JP7157380B2 - 外観検査方法及び電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の製造などに用いられる外観検査方法およびこれを用いた電子部品の製造方法に関する。

チップコンデンサのような電子部品などの製造工程では、製造工程の中間段階のチップや、最終段階の電子部品について、外観検査が行われる。外観検査では、カメラなどを用いて被検査物の画像を取得し、その取得した画像における画素ごとの濃度を判定することで被検査物の表面に割れや欠けなどの不良箇所が生じているか否かについて画像解析を行うことによって、検査装置が被対象物の良否を自動的に判断することが可能である。

しかしながら、従来の外観検査方法では、被対象物の中央部分と、被対象物の外周エッジ近傍とでは光の反射が異なるため、従来の検査手法では、中央部分と外周エッジ近傍との両方について不良箇所の検出を行うことが難しいという問題点を有している。

特開２００７－１４７４０７号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、被対象物の画像における外周エッジ近傍と中央部分との両方を好適に検査できる外観検査方法等を提供する。

上記目的を達成するために、本発明に係る外観検査方法は、
被検査物の画像を取得し、
前記画像の外周エッジに近い稜線エリアと、前記稜線エリアより前記外周エッジから離れた中央エリアとを含む複数の検査エリアを設定し、
前記稜線エリアと前記中央エリアとで、互いに異なる方法を用いて不良箇所を抽出し、
前記稜線エリアにおける前記不良箇所の抽出では、
前記外周エッジを構成する辺の一つに平行である第１方向に関する画素の濃度変化を検出し、前記濃度変化の絶対値が所定の閾値を超える変異点を検出し、
前記変異点の間の領域を第１特定領域に設定し、
前記不良箇所を抽出する。

本発明による外観検査方法では、稜線エリアと中央エリアとで、互いに異なる方法を用いて不良箇所を抽出することにより、被対象物の画像における外周エッジ近傍と中央部分との両方を好適に検査できる。特に、光の反射のばらつきが大きい稜線エリアについては、外周エッジに平行である第１方向に沿って濃度変化を検出して変異点を１つ又は複数検出し、変異点の間（変異点と稜線エリアの端部との間を含む）の領域を第１特定領域として不良箇所を抽出する。稜線エリアでは、外周エッジに垂直な方向に関して光の反射がばらつき易い傾向があるが、このような方法により、光の反射のばらつきによる濃度変化から、割れ欠け等による濃度変化を分離して、不良箇所を好適に検出できる。

また、たとえば、前記不良箇所の抽出では、前記第１特定領域のうち、所定の面積より広いもののみを前記不良箇所と判定してもよい。

この場合、不良箇所と判断される所定の面積の値を演算部に付随する記憶部に測定開始前に設定しておき、判定の段階において、記憶部に設定された所定の面積の値を対象となる第１特定領域の面積が上回るか否かにより、不良箇所が存在するか否かを判定してもよい。なお、変異点を検出する濃度変化の絶対値に関しても、測定開始前に所定の閾値を設定しておき、その閾値を記憶部に記憶させておき、変異点の検出処理の段階において、記憶部に設定された閾値を超えるか否かを判断し、変異点を検出してもよい。

このような方法は、許容される程度の大きさの異物の付着又は材料の局所的な凝集による濃度変化のような、微細な濃度変化を検出して設定された第１特定領域を、不良箇所から適切に除外できる。

また、たとえば、前記中央エリアにおける前記不良箇所の抽出では、
前記中央エリアの基準濃度を算出し、
前記基準濃度に対して所定値以上濃度が異なる領域を第２特定領域に設定し、
前記不良箇所を抽出してもよい。

中央エリアにおける不良箇所の抽出は、稜線エリアとは異なる任意の検査方法を用いることができるが、たとえば、基準濃度に対して濃度差が所定値以上となる領域を第２特定領域に設定し、不良箇所を抽出できる。このような不良箇所の抽出は、比較的光の反射のばらつきが少ない中央エリアにおける不良箇所の抽出として好適である。また、第１方向に沿って濃度変化および変異点を検出し、変異点の間の領域から不良箇所を抽出する手法に比べて、計算量を抑制できる。

また、たとえば、前記検査エリアの設定では、前記稜線エリアと前記中央エリアとが、互いに一部が重複して設定されてもよい。

２種類の検査エリアが重複する部分を設けることにより、稜線エリアと中央エリアの境界付近に位置する不良箇所の検出漏れや、第１及び第２特定領域の大きさの誤認定を防ぐことができる。また、検査エリアが重複する部分を設けることは、稜線エリアでの変異点の抽出における閾値など、検査の設定値が正しく設定されていることの検証にも有用である。

また、たとえば、前記濃度変化および前記変異点の検出は、前記第１方向に沿う仮想直線についての検出処理を、前記仮想直線の位置をずらして繰り返すことにより行われてもよい。

このような方法により、限られた演算能力を有する装置でも、確実に濃度変化および変異点の検出を行うことができる。

また、たとえば、前記濃度変化および前記変異点の検出は、前記第１方向に沿う複数の仮想直線についての検出処理を並行して行ってもよい。

このような方法により、濃度変化および変異点の検出速度を高めることができる。

また、たとえば、前記第１方向に沿う仮想直線について、前記濃度変化および前記変異点の検出と、前記第１特定領域の設定とを、まとめて行ってもよい。

このような方法により、１本の仮想直線で独立して第１特定領域の設定を行うことができる。

また、たとえば、本発明に係る電子部品の製造方法は、上記何れかに記載の外観検査方法によって前記被検査物としての電子部品を検査し、
検査結果を用いて前記被検査物を選別する。

本発明に係る電子部品の製造方法によれば、電子部品の外周エッジ近傍と中央部分との両方の不良箇所を、外観検査により好適に抽出できるため、製造された電子部品の品質のばらつきを好適に抑制できる。

図１は、本発明に係る外観検査方法に用いる検査装置を示す概念図である。 図２は、画像における稜線エリアを示す概念図である。 図３は、画像における中央エリアを示す概念図である。 図４は、稜線エリアにおける不良個所の抽出方法の一例を表す概念図である。 図５は、中央エリアにおける不良個所の抽出方法の一例を表す概念図である。 図６は、本発明に係る外観検査方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、図６の稜線エリア検査の処理を示すフローチャートである。 図８は、図６の中央エリア検査の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る外観検査方法に用いる外観検査装置６０を示す概念図である。外観検査装置６０は、デジタルカメラなどの撮像装置６４や、電子計算機などの演算部６２を有する。撮像装置６４は、外観検査の被対象物である電子部品１０の画像を取得する。撮像装置６４で取得された電子部品１０の画像は演算部６２に送られ、演算部６２では、データ形式の画像に対して、各種の演算処理を行うことにより、電子部品１０の外観検査を行う。演算部６２は、画像や画像に対する演算結果を記憶する記憶部を有する。記憶部には、演算処理に使用される値、例えば、変異点を検出する際に使用する濃度変化の絶対値に関する閾値や、不良箇所と判断される所定の面積などを記憶させておくことができる。

電子部品１０としては、表面実装に用いられる略直方体のチップ部品などが挙げられるが、被対象物は電子部品１０に限定されず、表面電極などが形成されていない中間生成物や、電子部品１０以外の製品も、被対象物に含まれる。なお、実施形態では、製造工程における全ての加工工程が終了した最終形態の電子部品１０に対して行う外観検査を例に説明を行うが、本発明はこれに限定されない。

図６は、本発明に係る外観検査方法の一例を示すフローチャートである。図６に示すステップＳ００１では、図１に示す電子部品１０の画像を、図１に示す撮像装置６４が取得する。撮像装置６４が取得した画像は、演算部６２に送られる。図２及び図３は、撮像装置６４で取得された画像２０の概念図である。以下のステップＳ００２～ステップＳ００６は、演算部６２が画像２０に対して行う演算処理として実施される。

図６に示すステップＳ００２では、図２および図３に示すように、電子部品１０の画像２０（電子部品１０が写っている部分）における外周エッジ２２を検出し、画像２０の位置（たとえば中心２４など）を検出する。たとえば、外周エッジ２２の検出は、背景の濃度や、対象となる電子部品１０の概略形状などの予備情報を用いて、演算部６２により実施される。

図６に示すステップＳ００３では、画像２０から電子部品１０の寸法を測定し、検査を行う。ステップＳ００３では、電子部品１０の外形寸法の検査を行うだけでなく、電極部分や素体部分など、電子部品１０の部分の寸法の検査を行ってもよい。なお、外観検査が、電子部品１０の割れ、欠けなどの検出のみに特化している場合は、ステップＳ００３の寸法測定は省略可能である。

図６に示すステップＳ００４では、稜線エリア３０（図２参照）と中央エリア４０（図３参照）とを含む複数の検査エリアを設定する。図２に示すように、演算部６２は、画像２０の外周エッジ２２に近い部分を稜線エリア３０として認識する。図２に示す例では、画像２０の中心２４周辺は、稜線エリア３０に含まれない。

稜線エリア３０の設定範囲は、外周エッジ２２から、中心２４と外周エッジとの中間位置までの一定範囲に設定されれば特に限定されないが、少なくとも電子部品１０の稜線付近の非平坦部分を含むように設定されることが好ましい。稜線付近の非平坦部分は、中心２４付近の平坦部分に比べて、反射のばらつきが大きいからである。

また、図３に示すように、演算部６２は、稜線エリア３０より画像２０の外周エッジ２２から離れた部分を中央エリア４０として認識する。中央エリア４０は、画像２０の中心２４を含み、外周エッジ２２から一定距離以上離して設定されることが好ましい。図２及び図３の比較から理解できるように、検査エリアの設定では、稜線エリア３０と中央エリア４０とが、互いに一部が重複するように設定されてもよい。ただし、これとは異なり、稜線エリア３０と中央エリア４０とが、互いに接するように、検査エリアを設定してもよい。

図６に示すように、ステップＳ００４で稜線エリア３０と中央エリア４０とを含む２種類の検査エリアを設定したのち、ステップＳ００５とステップＳ００６では、稜線エリア３０と中央エリア４０に対して、電子部品１０において割れや欠けなど発生している部分に対応する不良個所の抽出を実施する。後述するように、演算部６２は、稜線エリア３０と中央エリア４０とで、互いに異なる方法を用いて不良個所を抽出する。なお、図６に示す例では、稜線エリア３０での抽出を行った後に、中央エリア４０での抽出を行っているが、中央エリア４０から先に不良個所の抽出を行ってもよい。

図６に示すステップＳ００５では、演算部６２は、稜線エリア３０における不良個所の抽出を実施する。図７は、図６に示すステップＳ００５で行われる詳細内容を示すフローチャートである。図７のステップＳ１０１では、演算部６２が稜線エリア３０に対する不良個所の抽出処理を開始する。

図７のステップＳ１０２では、稜線エリア３０における変異点３２（図４参照）を検出する。図４は、稜線エリア３０における不良個所の抽出方法を表す概念図である。図４（ａ）～図４（ｃ）は、図２に示す画像２０における稜線エリア３０の一部を拡大したものである。

図４（ａ）における１つの小さな四角形は画素２１を表しており、各画素２１の色は、画素２１の濃度を表している。なお、画素２１の濃度とは、色の濃さを表す指標であり、画素の輝度、明度、彩度、色相の値又はこれらのいくつかを複合して算出された値を、画素の濃度として計算を行う。図４（ａ）に示すように、稜線エリア３０では、外周エッジ２２から離間するＹ方向に沿って濃度変化が生じる傾向がある。

なお、図２に示すように、画像２０は略矩形の外形上を有しており、画像２０における外周エッジ２２を構成する辺２３の一つである第１辺２３ａに平行な方向をＸ方向、辺２３の他の一つである第２辺２３ｂに平行な方向をＹ方向とする。第１辺２３ａと第２辺２３ｂ、Ｘ方向とＹ方向は、互いに垂直である。

稜線エリア３０における変異点３２の検出では、外周エッジ２２に平行である第１方向であるＸ方向に関する画素２１の濃度変化を検出する。より詳細には、図４（ａ）に示すように、演算部６２は、まず、Ｘ方向に沿って画素２１を連結する仮想直線３５を設定する。さらに、図４（ｂ）に示すように、演算部６２は、Ｘ方向に沿う仮想直線３５上の各画素２１について、仮想直線３５上で隣接する画素２１との濃度差を算出し、隣接画素２１間の濃度差などで表される濃度変化の絶対値が所定の閾値を超える位置（画素）を、変異点３２として検出する。１本の仮想直線３５について処理が終わると、仮想直線をＹ方向に１画素２１分だけ移動させて同様の処理を順次繰り返し、稜線エリア３０全体について、変異点３２の検出を行う。変異点３２の検出に用いられる所定の閾値は、電子部品１０の表面の材質による濃度の違いや、反射のバラツキの違いなどを考慮して、割れや欠けなどに対応して生じる濃度変化を適切に検出できる値に設定される。

図４（ｂ）に示されるように、変異点３２の検出では、外周エッジ２２に平行であるＸ方向に関する画素２１の濃度変化を検出するため、外周エッジ２２に対して垂直に離間するＹ方向に沿って生じる、反射のバラツキに伴う濃度変化の影響を防止できる。そのため、このような検出方法は、割れや欠けなどに対応して生じる濃度変化を、好適に検出できる。

図７のステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で検出された変異点３２の情報を用いて、変異点３２の間の領域、または変異点３２で囲まれる領域を第１特定領域３４に設定する。図４（ｃ）に示されるように、近接する変異点３２を連結し、変異点３２及びその内部の画素２１を第１特定領域３４とすることができる。なお、第１特定領域３４を設定する際、稜線部エリアの端部は、変異点３２と同じように、第１特定領域３４の端部を規定し得る。

図７のステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で設定された第１特定領域３４を判定して、不良箇所を抽出する。ステップＳ１０４において、演算部６２は、たとえばステップＳ１０３で設定された第１特定領域３４のうち、所定の面積より広いもののみを不良箇所と判定することができる。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で設定された第１特定領域３４のうち一部を不良箇所であると判定してもよいが、ステップＳ１０３で設定された第１特定領域３４の全てを不良箇所であると判定してもよい。あるいは、ステップＳ１０４の処理を実施せず、ステップＳ１０３で設定された第１特定領域３４を自動的に不良箇所として抽出してもよい。

図７に示すステップＳ１０５では、第１演算部６２が稜線エリア３０に対して行う不良個所の抽出処理を終了する。これにより、図６のステップＳ００５として示される稜線エリア３０の検査に関する一連の処理が終了する。

図６に示すステップＳ００６では、演算部６２は、中央エリア４０における不良個所の抽出を実施する。図８は、図６に示すステップＳ００６で行われる詳細内容を示すフローチャートである。図８のステップＳ２０１では、演算部６２が中央エリア４０に対する不良個所の抽出処理を開始する。

図８のステップＳ２０２では、演算部６２は、中央エリア４０の基準濃度を算出する。図５は、中央エリア４０における不良個所の抽出方法を表す概念図である。図５は、図３に示す画像２０における中央エリア４０の一部を拡大したものである。なお、図５における１つの小さな四角形は、図４と同様に画素２１を表しており、各画素２１の色は、画素２１の濃度を表している。

ステップＳ２０２において、演算部６２は、例えば中央エリア４０に含まれる画素２１の平均濃度や中央値などを、基準濃度とすることができる。ただし、基準濃度としては平均濃度や中央値に限定されず、中央エリア４０に含まれる画素２１の濃度と、割れや欠け部分における濃度変化の特徴を考慮して算出された他の値であってもよい。

図８のステップＳ２０３では、中央エリア４０に含まれる各画素２１の濃度と、ステップＳ２０２で算出された基準濃度とを比較し、第２特定領域４４ａ、４４ｂを設定する（図５参照）。より詳細には、演算部６２は、ステップＳ２０２で算出された基準濃度に対して所定値以上濃度が異なる領域を、第２特定領域４４ａ、４４ｂに設定する。第２特定領域４４ａ、４４ｂの検出に用いられる所定値は、電子部品１０の表面の材質による濃度の違いを考慮して、割れや欠けなどに対応して生じる濃度変化を適切に検出できる値に設定される。

図８のステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で設定された第２特定領域４４ａ、４４ｂを判定して、不良箇所を抽出する。ステップＳ２０４において、演算部６２は、たとえばステップＳ２０３で設定された第２特定領域４４ａ、４４ｂのうち、所定の面積より広い第２特定領域４４ａのみを、不良箇所と判定することができる。ただし、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０３で設定された第２特定領域４４ａ、４４ｂの全てを不良箇所と判定してもよい。あるいは、ステップＳ２０４の処理を実施せず、ステップＳ２０３で設定された第２特定領域４４ａ、４４ｂを、自動的に不良箇所として抽出してもよい。

図８に示すステップＳ２０５では、演算部６２が中央エリア４０に対して行う不良個所の抽出処理を終了する。これにより、図６のステップＳ００６として示される中央エリア４０の検査に関する一連の処理が終了する。

以上のように、実施形態に示す外観検査方法によれば、稜線エリア３０と中央エリア４０とで、互いに異なる方法を用いて不良箇所を抽出することにより、電子部品１０の画像２０における外周エッジ２２近傍と中心２４近傍との両方を好適に検査できる。特に、光の反射のばらつきが大きい稜線エリア３０については、外周エッジ２２に平行であるＸ方向に沿って濃度変化を検出して変異点３２を検出する。このような方法は、光の反射のばらつきによる濃度変化から、割れ欠け等による濃度変化を分離して、電子部品１０の割れ欠けなどによる不良箇所を、好適に検出できる。

また、中央エリア４０では、画素の濃度を仮想直線３５に沿って演算する稜線エリア３０の処理方法に比べて、計算量の少ない方法で検査を行うことにより、外観検査方法に要する計算量を低減することができる。なお、２種類の検査エリアが重複する部分を設けることにより、稜線エリア３０と中央エリア４０の境界付近に位置する不良箇所の検出漏れや、第１及び第２特定領域３４、４４ａ、４４ｂの大きさの誤認定を防ぐことができる。

また、上述した外観検査方法によって電子部品１０を検査し、検査結果を用いて電子部品１０を良品と不良品に選別することにより、そのような電子部品の製造方法は、製造された電子部品１０の品質のばらつきを、好適に抑制できる。電子部品１０の選別では、上述した稜線エリア３０における不良箇所の検出結果と、中央エリア４０における不良箇所の検出結果を統合し、総合的な良否判断を行うことができる。

なお、本発明に係る外観検査方法及び電子部品の製造方法は、上述の実施形態のみに限定されず、他の実施形態及び変形例を含むことは言うまでもない。たとえば、図２に示す稜線エリア３０での変異点３２の検出は、長辺である第１辺２３ａ（Ｘ方向）に沿って行われてもよく、短辺である第２辺２３ｂ（Ｙ方向）に沿って行われてもよく、あるいは、近接する外周エッジ２２に沿ってらせん状に実施されてもよい。

また、実施形態で示したように、変異点の検出は、１本の仮想直線３５（１ライン）毎に、仮想直線３５の位置をずらしながら繰り返すことにより、稜線エリア３０全体について行うことができる。また、第１特定領域の設定は、稜線エリア３０についての変異点の検出が行われた後に、稜線エリア３０全体について行うことができる。ただし、変異点の検出および第１特定領域の設定方法はこれに限定されず、複数の仮想直線３５を用いて、複数の仮想直線３５についての変異点の検出処理を並行して行ってもよい。この場合、たとえば稜線エリア３０全体の変異点の処理を、複数の仮想直線を用いてまとめて行ってもよい。

また、変異点の検出および第１特定領域の設定に関する他の方法として、１本の仮想直線３５について、変異点の検出と第１特定領域の設定とをまとめて行うことも可能である。この場合、２つの変異点の間の画素（仮想直線上の画素）や、変異点と稜線エリア３０の端部との間の画素を、第１特定領域に設定することができる。

１０…電子部品
２０…画像
２１…画素
２２…外周エッジ
２３…辺
２３ａ…第１辺
２３ｂ…第２辺
２４…中心
３０…稜線エリア
３２…変異点
３４…第１特定領域
３５…仮想直線
４０…中央エリア
４４ａ、４４ｂ…第２特定領域
６０…外観検査装置
６２…演算部
６４…撮像装置

Claims (8)

1. 被検査物の画像を取得し、
   前記画像の外周エッジに近い稜線エリアと、前記稜線エリアより前記外周エッジから離れた中央エリアとを含む複数の検査エリアを設定し、
   前記稜線エリアと前記中央エリアとで、互いに異なる方法を用いて不良箇所を抽出し、
   前記稜線エリアにおける前記不良箇所の抽出では、
   前記外周エッジを構成する辺の一つに平行である第１方向に関する画素の濃度変化を検出し、前記濃度変化の絶対値が所定の閾値を超える変異点を検出し、
   ２つの 前記変異点の間の領域または複数の前記変異点で囲まれる領域を第１特定領域に設定し、
   前記不良箇所を抽出する外観検査方法。
2. 前記不良箇所の抽出では、前記第１特定領域のうち、所定の面積より広いもののみを前記不良箇所と判定する請求項１に記載の外観検査方法。
3. 前記中央エリアにおける前記不良箇所の抽出では、
   前記中央エリアの基準濃度を算出し、
   前記基準濃度に対して所定値以上濃度が異なる領域を第２特定領域に設定し、
   前記不良箇所を抽出する請求項１または請求項２に記載の外観検査方法。
4. 前記検査エリアの設定では、前記稜線エリアと前記中央エリアとが、互いに一部が重複して設定される請求項１から請求項３までのいずれかに記載の外観検査方法。
5. 前記濃度変化および前記変異点の検出は、前記第１方向に沿う仮想直線についての検出処理を、前記仮想直線の位置をずらして繰り返すことにより行われることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の外観検査方法。
6. 前記濃度変化および前記変異点の検出は、前記第１方向に沿う複数の仮想直線についての検出処理を並行して行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の外観検査方法。
7. 前記第１方向に沿う仮想直線について、前記濃度変化および前記変異点の検出と、前記第１特定領域の設定とを、まとめて行うことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の外観検査方法。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の外観検査方法によって前記被検査物としての電子部品を検査し、
   検査結果を用いて前記被検査物を選別する電子部品の製造方法。
   
   

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