JPH03209153A - 自動外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動外観検査装置に係り、より詳細には、例
えば、積層バンケージ等のサンプルよりなる検査対象物
の外観を画像処理により自動検査をするに際し、検査対
象物の画像において、その外観欠陥部を鮮明化するため
の光学条件を得るのに必要な時間を短縮化し、その検査
能率を向上させ得るようにした自動外観検査装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、ＰＧ八基板等のＩＣ基板の外観検査は、人間の目
視によって行われているが、比較的平面に近い領域では
画像処理技術を利用して自動化が試みられている。

そして、その自動化手段としては、第６図に示すような
手段が採られている。すなわち、カメラからの距離の異
なる、換言すれば、段差を有する複数平面の画像の取り
込みを行えるようにした画像取込手段を具体化したもの
である．すなわち、複数平面を有する検査対象物（サン
プル）Ｗのそれぞれの平面に焦点を合わせた複数個のカ
メラＡ、Ｂを並列して配置すると共に、検査対象物Ｗを
カメラＡ，Ｂの下方に順次、移動させて、それぞれの位
置で、その画像を取り込み、画像処理することで、異種
平面における外観検査を行うようにした構戒よりなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、検査対象物ＷがＩＣ基板等のサンプルの場合
、 ■　サンプルの全数検査が必要であるため、高速処理能
力が要求される。

■　検査対象であるサンプルが、一平面でない場合が多
い。

■　欠陥を浮き上がらせるために、カメラの照明として
、落射光と斜光との二方式の照明源が必要となる場合が
多い。

■　微細な欠陥検出をする場合が多いことより、その拡
大率を大きくする必要がある。

ということが確認されている。

従って、このようなサンプルを検査対象物Ｗとして、そ
の自動外観検査を行う場合は、上述した点に対処できる
手段とすることが必要である。

しかし、前述した従来例の場合、次のような問題がある
。すなわち、複数台のカメラＡ，Ｂを異なる位置に配置
し、その下方を検査対象物Ｗを移動させるというメカニ
カル部分を有するため、検査のための移動時間が必要と
なる。

本発明は、上述した点に対処して創案したものであって
、その目的とする処は、積層パッケージ等のサンプルよ
りなる検査対象物の外観を画像処理により自動検査をす
るに際し、該検査対象物の画像において、その外観欠陥
部を鮮明化するための光学条件を得るのに必要な時間を
短縮化し、その検査能率を向上させ得るようにした自動
外観検査装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

そして、上記目的を達成するための手段としての本発明
の自動外観検査装置は、一視野内に段差を有する複数平
面を同時または連続的に撮像する焦点距離の相違する複
数個のカメラと、該カメラで撮像し、焦点の合っている
部分の画像を抽出合成する画像合底部とを備えた異種平
面画像取込手段を有する構戒よりなる。

また、本発明の自動外観検査装置は、一視野内に段差を
有する複数平面を同時または連続的に撮像する焦点距離
の相違する複数個のカメラと、該カメラで撮像し、焦点
の合っている部分の画像を抽出合成する画像合成部とを
備えた異種平面画像取込手段と、カラーカメラと、該カ
ラーカメラの三原色の波長光を個別の照明源とする落射
光照明源と斜光照明源と、該照明源のもとて上記カラー
カメラで撮像した画像を色分離して、個々の照明による
色分離カラー画像を得る色分離部とを備えた複数照明画
像取込手段とを有する構或よりなる〔作用〕 そして、上記横或に基づく、本発明の自動外観検査装置
は、異種平面画像取込手段によって、視野内に段差を有
する検査対象物の複数平面を焦点距離の相違する複数個
のカメラで合焦点させて、その個々の画像を取り込み、
画像合或部により焦点の合っている部分の画像を抽出し
て、上記複数平面を一平面上に合威し、画像処理し易い
状態の画像として取り込めるように作用する。

また、異種平面画像取込手段と複数照明画像取込手段と
を有するものにあっては、複数平面の画像取り込みと共
に、カラーカメラの三原色の波長光を個別の照明源とす
る落射光照明と斜光照明を同時に照射した状態で、カラ
ーカメラで検査対象物を撮像し、複数の照明による個々
のカラー画像を得て、欠陥部の浮き上がり・鮮明化した
状態の画像として取り込めるように作用する。

さらに、異種平面画像の取り込みは、一視野内で行うよ
うにしていることより、検査対象物の画像取り込みのた
めの移動時間を不要にでき、また、複数照明画像の取り
込みは、カラーカメラの三原色の波長光を個別の照明源
とすることにより、照明源変更に伴うシャソタ切り換え
機構等のメカニカル的部分を排除でき、そのシャンク切
り換え時間を不要にできる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、本発明を具体化した実施例
について説明する。

ここに、第■〜５図は、本発明の一実施例を示し、第１
図は異種平面画像取込装置の概略横威図、第２図は複数
照明画像取込装置の概略構成図、第３図（ａ）は検査対
象物搬退系の機略立面図、第３図（ｂ）は平面図、第４
図は検査対象物の視野分割の状態を説明するための説明
図、第５図は検査対象物の一例であるＰＧＡ基板の断面
図である。

本実施例の自動外観検査装置は、ＰＧＡｉ板の検査装置
であって、概略すると、検査対象物検査路１と検査部２
と検査対象物供給路３、および検査対象物排出路４の四
つの部分より構或されている。

検査対象物検査路１は、検査対象物Ｗの欠陥等の有無を
検査するための円形搬送路であって、回転テーブル５と
ミニ回転テーブル６とより構戒されている。ここで、検
査対象物Ｗとしては、二段ワイヤポンディング部を備え
たＰＧＡ基板を用いている（第５図参照）。回転テーブ
ル５は、円形状のテーブルとして形威され、設置台７に
配置されているインデノクステーブルＢ上に固定されて
いる。インデックステーブル８は、設置台７の上面側部
に設置されているインデックステーブル駆動モータｌＯ
に接続され、インデックステーブル駆動モータ１０の駆
動力を回転テーブル５に伝達するように構威されている
．ここで、インデックステーブル８を介して回転する回
転テーブル５は、ｌ／８回転ずつ間歇回転・停止駆動す
るようにされ、通常、１／８回転で１〜２秒、停止精度
士２０〜３０秒とされている。なお、該回転角度、停止
精度等は、検査対象物Ｗの検査領域数等に応して設定さ
れるものであって、必要に応して、他の回転角度、停止
精度としてもよい。また、筒状軸９の下端部はスリソプ
リングｌ１を介してロタリージョイントｌ２に軸支され
ている。そして、ロータリージョイント１２には、ミニ
回転テブル６に駆動力を付与するためのエアを供給する
ためのエア供給路１２ａが接続されていて、該エアは、
筒状軸９を通して回転テーブル５の上部より電磁弁６ａ
を介して供給できるように構威されている。ミニ回転テ
ーブル６は、回転テーブル５の周上側部位に等間隔に８
個設置されている。すなわち、回転テーブル５を周方向
に８分割した位置に、それぞれ配置した構戒とされてい
る。これは、回転テーブル５の停止位置の数に応して設
定することによる。ここで、ミニ回転テーブル６は、通
常、９０°ずつ回転するようにしているインデックスミ
ニテーブルで形威され（回転角度は、必要に応し、他の
角度に設定してもよい）、その上面には検査対象物Ｗを
保持するための保持器１３が固定され、また、回転テー
ブル５上に供給されるエアによって回転力が付与される
ように構威されている。なお、ミニ回転テーブル６の回
転状態検出用リミノトスイノチ、保持器１３の検査対象
物保持状Ｌ３ｉｔｅ出用リミノトスイノチ等（図示せず
）の電気信号の外部のコントローラ（図示せず）との接
続はスリノプリング１１を介して行うようにしている。

そして、回転テーブル５の停止する部位の周方向には、
検査対象物Ｗの検査部２と検査対象物Ｗの装着部ｌ４、
離脱部ｌ５が設置されている。

検査部２は、ミニ回転テーブル６の保持器１３に保持さ
れている検査対象物Ｗを外観検査するための部分であっ
て、画像取込部ｌ６と画像取込部１６に対応する画像処
理装置ｌ７とより構威されている。検査部２は、回転テ
ーブル５の停止する箇所のうちの６個の部位に、第１検
査部２ａ、第２検査部２ｂ、・・・第６検査部２ｆが配
設されている。画像取込部ｌ６と画像処理装置１７とは
、それぞれの検査部２ａ、・・・に配設されていて、検
査対象物Ｗを複数の検査領域でもって画像取込・画像処
理をできるように配置されている。

なお、画像取込部ｌ６の位置は、検査対象物Ｗの大きさ
・形状等に応して、その撮影位置を変更する必要のある
こと（例えば、検査対象物Ｗが正方形でなく、同一半径
の円周上で検査できない場合等）に対処して、瑞二回転
テーブル６を回転させると同時に、または予め、その位
置あるいはカメラの向きをずらす（変更する）ことがで
きるようにされている。そして、検査部２ａの前段部位
には検査対象物Ｗの装着部１４、また、検査部２ｆの後
段部位には検査対象物Ｗの離脱部ｌ５が位置し、装着部
１４でミニ回転テーブル６の保持器ｌ３に装着保持され
た検査対象物Ｗを流れ作業的に検査部２ａ、・・・、検
査部２ｆと１順次、検査し、検査し終えた検査対象物Ｗ
を離脱部１５に回転テーブル５の回転・停止により送れ
るようにされている。ここで、装着部１４、離脱部１５
は、工７チャノク（図示せず）等を用いて検査対象物Ｗ
をミニ回転テーブル６に装着、離脱できるようにした構
成としている。ここで、画像取込部１６は、第ｌ、２図
に示す異種平面画像取込装置１８と複数明明画像取込装
置ｌ９で形威されている。

異種平面画像取込装置１８は、二台のカメラ２０、２ｌ
と、カメラ２０、２ｌによって撮像された画像をモニタ
するための画像モニタ２２、２３と、画像モニタ２２、
２３の画像を画像合威するための画像合成部２４と、画
像合或部２４で画像された合威画像を画像表示するため
の合成画像モニタ２５を有し、カメラ２０の光軸上には
全反射ミラー２６が配置され、またカメラ２ｌの光軸上
にはハーフミラー２７と対物レンズ２８とが配置され、
対物レンズ２８、ハーフξラー２７および全反射ミラー
２６を介してカメラ２０で、また対物レンズ２８、ハー
フミラー２７を介してカメラ２１で、検査対象物Ｗの異
種乎面（段差部）部を一視野内で撮像できるように構放
されている。また、複数照明画像取込装置１９は、一台
のカラーカメラ２９と、カラーカメラ２９により撮像さ
れた画像を色分離するための色分離部３０と、色分離部
３０で分離された分離カラ一画像を画像表示するための
画像モニタ３ｌ、３２とを有し、カラカメラ２９の光軸
上には、ハーフミラー３３が傾斜配置され、ハーフ案ラ
ー３３の光軸上で、かつカラーカメラ２９の光軸に対し
て直交する部位に落射光照明光源３４がハーフミラー３
３を介して検査対象物Ｗに落射光を照射できるように配
置され、また検査対象物Ｗの斜上部位には、斜光照明光
源３５が配置され、また、落射光照明光＃３４および斜
光照明光′ｔＪ３５は、それぞれカラーカメラ２９の三
原色の個々の色のカラーフィルタ３６、３７を有し、該
三原色の波長の光を個別に照明として照射でき、カラー
カメラ２９で検査対象物Ｗを複数の照明で撮像できるよ
うに構威されている。

検査対象物供給路３は、検査対象物Ｗを装着部１４を介
して検査対象物検査路１に搬送供給する搬送路であって
、コンヘアによって構威されている。そして、検査対象
物供給路３の終端部が検査対象物検査路ｌの装着部ｌ４
に隣接した横戒とされている。

また、検査対象物排出路４は、検査部２で検査された検
査対象物Ｗを離脱部１５を介して検査対象物検査路１よ
り離脱搬送するための搬送路であって、検査対象物供給
路３と同様にコンヘアによって構成されている。そして
、検査対象物排出路４の妬端部が検査対象物検査路１の
離脱部１５に隣接した構戒とされている。

次に、上述した実施例の作用について説明すると、まず
、画像取込部１６を形戒するカメラを所定位置、向きに
セントし、第４図に示す検査対象物Ｗの視野分割くここ
では、■、■・・・、［相］、Ｏの１７個の視野分割〉
を行うと共に、該分割視野で、欠陥のない頻似（同一）
の検査対象物Ｗについて、各検査部２ａ、・　　２ｆで
、検査して検査対象標準パターンを作威し、各画像取込
部１６に対応ずる画像処理装置１７に、そのパターンを
登録しておく。

そして、検査対象物供給路３、検査対象物排出路４、イ
ンデノクステーブル駆動モータ１０を駆動ずると共に、
エアをロータリージョイントｌ２、筒状軸９を介して回
転テーブル５上に供給できるようにして、回転テーブル
５およびミニ回転テーブル６が同期して回転するように
した後、検査対象物Ｗを検査対象物供給路３より検査対
象物検査路１の装着部１４を通して、装着部ｌ４を構威
するエアチャソク等により、その姿勢を好ましい状態に
矯正して、回転テーブル５の停止時に兆二回転テーブル
６にｉ３ｉ置すると共に、保持器１３でもって固定状態
とする。すると、図示しない検査対象物保持状態検出用
り旦ノトスイソチによる信号でもってコントローラが作
動し、回転テーブル５が１／８回転回転すると共に、エ
アが筒状軸９内、電磁弁６ａを介して仇給され、ミニ回
転テブル６を９０゜回転させ、回転テーブル５の停止Ｇ
こ同期してミニ回転テーブル６も停止し、検査対象物Ｗ
は検査部２ａに達する。なお、ミニ回転テブル６は９０
″回転した処で、図示しない回転状態検出用リミノトス
イノチより停止信号が発され、回転停止状態となる。

検査部（第ｌ検査部）２ａでは、予め、視野分割した検
査領域■〜■のうちの、■、■、■、［相］の四つの視
野について、画像取込部１６でもって検査対象物Ｗを撮
影すると共に、画像処理装置１７でもって、画像処理を
行い欠陥有無等の検査を行う。すなわち、異種平面画像
取込ｇ置１８を形威する二台の焦点距離の異なったカメ
ラ２０、２ｌで、対物レンズ２８による一視野内にある
段差のある複数平面（二段ワイヤボンディング部等）を
合焦点させて、その個々の画像を取り込み、画像モニタ
２２、２３に画像表示させ、従って、それぞれの画像モ
ニク２２、２３の画像に鮮明画像部分ａ，ｂと不鮮明（
ボケ）画像部分ａ′、ｂ゛とがある状態で画像表示され
、該画像は、画像台威部２４により焦点の合っている部
分の画像ａ、ｂを抽出して、上記複数平面を一平面上に
合成し、合成画像モニタ２５に画像表示させるようにし
て取り込まれ、該合成画像は、画像処理装置１７で画像
処理され、複数平面における外観欠陥有無等の検査（良
否判別）がされる．また、落射光照明光ａ３４および斜
光照明光源３５によってカラーカメラの三原色の波長光
を個別の照明源として照射した状態で、複数照明画像取
込装置１９を形威するカラーカメラ２９で、検査対象物
Ｗを撮像し、該画像を色分離部３０によって、複数の照
明による個々の分離カラー画像に分離し、画像モニタ３
１、３２に、検査対象物Ｗの欠陥部の浮き上がり・鮮明
化した状態の画像として画像表示させるようにして取り
込まれ、該分離カラー画像は、画像処理装置１７で画像
処理され、複数平面における外観欠陥有無等の検査（良
否判別）がされる次いで、第１検査部２ａで検査の終え
た検査対象物Ｗは、回転テーブル５の１７８回転（なお
、ミニ回転テーブル６も９０６同期回転）して停止し、
第２検査部２ｂに搬送され、ここでも同様にして、予め
設定した検査領域を画像取込部ｌ６でもって検査対象物
Ｗを撮影すると共に、画像処理装置ｌ７でもって、画像
処理を行い欠陥有無等の検査を行う　（通常、停止と同
時にカメラ撮影し、次の停止状態になる間に、画像処理
を行うようにしている）。そして、この作業を流れ作業
的に第３検査部２Ｃより第６検査部２ｆまで行い、検査
対象物Ｗの予め定めた検査領域を複数の場所でもって全
て行い、最後に検査し終えた検査対象物Ｗを回転テーブ
ル５の１／８回転により検査対象物検査路１の離脱部１
５に搬送する。

離脱部１５では、回転テーブル５の停止時に、保持器ｌ
３より検査対象物Ｗを解放状態とすると共に、検査対象
物排出路４に誘導する．なお、離脱部ｌ５で検査対象物
Ｗの離脱作業時に、他のミニ回転テーブル６に保持され
ている他の検査対象物Ｗは、検査状態にある。そして、
検査対象物排出路４では、検査対象物Ｗが選り分けられ
、検査済ボノクス等に搬送される。

そして、本実施例の場合、検査対象物ＷとしてのＰＧＡ
４板のダイアタッチ、ワイヤボンディング、シールリン
グ部の検査を３０視野／ＰＣに分割して行ったにもかか
わらず、５　０　０　Ｐ　Ｃ　／　Ｈ　ｒの検査効率を
得ることができた。

ところで、本発明は、上述した実施例に限定されるもの
でなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変形実施で
きるものを含む。因みに、前述した実施例では、画像取
込部を形戒する異種平面画像取込装置と複数照明画像取
込装置とを別個のものとして説明したが、一体構成とし
たものとして具体化した横戒、すなわち、異種平面画像
取込装置を形威する対物レンズと検査対象物Ｗとの間に
複数照明画像取込装置を形威する照明ｌＩ！（落射光照
明光源、斜光照明光源の二方向よりの照明ａ）を配置す
ると共に、異種平面画像取込装置におけるカメラをカラ
ーカメラとした横戒とし、異種平面（複数平面〉におけ
る欠陥を浮き上がらせるようにした横威等としてもよい
．また、異種平面画像取込装置におけるカメラを三台以
上の構威としたり、？ｊＩ数照明画像取込ｇ置における
分離カラー画像モニタを三台以上の構戒としてもよい。

また、ミニ回転テーブルの駆動は、エアによるものでな
く、他の手段で行うようにしてもよい。なお、本明細書
において、回転テーブルとは円板状のものに限定される
ものでなく、一定角度毎に回転して円形状搬送路を形成
するものを含む意である。

また、ミニ回転テーブルも、検査対象物を保持でき、回
転テーブルと同期的に作動できる横威のものを含む意で
あることは当然である。さらに、上述した実施例では、
ＩＣ基板の外観検査について実施した場合で説明したが
、他の検査対象物（好ましくは、小さい形状の検査対象
物）についても実施できることは明らかである． 〔発明の効果〕 以上の説明より明らかなように、本発明の自動外観検査
装置によれば、異種平面画像取込手段によって、一視野
内に段差を有する検査対象物の複数平面を焦点距離の相
違する複数個のカメラで合焦点させて、その個々の画像
を取り込み、画像合成部により焦点の合っている部分の
画像を抽出して、上記複数平面を一平面上に合成し、画
像処理し易い状態の画像として取り込めるという効果を
有する． また、異種平面画像取込手段と複数照明画像取込手段と
を有する構成にあっては、カラーカメラの三原色の波長
光を個別の照明源とする落射光照明と斜光照明を同時に
照射した状態で、カラーカメラで検査対象物を撮像し、
複数の照明による個々のカラー画像を得て、欠陥部の浮
き上がり・鮮明化した状態の画倣として取り込めるので
、欠陥有無検査における画像処理が正確に行え、その検
査効率を向上させ得るという効果を有する．また、本発
明の自動外観検査装置によれば、異種平面画像の取り込
みを、一視野内で行うようにしていることより、検査対
象物の画像取り込みのための移動時間を不要にでき、ま
た、複数照明画像の取り込みを、カラーカメラの三原色
の波長光を個別の照明源としていることにより、照明源
変更に伴うシャノタ切り換え機構等のメカニカル的部分
を排除でき、そのシャッタ切り換え時間を不要にできる
という効果を有する．

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は、本発明の一実施例を示し、第ｌ図は異種
平面画像取込装置の概略構戒図、第２図は複数照明画像
取込装置の概略構或図、第３図（ａ）は検査対象物搬送
系の概略立面図、第３図（ｂ）は平面図、第４図は検査
対象物の視野分割の状態を説明するための説明図、第５
図は検査対象物の一例であるＰＧＡ基板の＃ｆｔ面図、
第６図は従来例の異種平面画像取込装置の概略構戒図で
あるｌ・・・検査対象物検査路、２・・・検査部、３・
・・検査対象物供給路、４・・・検査対象物排出路、５
・・・回転テーブル、６・・・ミニ回転テーブル、６ａ
・・・ｉｔ磁弁、７・・・設置台、８・・・インデック
ステーブル、９・・・筒状軸、１０・・・インデックス
テーブル駆動モータ、１１・・・スリソブリング、１２
・・・ロータリージョイント、１２ａ・・・エア供給路
、１３・・・保持器、ｌ４・・・装着部、１５・・・離
脱部、ｌ６・・・画像取込部、１７・・・検査用画像処
理装置、ｌ８・・・異種平面画像取込装置、ｌ９・・・
複数照明画像取込装置、２０、２】・・・カメラ、２２
、２３・・・画像モニタ、２４・・・画像合成部、２５
・・・合成画像モニタ、２６・・・全反射ミラー、２７
・・・ハーフミラー、２８・・・対物レンズ、２９・・
・カラーカメラ、３０・・・色分財部、３１、３２・・
・画像モニタ、３３・・・、３４・・・落射光照明光源
、３５・・・斜光照明光源、３６、３７・・カラーフィ
ルタ、ａ，ｂ・・・鮮明画像部分、ａ，ｌ）’・・・不
鮮明（ボケ）画像部分、Ｗ・・・検査対象物 特　許　出厭人　鳴海製陶株式会社 住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一視野内に段差を有する複数平面を同時または連
   続的に撮像する焦点距離の相違する複数個のカメラと、
   該カメラで撮像し、焦点の合っている部分の画像を抽出
   合成する画像合成部とを備えた異種平面画像取込手段を
   有することを特徴とする自動外観検査装置。（２）一視
   野内に段差を有する複数平面を同時または連続的に撮像
   する焦点距離の相違する複数個のカメラと、該カメラで
   撮像し、焦点の合っている部分の画像を抽出合成する画
   像合成部とを備えた異種平面画像取込手段と、カラーカ
   メラと、該カラーカメラの三原色の波長光を個別の照明
   源とする落射光照明源と斜光照明源と、該照明源のもと
   で上記カラーカメラで撮像した画像を色分離して、個々
   の照明による色分離カラー画像を得る色分離部とを備え
   た複数照明画像取込手段とを有することを特徴とする自
   動外観検査装置。