JPH04285802A

JPH04285802A - 外観検査装置

Info

Publication number: JPH04285802A
Application number: JP7375491A
Authority: JP
Inventors: Sukeyuki Sasaki; 佐々木　祐行; Hiroshi Ikeda; 池田　比呂志
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-14
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1992-10-09

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外観検査装置に係り、特
に自動的にＬＳＩ等の微小製品の外観の検査を行う外観
検査装置に関する。

【０００２】近年、電子機器の高密度化や高信頼化が求
められる中でＬＳＩ等電子部品の高性能化、小型化の重
要性が高まっている。その中でＰＧＡ（ＰｉｎＧｒｉｄ
　Ａｒｒａｙ）型のＬＳＩも近年加速度的に小型化が進
んでおり、ＬＳＩの大きさとして１７ｍｍ角以下で、ピ
ン数　５００本以上、ピン径０．１５ｍｍ以下、ピン配
列間隔０．４５ｍｍ以下といった高密度ＬＳＩがあり、
このようなＬＳＩにおいては３０μｍ程度のピン曲がり
があっても実装不良となるため、実装前に外観検査を行
いピンの曲がりを発見して、修正し、再検査を行う必要
がある。

【０００３】

【従来の技術】一般に上述のような外観検査として検査
者が顕微鏡等を用いて行うこともできるが、見落としや
、検査基準の統一を行うことが難しいため、外観検査装
置を用いてピンの曲がりを検査することが行われている
。

【０００４】この外観検査装置として図１１に示すもの
がある。これは、ＣＣＤエリア撮像素子５２と撮像レン
ズ５３とを組み合わせたＣＣＤエリアカメラ５１でＸ−
Ｙテーブル５４上のＬＳＩ５５を撮影し、その画像デー
タ５９を画像処理装置で処理してピンの曲がり量を測定
するものである。この時照明手段として図１１に示すよ
うにＬＳＩのピンの周囲から均等に照明を行うリング照
明５７を用いると、図１２（１）に示すように、照明光
はＬＳＩ５５のピン５６の取付基部のメタライズ部５７
に反射して、ＣＣＤエリアカメラ５１に入射する。しか
し図１２（１）に示すようにピン５６の先端５６ａから
は光はＣＣＤエリアカメラ５１に入射しないため、円環
状のアナログ信号である画像データを得る。これを２値
化レベルとの比較で２値化してディジタル信号を得てこ
のディジタル信号によるディジタル画像５８に基づき画
像処理を行うものとしている。

【０００５】また、他の検査装置としては、図１３に示
すように、ＬＳＩのピンの先端だけを照明するスリット
照明装置６１で照明すると図１４に示すように、ピンの
先端のみからの反射光がＣＣＤカメラに入力することと
なり、図１３（１）に示すよう環状の明信号が規則正し
く整列した画像データ６３を得ることとなり、この画像
データを上述した例と同様に２値化し、画像処理装置で
ピンの曲がりを測定するものとしている

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の外観
検査装置にあっては、図１２（２）に示すようにメタラ
イズ部分に傷や汚れがあると、傷とピンとを区別するこ
とができないこととなる。また、図１２（３）に示すよ
うにピンの曲がりが大きいと、ピンの先端位置が背景部
分に入り込んでしまい、曲がり量を測定できないという
問題がある。

【０００７】一方、上述した第２の外観検査装置にあっ
ては、入射光に対する反射光の割合が少なく画像データ
のＳ／Ｎ比が良好でなく、また、図１４（２）に示すよ
うにピンの先端５６ａに変形が生じていると反射光を有
効に撮影できず画像データ６３が明瞭に現れず、測定精
度が低下するという問題がある。

【０００８】さらに、上述の各外観検査装置にあっては
、撮像レンズの収差により、撮影した画像に歪みが発生
するおそれがあるため、高精度の画像データを得るため
には高性能の撮像レンズを使用しなければならないとい
う問題がある。

【０００９】そこで、本発明は高精度で物体の外観を検
査することができる外観検査装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にあって上記の課
題を解決するための手段は、図１に示すように、外観検
査装置を、撮像レンズ１及びこの撮像レンズ１の光軸上
に配置され、撮像レンズ１により被検査体２の像を結像
される１次元撮像手段３からなる１次元カメラ４と、被
検査体２を照明する照明手段５と、被検査体２と１次元
カメラ４とを上記１次元撮像手段３と垂直な方向に相対
移動させる移動手段６と、この移動手段６の移動制御を
行う移動手段制御部７と、被検査体２と１次元カメラ４
との相対移動に伴い上記１次元カメラ４が撮影した複数
ラインの１次元画像データを被検査体２の２次元画像デ
ータとするカメラ制御部８と、２次元画像データから被
検査体２の外観特徴を抽出する画像処理部９とを備える
ものとしたことである。

【００１１】また、本発明によれば、移動手段６は被検
査体２を載置して移動する被検査体移動手段とすること
ができる。

【００１２】更に、本発明によれば、移動手段制御部７
は移動手段６の被検査体２の撮影タイミングに対する移
動速度を変え、カメラ制御部８の出力する２次元画像デ
ータの縦横比を可変とすることができる。

【００１３】そして上記カメラ制御部８は、１次元画像
データを補正して上記撮像レンズの収差を補正するもの
とすることができる。

【００１４】また、照明手段５は被検査体のうち１次元
撮像手段が撮像する範囲の任意高さ位置のみを集中して
照明を行うものとすることができる。

【００１５】

【作用】本発明によれば、比較的高感度で高解像度とし
やすい１次元撮像手段を用いた１次元カメラを使用する
ものとしたから、高感度かつ高解像度で画像データを得
ることができるし、１次元撮像手段は撮像レンズの光軸
上に固定状態となっており、被検査物の各撮影ラインを
同一の歪み条件で撮影することができる他、移動方向に
は歪みはないため、２次元画像データを歪みの少ない良
好なものとして得ることができるため、外観検査を高精
度で行うことができる。

【００１６】また、本発明によれば、移動手段の移動速
度を変えることにより２次元画像データの縦横比を変え
ることができるから、移動方向の拡大縮小画像を得るこ
とができる。

【００１７】更に、本発明によれば、カメラ制御部８に
おいて撮像レンズの収差を補正して正確な画像データを
得ることができる。

【００１８】そして、本発明によれば照明手段５は被検
査体のうち１次元撮像手段が撮像する範囲の任意高さ位
置のみを集中して照明をおこなうから、高い効率で照明
を行うことができるほか、当該高さからの反射光を撮影
して被検査体の所望の高さ位置の画像データを得ること
ができる。

【００１９】

【実施例】以下本発明に係る外観検査装置の実施例を図
面に基づいて説明する。図２乃至図１０は本発明に係る
外観検査装置の実施例を示すものである。本実施例は、
従来例として示したＰＧＡ（Ｐｉｎ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒ
ａｙ）型のＬＳＩのピンの曲がりを検査するものである
。

【００２０】本実施例において、外観検査装置は図２に
示すように、撮像レンズ１１及びこの撮像レンズ１１の
光軸上に配置され、撮像レンズ１１により被検査体であ
るＬＳＩ１２の像を結像される１次元撮像手段であるＣ
ＣＤラインセンサ１３からなる１次元カメラ１４と、被
検査体であるＬＳＩ１２の撮影個所をを照明する照明手
段１５と、ＬＳＩ１２をテーブル２０に載置して移動さ
せ、ＬＳＩ１２と１次元カメラ１４とを上記１次元撮像
手段３と垂直な方向に相対移動させる移動手段であるＬ
ＳＩ移動装置１６と、このＬＳＩ移動装置１６のテーブ
ル２０の移動速度の制御を行う移動手段制御部１７と、
ＬＳＩ１２の移動に伴い上記ＣＣＤラインセンサ１３が
撮影した複数ラインの１次元画像データを２次元画像デ
ータとするカメラ制御部１８と、２次元画像データから
被検査体２の外観の特徴を公知の方法で抽出する画像処
理部１９とからなる。

【００２１】そして、本実施例において、１次元カメラ
１４は装置本体に固定されており、図３（１），（２）
，（３）に示すように、ＬＳＩ１２を載置したＬＳＩ移
動装置１６のテーブル２０を移動することにより、ＬＳ
Ｉ１２のピンの画像を１ラインずつ順次撮影し、この撮
影した１ラインずつの画像をカメラ処理部で合成処理し
て２次元の画像を得るものとしている。

【００２２】また、本実施例では、カメラ制御部１８に
おいては撮像レンズ１１の収差の補正を行うものとして
いる。本実施例では、ＣＣＤラインセンサ１３は撮像レ
ンズ１１の光軸２５上に配置されており、被検査物の各
撮影ラインを同一の歪み条件で撮影することができるた
め、ＬＳＩの移動方向には歪みはなく２次元画像データ
を歪みの少ない良好なものとして得ることができ、収差
の影響は受けにくいものであるが、残留するラインセン
サ方向の収差の補正を画像データの読取時に行うものと
してる。これは例えば、外観検査を実行する前に、図４
（４）に示すように、１次元カメラ１４で等間隔基準パ
ターン２６を撮影して、予め撮像レンズ１１の歪み特性
を解析しておき、その画像データが等間隔になるように
、プログラム処理により、歪みを除去した像を得るもの
としている。

【００２３】このとき、図４（４）に示すように、等間
隔の目盛り２６ａと軸線２６ｂを記載した等間隔基準パ
ターン２６を使用する場合には、図４（３）に示したよ
うに、１次元カメラ１４のＣＣＤラインセンサ１３と等
間隔基準パターン２６の軸線２６ｂとが僅かに離間して
平行となる状態となるようにして撮影するものとしてい
る。ＣＣＤラインセンサ１３と軸線２６ｂとが平行でな
いと図４（１）に示したように、また、ＣＣＤラインセ
ンサと軸線とが一致したときには図４（２）に示したよ
うな画像データとなり等間隔基準パターン２６の目盛り
２６ａの画像データを得ることができず適切な補正はで
きない。

【００２４】本実施例において、照明装置１６はピン２
８の基部２８ａを照明せず、先端２８ｂだけを、それも
ＣＣＤラインセンサが撮影する個所を集中して周囲から
照明するものとし、図５（１），（２）、（３）に示す
ように、６台のスリット照明装置１５−１〜１５−６と
２台のスポット照明装置１６−７、１６−８を用いるも
のとしている。そして、図５（４）に示すように、照明
光はピン２６の１ライン分の撮像範囲Ｓを集中的に照明
するものとしている。従って同一の能力の照明装置でＬ
ＳＩの全体を照明するよりも当該照明個所においてはよ
り明るい照明を行うことができる。尚、図中ＬＳＩは例
えば右から左に移動していき、照明個所はＬＳＩ場で左
から右に移っていく。

【００２５】また、本実施例においてＬＳＩ移動装置１
６は移動手段制御部１７により駆動制御されるモータ２
１と、このモータ２１により回転駆動される雄螺子棒２
２と、上記テーブル２０の下部に取り付けられ上記雄螺
子棒２２に螺合され螺子棒２２の回転によりテーブル２
０をして基台２３上を移動させる雌螺子（図示していな
い）とから構成されている。

【００２６】次に本実施例に係る外観検査装置の作動を
説明する。外観検査に先立って、ＬＳＩ移動装置のＬＳ
Ｉの移動速度を決定する。この例では縦横の画像の倍率
比を１体１にする場合を説明する。図６はＬＳＩ移動装
置の移動速度の決定手順を示すフローチャートである。先ず、ＬＳＩ移動装置のテーブルを原点に移動する（Ｓ
１）。そしてテーブルに倍率比決定用の治具を取り付け
（Ｓ２）、照明装置を点灯してテーブル速度を設定する
（Ｓ３，ＳＴ４）。そしてテーブルを作動して（Ｓ５）
１次元カメラで撮影を行い画像データを入力する（Ｓ６
）。この画像データにより倍率比を求め（Ｓ７）、倍率
比に応じてテーブルの移動速度を増減して、倍率比が１
対１になるまでこの処理を行い（Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０）
、倍率比が１対１になったらそのテーブルの移動速度を
移動装置制御部に記憶する（Ｓ１１）。尚、この移動速
度は所望の倍率比に応じて決定することができる。

【００２７】次にＬＳＩのピンの曲がり量の測定手順を
説明する。図７はＬＳＩのピンの曲がり量の測定手順を
示すフローチャートである。先ず、ＬＳＩ移動装置のテ
ーブルを原点に移動して（ＳＴ１）ＬＳＩをテーブルに
載置する（ＳＴ２）。そして照明装置を点灯して（ＳＴ
３）、テーブルを所定の速度で移動する（ＳＴ４）。こ
れを１次元カメラで撮影して、カメラ制御部でレンズの
収差の補正をしつつ２次元の画像データとして、画像処
理部に入力する（ＳＴ５）。画像処理部では所定の方式
でピンの曲がり量を測定してその結果を出力する（ＳＴ
６，ＳＴ７）。

【００２８】この測定例では、テーブルの移動速度を一
定のものとして説明したが、図８及び図９に示すように
、テーブルの移動速度を必要に応じて変化させることが
できる。

【００２９】図８に示した例はプリント基板３０のパタ
ーン３１の間隔の検査を行う場合であるが、通常の速度
でテーブルを移動していたのでは移動方向の距離が長す
ぎ、画像データが多量となり、検査ができないこととな
る。そこで、移動方向（Ｙ方向）のパターンしかない個
所３０ａ，３０ｃはテーブルを高速で移動させ、移動方
向と垂直なパターンの個所３０ｂはテーブルを通常速度
で移動させるものとして画像データ３８を得て、広い範
囲にわたる被検査体を検査精度を低下させることなく単
時間で検査を行うことができるものである。このように
、ＬＳＩ以外のものの外観検査を行うときには適宜照明
を変更すればより精密な検査を行うことができる。

【００３０】図９に示した例はＤＩＰ型ＬＳＩ３２のピ
ン３３の検査を行うものであるが、通常のテーブルの移
動速度でピンの位置ずれ測定の分解能がテーブル移動方
向に垂直の方向（Ｘ方向）で十分であるが、移動方向（
Ｙ方向）の位置ずれの分解能を高める要望があるとき、
当該分解能を高めたい部分３５においてテーブルの移動
速度を低いものとして、その部分をテーブルの移動方向
に拡大するものとしたものである。これにより、ピン３
３の移動方向の位置ずれが拡大された（図９中３７で示
した）画像データ３６を得ることができ、検査の精度を
高めることができる。

【００３１】図１０は上述した外観検査装置において、
照明装置の構成を変えた例である。この例において照明
装置４１は１次元カメラ１４の光軸２５と所定測定面の
高さで交わるように光線を照射するスリット照明装置を
使用するものとしている。これにより、図１０（１）に
示すように高低差がある被測定物体４２の測定面におけ
る外観形状を図１０（２）に示すように、画像データと
して得ることができ、その形状により、図１０（２）に
示すように、良、不良を判定することができる。

【００３２】尚、上記の実施例では外観検査装置におい
て被検査体を移動するものとしたが、被検査体と１次元
カメラとが相対的に移動すれば足りるので、被検査体を
固定して１次元カメラを移動して撮影を行うようにして
もよい。

【００３３】

【実施例】以上説明したように、本発明によれば外観検
査装置を、撮像レンズ及びこの撮像レンズの光軸上に配
置され、撮像レンズにより被検査体の像を結像される１
次元撮像手段からなる１次元カメラと、被検査体を照明
する照明手段と、被検査体と１次元カメラとを上記１次
元撮像手段と垂直な方向に相対移動させる移動手段と、
この移動手段の移動制御を行う移動手段制御部と、被検
査体と１次元カメラの相対移動に伴い上記１次元カメラ
が撮影した複数ラインの１次元画像データを被検査体の
２次元画像データとするカメラ制御部と、２次元画像デ
ータから被検査体の外観特徴を抽出する画像処理部とを
備えるものとし、比較的高感度で高解像度としやすい１
次元撮像手段を用いた１次元カメラを使用するものとし
てたから、高感度かつ高解像度で画像データを得ること
ができるし、１次元撮像手段は撮像レンズの光軸上に固
定状態となっており、被検査物の各撮影ラインを同一の
歪み条件で撮影することができる他移動方向には歪みは
ないため、２次元画像データを歪みの少ない良好なもの
として得ることができため、外観検査を高精度で行うこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す図である。

【図２】本発明に係る外観検査装置の実施例を示す斜視
図である。

【図３】図２に示した外観検査装置のＬＳＩの移動を示
す図である。

【図４】図２に示した外観検査装置の撮像レンズの収差
の補正を示す図である。

【図５】図２に示した外観検査装置の照明装置を示す図
である。

【図６】図２に示した外観検査装置のテーブル移動速度
を決定する手順を示すフローチャートである。

【図７】図２に示した外観検査装置のＬＳＩのピン曲が
り量の測定を行う手順を示すフローチャートである。

【図８】本発明に係る外観検査装置でプリント基板の検
査をした例を示す図である。

【図９】本発明に係る外観検査装置でＤＩＰ型ＬＳＩの
ピンの検査をした例を示す図である。

【図１０】本発明に係る外観検査装置で高低差ある物品
の検査をした例を示す図である。

【図１１】従来の外観検査装置の一例を示す図である。

【図１２】図１１に示した外観検査装置による画像デー
タを示す図である。

【図１３】従来の外観検査装置の他の例を示す図である
。

【図１４】図１１に示した外観検査装置による画像デー
タを示す図である。

【符号の説明】

１　　撮像レンズ２　　被検査体３　　１次元撮像手段４　　１次元カメラ５　　照明手段６　　移動手段７　　移動手段制御部８　　カメラ制御部９　　画像処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像レンズ（１）及びこの撮像レンズ（１
）の光軸上に配置され、撮像レンズ（１）により被検査
体（２）の像を結像される１次元撮像手段（３）からな
る１次元カメラ（４）と、被検査体（２）を照明する照
明手段（５）と、被検査体（２）と１次元カメラ（４）
とを上記１次元撮像手段（３）と垂直な方向に相対移動
させる移動手段（６）と、この移動手段（６）の移動制
御を行う移動手段制御部（７）と、被検査体（２）と１
次元カメラとの相対移動に伴い上記１次元カメラ（４）
が撮影した複数ラインの１次元画像データを被検査体（
２）の２次元画像データとするカメラ制御部（８）と、
２次元画像データから被検査体（２）の外観特徴を抽出
する画像処理部（９）とを備えたことを特徴とする外観
検査装置。
【請求項２】上記移動手段（６）は被検査体（２）を載
置して移動する被検査体移動手段であることを特徴とす
る請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】上記移動手段制御部（７）は移動手段（６
）の被検査体（２）の撮影タイミングに対する移動速度
を変え、カメラ制御部（８）の出力する２次元画像デー
タの縦横比を可変とすることを特徴とする請求項１又は
請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】上記カメラ制御部（８）は、１次元画像デ
ータを補正して上記撮像レンズの収差を補正することを
特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項５】上記照明手段（５）は被検査体のうち１次
元撮像手段が撮像する範囲の任意高さ位置のみを集中し
て照明を行うことを特徴とする請求項１記載の外観検査
装置。