JP4724756B2 - 基板検査用カメラのための照明装置を備える基板検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、個々の被検査基板に対し各別に実際のプロービング検査を行うに先だって、そのフィデューシャルマーク（基点マーク）から位置補正に必要な現在位置情報を取得することができる基板検査用カメラのための照明装置を備える基板検査装置に関する技術である。

通常、被検査基板には、フィデューシャルマークと称される基点マークが印刷されている。該フィデューシャルマークの位置は、基板検査装置による実際の検査に先立って基板検査用カメラを用いて検出され、予め設定されている基準マーク座標との間の位置ズレ量により、被検査基板の収縮の状態や固定時における傾きを計算してその補正量を決定する前処理を経た上で、実際のプロービング検査が行われている。

図２は、このような用途に供される基板検査用カメラを備える基板検査装置の従来例を示す説明図であり、基板検査装置１は、定置された被検査基板Ｐの中央検査領域を主に移動する第１検査ユニット２と、該第１検査ユニット２の右方向や左方向に位置して被検査基板Ｐの必要な検査領域を主に移動する第２検査ユニット５とを少なくとも備えて構成されている。

また、第１検査ユニット２は、Ｘ−Ｙ軸方向への制御された移動を可能に配置される移動体３と、該移動体３に対し被検査基板Ｐの面方向であるＺ軸方向への進退移動を可能に取り付けられたコンタクトプローブ４とを備えて構成されている。

しかも、基板検査用カメラ５は、そのレンズ面５ａがコンタクトプローブ４の進出方向に向かう位置関係のもとで配置されており、レンズ面５ａの周囲には、基板６ｂに複数個のＬＥＤ６ａを取り付けてなる照明装置６が配設されている。

この場合、フィデューシャルマークの位置は、外乱光の影響を受けることなく、照明の位置、角度および光色などの影響をも考慮して基板検査用カメラ５により正確に読み取ることが必要になる。

また、第２検査ユニット７は、Ｘ−Ｙ軸方向への制御された移動を可能に配置される移動体８と、該移動体８に対し被検査基板Ｐの面方向であるＺ軸方向への進退移動を可能に取り付けられたコンタクトプローブ９とを備えて構成されており、狭隘な検査ポイントをプロービングできるように第１検査ユニット２と極力接近させることができるようにして配置されている。

ところで、第１検査ユニット２と第２検査ユニット７とは、このような配置関係をとる必要があることから、図２に示されているようにワークデスタンスの大きな照明装置６付きの基板検査用カメラ５側を第１検査ユニット２側に取り付けておく以外に方法はなかった。

一方、本願出願人は、下記特許文献１に示されているように、被検査基板上における照度むらを低減できるようにした基板検査用カメラの照明装置を既に提案している。

特開平１０−３３２７９２号公報

上記特許文献１に開示されている基板検査用カメラの照明装置は、従前の照明装置のＬＥＤから照射されるスポット的な強い光が該ＬＥＤの平面形状よりもやや大きめな光源影が形成され、該光源影が他の部位よりも明るいことから基板検査用カメラの視野範囲内に照度むらが生じて、フィデューシャルマークの位置検出が不正確になることに対処しようとするものである。

そして、上記基板検査用カメラの照明装置によれば、被検査基板に対して垂直方向に出射された直接光は遮光し、該被検査基板に対して斜め方向に出射された直接光は通過可能とする遮光手段を設けることで、基板検査用カメラの視野範囲内に照度むらが生じるのを防ぐことができる。

しかし、図２に示す基板検査装置１による場合には、被検査基板が実装基板であるとき、そのはんだ付け部位に対し直上方向から光を照射することになり、この照射光がはんだ付け部位で反射して基板検査用カメラ５で正確な画像を写し取ることができなくなる不都合があった。

また、上記特許文献１の基板検査用カメラの照明装置による場合は、基板検査用カメラの視野範囲内に照度むらが生じないように均一に照射することはできるものの、図２に示す基板検査装置１と同様に実装基板のはんだ付け部位での照射光の反射を効果的に防止できる構造を備えるものではなかった。

本発明は、従来技術の上記課題に鑑み、定置させた被検査基板に対しできるだけ接近させた状態のもとで斜め上方向からフィデューシャルマークに照明光を照射することにより、実際の検査に先立ってフィデューシャルマークの正確な実位置座標を読み取れるようにした基板検査用カメラのための照明装置を備える基板検査装置を提供することにその目的がある。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、定置された被検査基板の主に中央検査領域を移動する第１の検査ユニットと、該第１の検査ユニットの下方に位置して前記被検査基板の主に左側検査領域を移動する第２の検査ユニットと、前記第１の検査ユニットの下方に位置して前記被検査基板の主に右側検査領域を移動する第３の検査ユニットとで少なくとも構成され、
これらの各検査ユニットは、Ｘ−Ｙ軸方向への制御された移動を可能に配置される移動体と、該移動体に対し前記被検査基板の面方向であるＺ軸方向への進退移動を可能に取り付けられたコンタクトプローブとを備え、前記第１の検査ユニットの前記コンタクトプローブ側には、そのレンズ面を該コンタクトプローブの接触端の進出方向に向け、かつ、その照射光軸を前記被検査基板の検査ポイント方向に向けた複数個の光源を前記レンズ面の周囲に取り付けてなる照明装置を具備させた基板検査用カメラを配設し、前記第２の検査ユニットの前記コンタクトプローブと第３の検査ユニットの前記コンタクトプローブとのそれぞれの軸回りには、これらの各コンタクトプローブが向かう適宜角度での斜め下方への進出方向と同方向である前記被検査基板の検査ポイント方向をそれぞれの照明光軸とする複数個の光源を備える照明装置を各別に配設したことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記照明装置の少なくとも１つには、異なる発光色への切り換えを可能にした前記光源を具備させておくのが好ましい。

本発明によれば、定置させた被検査基板に対しできるだけ接近させた状態のもとで斜め上方向からフィデューシャルマークに照明光を照射することができるので、外乱光や反射光の影響を受けることなく、照明の位置、角度などの影響をも考慮しながら基板検査用カメラにより実際の検査に先立ってフィデューシャルマークの正確な実位置座標を読み取り、そのデータに基づいて位置補正を行った上で、実際のプロービング検査に移行させることができる。

本発明の構成例を示す説明図。 基板検査用カメラを備える基板検査装置の従来例を示す説明図。

図１は、本発明の構成例を示す説明図であり、基板検査装置１１の全体は、装置本体に定置された被検査基板Ｐの中央検査領域を主に移動する第１の検査ユニット１２と、該第１の検査ユニット１２の下方に位置して被検査基板Ｐの左側検査領域を主に移動する第２の検査ユニット２２と、同じく第１の検査ユニット１２の下方に位置して被検査基板Ｐの右側検査領域を主に移動する第３の検査ユニット３２とを少なくとも備え、これら構成各部は、図示しない制御手段により駆動制御されている。

このうち、第１の検査ユニット１２は、Ｘ−Ｙ軸方向への制御された移動を可能に配置される移動体１３と、該移動体１３に対し被検査基板Ｐの面方向であるＺ軸方向への進退移動を可能に取り付けられたコンタクトプローブ１５とを備えて構成されている。

この場合、移動体１３は、被検査基板ＰのＹ方向に移動可能に構成された１つのＸ軸ガイド１４に移動可能に搭載されており、該Ｘ軸ガイド１４を介してＸ−Ｙ軸方向への制御された移動が可能となっている。

また、コンタクトプローブ１５は、モータ１６により回転駆動される無端ベルト１７側に固定することで、例えば直下方向に向かうＺ軸方向での制御された進退移動が可能となっている。なお、コンタクトプローブ１５は、モータ１６付きのエアシリンダ２０を介して接触角の調整を可能に配設されている。

しかも、コンタクトプローブ１５側には、そのレンズ面１８ａをコンタクトプローブ１５の接触端１５ａの進出方向に向けたワークデスタンスの大きなＣＣＤカメラなどの基板検査用カメラ１８が取り付けられている。また、レンズ面１８ａの周囲には、基板１９ａにＬＥＤなどからなる複数個の光源１９ｂを取り付けてなる照明装置１９がその照射光軸を、被検査基板Ｐの検査ポイント方向に向けて配設されている。

この場合、複数個の光源１９ｂは、発光色を異にする例えば白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを混在させておき、所望に応じて同一色の光源１９ｂのみを発光させることができるように切り換え可能に配設しておくことができる。

第２の検査ユニット２２は、Ｘ−Ｙ軸方向への制御された移動を可能に配置される移動体２３と、該移動体２３に対し被検査基板Ｐの面方向であるＺ軸方向への進退移動を可能に取り付けられたコンタクトプローブ２５とを備えて構成されている。

この場合、移動体２３は、被検査基板ＰのＹ方向に移動可能に構成された１つのＸ軸ガイド２４に移動可能に搭載されており、該Ｘ軸ガイド２４を介してＸ−Ｙ軸方向への制御された移動が可能となっている。

また、コンタクトプローブ２５は、モータ２６により回転駆動される無端ベルト２７側に固定され、かつ、エアシリンダ３０を介することでモータ２６ともどもその接触角度を可変にして右斜め下方向に向かうＺ軸方向での制御された進退移動が可能となっている。

しかも、コンタクトプローブ２５の軸回りには、基板２８ａにＬＥＤなどからなる複数個の光源２８ｂを取り付けてなる照明装置２８がその照射光軸を、コンタクトプローブ２５の進出方向と同方向である被検査基板Ｐの検査ポイント方向に向けて配設されている。

この場合、複数個の光源２８ｂは、発光色を異にする例えば白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを混在させておき、所望に応じて同一色の光源２８ｂのみを発光させることができるように切り換え可能に配設しておくことができる。

第３の検査ユニット３２は、Ｘ−Ｙ軸方向への制御された移動を可能に配置される移動体３３と、該移動体３３に対し被検査基板Ｐの面方向であるＺ軸方向への進退移動を可能に取り付けられたコンタクトプローブ３５とを備えて構成されている。

この場合、移動体３３は、被検査基板ＰのＹ方向に移動可能に構成された１つのＸ軸ガイド３４に移動可能に搭載されており、該Ｘ軸ガイド３４を介してＸ−Ｙ軸方向への制御された移動が可能となっている。

また、コンタクトプローブ３５は、モータ３６により回転駆動される無端ベルト３７側に固定され、かつ、エアシリンダ４０を介することでモータ３６ともどもその接触角度を可変にして左斜め下方向に向かうＺ軸方向での制御された進退移動が可能となっている。

しかも、コンタクトプローブ３５の軸回りには、基板３８ａに複数個の光源３８ｂを取り付けてなる照明装置３８がその照射光軸を、コンタクトプローブ３５の進出方向と同方向である被検査基板Ｐの検査ポイント方向に向けて配設されている。

この場合、複数個の光源３８ｂは、発光色を異にする例えば白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを混在させておき、所望に応じて同一色の光源３８ｂのみを発光させることができるように切り換え可能に配設しておくことができる。

次に、図１に基づいて本発明の作用・効果を説明すれば、まず、電子部品等が実装された被検査基板Ｐは、装置本体に図示しない治具等を介して定置される。該被検査基板Ｐは、印刷されたフィデューシャルマークを備えており、実際のプロービング検査に先立って該フィデューシャルマークを写し取りことができる位置に第１の検査ユニット１２が備える基板検査用カメラ１８を配置する。

この場合、第１の検査ユニット１２は、ワークデスタンスの大きな基板検査用カメラ１８を備えている関係上、そのレンズ面１８ａを直下方向に向けた状態のもとで、第２の検査ユニット２２や第３の検査ユニット３２の位置よりも上方に配置されることになる。

また、第２の検査ユニット２２や第３の検査ユニット３２とは、第１の検査ユニット１２の位置よりも下方である被検査基板Ｐにより接近した位置に配置される。

この場合、図示例では左側に位置する第２の検査ユニット２２は、コンタクトプローブ２５を右下方に向けて斜行させることで、その接触端２５ａがフィデューシャルマーク側に近接するように配置される。

また、図示例では右側に位置する第３の検査ユニット３２は、コンタクトプローブ３５を左下方に向けて斜行させ、その接触端３５ａがフィデューシャルマーク側に近接するように配置される。

しかも、第２の検査ユニット２２のコンタクトプローブ２５は、照明装置２８を、第３の検査ユニット３２のコンタクトプローブ３５は、照明装置３８をそれぞれ備えているので、それぞれの光源２８ｂ，３８ｂを発光させて照明光として接近した斜め上方向からフィデューシャルマーク側にそれぞれ光拡散をなくして照射することができる。

このとき、第２の検査ユニット２２と第３の検査ユニット３２とは、被測定基板Ｐの実装状況などに合わせて、それぞれの照明装置２８，３８からの照明光色を切り換え選択したり、コンタクトプローブ２５，３５の斜行角度を調整することで、被測定基板Ｐの具体的な状況に合わせた照明を行うことができる。

したがって、第１の検査ユニット１２が備える基板検査用カメラ１８は、自らが備える照明装置１９からの直下照明と、第２の検査ユニット２２と第３の検査ユニット３２との照明装置２８，３８からの斜行照明とが三位一体となった好ましい照明状態のもとで、仮にフラックスがフィデューシャルマークに付着しているような場合であっても、該フィデューシャルマークの実位置座標を正確に読み取ることができるので、これに基づく位置補正を行って実際のプロービング検査に移行することができる。

以上は、本発明を図示例に基づいて説明したものであり、その具体的な内容は、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形を加えることができる。例えば、基板検査装置１１は、第１検査ユニット１２と第２検査ユニット２２と第３検査ユニット３２とを備える例が示されているが、第１検査ユニット１２と同様の構成のもとで被検査基板の中央検査領域を主に移動する第４検査ユニットを備えるものであってもよい。また、光源１９ｂ，２８ｂ，３８ｂとしては、ＬＥＤに代えて小型電球や有機ＥＬを使用することもできる。なお、照明装置の色や角度は、被検査基板のフィデューシャルマークの状態により適宜選択することにより、最適な画像抽出が可能となる。

１１ 基板検査装置
１２ 第１の検査ユニット
１３ 移動体
１４ Ｘ軸ガイド
１５ コンタクトプローブ
１５ａ 接触端
１６ モータ
１７ 無端ベルト
１８ 基板検査用カメラ
１８ａ レンズ面
１９ 照明装置
１９ａ 基板
１９ｂ 光源
２０ エアシリンダ
２２ 第２の検査ユニット
２３ 移動体
２４ Ｘ軸ガイド
２５ コンタクトプローブ
２５ａ 接触端
２６ モータ
２７ 無端ベルト
２８ 照明装置
２８ａ 基板
２８ｂ 光源
３０ エアシリンダ
３２ 第３の検査ユニット
３３ 移動体
３４ Ｘ軸ガイド
３５ コンタクトプローブ
３５ａ 接触端
３６ モータ
３７ 無端ベルト
３８ 照明装置
３８ａ 基板
３８ｂ 光源
４０ エアシリンダ

Claims (2)

1. 定置された被検査基板の主に中央検査領域を移動する第１の検査ユニットと、該第１の検査ユニットの下方に位置して前記被検査基板の主に左側検査領域を移動する第２の検査ユニットと、前記第１の検査ユニットの下方に位置して前記被検査基板の主に右側検査領域を移動する第３の検査ユニットとで少なくとも構成され、
   これらの各検査ユニットは、Ｘ−Ｙ軸方向への制御された移動を可能に配置される移動体と、該移動体に対し前記被検査基板の面方向であるＺ軸方向への進退移動を可能に取り付けられたコンタクトプローブとを備え、
   前記第１の検査ユニットの前記コンタクトプローブ側には、そのレンズ面を該コンタクトプローブの接触端の進出方向に向け、かつ、その照射光軸を前記被検査基板の検査ポイント方向に向けた複数個の光源を前記レンズ面の周囲に取り付けてなる照明装置を具備させた基板検査用カメラを配設し、
   前記第２の検査ユニットの前記コンタクトプローブと第３の検査ユニットの前記コンタクトプローブとのそれぞれの軸回りには、これらの各コンタクトプローブが向かう適宜角度での斜め下方への進出方向と同方向である前記被検査基板の検査ポイント方向をそれぞれの照明光軸とする複数個の光源を備える照明装置を各別に配設したことを特徴とする基板検査用カメラのための照明装置を備える基板検査装置。
2. 前記照明装置の少なくとも１つは、発光色の切り換えを可能に前記光源を配設した請求項１に記載の基板検査用カメラのための照明装置を備える基板検査装置。

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