KR20040067909A

KR20040067909A - 기판 검사 장치 및 기판 검사 방법

Info

Publication number: KR20040067909A
Application number: KR1020040002863A
Authority: KR
Inventors: 다나카히로후미; 후나이와케이
Original assignee: 오에누 덴시 가부시키가이샤
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2004-07-30
Also published as: JP2004226127A

Abstract

하나의 장치 내에서 외관 검사와 X선 투과 검사를 가능하게 하여, 설치 공간을 줄임과 아울러 검사 시간을 단축할 수 있는 기판 검사 방법을 제공한다.

외관 검사부(2)에서 광을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하고, 그 반사광에 근거하여 광학 기준 화상을 생성하며, X선 검사부(3)에서 X선을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하고, 그 투과 상(像)을 X선 기준 화상으로서 생성하며, 외관 검사부(2)에서 광을 검사 대상으로 되는 프린트 기판에 조사하고, 그 반사광에 근거한 화상과 광학 기준 화상을 비교하는 것에 의해, 프린트 기판에서의 전자 부품의 접속 부분의 양부(良否)를 판별하며, X선 검사부(3)에서 양부가 판별된 프린트 기판에 X선을 조사하여 투과한 X선 상(像)을 촬영한 X선 상과 X선 기준 화상을 비교해서, 프린트 기판에서의 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별한다.

Description

기판 검사 장치 및 기판 검사 방법{SUBSTRATE INSPECTING APPARATUS AND METHOD THE SAME}

본 발명은 기판 검사 방법 및 기판 검사 장치에 관한 것으로, 특히, 프린트 기판에 실장된 SMT 부품이나 BGA(Ball Grid Array)나 CSP(Chip Scale Package)의 납땜 접합 상태를 CCD 카메라에 의한 자동 외관 검사와 X선 투과 화상에 의한 자동 X선 검사를 1대의 장치 내에서 실행하는 기판 검사 방법 및 기판 검사 장치에 관한 것이다.

서브미크론의 미세 가공 기술에 의해 LSI의 고집적화가 진행하여, 종래 복수의 패키지로 나뉘어져 있었던 기능을 하나의 LSI에 적재할 수 있게 되었다. 특히, 최근에는 필요한 핀 수가 현저히 증가함으로써, 종래의 QFP(Quad Flat Package)나 PGA(Pin Grid Array)로는 대응할 수 없게 되었기 때문에, BGA나 CSP 패키지가 다용되어 있다.

LSI의 BGA나 CSP 패키지는 초소형화에는 대단히 공헌한 반면, 납땜 부분이 눈에 보이지 않는다고 하는 특징이 있다. BGA나 CSP 패키지를 실장한 프린트 기판을 검사할 때, 통전 검사만으로는 신뢰성이 부족하기 때문에, 검사 부분에 광을 조사하여, 그 반사광을 읽어내어 화상 처리에 의해서 외관 검사를 하거나, X선을 검사 부분에 투과시켜 그 투과 광을 화상 처리하는 것에 의해 검사를 하는 X선 투과 검사 장치가 실용화되어 있다.

광학계를 이용한 외관 검사 장치로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 8-292018 호 공보에 기재되어 있고, X선 투과 검사 장치로서는 예를 들면 일본 특허 공개 평성 제 6-237077 호 공보에 기재되어 있다.

(특허문헌 1)

일본 특허 공개 평성 제 8-292018 호 공보(단락번호 0036∼0067, 도 1)

(특허문헌 2)

일본 특허 공개 평성 제 6-237077 호 공보(단락번호 0023∼0025, 도 2)

프린트 기판의 검사에서 신뢰성을 향상시키고자 하면, 상기 2개의 검사 장치에서 각각 외관 검사와 X선 투과 검사를 할 필요가 있다. 그것을 위해서는 2개의 검사 장치를 설치하여, 한쪽의 검사 장치에서 프린트 기판의 검사를 완료하면, 그프린트 기판을 다른쪽의 검사 장치로 이송하여 검사하는 공정이 필요하게 된다. 이 때문에 2개의 검사 장치의 설치 장소가 필요하게 될 것뿐만 아니라, 프린트 기판을 2개의 검사 장치로 이송하기 위한 인원도 필요하게 된다. 또한, 검사 공정에서의 시간이 길어져 버린다고 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 주된 목적은, 하나의 장치 내에서 외관 검사와 X선 투과 검사를 가능하게 하여, 설치 공간을 좁게 하고 또한 검사 시간을 단축할 수 있는 기판 검사 방법 및 검사 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 기판 검사 장치의 외관도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 기판 검사 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 3은 반송 기구의 개략 구성을 도시한 도면,

도 4는 기판 검사 장치의 내부 구조도,

도 5는 워크의 반입 상태를 도시한 도면,

도 6은 검사 스테이지에 워크를 고정한 상태를 도시한 도면,

도 7은 워크의 위치 결정 상태를 도시한 도면,

도 8은 X선 화상의 취입과 2차원 자동 검사의 상태를 도시한 도면,

도 9는 워크의 반출 동작을 도시한 도면,

도 10은 본 발명의 일 실시예에서의 기판 검사 장치에서의 워크의 반입·반출 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 11은 본 발명의 일 실시예에서의 X선 투과 검사를 위한 템플레이트 등록 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 12는 프로그램명과 기판 외형 사이즈 입력 화면의 표시예,

도 13은 기판 반입을 지시하는 화면의 표시예를 나타내는 도면,

도 14는 위치 결정할 때의 디스플레이에 표시되는 화면의 표시예,

도 15는 템플레이트 화상의 표시예를 나타내는 도면,

도 16은 회전 보정 및 검사 영역의 지정 화면을 도시한 도면,

도 17은 2치화 레벨 및 검사 제외 영역의 지정 화상을 도시한 도면,

도 18은 이면(裏面) 실장 부품의 지정 화면을 도시한 도면,

도 19는 땜납 마무리 지정 화상을 도시한 도면,

도 20은 테스트 런닝에 의한 결과 화상의 일례를 도시한 도면,

도 21은 외관 검사측에서 검사 기판이 결정된 경우의 검사 개시로부터 종료까지의 동작을 설명하기 위한 흐름도,

도 22는 X선 투과 검사측에서 검사 기판이 결정된 경우의 검사 개시로부터 종료까지의 동작을 설명하기 위한 흐름도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 검사 장치 2 : 외관 검사부

3 : X선 검사부 20, 30 : 제어부

21 : 개구부 22, 32 : 키보드

23, 33 : 마우스 24, 34 : 디스플레이

25 : 2축 드라이버 26 : 에리어 카메라

35 : 3축 드라이버 36 : X선 콘트롤러

37 : X선원 38 : 카메라

39 : 정렬 카메라 40 : 반송 기구

41, 43 : 워크 스테이지 42 : 반송 컨베이어

44 : 보조 컨베이어 51∼56 : 반송 레일

57 : 반입 셔터 58 : 반출 셔터

61∼64 : 반송 폭 확인 센서 65∼68 : 센서 검출용 금구

본 발명은, 프린트 기판에 장착된 전자 부품의 접속 상태의 외관 검사 및 X선 투과 검사를 장치 내에서 병행하여 실행하는 기판 검사 방법으로서, 외관 검사부에서 광을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거해서 광학 기준 화상을 생성하는 제 1 단계와, X선 검사부에서 X선을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 투과상을 X선 기준 화상으로서 생성하는 제 2 단계와, 외관 검사부에서 광을 검사 대상으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거해서 화상과 광학 기준 화상을 비교하는 것에 의해 프린트 기판에서의 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하는 제 3 단계와, X선 검사부에서, 제 3 단계에서 양부 판별된 프린트 기판에 X선을 조사하여 투과한 X선 상(像)을 촬영한 X선 상과 X선 기준 화상을 비교해서 프린트 기판에서의 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하는 제 4 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 하나의 장치 내에서 외관 검사와 X선 투과 검사를 가능하게 하여, 설치 공간을 좁게 하고 또한 검사 시간을 단축할 수 있다.

또한, 제 2 단계는, 기준으로 되는 프린트 기판의 투과상 상에서 검사 위치를 특정하여 2치화하고, 검사 제외 영역과 이면 실장 부품을 선택하여 마스크해서, X선 기준 화상의 검사 임계값을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또, 제 2 단계는 X선 기준 화상으로서 복수의 프린트 기판의 투과 화상을 평균화하여 구하는 것을 특징으로 한다.

외관 검사부측에서 검사 기판이 확정되었을 때는 해당 외관 검사측에서 사용자 정보를 취득하고, X선 검사부측에서 검사 기판이 확정되었을 때는 해당 X선 검사부측에서 사용자 정보를 취득하는 것을 특징으로 한다.

다른 발명은, 프린트 기판에 장착된 전자 부품의 접속 상태를 검사하는 기판 검사 장치로서, 프린트 기판의 외관 검사를 하는 외관 검사부와, 프린트 기판에 X선을 조사하여 X선 투과 검사를 하는 X선 투과 검사부와, 외부로부터 반입한 프린트 기판을 외관 검사부로부터 X선 검사부로 반송하는 반송 수단과, 외관 검사부에서 광을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거해서 광학 기준 화상을 생성하고, 해당 프린트 기판을 기판 반송 수단에 의해 X선 투과 검사부로 반송하여 X선 검사부에서 X선을 조사해서 그 투과상을 X선 기준 화상으로서 생성하는 제 1 모드와, 외관 검사부에서 광을 검사 대상으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거한 화상과 광학 기준 화상을 비교하는 것에 의해 프린트 기판에서의 상기 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하여, 판별된 프린트 기판을 기판 반송 수단에 의해 X선 투과 검사부로 반송하고, X선 검사부에서 X선을 조사하여 투과한 X선 상을 촬영한 X선 상과 X선 기준 화상을 비교하여, 프린트 기판에서의 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하는 제 2 모드를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 기판 검사 장치의 전체 외관도이다. 도 1에 있어서, 기판 검사 장치(1)는 외관 검사부(2)와 X선 검사부(3)가 일체화되어 구성되어 있다. 외관 검사부(2)는 장치 내의 제 1 영역에 마련되고, 검사 대상으로 되는 프린트 기판에 광을 조사하여, 그 반사광을 화상 처리해서 프린트 기판에 실장된 모든 SMT 부품의 납땜 접합 상태를 검사한다. X선 검사부(3)는 장치 내의 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역에 마련되고, BGA, CSP 패키지·쉴드 케이스 내· 프이렛트리스 SMD 등의 외관 검사에서 보이지 않는 부분에 대해 X선을 조사하여 X선 투과 화상에 의한 자동 X선 검사를 한다.

또, 이 실시예의 기판 검사 장치(1)에서는, 워크인 프린트 기판을 외관 검사부(2)에서 외관 검사한 후에 X선 검사부(3)에 반송함과 동시에 새로운 워크를 외관 검사부(2)에 반송하여 외관 검사가 종료된 워크의 X선 검사를 하는 동시에, 새로운 워크의 외관 검사가 병행되어, 검사 시간의 단축이 도모되고 있다.

또한, 이 실시예의 기판 검사 장치(1)에서는, 브리지, 납땜 과다, 납땜 과소, 어긋남, 이물질, 오픈, 보이드의 각 검사가 행하여진다. 브리지는 납땜 과다,어긋남, 메탈 마스크의 손상 등에 의해 인접하는 단자끼리가 쇼트되는 상태이고, 납땜 과다는 메탈 마스크의 손상, 기판의 어긋남, 높이 조정 불량 등에 의해서 발생한다. 납땜 과소는 어긋남, 메탈 마스크 막힘, 인쇄 불량 등에 의해 발생하고, 이물질은 저항, 콘덴서 등의 작은 부속 물품이 날아온 것에 의해서 발생한다. 오픈은 가열 불량, 인쇄 불량 등에 의해서 납땜이 접속되어 있지 않은 상태이며, 보이드는 기판 불량, 가열 등에 의해 땜납 볼 내에 구멍이 발생하는 상태이다.

외관 검사부(2)의 정면에는 키보드(22)와 마우스(23)가 마련되어 있고, 상부에는 디스플레이(24)가 마련되어 있다. X선 검사부(3)의 정면에는 키보드(32)와 마우스(33)가 마련되어 있고, 상부에는 디스플레이(34)가 마련되어 있다. 각 키보드(22, 32) 및 마우스(23, 33)는 각종 데이터를 입력하기 위해서 조작된다. 디스플레이(24, 34)는 각종 데이터를 표시한다. 외관 검사부(2)의 측면에는 검사 대상으로 되는 프린트 기판이 삽입되는 개구부(21)가 형성되어 있고, 내부에는 삽입된 프린트 기판을 반송하기 위한 인라인의 반송 기구(40)(후술하는 도 3에 나타냄)가 마련되어 있다. 따라서, 기판 검사 장치(1)를 도시하지 않은 부품 실장 장치에 인접하여 배치하면, 모든 기판의 전부품을 조립 직후에 자동 검사하는 것이 가능해져, 프린트 기판을 이송하여 바꾸거나 하는 시간을 생략할 수 있어, 절약화에 기여할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 기판 검사 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 있어서, 도 1에 나타낸 키보드(22)와, 마우스(23)와, 디스플레이(24)는 외관 검사용 제어부(20)에 접속되어 있고, 키보드(32)와,마우스(33)와, 디스플레이(34)는 X선 검사용 제어부(30)에 접속되어 있다. 제어부(20, 30)는 각각 범용 퍼스널 컴퓨터로 구성되어 있다.

한쪽의 제어부(20)에는 2축 드라이버(25)가 접속되어 있고, 이 2축 드라이버(25)는 이동 수단으로서의 워크 스테이지(41)를 XY 방향으로 이동시킨다. 워크 스테이지(41)에는 에리어 카메라(26)가 마련되어 있다. 에리어 카메라(26)는 예를 들면 CCD 카메라 등에 의해서 구성되어 워크의 위쪽으로부터 워크의 화상을 촬상하여, 그 화상 출력을 제 1 판별 수단으로서의 제어부(20)에 출력한다. 이와 같이 에리어 카메라(26)를 워크 스테이지(41)에 의해서 XY 방향으로 자유롭게 이동할 수 있기 때문에, 프린트 기판에서의 모든 영역의 검사가 가능하게 된다. 제어부(20)는 그 화상 출력을 처리하여 외관 검사를 한다.

다른쪽의 제 2 판별 수단으로서의 제어부(30)에는 3축 드라이버(35)와 X선 제어기(36)가 접속되어 있다. 3축 드라이버(35)는 워크 스테이지(43)를 XYZ 방향으로 이동시킨다. 워크 스테이지(43)에는 외관 검사가 종료된 워크가 반송된다. X선 제어기(36)는 X선원(37)을 제어하여, 워크 스테이지(43) 상의 워크에 X선을 조사시킨다. X선원(37)에 대향하도록 카메라(38)가 고정적으로 마련되어 있고, 카메라(38) 근방에는 정렬(alignment) 카메라(39)가 마련되어 있다.

외관 검사부(2)에서는 워크가 고정되어 워크 스테이지(41)가 XY 방향으로 이동하도록 구성되어 있지만, X선 검사부(3)에서는 X선원(37)과 카메라(38)가 대향하여 고정되어 있고, 워크 스테이지(43)가 XYZ 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다. 이것은 X선원(37)과 카메라(38)를 대향시킨 상태에서 XYZ 방향으로 이동 가능하게 하고자 하면, 장치의 규모가 커져 버리기 때문이다.

카메라(38)는 워크 스테이지(43) 상의 워크를 투과한 X선 상을 촬영하여, 그 촬영 출력을 제어부(30)에 인가한다. 정렬 카메라(39)는 화상 상에서의 워크의 위치 결정을 하기 위해서, 워크 상의 소정의 마크나 기호 등을 촬상한다. 이 정렬 카메라(39)도 예를 들면 CCD 카메라 등에 의해서 구성되어 있다.

제어부(20, 30)는 전기적으로 접속되어 있고, 제어부(20)에 의한 외관 검사의 결과는 제어부(30)에 인가되며, 제어부(30)는 카메라(38)의 촬영 출력에 근거하여 X선 화상의 양부를 판정하여, 그 판정 결과를 외관 검사 결과와 함께 외부에 출력한다. 이 외부 출력에 근거하여, 프린터 등에 의해서 검사 결과가 인자(印字)된다.

또, 이 실시예에서는, 도시하지 않은 스위치를 조작하는 것에 의해, 외관 검사 및 X선 투과 검사의 양쪽에 대하여 자동 검사 모드와 패스 모드 중 어느 하나를 설정할 수 있도록 되어 있다. 자동 검사 모드는 외관 검사 및 X선 투과 검사의 개개의 자동 검사를 실행하는 모드이며, 패스 모드는 제어부(20, 30)에 관계없이 반송 기구(40)를 동작시켜 프린트 기판의 각 검사를 하는 일없이 통과시키는 모드이다. 패스 모드는 프린트 기판에 장착되는 전자 부품이 비교적 대형인 부품이며, 외관 검사만으로 끝나서 X선 검사가 불필요한 경우나, X선 투과 검사만으로 끝나서 외관 검사가 불필요한 경우가 있기 때문에, 검사 시간을 단축하기 위해서 마련되어 있다.

이것에 의해, 외관 검사와 X선 투과 검사의 양쪽을 자동 검사 모드로 설정하고, 어느 한쪽을 자동 검사 모드로 설정하며, 다른쪽을 패스 모드로 설정하고, 양쪽을 패스 모드로 설정하는 것 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

도 3은 반송 기구의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 도 4는 기판 검사 장치의 내부 구조도이다.

도 3 및 도 4에 있어서, 반송 기구(40)는 워크를 반송하기 위한 레일(51∼56)을 포함한다. 레일(51, 52)은 외관 검사부(2) 내에 마련되어 있고, 레일(53∼56)은 X선 검사부(3) 내에 마련되어 있다. 앞측의 반송 레일(52)은 외관 검사부(2)의 도시하지 않은 개체에 고정되어 있고, 반송 레일(54, 56)은 X선 검사부(3)의 도시하지 않은 개체에 고정되어 있다. 뒤측의 반송 레일(51, 53, 55)은 화살표로 나타내는 폭 방향으로 이동 가능하게 되어 있으며, 워크의 폭에 따라 반송 레일(51과, 52, 53 및 54, 55와 56)의 간격이 조정된다.

즉, 반송 레일(51, 52)에 마련되어 있는 반송 폭 확인 센서(61, 62)의 양쪽이 워크를 검출할 수 있도록 반송 레일(51, 52)의 간격을 수동으로 결정할 수 있고, 반송 레일(53, 54)에 마련되어 있는 반송 폭 확인 센서(63, 64)의 양쪽이 워크를 검출할 수 있도록 반송 레일(53, 55 및 54, 56)의 간격을 결정할 수 있다. 이것에 의해 기판 반송 에러가 발생하거나, 기판이 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 반송 폭 확인 센서(61∼64)는 각각 제 1 및 제 2 영역에 워크가 존재하는지 여부를 검출하여, 각각의 검출 출력을 제어부(20, 30)에 인가한다.

또, 폭 조정은 폭 조정용 핸들을 마련하여, 이 핸들을 조작함으로써 실행하도록 하더라도 된다. 반송 레일(53∼56)의 우측단부에는 센서 검출용금구(65∼68)가 마련되어 있다.

반송 레일(51, 52) 상에는, 도 4에 도시하는 바와 같이 워크를 반송하기 위한 반송 컨베이어(42)가 마련되어 있고, 반송 레일(53∼56) 상에는 워크 스테이지(43)가 마련되어 있다. 워크 스테이지(43)의 반송 방향 전방측에는 보조 컨베이어(44)가 마련되어 있고, 이 보조 컨베이어(44)에 의해서 워크 스테이지(43) 상의 워크가 장치 외부로 배출된다. 반송 레일(53∼56) 상을 이동하는 워크 스테이지(43)의 움직임을 검출하기 위해서, 반송 레일(53∼56)의 우측 단부에는 센서 검출용 금구(65∼68)가 마련되어 있다.

또, 반송 레일(51과, 53, 52와 54)과의 사이 및 반송 레일(55, 56)의 개방단측에는 도 2에 나타낸 X선원(37)으로부터 발생한 X선이 외관 검사부(2)측 및 장치 외부로 누설되어 인체에 악영향을 미치게 하지 않도록 반입 셔터(57), 반출 셔터(58)가 배치되어 있다.

도 5는 워크의 반입 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 검사 스테이지에 워크를 고정한 상태를 도시하는 도면이고, 도 7은 워크의 위치 결정 상태를 도시하는 도면이고, 도 8은 X선 상의 취입과 2차원 자동 검사의 상태를 도시하는 도면이고, 도 9는 워크의 반출 동작을 도시하는 도면이며, 도 10은 워크의 반입으로부터 배출까지의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 또, 도 10(a)는 기판 반입 동작을 나타내고, 도 10(b)는 기판 반출 동작을 나타내고 있다.

다음에, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 기판 검사 장치에서의 기판 반입 반출의 구체적인 동작에 대해 설명한다. 도 5에 도시하는 바와 같이워크(71)가 반송 레일(51, 52) 상에 탑재되어 도시하지 않은 기판 반입 버튼이 누르면, 도 10(a)에 나타내는 단계 SP1에서, 워크 스테이지(43)가 기판 반입출 위치로 이동되고, 단계 SP2에서 도시하지 않은 기판 스토퍼가 ON된다. 단계 SP3에서, 반송 컨베이어(42)가 구동되어 워크(71)가 제 1 영역인 외관 검사부(2) 내에 취입된다. 그리고, 단계 SP4에서 반입 셔터(57)가 열려 워크(71)가 반송 컨베이어(42)로부터 워크 스테이지(43)측으로 반입되고, 단계 SP5에서 기판 반입 대기하게 된다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이 반송 컨베이어(42)에 새로운 워크(72)가 반입된다. 워크 스테이지(43)에는 워크가 반입된 것을 검출하기 위한 반입구 센서(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 반입구 센서가 OFF →ON →OFF된 것을 확인하면, 반입 셔터(57)와 배출 셔터(58)가 닫혀지고, 보조 컨베이어(44)가 오픈 상태로 되어 워크 스테이지(71)의 이동 영역이 확보된다. 단계 SP7에서, 도시하지 않은 스토퍼 위치 이동 확인 센서가 ON된 것을 확인하면, 반송 컨베이어(42)가 정지된다. 이 일련의 동작에 의해 워크(71, 72)의 반입이 완료되어, 도 7에 나타내는 상태로 된다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 외관 검사부(2)에서는 에리어 카메라(26)에 의해서 새로운 워크(72) 상의 마크를 인식하여 X선 검사부(3)에서는 워크 스테이지(43)를 XYZ 방향으로 이동시켜 위치 결정이 실행된다. 이 때, 보조 컨베이어(44)가 오픈에 되어 있기 때문에, 워크 스테이지(44)를 XYZ 방향으로 임의로 이동시킬 수 있다. 또한, 정렬 카메라(39)는 워크(71) 상의 소정의 마크나 기호등을 촬상하고, 제어부(30)는 그 촬상 출력에 근거하여 화상 상에서의 워크(71)의 위치 결정을 한다. 외관 검사부(2)에서는 도 8에 도시하는 바와 같이 에리어 카메라(26)가 워크(72)에 대하여 외관의 자동 검사를 개시한다. 이 외관 검사는, 예컨대 전술한 일본 특허 공개 평성 제 8-292018 호 공보에 기재되어 있는 광학계를 이용한 외관 검사 방법을 이용할 수 있다.

또한, X선 검사부(3)에서는 워크 스테이지(43)가 도 8의 점선으로부터 실선으로 도시하는 바와 같이 워크(71)를 X선 화상의 취득 위치까지 XYZ 방향으로 이동시킨다. 그리고, 그 위치에서 X선원(37)으로부터 X선이 조사되고, 워크(71)를 투과한 X선 투과 화상이 카메라(38)에 의해 촬영되며, 제어부(30)는 카메라(38)의 촬영 출력의 X선 투과 화상에 근거하여 워크(71) 상의 접속부의 양부를 판정한다. 그 후, X선원(37)으로부터의 X선의 조사가 정지되고, 도시하지 않은 기판 배출 버튼이 눌려지면, 도 10(b)에 나타내는 워크 반출 동작이 실행된다.

단계 SP11에서, 도 9에 도시하는 바와 같이 X선 검사부(3)의 워크 스테이지(43)가 본래의 기판 반입출 위치로 되돌려지고, 단계 SP12에서 보조 컨베이어(44)가 클로징에 되며, 단계 SP13에서 도시하지 않은 기판 스토퍼가 OFF로 된다. 단계 SP14에서, 반입 셔터(57)와 반출 셔터(58)가 오픈된다. 단계 SP15에서 도 2에 나타낸 반송 폭 확인 센서(63, 64)가 ON되어 있는 것을 확인한 후, 반송 컨베이어(42) 및 보조 컨베이어(44)가 구동된다. 이것에 의해, X선 검사부(3)의 워크 스테이지(43) 상의 워크(71)가 보조 컨베이어(44)를 거쳐서 외부로 배출된다. 또한, 외관 검사부(2)의 반송 컨베이어(42) 상의 워크(72)가 X선 검사부(3)의 워크스테이지(43)로 반송된다.

단계 SP16에서, 반출구 센서가 OFF →ON →OFF로 되어 있어 워크가 반출되어 있는 것이 확인된 후, 반출 셔터(58)가 클로징되고, 단계 SP17에서 반송 컨베이어(42) 및 보조 컨베이어(44)가 정지된다. 그리고, 단계 SP18에서 보조 컨베이어(44)가 오픈으로 된다. 이 일련의 동작에 의해 워크(71)의 반출 동작이 완료된다. 그리고, X선 검사부(3)에 새롭게 반입된 워크의 X선 투과 검사가 행하여지고, 또한 외관 검사부(2)에서는 새롭게 반입된 워크의 외관 검사가 행하여진다.

워크의 외관 검사 및 X선 투과에 의한 검사에서는 미리 기준으로 되는 템플레이트의 화상을 등록해 두고, 그 템플레이트의 화상과 검사한 프린트 기판의 화상을 비교하여 양부가 판정된다. 외관 검사에서의 템플레이트 화상의 등록은 전술한 일본 특허 공개 평성 제 8-292018 호 공보에 기재되어 있는 방법을 적용할 수 있다. 이 방법에 대하여 간단히 설명하면, 도 2에 나타내는 에리어 카메라(26)에 의해 템플레이트 기판의 화상을 촬상하여 얻어진 화상 신호에 근거해서, 템플레이트 기판 상의 부품 실장 부위의 검사를 하여, 그 검사 데이터를 등록해 둔다.

한편, X선 투과 검사를 위해 사용되는 템플레이트 화상의 등록은 도 11에 나타내는 흐름도에 근거하여 실행된다. 이하에, 그 구체적인 동작에 대하여 설명한다.

도 11의 단계 SP21에서, 도 1에 나타내는 X선 검사부(3)의 디스플레이(34)의 화면 상에서 도 12에 도시하는 바와 같이 프로그램명과 기판 외형 사이즈 입력 화면이 표시된다. 사용자는 이 화면 표시를 보고 프로그램명과 프린트 기판의가로(X)와 세로(Y)의 치수를 X선 검사부(3)의 키보드(32)로부터 입력하여, 「다음으로」의 표시를 클릭하면, 단계 SP22에서 도 13에 나타내는 기판 반입을 지시하는 화면이 표시된다. 양품인 템플레이트 기판을 기판 삽입구(21)에 삽입하고, 「다음으로」의 표시를 클릭한다. 삽입된 템플레이트 기판은 반송 기구(40)에 의해서 X선 검사부(3)로 반송된다.

단계 SP23에서 기판 인식을 위한 위치 결정 마크를 설정한다. 이 위치 결정 마크는 자동 검사 시의 X, Y축 보정용 검사 위치에 가장 가까운 장소에 있는 위치이고, 2개소에 등록된다. 도 14는 위치 결정할 때의 디스플레이(34)에 표시되는 화면의 표시예이다. 이 표시는 도 2에 나타낸 X선원(37)으로부터의 X선을 템플레이트 기판에 조사하여, 그 투과 화상을 카메라(38)로 촬영한 화면으로서, 위치 결정 마크로서는 (X=12.4, Y=123.6), (X=110.1, Y=213.6)과 같이 입력된다.

단, Z축은 보정되지 않기 때문에, Z축 보정용 위치 마크는 설정되지 않는다. 또, 테스트 기판 등에서는 위치 결정 마크가 전혀 없을 때도 있기 때문에, 그 경우에는 단계 SP23이 스킵된다. 단계 SP23에서 위치 결정 마크를 스킵한 경우에는 단계 SP24에서 기판 인식 마크가 설정된다.

단계 SP25에서 템플레이트 기판의 전체 화상 취득 처리가 행하여진다. 그 전체 이미지는 도 15에 도시하는 바와 같이 카메라(38)에서 분할하여 촬영된 X선 상을 서로 연결시킨 화상이 디스플레이(34)의 서브 윈도우의 영역 a1에 표시된다. 메인 윈도우의 영역 a0에는 ●으로 나타내는 땜납 볼이 확대되어 표시되어 있다. 영역 a1의 서브 윈도우에 표시되어 있는 전체 이미지를 마우스(33)로 클릭하면, 그위치에 워크 스테이지(43)가 이동된다. 또, 전체 이미지는 확대·축소 표시도 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 전체 이미지 취득이 실행될 때까지는 영역 a1에 전체 이미지는 표시되지 않지만, 이미지가 표시되지 않는 상태라도 기판 사이즈는 알고 있기 때문에, 그것을 기초로 워크 스테이지(43)의 이동은 가능하게 되어 있다.

단계 SP26에서 사용자의 조작에 의해 검사 화상의 각도 보정이 행하여지고, 단계 SP27에서 사용자 조작에 의해 검사 위치가 지정된다. 즉, 도 16에 도시하는 바와 같이 사용자는 마우스(33)를 조작하여 검사하는 영역 a2를 둘러싸는 동시에 회전시키는 각도를 키보드(32)에 의해서 입력한다. 그렇게 하면 입력된 각도만큼 화상이 회전하여 표시된다. 또한, 이 영역 a2에 표시된 화상은 전체 이미지의 에리어 a1에도 반영되지만, 회전 보정에는 영향을 주지 않고, 항상 0° 표시된다.

단계 SP28에서 2치화 레벨의 설정이 행하여지고, 단계 SP29에서 검사 영역 제외의 선택이 행하여진다. 즉, 사용자는 도 17에 나타내는 2치화 레벨 설정 영역 a3에 2치화하기 위한 수치를 키보드(32)로부터 입력하고, 또한 검사 영역 a2 내에서 검사 제외로 하는 영역 a4를 전부 선택한다. 단계 SP30에서 사용자는 도 18에 도시하는 바와 같이 이면(裏面) 실장 부품의 영역 a5를 선택하고, 단계 SP31에서 마스크 영역을 지정한다. 이들은 프린트 기판의 양면에 부품이 실장되어 있으면, X선 투과 화상의 해석이 곤란하게 되기 때문에, 미리 검사 대상으로부터 삭제하는 것이다.

마스크 영역은, 템플레이트 화상에 납땜 홀(스루 홀) 등이 있으면, 검사 볼로서 판단하는 경우가 있으므로 이것도 마스크된다. 단, 검사 제외와는 달리 실제로는 이 기판을 검사하면 이물질 판정된다. 또, 도 19의 화면에서 땜납 볼보다도 작은 ●가 스루 홀이며, 이 스루 홀이 많으면, 각각의 스루 홀을 선택하는 것이 번거롭기 때문에, 땜납 볼의 지정 면적보다도 작은 것이 스루 홀로서 자동적으로 검출된다.

단계 SP32에서, 검사 임계값(정합률)이 설정된다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 템플레이트 화상과의 정합률(%)을 「과다」, 「과소」·「오픈」·「보이드」·「어긋남」 검사 각각에 대해 설정이 가능하게 되어 있다. 「브리지 검사」에 관해서는 검사의 유무만의 설정이 가능하게 되어 있고, 「이물질」 검사에 관해서는 사이즈(㎛)의 입력이 가능하도록 되어 있다.

단계 SP33에서, 다음 검사 위치를 등록해야 할지 여부를 판별하여, 등록을 계속할 때는 전술한 단계 SP24로 되돌아가, 단계 SP24∼SP33의 동작을 반복한다. 등록을 계속하지 않은 경우에는, 등록한 위치에 대해서 평균화용 화상을 취득하는지 여부를 단계 SP34에서 판별한다. 평균화용 화상을 취득하는 경우에는, 단계 SP35에서 사용자가 평균화 화상을 취득하기 위한 프린트 기판을 검사 장치(1)에 반입한다.

단계 SP36에서 프린트 기판이 반입된 것을 확인하고, 단계 SP37에서 등록 쇼트수만큼 화상을 취입한다. 단계 SP38에서 평균화용 화상 취득을 계속할지 여부를 판별한다. 계속하는 경우에는 단계 SP35∼SP38을 반복한다. 평균화용 화상의 취득을 계속하지 않는 경우에는 단계 SP39에서 기준 평균화를 실행하고, 단계 SP40에서 테스트 런닝을 실행한다. 그 결과 화상이 도 20에 도시되어 있다. 이 화면에서는 과다, 과소, 오픈, 보이드, 이물질, 어긋남에 대하여 설정값에 대한 계측값이 표시된다.

단계 SP41에서 검사 프로그램을 보존하고, 단계 SP42에서 기판 검사 장치(1) 내에 프린트 기판이 있으면 반송 기구(40)에 의해서 자동적으로 배출한다. 이것에 의해 양품의 템플레이트 등록 동작을 종료한다.

다음에, 실제의 검사 개시로부터 종료까지의 구체적인 동작에 대하여 설명한다. 이 실시예에서는, 외관 검사부(2)측과 X선 검사부(3)측에 키보드(22, 32)가 마련되어 있기 때문에, 외관 검사부(2)측에서 검사 기판명을 결정하는 경우와, X선 투과 검사부(3)측에서 검사 기판을 결정하는 경우가 있고, 각각에 대해서 이하에서 상세히 설명한다.

도 21은 외관 검사부(2)측에서 검사 기판이 결정된 경우의 검사 개시로부터 종료까지의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 21의 단계 SP31에서 사용자 조작에 의해 검사 기판이 확정되고, 단계 SP32에서 외관 검사부(2)의 제어부(20)는 전면 패널의 「STOP」 버튼을 점등 표시시킴과 동시에 X선 검사부(3)측의 제어부(30)에 「STOP」 명령 BO를 송신한다. 제어부(30)는 「STOP」 명령 BO를 수신하면, 단계 SP41에서 응답 bo를 제어부(20)에 송신한다.

제어부(20)는 단계 SP33에서, 결과 출력 사용자 정보를 취득하여, 결과 출력 사용자 정보 판독 명령 RI를 송신한다. 제어부(30)는 단계 SP42에서, 사용자 설정 정보 판독 명령 RI를 수신한 후, 응답 ri를 제어부(20)에 송신한다. 제어부(20)는 단계 SP34에서, 검사 개시 대기 명령 WA를 송신한 후, 응답 wa가 전달되기를 기다린다. 제어부(30)는 단계 SP43에서, 검사 개시 대기 명령 WA를 수신한 후, 응답 wa를 송신하며, 단계 SP44에서 전면 패널의 「START」 버튼을 점멸 표시시킨다.

제어부(20, 30)는 패널 상의 「검사 개시 버튼」이 눌려질 때까지 대기한다. 제어부(20)는, 단계 SP35에서 프린트 기판을 반송 컨베이어(42)에 의해 외관 검사부(2) 내에 반송하고, 단계 SP36에서 검사를 개시한다. 이 검사에서는 에리어 카메라(26)에 의해 촬상된 화상과 템플레이트의 화상을 비교하여, 일치하고 있는지 여부가 판별된다. X선 검사부(3)측에서는, 제어부(30)가 SP45에서 프론트 패널의 「START」 버튼을 점등 표시시킨다. 제어부(20)는 단계 SP37에서 검사 결과의 출력 명령 RT를 송신한 후, 응답 rt가 전달되기를 대기하며, 제어부(30)는 단계 SP46에서, 그 검사 결과 출력 명령 RT를 수신한 후, 응답 rt를 송신한다.

외관 검사부(2)는 단계 SP38에서, X선 검사부(3)가 반입 가능 상태로 되는 대로 즉시 프린트 기판을 X선 검사부(3)측으로 배출한다. 그리고, 제어부(20)는 「STOP」 버튼이 눌려지고 있는지 여부를 판별하여, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있지 않다면 다음 프린트 기판을 검사하기 위해서, 단계 SP35∼SP39의 동작을 반복하고, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있으면 외관 검사를 종료한다.

한편, X선 검사부(3)에서는 단계 SP47에서 프린트 기판을 반입하고, 단계 SP48에서 검사를 개시한다. 이 검사에서는 카메라(38)에 의해 촬영된 X선 투과 화상과 템플레이트의 촬영 화상을 비교하여, 일치하고 있는지 여부가 판별된다. 단계 SP49에서 제어부(30)가 검사 결과를 출력하고, 단계 SP50에서 검사가 종료된 프린트 기판을 반출한다. 단계 SP51에서 「STOP」 버튼이 눌려지고 있는지 여부를판별하여, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있지 않다면 다음 프린트 기판을 검사하기 위해서, 단계 SP47∼SP51의 동작을 반복하고, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있다면, 단계 SP52에서 프론트 패널의 「START」 버튼을 소등시킴과 동시에 「STOP」 버튼에 대해서는 기판이 반입되고 있지 않는 것을 확인한 후 즉시 소등하여, 외관 검사를 종료한다.

도 22는 X선 검사부(3)측에서 검사 기판이 결정된 경우의 검사 개시로부터 종료까지의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 22의 단계 SP61에서 사용자 조작에 의해 검사 기판이 확정되고, 단계 SP62에서 X선 검사부(3)의 제어부(30)는 프론트 패널의 「STOP」의 버튼을 점등 표시시킴과 동시에, 단계 SP63에서 외관 검사부(2)측의 제어부(20)에 검사 개시 대기 명령 WA를 송신한다. 제어부(20)는 단계 SP81에서 검사 개시 대기 명령 WA를 수신하면, 단계 SP82에서 검사 출력 사용자 설정 정보 판독 명령 RI를 송신한 후, 응답 ri가 전달되기를 대기한다.

제어부(30)는 단계 SP64에서, 검사 출력 사용자 설정 정보 판독 명령 RI를 수신하여 응답 ri를 송신한다. 제어부(20)는 단계 SP83에서, 응답 ri를 수신하면 검사 개시 대기 응답 wa를 송신하고, 제어부(30)는 단계 SP65에서, 검사 개시 대기 응답 wa를 수신한 후, 단계 SP66에서 프론트 패널의 「START」 버튼을 점멸 표시시킨다.

제어부(20, 30)는 패널 상의 「검사 개시 버튼」이 눌려질 때까지 대기한다. 제어부(20)는, 검사 개시 버튼이 눌려지면, 단계 SP84에서 프린트 기판을 반송 컨베이어(42)에 의해 외관 검사부(2) 내로 반송하고, 단계 SP85에서 검사를 개시한다. X선 검사부(3)측에서는, 제어부(30)가 단계 SP67에서 프론트 패널의 「START」 버튼을 점등 표시시킨다. 제어부(20)는 단계 SP86에서 검사 결과의 출력 명령 RT를 송신한 후, 응답 rt가 전달되기를 대기하고, 제어부(30)는 단계 SP68에서, 그 검사 결과 출력 명령 RT를 수신한 후, 응답 rt를 송신한다.

외관 검사부(2)는 X선 검사부(3)가 반입 가능 상태로 되는 대로 즉시, 단계 SP87에서 프린트 기판을 X선 검사부(3)측으로 배출한다. 제어부(20)는 단계 SP88에서 「STOP」 버튼이 눌려지고 있는지 여부를 판별하여, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있지 않다면 다음 프린트 기판을 검사하기 위해서, 단계 SP84∼SP88의 동작을 반복하고, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있다면 외관 검사를 종료한다.

한편, X선 검사부(3)에서는 단계 SP69에서 프린트 기판을 반입하고, 단계 SP69에서 검사를 개시한다. 단계 SP71에서 제어부(30)가 검사 결과를 출력하고, 단계 SP72에서 검사가 종료된 프린트 기판을 반출한다. 단계 SP73에서 「STOP」 버튼이 눌려지고 있는지 여부를 판별하여, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있지 않다면 다음 프린트 기판을 검사하기 위해서, 단계 SP68∼SP73의 동작을 반복하고, 「STOP」 버튼이 눌려지고 있다면, 단계 SP74에서 프론트 패널의 「START」 버튼을 소등시킴과 동시에 「STOP」 버튼 기판 반입을 확인한 후 바로 소등하여 X선 검사를 종료한다.

또, 검사 항목은 상술한 항목에 한정되는 것이 아니라, 부품의 미실장 검사나 부품의 역(逆)실장 검사나 일반적인 SMD 납땜 접합 검사나 기타 폭넓은 검사 항목을 추가하더라도 된다.

도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명했지만, 본 발명은 도시한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 본 발명과 동일한 범위 내에서 또는 균등한 범위 내에서, 도시한 실시예에 대하여 여러 변경을 가하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 외관 검사부에서 광을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거해서 광학 기준 화상을 생성하고, X선 검사부에서 X선을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 투과상을 X선 기준 화상으로서 생성하며, 외관 검사부에서 광을 검사 대상으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거한 화상과 광학 기준 화상을 비교하는 것에 의해 프린트 기판에서의 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하고, X선 검사부에서 양부의 판별된 프린트 기판에 X선을 조사하여 투과하는 X선 상을 촬영한 X선 상과 X선 기준 화상을 비교하여, 프린트 기판에서의 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하도록 했기 때문에, 하나의 장치 내에서 외관 검사와 X선 투과 검사를 가능하게 하여, 설치 공간을 좁게 함과 아울러 검사 시간을 단축할 수 있다.

또, 외관 검사와 X선 투과 검사를 시계열적으로 실행할 수 있기 때문에, 검사 시간을 단축할 수 있어, 1 시간당의 프린트 기판의 검사 처리 수를 비약적으로 높일 수 있다.

Claims

프린트 기판에 장착된 전자 부품의 접속 상태의 외관 검사를 하는 외관 검사부와, 상기 프린트 기판에 X선을 조사하여 X선 투과 검사를 하는 X선 투과 검사부를 구비한 장치 내에서 실행하는 기판 검사 방법으로서,

상기 외관 검사부에서 광을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거해서 광학 기준 화상을 생성하는 제 1 단계와,

상기 X선 검사부에서 X선을 상기 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 투과상을 X선 기준 화상으로서 생성하는 제 2 단계와,

상기 외관 검사부에서 광을 검사 대상으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거한 화상과 상기 광학 기준 화상을 비교하는 것에 의해, 상기 프린트 기판에서의 상기 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하는 제 3 단계와,

상기 X선 검사부에서 상기 제 3 단계에서 양부 판별된 상기 프린트 기판에 X선을 조사하여 투과한 X선 상(像)을 촬영한 X선 상과 상기 X선 기준 화상을 비교하여, 상기 프린트 기판에서의 상기 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하는 제 4 단계를 구비하는 것

을 특징으로 하는 기판 검사 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 단계는, 상기 기준으로 되는 프린트 기판의 투과상 상에서 검사 위치를 특정하여 2치화하고, 검사 제외 영역과 이면(裏面) 실장 부품을 선택하여 마스크해서, 상기 X선 기준 화상의 검사 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제 2 단계는 상기 X선 기준 화상으로서 복수의 프린트 기판의 투과 화상을 평균화하여 구하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 외관 검사부측에서 검사 기판이 확정되었을 때는 해당 외관 검사측에서 사용자 정보를 취득하고, 상기 X선 검사부측에서 검사 기판이 확정되었을 때는 해당 X선 검사부측에서 사용자 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.
프린트 기판에 장착된 전자 부품의 접속 상태를 검사하는 기판 검사 장치로서,

상기 프린트 기판의 외관 검사를 하는 외관 검사부와,

상기 프린트 기판에 X선을 조사하여 X선 투과 검사를 하는 X선 투과 검사부와,

외부로부터 반입한 프린트 기판을 상기 외관 검사부로부터 상기 X선 검사부로 반송하는 반송 수단과,

상기 외관 검사부에서 광을 기준으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거해서 광학 기준 화상을 생성하고, 해당 프린트 기판을 상기 기판 반송 수단에 의해 상기 X선 투과 검사부로 반송하며, 상기 X선 검사부에서 X선을 조사하여, 그 투과상을 X선 기준 화상으로서 생성하는 제 1 모드와, 상기 외관 검사부에서 광을 검사 대상으로 되는 프린트 기판에 조사하여, 그 반사광에 근거한 화상과 상기 광학 기준 화상을 비교하는 것에 의해, 상기 프린트 기판에서의 상기 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하여, 판별된 프린트 기판을 상기 기판 반송 수단에 의해 상기 X선 투과 검사부에 반송하고, 상기 X선 검사부에서 X선을 조사하여 투과한 X선 상을 촬영한 X선 상과 상기 X선 기준 화상을 비교하여, 상기 프린트 기판에서의 상기 전자 부품의 접속 부분의 양부를 판별하는 제 2 모드를 제어하는 제어 수단을 구비한 것

을 특징으로 하는 기판 검사 장치.