JP2024027506A - 画像取得装置、基板検査装置、画像取得方法および基板検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の保護層およびパターンの検査に適した画像を、簡素化された撮像光学系により短時間で取得する。【解決手段】赤外光を透過する保護層が形成された基板９の検査を行う基板検査装置１において、可視光照射部１３と、赤外光照射部１４とを設ける。撮像部１１は、基板９から可視光と赤外光とを同時に受けて基板９の検査に用いられる検査画像を取得する。ここで、撮像部１１の撮像面の光軸方向の位置は、撮像光学系１２により基板９の赤外光の像が形成される位置よりも撮像光学系１２により基板９の可視光の像が形成される位置に近い。【選択図】図１

Description

本発明は、パターンが形成された基材上に保護層が形成された基板を検査する技術に関連する。

従来より、プリント配線基板や電子部品が実装されたプリント配線基板（以下、「実装基板」という。）に対して、可視光を照射して可視光画像を取得し、さらに、赤外光を照射して赤外光画像を取得し、可視光画像および赤外光画像を用いてプリント配線基板や実装基板を検査する技術が知られている。

例えば、特許文献１の第１実施例の検査装置では、白色光用の第１のＣＣＤ素子と、赤外光用の第２のＣＣＤ素子が設けられる。マスタ基板に白色光および赤外光を照射し、マスタ基板からの光をダイクロイックプリズムで分離することで、第１のＣＣＤ素子で色情報画像が取得され、同時に第２のＣＣＤ素子で赤外光画像が取得される。そして、プリント配線基板上の金メッキ領域が色情報画像から特定され、赤外光画像の金メッキ領域が参照画像として取得される。その後、検査対象の基板に対して色情報画像および赤外光画像が取得され、金メッキ領域の範囲および金メッキ部の凹凸が検査される。

特許文献２の実施の形態２では、まず、フラックスおよびソルダレジストを透過する近赤外光をプリント配線基板に照射し、導体パターン、表面実装部品および外部接続端子が見える画像Ａが取得される。次に、フラックスでは反射し、ソルダレジストに吸収される可視光をプリント配線基板に照射し、フラックスのみが見える画像を２値化した画像Ｂが取得される。そして、画像Ａと画像Ｂとの論理積を求めることにより、ソルダレジストに覆われた導体パターンを除いた画像が取得される。

特開２００３－１７２７１１号公報 特開２０１０－９１５２９号公報

ところで、特許文献１では２つの撮像素子が設けられ、複雑な光学系も必要となることから、検査装置が高価となる。特許文献２では、可視光画像の取得と赤外光画像の取得とが個別に行われるため、画像の取得に時間を要する。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の保護層およびパターンの検査に適した画像を、簡素化された撮像光学系により短時間で取得することを目的としている。

本発明の態様１は、パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得装置であって、基板に可視光を照射する可視光照射部と、前記基板に赤外光を照射する赤外光照射部と、撮像部と、前記基板からの可視光および赤外光を前記撮像部に導く撮像光学系とを備え、前記撮像部の撮像面の位置が、前記撮像光学系により前記基板の赤外光の像が形成される位置よりも前記撮像光学系により前記基板の可視光の像が形成される位置に近く、前記撮像部が、前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得する。

本発明の態様２は、態様１の画像取得装置であって、前記撮像部の前記撮像面の前記位置と、前記撮像光学系により前記基板の可視光の像が形成される前記位置とが一致する。

本発明の態様３は、態様１または２の画像取得装置であって、前記可視光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記赤外光照射部から赤外光を出射した場合に前記撮像部にて取得される照明調整基板の画像の平均明度が、前記赤外光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記可視光照射部から可視光を出射した場合に前記撮像部にて取得される前記照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下である。

本発明の態様４は、パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得装置であって、基板に可視光を照射する可視光照射部と、前記基板に赤外光を照射する赤外光照射部と、撮像部と、前記基板からの可視光および赤外光を前記撮像部に導く撮像光学系とを備え、前記撮像部が、前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得し、前記可視光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記赤外光照射部から赤外光を出射した場合に前記撮像部にて取得される照明調整基板の画像の平均明度が、前記赤外光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記可視光照射部から可視光を出射した場合に前記撮像部にて取得される前記照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下である。

本発明の態様５は、態様１または４（態様１ないし４のいずれか１つであってもよい。）の画像取得装置であって、前記可視光照射部が有する光源ユニットの数が２以上であり、前記赤外光照射部が有する光源ユニットの数が１である。

本発明の態様６は、態様１または４（態様１ないし５のいずれか１つであってもよい。）の画像取得装置であって、前記基板がプリント配線基板であり、前記パターンが配線であり、前記保護層がソルダレジストである。

本発明の態様７は、態様６の画像取得装置であって、前記ソルダレジストの色が、緑、青または黒である。

本発明の態様８は、態様１または４（態様１ないし７のいずれか１つであってもよい。）の画像取得装置であって、前記基板の表面に平行な方向に、前記基板を前記撮像部に対して相対的に移動する基板移動機構をさらに備え、前記撮像部がラインセンサを含む。

本発明の態様９は、パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板を検査する基板検査装置であって、態様１または４（態様１ないし８のいずれか１つであってもよい。）の画像取得装置と、前記画像取得装置にて取得された前記検査画像を処理することにより、前記基板の前記保護層の欠陥および前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出部とを備える。

本発明の態様１０は、パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得方法であって、ａ）可視光照射部が基板に可視光を照射する工程と、ｂ）赤外光照射部が前記ａ）工程と並行して前記基板に赤外光を照射する工程と、ｃ）撮像部が、撮像光学系を介して前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得する工程とを備え、前記ｃ）工程において、前記撮像部の撮像面の位置が、前記撮像光学系により赤外光の前記基板の像が形成される位置よりも前記撮像光学系により可視光の前記基板の像が形成される位置に近い。

本発明の態様１１は、パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得方法であって、ａ）可視光照射部が基板に可視光を照射する工程と、ｂ）赤外光照射部が前記ａ）工程と並行して前記基板に赤外光を照射する工程と、ｃ）撮像部が、撮像光学系を介して前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得する工程とを備え、前記可視光照射部を消灯し、前記ｃ）工程における強度にて前記赤外光照射部から赤外光を出射した場合に前記撮像部にて取得される照明調整基板の画像の平均明度が、前記赤外光照射部を消灯し、前記ｃ）工程における強度にて前記可視光照射部から可視光を出射した場合に前記撮像部にて取得される前記照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下である。

本発明の態様１２は、パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板を検査する基板検査方法であって、態様１０または１１に記載の画像取得方法により前記検査画像を取得する工程と、前記検査画像を処理することにより、前記基板の前記保護層の欠陥および前記パターンの欠陥を検出する工程とを備える。

本発明によれば、基板の保護層およびパターンの検査に適した画像を、簡素化された撮像光学系により短時間で取得することができる。

基板検査装置の構成を示す図である。 可視光照射部および赤外光照射部を拡大して示す図である。 撮像部および撮像光学系を拡大して示す図である。 撮像素子を拡大して示す図である。 基板検査装置の動作および検査に関連する構成を示すブロック図である。 基板検査装置の動作の流れを示す図である。 基板の構造の一例を示す縦断面図である。 可視光照射部のみ点灯して取得される画像の例を示す図である。 赤外光照射部のみ点灯して取得される画像の例を示す図である。 検査画像の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る基板検査装置１の構成を示す図である。基板検査装置１は、プリント配線基板の最終外観検査装置である。基板検査装置１は、撮像部１１と、撮像光学系１２と、可視光照射部１３と、赤外光照射部１４と、基板搬送機構１５とを有する。撮像部１１、撮像光学系１２、可視光照射部１３および赤外光照射部１４は、図示省略の支持体に取り付けられている。

基板搬送機構１５は、ステージ１５１と、ステージ移動機構１５２とを有する。ステージ１５１は、その上面に板状のプリント配線基板である基板９を保持する。ステージ１５１の上面は水平であり、基板９は水平な姿勢でステージ１５１に保持される。ステージ１５１は、例えば、多数の吸引口を有し、吸引口から空気を吸引することにより、基板９をステージ１５１上に保持する。基板９は、爪等の機械的な機構に把持されることにより、ステージ１５１上に保持されてもよい。単純に基板９がステージ１５１上に載置されるのみの状態が、基板９がステージ１５１に保持された状態として捉えられてもよい。

ステージ移動機構１５２は、ステージ１５１を水平方向に移動する。図１の形態の場合、ステージ移動機構１５２は図１中のＹ方向にステージ１５１および基板９を移動する。ステージ移動機構１５２はステージ１５１を移動させることが可能な機構であれば、どのような機構が採用されてもよい。例えば、モータにボールネジを接続した構造が、ステージ１５１を移動する機構であってもよく、リニアモータがステージ１５１を移動する機構であってもよい。

可視光照射部１３は、可視光を基板９の検査されるべき面に照射する。本実施の形態では、可視光は白色光である。白色光は波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を含む。好ましくは、可視光照射部１３の光源として市販されている白色ＬＥＤが用いられる。白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤと蛍光体とを利用したものであってもよく、三原色のＬＥＤを用いるものであってもよい。可視光は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の単一波長の光であってもよい。可視光は、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の複数の波長の光であってもよい。

図１の例では、可視光照射部１３は、２つの光源ユニット１３１を含む。光源ユニット１３１の数は、１でもよく３以上でもよい。各光源ユニット１３１は、基板９の搬送方向（Ｙ方向）に垂直な方向、かつ、基板９に沿う方向（Ｘ方向）に長い。各光源ユニット１３１は、基板９上をＸ方向に横切る領域に可視光を照射する。図２は、可視光照射部１３および赤外光照射部１４を拡大して示す図である。各光源ユニット１３１は、白色ＬＥＤ２１と拡散板２２とを含む。正確には、白色ＬＥＤ２１として、多数の白色ＬＥＤチップがＸ方向に配列される。拡散板２２は必要に応じて設けられる。拡散板２２に代えて、レンチキュラーレンズ等の光量を均質化する他の光学素子が用いられてもよい。光源ユニット１３１の数を２以上とすることにより、基板９に影が生じることが抑制される。

赤外光照射部１４は、赤外光を基板９の検査されるべき面に照射する。本実施の形態では、赤外光の波長は８５０ｎｍである。赤外光の波長は、７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下であればよく、好ましくは、８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下である。好ましくは、赤外光照射部１４の光源として、市販されている赤外ＬＥＤが用いられる。

赤外光照射部１４は光源ユニット１４１を含む。赤外光照射部１４の光源ユニット１４１の数は、好ましくは、１つである。後述するように、赤外光はソルダレジストの下のパターンを観察するために用いられ、赤外光照射部１４の数が１つとなるように照射方向を設定することが可能である。もちろん、光源ユニット１４１の数は、２以上でもよい。光源ユニット１４１は、基板９の搬送方向（Ｙ方向）に垂直な方向、かつ、基板９に沿う方向（Ｘ方向）に長い。光源ユニット１４１は、基板９上をＸ方向に横切る領域に赤外光を照射する。図１および図２に示すように、赤外光照射部１４は基板９に小さな入射角にて赤外光を照射する。赤外ＬＥＤ２５として、多数の赤外ＬＥＤチップがＸ方向に配列される。必要であれば、白色の光源ユニット１３１の場合と同様に、光量を均質化する光学素子が用いられる。

図３は、撮像部１１および撮像光学系１２を拡大して示す図である。撮像部１１は、撮像素子１１１を含む。撮像素子１１１は、いわゆるカラーラインセンサである。すなわち、撮像素子１１１では、多数の受光素子がＸ方向に配列され、１次元のカラー画像を取得する。撮像光学系１２は、基板９からの可視光および赤外光を撮像部１１に導く。撮像部１１は、撮像光学系１２を介して基板９上のＸ方向（図１参照）に伸びる細い線状の領域を撮像する。細い線状の撮像領域には、可視光照射部１３からの可視光および赤外光照射部１４からの赤外光が照射される。

図４は、撮像素子１１１を拡大して示す図である。撮像素子１１１は、撮像部１１内の取り付け板１１３に取り付けられる。撮像素子１１１の撮像面１１２には、撮像光学系１２により、基板９の像が形成される。基板９の像としては、可視光による像と赤外光による像とが形成される。以下、可視光による像を「可視光像」といい、赤外光による像を「赤外光像」と呼ぶ。撮像光学系１２は、レンズを含む複数の光学素子を含む。可視光と赤外光とでは波長が異なるため、光学素子への入射角が同じであっても当該光学素子を透過する際の屈折角が異なる。その結果、撮像光学系１２による基板９の可視光像が形成される光軸１２１上の位置と赤外光像が形成される光軸１２１上の位置は異なる。

図４では、可視光像が形成される光軸１２１上の位置を、符号１２２を付す直線（撮像素子１１１から側方に引き出された直線）にて示し、赤外光像が形成される光軸１２１上の位置を、符号１２３を付す直線（同上）にて示している。符号１２２にて示すように、基板検査装置１では、撮像面１１２の撮像光学系１２の光軸１２１上の位置と、撮像光学系１２により可視光像が形成される光軸１２１上の位置とは一致する。一方、符号１２３にて示すように、撮像光学系１２により赤外光像が形成される光軸１２１上の位置は、撮像面１１２の撮像光学系１２の光軸１２１上の位置から撮像素子１１１の内部側にずれる。

図５は、基板検査装置１の動作および検査に関連する構成要素を示すブロック図である。図５に示す構成要素のうち、制御部３１、記憶部３２および欠陥検出部３３はコンピュータシステムにより実現される機能を示す。コンピュータシステムは、汎用コンピュータにインタフェースを接続したものであってもよく、専用のコンピュータシステムであってもよく、汎用コンピュータに専用の電気的回路を搭載したものであってもよい。基板検査装置１のうち、欠陥検出部３３以外の構成は、基板９の画像を取得する画像取得装置である。

図６は、基板検査装置１の動作の流れを示す図である。基板９の撮像時には、まず、制御部３１の制御により可視光照射部１３および赤外光照射部１４が点灯し、基板９上の撮像領域に可視光および赤外光が同時に照射される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。もちろん、可視光照射部１３および赤外光照射部１４の点灯は同時でもよく、いずれか一方が先に点灯してもよい。制御部３１の制御により、基板９は基板搬送機構１５によりＹ方向（例えば、図１の左から右に向かう方向）に移動され、これに並行して撮像部１１にて繰り返し１次元の画像が取得される。これにより、基板９の上面の２次元のカラー画像が取得される（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、撮像部１１は、基板９から可視光と赤外光とを同時に受けて基板９の画像を取得する。以下、撮像部１１にて取得される２次元の画像を「取得画像」という。取得画像のデータは、画像データ８１として記憶部３２に記憶される。

取得画像は、撮像光学系１２により形成される可視光像および赤外光像に従って撮像素子１１１の出力により得られる画像である。すなわち、取得画像は、可視光像および赤外光像を重ねた画像をカラーラインセンサにて取得した画像である。既述のように、可視光像は、撮像素子１１１の撮像面１１２上に形成されることから、取得画像では可視光に基づく像の輪郭は明瞭かつシャープである。一方、赤外光像は、撮像素子１１１の撮像面１１２から少しずれて形成されることから、取得画像では赤外光に基づく像の輪郭はぼけている。

図７は、基板９の構造の一例を示す縦断面図である。基板９では、板状の基材９１上に銅の配線であるパターン９２が形成されており、パターン９２のうち保護すべき領域は絶縁体保護層であるソルダレジスト９３により覆われる。すなわち、基材９１およびパターン９２上にはソルダレジスト９３の層が形成される。パターン９２の一部の上には薄いハンダ層であるハンダパッド９４が形成される。

図８Ａは、基板検査装置１において可視光照射部１３を点灯し、赤外光照射部１４を消灯した状態で基板搬送機構１５で基板９を搬送しつつ撮像部１１にて基板９の画像を取得した場合の取得画像の例を示す図である。図８Ａにおいて斜線を付す領域はソルダレジスト９３の領域である。ソルダレジスト９３の色は、好ましくは、緑、青または黒である。特に、基板検査装置１では、ソルダレジスト９３の色が緑または青の場合に、精度の高い検査を行うことができる。ソルダレジスト９３の色が黒の場合も一部の種類のソルダレジストにおいて検査可能である。ソルダレジスト９３上には、白のインクにて印刷文字９５が記載されている。図示の都合上、図８Ａでは印刷文字９５を黒い文字で示している（以下同様）。また、ハンダパッド９４も画像中に現れる。ソルダレジスト９３の下にはパターン９２（図７参照）が存在し、パターン９２に沿ってソルダレジスト９３の表面には若干の凹凸が現れるが、パターン９２は画像には現れない。

図８Ｂは、基板検査装置１において赤外光照射部１４を点灯し、可視光照射部１３を消灯した状態で基板搬送機構１５で基板９を搬送しつつ撮像部１１にて基板９の画像を取得した場合の取得画像の例を示す図である。なお、図８Ｂの例では、赤外光像の光軸上の位置が撮像素子１１１の撮像面１１２の位置と一致するようにステージ１５１の高さを調整した上で取得された画像である。赤外光は樹脂による保護層であるソルダレジスト９３を透過するため、ソルダレジスト９３の下のパターン９２が画像中に現れる。なお、ハンダパッド９４および印刷文字９５も画像中に現れる。

図８Ｃは、基板検査装置１において可視光照射部１３および赤外光照射部１４を点灯した状態で基板搬送機構１５で基板９を搬送しつつ撮像部１１にて基板９の画像を取得した場合の取得画像の例を示す図である。既述のように、可視光像の光軸上の位置が撮像素子１１１の撮像面１１２の位置と一致する状態で取得された画像である。図８Ｃでは、可視光像に対応する輪郭、すなわち、ソルダレジスト９３、ハンダパッド９４および印刷文字９５の輪郭が明瞭に現れ、かつ、赤外光像に対応するパターン９２の輪郭が若干ぼけた状態で現れる。

基板検査装置１では、欠陥検出部３３が図８Ｃに例示される取得画像を、検査に用いられる検査画像として処理することにより、欠陥の検出を行う（図６：ステップＳ１４）。図５に示すように、欠陥の検出結果８２は、記憶部３２に保存され、図示省略の表示部に表示される。検査画像は、可視光像と赤外光像とを表す。したがって、検査画像を検査することにより、可視光（白色光）に基づく基板９の外観検査のみならず、赤外光に基づくソルダレジスト９３の下のパターン９２の検査を行うことが実現される。具体的には、基板９の外観の欠陥として、ソルダレジスト上の異物、ソルダレジストのはがれ、ソルダレジストの傷、パッド上の異物、穴のずれ、印刷文字異常等が検出される。また、パターンの欠陥として、パターンの短絡、パターンの欠け、パターンの断線、パターンの形状異常、ソルダレジストの下におけるパターン上の異物等が検出される。このように、欠陥検出部３３は、検査画像を処理することにより、基板９の保護層を含む外観の欠陥およびパターン９２の欠陥を検出する。

基板検査装置１は、基板９の外観検査を主目的とし、同時に、ソルダレジストの下におけるパターンの検査も行う。ここで、可視光像の光軸上の位置は撮像素子１１１の撮像面１１２の位置に一致することから、取得された検査画像は外観検査に適した画像となる。また、赤外光像は若干ぼけた像であることから、赤外光像が外観検査に与える影響を低減することができる。加えて、基板検査装置１では、可視光像も赤外光像も同一の撮像光学系１２および撮像部１１を用いて取得されることから、検査に適した画像を簡素化された撮像光学系１２により取得することができる。その結果、複雑な光学系並びに可視光像取得専用の撮像部と赤外光像取得専用の撮像部とを設ける場合に比べて撮像に係る構成を安価とすることができ、装置の製造コストを低減することができる。さらに、１回の撮像動作により可視光像による外観および赤外光像によるパターンを含む検査画像を取得することができるため、可視光像および赤外光像を順番に取得する場合に比べて１枚の基板から検査画像を短時間で取得することができる。

次に、基板検査装置１において基板９に照射される可視光および赤外光の強度について説明する。基板検査装置１は、既述の通り、基板９の外観検査を主目的とし、同時に、ソルダレジストの下におけるパターンの検査も行う。そのため、赤外光像が検査画像に強く現れると、外観検査の精度が低下する虞がある。そこで、基板検査装置１では、予め、次の作業により、可視光の強度および赤外光の強度が設定される。

まず、基板９に代えて、照明調整基板がステージ１５１に保持される。照明調整基板は、原則として白色の基板である。照明調整基板は「シェーティング板」とも呼ばれる。もちろん、照明調整基板として白色でない基板が利用されてもよい。

次に、制御部３１の制御により、可視光照射部１３のみが点灯した状態で、すなわち、赤外光照射部１４を消灯し、可視光照射部１３を点灯した状態で、撮像部１１により照明調整基板の画像が取得される。そして、画像の平均明度が所定の目標値（以下、「第１目標値」という。）と比較され、明度が第１目標値よりも低い場合は可視光照射部１３からの照明光の強度が増大され、明度が第１目標値よりも高い場合は可視光照射部１３からの照明光の強度が低減される。可視光照射部１３のみが点灯した状態での照明調整基板の画像の取得、および、可視光照射部１３からの照明光の強度調整は、画像の平均明度の第１目標値に対する差が許容範囲内となるまで繰り返される。画像の階調数が２５６の場合、例えば、第１目標値は２００であり、許容範囲は±１０である。上記動作により、検査画像を取得する際の可視光照射部１３からの可視光の照明強度が決定される。

次に、制御部３１の制御により、赤外光照射部１４のみが点灯した状態で、すなわち、可視光照射部１３を消灯し、赤外光照射部１４を点灯した状態で、撮像部１１により照明調整基板の画像が取得される。そして、画像の平均明度が所定の目標値（以下、「第２目標値」という。）と比較され、明度が第２目標値よりも低い場合は赤外光照射部１４らの照明光の強度が増大され、明度が第２目標値よりも高い場合は赤外光照射部１４からの照明光の強度が低減される。ここで、赤外光照射部１４のみが点灯した状態で取得される画像の平均明度と比較される第２目標値は、可視光に関連する上記第１目標値の１０パーセント以上３０パーセント以下である。

赤外光照射部１４のみが点灯した状態での照明調整基板の画像の取得、および、赤外光照射部１４からの照明光の強度調整は、画像の平均明度の第２目標値に対する差が許容範囲となるまで繰り返される。例えば、第１目標値が２００の場合、第２目標値の許容範囲は±１０である。上記動作により、検査画像を取得する際の赤外光照射部１４からの赤外光の照明強度が決定される。

以上の作業により、赤外光照射部１４を消灯し、検査画像を取得する際の強度にて可視光照射部１３から可視光を出射した場合に撮像部１１にて取得される照明調整基板の画像の平均明度は、可視光照射部１３を消灯し、検査画像を取得する際の強度にて赤外光照射部１４から赤外光を出射した場合に撮像部１１にて取得される照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下となる。可視光照射部１３からの可視光および赤外光照射部１４からの赤外光の強度がこのように決定されることにより、検査対象の基板９を撮像して得られる検査画像には、赤外光像よりも可視光像が明瞭に現れる。これにより、赤外光像の影響により可視光像による基板９の外観検査の精度低下を抑制することができる。

画像取得装置を含む基板検査装置１は上記説明のものには限定されず様々に変更されてよい。

基板９に可視光を照射する可視光照射部１３の光源はＬＥＤには限定されず、可視光は白色光にも限定されない。基板９に可視光を照射することができるのであれば、様々な他の構造が採用可能である。基板９に赤外光を照射する赤外光照射部１４の光源もＬＥＤには限定されず、赤外光は保護層（ソルダレジスト９３）を透過する波長の光であればよい。

撮像部１１の撮像素子１１１における受光素子の配列方向は、基板９の搬送方向に垂直な方向には限定されない。基板９の搬送方向に交差する方向に受光素子が配列される。基板搬送機構１５は、基板９を搬送する機構であれば、ステージ１５１およびステージ移動機構１５２を含む機構である必要はない。基板９がステージ１５１ではない構造により保持される場合、この保持構造を移動する機構が設けられる。なお、基板９の主面の法線と基板９の搬送方向とが垂直であれば、基板９は必ずしも水平姿勢で保持される必要はなく、搬送方向も水平方向には限定されない。基板搬送機構１５は、基板９をその表面に平行な方向に撮像部１１に対して相対的に移動する。基板９は、ステージ１５１以外の構造により保持されてもよい。例えば、基板９の四隅を保持する機構により、ステージ１５１を用いることなく基板９が保持されてもよい。

撮像素子１１１は、ラインセンサには限定されず、２次元の撮像素子でもよい。この場合、撮像時に基板９の搬送は原則不要となる。２次元の撮像素子が用いられる場合、可視光照射部１３は、撮像が行われる領域全体に可視光を照射し、同時に、赤外光照射部１４は同領域に赤外光を照射する。

基板９からの可視光および赤外光を撮像部１１に導く撮像光学系１２は、可視光および赤外光を同等に導くために、簡素な構造であることが好ましい。具体的には、反射ミラーを含まず、可視光および赤外光を透過する光学要素にて構成されることが好ましい。既述のように、撮像光学系１２により、基板９の可視光による可視光像および赤外光による赤外光像が形成される。そして、撮像部１１の撮像面１１２の位置（正確には、光軸１２１方向における位置）と、撮像光学系１２による可視光像の位置（正確には、光軸１２１方向における位置）とが一致する。もちろん、可視光が多波長の光の場合、厳密には、波長毎に像の位置は僅かに異なるが、上記の「一致する」とは、波長や基板９の表面の凹凸等に依存する像の僅かな位置のずれを無視した上での表現である。

可視光像を赤外光像よりも重要視して検査画像を取得するという観点からは、撮像面１１２の位置と、撮像光学系１２による可視光像の位置とは一致する必要はない。撮像面１１２の位置が、撮像光学系１２による赤外光像の位置よりも撮像光学系１２による可視光像の位置に近ければよい。ここでいう「近い」とは、上記の通り、光軸１２１方向において近いという意味である。

基板検査装置１では、撮像部１１は、基板９から可視光と赤外光とを同時に受けて検査画像を取得する。可視光と赤外光とを「同時に受ける」とは、撮像素子１１１の各画素に対応する受光素子が、可視光および赤外光の双方に同時に反応して画素値に相当する情報を出力することを意味する。各受光素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）でもＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）でもよく、他の種類の受光素子でもよい。

既述のように、可視光照射部１３のみを点灯して取得される照明調整基板の画像の平均明度が、赤外光照射部１４のみを点灯して取得される照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下となるように、可視光照射部１３および赤外光照射部１４の出力が調整される。「照明調整基板」は、基板検査装置１において照明光の強度の補正の際に利用される基板を意味する。このような基板は、基板検査装置１に予め準備されている。照明調整基板は、１種類である必要はなく、検査対象となる基板９の種類に応じて異なるものが準備されてもよい。

可視光の照明光の強度と、赤外光の照明光の強度とを異ならせる技術は、可視光像の形成位置を赤外光像の形成位置よりも撮像面に近くする技術と独立して基板検査装置１に適用されてよい。

基板検査装置１は、好ましくはプリント配線基板の最終外観検査装置である。基板検査装置１は、プリント配線基板の最終ではない外観検査装置であってもよい。また、プリント配線基板以外の基板の検査に用いられてもよい。可視光像と赤外光像とを重ねた検査画像を取得する技術は、パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された様々な基板の検査に用いられる画像の取得に適用することができる。パターンは配線には限定されず、保護層も、赤外光を透過するのであればソルダレジストには限定されない。検出される外観の欠陥やパターンの欠陥も上記のものには限定されない。なお、撮像素子１１１はカラーのものには限定されない。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 基板検査装置
９ 基板
１１ 撮像部
１２ 撮像光学系
１３ 可視光照射部
１４ 赤外光照射部
１５ 基板移動機構
３３ 欠陥検出部
９１ 基材
９２ パターン
９３ ソルダレジスト（保護層）
１１１ 撮像素子（ラインセンサ）
１１２ 撮像面
１３１，１４１ 光源ユニット
Ｓ１１～Ｓ１４ ステップ

Claims (12)

1. パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得装置であって、
   基板に可視光を照射する可視光照射部と、
   前記基板に赤外光を照射する赤外光照射部と、
   撮像部と、
   前記基板からの可視光および赤外光を前記撮像部に導く撮像光学系と、
   を備え、
   前記撮像部の撮像面の位置が、前記撮像光学系により前記基板の赤外光の像が形成される位置よりも前記撮像光学系により前記基板の可視光の像が形成される位置に近く、
   前記撮像部が、前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得することを特徴とする画像取得装置。
2. 請求項１に記載の画像取得装置であって、
   前記撮像部の前記撮像面の前記位置と、前記撮像光学系により前記基板の可視光の像が形成される前記位置とが一致することを特徴とする画像取得装置。
3. 請求項１または２に記載の画像取得装置であって、
   前記可視光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記赤外光照射部から赤外光を出射した場合に前記撮像部にて取得される照明調整基板の画像の平均明度が、前記赤外光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記可視光照射部から可視光を出射した場合に前記撮像部にて取得される前記照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下であることを特徴とする画像取得装置。
4. パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得装置であって、
   基板に可視光を照射する可視光照射部と、
   前記基板に赤外光を照射する赤外光照射部と、
   撮像部と、
   前記基板からの可視光および赤外光を前記撮像部に導く撮像光学系と、
   を備え、
   前記撮像部が、前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得し、
   前記可視光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記赤外光照射部から赤外光を出射した場合に前記撮像部にて取得される照明調整基板の画像の平均明度が、前記赤外光照射部を消灯し、前記検査画像を取得する際の強度にて前記可視光照射部から可視光を出射した場合に前記撮像部にて取得される前記照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下であることを特徴とする画像取得装置。
5. 請求項１または４に記載の画像取得装置であって、
   前記可視光照射部が有する光源ユニットの数が２以上であり、
   前記赤外光照射部が有する光源ユニットの数が１であることを特徴とする画像取得装置。
6. 請求項１または４に記載の画像取得装置であって、
   前記基板がプリント配線基板であり、前記パターンが配線であり、前記保護層がソルダレジストであることを特徴とする画像取得装置。
7. 請求項６に記載の画像取得装置であって、
   前記ソルダレジストの色が、緑、青または黒であることを特徴とする画像取得装置。
8. 請求項１または４に記載の画像取得装置であって、
   前記基板の表面に平行な方向に、前記基板を前記撮像部に対して相対的に移動する基板移動機構をさらに備え、
   前記撮像部がラインセンサを含むことを特徴とする画像取得装置。
9. パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板を検査する基板検査装置であって、
   請求項１または４に記載の画像取得装置と、
   前記画像取得装置にて取得された前記検査画像を処理することにより、前記基板の前記保護層の欠陥および前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
   を備えることを特徴とする基板検査装置。
10. パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得方法であって、
    ａ）可視光照射部が基板に可視光を照射する工程と、
    ｂ）赤外光照射部が前記ａ）工程と並行して前記基板に赤外光を照射する工程と、
    ｃ）撮像部が、撮像光学系を介して前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得する工程と、
    を備え、
    前記ｃ）工程において、前記撮像部の撮像面の位置が、前記撮像光学系により赤外光の前記基板の像が形成される位置よりも前記撮像光学系により可視光の前記基板の像が形成される位置に近いことを特徴とする画像取得方法。
11. パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板の画像を取得する画像取得方法であって、
    ａ）可視光照射部が基板に可視光を照射する工程と、
    ｂ）赤外光照射部が前記ａ）工程と並行して前記基板に赤外光を照射する工程と、
    ｃ）撮像部が、撮像光学系を介して前記基板から可視光と赤外光とを同時に受けて前記基板の検査に用いられる検査画像を取得する工程と、
    を備え、
    前記可視光照射部を消灯し、前記ｃ）工程における強度にて前記赤外光照射部から赤外光を出射した場合に前記撮像部にて取得される照明調整基板の画像の平均明度が、前記赤外光照射部を消灯し、前記ｃ）工程における強度にて前記可視光照射部から可視光を出射した場合に前記撮像部にて取得される前記照明調整基板の画像の平均明度の１０パーセント以上３０パーセント以下であることを特徴とする画像取得方法。
12. パターンが形成された基材上に赤外光を透過する保護層が形成された基板を検査する基板検査方法であって、
    請求項１０または１１に記載の画像取得方法により前記検査画像を取得する工程と、
    前記検査画像を処理することにより、前記基板の前記保護層の欠陥および前記パターンの欠陥を検出する工程と、
    を備えることを特徴とする基板検査方法。

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