JP6260981B2 - 検査装置、撮像ユニット、検査方法及び基板の製造方法 - Google Patents

Description

本技術は、検査物を撮像部によって撮像し、撮像によって得られた画像に基づいて検査物を検査する検査装置などの技術に関する。

従来から、基板上に搭載された電子部品や、半田等の検査物を撮像部によって撮像し、撮像によって得られた画像に基づいて、検査物を検査する検査装置が広く用いられている。

例えば、下記特許文献１には、基板を撮像する撮像部と、基板に対して光を照射する照明部とを有する撮像ユニットを具備する検査装置が記載されている。照明部は、ドーム状の形状を有しており、このドームの内面側には、上段照明、中段照明、下段照明などの複数の照明が配置される。上段照明、中段照明及び下段照明は、それぞれ順番に切り換えながら点灯され、撮像部によって複数の基板の画像が取得される。演算処理部は、撮像部によって取得された複数の画像を処理して、電子部品の実装状態を検査する。

特開２０１１−１４９８９２号公報

各照明がそれぞれ点灯されて取得された複数の画像において、検査物の明暗のコントラストが大きいほど、検査物の検査精度が向上することが知られている。従って、コントラストが大きい検査物の画像を取得することができる技術が望まれている。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、コントラストが大きい検査物の画像を取得することができ、これにより、検査精度を向上させることができる検査装置を提供することにある。

本技術に係る検査装置は、上段照明と、下段照明と、撮像部と、制御部とを具備する。
前記上段照明は、検査物を有する検査面に対して光を照射する。
前記下段照明は、前記上段照明よりも浅い、１５度以上２５度以下の照射角度で前記検査面に対して光を照射する。
前記撮像部は、前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、かつ、前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得する。
前記制御部は、前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査する。

本技術に係る検査装置では、下段照明により検査面に対して１５度以上２５度以下の照射角度で光が照射される。これにより、上段照明により光が照射されて取得された第１の画像と、下段照明により光が照射されて取得された第２の画像とにおいて、検査物の明暗のコントラストを大きくすることができる。これにより、検査物の検査精度を向上させることができる。

上記検査装置において、前記検査物は、前記検査面上に設けられた半田であってもよい。この前記検査物としての前記半田は、半田リフロー処理後の半田であってもよい。

本技術に係る検査装置は、検査面上に設けられた半田リフロー処理後の半田を検査する検査装置として用いられると特に有効とされる。

上記検査装置において、前記上段照明よりも浅く、かつ、前記下段照明よりも深い照射角度で前記検査面に対して光を照射する中段照明をさらに具備していてもよい。

上記検査装置において、前記撮像部は、前記中段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第３の画像を取得してもよい。
この場合、前記制御部は、前記第１の画像及び第２の画像に基づいて前記検査物を検査する第１のモードと、第１の画像及び第３の画像に基づいて前記検査物を検査する第２のモードとを切り換え可能であってもよい。

本技術に検査装置においては、通常用いられる照射角度よりも浅い照射角度（１５度以上２５度以下）で、下段照明により検査面に対して光が照射されるため、影の影響が問題となる場合がある。一方、中段照明が用いられ、上記第１のモードと、上記第２のモードとを切り換えることによって、影の影響を排除することができる。

上記検査装置は、前記撮像部の光軸と同軸で配置され、前記検査面に対して光を照射する同軸落射照明をさらに具備していてもよい。

上記検査装置において、前記撮像部は、前記上段照明及び前記同軸落射照明の両方によって光が照射された検査物を撮像して第４の画像を取得してもよい。
この場合、前記制御部は、前記第１の画像及び第２の画像に基づいて、前記検査物としての半田を検査し、かつ、前記第４の画像に基づいて電子部品を検査してもよい。

このように、第４の画像に基づいて電子部品を検査することで、電子部品の検査精度を向上させることができる。

本技術に係る撮像ユニットは、上段照明と、下段照明と、撮像部とを具備する。
前記上段照明は、検査物を有する検査面に対して光を照射する。
前記下段照明は、前記上段照明よりも浅い、１５度以上２５度以下の照射角度で前記検査面に対して光を照射する。
前記撮像部は、前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像し、かつ、前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像する。

本技術に係る検査方法は、上段照明によって、検査物を有する検査面に対して光を照射することを含む。
前記上段照明によって光が照射された前記検査物が撮像されて第１の画像が取得される。
下段照明によって、１５度以上２５度以下の照射角度で検査面に対して光が照射される。
前記下段照明によって光が照射された前記検査物が撮像されて第２の画像が取得される。
前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物が検査される。

本技術に係る基板の製造方法は、上段照明によって、検査物を有する基板の検査面に対して光を照射することを含む。
前記上段照明によって光が照射された前記検査物が撮像されて第１の画像が取得される。
下段照明によって、１５度以上２５度以下の照射角度で検査面に対して光が照射される。
前記下段照明によって光が照射された前記検査物が撮像されて第２の画像が取得される。
前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物が検査される。
検査結果に基づいて、前記基板の良否が判定され、良品と判定された前記基板が次の工程へ進められる。

以上のように、本技術によれば、コントラストが大きい検査物の画像を取得することができ、これにより、検査精度を向上させることができる検査装置を提供することができる。

本技術の一実施形態に係る検査装置を示す斜視図である。 検査装置を示す側面図である。 検査装置を示すブロック図である。 基板１を側方から見た一部断面図である。 基板１を側方から見た一部断面図である。 検査装置の処理を示すフローチャートである。 検査装置の処理を示すフローチャートである。

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

［検査装置１００の全体構成及び各部の構成］
図１は、本技術の一実施形態に係る検査装置１００を示す斜視図である。図２は、検査装置１００を示す側面図である。図３は、検査装置１００を示すブロック図である。図４及び図５は、基板１を側方から見た一部断面図である。

本実施形態に係る検査装置１００は、２次元的に基板１を検査する検査装置１００であり、基板１を製造する製造ライン内に配置される。例えば、検査装置１００は、基板１上に半田４を塗布（印刷）する塗布（印刷）装置の下流側に配置されて、半田４の印刷（塗布）状態を検査する。あるいは、検査装置１００は、基板１上に、抵抗、コンデンサ、インダクタ、ＩＣ（Integrated Circuit）チップなどの各種の電子部品２を実装する実装装置の下流側に配置されて、電子部品２の実装状態を検査する。あるいは、検査装置１００は、リフロー処理装置の下流側に配置されて、リフロー処理後の基板１の状態を検査する。すなわち、検査装置１００は、リフロー処理後における半田４の状態や、リフロー処理後における電子部品２の実装状態等を検査する。

本技術に係る検査装置１００は、製造ライン上のどこに配置されていても構わないが、検査装置１００は、リフロー処理装置の下流側に配置され、リフロー処理後の基板１の状態を検査する検査装置１００として用いられると特に有効である。

図１乃至図３を参照して、検査装置１００は、基板１を搬送方向（Ｘ軸方向）に沿って搬送し、基板１が検査される位置である検査位置に位置させる搬送部１０と、検査位置に位置された基板１を下方から支持するバックアップ部２０とを有する。また、検査装置１００は、検査位置に位置された基板１の検査面１ａに対して光を照射し、光が照射された検査物（電子部品２、半田４等）を撮像する撮像ユニット３０と、撮像ユニット３０をＸＹ方向に移動させる撮像ユニット移動機構５０とを有する。さらに、検査装置１００は、制御部９、記憶部６１、表示部６２、入力部６３及び通信部６４を有する。

搬送部１０は、２つの搬送部１０を含む。本実施形態では、基板１を効率よく検査するために、搬送部１０の数が２つである場合が示されているが、搬送部１０の数は、１つであってもよい。

搬送部１０は、基板１を両側から挟みこむようにして基板１をＸ軸方向に沿ってガイド１１する２つのガイド１１を有する。ガイド１１は、Ｘ軸方向に長い形状を有する板状の部材である。各ガイド１１の下側には、それぞれ、ガイド１１を下方から支持する複数の脚部１２が設けられている。各ガイド１１は、この脚部１２を介して、検査装置１００の基台（図示せず）上に取り付けられる。

各ガイド１１の内側の面には、コンベアベルト１３がそれぞれ設けられる。搬送部１０は、このコンベアベルト１３の駆動により基板１を検査位置に搬送したり、検査が終了した基板１を排出したりすることができる。

各ガイド１１は、上端部が内側に向けて折り曲げられるように形成されており、ガイド１１の上端部は、バックアップ部２０によって基板１が上方に移動されたときに、基板１を上側から支持することができる。２つのガイド１１のうち一方のガイド１１は、Ｙ軸方向に移動可能とされる。これにより、検査位置に位置された基板１を２つのガイド１１により両側から挟みこんで固定することができる。このように、基板１が検査位置に固定された状態で基板１の状態が検査される。

バックアップ部２０は、バックアッププレート２１と、このバックアッププレート２１上に立設された複数の支持ピン２２と、バックアッププレート２１を昇降させるプレート昇降機構２３とを含む。

基板１が搬送部１０によって検査位置に搬送されたとき、プレート昇降機構２３によりバックアップ部２０が上方に移動される。バックアップ部２０の上方への移動に伴って、基板１がバックアップ部２０の支持ピン２２により上方に押し上げられる。これにより、基板１がガイド１１の上端部及びバックアップ部２０の間に挟み込まれて、基板１が上下方向で位置決めされる。

撮像ユニット３０は、基板１の検査面１ａに対して光を照射する照明部３１と、照明部３１によって光が照射された半田４や電子部品２等の検査物を撮像する撮像部４０とを含む。

照明部３１は、その頂部に開口が形成されたドーム形状のドーム部材３２を有する。また、照明部３１は、ドーム部材３２の内側において、上段に配置された上段照明３３と、中段に配置された中段照明３４と、下段に配置された下段照明３５とを有する。さらに、照明部３１は、ドーム部材３２に形成された開口の上方において、撮像部４０の光軸（図２点線参照）と同軸で配置された同軸落射照明３６を有する。

上段照明３３、中段照明３４及び下段照明３５は、それぞれ、複数のＬＥＤ基板３７を有する。ＬＥＤ基板３７は、基板上に複数のＬＥＤ３８（Light Emitting Diode）が実装されて構成される。各照明は、例えば、５枚〜１０枚程度のＬＥＤ基板３７が、ドーム部材３２の内部において、リング状に並べられて構成される。ＬＥＤ３８としては、典型的には白色ＬＥＤが用いられる。

上段照明３３は、基板１の検査面１ａに対して、８０度以上９０度以下の照射角度で光を照射するように配置される。典型的には、上段照明３３を構成する各ＬＥＤ基板３７は、そのＬＥＤ基板３７の中心から延びる法線が、８０度以上９０度以下の角度で基板１の検査面１ａと交わるように配置される。

中段照明３４は、上段照明３３よりも浅く、かつ、下段照明３５よりも深い照射角度で基板１の検査面１ａに対して光を照射するように配置される。中段照明３４の検査面１ａに対する照射角度は、例えば、４０度以上６０度以下とされる。典型的には、中段照明３４を構成する各ＬＥＤ基板３７は、そのＬＥＤ基板３７の中心から延びる法線が、撮像部４０の光軸と検査面１ａとの交点を通るように、かつ、前記法線が検査面１ａに対して４０度以上６０度以下の角度で交わるように配置される。

下段照明３５は、上段照明３３及び中段照明３４より浅い照射角度で基板１の検査面１ａに対して光を照射するように配置される。下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度は、１５度以上２５度以下とされる。典型的には、下段照明３５を構成する各ＬＥＤ基板３７は、そのＬＥＤ基板３７の中心から延びる法線が、撮像部４０の光軸と検査面１ａとの交点を通るように、かつ、前記法線が検査面１ａに対して１５度以上２５度以下の角度で交わるように配置される。

本技術では、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度を比較的浅くする必要があるため、下段照明３５を基板１側に近づける必要がある。しかしながら、下段照明３５を基板１側に近づけすぎると、ドーム部材３２の下端部及び下段照明３５が、基板１の検査面１ａ上に搭載された電子部品２と干渉してしまう恐れがある。従って、ドーム部材３２の下端部と基板１の検査面１ａとの間に一定の間隔を開ける必要がある。この間隔は、例えば、２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とされる。

下段照明３５と基板１の検査面１ａとの間に一定の間隔を開けつつ、検査面１ａに対する下段照明３５の照射角度を浅くするためには、ドーム部材３２の下端部の内径を拡大して、リング状に形成される下段照明３５の内径を拡大する必要がある。例えば、比較例として、検査面１ａに対する下段照明３５の照射角度が４０度である場合を想定する。この場合、下段照明３５の内径は、１８０ｍｍ程度であれば十分とされる。一方、本実施形態のように、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度以上２５度以下である場合を想定する。この場合、基板１の検査面１ａからの距離を確保しつつ、検査面１ａに対する下段照明３５の照射角度を１５度以上２５度以下とするためには、下段照明３５の内径を２８０ｍｍ程度とする必要がある。

同軸落射照明３６は、基板１の検査面１ａに対して、９０度の照射角度で光を照射するように配置される。同軸落射照明３６は、直方体形状の筐体３６ａを有しており、この筐体３６ａは、その上部及び下部に撮像部４０の視野を確保するための開口を有している。同軸落射照明３６の筐体３６ａは、連結部材３９を介して、ドーム部材３２の上方に取り付けられる。筐体３６ａの内部には、水平方向に向けて光を照射する、面発光型の落射用照明３６ｂが配置される。また、筐体３６ａの内部には、落射用照明３６ｂの光の出射方向の前方側の位置に、ハーフミラー３６ｃが斜め方向に傾斜して配置される。

ハーフミラー３６ｃは、落射用照明３６ｂから出射された光を反射して、光の向きを９０°変え、光を基板１側に向けて導くことができる。また、ハーフミラー３６ｃは、基板１側から入射された光を透過させて、撮像部４０側に導くことができる。ハーフミラー３６ｃは、ビームスプリッターが用いられてもよい。ビームスプリッターを用いることにより、色収差を抑制することができる。

撮像部４０は、その光軸が基板１の検査面１ａに対して垂直となるように配置され、基板１の検査面１ａを上方から撮像する。撮像部４０は、例えば、上段照明３３及び同軸落射照明３６の両方によって光照射された基板１の検査面１ａを撮像して画像（第４の画像）を取得したり、上段照明３３によって光が照射された基板１の検査面１ａを撮像して画像（第１の画像）を取得したりする。また、中段照明３４によって光が照射された基板１の検査面１ａを撮像して画像（第３の画像）を取得したり、下段照明３５によって光が照射された基板１の検査面１ａを撮像して画像（第２の画像）を取得したりする。

典型的には、上段照明３３及び同軸落射照明３６の両方が点灯されて取得された画像は、電子部品２を検査するために使用される。また、典型的には、上段照明３３が点灯されて取得された画像及び下段照明３５が点灯されて取得されて取得された画像は、半田４（リフロー処理後）を検査するために用いられる（第１のモード）。

ここで、本実施形態では、上述のように、下段照明３５は、通常用いられる照射角度よりも浅い照射角度で基板１の検査面１ａに対して光を照射するように配置されている。従って、例えば、高さが比較的高い電子部品２が密集して配置されているような箇所では、下段照明３５からの光が半田４に対して適切に照射されない可能性がある。従って、このような場合には、下段照明３５が点灯された取得された画像の代わりに、中段照明３４が点灯されて取得されて取得された画像が用いられる。すなわち、半田４の検査において、上段照明３３が点灯されて取得された画像と、中段照明３４が点灯されて取得された画像とが用いられる（第２のモード）。なお、中段照明３４が点灯されて取得された画像は、色認識に基づく検査に用いられる場合もある。

撮像部４０の撮像領域は、基板１の全体の領域に対応するのではなく、基板１の一部の領域に対応する。すなわち、撮像部４０は、撮像ユニット移動機構５０によってＸＹ方向に移動されつつ、検査する必要がある基板１上の領域を複数回に分けて撮像する。例えば、１枚の基板１は、２０程度の検査領域に区分されており、区分された検査領域毎に画像が取得される。検査領域は、例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍ程度とされる。

撮像部４０は、ＣＣＤセンサ（ＣＣＤ：Charge CoupＬＥＤ３８ Device）、あるいはＣＭＯＳセンサ（ＣＭＯＳ：Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子と、結像レンズ等の光学系とを含む。

撮像ユニット移動機構５０は、撮像ユニット３０をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動させる。撮像ユニット移動機構５０は、例えば、ボールネジ駆動機構、あるいはラックアンドピニオン駆動機構などによって構成される。

制御部９は、例えば、ＣＰU（Central Processing Unit）等により構成され、検査装置１００の各部を統括的に制御する。制御部９の処理については、後に詳述する。

記憶部６１は、制御部９の作業用の領域として用いられる不揮発性のメモリと、制御部９の処理に必要な各種のデータやプログラムが記憶された不揮発性のメモリとを含む。上記各種のプログラムは、光ディスク、半導体メモリ等の可搬性の記録媒体から読み取られてもよい。

表示部６２は、例えば、液晶ディスプレイ等により構成される。入力部６３は、キーボード、マウス、タッチパネル等により構成され、オペレータからの各種の指示を入力する。通信部６４は、製造ライン内に配置された他の装置へ情報を送信したり、他の装置から情報を受信したりする。

図４及び図５には、リフロー処理後の基板１が示されている。図４及び図５において、基板１上には、基板１上の一部を除いて基板１の全体を覆うようにソルダレジスト５が形成されている。また、基板１上には、ソルダレジスト５が形成されていない部分において、基板１の上面から露出するように電極パッド６が形成されている。

図４及び図５に示される電子部品２は、例えば、抵抗、コンデンサ、インダクタなどのチップ型の電子部品２であり、この電子部品２は、その両側に電極３を有している。電子部品２の２つの電極３は、半田４によって電極パッド６に対して電気的に接続されている。半田４は、リフロー処理によって一旦溶融し、その後、冷却されることによって電極３と電極パッド６とを電気的に接続する。

図４及び図５では、電極パッド６の大きさが異なっており、また、電極パッド６の大きさの違いに起因して半田４の形状が異なっている。図４を参照して、図４では、電極パッド６が比較的大きくされている。半田４は、電極３に近い部分において勾配が急になっており、電極３から遠ざかるにつれて徐々に勾配が緩くなっている。一方、近年においては、電子部品２の高集積化の要請から、図５に示すように、電極パッド６の大きさが小さくなる傾向にある。この場合、図５に示すように、半田４は、リフロー処理によって溶融したときの表面張力により、電極３よりも遠い側の端部が盛り上がった形状となる。

ここで、比較例として、下段照明３５が基板１の検査面１ａに対して、４０度程度の照射角度で光を照射するように配置されている場合を想定する。そして、上段照明３３（８０度〜９０度）によって図４に示す検査物に光が照射されて検査物の画像が取得され、比較例に係る下段照明３５（４０度）によって図４に示す検査物に光が照射されて検査物の画像が取得された場合を想定する。

この場合、上段照明３３が点灯されて取得された画像内において、電極３に近い半田４の反りあがった部分は、暗くなり、電極３から遠い半田４の端部は明るくなる。一方、下段照明３５が点灯された状態で取得された画像内において、電極３に近い半田４の反りあがった部分は、明るくなり、電極３から遠い半田４の端部は暗くなる。このような明暗が反転する２枚の画像に基づいて、半田４の輪郭が判断され、この輪郭に基づいて半田４が検査される。典型的には、２枚の画像の明暗のコントラストが大きいほど、検査精度が向上する。

次に、上段照明３３（８０度〜９０度）によって図５に示す検査物に光が照射されて検査物の画像が取得され、比較例に係る下段照明３５（４０度）によって図５に示す検査物に光が照射されて検査物の画像が取得された場合を想定する。この場合、上段照明３３が点灯されて取得された画像内において、電極３に近い半田４の反りあがった部分は、暗くなり、電極３から遠い表面張力で盛り上がった半田４の端部も暗くなる。一方、下段照明３５が点灯された状態で取得された画像内において、電極３に近い半田４の反りあがった部分は、明るくなる。しかしながら、この画像内では、電極３から遠い表面張力で盛り上がった半田４の端部は、明るくならず、薄暗くなってしまう。

すなわち、コントラストを大きくするためには、下段照明３５が点灯されて取得された画像内において、表面張力で盛り上がった半田４の端部は明るくなければならない。しかしながら、下段照明３５の照射角度が４０度程度の場合、半田４の端部は薄暗く写りこんでしまう。この場合、半田４の輪郭を正確に判断することができず、結果として、半田４を正確に検査することが困難になってしまう。

そこで、本実施形態では、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度を１５度以上２５度以下とすることとしている。下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度以上２５度以下とされた場合、この下段照明３５が点灯されて取得された画像内において、電極３から遠い表面張力で盛り上がった半田４の端部を明るくすることができる。これにより、２枚の画像において、表面張力で盛り上がった半田４の端部のコントラストを大きくすることができる。これにより、半田４の輪郭を正確に判断することができるようになり、結果として、半田４を正確に検査することが可能となる。

ここで、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が２５度以下とされていれば、画像内において、表面張力で盛り上がった半田４の端部を適切に明るくすることができる。一方、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度よりも小さくされると、電子部品２の影が長くなり、検査に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度よりも小さくされると、撮像ユニット３０の照明部３１が大型化してしまい、撮像ユニット３０の移動速度が遅くなってしまう恐れがある。このような観点から、本実施形態では、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度以上２５度以下とされている。

［動作説明］
次に、検査装置１００の動作について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、検査装置１００の処理を示すフローチャートである。

まず、検査装置１００の制御部９は、搬送部１０を制御して、基板１を搬入する（ステップ１０１）。このとき、制御部９は、コンベアベルト１３を駆動させて、検査装置１００の上流側に配置された装置から受け渡された基板１を検査位置にまで移動させる。

次に、制御部９は、バックアップ部２０を上方に移動させて、バックアップ部２０とガイド１１の上端部との間で基板１を挟み込む。次に、制御部９は、搬送部１０が有する２つのガイド１１のうち、一方のガイド１１をＹ軸方向に移動させて、２つのガイド１１によって基板１を両側からクランプする（ステップ１０２）。これにより、基板１が検査位置に位置決めされる。

基板１が検査位置に位置決めされると、次に、制御部９は、位置補正マークの認識処理を実行する（ステップ１０３）。このステップでは、まず、制御部９は、撮像ユニット移動機構５０を制御して、撮像ユニット３０をＸＹ方向に移動させる。そして、制御部９は、撮像ユニット３０を基板１の検査面１ａ上に設けられた位置補正マークの上方に移動させる。位置補正マークは、基板１の位置補正のために基板１上に特別に設けられたアライメントマークであってもよい。あるいは、位置補正マークは、配線パターン、レジスト５パターンなどの、基板１上に存在するターゲットとなり得るものが位置補正マークとして用いられてもよい。

撮像ユニット３０を位置補正マークの上方に移動させると、次に、制御部９は、同軸落射照明３６及び上段照明３３の両方を同時に点灯させる。そして、制御部９は、これらの照明によって光が照射された位置補正マークを撮像部４０により撮像して、位置補正マークの画像を取得する。次に、制御部９は、同軸落射照明３６及び上段照明３３を消灯させた後、撮像ユニット３０を他の位置補正マークの上方に移動させる。

そして、制御部９は、先ほどと同様に、同軸落射照明３６及び上段照明３３の両方を同時に点灯させ、これらの照明によって光が照射された位置補正マークを撮像部４０により撮像し、位置補正マークの画像を取得する。位置補正マークの２枚の画像を取得すると、制御部９は、撮像された２枚の画像に含まれる位置補正マークの各位置を認識する。

次に、制御部９は、認識された位置補正マークの各位置に基づいて、基板１の位置を認識し、理論上の基板１の検査位置に対して、実際の基板１の位置がどの程度ずれているかを判定する（ステップ１０４）。次に、制御部９は、基板１の検査位置の補正量が所定の閾値の範囲内に収まっているかどうかを判定する（ステップ１０５）。

検査位置の補正量が所定の閾値の範囲内に収まっていない場合（ステップ１０５のＮＯ）、制御部９は、位置補正マークの認識処理を再実行するかどうかを判定する（ステップ１０６）。ステップ１０６では、制御部９は、位置補正マークの認識処理の再実行回数が所定回数（２、３回程度）に達したかどうかを判定し、再実行回数が所定回数に達していない場合、位置補正マークの認識処理を再実行すると判定する（ステップ１０６のＹＥＳ）。そして、制御部９は、ステップ１０３へ戻って、再び、位置補正マークの認識処理を実行する。一方、再実行回数が所定回数に達した場合、制御部９は、位置補正マークの認識処理を再実行しないと判定する（ステップ１０６のＮＯ）。そして、制御部９は、検査装置１００の自動運転を停止し、同時に、音、光などを発することによりオペレータに対して警告を発する（ステップ１０７）。

ステップ１０５において、基板１の検査位置の補正量が所定の閾値の範囲内に収まっている場合（ステップ１０５のＹＥＳ）、制御部９は、基板１の検査位置を補正する（ステップ１０８）。このステップ１０８では、制御部９は、位置補正マークの２つの位置に基づいて、理論上の基板１の中心位置、傾き及び大きさと、実際の基板１の中心位置、傾き及び大きさとの間の誤差を判断し、この誤差を補正することによって、基板１の検査位置を補正する。

基板１の検査位置を補正すると、次に、制御部９は、撮像ユニット移動機構５０を制御して、最初の検査領域の上方へ撮像ユニット３０を移動させる（ステップ１０９）。上述のように、１枚の基板１は、２０程度の検査領域に区分されている。

次に、制御部９は、その検査領域を撮像するための撮像の準備を行う（ステップ１１０）。ステップ１１０では、制御部９は、その検査領域について、同軸落射照明３６、上段照明３３、中段照明３４及び下段照明３５のうち、どの照明を点灯させて画像を取得するかを記憶部６１から読み込んで認識する。検査領域と、使用される照明との関係は、予めテーブル化されて記憶部６１に記憶されている。このテーブルは、入力部６３を介してオペレータによって変更可能であってもよい。

次に、制御部９は、同軸落射照明３６及び上段照明３３を同時に点灯させて検査領域を撮像する必要があるかどうかを判定する（ステップ１１１）。同軸落射照明３６及び上段照明３３を同時に点灯させて検査領域を撮像する必要がある場合（ステップ１１１のＹＥＳ）、制御部９は、同軸落射照明３６及び上段照明３３を同時に点灯させて、撮像部４０により検査領域の画像を取得する（ステップ１１２）。

検査領域の画像を取得すると、制御部９は、取得された画像データを記憶部６１に保存し（ステップ１１３）、次のステップ１１４へ進む。ステップ１１１において、同軸落射照明３６及び上段照明３３を同時に点灯させて検査領域を撮像する必要がない場合（ステップ１１１のＮＯ）、制御部９は、その画像を取得せずに、次のステップ１１４へ進む。

ステップ１１４では、制御部９は、上段照明３３を点灯させて検査領域を撮像する必要があるかどうかを判定する。上段照明３３を点灯させて検査領域を撮像する必要がある場合（ステップ１１４のＹＥＳ）、制御部９は、上段照明３３を点灯させて検査領域を撮像する（ステップ１１５）。検査領域の画像を取得すると、制御部９は、取得された画像データを保存し（ステップ１１６）、次のステップ１１７へ進む。ステップ１１４において、上段照明３３を点灯させて検査領域を撮像する必要がない場合（ステップ１１４のＮＯ）、制御部９は、その画像を取得せずに、次のステップ１１７へ進む。

ステップ１１７では、制御部９は、中段照明３４を点灯させて検査領域を撮像する必要があるかどうかを判定する。中段照明３４を点灯させて検査領域を撮像する必要がある場合（ステップ１１７のＹＥＳ）、制御部９は、中段照明３４を点灯させて検査領域を撮像する（ステップ１１８）。検査領域の画像を取得すると、制御部９は、取得された画像データを保存し（ステップ１１９）、次のステップ１２０へ進む。ステップ１１７において、中段照明３４を点灯させて検査領域を撮像する必要がない場合（ステップ１１７のＮＯ）、制御部９は、その画像を取得せずに、次のステップ１２０へ進む。

ステップ１２０では、制御部９は、下段照明３５を点灯させて検査領域を撮像する必要があるかどうかを判定する。下段照明３５を点灯させて検査領域を撮像する必要がある場合（ステップ１２０のＹＥＳ）、制御部９は、下段照明３５を点灯させて検査領域を撮像する（ステップ１２１）。検査領域の画像を取得すると、制御部９は、取得された画像データを保存し（ステップ１２２）、次のステップへ進む。ステップ１２０において、下段照明３５を点灯させて検査領域を撮像する必要がない場合（ステップ１２０のＮＯ）、制御部９は、その画像を取得せずに、次のステップへ進む。

図６Ｂを参照して、検査に必要な画像が取得されると、次に、制御部９は、電子部品２及び半田４の検査ループを開始する（ステップ１２３）。検査ループでは、まず、制御部９は、同軸落射照明３６及び上段照明３３が同時に点灯されて取得された画像に基づいて、検査領域内に配置された特定の電子部品２をサーチする（ステップ１２４）。

電子部品２のサーチ処理では、まず、制御部９は、同軸落射照明３６及び上段照明３３が同時に点灯されて取得された画像を所定の閾値を用いて２値化処理する。すなわち、制御部９は、画像を所定の閾値よりも明るい部分と、所定の閾値よりも暗い部分に分ける。画像内において、電子部品２の電極３は、他の部分に比べて明るくなっている。従って、上記閾値が適切に設定されていれば、制御部９は、上記２値化処理により画像内における電極３の位置を判断することができる。制御部９は、この電極３の位置から電子部品２の位置を判定する。

制御部９は、電子部品２をサーチするとき、同時に、電子部品２が欠品していないかどうかについての検査を行う（ステップ１２５）。また、このとき、制御部９は、電子部品２が表裏の状態で基板１上に実装されていないかどうかについての検査を行う（ステップ１２６）。

ここで、電子部品２の検査において、同軸落射照明３６及び上段照明３３が同時に点灯されて取得された画像が用いられる理由について説明する。例えば、上段照明３３や、中段照明３４などの斜方照明によって、電子部品２の電極３に対して光が照射された場合、撮像部４０によって電極３を撮像すると、撮像された画像内において電極３が鏡面のように写り込み、電極３が暗くなる。従って、電極３の輝度と、基板１上の他の部分との輝度の差ができず、結果として、制御部９が電極３の位置などを正確に判断することができない。

そこで、本実施形態では、画像内において電極３を明るく写すために、同軸落射照明３６が設けられている。このように、同軸落射照明３６によって電極３に対して光が照射された場合、上段照明３３や、中段照明３４などの斜方照明によって電極３に対して光が照射された場合に比べて、画像内における電極３の明るさを明るくすることができる。

しかしながら、同軸落射照明３６のみが点灯されて取得された画像に基づいて電子部品２が検査される場合、電子部品２を正確に検査することができない可能性がある。これは、以下の理由による。電子部品２の電極３の上面は、平坦面であるが、実際には、細かい波状の部分も含んでいる。このため、同軸落射照明３６のみが点灯されて取得された画像では、この細かい波状の部分が暗くなり、電極３に細かい斑模様があるように写ってしまう。このため、その斑模様が原因で、電極３である部分が電極３ではないと誤判定されてしまう可能性がある。この場合、電子部品２が欠品していると誤判定される可能性もある。

そこで、本実施形態では、電子部品２の検査において、同軸落射照明３６及び上段照明３３が同時に点灯されて取得された画像を用いることとしている。この方法によれば、画像内において、同軸落射照明３６によって電極３表面の平坦面を明るくすることができ、更に、上段照明３３によって電極３の細かい波状の部分を明るくすることができる。これにより、本実施形態では、電極３の全体が明るい鮮明な画像を取得することができ、結果として、電子部品２の検査精度を向上させることができる。

電子部品２の検査では、その電子部品２が欠品せずに適切な位置にあり、かつ、表裏が適切な状態で基板１上に実装されていれば、検査結果が合格とされる。

電子部品２の検査を行うと、次に、制御部９は、上段照明３３が点灯されて取得された画像及び下段照明３５が点灯されて取得された画像に基づいて、半田４の検査を行う（ステップ１２７）。この検査では、まず、制御部９は、上段照明３３が点灯されて取得された画像を所定の閾値で２値化処理し、下段照明３５が点灯されて取得された画像を所定の閾値で２値化処理する。すなわち、制御部９は、それぞれの画像を明るい部分と暗い部分とに分ける。

そして、制御部９は、２値化処理によって得られた、２つの２値化データを減算処理（又は加算処理）し、この処理によって１つの画像データを得る。このとき得られる画像データは、上段照明３３が点灯されて取得された画像で明るく、かつ、下段照明３５が点灯されて取得された画像において明るい部分は排除される。同様に、上段照明３３が点灯されて取得された画像で暗く、かつ、下段照明３５が点灯されて取得された画像において暗い部分は排除される。

結果として、上段照明３３が点灯されて取得された画像と、下段照明３５が点灯されて取得された画像との間で、コントラストが大きく、明暗が反転する部分が残る。制御部９は、この画像データに基づいて、半田４の輪郭を認識する。半田４の輪郭を認識するために、２つの画像をどのように処理するかについては、様々な方法が知られており、典型的には、どのような方法が用いられても構わない。

本実施形態では、上述のように、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度以上２５度以下とされている。従って、上段照明３３が点灯されて取得された画像と、下段照明３５が点灯されて取得された画像とにおいて、それらの画像に写り込む半田４の輪郭のコントラストを大きくすることができる。これにより、半田４の輪郭を正確に判断することができるようになり、結果として、半田４を正確に検査することが可能となる。

なお、下段照明３５が点灯されて取得された画像内において、半田４が電子部品２の影の影響を受ける場合には、下段照明３５が点灯されて取得された画像の代わりに、中段照明３４が点灯されて取得された画像が用いられる。すなわち、制御部９は、上段照明３３が点灯されて取得された画像及び下段照明３５が点灯されて取得された画像に基づいて半田４を検査する第１のモードと、上段照明３３が点灯されて取得された画像及び中段照明３４が点灯されて取得された画像に基づいて半田４を検査する第２のモードとを切り換え可能である。これにより、影の影響を排除することができる。

半田４の検査では、半田４が適切な位置にあり、また、半田４の量が適切な量であれば、検査結果が合格とされる。

半田４の検査を行うと、次に、制御部９は、電子部品２の検査結果と、半田４の検査結果を記憶部６１に保存する（ステップ１２８）。これにより、電子部品２及びその電子部品２に対応する半田４の検査ループが終了する（ステップ１２９）。

次に、制御部９は、検査領域内において検査すべき電子部品２及び半田４が残っているかどうかを判定する（ステップ１３０）。検査すべき電子部品２及び半田４が残っている場合（ステップ１３０のＹＥＳ）、制御部９は、ステップ１２３へ戻って、検査ループを開始する。検査領域内において検査すべき電子部品２及び半田４が残っていない場合（ステップ１３０のＮＯ）、制御部９は、検査すべき検査領域が残っているかどうかを判定する（ステップ１３１）。

検査すべき検査領域が残っている場合（ステップ１３１のＹＥＳ）、制御部９は、ステップ１０９に戻って、次の検査領域の上方に撮像ユニット３０を移動させる。そして、制御部９は、ステップ１１０以降の処理を実行する。検査すべき検査領域が残っていない場合（ステップ１３１のＮＯ）、制御部９は、電子部品２及び半田４の検査結果に基づいて、基板１の良否を判定する（ステップ１３２）。

基板１が良品ではないと判定された場合（ステップ１３３のＹＥＳ）、制御部９は、その基板１の再検査を実行するかどうかを判定する（ステップ１３４）。再検査すると判定された場合（ステップ１３４のＹＥＳ）、制御部９は、ステップ１０３へ戻って、その基板１を再検査する。再検査しないと判定された場合（ステップ１３４のＮＯ）、制御部９は、検査装置１００の自動運転を停止し、同時に、音、光などを発することによりオペレータに対して警告を発する（ステップ１３５）。この場合、制御部９は、電子部品２及び半田４の検査結果を表示部６２の画面上に表示させる。

基板１が良品であると判定された場合（ステップ１３３のＹＥＳ）、制御部９は、基板１のクランプ状態を解除し、バックアップ部２０を下方に移動させた後、搬送部１０を制御して基板１を排出する（ステップ１３６）。検査装置１００から排出された基板１は、検査装置１００の下流側に配置された装置に受け渡され、次の工程へと進められる。

［作用等］
以上説明したように、本実施形態では、検査面１ａに対する下段照明３５の照射角度が１５度以上２５度以下とされている。従って、上段照明３３が点灯されて取得された画像と、下段照明３５が点灯されて取得された画像とにおいて、それらの画像に写り込む半田４の輪郭のコントラストを大きくすることができる。これにより、半田４の輪郭を正確に判断することができるようになり、結果として、半田４を正確に検査することが可能となる。

特に、本実施形態では、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度以上２５度以下とされているため、下段照明３５が点灯されて取得された画像内において、表面張力によって盛り上がった半田４の端部を明るくすることも可能である（図５参照）。従って、本実施形態に係る検査装置１００は、電極パッド６が小さいことなどを原因として、電極３とは反対側の端部が表面張力により盛り上がってしまったような形状をしている半田４を検査する場合に、特に有効である。

さらに、本実施形態では、下段照明３５が点灯されて取得された画像内において、半田４が電子部品２の影の影響を受ける場合には、下段照明３５が点灯されて取得された画像の代わりに、中段照明３４が点灯されて取得された画像が用いられる。これにより、影の影響を排除することができる。

さらに、本実施形態では、電子部品２の検査において、同軸落射照明３６及び上段照明３３が同時に点灯されて取得された画像が用いられる。これにより、画像内において、同軸落射照明３６によって電極３表面の平坦面を明るくすることができ、更に、上段照明３３によって電極３の細かい波状の部分を明るくすることができる。これにより、電極３の全体が明るい鮮明な画像を取得することができ、結果として、電子部品２の検査精度を向上させることができる。

［各種変形例］

以上の説明では、上段照明３３が点灯されて取得された画像と、下段照明３５が点灯されて取得された画像とを含む２枚の画像に基づいて検査される検査物が半田４であるとして説明した。しかし、これらの２枚の画像に基づいて電子部品２が検査されてもよい。

さらに、これらの２枚の画像に基づいて、位置補正マークの位置が認識されてもよい。例えば、半田槽に溜められた半田４の表面に対して、基板１の上面を浸すことによって半田４が塗布される形態の場合、アライメントマークに対して半田４が塗布されてしまう場合がある。本実施形態では、下段照明３５の検査面１ａに対する照射角度が１５度以上２５度以下とされているため、半田４が塗布されたアライメントマークの位置を正確に認識することができる。

本技術は、以下の構成をとることもできる。
（１）、検査物を有する検査面に対して光を照射する上段照明と、
前記上段照明よりも浅い、１５度以上２５度以下の照射角度で前記検査面に対して光を照射する下段照明と、
前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、かつ、前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得する撮像部と、
前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査する制御部と
を具備する検査装置。
（２）、上記（１）に記載の検査装置であって、
前記検査物は、前記検査面上に設けられた半田である
検査装置。
（３）、上記（２）に記載の検査装置であって、
前記検査物としての前記半田は、半田リフロー処理後の半田である
検査装置。
（４）、上記（１）乃至（３）のうちいずれか１つに記載の検査装置であって、
前記上段照明よりも浅く、かつ、前記下段照明よりも深い照射角度で前記検査面に対して光を照射する中段照明をさらに具備する
検査装置。
（５）、上記（４）に記載の検査装置であって、
前記撮像部は、前記中段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第３の画像を取得し、
前記制御部は、前記第１の画像及び第２の画像に基づいて前記検査物を検査する第１のモードと、第１の画像及び第３の画像に基づいて前記検査物を検査する第２のモードとを切り換え可能である
検査装置。
（６）、上記（１）乃至（５）のうちいずれか１つに記載の検査装置であって、
前記撮像部の光軸と同軸で配置され、前記検査面に対して光を照射する同軸落射照明をさらに具備する
検査装置。
（７）、上記（６）に記載の検査装置であって、
前記撮像部は、前記上段照明及び前記同軸落射照明の両方によって光が照射された検査物を撮像して第４の画像を取得し、
前記制御部は、前記第１の画像及び第２の画像に基づいて、前記検査物としての半田を検査し、かつ、前記第４の画像に基づいて電子部品を検査する
検査装置。
（８）、検査物を有する検査面に対して光を照射する上段照明と、
前記上段照明よりも浅い、１５度以上２５度以下の照射角度で前記検査面に対して光を照射する下段照明と、
前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像し、かつ、前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像する撮像部と
を具備する撮像ユニット。
（９）、上段照明によって、検査物を有する検査面に対して光を照射し、
前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、
下段照明によって、１５度以上２５度以下の照射角度で検査面に対して光を照射し、
前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得し、
前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査する
検査方法。
（１０）、上段照明によって、検査物を有する基板の検査面に対して光を照射し、
前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、
下段照明によって、１５度以上２５度以下の照射角度で検査面に対して光を照射し、
前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得し、
前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査し、
検査結果に基づいて、前記基板の良否を判定して、良品と判定された前記基板を次の工程へ進める
基板の製造方法。

１…基板
１ａ…検査面
２…電子部品
３…電極
４…半田
６…電極パッド
３０…撮像ユニット
３３…上段照明
３４…中段照明
３５…下段照明
３６…同軸落射照明
４０…撮像部

Claims (6)

1. 検査物を有する検査面に対して光を照射する上段照明と、
   前記上段照明よりも浅い、１５度以上２５度以下の照射角度で前記検査面に対して光を照射する下段照明と、
   前記上段照明よりも浅く、かつ、前記下段照明よりも深い照射角度で前記検査面に対して光を照射する中段照明と、
   前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得し、かつ、前記中段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第３の画像を取得する撮像部と、
   前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査する第１のモードと、前記第１の画像及び前記第３の画像に基づいて前記検査物を検査する第２のモードとを切り換え可能な制御部と
   を具備し、
   前記検査物は、前記検査面上に設けられた半田であり、
   前記半田は、半田リフロー処理によって溶融したときの表面張力により、電子部品の電極よりも遠い側の端部が盛り上がった形状を有する
   検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   前記撮像部の光軸と同軸で配置され、前記検査面に対して光を照射する同軸落射照明をさらに具備する
   検査装置。
3. 請求項２に記載の検査装置であって、
   前記撮像部は、前記上段照明及び前記同軸落射照明の両方によって光が照射された検査物を撮像して第４の画像を取得し、
   前記制御部は、前記第１の画像及び第２の画像に基づいて、前記検査物としての半田を検査し、かつ、前記第４の画像に基づいて電子部品を検査する
   検査装置。
4. 検査物を有する検査面に対して光を照射する上段照明と、
   前記上段照明よりも浅い、１５度以上２５度以下の照射角度で前記検査面に対して光を照射する下段照明と、
   前記上段照明よりも浅く、かつ、前記下段照明よりも深い照射角度で前記検査面に対して光を照射する中段照明と、
   前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得し、かつ、前記中段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第３の画像を取得する撮像部と
   を具備し、
   前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査する第１のモードと、前記第１の画像及び前記第３の画像に基づいて前記検査物を検査する第２のモードとが切り換えられ、
   前記検査物は、前記検査面上に設けられた半田であり、
   前記半田は、半田リフロー処理によって溶融したときの表面張力により、電子部品の電極よりも遠い側の端部が盛り上がった形状を有する
   撮像ユニット。
5. 上段照明によって、検査物を有する検査面に対して光を照射し、
   前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、
   下段照明によって、１５度以上２５度以下の照射角度で検査面に対して光を照射し、
   前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得し、
   中段照明によって、前記上段照明よりも浅く、かつ、前記下段照明よりも深い照射角度で前記検査面に対して光を照射し、
   前記中段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第３の画像を取得し、
   前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査する第１のモードと、前記第１の画像及び前記第３の画像に基づいて前記検査物を検査する第２のモードとを切り換え、
   前記検査物は、前記検査面上に設けられた半田であり、
   前記半田は、半田リフロー処理によって溶融したときの表面張力により、電子部品の電極よりも遠い側の端部が盛り上がった形状を有する
   検査方法。
6. 上段照明によって、検査物を有する基板の検査面に対して光を照射し、
   前記上段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第１の画像を取得し、
   下段照明によって、１５度以上２５度以下の照射角度で検査面に対して光を照射し、
   前記下段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第２の画像を取得し、
   中段照明によって、前記上段照明よりも浅く、かつ、前記下段照明よりも深い照射角度で前記検査面に対して光を照射し、
   前記中段照明によって光が照射された前記検査物を撮像して第３の画像を取得し、
   前記第１の画像及び第２の画像に基づいて検査物を検査する第１のモードと、前記第１の画像及び前記第３の画像に基づいて前記検査物を検査する第２のモードとを切り換え、
   検査結果に基づいて、前記基板の良否を判定して、良品と判定された前記基板を次の工程へ進め、
   前記検査物は、前記検査面上に設けられた半田であり、
   前記半田は、半田リフロー処理によって溶融したときの表面張力により、電子部品の電極よりも遠い側の端部が盛り上がった形状を有する
   基板の製造方法。