JPS5860593A

JPS5860593A - 形状検出方法と装置

Info

Publication number: JPS5860593A
Application number: JP56158044A
Authority: JP
Inventors: 中川　泰夫; 良忠押田; 石毛　完治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1983-04-11
Also published as: JPS6339841B2; US4553844A

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】本発明は、プリント板はんだ付部、プリント板実装部品
などの微小立体形状を検出する方法及び装置に係り、特
に被測定物表面での２次、３次反射によるノイズをなく
した検出方法及び装置に関する。

近年の半導体の技術指向は、小形化することである。こ
れに伴って他の関連技術の開発が要求されるようになっ
てきている。中でも品質保証の点で検貴技術の開発は、
不可欠なものとなっている。

従来の微小室陣形状検査の一例として、プリント板上の
電子部品のはんだ付部の検査をあげ、説明する。

第１図において、電子部品１のリード２は、プリント板
３上に設けたう／ド４にはんだ付される。

１このはんだ付部の形状を検査するのに、従来は、第２
図に示すように、上方に配置したスリット投光器６によ
り、はんだ付部にスリット状輝線を投光して、これを斜
め横から像検出器７によって検出する光切断法によって
行なわれていた。

この検出像は、第３図に示すように、投光されたスリッ
ト輝線８　、９．１０．１１．１２で構成される光切断
像としてとらえられ、被測定物の形状水検出される。

しかしながら、ここに示したけんだ細部のように、測定
対象面が、鏡面又は光沢面を有してし・ると、スリット
輝線の反射が生じる。例えば第３図１３は、はんだフィ
Ｖット部５でスリット輝線８が正反射し、この１３があ
たかもスリット輝線のように検出される。１４も同様に
１２の正反射輝線である。

又測定対象面が、鏡面又は光沢面の場合は、スリット輝
線９．１０が、　１３　、１４に比べて暗くなることも
生ずる。

その結果、従来技術では、これら異常反射によって、正
しい光切断像が得られないという欠点があった。

本発明は、上記欠点を解決した微小立体形状の検出方法
及び装置を提供せんとするものである。

即ち、本発明は、測定対象物表面からの異常反射による
形状の誤検出を防ぐたｄ、に、従来の″スリット輝線で
はなくスポット状の光を測定対象物に当て、このスポッ
ト状の光を水平方向に走査させ、検出実像面上の各瞬に
おけるス、Ｉ？ソト像位置を通過するスポット走査方向
に垂直な方向のみから、スポット像を検出するようにし
ｋものであって、二つのフーリエ変換レンズを、がＩレ
バノミラー等の光線゛偏向器を中心にして対称の位置に
配設することによって、二つのフーリエ変換レンズのフ
ーリエ変換面が光線偏向器上で一致するようになし、−
万のフーリエ変換レンズの実像面上に、レーザ点光源と
、−次元イメージセンサなとの充電変換器を配置し、他
方のフーリエ変換レンズの実像面上において、レーデス
ポットと光電変換器の対応物点を一致させるように二つ
の反射ミラーを設け、この二つのミラーを介して、光線
偏向器によりし一ザスポットを測定対象物上で走査し、
その実像を常に光電変換器上に結像させるようにしたこ
とを特徴とする。

以下その詳細を図に示した実施例をもとに説明、する。

先ず光学系の構成図で示した第４図において、本実施例
の説明を容易にするために、フーリエ変換レンズ１６０
光軸を冴、もう一方のフーリエ変換レンズ１７の光軸を
６とし、光線偏向器１８の回転中心を２６とする。又光
軸５を通シ水平方向をＸ、これと直角方向をｙとし、こ
れに対応し、光軸冴を通るｘ／　、　ｙ／の′座標軸を
設定する。二つのツーＩＪ　工変換レンズ１６　、　！
７は、それぞれの光軸詞、２５が、光線偏向器１８の回
転中心局に垂直な同一平面上にあり、且つ光線偏向器１
８上で交るように配設されている。又レーデ光源１５は
、その点光源１発光点が、フーリエ変換レンズ１６の物
面上で且つ光軸スからｙ′軸方向にずれた位置に配設さ
れ、光軸スと平行なレーザビームが発せられるようにな
っている。

２１は、光電変換器であって、レーデ光源１５と同一子
午線上に設けられている。又１９，２０は、反射ミラー
であって、フーリエ変換レンズ１７からの光線を、反射
ミラー１９にて反射させて被測定物上にレーザスポット
像を得、このレーザスポット光束ヲ、フーリエ変換レン
ズ１７に入射させるようになっている。第５図は、装置
の具体的な実施例であって、ヘッド部２１とは、第４図
で説明した位置関係で、レーザ光源１５、フーリエ変換
レンズ１６、光線偏向器１８、及び光電変換器２１が内
蔵されている。又反射ミラー１９．２０は、ミラー保持
機構ｎ、２３によって、フーリエ変換レンズ１７に保持
されている〇な′お、第４図、第５図には、各構成部品
の保持礪構及び周辺の電気回路、外乱光の入射を防ぐ遮
光カバー等は、図示省−路している。

次に本実施例の検査原理を説明する。先ずレー枦光源１
５から発せられたレーザビーム（実線矢印で示す）は、
フーリエ変換レンズ１６でフーリエ変換され、光線偏向
器１８において、光軸冴と交わる斜の光束となる。一方
光線偏向器１８の回転中心あけ、フーリエ変換し／ズ１
７のフーリエ変換向上に・くるようにしておくと共に、
被測定物は反射ミラー１９を介して、フーリエ変換レン
ズ１７の物面上で且つ光軸６付近に置く。反射ミラー１
９は、Ｘ軸に平行な平面で、フーリエ変換レンズ１７か
ら出た光軸６と並行なレーザビームが物面上でＸ軸と交
わるよう傾けて設定しておく。この時光線偏向器１８で
反射した光束は、フーリエ変換レンズ１７により逆フー
リエ変換され、反射ミラー１９を介して被測定物上にレ
ーザスポットを生じさせる。このレーザスポットは、光
線偏向器１８が、回転中心局を中Ｉ６に、その回転角を
鋸歯状に変化させると、光線偏向器１８からの光束の向
きが変化するため、被測定物上で、Ｘ軸と並行な方向に
例えばＡからＢへ移動する。このようにしてレーザスポ
ットの走査を実現する。

一方検出側は、このレーザスポットを破線矢印で示すよ
うに、反射ミラー加により光軸δと並行な光束として、
フーリエ変換レンズ１７に入射し、フーリエ変換像を得
、このフーリエ変換像は、光線偏向器１８で、光軸スと
変わる斜めの光束となる。

この光束は、光線偏向器１８で反射され、光軸瀕とｙ′
軸で形成される平面上の光束となり、フーリエｆ渓レン
ズ１６で逆フーリエ変換され、フーリエ変換レンズ１６
の物面上ｙ′軸方向の子午線上に配置した光電変換器２
１上にレーザスポットの実像を生せしめる。レーザスポ
ットのＸ軸方向走査は、光線偏向器１８の回転によって
生じるため、光線偏向器１８を介してフーリエ変換レン
ズ１６の物面上に結像されるレーデスポットの実像は、
常に光電変換器２１上に生ずる。そして、被測定物の高
さが変化すると、それに応じて、レーデスポットの実像
は、充電変換器２１上のｙ′軸上を変位する。

この光学系は、反射ミラー１９で反射したレーザビーム
が被測定物に垂直に照射され、これ・を反射ミラー加を
介して、斜め横から検出する状１１に配置される。なお
、第５図で示す被測定物上のレーザスポットは、紙面と
垂直な方向に走査される。

この光線偏向器１８の鋸歯状走査（Ｘ軸方向走査）と、
この−回の走査量に多数回の光電変換器２１の内部走査
（ｙ’軸方向走査）との組合せにより、光電変換器２１
からは、被測定物の光切断像が得られる。

次に本実施例の作用を説明する。第６図において、レー
ザスポラ）２７は、プリント基板材上にある。この時は
んだフィレット５上では、レーザスポラ）２７を反射し
て検出する反射像列を生ずる。

これは第３図（従来例）に示す１３と同じである。

しかしながらこの瞬間において、光電変換器２１は、破
線で示す四の位置のみを検出しているから反射像路を検
出することはない。又、第７図のようにはんだフィレッ
ト５上にレーデスポラ）２７が当った時、プリント基板
材にレーザスポットが当っていないため、その時の検出
位置器上には、反射像列は存在せず、レーザスポラ）２
７の像のみが検出される。

なお、上述した実施例において、光電変換器２１として
、光切断像そのものを得る１次元イメ〜ノセ／す、又は
、垂直走査を殺すか、或は垂直方向の一定値での映像信
号として抽出するイメージディセクタやＴＶ撮像管、又
は２次元イメーノ七／すを用いてもよい。

或は、単にレーデスポット像のｙ座標を検出するものと
してＰｉｎフォートダイオードなどのボッジョンセンサ
を使用することもできる。

又、上述の実施例では、第５図に示したように被測定物
に垂直にレーザスポラ１を照射し、これを斜め横から検
出したが、こオＬを斜め横からレーザスポットを照射し
、これを垂直上方から検出したり、斜め横からレーザス
ポットを照射し、反射側斜め横から検出するなど、従来
用いら・れてきた光切断法の投光、検出関係のいづれで
あってもよい。さらに光線偏向器として、がルパノミラ
ー。

回転多面鏡１回転子行ミラー、ＡＯ偏向器などの光線偏
向器−などがある。又、上述の実施例では、二つの反射
ミラーによって投光検出の両光を折曲げて使用したが、
これは、１つのミラーで投光。

検出のいづれかの光束を折曲げ、他方をミラーなしで直
接観察する構成でもよく、これに限定されるものではな
い。

以上鮮述した通り本発明によれば、二つのフーリエ変換
レンズを使用し、被測定物にレーデスポットし、光線偏
向器によって、レーデスポットを走査させ、これを光電
変換器によって実像としてとらえるようにしたので、反
射像を検出することなく、レーデ光線の走査部分のみを
検出することができ、鏡面又は光沢面を有する被測定物
であってもその表面での２次３次反射による４ノイズを
皆無にし、正しい微小形状の検査かできる検出方法並び
に装置を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被測定物の一例として、電子部品のリードを
ノリント板上のランドにはんだ付した部分を示した説明
用図、第２図及び第３図は、従来例であって、第２図は
、その構成を、第３図は、その問題点をそれぞれ示した
図である。第４図乃至第７図は本願実施例であって、第
４図は本発明の光学系構成図、第５図は、第４図で示し
た光学構成を共産的装置として示した側面図、第６図及
び第７図は、本願実施例におけるレーザスポット位置と
その検出位置とを例示しだ説明用図である。１５・・・レーザ光源、１６　、１７・・・フーリエ変
換レンズ、１８・・・光線偏向器、１９．２０・・・反
射ミラー、２１・・・光電変換器。代理人　弁理士　秋　本　止　実

Claims

【特許請求の範囲】ｌ、　レーデ光源からのレーデ光線を、フーリエ変換レ
ンズに入射し、このレーデ光線を光線偏向器にて反射さ
せ、この反射光束を、別のフーリエ変換レンズに入射し
て逆フーリエ変換させ、この逆フーリエ変換されたレー
ザ光線を反射ミラーで反射させて、被測定物上にレーザ
スポットし、このスポット光線を別の反射ミラーで光束
としてフーリエ変換レンズに入射し、この入射光線を光
線偏向器にて光束として、フーリエ変換レンズに入射し
、光電変換器にレーザスポットの実像を生じるようにし
た形状検出方法。２、　レーデ光源と、光電変換器と、光線偏向器と、二
つのフーリエ変換レンズ及び反射２ラーとから成り、前
記二つのフーリエ変換レンズをそれらフーリエ変換面が
両レンズの光軸上で交るように配設され、該光線上に光
線偏向器を設け、一方のフーリエ変換レンズの物面上に
光電変換器を配設すると共に、該光電変換器と同一子午
線上にレーザ光源を配設し、他方のフーリエ変換レンズ
の物面上に、被測定物上にレーザスポット実像を得るた
めの反射ミラーを設けたことを特徴とする形状検出装置
。