JP4392557B2 - 検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検査装置に関する。
従来、太陽電池用基板や電子回路基板等の平板状の検査対象物における外観上の欠陥を検出する装置として、例えば特許文献1に開示されている外観検査装置が知られている。
この装置は、検査対象物が搬送されるベルトコンベアと、基板反転供給機構と、撮像部とを備えている。検査対象物の外観検査を行うには、まず、撮像部による検査対象物の一方面の画像検出が行われ、この画像情報(画像)に基づいて検査対象物の一方面における欠陥の有無が検査される。その後、基板反転供給機構により検査対象物を反転し、検査対象物の他方面の画像検出が行われ、この画像に基づいて検査対象物の他方面における欠陥の有無が検査される。
特開2000−97671号公報
しかしながら、上述の装置を用いて平板状の検査対象物の外観検査を行う場合、検査対象物をわざわざ反転させる必要があるため、効率よく検査対象物の欠陥の検査を行うことが困難であるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、効率よく平板状の検査対象物の欠陥を検査できる検査装置の提供を目的とする。
本発明の前記目的は、平板状の検査対象物における欠陥を検査する検査装置であって、前記検査対象物の一方面が露出するように前記検査対象物を支持する支持部、及び、前記検査対象物の一方面を撮像する第一撮像手段を有する第一検査部と、前記検査対象物の一方面を吸着して持ち上げるリフト手段、及び、前記検査対象物の他方面を撮像する第二撮像手段を有する第二検査部と、前記第一撮像手段及び前記第二撮像手段が撮像した検査画像に基づいて前記検査対象物の欠陥を検出する判定装置とを備え、前記支持部は、透明材料により形成されており、前記支持部を挟んだ前記第一撮像手段の反対側に配置され、前記第一撮像手段に向けて光を照射する光源を更に備え、前記判定装置は、前記光源からの照射によって強調された前記検査対象物の側縁を基準として、前記検査対象物の検査画像の傾き補正を行う検査装置により達成される。
また、前記支持部は、前記検査対象物が載置される載置面を有する支持部上部と、前記支持部上部の下部に配置され、前記支持部上部との間に内部空間を形成する支持部下部とを備えており、前記載置面には、前記内部空間に向けて貫通する吸引孔が形成されており、前記支持部上部及び前記支持部下部の少なくともいずれか一方には、前記内部空間の空気を吸引する吸引装置が接続される吸引流路が形成されており、前記支持部上部は、前記支持部下部に対して着脱自在に取り付けられていることが好ましい。
また、前記光源は、赤色光または赤外光を発することが好ましい。
また、前記第一検査部及び前記第二検査部は、互いに水平方向に隣接して配置されており、前記第一検査部は、前記第一撮像手段の撮像エリア内を移動可能となるように前記支持部を搬送する第一搬送手段を備え、前記第二検査部は、前記第二撮像手段の撮像エリア内を移動可能となるように前記リフト手段を搬送する第二搬送手段を備えており、前記第一搬送手段及び前記第二搬送手段は、前記第一撮像手段及び前記第二撮像手段の撮像エリア外において、前記支持部が、前記リフト手段の下方に配置されるように構成されていることが好ましい。
本発明によれば、効率よく平板状の検査対象物の欠陥を検査できる検査装置を提供することができる。
以下、本発明に係る検査装置について添付図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る検査装置の平面図であり、図2は図1のA−A断面図、図3は図1のB−B断面図である。
本実施形態に係る検査装置100は、太陽電池用基板や電子回路基板等の平板状の検査対象物9における配線パターンの欠陥や、基板の割れ・欠け等を検査するための装置であり、互いに水平方向に隣接して配置される第一検査部1及び第二検査部2と、判定装置3と、第一検査部1及び第二検査部2を支持する筐体本体4と、図示しない制御装置とを備えている。
第一検査部1は、検査対象物9の一方面9aにおける配線パターンの欠陥や割れ等の有無を検査するための検査部である。この第一検査部1は、検査対象物9の一方面9aの全領域が露出するように当該検査対象物9を支持する支持部11と、当該支持部11を水平方向に移動させるための第一搬送手段12と、検査対象物9 の一方面9aを撮像する第一撮像手段13と、第一照明装置14とを備えている。
支持部11は、検査対象物9の他方面9bを吸引して吸着固定できるように構成されており、第一搬送手段12のアーム部121に保持されている。この支持部11は、図4の要部拡大図に示すように、検査対象物9が載置される載置面111を有する平面視矩形状の支持台であり、その内部に内部空間112が形成されている。載置面111には、内部空間112に向けて貫通する吸引孔113が複数形成されている。また、支持部11の側面にも、内部空間112に向けて貫通する吸引流路114が形成されており、この吸引流路114に図示しない第一吸引ポンプが接続されている。第一吸引ポンプを駆動させることにより、支持部11の内部の内部空間112の空気が吸引され、支持部11の載置面111に載置される検査対象物9は、吸引孔113を介して吸引され、載置面111に吸着固定されることになる。
第一搬送手段12は、第一撮像手段13の撮像エリア内を通過させて第二検査部2側に支持部11を搬送する装置であり、支持部11を保持するアーム部121と、アーム部121を支持するレール部材122と、アーム部121の一部に挿通されるボールネジ123と、当該ボールネジ123を正逆回転させるモータ124とを備えている。レール部材122及びボールネジ123は、互いに平行となるように配置されており、ボールネジ123の回転によって、アーム部121がレール部材122上を摺動するように構成されている。このような構成により、モータ124を正逆回転させることによって、アーム部121に保持される支持部11を、図1及び図2の矢示C方向(図の左右方向)に沿って往復移動させて、第一撮像手段13の撮像エリア内を移動させることが可能になる。なお、図2においては、レール部材122を省略して記載している。
第一撮像手段13は、支持部11に載置された検査対象物9の一方面9aを撮像し、検査画像を取り込む装置であり、ラインセンサカメラやCCDカメラなどを例示することができる。この第一撮像手段13は、筐体本体4に立設された支柱41,41間に設けられたビーム42に取り付けられている。なお、第一撮像手段13により取得された検査画像のデータは、判定装置3に送られる。
第一照明装置14は、支持部11に載置される検査対象物9の一方面9aに光を照射する装置であり、支持部11に載置される検査対象物9の上方に配置されている。第一照明装置14としては、蛍光灯やハロゲンランプ等を例示することができる。なお、第一照明装置14がなくても第一撮像手段13が鮮明な検査画像を取得できるのであれば、第一照明装置14を特に設ける必要はない。
第二検査部2は、検査対象物9の他方面9bにおける配線パターンの欠陥や、基板の割れ等の有無を検査するための検査部である。この第二検査部2は、検査対象物9の一方面9aを吸着して持ち上げるリフト手段21と、リフト手段21を水平方向に移動させるための第二搬送手段22と、検査対象物9の他方面9bを撮像する第二撮像手段23と、第二照明装置24とを備えている。
リフト手段21は、検査対象物9の一方面9aを吸引して上方に持ち上げることができるように構成されており、図5の要部拡大図に示すように、吸引昇降装置25と、吸引昇降装置25が取り付けられる基台26とを備えている。基台26は、第二搬送手段22のアーム部に保持されている。吸引昇降装置25は、基台26に形成されている貫通孔26aを挿通する棒状の吸引アーム251と、この吸引アーム251を上下方向(図5中の矢視E方向)に移動させる昇降装置252とを備えている。吸引アーム251には、その一方端253から他方端254にかけて貫通する流路255が形成されている。吸引アーム251の一方端253には、検査対象物9の一方面9aを吸着するための吸着部256が設けられており、この吸着部256は、基台26の下面側に露出するように配置されている。また、吸引アーム251の他方端254には、図示しないチューブを介して第二吸引ポンプ(図示せず)が接続しており、この第二吸引ポンプの吸引作用により、吸着部256が検査対象物9の一方面9aを吸引して固定できるように構成されている。
第二搬送手段22は、第二撮像手段23の撮像エリア内を移動可能となるようにリフト手段21を搬送する装置である。この第二搬送手段22は、上述の第一搬送手段12と同様な構成を有しており、リフト手段21を保持するアーム部221と、アーム部221を支持するレール部材222と、アーム部221の一部に挿通されるボールネジ223と、当該ボールネジ223を正逆回転させるモータ224とを備えている。レール部材222及びボールネジ223は、互いに平行となるように配置されており、ボールネジ223の回転によって、アーム部221がレール部材222上を摺動するように構成されている。ここで、上述の第一搬送手段12及び第二搬送手段22は、支持部11とリフト手段21との間で検査対象物9の授受ができるように、第一撮像手段13及び第二撮像手段23の撮像エリア外の一部分において、支持部11が、リフト手段21の下方に配置されるように構成されている。これにより、第一搬送手段12の作用により第二検査部2側に搬送されてきた支持部11上の検査対象物9の一方面9aを、リフト手段21が吸着して当該検査対象物9を上方に持ち上げることができると共に、第二搬送手段22のモータ224を正逆回転させることによって、アーム部221に保持されるリフト手段21を、図1及び図2の矢示D方向(図の左右方向)に沿って往復移動させて、第二撮像手段23の撮像エリア内を移動させることが可能になる。なお、図2においては、レール部材222を省略して記載している。
また、本実施形態においては、第二搬送手段22が備えるレール部材222と、上述の第一搬送手段12が備えるレール部材122とを別体として構成しているが、例えば、これらを一本のレール部材により構成することもできる。
第二撮像手段23は、リフト手段21により持ち上げられた検査対象物9の他方面9b(下面)を撮像し、その検査画像を取り込む装置であり、ラインセンサカメラやCCDカメラなどを例示することができる。この第二撮像手段23は、リフト手段21により持ち上げられた検査対象物9の下方に配置されており、筐体本体4の上面に形成された開口43を介して検査対象物9の他方面9bを撮影できるように構成されている。なお、第二撮像手段23により取得された検査画像のデータは、判定装置3に送られる。
第二照明装置24は、リフト手段21により持ち上げられた検査対象物9の他方面9bに光を照射する装置であり、リフト手段21により持ち上げられた検査対象物9の下方に配置されている。第二照明装置24は、第一照明装置14と同様に、蛍光灯やハロゲンランプ等を例示することができる。なお、第二照明装置24がなくても第二撮像手段23が鮮明な検査画像を取得できるのであれば、第二照明装置24を特に設ける必要はない。
判定装置3は、第一撮像手段13及び第二撮像手段23により撮像された検査画像に基づいて検査対象物9の欠陥を検出する装置である。このような装置として、検査対象物9における欠陥を検出するための検査プログラムがインストールされたコンピュータを例示することができる。また、この判定装置3は、第一撮像手段13および第二撮像手段23により撮像した検査画像を表示するディスプレイなどの表示装置を備えている。検査対象物9の欠陥を検出する具体的方法は、予め記憶している欠陥のない良品における一方面9a及び他方面9bの基準画像と、第一撮像手段13及び第二撮像手段23からそれぞれ出力された一方面9a及び他方面9bの検査画像とを比較することにより行う。仮に、検査面である検査対象物9の一方面9a又は他方面9bに欠陥があり、これが検査画像に映し出されていると、欠陥の映し出されていない基準画像と比較することで欠陥を検出し、不良品と判定する。逆に、検査画像が基準画像に一致すると良品と判断する。
制御装置は、第一搬送手段12及び第二搬送手段22が有する各モータ124,224や、リフト手段21の昇降装置252、図示しない第一吸引ポンプ及び第二吸引ポンプ、第一撮像手段13、第二撮像手段23等の作動を制御する装置である。
次に本実施形態に係る検査装置100の作動について説明する。なお、検査開始時においては、図6に示すように、第一検査部1の支持部11は、第二検査部2から最も離れた場所に配置されており、第二検査部2のリフト手段21は、最も第一検査部1側となるように配置されている。また、第一および第二撮像手段23としてラインセンサカメラを使用する。
まず、検査作業者が、検査対象物9を第一検査部1の支持部11上の所定位置に載置した後、図示しない第一吸引ポンプを駆動させて、検査対象物9を支持部11上に吸着させる。その後、第一搬送手段12を駆動させることにより、検査対象物9を、第一撮像手段13の撮像エリア内を通過させる(図7)。第一撮像手段13は、搬送されてきた検査対象物9の一方面9aを撮像することにより、検査対象物9の一方面9aの検査画像を取得し、この検査画像を判定装置3に送る。
第一撮像手段13による一方面9aの撮影が終了した後、第一搬送手段12は、図8に示すように、リフト手段21の下方まで支持部11を搬送して停止する。次に、図9に示すように、リフト手段21の昇降装置252を作動させることにより、吸引アーム251を降下させて吸着部256を検査対象物9の一方面9aに当接させると共に、第二吸引ポンプを駆動して検査対象物9を吸引する。このとき、検査対象物9の他方面9bを吸引するために供されていた第一吸引ポンプの駆動を停止し、検査対象物9の他方面9bの吸引を解除する。そして、図10および図11に示すように、昇降装置252を作動させることにより、吸引アーム251を上昇させて検査対象物9を上方に持ち上げた後、第二搬送手段22を駆動させることにより、リフト手段21に吊り下げられた検査対象物9を第二撮像手段23の撮像エリア内に通過させる。第二撮像手段23は、搬送されてきた検査対象物9の他方面9bを検査対象物9の下方から撮像することにより、検査対象物9の他方面9bの検査画像を取得し、この検査画像を判定装置3に送る。
第二撮像手段23による撮影が終了した後、第二搬送手段22を停止させる(図12)。そして、昇降装置252を駆動させて吸引アーム251を降下させると共に、第二吸引ポンプの駆動を停止し、検査対象物9をリフト手段21の吸着部256から離脱させる。その後、第一搬送手段12および第二搬送手段22をそれぞれ駆動させて、支持部11およびリフト手段21を初期位置(図6の状態)に戻して、次の検査対象物9の検査に備える。
判定装置3においては、第一撮像手段13および第二撮像手段23により撮像された各検査画像に基づいて、検査対象の一方面9aおよび他方面9bにおける欠陥の有無を判定する。欠陥がある場合には、不良品であると判定し、例えば、表示装置上に不良品である旨を表示したり、アラーム音を発することにより、検査作業者に知らせる。一方、検査の結果、検査対象物9が良品であると判断された場合には、例えば、表示装置上に良品である旨を表示して検査作業者に知らせる。
上述のように、本実施形態に係る検査装置100は、第一撮像手段13により検査対象物9の一方面9aを撮像して当該一方面9aの検査画像を取得した後、検査対象物9の一方面9aをリフト手段21により上方に持ち上げることにより露出した検査対象物9の他方面9bを第二撮像手段23により撮像して当該他方面9bの検査画像を取得するように構成しているので、従来のように、検査対象物9の他方面9b側(裏面側)を検査する際に検査対象物9をわざわざ反転させる必要がなく、検査対象物9の一方面9a及び他方面9b(表裏面)における欠陥の有無を効率よくスムーズに検査することが可能になる。
また、本実施形態に係る検査装置100は、検査対象物9の他方面9bの欠陥を検査する際に、リフト手段21が検査対象物9の一方面9aを吸着して検査対象物9を上方に持ち上げるように構成されているため、検査対象物9を持ち上げる装置の一部分が、検査対象物9の他方面9bと第二撮像手段23との間に介在することはない。したがって、例えば、太陽電池基板のように発電効率を高めるために基板の表裏面全領域に配線パターンが形成されている検査対象物9の欠陥を検査する場合であっても、検査対象物9の他方面9bの全領域を第二撮像手段23が撮影することができ、確実な欠陥検査が可能になる。
また、本実施形態においては、第一検査部1及び第二検査部2は、互いに水平方向に隣接して配置されており、第一撮像手段13の撮像エリア内を移動可能となるように支持部11を搬送する第一搬送手段12と、第二撮像手段23の撮像エリア内を移動可能となるようにリフト手段21を搬送する第二搬送手段22とを備えており、第一搬送手段12及び第二搬送手段22は、第一撮像手段13及び第二撮像手段23の撮像エリア外において、支持部11が、リフト手段21の下方に配置されるように構成されているので、検査対象物9の一方面9a及び他方面9bにおける欠陥の検査を流れ作業で行うことができ、効率的な欠陥検査が可能になる。
以上、本発明に係る検査装置100の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限定されない。例えば、検査対象物9が載置される支持部11を透明材料により形成すると共に、図13に示すように、支持部11を挟んだ第一撮像手段13の反対側に、第一撮像手段13に向けて光を照射する補助光源5を配置するように構成してもよい。このような構成により、補助光源5から照射された光は、第一撮像手段13の撮像エリア内を移動する透明な支持部11を透過して検査対象物9に照射されることになる。これにより、検査対象物9の全領域を検査対象として、検査対象物9の表裏面を貫通する微細な割れや、表裏面上に露出しない内部クラック、検査対象物9の側縁における欠け等の欠陥を第一撮像手段13が確実に捉えることが可能になり、検査対象物9の欠陥を容易にかつ高精度で検査することが可能になる。具体的に説明すると、例えば、検査対象物9にその表裏面を貫通する微細な割れが存在する場合には、補助光源5から照射されて微細な割れを通過する光が検査画像上に現れるため、微細な割れを検出することができる。また、表裏面に露出しない内部クラックが検査対象物9に存在する場合には、検査対象物9を透過する光の濃淡の差が生ずる検査画像が得られるため、内部クラックの存在を検出することが可能になる。また、検査対象物9の側縁に欠けが発生している場合には、検査対象物9によって光が遮られることにより検査対象物9の側縁形状が影となって強調された検査画像を取得できるため、側縁における微細な欠けを容易に把握することができる。
また、補助光源5から照射された光が検査対象物9によって遮られることにより、検査対象物9の側縁が影となって強調された検査画像が取得されるため、この側縁を基準として、検査対象物9の検査画像の傾き補正を行うことが可能になる。この結果、検査対象物9上の配線パターンの形成位置を正確に検査することが可能になる。
ここで、補助光源5として、蛍光灯やハロゲンランプ等を例示することができるが、赤色光や赤外光を発する光源を使用することが好ましい。補助光源5として赤色光や赤外光を発する光源を採用した場合、これらの光は、検査対象物9を透過しやすいので、内部クラックの存在を効果的に検出することが可能になる。
また、検査対象物9が載置される支持部11を透明材料により形成する場合、以下に示すように当該支持部11を形成することが好ましい。すなわち、図14に示すように、支持部11が、検査対象物9が載置される載置面111を有する支持部上部11aと、支持部上部11aの下部に配置され、支持部上部11aとの間に内部空間112を形成する支持部下部11bとを備え、支持部上部11aが、支持部下部11bに対して着脱自在に取り付けられているように構成することが好ましい。このような構成により、内部空間112内に溜まった埃や汚れを容易に清掃することが可能になり、透明な支持部11の透明度を高い状態に維持することが可能になる。この結果、検査対象物9の欠陥の検査における検査精度が低下することを効果的に防止することができる。なお、吸引流路114は、支持部上部11aに形成してもよく、また、支持部上部11a及び支持部下部11bの両方に形成してもよい。また、図14においては、支持部下部11bの上面に凹部115を形成することにより、支持部下部11bと、この支持部下部11bの上部に配置される支持部上部11aとの間に内部空間112を形成する構成を示しているが、支持部上部11aの下面に凹部115を形成することにより、或いは、支持部上部11aの下面及び支持部下部11bの上面に凹部115をそれぞれ形成することにより、支持部下部11bと支持部上部11aとの間に内部空間112を形成する構成を採用することもできる。
また、上述した本実施形態に係る検査装置100の作動の説明において、最初に第一検査部1において検査対象物9の一方面9aを第一撮像手段13により撮影した後、第二検査部2において検査対象物9の他方面9bを第二撮像手段23により撮影することにより、検査対象物9の欠陥の検査を行う旨を説明したが、例えば、最初に第二検査部2において検査対象物9の他方面9bを第二撮像手段23により撮影した後、第一検査部1において検査対象物9の一方面9aを第一撮像手段13により撮影することにより、検査対象物9の欠陥の検査を行うようにしてもよい。
本発明の一実施形態に係る検査装置を示す概略平面図である。 図1におけるA−A断面図である。 図1におけるB-B断面図である。 本発明に係る検査装置が備える支持部を示す概略構成断面図である。 本発明に係る検査装置が備えるリフト手段を示す概略構成断面図である。 本発明に係る検査装置の作動を説明するための説明図である。 本発明に係る検査装置の作動を説明するための説明図である。 本発明に係る検査装置の作動を説明するための説明図である。 本発明に係る検査装置の作動を説明するための説明図である。 本発明に係る検査装置の作動を説明するための説明図である。 本発明に係る検査装置の作動を説明するための説明図である。 本発明に係る検査装置の作動を説明するための説明図である。 本発明に係る検査装置の変形例を示す概略断面図である。 本発明に係る検査装置が備える支持部の変形例を示す概略構成断面図である。
符号の説明
100 検査装置
1 第一検査部
11 支持部
12 第一搬送手段
13 第一撮像手段
14 第一照明装置
2 第二検査部
21 リフト手段
22 第二搬送手段
23 第二撮像手段
24 第二照明装置
3 判定装置
4 筐体本体
5 補助光源
9 検査対象物

Claims (4)

  1. 平板状の検査対象物における欠陥を検査する検査装置であって、
    前記検査対象物の一方面が露出するように前記検査対象物を支持する支持部、及び、前記検査対象物の一方面を撮像する第一撮像手段を有する第一検査部と、
    前記検査対象物の一方面を吸着して持ち上げるリフト手段、及び、前記検査対象物の他方面を撮像する第二撮像手段を有する第二検査部と、
    前記第一撮像手段及び前記第二撮像手段が撮像した検査画像に基づいて前記検査対象物の欠陥を検出する判定装置とを備え、
    前記支持部は、透明材料により形成されており、
    前記支持部を挟んだ前記第一撮像手段の反対側に配置され、前記第一撮像手段に向けて光を照射する光源を更に備え、
    前記判定装置は、前記光源からの照射によって強調された前記検査対象物の側縁を基準として、前記検査対象物の検査画像の傾き補正を行う検査装置。
  2. 前記支持部は、前記検査対象物が載置される載置面を有する支持部上部と、
    前記支持部上部の下部に配置され、前記支持部上部との間に内部空間を形成する支持部下部とを備えており、
    前記載置面には、前記内部空間に向けて貫通する吸引孔が形成されており、
    前記支持部上部及び前記支持部下部の少なくともいずれか一方には、前記内部空間の空気を吸引する吸引装置が接続される吸引流路が形成されており、
    前記支持部上部は、前記支持部下部に対して着脱自在に取り付けられている請求項1に記載の検査装置。
  3. 前記光源は、赤色光または赤外光を発する請求項1または2に記載の検査装置。
  4. 前記第一検査部及び前記第二検査部は、互いに水平方向に隣接して配置されており、
    前記第一検査部は、前記第一撮像手段の撮像エリア内を移動可能となるように前記支持部を搬送する第一搬送手段を備え、
    前記第二検査部は、前記第二撮像手段の撮像エリア内を移動可能となるように前記リフト手段を搬送する第二搬送手段を備えており、
    前記第一搬送手段及び前記第二搬送手段は、前記第一撮像手段及び前記第二撮像手段の撮像エリア外において、前記支持部が、前記リフト手段の下方に配置されるように構成されている請求項1〜3のいずれかに記載の検査装置。
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