JPH07248211A - 表面性状検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＤＩＰ型ＩＣのリード面のはんだぬれ状態を検
出する。 【構成】Ｚ軸方向に配列されたＬＥＤを備えた照明３０
Ａ、３０Ｂでリード面の同一位置に波長が異なる光を照
射し、ＩＣをＸ方向に移動させる。そのときの反射光を
分光フィルタ２８により波長毎に分離し、分離された光
の強度を各々センサ２６Ａ、２６Ｂで検出する。リード
面のはんだは良品の場合略円筒面状になっており、リー
ド側端部の傾斜面での反射光強度が最大になり、平坦面
での反射光強度が最小になる。センサ２６Ａ、２６Ｂで
得られた反射光強度が最大な部分を合成した画像から傾
斜面と平坦面との分布を求め、この分布からはんだぬれ
状態を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面性状検出装置に係
り、より詳しくは、電子部品のはんだが塗布された部分
の表面性状、特にＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐ
ａｃｋａｇｅ）型ＩＣのリード表面に塗布されたはんだ
のぬれ状態を表面性状として検出する表面性状検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に示すように、ＤＩＰ型ＩＣ２に
は、基板実装時のはんだ付け強度を確保するために、予
めリード表面にはんだが塗られたものがある。また、図
１に示すように、リードは、この塗られたはんだの状態
により、良品と４つの不良品（ぬれむらが生じている、
はんだが全く塗られていない、塗られたはんだの量が過
多である、一部はんだが塗られていない部分がある）と
に分類される。良品の場合、リードにぬられたはんだは
表面張力により数十μｍ程度（幅１５００μｍのリード
の場合、２０〜３０μｍ程度）盛り上がっている。盛り
上がり部の表面は略円筒面状であり、リードの中央部で
はリードの平坦面と略平行の平面になり、リードの側縁
ではリードの平坦面に対して傾斜面になっている。この
傾斜面の平坦面に対する角度は略±２°である。はんだ
付けの信頼性を確保するためには、はんだのぬれ状態を
検出して良品か不良品かを判定する必要がある。それに
より、不良項目に基づいてＩＣの生産工程の改善が可能
になるからである。

【０００３】従来では、特開昭６１−２９３６５７号公
報に示されているように、電子部品の半田付けを検査す
るために、ＴＶカメラと複数のリング状光源とを用い、
複数のリング状光源を順次点灯することにより、被測定
物に対する照明光の角度を変化させ、各照明条件におい
てリング状光源の中心線上の上方に配置したＴＶカメラ
により対象物を撮像した２次元画像を２値化して、その
２値画像より良否を判定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術は、はんだ付けによるはんだ面のように、起状の
大きい面に対しての検査方法であり、本発明のようなは
んだぬれ検査に適用することはできない。すなわち、は
んだぬれ状態を検出するためには、金属板上に薄くはん
だが盛られた被測定物の微小傾斜角（±２°程度）の傾
斜面と平坦部との分布を検出する必要があるが、従来の
技術ではＴＶカメラの光軸から順次離れる位置に設けら
れた複数のリング状光源を用いているため、複数の光源
全部をＴＶカメラの光軸に近接させることは物理的にで
きないので、はんだぬれによるはんだ面の相違を検出で
きるような小さな角度に照明を配置することは困難であ
る。また、従来技術により得られる異なる画像間での画
像特徴の相違は小さいため、この画像特徴を基にして信
頼性よく良否判定を行うことは困難である。さらに、多
数の照明を切り換えて撮影を行うため、長時間の撮影を
必要とし、ＤＩＰ型ＩＣのように撮影箇所が多い被測定
物表面には適していない。また、各々の照明条件で撮影
した画像を記憶するためメモリ容量も多く必要になる。

【０００５】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、起状の小さななめらかな凹凸を持つ被測定
物表面の表面性状をも計測することができる表面性状検
出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、異なる方向から被測定物表面の同
一位置に照射される分離可能な複数の光によって被測定
物表面を走査する走査手段と、被測定物表面から反射さ
れた光を照射された方向に対応する光毎に分離する分離
手段と、分離された各々の光の強度を検出する検出手段
と、検出された光の強度に基づいて光強度画像を合成す
る画像合成手段と、を含んで構成したものである。

【０００７】また、請求項２の発明は、異なる方向から
被測定物表面の同一位置に照射されると共に、照射部に
直線状の輝線が得られる分離可能な複数の光によって被
測定物表面を２次元走査する走査手段と、被測定物表面
で反射された光を照射された方向に対応する光毎に分離
する分離手段と、直線状の輝線と対応する方向に配列さ
れた多数の受光素子から成る複数の受光素子群を備え、
分離された各々の光の強度を検出する検出手段と、検出
された光の強度に基づいて光強度画像を合成する画像合
成手段と、を含んで構成したものである。

【０００８】そして、請求項３の発明は、異なる方向か
ら被測定物表面の同一位置に互いに分離可能な複数の光
を照射する光源手段と、一定方向の入射光軸を有し該入
射光軸と光源手段との位置関係が予め定められると共
に、被測定物表面から反射された光の前記入射光軸成分
を照射された方向に対応する光毎に分離する分離手段
と、光源手段および分離手段と被測定物とを互いに相対
的に移動させる走査手段と、分離された各々の光の強度
を検出する検出手段と、走査手段による移動に伴い変化
し得る検出された光の強度に基づいて光強度画像を合成
する画像合成手段と、を含んで構成したものである。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、走査手段によって、
異なる方向から被測定物表面の同一位置に照射される複
数の光によって被測定物表面が走査される。この走査
は、所定方向のみの走査でもある程度の表面性状が検出
できるが、２次元走査するのが好ましい。また、走査は
被測定物表面の照射部ににスポット状の輝線が得られる
光を用いてもよく、照射部に直線状の輝線が得られる光
を用いてもよい。また光線を偏向させて走査してもよ
く、被測定物と光源とを相対的に移動させて走査しても
よい。

【００１０】上記の複数の光としては、波長が異なる複
数の光、偏光面の方向が異なる、例えば偏光面が直交し
ている複数の光（例えば、ｐｎ接合面が直交するように
２つの半導体レーザを配置することにより得られる）が
使用できる。この複数の光は、被測定物表面の同一位置
に照射されるが、照射される方向が異なっているため被
測定物の表面性状によって、各々異なる方向に反射され
る。

【００１１】分離手段は被測定物表面の同一位置で反射
された光を照射された方向に対応する光毎に分離し、検
出手段は分離された各々の光の強度を検出する。これに
よって、光が照射された方向に応じた反射光の強度分布
が得られる。分離手段としては、波長が異なる複数の光
を用いた場合には、ダイクロイックミラー等の波長選択
性のミラーやフィルタを使用することができ、偏光面の
方向が異なる複数の光を用いた場合には、偏光ビームス
プリッターを使用することができる。

【００１２】そして、画像合成手段で光強度画像を合成
することにより、表面性状を検出することができる。光
強度画像は、分離された光の反射強度が大きい方を採用
する、または、分離された光の反射強度の差の絶対値を
採用する、あるいは、分離された光の反射強度の差その
ものを採用する等を行うことで得られる。

【００１３】請求項２の発明では、走査手段によって、
異なる方向から被測定物表面の同一位置に照射されると
共に、照射部に直線状の輝線が得られる分離可能な複数
の光によって被測定物表面が走査される。走査するにあ
たっては、主走査方向または副走査方向に輝線を一致さ
せて、主走査方向に輝線を一致させた場合には副走査方
向、副走査方向に輝線を一致させた場合には主走査方向
に光を偏向させるかまたは被測定物と光源とを相対移動
させることにより、２次元走査を行う。照射部に直線状
の輝線が得られる分離可能な複数の光としては、多数の
発光素子（ＬＥＤ）を所定方向に配列して構成されかつ
各々異なる波長の光を発光する複数のＬＥＤアレイによ
り得られる光、または異なる波長のレーザビームをロッ
ドレンズやシリンドリカルレンズによって細長い光線束
にした複数のスリット光を使用することができる。

【００１４】また、上記と同様に、分離手段として波長
選択性のミラーやフィルタを用い、被測定物表面から反
射された光を照射された方向に対応する光毎に分離す
る。この分離された光の強度が、直線状の輝線と対応す
る方向に配列された多数の受光素子から成る複数の受光
素子群を備えた検出手段によって検出され、画像合成手
段によって、検出された光の強度に基づいて光強度画像
を合成する。

【００１５】検出手段としては、直線状の輝線と対応す
る方向に多数の受光素子が配列された複数のラインセン
サや、多数の受光素子が２次元状に配列されたＣＣＤイ
メージセンサを使用することができる。ＣＣＤイメージ
センサを使用するときには、直線状の輝線と対応する方
向に配列された多数の受光素子から成る複数の受光素子
列を使用して光の強度を検出する。

【００１６】請求項２の発明によれば、照射部に直線状
の輝線が得られる光を用いているため、主走査方向また
は副走査方向に輝線を一致させて、主走査方向に輝線を
一致させた場合には副走査方向、副走査方向に輝線を一
致させた場合には主走査方向に走査することにより２次
元走査が行えるので、走査が簡単になる。

【００１７】請求項３の発明では、光源手段によって、
被測定物表面の同一位置に、異なる方向より互いに分離
可能な複数の光が照射される。複数の光としては、上記
と同様に、波長が異なる複数の光、或いは、偏光面の異
なる、例えば偏光面が直交している複数の光が使用でき
る。この複数の光は、被測定物表面の同一位置に照射さ
れるが、照射される方向、すなわち、被測定物表面への
入射角が異なっているため被測定物の表面性状、特に被
測定物表面が金属光沢を有する場合その傾斜方向によっ
て、入射角と傾斜方向によって定まる各々の特定方向に
反射される。

【００１８】分離手段は、上記と同様に、被測定物表面
の同一位置で反射された光を、照射された方向に対応す
る光毎に分離する。さらに、分離手段は予め光源手段と
前記反射された光の入射光軸との位置関係が定められて
いる。なお、分離手段の入射光軸は、一軸のみであって
も、また、多数軸が一平面内に形成されていてもよい。
分離手段としては、上記と同様に、波長が異なる複数の
光を用いた場合には、ダイクロイックミラー等の波長選
択性のミラーやフィルタを使用することができ、また、
偏光面の方向が異なる複数の光を用いた場合には、偏光
ビームスプリッターを使用することができる。

【００１９】走査手段によって光源手段および分離手段
と被測定物とが互いに相対移動すると、その移動に伴い
被測定物に対して照射光が走査される、すなわち、被測
定物表面における光の照射位置も移動するため、光源手
段との位置関係が定められた分離手段に入射する被測定
物からの反射光は、被測定物表面の前記入射光軸に対す
る傾斜方向に応じて光強度が異なったものとなる。

【００２０】検出手段は分離された各々の光の強度を検
出する。その検出された光の強度は、上記走査手段によ
って移動した照射位置、換言すれば、分離手段への入射
光軸上の被測定物表面の傾斜方向およびその傾斜度合い
に応じたものである。

【００２１】そして、画像合成手段で被測定物の走査中
に得られた光強度画像を合成することにより、この画像
の強度より表面性状を検出することができる。光強度画
像は、分離された光の反射強度が大きいほうを採用す
る、または、分離された光の反射強度の差の絶対値を採
用する、あるいは、分離された光の反射強度の差そのも
のを採用する等を行うことができる。

【００２２】請求項３の発明によれば、光源手段に対す
る入射光軸の位置関係が定められた分離手段を用い、さ
らに光源手段および分離手段と被測定物とを相対移動さ
せるので、被測定物表面からの反射光の強度を照射され
た入射方向に応じて分離して検出することにより、前記
相対移動に応じて変化し得る被測定物表面の傾斜方向
を、一方向に相対移動するだけで容易に検出することが
できる。

【００２３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。本実施例の構成を図２に示す。本実施例は、
ＩＣを搭載し移動させるためのステージ、リード開き角
を検出するための光学系、はんだぬれを撮像するための
光学系、および判定を行う処理系により構成されてい
る。

【００２４】ＩＣ２を搭載し移動させるためのステージ
は、ＩＣをＸ軸方向に移動させるＸステージ１０と、Ｉ
ＣをＸ軸と平行な軸回りに回転させるθステージ１２
と、ＩＣを搭載し、その表面に無反射紙が貼られた検査
台１４とにより構成されている。ＩＣはＸ軸方向とＩＣ
長手方向とが一致するように、検査台１４にＩＣ本体で
固定される。この検査台１４は、Ｘ軸と平行な軸を中心
としてθステージ１２によって回転され、θステージ１
２はＸステージ１０によってＸ軸方向に並進運動される
ため、検査台１４を回転させることによりＩＣをＸ軸と
平行な軸回りに回転させ、θステージ１２をＸ軸方向に
並進運動させることによりＩＣをＸ軸方向に移動させる
ことができる。

【００２５】リード開き角を検出するための光学系は、
図３にも示すように、Ｘステージの並進運動ための軌道
延長線上の位置に、光軸がＸ軸と平行となるように設置
されたＴＶカメラ１６と、ＩＣを挟んでＴＶカメラ１６
と反対側のＸステージの軌道延長線上の位置に設置され
た、ＩＣを照明するための照明装置１８とを備えてい
る。このＴＶカメラ１６の視野は、図３、４に示すよう
に、ＩＣのリードを過不足なく撮像するように調整され
ている。

【００２６】ＴＶカメラ１６と照明装置１８とをＸステ
ージの軌道延長線上に対向して配置しているため、照明
装置１８から照射されかつＩＣの回りを透過した透過照
明により、周りの外乱光の影響を受けずに容易にＩＣの
リード部分のコントラストを強調した後述するリードの
２値画像が得られる。

【００２７】ＴＶカメラ１６は、θステージ１２の回転
角を制御するθステージ制御回路２０に接続されたリー
ド開き角検出回路２２に接続されている。また、リード
開き角検出回路２２には照明装置１８が接続されてい
る。このリード開き角検出回路２２は、照明装置１８で
照明されかつＴＶカメラ１６により撮影された画像から
リード開き角を検出する。

【００２８】リード開き角の検出方法を図４を参照して
説明する。透過照明されたＩＣの濃淡画像は、ＩＣ部分
は暗く背景は明るくなる。この画像を予め設定したＩＣ
部分と背景とを分離するためのしきい値により２値画像
（例えば、背景部：０、ＩＣ部分：１）に変換する。ま
た、ＴＶカメラ１６の画面上にｘｙ座標を定め、このｘ
ｙ座標のｘｙ方向を予めワールド座標のＹＺ方向に一致
させておく。リード開き角は、ＴＶカメラ画面のｙ軸方
向に平行な直線と２値画像のリード部分との成す角μに
より定義する。リードが撮影されている２値画像のリー
ド領域Ｒに対して以下の処理を行ってリード開き角μを
求める。まず、リード領域Ｒのｙ座標が最小の行（リー
ド領域Ｒの上辺）と最大の行（リード領域Ｒの下辺）に
おいて、画面左から右（ｘ方向）へ向かって各々画素の
値を調べ、最初に１（リード部）となった点のｘ、ｙ座
標を各々記憶する。この２点のｘ、ｙ座標からこの２点
を通る直線の傾きを計算する。そして、求めた傾きに、
予め求めておいたＴＶカメラのｘ、ｙ方向の画素ピッチ
により定まる係数を乗算することにより実際のリード開
き角μを求める。反対側のリードの開き角についても、
リード部の探索方向を逆向きにして上記と同様に検出を
行う。なお、リード開き角μの検出の信頼性を向上させ
るために、リード領域中のさらに多くの点についてｘ、
ｙ座標を検出してリード開き角μを求めても良い。

【００２９】θステージ制御回路２０は、リード開き角
検出回路２２より出力されたリード開き角度μの値によ
り、リードとはんだぬれを撮像するための後述するライ
ンセンサとが平行になるようにＩＣを回転させる。

【００３０】はんだぬれを撮像するための光学系は、は
んだぬれを撮像するための撮像装置２４と、ＩＣの照明
を行うための照明装置３０Ａ、３０Ｂとを備えている。
照明装置３０Ａ、３０Ｂは、発光素子であるＬＥＤを多
数個直線状に配列して構成されたＬＥＤアレイで構成さ
れており、各々波長λ１、λ２の異なる波長の光を照射
する。ＬＥＤアレイは各々ＬＥＤの配列方向がＺ軸と平
行になるように配置されている。ＬＥＤアレイより発せ
られた光は、その前面に置かれたシリンドリカルレンズ
によりコリメートされて平行光となり、その平行光が後
述する撮影装置の受光軸（Ｚ軸方向）上のリード表面の
所定領域に照射される。なお、この平行光は平面状の光
束となるが、その平面はある程度の厚さを有しているの
で、被測定物の高さが変化しても、上記平行光が照射さ
れる被測定物の表面領域においては常に一定の照射条件
が得られる。従って、ＬＥＤアレイから光を照射する
と、リードの照射部にＺ軸方向に延びる直線状の輝線が
得られる。ＬＥＤは、照明強度の調節が電流制御により
容易にできかつ経時劣化による光量の変動が少ないた
め、検査の信頼性を確保でき、さらに保守の面からも有
利である。

【００３１】ＬＥＤアレイに代えて、ＬＥＤを複数個上
記の配列方向に配列して照明装置３０Ａ、３０Ｂを構成
してもよく、光ファイバの一端を上記の配列方向に配列
しかつ他端を束ねてその近傍にＬＥＤ等の光源を配置し
て照明装置３０Ａ、３０Ｂを構成してもよい。

【００３２】撮像装置２４は、光軸がリード開き角に基
づいて姿勢が調整されたＩＣのリードの平坦面と直交す
るように、すなわち光軸がＹ方向を向くように配置され
ている。この撮像装置２４内には、図５、６に示すよう
に、入射された光を波長に応じて２つに分離するため
の、ダイクロイックミラー等で構成された三角柱状の波
長選択性の分光フィルタ２８が、長手方向がＺ軸と平行
になるように配置されている。この分光フィルタ２８の
分離波長λは、λ１＞λ＞λ２を満たすように定められ
ており、波長λ１の光を反射しかつ波長λ２の光を透過
することにより入射された光を２つに分離する。

【００３３】また、撮像装置２４内には、分光フィルタ
２８で分離された各々の光を受光可能な位置に、各々受
光した光の波長に対して感度を持ったラインセンサ２６
Ａ、２６Ｂが配置されている。ラインセンサ２６Ａ、２
６Ｂの各々は、Ｎ個の受光素子を直線状に配列した１列
の受光素子群から構成され、受光素子の配列方向が直線
状の輝線方向に対応する方向、すなわちＺ軸と平行な方
向を向くように配置されている。

【００３４】照明装置３０Ａ、３０ＢのＬＥＤ配列方
向、ラインセンサ２６Ａ、２６Ｂの受光素子配列方向、
及び分光フィルタ２８の長さ方向は各々同一方向である
が、照明装置３０Ａ、３０Ｂとラインセンサ２６Ａ、２
６Ｂとの位置関係を図５、図６を参照してさらに説明す
る。本実施例での検査対象のリードは、はんだぬれによ
る傾斜面のリード平坦面に対する傾斜角は±２°程度で
あり、撮像装置２４は光軸がリード平坦面に直交するよ
うに調整される。この傾斜面からの正反射光を最も強く
検出するためには、撮像装置２４の光軸面と各照明装置
から照射された光とのなす角度が４°でかつ光軸面に対
して対称になる位置に照明装置３０Ａ、３０Ｂを設置す
ればよい。なお、一般的には、はんだぬれ面の傾斜面の
傾斜角を±α°とすると、照明装置３０Ａ、３０Ｂは照
射された光と撮像装置２４の光軸面とのなす角度が２α
°でかつ光軸面と対称になる位置に設置すればよい。従
って、傾斜角が異なる各種の被測定物表面の性状を検出
するためには、照明装置３０Ａ、３０Ｂを光軸面に対し
て対称に移動可能にし、撮像装置２４の光軸面と各照明
装置から照射された光とのなす角度を調整可能にしてお
くのが好ましい。

【００３５】また、２つのラインセンサ２６Ａ、２６Ｂ
は、リード表面の光照射位置からの光路長が同一となる
位置に配置されている。

【００３６】照明装置３０Ａ、３０Ｂとラインセンサ２
６Ａ、２６Ｂとの位置関係が上記のように予め固定され
ているので、照明装置３０Ａ、３０Ｂから光を照射する
と、波長が異なる２つの光がリード表面の同一位置に照
射され、リード表面にＺ軸と平行な方向に延びる直線状
の輝線が得られ、この位置から反射される。リード表面
の同一照射位置から反射された反射光は、分光フィルタ
２８により分離され、分離された波長が異なる反射光が
各々ラインセンサ２６Ａ、２６Ｂに受光される。また、
照明装置３０Ａ、３０Ｂが光軸面に対して対称になる位
置に配置され、リード表面の光照射位置からの光路長が
同一となる位置にラインセンサ２６Ａ、２６Ｂが配置さ
れているので、輝線上の１点からの反射光は、２つのラ
インセンサ２６Ａ、２６Ｂ共にｎ番目の受光素子で受光
される。これにより、後述する後処理に於いてラインセ
ンサ２６Ａ、２６Ｂからのｎ番目の画素データが実際の
リード上での同一点のデータに対応することとなり、位
置の対応を取る必要がなくなる。

【００３７】照明装置の照明の明るさと撮像装置の反射
光の検出感度は、予めキャリブレーションされている。
すなわち、リード表面の傾斜角度が０°（水平）の場合
には、ラインセンサ２６Ａ、２６Ｂともに反射光強度と
して同じ値Ｖ０を出力する。水平方向（または鉛直方
向）に対する傾斜角度がβ°の場合には、ラインセンサ
２６ＡはＶβ１、ラインセンサ２６ＢはＶβ２を出力
し、一方、傾斜角度が−β°の場合には、ラインセンサ
２６ＡはＶβ２、ラインセンサ２６ＢはＶβ１を出力す
るように調整されている。

【００３８】撮像装置２４は撮像制御装置３２に接続さ
れ、撮像制御装置３２は、はんだぬれの撮像を行うため
にθステージをＸ軸方向に移動させるＸステージ制御回
路３４、照明装置３０Ａ、３０Ｂを制御する照明制御回
路３６に接続され、撮像開始信号と撮像に関する各種パ
ラメータを入力する。

【００３９】各種パラメータは、Ｘステージ移動速度、
すなわちＩＣ移動速度（Ｖｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］）、撮像
間隔時間（Ｔｃ［ｓｅｃ］）、撮像回数（Ｍ［回］）等
である。これらのパラメータと、１回の撮像時間（Ｔｇ
［ｓｅｃ］）、検査対象のＩＣの大きさ（Ｌｉ［ｍ
ｍ］）、判定に必要な撮像分解能（Ｒｐ［回／ｍ
ｍ］）、検査時間（Ｔｊ［ｓｅｃ］）との間には、以下
のような関係がある。 Ｔｊ＝Ｌｉ／Ｖｓ Ｒｐ＝Ｍ／Ｌｉ Ｔｊ＝（Ｔｇ＋Ｔｃ）×Ｍ また、撮像装置２４のラインセンサ２６Ａ、２６Ｂは、
各々画像メモリ３８Ａ、３８Ｂに接続され、各画像メモ
リ３８Ａ、３８Ｂは、検出された光の強度に基づいて光
強度画像を合成する画像合成手段としての金属光沢面検
出回路４０に接続され、金属光沢面検出回路４０は判定
回路４２に接続されている。

【００４０】次に、本実施例の動作を説明する。まず、
照明装置１８でＩＣを照明してＴＶカメラ１６で撮影
し、上記で説明したようにリード開き角μを検出し、撮
像装置２４の光軸とリード表面とが直交するようにＩＣ
を回転させる。この状態で撮像制御装置３２から撮像開
始信号を撮像装置２４、照明制御回路３６およびＸステ
ージ制御装置３４に出力する。照明制御回路３６は、撮
像開始信号が入力されると、照明装置３０Ａ、３０Ｂを
点灯させ、Ｔｊ［ｓｅｃ］後、すなわち撮像終了と同時
に消灯させる。このとき、照明装置３０Ａ、３０Ｂとし
てＬＥＤを用いているので、応答性・点灯直後の光量の
安定性は良好である。

【００４１】Ｘステージ制御回路３４は、撮像開始信号
が入力されると、撮像制御装置３２より与えられたＸス
テージ移動速度Ｖｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］で、かつ同様に与
えられた検査対象のＩＣの大きさＬｉ［ｍｍ］に相当す
る距離だけＩＣを搭載したθステージ１２をＸステージ
１０によりＸ軸方向に並進移動させる。この移動によ
り、照明装置からの光は検査対象の全体にわたり２次元
走査されることになる。

【００４２】上記では検査対象のＩＣを移動させて撮像
を行う例を示したが、ＩＣを静止させて撮像装置および
照明装置を一体的に移動させてもよく、要は両者を相対
的に移動させればよい。

【００４３】また、撮像装置２４は、撮像開始信号が入
力されると、２つのラインセンサ２６Ａ、２６Ｂで同時
に１ライン分ずつのＴｃ［ｓｅｃ］毎に周期的な撮影を
繰り返し行う。撮像の繰り返し回数Ｍ［回］と撮像間隔
時間Ｔｃ［ｓｅｃ］は撮像制御装置３２より与えられ
る。撮像装置２４と照明装置３０Ａとが上記のように配
置されているので、ラインセンサ２６Ａで得られる反射
光の強度は、図７のａのとき最も強く、図７のｂ、ｃに
進むに従って反射光の向きがラインセンサから遠くな
り、図７のｄでは反射されなくなるので、図７のｂ、
ｃ、ｄへと順に弱くなる。また、背景部（リードでない
部分）では、検査台１４に貼られた無反射紙により最も
弱い反射光強度となる。ラインセンサ２６Ａ、２６Ｂの
撮像により得られた１ライン分の輝度データは、１ライ
ン毎にそれぞれラインセンサ２６Ａ、２６Ｂに対応した
メモリ３８Ａ、３８Ｂへ送られ記憶される。

【００４４】画像メモリ３８Ａ、３８Ｂは、ラインセン
サ２６Ａ、２６Ｂからの１回分の撮像出力（Ｎ画素）に
相当する行（または列）と撮像回数（Ｍ）に相当する列
（または行）のセルをもつ２次元配列で、撮像装置から
送られた輝度データを１ラインずつ各行（または列）に
順次蓄える。このため撮像終了時には画像メモリ３８
Ａ、３８Ｂには、図８に示すように、波長λ未満の反射
光とλを越える反射光によるリード画像のデータが記憶
される。図８の画像メモリにおいて白い部分は反射光の
強度が弱い部分、黒い部分は反射光の強度が強い部分を
示している。なお、位置に対する明るさ、すなわち輝度
は図９に示すようになる。各画像メモリ３８Ａ、３８Ｂ
に記憶された画像は、光源である照明装置方向に面した
傾斜面が明るくなった画像になっている。これにより１
ラインずつでは把握しにくいリード面全体での、特定傾
斜面（光源方向に面した傾斜面）の分布の様子を把握す
ることができる。

【００４５】金属光沢面検出回路４０では、リード傾斜
・水平面情報を含む画像を作成するために、まず、画像
メモリ３８Ａ、３８Ｂの対応する点の輝度値を比較して
輝度の高い方を選択して合成した合成画像を作成する。
作成方法は、画像メモリ３８Ａ、３８Ｂ（Ｍ×Ｎセル）
それぞれから順番に、輝度データ（Ｌａ，Ｌｂ）を読み
出し比較する。Ｌａ≧ＬｂであればＬａの値を、Ｌａ＜
ＬｂであればＬｂの値を金属光沢面検出回路４０内のＭ
×Ｎセル配列のメモリに記憶する。こうして作成した合
成画像においては、輝度が高い白い部分は傾斜面に相当
し、輝度の中間のグレー部分は水平面に相当し、輝度の
低い黒い部分は背景に相当する。なお、白黒の表現は説
明の都合上図８とは逆に表現した。

【００４６】この合成画像に対して図９に示すように、
輝度Ｓ１以上を傾斜面、Ｓ２〜Ｓ３の範囲を水平面、Ｓ
３以下を背景とするしきい値により４値画像を作成す
る。

【００４７】また、この４値画像を作成するために、画
像メモリ３８Ａ、３８Ｂの対応する点の輝度値を比較し
て輝度値の高い方を選択する代りに、輝度値の差の絶対
値（｜Ｌａ−Ｌｂ｜）を用いて合成画像を作成しても良
い。この場合には、輝度が高い白い部分は傾斜面に相当
し、輝度の低い黒い部分は水平面と背景に相当する。こ
のため、水平面と背景とを区別するために、リードの位
置・形状情報を用いる。リードの形状は定まっているの
で予め求めた形状データと、θステージの位置から検出
した位置データをリードの位置・形状情報として使用す
る。

【００４８】位置・形状情報を用いる代りに輝度（Ｌ
ａ，Ｌｂ）で、Ｌａ≧ＬｂであればＬｂの値を、Ｌａ＜
ＬｂであればＬａの値をＭ×Ｎセル配列のメモリに記憶
する等のように対応する画素で低い値を選択した画像を
用いることもできる。こうして作成した画像では、最も
明るい部分が水平面に相当し、中間が傾斜面に相当し、
最も暗い部分が背景に相当する。

【００４９】また、合成画像の作成方法として、輝度値
の差Ｌｓ＝（Ｌａ−Ｌｂ）を用いてもよい。この場合、
Ｌｓの値のとり得る範囲としては、Ｌａ、Ｌｂ各々がと
り得る範囲を０〜Ｌｍａｘとすると−Ｌｍａｘ〜Ｌｍａ
ｘとなり、ダイナミックレンジは２倍必要になる。この
ため、メモリのダイナミックレンジも２倍必要となる。
しかし、こうして得られた情報には値の正負符号、すな
わち、被測定物表面の傾斜面の傾き方向の情報が含まれ
ている。

【００５０】また、傾斜面および水平面の情報を含んだ
画像を作成するために、上記Ｌｓにより、例えば、Ｌｓ
＞Ｓ１では５（一方の傾斜面）、Ｓ２＞Ｌｓ＞Ｓ３では
３（水平面）、Ｓ３＞Ｌｓ＞−Ｓ３では２（背景）、−
Ｓ３＞Ｌｓ＞−Ｓ２では３（水平面）、−Ｓ１＞Ｌｓで
は１（他方の傾斜面）、その他の場合を４、とした５値
画像を作成することにより、メモリ容量を節約しつつ傾
斜面方向の情報を含んだ合成画像を作成することができ
る。

【００５１】判定回路４２は、検出した傾斜面、水平面
の面積、分布の数に基づきはんだぬれ状態を判定する。
判定は、傾斜面と水平面との特徴量を検出し、図１０に
示すように、「良品」、「なし」、「過多」、「一部な
し」、「ぬれむら」を判定する。「なし」では、リード
のほとんどが水平面となるためリード面積に対する水平
面面積の割合により判定し、水平面面積の割合が所定値
以上のとき「なし」と判定する。「過多」は、「良品」
と同じ傾斜面の傾きがリード中央付近に表れるので、図
１０に示すようにリード中央付近にウィンドウＷ１を設
定し、そのウィンドウＷ１内での傾斜面面積を計測し、
傾斜面面積が所定値以上の場合「過多」と判定する。
「一部なし」はリード付け根付近にはんだが塗られてい
ない欠陥であるため、リード付け根付近にウィンドウＷ
２を設定し、そのウィンドウＷ２内の水平面面積の割合
を計測し、水平面面積の割合が所定値以上のとき「一部
なし」と判定する。「ぬれむら」は、リード全体での、
一かたまりとなった傾斜面面積と数、水平面面積と数に
より判定を行い、傾斜面面積が所定値以上の部分が所定
の数以上、水平面面積が所定値以上の部分が所定の数以
上のとき「ぬれむら」と判定する。これらの判定は、リ
ード１本ずつについて行う。判定結果としては、ＩＣの
はんだぬれ不良リードの有無、およびそのリード本数と
不良判定を出力する。

【００５２】上記実施例では、両方の傾斜面の情報を得
るために、２つの照明装置を用い両側から照明を行って
いるので、１回の移動で左右両方からの照明による画像
が得られ、高速に撮像を行うことができる。

【００５３】なお、上記では被測定物表面上に直線上の
輝線が得られる光線束を用いた例について説明したが、
被測定物表面上にスポット状の輝線が得られる光ビーム
を用いて、ＩＣをＸ、Ｚ方向に移動させて２次元走査し
てもよく、ＩＣを停止させた状態でポリゴンミラーやレ
ゾナントスキャナー等の走査装置を用いて２次元走査し
てもよい。また、被測定物表面上に直線上の輝線が得ら
れる光線束を用い、ＩＣを停止させた状態でポリゴンミ
ラーやレゾナントスキャナー等の走査装置を用いて一方
向に走査することにより２次元走査してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、起状の小さななめらかな凹凸を持つ被測定物表面
の表面性状をも計測することができる、という効果が得
られる。

【００５５】また、請求項２の発明によれば、起状の小
さななめらかな凹凸を持つ被測定物表面の表面性状をも
計測することができると共に、照射部に直線状の輝線が
得られる光を用いているため、主走査方向または副走査
方向に輝線を一致させて、主走査方向に輝線を一致させ
た場合には副走査方向、副走査方向に輝線を一致させた
場合には主走査方向に走査することにより２次元走査が
行えるので、走査が簡単になる、という効果が得られ
る。

【００５６】そして、請求項３の発明によれば、起状の
小さななめらかな凹凸を持つ被測定物表面の表面性状を
も計測することができると共に、光源手段に対する入射
光軸の位置関係が定められた分離手段を用い、さらに光
源手段および分離手段と被測定物とを相対移動させるの
で、被測定物表面からの反射光の強度を照射された入射
方向に応じて分離して検出することにより、相対移動に
応じて変化し得る被測定物表面の傾斜方向及び傾斜度合
いを、一方向に相対移動するだけで容易に検出すること
ができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リードはんだぬれ状態を示す図である。

【図２】本発明の実施例のブロック図である。

【図３】ＴＶカメラ、ＩＣ及び照明装置の位置関係を示
すブロック図である。

【図４】ＴＶカメラで撮影された画像を示す図である。

【図５】撮影装置と照明装置との位置関係を示すブロッ
ク図である。

【図６】分光フィルタとラインセンサとの位置関係を示
す斜視図である。

【図７】ａ、ｂ、ｃ、ｄは反射光のセンサ方向強度を示
す線図である。

【図８】リードとメモリに記憶された輝度とを示す線図
である。

【図９】合成画像の作成方法を説明するための線図であ
る。

【図１０】各検査項目の４値画像とウインドの例を示す
平面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北岡 広宣 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小関 修 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山本 新 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる方向から被測定物表面の同一位置
   に照射される分離可能な複数の光によって被測定物表面
   を走査する走査手段と、 被測定物表面から反射された光を照射された方向に対応
   する光毎に分離する分離手段と、 分離された各々の光の強度を検出する検出手段と、 検出された光の強度に基づいて光強度画像を合成する画
   像合成手段と、 を含む表面性状検出装置。
2. 【請求項２】 異なる方向から被測定物表面の同一位置
   に照射されると共に、照射部に直線状の輝線が得られる
   分離可能な複数の光によって被測定物表面を２次元走査
   する走査手段と、 被測定物表面で反射された光を照射された方向に対応す
   る光毎に分離する分離手段と、 直線状の輝線と対応する方向に配列された多数の受光素
   子から成る複数の受光素子群を備え、分離された各々の
   光の強度を検出する検出手段と、 検出された光の強度に基づいて光強度画像を合成する画
   像合成手段と、 を含む表面性状検出装置。
3. 【請求項３】 異なる方向から被測定物表面の同一位置
   に互いに分離可能な複数の光を照射する光源手段と、 一定方向の入射光軸を有し該入射光軸と光源手段との位
   置関係が予め定められると共に、被測定物表面から反射
   された光の前記入射光軸成分を照射された方向に対応す
   る光毎に分離する分離手段と、 光源手段および分離手段と被測定物とを互いに相対的に
   移動させる走査手段と、 分離された各々の光の強度を検出する検出手段と、 走査手段による移動に伴い変化し得る検出された光の強
   度に基づいて光強度画像を合成する画像合成手段と、 を含む表面性状検出装置。