JP6348289B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板の外観を検査する技術に関する。

従来より、プリント基板の外観を検査することが行われている。プリント基板では、ソルダーレジストが表面に存在するソルダーレジスト部や、金や銅がめっきされためっき部等が設けられる。ソルダーレジスト部やめっき部等では、互いに色が異なるため、プリント基板の検査では、カラー画像が多く用いられる。

なお、特許文献１では、シリコンウエハの検査において、検査対象のカラー画像信号を取得し、当該カラー画像信号を構成する複数の信号成分に基づいて複数の分析画像を得て、分析画像ごとに欠陥候補を検出する手法が提案されている。特許文献２では、印刷物の検査において、ＲＧＢカラーカメラにより入力したカラー画像を、各ＲＧＢ値に所定の係数を乗算し、加算して白黒画像に変換し、この白黒画像に対して検査を行う手法が開示されている。

国際公開第２００７／０７４７７０号 特開平８−３１８６１９号公報

ところで、プリント基板を撮像したカラー画像では、例えば、ソルダーレジスト部におけるコントラストが低くなり、プリント基板の検査においてソルダーレジストの下に存在する欠陥を検出することが困難な場合がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、プリント基板上の欠陥を精度よく検出することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、プリント基板の外観を検査する検査装置であって、プリント基板の複数の色成分の画像をカラー撮像画像として取得するカラー画像撮像部と、前記プリント基板の白黒の濃淡画像を白黒撮像画像として取得する白黒画像撮像部と、前記プリント基板上の第１領域に対して前記カラー撮像画像を用いて欠陥を検出し、前記プリント基板上の第２領域に対して前記白黒撮像画像を用いて欠陥を検出する欠陥検出部とを備え、前記カラー画像撮像部の複数の受光素子および前記白黒画像撮像部の複数の受光素子が混在しつつ２次元に配列された１つの受光ユニットが、前記カラー画像撮像部および前記白黒画像撮像部として設けられ、前記受光ユニットにより、前記プリント基板上の一の領域に対して前記カラー撮像画像および前記白黒撮像画像が同時に取得される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の検査装置であって、対物レンズを有し、前記プリント基板と前記対物レンズとの間の光軸が前記プリント基板に垂直であり、前記光軸に沿って前記プリント基板から前記対物レンズに入射する光を前記受光ユニットへと導く光学系と、前記光軸に対して傾斜した方向から前記プリント基板を照明する斜光照明部とをさらに備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の検査装置であって、前記第２領域がソルダーレジスト部を含む。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の検査装置であって、前記欠陥検出部が、前記第２領域に含まれる前記ソルダーレジスト部にて検出した欠陥の種別を、前記カラー撮像画像が示す前記欠陥の色に基づいて分類する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の検査装置であって、前記複数の色成分にて規定される色空間において、偽欠陥の色の範囲を偽欠陥色範囲として示す虚報テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、前記欠陥検出部が、前記ソルダーレジスト部にて検出した欠陥において、前記色空間における存在範囲が前記偽欠陥色範囲と重なる部分を偽欠陥として分類する。

請求項６に記載の発明は、請求項１または２に記載の検査装置であって、前記第２領域が半田部を含む。

請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の検査装置であって、前記第２領域がめっき部を含む。

請求項８に記載の発明は、プリント基板の外観を検査する検査方法であって、ａ）プリント基板の複数の色成分の画像をカラー画像撮像部によりカラー撮像画像として取得する工程と、ｂ）前記プリント基板の白黒の濃淡画像を白黒画像撮像部により白黒撮像画像として取得する工程と、ｃ）前記プリント基板上の第１領域に対して前記カラー撮像画像を用いて欠陥を検出し、前記プリント基板上の第２領域に対して前記白黒撮像画像を用いて欠陥を検出する工程とを備え、前記カラー画像撮像部の複数の受光素子および前記白黒画像撮像部の複数の受光素子が混在しつつ２次元に配列された１つの受光ユニットが、前記カラー画像撮像部および前記白黒画像撮像部として設けられ、前記受光ユニットにより、前記プリント基板上の一の領域に対して前記カラー撮像画像および前記白黒撮像画像が同時に取得される。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の検査方法であって、対物レンズを有し、前記プリント基板と前記対物レンズとの間の光軸が前記プリント基板に垂直である光学系により、前記光軸に沿って前記プリント基板から前記対物レンズに入射する光が前記受光ユニットへと導かれ、前記ａ）およびｂ）工程において、前記プリント基板が斜光照明部により前記光軸に対して傾斜した方向から照明される。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の検査方法であって、前記第２領域がソルダーレジスト部を含む。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の検査方法であって、ｄ）前記ｃ）工程において前記第２領域に含まれる前記ソルダーレジスト部にて検出された欠陥の種別を、前記カラー撮像画像が示す前記欠陥の色に基づいて分類する工程をさらに備える。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の検査方法であって、前記複数の色成分にて規定される色空間において、偽欠陥の色の範囲を偽欠陥色範囲として示す虚報テーブルが予め準備されており、前記ｄ）工程において、前記ソルダーレジスト部にて検出された欠陥において、前記色空間における存在範囲が前記偽欠陥色範囲と重なる部分が偽欠陥として分類される。

請求項１３に記載の発明は、請求項８または９に記載の検査方法であって、前記第２領域が半田部を含む。

請求項１４に記載の発明は、請求項８または９に記載の検査方法であって、前記第２領域がめっき部を含む。

本発明によれば、プリント基板上の欠陥を精度よく検出することができる。

検査装置の構成を示す図である。 コンピュータの構成を示す図である。 検査装置における機能構成を示すブロック図である。 プリント基板を検査する処理の流れを示す図である。 プリント基板に形成されるパターン、並びに、カラー撮像画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。 カラー撮像画像および白黒撮像画像を示す写真である。 カラー撮像画像および白黒撮像画像を示す写真である。 カラー撮像画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。 カラー撮像画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。 カラー撮像画像を示す図である。 カラー撮像画像の画素値の変化を示す図である。 カラー撮像画像を示す図である。 カラー撮像画像の画素値の変化を示す図である。 カラー撮像画像、白黒生成画像および白黒撮像画像を示す写真である。 カラー撮像画像、白黒生成画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。 カラー画像撮像部の分光感度特性を示す図である。 白黒画像撮像部の分光感度特性を示す図である。 プリント基板に形成されるパターン、並びに、カラー撮像画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る検査装置１の構成を示す図である。検査装置１は、例えば、電子部品が実装される前のプリント基板９（プリント配線基板とも呼ばれる。）の外観を検査する装置である。

検査装置１は、プリント基板９を撮像する装置本体２、および、検査装置１の全体動作を制御するとともに、後述の演算部を実現するコンピュータ５を備える。装置本体２は、プリント基板９上の各検査対象領域を撮像して撮像画像（のデータ）を取得する撮像デバイス３、プリント基板９を保持するステージ２２、および、撮像デバイス３に対してステージ２２を相対的に移動するステージ駆動部２３を有する。ステージ駆動部２３はボールねじ、ガイドレール、モータ等により構成される。

撮像デバイス３は、第１照明部３１、第２照明部３２、光学系３３および受光ユニット３４を備える。第１照明部３１および第２照明部３２は白色光を照明光として出射する。光学系３３は、対物レンズ３３１、ハーフミラー３３２および他のレンズ（図示省略）を有する。第１照明部３１から出射される照明光は、ハーフミラー３３２にて反射し、対物レンズ３３１等を介してプリント基板９に照射される。光学系３３では、対物レンズ３３１とプリント基板９との間の光軸Ｊ１がプリント基板９の主面に垂直であり、第１照明部３１からの照明光はプリント基板９に垂直に照射される。プリント基板９から光軸Ｊ１に沿って対物レンズ３３１に入射する光は、ハーフミラー３３２等を通過して受光ユニット３４へと導かれる。上述のように、第１照明部３１からの照明光は、対物レンズ３３１を介してプリント基板９に光を照射する、いわゆる落射照明（同軸落射照明）に利用され、以下の説明では、第１照明部３１を「落射照明部３１」と呼ぶ。

第２照明部３２は、複数の光源３２１を有する。複数の光源３２１は光学系３３の鏡筒に対して固定され、当該鏡筒の側方に配置される。複数の光源３２１は、対物レンズ３３１とプリント基板９との間の光軸Ｊ１に対して傾斜した方向からプリント基板９を照明する。すなわち、第２照明部３２からの照明光は、プリント基板９に対して傾斜した方向から光を照射する、いわゆる斜光照明に利用され、以下の説明では、第２照明部３２を「斜光照明部３２」と呼ぶ。斜光照明部３２からの照明光のプリント基板９上における照射領域は、落射照明部３１からの照明光のプリント基板９上における照射領域、および、受光ユニット３４による撮像領域を含む。本処理例では、落射照明部３１からの照明光の強度、および、斜光照明部３２からの照明光の強度はほぼ同じである。

受光ユニット３４は、光学系３３により受光面に結像されたプリント基板９の像を電気信号に変換する。詳細には、受光ユニット３４は、Ｒ（赤）のフィルタが設けられた複数の受光素子、Ｇ（緑）のフィルタが設けられた複数の受光素子、Ｂ（青）のフィルタが設けられた複数の受光素子、および、カラーフィルタが設けられない複数の受光素子を備える。受光素子は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）である。受光ユニット３４の受光面では、これらの受光素子が混在して２次元に配列されており、Ｒのフィルタを利用したＲの画像、Ｇのフィルタを利用したＧの画像、Ｂのフィルタを利用したＢの画像、および、カラーフィルタを利用しない画像が取得される。

カラーフィルタを利用しない画像は、プリント基板９上の撮像領域の各位置における輝度を示す白黒の濃淡画像である。以下の説明では、カラーフィルタを利用しない画像を「白黒撮像画像」と呼び、白黒撮像画像を取得する複数の受光素子の集合を「白黒画像撮像部」と呼ぶ。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像の集合、すなわち、各画素がＲ、Ｇ、Ｂの値（画素値）を有する画像を「カラー撮像画像」と呼び、カラー撮像画像を取得する複数の受光素子の集合を「カラー画像撮像部」と呼ぶ。受光ユニット３４では、プリント基板９上の同一の領域（撮像領域）に対してカラー撮像画像および白黒撮像画像が同時に取得される。

図２は、コンピュータ５の構成を示す図である。コンピュータ５は各種演算処理を行うＣＰＵ５１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ５２および各種情報を記憶するＲＡＭ５３を含む一般的なコンピュータシステムの構成となっている。コンピュータ５は、情報記憶を行う固定ディスク５４、画像等の各種情報の表示を行うディスプレイ５５、操作者からの入力を受け付けるキーボード５６ａおよびマウス５６ｂ（以下、「入力部５６」と総称する。）、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８から情報の読み取りを行う読取装置５７、並びに、検査装置１の他の構成との間で信号を送受信する通信部５８をさらに含む。

コンピュータ５では、事前に読取装置５７を介して記録媒体８からプログラム８０が読み出されて固定ディスク５４に記憶されている。ＣＰＵ５１は、プログラム８０に従ってＲＡＭ５３や固定ディスク５４を利用しつつ演算処理を実行する。

図３は、検査装置１における機能構成を示すブロック図であり、図３では、コンピュータ５のＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、固定ディスク５４等により実現される機能構成を、符号５を付す破線の矩形にて囲んでいる。コンピュータ５は、演算部４１、記憶部４９、入力部５６およびディスプレイ５５を有する。演算部４１は、テーブル更新部４２、欠陥検出部４３および表示制御部４４を有し、欠陥検出部４３は、欠陥領域特定部４３１および欠陥種別分類部４３２を有する。これらの構成が実現する機能の詳細については後述する。なお、これらの機能は専用の電気回路により構築されてもよく、部分的に専用の電気回路が利用されてもよい。

図４は、検査装置１がプリント基板９を検査する処理の流れを示す図である。図４中にて破線の矩形にて示すステップＳ１７は後述の他の処理例にて行われ、図３中のテーブル更新部４２は、当該他の処理例にて利用される。

図１の検査装置１では、検査対象のプリント基板９がステージ２２上に載置され、ステージ駆動部２３により、プリント基板９上の所定の検査対象領域が受光ユニット３４による撮像領域に配置される。続いて、図３の受光ユニット３４のカラー画像撮像部３４１によりカラー撮像画像が取得されるとともに、白黒画像撮像部３４２により白黒撮像画像が取得される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。既述のように、カラー撮像画像および白黒撮像画像は同時に取得され、演算部４１の欠陥検出部４３に出力される。

図５は、プリント基板９に形成されるパターン、並びに、カラー撮像画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。図５の上段は、プリント基板９に形成されるパターンの一部を示し、図５の中段は、上段中の線Ｌ上におけるカラー撮像画像の一の色成分の画素値の変化を示し、図５の下段は、上段中の線Ｌ上における白黒撮像画像の画素値の変化を示す。図５の中段および下段において、縦軸は画素値を示し、横軸は線Ｌ上の位置を示す（後述の図８、図９、図１１、図１３、図１５および図１８において同様）。ここでは、カラー撮像画像および白黒撮像画像のそれぞれは、０〜２５５までの２５６階調にて表現されるものとする。もちろん、カラー撮像画像および白黒撮像画像の階調範囲は０〜２５５には限定されない。

本実施の形態におけるプリント基板９では、図５の上段に示すように、銅等にて形成される回路パターンである配線部９１１が主面上に設けられ、配線部９１１はソルダーレジストにより覆われる。すなわち、プリント基板９の主面においてソルダーレジストが表面に存在する領域９１（図５の上段にて間隔が狭い平行斜線を付す領域であり、以下、「ソルダーレジスト部９１」という。）に配線部９１１が含まれる。プリント基板９の主面上には、金や銅等のめっきにより形成されるとともにソルダーレジストにより覆われない領域９２（以下、「めっき部９２」という。）、および、ソルダーレジストの表面にシルク印刷等により形成された文字等の領域（以下、「シルク部９３」という。）がさらに設けられる。このようなプリント基板９は、めっき基板とも呼ばれる。プリント基板９の表面における光の反射に関して、めっき部９２では拡散反射および鏡面反射の割合が同程度であり、ソルダーレジスト部９１およびシルク部９３では拡散反射の割合が高い。以下の説明では、白黒撮像画像およびカラー撮像画像のそれぞれにおいて、プリント基板９上のソルダーレジスト部９１、めっき部９２およびシルク部９３を示す領域を、同様に「ソルダーレジスト部９１」、「めっき部９２」および「シルク部９３」と呼ぶ。

欠陥検出部４３の欠陥領域特定部４３１では、白黒撮像画像およびカラー撮像画像を用いてプリント基板９上の検査対象領域における欠陥が検出される（ステップＳ１３）。ここで、既述のように、カラー画像撮像部３４１では、受光素子にカラーフィルタが設けられるのに対し、白黒画像撮像部３４２では、受光素子にカラーフィルタが設けられない。したがって、白黒画像撮像部３４２の各受光素子における感度（単位時間当たりに所定の強度の光が入射した場合に得られる出力値）は、カラー画像撮像部３４１の各受光素子における感度よりも高くなる。受光ユニット３４では、カラー画像撮像部３４１および白黒画像撮像部３４２において同じ照明条件にて撮像が行われるため、図５の中段および下段に示すように、ソルダーレジスト部９１については、白黒撮像画像におけるコントラスト（ここでは、最も明るい部分と最も暗い部分との画素の値の差）がカラー撮像画像におけるコントラストよりも高くなる。したがって、図５の上段において符号Ｋを付す破線の丸にて示すように、プリント基板９の主面においてソルダーレジストの下に（基板本体とソルダーレジストとの間に）欠陥が存在する場合等に、白黒撮像画像では、当該欠陥を示す欠陥領域がカラー撮像画像よりも特定されやすくなる。

図６および図７は、カラー撮像画像および白黒撮像画像の一例を示す写真であり、図６および図７の上段はカラー撮像画像（ただし、グレースケールにて表現されている。）を示し、下段は白黒撮像画像を示す。図６および図７では、ソルダーレジストの下に存在する欠陥を示す欠陥領域に符号Ｋを付している。また、図８および図９は、カラー撮像画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。図８および図９の上段は、図６および図７の上段中の欠陥領域Ｋを横断する線Ｌ上におけるカラー撮像画像の画素値の変化を示し、図８および図９の下段は、図６および図７の下段中の欠陥領域Ｋを横断する線Ｌ上における白黒撮像画像の画素値の変化を示す。図８および図９の上段では、Ｒ、Ｇ、Ｂの値の変化を示す線にそれぞれ符号Ｒ、Ｇ、Ｂを付す（後述の図１１、図１３および図１５の上段において同様）。図６ないし図９から、白黒撮像画像では、欠陥領域Ｋと背景であるソルダーレジスト部９１の他の領域との画素値（または、明るさ）の差が、カラー撮像画像における当該差よりも大きいことが判る。

したがって、欠陥領域特定部４３１では、プリント基板９上のソルダーレジスト部９１に対して白黒撮像画像を用いて欠陥が検出される。例えば、欠陥が存在しないプリント基板９を示す白黒の濃淡画像である参照画像のソルダーレジスト部９１と、ステップＳ１２にて取得される白黒撮像画像のソルダーレジスト部９１とが比較される。これにより、白黒撮像画像におけるソルダーレジスト部９１の欠陥領域が特定され、プリント基板９上のソルダーレジスト部９１の欠陥が検出される。１つの欠陥領域は、例えば、欠陥を示す画素が連続した画素群を欠陥画素群として、所定距離内にて互いに近接する欠陥画素群の集合である。後述するように、本実施の形態では、欠陥領域特定部４３１にて検出された欠陥が真欠陥または偽欠陥に分類されるため、当該欠陥は欠陥候補と捉えることができる。

一方、めっき部９２については、図５に示すように、白黒撮像画像における画素の値が最大画素値（２５５）となる（すなわち、飽和する）のに対し、カラー撮像画像における画素の値が最大画素値よりも低くなる。また、シルク部９３については、カラー撮像画像および白黒撮像画像の双方において、画素の値が最大画素値となる。したがって、めっき部９２の表面にシルク部９３の材料が付着する欠陥が存在する場合等に、カラー撮像画像では、当該欠陥を示す欠陥領域の特定が可能となる。もちろん、シルク部９３の欠け等の欠陥領域も特定可能である。よって、欠陥領域特定部４３１では、プリント基板９上のめっき部９２およびシルク部９３に対してカラー撮像画像を用いて欠陥が検出される。例えば、欠陥が存在しないプリント基板９を示すカラーの参照画像のめっき部９２およびシルク部９３と、ステップＳ１１にて取得されるカラー撮像画像のめっき部９２およびシルク部９３とが比較される。これにより、カラー撮像画像におけるめっき部９２およびシルク部９３の欠陥領域が特定され、プリント基板９上のめっき部９２およびシルク部９３の欠陥が検出される。

欠陥領域特定部４３１にて欠陥が検出されると、欠陥種別分類部４３２では、各欠陥の種別が分類される（ステップＳ１４）。ここでは、ソルダーレジスト部９１にて検出された欠陥の種別が、カラー撮像画像が示す当該欠陥の色（欠陥領域の色）に基づいて分類される。以下の説明では、欠陥の種別は偽欠陥または真欠陥であるが、欠陥の種別は、真欠陥の複数の種類等に細分化されてよい。

図１０は、カラー撮像画像を示す図であり、図１１は、図１０のカラー撮像画像におけるソルダーレジスト部９１の欠陥領域Ｋを横断する線Ｌ上の画素値の変化を示す図である。図１０の欠陥領域Ｋは、プリント基板９のソルダーレジスト上の微小なゴミである欠陥（プリント基板９の機能に影響を及ぼさない外観不良と捉えることができる。）を示し、図１１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの全ての色成分において欠陥領域Ｋの画素の値が背景に対して高くなる（明るくなる）。

図１２は、カラー撮像画像を示す図であり、図１３は、図１２のカラー撮像画像におけるソルダーレジスト部９１の欠陥領域Ｋを横断する線Ｌ上の画素値の変化を示す図である。図１２の欠陥領域Ｋは、ソルダーレジストの下に存在する銅の酸化部分である欠陥（機能不良と捉えることができる。）を示し、図１３に示すように、欠陥領域Ｋにおける画素のＧの値（Ｇの画素値）が背景に対して低くなる。

したがって、欠陥種別分類部４３２では、カラー撮像画像におけるソルダーレジスト部９１の各欠陥領域ＫのＧの画素値と、カラーの参照画像における対応する領域のＧの画素値とが比較される。そして、カラー撮像画像のＧの画素値が参照画像のＧの画素値よりも高い場合には、欠陥領域Ｋ（が示すプリント基板９上の欠陥）が偽欠陥と分類され、カラー撮像画像のＧの画素値が参照画像のＧの画素値以下である場合には、欠陥領域Ｋが真欠陥と分類される。欠陥種別分類部４３２では、プリント基板９上の各欠陥（めっき部９２およびシルク部９３における欠陥を含む。）が、そのサイズ等に基づいて偽欠陥または真欠陥に分類されてもよい。

以上のようにして欠陥が偽欠陥または真欠陥に分類されると、表示制御部４４により、欠陥領域特定部４３１にて検出された欠陥のうち、真欠陥と分類された欠陥の画像がディスプレイ５５に表示される（ステップＳ１５）。例えば、カラー撮像画像において当該欠陥を含む矩形領域の部分（以下、「カラー欠陥画像」という。）がディスプレイ５５に表示される。ディスプレイ５５には、白黒撮像画像における当該欠陥を含む領域が、カラー欠陥画像と共に表示されてもよい。

操作者は、各カラー欠陥画像を参照することにより、当該カラー欠陥画像が示す欠陥の最終的な種別（ここでは、偽欠陥または真欠陥の種別）を決定し、入力部５６を介して当該最終的な種別を演算部４１に入力する（ステップＳ１６）。これにより、プリント基板９上の検査対象領域に対する検査が完了する。実際には、プリント基板９上の複数の検査対象領域に対して上記ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理が部分的に並行して行われる。

以上に説明したように、検査装置１では、カラー撮像画像を取得するカラー画像撮像部３４１および白黒撮像画像を取得する白黒画像撮像部３４２が設けられる。そして、欠陥検出部４３において、プリント基板９上のめっき部９２およびシルク部９３に対してカラー撮像画像を用いて欠陥が検出され、プリント基板９上のソルダーレジスト部９１に対して白黒撮像画像を用いて欠陥が検出される。これにより、プリント基板９上のソルダーレジスト部９１、めっき部９２およびシルク部９３のそれぞれにおいて、欠陥を精度よく検出することが可能となる。

ところで、カラー撮像画像から生成される白黒画像（以下、「白黒生成画像」という。）を用いてソルダーレジスト部９１における欠陥を検出することも考えられる。図１４は、カラー撮像画像、白黒生成画像および白黒撮像画像の一例を示す写真である。図１４の上段はカラー撮像画像（ただし、グレースケールにて表現されている。）を示し、中段は白黒生成画像を示し、下段は白黒撮像画像を示す。白黒生成画像における各画素の値は、カラー撮像画像における対応する画素のＲ、Ｇ、Ｂの値から導かれる。図１５は、カラー撮像画像、白黒生成画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。図１５の上段、中段および下段は、図１４の上段、中段および下段中の欠陥領域Ｋを横断する線Ｌ上における画素値の変化をそれぞれ示す。図１４および図１５から明らかなように、カラー撮像画像から白黒生成画像を生成しても、白黒撮像画像のように、欠陥領域Ｋと背景との明るさの差を大きくすることは困難である。したがって、ソルダーレジスト部９１において白黒撮像画像を用いて欠陥を検出することにより、白黒生成画像を用いる場合に比べて、欠陥を精度よく、かつ、容易に検出することができるといえる。

欠陥検出部４３では、ソルダーレジスト部９１にて検出した欠陥の種別が、カラー撮像画像が示す当該欠陥の色に基づいて分類される。これにより、欠陥の種別を精度よく分類することができる。また、ステップＳ１５の処理では、真欠陥と分類された欠陥の画像のみがディスプレイ５５に表示されることにより、虚報を少なくすることができ、作業者による確認作業の効率を向上することができる。なお、欠陥領域特定部４３１にて検出される欠陥の個数が少ない場合等には、ステップＳ１５の処理において、偽欠陥と分類された欠陥のカラー欠陥画像もディスプレイ５５に表示されてよい。この場合、カラー欠陥画像は、分類結果と共に表示されることが好ましく、ステップＳ１６の処理において、操作者により各欠陥の最終的な種別が決定される。

検査装置１では、カラー画像撮像部３４１の複数の受光素子および白黒画像撮像部３４２の複数の受光素子が配列された１つの受光ユニット３４が、カラー画像撮像部３４１および白黒画像撮像部３４２として設けられ、受光ユニット３４により、プリント基板９上の一の領域に対してカラー撮像画像および白黒撮像画像が同時に取得される。これにより、カラー画像撮像部３４１および白黒画像撮像部３４２を個別に設ける場合に比べて、カラー撮像画像および白黒撮像画像を短時間にて取得することができる。

欠陥種別分類部４３２では、上記とは異なる手法で（または、上記手法に追加して）ソルダーレジスト部９１における欠陥が偽欠陥または真欠陥に分類されてよい。この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂにて規定される色空間において、偽欠陥の色の範囲を偽欠陥色範囲として示す虚報テーブル４９１（図３参照）が予め準備され、記憶部４９にて記憶される。欠陥種別分類部４３２では、カラー撮像画像において各欠陥領域の各位置における画素のＲ、Ｇ、Ｂの値が取得される。そして、色空間において当該Ｒ、Ｇ、Ｂの値により特定される位置が偽欠陥色範囲に含まれる場合に、欠陥領域の当該位置（が示すプリント基板９上の欠陥の部分）が偽欠陥として分類され、色空間において特定される位置が偽欠陥色範囲に含まれない場合に、欠陥領域の当該位置が真欠陥として分類される（図４：ステップＳ１４）。このように、ソルダーレジスト部９１において検出された欠陥において、色空間における存在範囲が虚報テーブル４９１が示す偽欠陥色範囲と重なる部分が偽欠陥として分類される。

続いて、真欠陥と分類された部分を含む欠陥を示すカラー欠陥画像がディスプレイ５５に表示される（ステップＳ１５）。また、操作者により、各カラー欠陥画像が示す欠陥の最終的な種別が決定される（ステップＳ１６）。さらに、一のカラー欠陥画像が示す欠陥の最終的な種別が偽欠陥である場合には、操作者が所定の入力を行うことにより、テーブル更新部４２により、当該カラー欠陥画像における欠陥領域の全ての位置の色が特定され、これらの色の色空間における存在範囲が偽欠陥色範囲として虚報テーブル４９１に追加（登録）される。すなわち、虚報テーブル４９１が更新される（ステップＳ１７）。偽欠陥色範囲の追加は、例えばディスプレイ５５上の当該カラー欠陥画像にマウスポインタを重ねてマウスの右クリックによりメニューを表示し、「偽欠陥色範囲の登録」を選択することにより、容易に行うことが可能である。更新された虚報テーブル４９１は、次のステップＳ１４の処理における欠陥の分類に利用される。

以上のように、検査装置１では、複数の色成分にて規定される色空間において、偽欠陥の色の範囲を偽欠陥色範囲として示す虚報テーブル４９１が予め準備され、ソルダーレジスト部９１にて検出した欠陥において、当該色空間における存在範囲が偽欠陥色範囲と重なる部分が偽欠陥として分類される。これにより、偽欠陥を容易に区別することが実現される。

また、プリント基板９の検査では、めっき部９２における欠陥を厳しく検査することが求められることがある。このような場合には、検査装置１では、図１の落射照明部３１からの照明光の強度が、斜光照明部３２からの照明光の強度と比較して低い値に設定される。また、白黒画像撮像部３４２におけるゲインも下げられる。したがって、白黒画像撮像部３４２により取得される白黒撮像画像では、めっき部９２における画素の値が最大画素値（２５５）よりも十分に低くなる。

図１６はカラー画像撮像部３４１の分光感度特性を示す図であり、図１７は白黒画像撮像部３４２の分光感度特性を示す図である。図１６および図１７の縦軸は、相対感度を示し、横軸は入射光の波長を示す。相対感度は、入射光の各波長における感度を最大感度にて割って得た値である。図１６では、Ｒの受光素子、Ｇの受光素子、Ｂの受光素子の分光感度特性を示す線にそれぞれ符号Ｒ、Ｇ、Ｂを付す。白黒画像撮像部３４２では、図１７に示すように、可視光の波長範囲４００〜７００ｎｍの全体において相対感度が比較的高い。一方、カラー画像撮像部３４１におけるＲの受光素子、Ｇの受光素子、Ｂの受光素子の相対感度のピークは、図１６に示すように、それぞれ波長６５０ｎｍ近傍、波長５５０ｎｍ近傍、波長４５０ｎｍ近傍となり、５００ｎｍ近傍および６００ｎｍ近傍の波長では、カラー画像撮像部３４１の相対感度が、白黒画像撮像部３４２に比べて低下する。

欠陥検出部４３では、めっき部９２に対して白黒撮像画像を用いて欠陥が検出される。これにより、めっき部９２において、カラー撮像画像では検出が容易ではない波長の色の欠陥も精度よく検出することが可能となる。ソルダーレジスト部９１およびシルク部９３に対しては、カラー撮像画像を用いて欠陥が検出される。

次に、めっき部９２に代えて、半田部が形成されたプリント基板９の検査について述べる。図１８は、プリント基板９に形成されるパターン、並びに、カラー撮像画像および白黒撮像画像の画素値の変化を示す図である。図１８の上段は、プリント基板９に形成されるパターンの一部を示し、図１８の中段は、上段中の線Ｌ上におけるカラー撮像画像の一の色成分の画素値の変化を示し、図１８の下段は、上段中の線Ｌ上における白黒撮像画像の画素値の変化を示す。

図１８の上段に示すプリント基板９では、ソルダーレジスト部９１、半田部９４およびシルク部９３が形成される。半田部９４は、プリント基板９の主面上において半田により形成されるとともにソルダーレジストにより覆われない領域である。ソルダーレジスト部９１およびシルク部９３は、図５の上段と同様である。このようなプリント基板９は、半田基板とも呼ばれる。プリント基板９の表面における光の反射に関して、ソルダーレジスト部９１およびシルク部９３では拡散反射の割合が高く、半田部９４では鏡面反射の割合が高い。

半田部９４を有するプリント基板９の検査では、落射照明部３１からの照明光の強度が、斜光照明部３２からの照明光の強度と比較して低い値に設定される。また、白黒画像撮像部３４２におけるゲインも下げられる。このような条件にてプリント基板９を撮像することにより、カラー画像撮像部３４１では、図１８の中段の画素値の変化を示すカラー撮像画像が取得され、白黒画像撮像部３４２では、図１８の下段の画素値の変化を示す白黒撮像画像が取得される。

図１８の中段に示すカラー撮像画像では、半田部９４およびシルク部９３の双方の画素の値が最大画素値となるのに対し、図１８の下段に示す白黒撮像画像では、半田部９４の画素の値が最大画素値よりも低くなり、シルク部９３の画素の値との差が生じる。したがって、欠陥検出部４３では、半田部９４およびシルク部９３に対して白黒撮像画像を用いて欠陥を検出することにより、例えば、半田部９４の表面にシルク部９３の材料が付着する欠陥等を精度よく検出することが可能となる。なお、ソルダーレジスト部９１に対しては、カラー撮像画像を用いて欠陥が検出される。

上記検査装置１では様々な変形が可能である。

プリント基板９上において、カラー撮像画像を用いて欠陥が検出される領域、および、白黒撮像画像を用いて欠陥が検出される領域は、適宜変更されてよい。検査装置１では、プリント基板９上の第１領域に対してカラー撮像画像を用いて欠陥を検出し、第１領域とは異なる第２領域に対して白黒撮像画像を用いて欠陥を検出することにより、プリント基板９上の各領域における欠陥を精度よく検出することが可能となる。

検査装置１の設計によっては、カラー画像撮像部３４１および白黒画像撮像部３４２が分離して設けられてよく、この場合に、カラー撮像画像および白黒撮像画像が異なるタイミングで取得されてよい。また、カラー画像撮像部では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色成分のフィルタが設けられた受光素子が用いられてよい。

プリント基板９において欠陥が検出される領域の種類によっては、例えば、落射照明部３１が消灯され、斜光照明部からの照明光のみにより、カラー撮像画像および白黒撮像画像が取得されてよい。

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 検査装置
９ プリント基板
３２ 斜光照明部
３３ 光学系
３４ 受光ユニット
４３ 欠陥検出部
４９ 記憶部
９１ ソルダーレジスト部
９２ めっき部
９４ 半田部
３３１ 対物レンズ
３４１ カラー画像撮像部
３４２ 白黒画像撮像部
４９１ 虚報テーブル
Ｊ１ 光軸
Ｋ 欠陥領域
Ｓ１１〜Ｓ１７ ステップ

Claims (14)

1. プリント基板の外観を検査する検査装置であって、
   プリント基板の複数の色成分の画像をカラー撮像画像として取得するカラー画像撮像部と、
   前記プリント基板の白黒の濃淡画像を白黒撮像画像として取得する白黒画像撮像部と、
   前記プリント基板上の第１領域に対して前記カラー撮像画像を用いて欠陥を検出し、前記プリント基板上の第２領域に対して前記白黒撮像画像を用いて欠陥を検出する欠陥検出部と、
   を備え、
   前記カラー画像撮像部の複数の受光素子および前記白黒画像撮像部の複数の受光素子が混在しつつ２次元に配列された１つの受光ユニットが、前記カラー画像撮像部および前記白黒画像撮像部として設けられ、
   前記受光ユニットにより、前記プリント基板上の一の領域に対して前記カラー撮像画像および前記白黒撮像画像が同時に取得されることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１に記載の検査装置であって、
   対物レンズを有し、前記プリント基板と前記対物レンズとの間の光軸が前記プリント基板に垂直であり、前記光軸に沿って前記プリント基板から前記対物レンズに入射する光を前記受光ユニットへと導く光学系と、
   前記光軸に対して傾斜した方向から前記プリント基板を照明する斜光照明部と、
   をさらに備えることを特徴とする検査装置。
3. 請求項１または２に記載の検査装置であって、
   前記第２領域がソルダーレジスト部を含むことを特徴とする検査装置。
4. 請求項３に記載の検査装置であって、
   前記欠陥検出部が、前記第２領域に含まれる前記ソルダーレジスト部にて検出した欠陥の種別を、前記カラー撮像画像が示す前記欠陥の色に基づいて分類することを特徴とする検査装置。
5. 請求項４に記載の検査装置であって、
   前記複数の色成分にて規定される色空間において、偽欠陥の色の範囲を偽欠陥色範囲として示す虚報テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
   前記欠陥検出部が、前記ソルダーレジスト部にて検出した欠陥において、前記色空間における存在範囲が前記偽欠陥色範囲と重なる部分を偽欠陥として分類することを特徴とする検査装置。
6. 請求項１または２に記載の検査装置であって、
   前記第２領域が半田部を含むことを特徴とする検査装置。
7. 請求項１または２に記載の検査装置であって、
   前記第２領域がめっき部を含むことを特徴とする検査装置。
8. プリント基板の外観を検査する検査方法であって、
   ａ）プリント基板の複数の色成分の画像をカラー画像撮像部によりカラー撮像画像として取得する工程と、
   ｂ）前記プリント基板の白黒の濃淡画像を白黒画像撮像部により白黒撮像画像として取得する工程と、
   ｃ）前記プリント基板上の第１領域に対して前記カラー撮像画像を用いて欠陥を検出し、前記プリント基板上の第２領域に対して前記白黒撮像画像を用いて欠陥を検出する工程と、
   を備え、
   前記カラー画像撮像部の複数の受光素子および前記白黒画像撮像部の複数の受光素子が混在しつつ２次元に配列された１つの受光ユニットが、前記カラー画像撮像部および前記白黒画像撮像部として設けられ、
   前記受光ユニットにより、前記プリント基板上の一の領域に対して前記カラー撮像画像および前記白黒撮像画像が同時に取得されることを特徴とする検査方法。
9. 請求項８に記載の検査方法であって、
   対物レンズを有し、前記プリント基板と前記対物レンズとの間の光軸が前記プリント基板に垂直である光学系により、前記光軸に沿って前記プリント基板から前記対物レンズに入射する光が前記受光ユニットへと導かれ、
   前記ａ）およびｂ）工程において、前記プリント基板が斜光照明部により前記光軸に対して傾斜した方向から照明されることを特徴とする検査方法。
10. 請求項８または９に記載の検査方法であって、
    前記第２領域がソルダーレジスト部を含むことを特徴とする検査方法。
11. 請求項１０に記載の検査方法であって、
    ｄ）前記ｃ）工程において前記第２領域に含まれる前記ソルダーレジスト部にて検出された欠陥の種別を、前記カラー撮像画像が示す前記欠陥の色に基づいて分類する工程をさらに備えることを特徴とする検査方法。
12. 請求項１１に記載の検査方法であって、
    前記複数の色成分にて規定される色空間において、偽欠陥の色の範囲を偽欠陥色範囲として示す虚報テーブルが予め準備されており、
    前記ｄ）工程において、前記ソルダーレジスト部にて検出された欠陥において、前記色空間における存在範囲が前記偽欠陥色範囲と重なる部分が偽欠陥として分類されることを特徴とする検査方法。
13. 請求項８または９に記載の検査方法であって、
    前記第２領域が半田部を含むことを特徴とする検査方法。
14. 請求項８または９に記載の検査方法であって、
    前記第２領域がめっき部を含むことを特徴とする検査方法。