｃと、画像キャプチャ装置１０Ｃ及び第二画像装置２０Ｃに連結または電気的に接続される画像処理装置５０Ｃとを備える。

本実施例の第一画像キャプチャ装置１０Ｃは、基板Ｏｂの上方向に設置し、検査エリアＩＡ１を撮影し基板Ｏｂの第一配線の俯瞰画像情報を取得、これにより第一配線画像特徴のキャプチャを行う。ここで述べる上方向とは、前記基板配線平面の上方の位置のことであり、第一画像キャプチャ装置１０Ｃの光軸方向は前記基板平面にほぼ垂直である。第一画像キャプチャ装置１０Ｃ及び第一光源グループ３０Ｃの組み合わせは例えば第一実施例の配置と同様であり、第一光源グループ３０は同軸光源３１Ｃ及び側面光源３２Ｃを備える。同軸光源３１Ｃは画像キャプチャ装置１０Ｃの撮影方向に設置し、側面光源３２Ｃは同軸光源３１Ｃの周りを囲むように設置する。このうち、前記第一配線画像特徴は、前記第一色光束（同軸光源３１Ｃ）を前記基板に提供することで表示される第一エリア特徴、前記第二色光源（側面光源３２Ｃ）を前記基板に提供することで表示される第二エリア特徴、及び前記第一色光束と前記第二色光束を混合し前記基板に提供することで表示される第三エリア特徴を含む。

本実施例において、第二画像キャプチャ装置２０Ｃは、基板Ｏｂの側面方向に設置し、検査エリアＩＡ２を撮影し基板Ｏｂの第二配線の側面画像情報を取得、これにより第二配線画像特徴のキャプチャを行う。本実施例において、第二画像キャプチャ装置２０Ｃの光軸方向と前記基板平面は一定の撮影角度が存在し、前記撮影角度は０度から９０度である。ここで述べる側面方向とは、前記基板配線の両側の真横位置または斜め上の位置であり、前記配線と適切な傾斜角度を保つ。第二画像キャプチャ装置２０Ｃ及び第二光源グループ４０Ｃの組み合わせは例えば第二実施例の配置と同様であり、第二光源グループ４０は同軸光源４１Ｃ（または前記基板平面と相対する正面光源）及び側面光源４２Ｃを備える。第二キャプチャ装置２０Ｃの光軸方向と前記正面光源の出力方向の間の角度は２０度から４０度である。第二キャプチャ装置２０Ｃの光軸方向と側面光源４２Ｃの光の出力方向の間の角度は３０度から５０度である。このうち、前記第二配線画像特徴は、前記第一色光束（同軸光源４１Ｃ（または正面光源））を前記基板に提供することで表示される第一エリア特徴、前記第二色光束（側面光源４２Ｃ）を前記基板に提供することで表示される第二エリア特徴、及び前記第一色光束と前記第二色光束を混合し前記基板に提供することで表示される第三エリア特徴を含む。

本発明の第一画像キャプチャ装置１０Ｃと第二画像キャプチャ装置２０Ｃは、同時に４種の光源を基板配線に提供し、基板配線画像のキャプチャを行うことが可能である。本発明の実施例において、タイマーを利用して撮影及び光源を提供する方式がある。例えば工程の中で、第一画像キャプチャ装置１０Ｃ及び第一光源グループ３０Ｃの組み合わせを起動し第一グループ画像のキャプチャを行い、別の工程で第二キャプチャ装置２０Ｃ及び第二光源グループ４０Ｃの組み合わせを起動し第二グループ画像のキャプチャを行う。これにより撮影時間を分けて２組の画像を取得することもできるが、これら実施例の改変に関しては本発明では限定しない。

本発明の実施例においては、第一画像キャプチャ装置１０Ｃ、第二キャプチャ装置２０Ｃ、第一光源グループ３０Ｃ及び第二光源グループ４０Ｃを同一の荷台に設置し、これら装置間の相対的な位置及び相対的な角度を固定した状態で、記録した荷台の移動数値と撮影した画像を関連づけることで全ての位置上にある配線の特徴を確認することができる。本発明の実施例においては、第一画像キャプチャ装置１０Ｃ、第二画像キャプチャ装置２０Ｃ、第一光源グループ３０Ｃ及び第二光源グループ４０Ｃを同一の荷台上に置いた状態で、第一画像キャプチャ装置１０及び第一光源グループ３０Ｃの第一光学グループと、第二画像キャプチャ装置２０Ｃ及び第二光源グループ４０Ｃの第二光学グループを荷台の前後に配置し、第一画像キャプチャ装置１０Ｃと第二画像キャプチャ装置２０Ｃの通る経路を一致させ、順に撮影を行うことで、検査の効率と座標の精度をあげることができる。

第一光源グループ３０Ｃの同軸光源３１Ｃは赤、緑、青の三色のうち一色を備え、側面光源３２Ｃは赤、緑、青の三色光源のうち前記同軸光源と異なる色を備える。第二光源グループ４０Ｃの同軸光源４１Ｃ（または正方向の光源）は赤、緑、青の三色のうち一色を備え、側面光源４２Ｃは赤、緑、青の三色の光源のうち同軸光源４１Ｃ（または正方向の光源）と異なる色を備える。

画像処理装置５０Ｃは、第一画像キャプチャ装置１０Ｃ及び第二画像キャプチャ装置２０Ｃと連結または電気的に接続され、前記基板の俯瞰画像と側面画像を取得し、前記俯瞰画像と前記側面画像に基づき前記第一配線画像特徴と前記第二配線画像特徴を取得、分析することで前記第一配線画像特徴と前記第二配線画像特徴から前記基板の配線情報を取得する。画像処理装置５０Ｃは前記俯瞰画像から前記上側配線幅、下側配線幅（つまり同一の断面上にある上側配線幅と第一側面エリア幅及び第二側面エリア幅の総和）、側面エリア幅、側面エリア面積及び／または側面エリア表面品質などの配線情報を取得し、前記側面画像から前記基板配線の側面の幅の配線情報を得る。前述の配線情報から、レンズの撮影角度、上側配線幅、エリア全体の幅及び／または得られた側面の幅を通じて配線の厚さを計算することができる。ここで述べる計算方式は三角定理によって推計するもので、以下後半で説明をする。

図８は基板配線の断面図を示す図である。画像処理装置５０Ｃが画像内で上側配線幅Ｗ１、下側配線幅Ｗ２及び側面の幅Ｗ３を取得後、三角関数により基板配線の厚さＨを取得することができる。このうち、撮影機の光軸方向と配線の側面エリアが直角である（撮影機で投影される側面の長さと実際の側面の長さが等しい）場合は、距離と比率を掛け合わせて計算することで側面の幅Ｗ３を取得、側面の幅Ｗ３から配線の厚さＨを取得することができる。画像キャプチャ装置の光軸方向と配線の側面エリアが垂直ではない場合は、画像キャプチャ装置の撮影角度を調整することにより実際の側面の幅Ｗ３を取得し、側面の幅Ｗ３から配線の厚さＨを得る。また側面俯瞰角幅Ｓ１、撮影角度、及び対応する撮影視野で撮影し取得した側面の長さから直接計算することで配線の厚さＨを得ることもできるが、本発明ではこれらに限定しない。

本発明の他の実施例において、画像処理装置５０Ｃが上側配線幅Ｗ１を確認した際、配線上側平面ＵＳ及び配線側面ＳＳで境界を分け、側面俯瞰角幅Ｓ１を確認することができる。ピタゴラスの定理に基づいて、配線の厚さＨ、側面の幅Ｗ３、側面俯瞰角幅Ｓ１は以下の式で求まる。

側面の幅Ｗ３及び側面俯瞰角幅Ｓ１は既に分かっているので、計算により配線の厚さＨを取得することができる。配線の厚さＨを取得した状況で、台形の公式に基づき当該エリアの配線断面積Ａが取得できる。計算式は以下の通りである。

断面積を取得後、画像処理装置７０は前記配線断面積に基づき、前記基板の導体許容電流（Ｃｕｒｒｅｎｔ－Ｃａｒｒｙ Ｃａｐａｃｉｔｙ）を取得する。前記導体許容電流は以下の方程式で求めることができる。

このうち、Ｉは最大許容電流、ｋは修正係数、ΔTは最大温度差、Ａは配線の断面積を指す。この他に、撮影した俯瞰画像及び側面画像から、画像認識により配線上の欠陥を見つけることで、配線の欠陥情報を得ることもできる。

上に述べた配線断面積の形状は台形で記したが、矩形やその他の形状でも可能であり、ここではそれを限定しない。その他に導体許容電流の公式は上に述べた公式以外に、ＩＰＣ－２２２１のようなＩＰＣ等関係規定を満たす計算式を使用しても構わない。本発明の他の実施例において、画像処理装置５０Ｃはルックアップテーブルから前記配線の導電許容電流を取得してもよい。ルックアップテーブル内に無い数値が現れた際は近傍法または内挿法で計算してもよく、この部分に関しては設計要件により決定されるものである。

図９は本発明の基板配線の三次元画像を示す説明図である。好ましい実施例においては、画像処理装置７０Ｃはさらに基板画像から前記基板配線の目標配線区域Ｌを取得することができ、上側配線幅Ｗ１、下側配線幅Ｗ２、側面の幅Ｗ３と目標配線区域Ｌをもとに、配線断面積と配線経路から目標配線区域Ｌの配線の体積を求めることができる。本発明の他の実施例としては、複数の断面積を求めた後、それぞれの断面の配線断面積と、対応する配線の長さを掛け合わせることで目標配線区域Ｌの配線体積を求めることができる。

上に述べた配線情報を分析する技術的特徴以外に、本発明により取得した配線情報から更にステレオビジョン画像処理を用いて配線の三次元画像を形成することができる。

以下、本発明における基板配線の三次元画像の構築方法について説明する。図１０から図１５に示される基板配線の座標位置決め図、基板配線の俯瞰画像を示す図、基板配線の側面を示す説明図、本発明の配線計測システムの三次元画像を示す説明図（一）、本発明の配線計測システムの三次元画像を示す説明図（二）、本発明の配線計測システムの三次元画像を示す説明図（三）をそれぞれ参照されたい。

まず図１０に示すように、画像処理装置５０は前記基板配線の俯瞰画像と側面画像を受信した後、前記基板画像中の片側境界線に連続した複数の座標位置Ｍ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）…Ｍｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）…ＭＮ（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ）を設定する。前記座標位置の設定はステレオビジョン画像処理（Ｓｔｅｒｅｏ Ｖｉｓｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）により行い、画像のピクセル座標（ｕ，ｖ）をワールド座標（ＸＷ，ＹＷ，ＺＷ）に変換し、画像内の目標座標位置のキャリブレーションを行う。また別の実施例としては、前記複数の座標位置をもう一方の側面の境界線、中心線やその他判別しやすい参考箇所に設定することもできるが、本発明においてはこれらに限定しない。更に別の実施例としては、特にラインスキャンカメラを利用する実施例において、前記座標位置をコンベア装置のデータを受け取ることで確認することもできる。

続いて図１１に示すように、前記座標位置を設定した後、画像処理装置５０Ｃは前記俯瞰画像から上側配線幅Ｗ１、下側配線幅Ｗ２を得る。上側配線幅Ｗ１と下側配線幅Ｗ２間の相対的な位置は前記俯瞰画像の両側の側面俯瞰角幅Ｓ１、Ｓ２の比率から求める。

続いて図１２に示すように、画像処理装置５０Ｃは配線の前記側面画像を受信した後、前記側面画像から配線画像の側面の幅Ｗ３を分析する。

上記２つのステップを経て、画像処理装置５０Ｃは上側配線幅Ｗ１、下側配線幅Ｗ２、両側の側面俯瞰角幅Ｓ１、Ｓ２、及び側面の幅Ｗ３の情報を取得し、これらの配線情報をもとに配線の厚さＨを計算により得られた際、同時にこれらのパラメータが属する座標位置Ｍｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）を記録する。

続いて図１３に示すように上側配線幅Ｗ１、下側配線幅Ｗ２及び配線の厚さＨと、対応する座標位置Ｍｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）を取得した時、画像処理装置５０Ｃは上側配線幅Ｗ１、下側配線幅Ｗ２及び配線の厚さＨを基に目標断面画像を構築する。このステップにおいて、まず両側の側面俯瞰角幅Ｓ１、Ｓ２から上側配線幅Ｗ１と下側配線幅Ｗ２の相対的な位置関係を確認し、配線の厚さＨのパラメータ条件も確認できた上で、台形断面の底辺、上辺、高さ、第一斜辺、第二斜辺を確認し、そこから前述のパラメータ決定により前記断面エリアの二次元断面画像ＳＴ１を構築する。構築された二次元断面画像から二次元断面画像の配線情報を確認することができ、前記配線情報から配線の欠陥情報を得ることができる。

最後に図１４及び図１５に示すとおり、前記複数の連続した配線サンプル座標位置Ｍ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）…Ｍｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）…ＭＮ（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ）と、それぞれの座標位置Ｍ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）…Ｍｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）…ＭＮ（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ）に対応する二次元断面画像ＳＴ１－ＳＴｎ－ＳＴＮから、画像スタックＳＴＫを構築する。画像スタックＳＴＫが完成した後、画像の間隔の座標位置の間（Ｍ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）…Ｍｎ（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）…ＭＮ（ＸＮ，ＹＮ，ＺＮ））を内挿法で補間する。これにより図１５に示す基板配線三次元画像を得ることができる。

得られた基板配線三次元画像は、断面の形状から得られる配線情報から配線の欠陥情報を得ることができ、これにより欠陥の種類やタイプを確認することで、人による目視検査の効率を向上させることができる。

以下より、図に基づいて本発明の基板計測方法の詳細について説明する。図１６は本発明の配線計測方法のフローチャート（二）である。

この実施例が提供する計測方法は以下のステップを含む。

第一光源グループ３０Ｃ及び第二光源グループ４０Ｃを基板Ｏｂ上に提供し、基板Ｏｂの第一配線画像特徴及び第二配線画像特徴を表示する（ステップＳ２０１）。

続いて、前記基板の上方向に第一画像キャプチャ装置１０Ｃを提供し、これにより前記基板の第一配線画像特徴のキャプチャを行う（ステップＳ２０２）。この他に第二画像キャプチャ装置２０Ｃを基板の側面方向に提供し、前記基板の第二配線画像特徴のキャプチャを行う（ステップＳ２０３）。

移動式の荷台を提供し、基板Ｏｂ、第一画像キャプチャ装置１０Ｃ及び第二画像キャプチャ装置２０Ｃの間の相対的な位置関係を調整する（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０４において、基板を撮影する第一画像キャプチャ装置１０Ｃと第二画像キャプチャ装置２０Ｃの撮影タイミングは前後の順を定める必要はなく、先に第一画像キャプチャ装置１０Ｃの撮影により第一配線画像特徴を取得するか、先に第二画像キャプチャ装置２０Ｃの撮影により第二配線画像特徴を取得するか、または両方同時に行ってもよく、この部分については本発明では限定しない。

続いて、画像処理装置５０Ｃが前記俯瞰画像及び前記側面画像を受信し、前記俯瞰画像及び前記側面画像に基づき前記基板上の配線情報を生成する（ステップＳ２０５）。前記基板の配線情報は、上側配線幅、下側配線幅、側面エリア幅、側面エリア面積及び／または側面エリア表面品質を含むが、本発明ではこれらに限定しない。

配線情報を取得後、画像処理装置５０Ｃは前記配線情報に基づいて前記基板の配線断面積を取得する（ステップＳ２０６）。

最後に、前記配線断面積を取得後、画像処理装置５０Ｃは前記配線断面積に基づき基板Ｏｂ上の配線許容電流を取得する（ステップＳ２０７）。

上述のとおり、本発明は、配線上に複数ある特徴エリア間の画像のコントラストをあげることで配線計測の精密度を向上させることができ、検査の正確性を向上させることができる。また、本発明は二色の混合光効果によって特徴エリア境界間の角Ｒ画像を明確に表示することで、複数ある特徴エリアから効果的に情報を取得することができ、より精密に各項のデータを計測することができる。更に、本発明は特徴エリア間のコントラストを向上させる以外にも、面の角度の違いによる色の表現の差異を利用することで、表面の凹凸による欠陥も表示し、検査の正確性をより向上させることができる。

以上が本発明における詳細の説明である。ここに述べられたものは、本発明における好ましい実施例であり、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の請求の範囲に対し行われる変更や内容の追加もまた本発明の請求の範囲内である。

１００ 配線計測システム
１０ 画像キャプチャ装置
２０ 第一光源
３０ 第二光源
４０ 画像処理装置
ＩＡ 検査エリア
Ｏｂ 基板
２００ 配線計測システム
１０Ａ 画像キャプチャ装置
２０Ａ 第一光源
３０Ａ 第二光源
４０Ａ 画像処理装置
Ａ１ 矢印
Ｆ２ 基板平面
３００ 配線計測システム
１０Ｂ 画像キャプチャ装置
２０Ｂ 第一光源
３０Ｂ 第二光源
４０Ｂ 画像処理装置
Ａ２ 矢印
Ａ３ 光の出力方向
Ａ４ 光の出力方向
α 画像を取る角度
β 夾角
Ｓ１０１－Ｓ１０３ ステップ
ＵＳ 配線上側平面
ＳＳ 配線側面
ＢＳ 基板底部平面
Ｃ１ 角Ｒの境界面
Ｃ２ 角Ｒの境界面
Ｒ１ 配線上側平面エリア
Ｒ２ 配線側面エリア
Ｒ３ 配線側面エリア
Ｒ４ 基板底部平面エリア
ＣＥ１ 角Ｒエリア
ＣＥ２ 角Ｒエリア
ＣＥ３ 角Ｒエリア
ＣＥ４ 角Ｒエリア
Ｉ１ 画像
Ｉ２ 画像
ＵＷ１ 上側配線幅
ＵＷ２ 下側配線幅
ＳＷ１ 第一側面エリア幅
ＳＷ２ 第二側面エリア幅
４００ 配線計測システム
１０Ｃ 第一画像キャプチャ装置
２０Ｃ 第二画像キャプチャ装置
３０Ｃ 第一光源グループ
３１Ｃ 同軸光源
３２Ｃ 側面光源
４０Ｃ 第二光源グループ
４１Ｃ 同軸光源
４２Ｃ 側面光源
５０Ｃ 画像処理装置
ＩＡ１ 検査エリア
ＩＡ２ 検査エリア
Ｗ１ 上側配線幅
Ｗ２ 下側配線幅
Ｗ３ 側面の幅
Ｗ４ 側面の幅
Ｈ 配線の厚さ
Ｌ 目標配線区域
Ｓ１ 側面俯瞰角幅
Ｓ２ 側面俯瞰角幅
ＳＴ１－ＳＴＮ 二次元画像断面図
Ｓ２０１－Ｓ２０７ ステップ

Claims (14)

1. 基板用の配線計測システムであって、
   基板に第一色光束を提供し、前記基板の第一エリア特徴を表示する第一光源と、
   前記基板に第二色光束を提供し、前記基板の第二エリア特徴を表示する第二光源と、
   前記基板のキャプチャを行い、前記第一エリア特徴及び前記第二エリア特徴を取得する画像キャプチャ装置と、
   前記画像キャプチャ装置に接続され、前記第一エリア特徴及び前記第二エリア特徴を分析し、配線情報を取得する画像処理装置と、
   を備えることを特徴とする配線計測システム。
2. 前記配線情報は、上側配線幅、下側配線幅、側面エリア幅、側面エリア面積および／または側面エリア表面品質を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線計測システム。
3. 前記画像キャプチャ装置が撮影した前記基板の配線画像は、前記第一色光束と前記第二色光束を混合することで前記基板に表示される第三エリア特徴を含み、
   前記第一エリア特徴は、配線上側平面または基板底部平面の画像特徴を含み、
   前記第二エリア特徴は、配線側面の画像特徴を含み、
   前記第三エリア特徴は、配線上側平面と配線側面との境界部分の画像特徴または前記基板底部平面と配線側面の境界部分の画像特徴を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線計測システム。
4. 前記画像キャプチャ装置の光軸方向と前記基板の平面は一定の撮影角度を有し、前記撮影角度は０度から９０度までの間であり、前記第一光源は同軸光源または前記基板の平面に相対する正方向の光源を備え、前記第二光源は側面光源を備えることを特徴とする請求項１に記載の配線計測システム。
5. 前記画像キャプチャ装置の光軸方向と前記正方向の光源の光の出力方向との間の角度は２０度から４０度までの間であり、前記画像キャプチャ装置の光軸方向と前記側面光源の光の出力方向との間の夾角は３０度から５０度までの間であることを特徴とする請求項４に記載の配線計測システム。
6. 前記第一光源または前記第二光源は、赤、緑、青の三色光源のうちのいずれか一種であり、前記第一光源と前記第二光源の色は異なることを特徴とする請求項１に記載の配線計測システム。
7. 基板用の配線計測システムであって、
   基板に第一色光束及び第二色光束を提供し、前記基板の第一配線画像特徴を表示する第一光源グループと、
   前記基板の上側方向に設置し、前記第一配線画像特徴のキャプチャを行う第一画像キャプチャ装置と、
   前記基板に前記第一色光束及び前記第二色光束を提供し、前記基板の第二配線画像特徴を表示する第二光源グループと、
   前記基板の側面方向に設置し、前記第二配線画像特徴のキャプチャを行う第二画像キャプチャ装置と、
   前記第一配線画像特徴及び前記第二配線画像特徴を分析し、配線情報を取得する前記画像処理装置と、
   を備えることを特徴とする配線計測システム。
8. 前記第一配線画像特徴または前記第二配線画像特徴は、前記第一色光束を前記基板に提供し表示される第一エリア特徴と、前記第二色光束を前記基板に提供し表示される第二エリア特徴と、前記第一色光束及び前記第二色光束を混合し前記基板に提供することで表示される第三エリア特徴を含み、前記第一エリア特徴は配線上側平面または前記基板底部平面の画像特徴を有し、前記第二エリア特徴は配線側面の画像特徴を含み、前記第三エリア特徴は配線上側平面と配線側面との境界部分の画像特徴または前記基板底部平面と配線側面との境界部分の画像特徴を含むことを特徴とする請求項７に記載の配線計測システム。
9. 前記第二画像キャプチャ装置の光軸方向と前記基板の平面は一定の撮影角度を有し、前記撮影角度は０度から９０度までの間であり、
   前記第二光源グループは同軸光源または前記基板の平面に相対する正方向の光源と、側面光源を備えることを特徴とする請求項８に記載の配線計測システム。
10. 前記第二画像キャプチャ装置の光軸方向と前記正方向の光源の光の出力方向との間の角度は２０度から４０度までの間であり、前記第二画像キャプチャ装置の光軸方向と前記側面光源の光の出力方向との間の夾角は３０度から５０度までの間であることを特徴とする請求項９に記載の配線計測システム。
11. 前記同軸光源または前記正方向の光源は、赤、緑、青の三色光源のうちのいずれか一種であり、前記同軸光源と前記正方向の光源の色は異なることを特徴とする請求項９に記載の配線計測システム。
12. 前記配線情報は、上側配線幅、下側配線幅、側面エリア幅、側面エリア面積および／または側面エリア表面品質を含むことを特徴とする請求項７に記載の配線計測システム。
13. 前記画像処理装置は、前記配線情報に基づき前記基板の配線の厚さ、配線断面積または配線体積を取得することを特徴とする請求項１２に記載の配線計測システム。
14. 前記配線情報は前記基板の配線欠陥情報を含むことを特徴とする請求項７に記載の配線計測システム。
    

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