JPS6339841B2 - - Google Patents

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。これに伴つて他の関連技術の開発が要求さ
れるようになつてきている。中でも品質保証の点
で検査技術の開発は、不可欠なものとなつてい
る。

従来の微小立体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上に設けたランド４にはんだ付され
る。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ツ
ト投光器６により、はんだ付部にスリツト状輝線
を投光して、これを斜め横から像検出器７によつ
て検出する光切断法によつて行なわれていた。

この検出像は、第３図に示すように、投光され
たスリツト輝線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
状が検出される。

しかしながら、ここに示したはんだ付部のよう
に、測定対象面が、鏡面又は光沢面を有している
と、スリツト輝線の反射が生じる。例えば第３図
１３は、はんだフイレツト部５でスリツト輝線８
が正反射し、この１３があたかもスリツト輝線に
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、スリツト輝線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
つて、正しい光切断像が得られないという欠点が
あつた。

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めに、従来のスリ
ツト輝線ではなくスポツト状の光を測定対象物に
当て、このスポツ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ポツト像位置
を通過するスポツト走査方向に垂直な方向のみか
ら、スポツト像を検出するようにしたものであつ
て、二つのフーリエ変換レンズを、ガルバノミラ
ー等の光線偏向器を中心にして対称の位置に配設
することによつて、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、一方のフーリエ変換レンズの実像面上に、
レーザ点光源と、一次元イメージセンサなどの光
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、レーザスポツトと光電変換器
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
によりレーザスポツ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１６の光軸を２４、もう一方のフーリエ
変換レンズ１７の光軸を２５とし、光線偏向器１
８の回転中心を２６とする。又光軸２５を通り水
平方向をｘ、これと直角方向をｙとし、これに対
応し、光軸２４を通るx′，y′の座標軸を設定す
る。二つのフーリエ変換レンズ１６，１７は、そ
れぞれの光軸２４，２５が、光線偏向器１８の回
転中心２６に垂直な同一平面上にあり、且つ、光
線偏向器１８上で交るように配設されている。又
レーザ光源１５は、その点光源発光点が、フーリ
エ変換レンズ１６の物面上で且つ光軸２４から
y′軸方向にずれた位置に配設され、光軸２４と平
行なレーザビームが発せられるようになつてい
る。２１は、光電変換器であつて、レーザ光源１
５と同一子午線上に設けられている。又１９，２
０は、反射ミラーであつて、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ツト像を得、このレー
ザスポツト光束を、フーリエ変換レンズ１７に入
射させるようになつている。第５図は、装置の具
体的な実施例であつて、ヘツド部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１
９，２０は、ミラー保持機構２２，２３によつ
て、フーリエ変換レンズ１７に保持されている。

なお、第４図、第５図には、各構成部品の保持
機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、図示省略している。

次に本実施例の検査原理を説明する。先ずレー
ザ光源１５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２４
と交わる斜の光束となる。一方光線偏向器１８の
回転中心２６は、フーリエ変換レンズ１７のフー
リエ変換面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２５付近に置く。反
射ミラー１９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２５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
ーザスポツトを生じさせる。このレーザスポツト
は、光線偏向器１８が、回転中心２６を中心に、
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ツトの走査を実
現する。

一方検出側は、このレーザスポツトを破線矢印
で示すように、反射ミラー２０により光軸２５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２４と交わる斜めの
光束となる。この光束は、光線偏向器１８で反射
され、光軸２４とy′軸で形成される平面上の光束
となり、フーリエ変換レンズ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２１上にレー
ザスポツトの実像を生ぜしめる。レーザスポツト
のｘ軸方向走査は、光線偏向器１８の回転によつ
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ザスポ
ツトの実像は、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、レーザスポツトの実像は、光電変換器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２０を介して、斜め横から検出する状態
に配置される。なお、第５図で示す被測定物上の
レーザスポツトは、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、この一回の走査間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、レーザスポツト２７は、プリント基板材上に
ある。この時はんだフイレツト５上では、レーザ
スポツト２７を反射して検出する反射像２８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２９の位置のみを検出して
いるから反射像２８を検出することはない。又、
第７図のように、はんだフイレツト５上にレーザ
スポツト２７が当つた時、プリント基板材にレー
ザスポツトが当つていないため、その時の検出位
置２９上には、反射像２８は存在せず、レーザス
ポツト２７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２
１として、光切断像そのものを得る１次元イメー
ジセンサ、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
デイセクタやTV撮像管、は２次元イメージセン
サを用いてもよい。

或は、単にレーザスポツト像のｙ座標を検出す
るものとしてPinフオトダイオードなどのポジシ
ヨ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ツトを照射し、これ
を斜め横から検出したが、これを斜め横からレー
ザスポツトを照射し、これを垂直上方から検出し
たり、斜め横からレーザスポツトを照射し、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つてもよ
い。さらに光線偏向器として、ガルバノミラー、
回転多面鏡、回転平行ミラー、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つ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。

以上詳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、被測定物にレーザスポ
ツトし、光線偏向器によつて、レーザスポツトを
走査させ、これを光電変換器によつて実像として
とらえるようにしたので、反射像を検出すること
なく、レーザ光線の走査部分のみを検出すること
ができ、かつ拡散性（偏光解消性）を有するプリ
ント基板材やはんだのくもつた部分あるいは大き
な面の傾きを有するものに適用しても立体形状を
検出することができ、かつ鏡面又は光沢面を有す
る被測定物であつてもその表面での２次３次反射
によるノイズを皆無にし、正しい微小形状の検査
が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
リードをプ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
例であつて、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つて、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
構成を具体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ツト
位置とその検出位置とを例示した説明用図であ
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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ光源からのレーザ光線を一方のフーリ
   エ変換レンズの物面上でかつ光軸からはずれた位
   置に入射し、この光線を光線偏向器にて反射さ
   せ、この反射光束を他方のフーリエ変換レンズの
   前記一方のフーリエ変換レンズのレーザ光線と同
   一子午線上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一方の反射ミ
   ラーで反射させて被測定物上にレーザスポツト
   し、このレーザスポツト光線を他方の反射ミラー
   で光束として他方のフーリエ変換レンズに前記レ
   ーザ光線と同一子午線上に入射し、この入射光線
   を光線偏向器にて光束として一方のフーリエ変換
   レンズに前記レーザ光線と同一子午線上に入射
   し、前記レーザ光源と同一子午線上に設置された
   光電変換器にレーザスポツトの実像を生じさせる
   ことを特徴とする形状検出方法。 ２ レーザ光源と、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ミラーと
   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わるよ
   うに配設され、該光軸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でかつ光軸からは
   ずれた位置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で光軸よりは
   ずれた子午線上に、被測定物上かせ反射したレー
   ザスポツ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。