JP5038191B2

JP5038191B2 - 電子部品検査方法およびそれに用いられる装置

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Publication number: JP5038191B2
Application number: JP2008053642A
Authority: JP
Inventors: 仁彦津田; 春生張; 哲後藤; 衛紅郭
Original assignee: KYODO DESIGN & PLANNING CORP.
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Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2012-10-03
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Description

本発明は、各種電子部品の微小な欠陥や異物の有無を検査する方法およびそれに用いられる装置に関するものである。

近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や光デバイス、半導体デバイス等の電子部品において、処理能力の大容量化、高集積化に伴い、実装技術の高度化、細密化が飛躍的に進んでいる。このため、このような高密度で実装される電子部品の製造ラインにおいて、電気回路のパターニングや部材同士の接続が適正になされているか否か、また異物が混入していないか否か等の検査を迅速かつ正確に行うことが、ますます重要な課題となってきている。

例えば、ＬＣＤモジュールは、液晶パネルのガラス基板の端縁に、ＣＯＧ方式によって駆動用チップを実装し、これをフレキシブル印刷基板（ＦＰＣ）等を介して外部回路と接続することによって得られるが、その際、図１２に示すように、ガラス基板１上に形成された電極パッド２と、駆動用チップ３の電極４とが、バンプ５と異方性導電膜６内の導電粒子７を介して、厚み方向に通電可能な状態になっていることが重要である。

そこで、上記バンプ５が、通電に充分な個数の導電粒子７を挟み込んだ状態で、ガラス基板１側の電極パッド２に圧着しているかどうかを、ガラス基板１の裏面側から観察すると、図１３に示すように、上記電極パッド２に食い込んだ導電粒子７の圧痕８が、その裏側から見えるため、この圧痕８の数を数えることにより、圧着の良否を検査することができる。このような考え方にもとづく検査装置がいくつか提案されている（特許文献１、２等を参照）。

例えば、上記特許文献１には、透明基板側の電極パッドと、電子部品のバンプとを、異方性導電膜を介して圧着することにより、ＬＣＤモジュール等を得る装置において、上記透明基板を載置する透明ステージ下側に微分干渉顕微鏡と、その映像を撮像するＣＣＤカメラを設け、その撮像画像に基づいて電極パッドに対するバンプの圧着状態の良否を検査する装置が開示されている。この装置によれば、圧着工程後、即座にその圧着の良否を検査することができ、不良品が発生すれば、すぐに圧着工程の動作を修正することができるという利点を有する。

また、上記特許文献２には、上記と同様、微分干渉顕微鏡とカメラとを組み合わせた検査装置において、検査領域を、画像データにもとづいて特定部分のみに分割限定することによって、検査時間の短縮を図ったものが開示されている。
特開２００６−１８６１７９公報特開２００５−２２７２１７公報

しかしながら、これらの検査装置では、いずれも、検査用のステージに電子部品を載置し、これをＸ方向やＹ方向に移動させて、固定された顕微鏡の撮像部に位置決めするようになっているため、検査部位の数が多い場合や電子部品が大型ＬＣＤパネルのように大きい場合、検査のためにステージを移動させるのに時間がかかるという問題や、ステージ上での電子部品の位置決めにも手間がかかるという問題がある。また、検査対象品が大きくなればなるほど、これを水平方向に動かして検査するには、水平方向に大きなスペースが必要となるため、装置の設置スペースとして、広い空間が必要になるという問題もある。

さらに、光学系の顕微鏡を用いる場合、撮像に先立ち、必ず被写体にピントを合わせなければならないが、通常、ピント合わせは、顕微鏡に内蔵されるか、オプションとして付加される「オートフォーカス機能」によって行われる。しかし、従来のオートフォーカス機能は、被写体からの反射光を利用して距離を計測して焦点距離を算出するため、微細な電子部品の凹凸表面までの距離や、透明基板の裏面側から透かして見える圧痕までの距離を、正確に計測するのがむずかしいという問題があった。そこで、最近、上記課題に応えるものとして、特殊なレーザ式変位センサ等を用いたオートフォーカス機能が提案されているが、これらは価格が高く、また調整にも手間がかかるため、汎用的でないという問題がある。また、被写体に対し、撮影の都度焦点距離を算出していては、検査の高速化に限界があるという問題がある。しかも、このような変位センサを顕微鏡に組み込むと、顕微鏡の全体重量が重くなるという問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電子部品の微細な部分に対し、迅速かつ正確な検査を、低コストで簡単に行うことのできる、優れた検査方法と、それに用いられる装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、電子部品を検査用のステージ上に載置する工程と、上記電子部品の所定部位を撮像するための適正位置に、顕微鏡機能と画像データ出力機能を備えた撮像手段を移動させて位置決めする工程と、上記撮像手段の、顕微鏡機能における対物レンズを上記電子部品の所定部位に向かって進退させ、適正な焦点距離に位置決めしてピント合わせを行う工程と、ピント合わせがなされた撮像手段によって上記電子部品の所定部位を撮像し、その画像データを情報処理手段に入力してその撮像部位の良否を検査する工程とを、順次繰り返す検査方法において、上記ピント合わせが、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを変えながら画像を撮像し、その画像データにもとづいて、上記情報処理手段において最適焦点距離の絞り込みを行い、最適焦点距離が決定するまで上記距離Ｌの変更および撮像を繰り返すことによって行われるようになっており、初回、ステージ上に載置された電子部品に対してピント合わせを行う際は、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、予め設定された所定距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すとともに、その決定された最適焦点距離を、上記情報処理手段に記憶させ、次回以降、ステージ上に載置された電子部品に対してピント合わせを行う際には、上記情報処理手段において、前回以前に記憶された最適焦点距離にもとづき最適焦点距離の予測値を導出し、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、上記予測最適焦点距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すとともに、その決定された最適焦点距離を、上記情報処理手段に記憶させるようにした電子部品検査方法を第１の要旨とする。

また、本発明は、そのなかでも、特に、上記撮像手段を、ステージ面に対しＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動自在に取り付け、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記撮像手段を移動させながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようにした電子部品検査方法を第２の要旨とする。

さらに、本発明は、そのなかでも、特に、上記撮像手段として、ステージ面に対しＸ方向に移動しうる第１の撮像手段と、ステージ面に対しＹ方向に移動しうる第２の撮像手段とを設け、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記第１の撮像手段をＸ方向に移動させながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うと同時に、上記第２の撮像手段をＹ方向に移動させながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようにした電子部品検査方法を第３の要旨とする。

そして、本発明は、上記第１の要旨である電子部品検査方法に用いられる装置であって、電子部品を載置するためのステージと、検査の都度、上記ステージ上に載置された電子部品の所定部位を撮像するための適正位置に移動して位置決めされるよう設定された撮像手段と、上記撮像手段によって得られた画像データにもとづいて、その撮像された部位の良否を検査するよう設定された情報処理手段とを備え、上記撮像手段には、対物レンズが撮像対象に向かって進退自在に動くよう設定された顕微鏡部と、上記顕微鏡部によって撮像された拡大画像を、上記情報処理手段に出力する画像データ出力部とが設けられており、上記顕微鏡部におけるピント合わせが、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを変えながら画像を撮像し、その画像データにもとづいて、上記情報処理手段において最適焦点距離の絞り込みを行い、最適焦点距離が決定するまで上記距離Ｌの変更および撮像を繰り返すことによって行われるようになっており、初回、ステージ上に載置された電子部品に対するピント合わせが、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、予め設定された所定距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すことによって行われるとともに、その決定された最適焦点距離が、上記情報処理手段に記憶され、次回以降、ステージ上に載置された電子部品に対するピント合わせが、上記情報処理手段において、前回以前に記憶された最適焦点距離にもとづき最適焦点距離の予測値を導出し、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、上記予測最適焦点距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すことによって行われるとともに、その決定された最適焦点距離が、上記情報処理手段に記憶されるようになっている電子部品検査装置を第４の要旨とする。

また、本発明は、そのなかでも、特に、上記撮像手段が、ステージ面に対しＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動自在に取り付けられており、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記撮像手段が移動しながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようになっている電子部品検査装置を第５の要旨とする。

さらに、本発明は、そのなかでも、特に、上記撮像手段として、ステージ面に対しＸ方向に移動しうる第１の撮像手段と、ステージ面に対しＹ方向に移動しうる第２の撮像手段とが設けられており、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記第１の撮像手段がＸ方向に移動しながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うと同時に、上記第２の撮像手段がＹ方向に移動しながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようになっている電子部品検査装置を第６の要旨とする。

すなわち、本発明の電子部品検査方法は、従来のように、ステージ面に載置された電子部品の検査対象部位を、固定された撮像手段の撮像部に移動させて位置決めするのではなく、撮像手段の方を、電子部品の検査対象部位に移動させて検査を行うようにしたため、装置をコンパクトに設計することができるとともに、動作の高速化を実現することができる。特に、Ｘ方向に動く撮像手段と、Ｙ方向に動く撮像手段を組み合わせることにより、より一層、装置のコンパクト化と動作の高速化を実現することができる。

また、本発明の電子部品検査方法によれば、ピント合わせを、変位ンセンサ等を用いたオートフォーカス機能等によって、１回ごとに一からピント合わせを行うのではなく、撮像手段の対物レンズと被写体である電子部品の所定部位（検査対象部位）との距離Ｌを変えながら撮像を繰り返して得られる画像データから、最適焦点距離を絞り込むようになっており、しかも、最初の１回のみ、予め設定された所定の距離から最適焦点距離を探すものの、次回以降は、前回以前の最適焦点距離を記憶しておき、この記憶された最適焦点距離から導出される予測最適焦点距離を起点として最適焦点距離を絞り込むため、連続して検査しようとする電子部品の品質が揃っていれば、次回以降は、即座に最適焦点距離を得ることができ、ピント合わせに要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、画像データにもとづく正確なピント合わせがなされるため、鮮明な画像にもとづく正確な検査を、高速で行うことができる。

さらに、次回以降のピント合わせに際し、例えば前回以前に記憶された最適焦点距離のばらつきから一定の傾向を抽出し、そのばらつきに対応した補正を加えて予測最適焦点距離を導出するようにしておけば、検査を繰り返すに従い、対象である電子部品のばらつき傾向に応じたピント合わせを、より迅速に行うことができ、全体として大幅な時間短縮を実現することができる。

また、画像データにもとづいてピント合わせをするため、検査対象である電子部品の種類が、突然変更されても、装置を停止することなく、ピント合わせを自動調整しながら、検査を続行することができるという利点を有する。

そして、本発明の電子部品検査装置によれば、上記電子部品検査方法を、効率よく、しかも比較的安価に実施することができる。特に、この装置は、ステージ面に載置された電子部品の検査対象部位を、固定された撮像手段の撮像部に移動させて位置決めするのではなく、撮像手段の方を、電子部品の検査対象部位に移動させて検査を行うようになっているため、ステージを大きくとる必要がなく、全体がコンパクトで、省スペース化と動作の高速化を実現することができる。

また、本発明の電子部品検査装置によれば、ピント合わせの際、高価な変位センサによらず、撮像手段によって撮像される画像データそのものを利用しているため、製造コストを比較的安価に抑えることができるという利点を有する。さらに、撮像手段に変位センサ等の余分な部材を搭載する必要がないため、撮像手段のスリム化、軽量化を実現することができ、上記のように、撮像手段を移動させて位置決めしても、撮像手段に振動やぶれが生じにくく、短時間で撮像手段の移動、停止、撮影を繰り返すことができるという利点を有する。

つぎに、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の電子部品検査装置の一実施の形態を示す外観斜視図である。この検査装置１０は、ＬＣＤモジュール製造ラインに連結された搬送コンベア１１の側方に設置されており、製造されたＬＣＤモジュールを、順次、搬送コンベア１１から検査装置１０内のステージ内に取り込んで検査を行い、再び搬送コンベア１１上に戻すようになっている。なお、２０は、上記検査の際に得られる画像を表示するモニター画面であり、２１は、装置の動作制御を行う制御管理手段と、検査のための情報処理手段とが内蔵された本体部である。

そして、この検査装置には、図２に示すように、検査のための２つのステージ１２、１３が、搬送コンベア１１の搬送方向に沿って並べて設けられており、以下の動作によって、２個のＬＣＤモジュールに対して同時に検査を行うことができるようになっている。

すなわち、まず、搬送コンベア１１によって、ポイントＰの位置に送られたきたＬＣＤモジュール（１）が、上方に設けられた吸着パッド付の移載手段１６によって、装置手前側のポイントＱに配置された第１のステージ１２上に移載される。このとき同時に、前段階で検査ポイントＲにおいて検査を終えたＬＣＤモジュール（０）は、移載手段１７によって、奥側に配置された第２のステージ１３に移載されて、検査ポイントＳに位置決めされる。また、前段階で、装置手前側のポイントＴに配置されていたＬＣＤモジュール（−１）が、移載手段１８によって、搬送コンベア１１の上に移載されるようになっている。

つぎに、図２（ｂ）に示すように、ＬＣＤモジュール（１）は、第１のステージ１２に載置された状態のまま奥側に移動して、検査ポイントＲに位置決めされ、検査ポイントＳに位置決めされたＬＣＤモジュール（０）とともに検査が行われる。このとき、搬送コンベア１１の移動によって、つぎのＬＣＤモジュール（２）が搬送コンベア１１のポイントＰに位置決めされるとともに、搬送コンベア１１上に取り出されたＬＣＤモジュール（−１）が、下流側に送られるようになっている。

そして、図３に示すように、検査を終えたＬＣＤモジュール（０）は、第２のステージ１３上に載置された状態のまま手前側のポイントＴに移動し、次工程（図２〔ａ〕の工程）において、搬送コンベア１１側に取り出される。そして、空になった第２のステージ１３は、奥側の検査ポイントＳに戻り、この上に、ＬＣＤモジュール（１）が移載される。以下、上記一連の動作が繰り返されて、ＬＣＤモジュールの検査が２個ずつ連続的に行われるようになっている。

上記検査対象であるＬＣＤモジュールは、図４に示すように、ＬＣＤ３０と、ＬＣＤ３０の上縁部（ＬＣＤ３０を水平に置いた状態における奥縁部）に横一列に並ぶ１０個のソースチップ３１と、同じくＬＣＤ３０の左縁部に縦一列に並ぶ４個のゲートチップ３２と、これらのチップ３１、３２と制御基板３３とを接続する駆動回路基板（ＦＰＣ）３４とで構成されている。そして、上記各チップ３１、３２は、図１２に示すものと同様、そのバンプが、異方性導電膜を介して、ＬＣＤ３０側の電極パッドと圧着されている（図示は省略）。

そして、上記ＬＣＤモジュールの、駆動回路基板３４の検査が、この検査装置の第１のステージ１２において行われ、上記ＬＣＤモジュールのチップ３１、３２の実装部分の検査が、その第２のステージ１３で行われるようになっている。

まず、上記第１のステージ１２における検査は、図２において検査ポイントＲで示す位置において、図５（ａ）およびそのＡ−Ａ′断面図である図７に示すように、その奥側に設けられた撮像手段４０を用いて行われる。この撮像手段４０は、対物レンズ４１と微分干渉プリズム４２と同軸落射照明付鏡体４３を備えた微分干渉顕微鏡４４と、画像データ出力機能を有するＣＣＤカメラ４５とを組み合わせたもので、ＬＣＤモジュールの駆動回路基板３４に対し、その裏面側から、Ｘ方向に移動しながら、所定のポイントごとにその拡大画像を撮像することができるようになっている。

なお、上記微分干渉顕微鏡４４は、微分干渉プリズム４２によって、被写体の屈折率や厚みの変化を、干渉色の変化や明暗のコントラストに変換して観察することができるという特徴を備えている。そして、上記微分干渉顕微鏡４４の照明には、青色発光ダイオードが用いられている。照度が高く、熱の発生がないからである。

また、４６は、上記撮像手段４０をＸ方向に移動させるためのＸ方向移動手段で、具体的には、高速停止が可能なリニアサーボアクチュエータが用いられている。さらに、４７は、上記撮像手段４０をＺ方向に移動させてピント合わせを行うためのＺ方向調整手段で、具体的には、撮像手段４０の高さをマイクロメートル（μｍ）単位で調整可能なリニアステッピングアクチュエータが用いられている。

なお、上記撮像手段４０がＸ方向に移動後高速停止を繰り返しても、振動や光軸ぶれが生じて撮像に影響が出ないように、撮像手段４０の重心Ｇを含む部分がＺ方向調整手段４７に強固に固定されている。また、同様の理由から、撮像手段４０の上端部に配置される対物レンズ４１と、下端部に配置されるＣＣＤカメラ４５の外筒部も、移動時にぐらつかないようガイドブロック４８ａ、４８ｂによって固定されている。

そして、４９は、第１のステージ１２および第２のステージ１３を含む、検査のための各種構成品を支受するベースプレートで、厚み１２ｍｍ以上、特に好ましくは１６ｍｍ以上の超剛性鋼板が用いられており、撮像手段４０の移動による振動、温度変化、湿度変化に対して安定で、検査が経時的に安定して行われるようになっている。

上記撮像手段４０の微分干渉顕微鏡４４で得られた画像は、ＣＣＤカメラ４５によって撮像され、画像データとして、装置の本体部２１（図１参照）の情報処理手段に入力されるようになっている。

上記情報処理手段では、上記撮像手段４０から入力される画像データを、予め設定された、検査項目に対応した所定の演算プログラムによって変換（例えば２５６階調の輝度スケールにもとづく輝度分布データに変換）し、これを、検査項目ごとに設定された基準データと比較して、その基準から外れているものを不良として検出するようになっている。そして、その比較データは、定期的に、または必要に応じて、プリントアウトされるようになっている。

また、検査の間、上記情報処理手段に入力された画像データは、その検査結果と併せて、逐次装置のモニター画面２０（図１参照）に表示されるようになっている。すなわち、検査対象部位の拡大画像が、基準データとの対比に用いられた特定領域にマーキングが施された状態で表示され、不良を検出した部位については、そのマーキング部分の色が、常態の色と異なる色で表示されるようになっている（例えば、良好な場合は、特定領域を緑色の枠で囲い、不良の場合は赤色の枠で囲って表示）。

さらに、上記情報処理手段には、以下に述べる、ピント合わせのためのキャリブレーションシステムの一環として、最適焦点距離算出部とその最適焦点距離記憶部とが設けられている。すなわち、このシステムによれば、前記ＬＣＤモジュールを順次検査する際、その最初のＬＣＤモジュールに対しては、検査に先立って、ピント合わせのための撮像を、同じ検査ポイントにおいて複数回繰り返して行い、得られた画像データにもとづいて、最適焦点距離を算出してその値にしたがって撮像手段４０（の対物レンズ４１）をＺ方向に移動してピント合わせを行い、その状態で検査のための撮像を行うとともに、そのピント合わせ時に算出された最適焦点距離を、上記情報処理手段において記憶するようになっている。そして、次回以降の検査においては、別途設けられた基準値や、ランダムな値から焦点距離を絞っていくのではなく、その記憶された最適焦点距離から、所定のアルゴリズムにしたがって、予測最適焦点距離を導出し、その距離にしたがって、撮像手段４０のＺ方向の初期位置を決め、その位置から自動的にピント合わせを行うようになっている。

これは、検査対象であるＬＣＤモジュールが、例えば図６に誇張して示すように、製造時の加熱やテンションによって反りや歪みをもっていることから、検査ポイント（例えば、図６では矢印で示す１２個所）ごとに適正な焦点距離が変わることを考慮したもので、上記初回のピント合わせ時に記憶した１２個所の適正焦点距離のデータにもとづいて、次回の焦点距離をキャリブレーションすることによって、各検査ポイントごとに、実際の最適焦点距離により近い（と思われる）予測最適焦点距離を設定し、その位置から効率よくピント合わせを行うことができ、短時間で撮影動作に入ることができるという利点を有する。

また、つぎつぎと検査を繰り返す過程で、その都度、ピント合わせ時の最適焦点距離を記憶し、その記憶された最適焦点距離から、検査対象であるＬＣＤモジュールの形状のばらつき傾向を把握することができることから、前回以前に記憶された最適焦点距離のばらつきから一定の傾向を抽出し、そのばらつきに対応した補正を加えて予測最適焦点距離を導出するようにしておけば、検査を繰り返すに従い、対象である電子部品のばらつき傾向に応じたピント合わせを、より迅速に行うことができ、全体として大幅な時間短縮を実現することができる。

なお、前回以前に記憶された最適焦点距離から、次回以降の最適焦点距離を予測する手法としては、単純な例をあげれば、例えば、（１）前回の最適焦点距離を、今回の予測最適焦点距離とする、（２）前回以前に蓄積された全ての最適焦点距離の平均値を、今回の予測最適焦点距離とする、（３）例えば前回とその一つ前の回の計２回の最適焦点距離の差（変動値）を前回の最適焦点距離に加えて、今回の予測最適焦点距離とする、等の手法がある。もちろん、装置の調整時に、検査対象品の特性に応じて、最も高速化が期待できる手法を選択して、ピント合わせのキャリブレーションシステムを構築することが好ましい。

ちなみに、各検査ポイントにおける最適焦点距離の絞り込みは、情報処理手段において、例えば、その検査ポイントにおける、画像データの輝度と、対物レンズ４１と撮像対象物との距離との関係を示す関係式にもとづいて算出される。すなわち、図８（ａ）に示すように、距離変化に応じて変化する輝度が、特定の距離の前後において、極端に大きく変化する個所があり、この変化曲線の最大変化量Δαと、その勾配から、適正な焦点距離を推理し、再度、その予測された焦点距離の前後で距離を変化させることにより、図８（ｂ）に示すように、勾配がプラスからマイナスになる点を挟む２点を特定し、それによって、輝度がピークとなる適正焦点距離を特定するというプロセスによって、ごく短時間で求めることができる。

なお、上記検査のためにＬＣＤモジュールを載置する第１のステージ１２の下側には、上記ＬＣＤモジュールを、搬送コンベア１１（図２、図３参照）から取り込んで、所定の初期位置に位置決めするために、第１のステージ１２自体を移動させるための、Ｘ方向移動手段と、Ｙ方向移動手段と、ステージ面を面方向に回転させるθ軸回転手段とが設けられている（これらの図示は省略）。

一方、上記第２のステージ１３における検査は、図２において検査ポイントＳで示す位置において、図５（ｂ）に示すように、その左側に設けられるＹ方向撮像手段５０と、その奥側に２個並べて設けられるＸ方向撮像手段５１、５２とを用いて行われる。

上記Ｘ方向撮像手段５１、５２は、検査対象であるＬＣＤモジュールの、横一列に並ぶソースチップ３１とＬＣＤ３０の圧着部の良否を検査するためのもので、隣り合うチップ３１を２個同時に検査できるよう、チップ３１の間隔と同じ間隔で並設されている。そして、各撮像手段５１、５２のそれぞれが、前記撮像手段４０（図７参照）と同様、ピント合わせのためのＺ方向調整手段４７を介して、Ｘ方向移動手段４６に取り付けられており、前記撮像手段４０と同様の動作によって、Ｘ方向に移動しながら、２個のチップ３１に対して同時に、所定のポイントごとにその拡大画像を撮像することができるようになっている。より具体的には、図４において、ａ₁〜ａ₅で示すチップ３１が、上記撮像手段５１で撮像され、ｂ₁〜ｂ₅で示すチップ３１が、上記撮像手段５２で撮像されるようになっている。これらの撮像は、撮像手段５１、５２を同時に並走させることによって、同時に行われるため、全体として、非常に短時間で、その撮像および検査を行うことができる。

また、上記Ｙ方向撮像手段５０は、同じくＬＣＤモジュールの、縦一列に並ぶゲートチップ３２とＬＣＤ３０の圧着部の良否を検査するためのもので、前記撮像手段４０やＸ方向撮像手段５１、５２と同様、ピント合わせのためのＺ方向調整手段４７を介して、Ｙ方向移動手段５３に取り付けられており、Ｙ方向に移動しながら、チップ３２に対して、所定のポイントごとにその拡大画像を撮像することができるようになっている。上記Ｙ方向撮像手段５０による撮像も、上記撮像手段５１、５２による撮像と同時に行われるため、全体として、非常に短時間で、その撮像および検査を行うことができる。

これらの撮像手段５０〜５２によって得られる画像データも、装置の本体部２１の情報処理手段に入力され、前記第１のステージ１２における検査と同様にして処理されて、不良検出がなされるようになっている。この画像データも、その検査結果と併せて、逐次装置のモニター画面２０（図１参照）に表示することができるようになっており、第１のステージ１２における検査画像と、第２のステージ１３における検査画像を、スイッチによって切り替えて見ることができるようになっている。ただし、これらの表示の仕方は、特に限定するものではなく、適宜に設定することができる。

なお、上記検査においても、第１のステージ１２における検査と同様、最初のＬＣＤモジュールに対しては、検査に先立って、ピント合わせのための撮像を、同じ検査ポイントにおいて複数回繰り返して行い、得られた画像データにもとづいて、最適焦点距離を算出してその値にしたがって撮像手段５０〜５２をＺ方向に移動してピント合わせを行い、その状態で検査のための撮像を行うとともに、その最適焦点距離を記憶するようになっている。そして、次回以降の検査においては、上記記憶された最適焦点距離から導出される予測最適焦点距離にしたがって、各検査ポイントにおける撮像手段５０〜５２のＺ方向の位置決めを自動的に行い、より効率よくピント合わせを行うようになっている。

また、第２のステージ１３上に載置されるＬＣＤモジュールは、第１のステージ１２において、予め精密な位置に位置決めされ、その状態のまま、高い精度で、この第２のステージ１３上に移載されるため、第２のステージ１３自体には、第１のステージ１２のように、位置決めのための移動手段は設けられていない。ただし、上記ＬＣＤモジュールを搬送コンベア１１（図２、図３参照）側に排出するために、上記第２のステージ１３の下側に、Ｙ方向移動手段が設けられている（図示は省略）。

上記検査装置を用い、例えばつぎのようにして、ＬＣＤモジュールの検査を行うことができる。まず、搬送コンベア１１（図２参照）上から第１のステージ１２に移載されたＬＣＤモジュール（１枚目）を、検査ポイントＲに、正確に位置決めする。この位置決めは、撮像手段４０を用い、ＬＣＤモジュールに設けられたアライメントマークを目印として、第１のステージ１２をＸ方向、Ｙ方向、θ（回転）方向に移動させることによって行う。

つぎに、上記ＬＣＤモジュールの駆動回路基板３４の検査開始位置に、撮像手段４０を移動させ、微分干渉顕微鏡４４の対物レンズ４１を、適正な検査位置に位置決めした上で、ピント合わせのために、同じ検査ポイントにおいて複数回繰り返して行い、得られた画像データにもとづいて適正焦点距離を算出し、その値にしたがって撮像手段４０（の対物レンズ４１）をＺ方向に移動してピント合わせを行い、その状態で検査のための撮像を行うとともに、そのピント合わせ時に算出された最適焦点距離を記憶する。これを、各検査ポイントごとに行う。そして、すでに述べたように、次回以降のピント合わせの際には、上記記憶された最適焦点距離から導出される予測最適焦点距離にもとづいて、より効率よくピント合わせがなされるようになっており、全体として、検査処理の高速化が図られるようになっている。

そして、本体部２１（図１参照）内の情報処理手段では、上記撮像手段４０から入力された画像データを、予め設定された基準データと比較して、その基準から外れているものを不良として検出する。このとき、上記情報処理手段に入力された画像データは、その検査結果と併せて、逐次装置のモニター画面２０（図１参照）に表示され、不良を検出した部位については、その不良が一目でわかるように表示される。

ちなみに、上記駆動回路基板３４（図４参照）と、異方性導電膜を挟んだＬＣＤ３０の圧着部において、上記駆動回路基板３４のバンプと、ＬＣＤ３０の電極との間にずれがないか否かの良否を検査する場合、その検査画像は、例えば図９（ａ）に示すようになる。このとき、各バンプ６０の圧着部において縦方向に並ぶ導電粒子６１の数を所定ピッチごとに計測し、導電粒子６１の数の偏りを調べることにより、バンプ６０とＬＣＤ３０の電極とのずれ（図においてＮで示す）を検査することができる。このずれの割合が一定以上になった場合に、不良表示がなされるようになっている。

また、上記駆動回路基板３４とＬＣＤ３０の圧着部における異物の混入を検査する場合、その検査画像は、例えば図９（ｂ）に示すようになる。このとき、圧着部に異物６３がある場合、その異物６３が存在する範囲を、上下方向に４分割し、その面積、形状、輝度等のデータから、導電粒子６１以外と判別される場合であって所定の値以上の大きさのものである場合に、不良表示がなされるようになっている。

なお、図１０に、上記第１のステージ１２におけるＬＣＤモジュールの検査（３個所）時の、Ｘ方向移動手段（図１０では「Ｘ軸」と記載）４６と、Ｚ方向調整手段（図１０では「Ｚ軸」と記載）４７と、ＣＣＤカメラ４５と、情報処理手段における画像処理手段（図１０では「ＣＰＵ」と記載）の運転パターンのチャートの一例を示す。

つぎに、上記第１のステージ１２による検査を終えたＬＣＤモジュール（１枚目）を、検査ポイントＲ（図２参照）から、検査ポイントＳに配置された第２のステージ１３上に移載する。そして、ＬＣＤモジュールのソースチップ３１、ゲートチップ３２とＬＣＤ３０との圧着部に対する検査を、Ｘ方向撮像手段５１、５２と、Ｙ方向撮像手段５０とを、同時に駆動させることにより同時に行う。これにより、各チップ３１、３２に対し、高速で検査を行うことができる。なお、この場合も、１枚目のＬＣＤモジュールに対する検査であることから、検査のための撮像に先立ち、ピント合わせのための画像データを得るために、同じ検査位置において複数回、Ｚ軸方向の高さを変えながら撮像を行い、前述の方法によって最適焦点距離を算出し、その値にもとづいてピント合わせを行う。そして、上記最適焦点距離を、情報処理手段において記憶する。そして、次回以降の検査時には、上記記憶された最適焦点距離から導出される予測最適焦点距離にしたがって、各撮像手段５１等をＺ方向に位置決めした上で、最適焦点距離の絞り込みを行うことにより、より効率よくピント合わせを行うことができる。

ちなみに、上記各チップ３１（３２）と、異方性導電膜を挟んだＬＣＤ３０の圧着部において、上記チップ３１（３２）のバンプと、ＬＣＤ３０の電極との間に、充分な数の導電粒子６１が挟まれているか否かを検査する場合、その検査画像は、例えば図１１（ａ）に示すようになる。すなわち、各バンプの圧着部６４には、この部分に圧着された導電粒子の圧痕６５が略円形の陰影として表れるため、図１１（ｂ）でに示すように、各バンプの圧着部６４を囲う領域を四角枠で囲い、この四角枠内に表れている導電粒子の圧痕６５を、その陰影パターンから特定してマーキングし（小枠６６で示す）、その数を数える。そして、その数が予め設定される基準値を下回る場合、不良表示がなされるようになっている。

このように、上記検査装置によれば、ＬＣＤモジュールの駆動回路基板３４と、縦横に並ぶチップ３１、３２の良否を検査する際、その画像データを利用してピント合わせ時の最適焦点距離を算出して記憶させ、次回以降のＬＣＤモジュールに対し、前回以前の、記憶された最適焦点距離から導出される予測最適焦点距離にもとづいて、自動的にピント合わせが行われるようになっているため、軽量の撮像手段４０が高速で移動して停止し、瞬時に撮像態勢に入れることと相俟って、高速かつ高精度で検査することができる。しかも、ＬＣＤモジュールを移動させながら検査を行うのではなく、撮像手段４０、５０〜５２の方を移動させて所定部位ごとに連続して画像データを撮像して検査を行うため、ＬＣＤモジュールが大型であっても、全体として装置スペースがコンパクトですみ、ＬＣＤモジュールの製造ラインと組み合わせて用いても、場所をとることがない。

なお、上記の例において、撮像手段４０、５０〜５２（以下「４０等」と略す）のＸ方向、Ｙ方向への移動速度は、装置に要求される検査速度、検査精度等によって、適宜に設定されるが、通常、１０００ｍｍ／秒以下、なかでも１００ｍｍ／秒以下に設定することが、高速検査を実施する上で好適である。

また、上記のように、撮像手段４０等を高速移動、高速停止しても、停止後即座に鮮明な画像データを得ることができるように、上記の例では、撮像手段４０等の安定保持を目的として、撮像手段４０等の重心Ｇを含む部分をＺ方向調整手段４７に取り付け、その対物レンズ４１と、下端部に配置されるＣＣＤカメラ４５の外筒部についても、同時に固定するようにしているが、撮像手段４０等の固定方法は、その重心Ｇの動きを抑制する構成になっていれば、特に限定するものではない。ただし、上記の例のように、光軸方向のぶれを抑制する構成になっていれば、より好適である。

また、撮像手段４０等は、軽量であることが望ましく、微分干渉顕微鏡４４とＣＣＤカメラ４５を組み合わせた総重量が２．５ｋｇ以下、なかでも、２．０〜１．０ｋｇであることが好適である。また、その高さも、３００ｍｍ以下、なかでも、２００〜１００ｍｍであることが好適で、鏡筒の直径も、５０〜３０ｍｍ程度であることが好適である。

そして、上記の例では、検査の効率を向上させるために、第１のステージ１２と第２のステージ１３とを並設して、２種類の検査を同時に行うことができるようにしたが、ステージの数は、特に限定するものではない。単一であっても、３個以上であっても、タイミングを合わせることにより、同様にして検査を行うことができる。ただし、搬送コンベア１１との同期等を考慮すれば、上記の例のように、２つのステージを組み合わせることが、最適である。

さらに、上記の例では、Ｘ方向に移動する撮像手段４０を備えた第１のステージ１２と、Ｘ方向に移動する撮像手段５１、５２およびＹ方向に移動する撮像手段５０とを組み合わせた第２のステージ１３を設けたが、撮像手段の移動方向については、特に限定するものではなく、初期位置に位置決めされた対象物に対し、検査の都度、移動するものであれば、特に限定するものではない。

また、上記の例では、第１のステージ１２に、ＬＣＤモジュールの初期位置の位置決め用として、Ｘ方向移動手段とＹ方向移動手段とθ軸回転手段とが設けられているため、ＬＣＤモジュールの検査時において、上記撮像手段４０の移動を前提とした上で、さらなる位置調整に、上記第１のステージ１２側の移動手段を利用することができる。

さらに、上記の例は、本発明を、ＬＣＤモジュールの検査に用いたものであるが、検査対象は、特に限定するものではなく、画像データを利用して検査することのできる、各種の電子部品（製品を含む）に適用することができる。

また、本発明の装置において、検査ごとに記憶される最適焦点距離の蓄積データから、最適焦点距離の変化を経時的に分析してその傾向を抽出し、その傾向にもとづいて、予測最適焦点距離を導出する際、その傾向を取り込んだ補正を加えるようにすると、より装置の特性、検査対象の特性に即したピント合わせを実現することができ、より高速かつ高精度で画像データを得ることができる。

さらに、本発明の装置を用いた検査において、その検査結果を分析してその不良傾向を抽出し、その不良傾向にもとづく情報を、製造ライン側にフィードバックして、生産管理に活かすことができる。また、検査結果の分析だけでなく、上記最適焦点距離の蓄積データの分析によって、例えば「ワークが反りすぎている」といった、検査対象の不良傾向を抽出することができ、その不良傾向にもとづく情報を、製造ライン側にフィードバックして、生産管理に活かすことができる。

なお、本発明の装置に、振動センサ等を取り付けておけば、検査において不良品が検知された場合に、外的な振動が影響しているか否かを即座に判断でき、好適である。

また、本発明は、画像データによって検知できる項目であれば、どのような項目に関しても検査することができるのであり、検査項目の種類は、特に限定するものではない。

本発明の一実施例の外観斜視図である。（ａ）、（ｂ）は、ともに上記実施例の動作説明図である。上記実施例の動作説明図である。上記実施例に用いられるＬＣＤモジュールの説明図である。（ａ）は上記実施例の第１のステージにおける検査の説明図、（ｂ）は上記実施例の第２のステージにおける検査の説明図である。ＬＣＤモジュールの反り等についての説明図である。図５（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。（ａ）、（ｂ）は、ともに上記実施例におけるキャリブレーションシステムの説明図である。（ａ）、（ｂ）は、ともに上記実施例の第１のステージにおける検査に用いられる拡大画像の説明図である。上記実施の第１のステージにおける検査時の運転パターンのチャートである。（ａ）、（ｂ）は、ともに上記実施例の第２のステージにおける検査に用いられる拡大画像の説明図である。ＬＣＤモジュールの実装部分の説明図である。上記実装部分の検査方法の説明図である。

符号の説明

４４：微分干渉顕微鏡
４５：ＣＣＤカメラ
４６：Ｘ方向移動手段
４７：Ｚ方向調整手段

Claims

電子部品を検査用のステージ上に載置する工程と、上記電子部品の所定部位を撮像するための適正位置に、顕微鏡機能と画像データ出力機能を備えた撮像手段を移動させて位置決めする工程と、上記撮像手段の、顕微鏡機能における対物レンズを上記電子部品の所定部位に向かって進退させ、適正な焦点距離に位置決めしてピント合わせを行う工程と、ピント合わせがなされた撮像手段によって上記電子部品の所定部位を撮像し、その画像データを情報処理手段に入力してその撮像部位の良否を検査する工程とを、順次繰り返す検査方法において、
上記ピント合わせが、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを変えながら画像を撮像し、その画像データにもとづいて、上記情報処理手段において最適焦点距離の絞り込みを行い、最適焦点距離が決定するまで上記距離Ｌの変更および撮像を繰り返すことによって行われるようになっており、
初回、ステージ上に載置された電子部品に対してピント合わせを行う際は、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、予め設定された所定距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すとともに、その決定された最適焦点距離を、上記情報処理手段に記憶させ、
次回以降、ステージ上に載置された電子部品に対してピント合わせを行う際には、上記情報処理手段において、前回以前に記憶された最適焦点距離にもとづき最適焦点距離の予測値を導出し、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、上記予測最適焦点距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すとともに、その決定された最適焦点距離を、上記情報処理手段に記憶させるようにしたことを特徴とする電子部品検査方法。
上記撮像手段を、ステージ面に対しＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動自在に取り付け、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記撮像手段を移動させながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようにした請求項１記載の電子部品検査方法。
上記撮像手段として、ステージ面に対しＸ方向に移動しうる第１の撮像手段と、ステージ面に対しＹ方向に移動しうる第２の撮像手段とを設け、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記第１の撮像手段をＸ方向に移動させながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うと同時に、上記第２の撮像手段をＹ方向に移動させながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようにした請求項２記載の電子部品検査方法。
請求項１記載の電子部品検査方法に用いられる装置であって、電子部品を載置するためのステージと、検査の都度、上記ステージ上に載置された電子部品の所定部位を撮像するための適正位置に移動して位置決めされるよう設定された撮像手段と、上記撮像手段によって得られた画像データにもとづいて、その撮像された部位の良否を検査するよう設定された情報処理手段とを備え、上記撮像手段には、対物レンズが撮像対象に向かって進退自在に動くよう設定された顕微鏡部と、上記顕微鏡部によって撮像された拡大画像を、上記情報処理手段に出力する画像データ出力部とが設けられており、
上記顕微鏡部におけるピント合わせが、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを変えながら画像を撮像し、その画像データにもとづいて、上記情報処理手段において最適焦点距離の絞り込みを行い、最適焦点距離が決定するまで上記距離Ｌの変更および撮像を繰り返すことによって行われるようになっており、
初回、ステージ上に載置された電子部品に対するピント合わせが、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、予め設定された所定距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すことによって行われるとともに、その決定された最適焦点距離が、上記情報処理手段に記憶され、
次回以降、ステージ上に載置された電子部品に対するピント合わせが、上記情報処理手段において、前回以前に記憶された最適焦点距離にもとづき最適焦点距離の予測値を導出し、上記対物レンズと電子部品の所定部位との距離Ｌを、まず、上記予測最適焦点距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返すことによって行われるとともに、その決定された最適焦点距離が、上記情報処理手段に記憶されるようになっていることを特徴とする電子部品検査装置。
上記撮像手段が、ステージ面に対しＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に移動自在に取り付けられており、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記撮像手段が移動しながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようになっている請求項４記載の電子部品検査装置。
上記撮像手段として、ステージ面に対しＸ方向に移動しうる第１の撮像手段と、ステージ面に対しＹ方向に移動しうる第２の撮像手段とが設けられており、ステージ上に載置された単一もしくは複数の電子部品に対し、上記第１の撮像手段がＸ方向に移動しながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うと同時に、上記第２の撮像手段がＹ方向に移動しながら、位置の異なる複数個所において順次ピント合わせおよび撮像を行うようになっている請求項５記載の電子部品検査装置。