JP2008131016A - 基板検査装置における位置合わせ方法及び基板検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の配線パターンが形成される基板を所定検査位置に載置して、該配線パターンの良不良を判断する基板検査装置における基板の位置合わせ方法であって、基板が載置される載置台を撮像手段が配置される撮像位置へ移動させ、前記撮像位置において、前記基板の第一位置情報を前記撮像手段により取得し(ステップC)、前記載置台を前記撮像位置から、基板の検査が行われる検査位置へ移動させ、前記検査位置において、前記基板の第二位置情報を検査手段により取得し(ステップD)、前記第一位置情報と前記第二位置情報を比較することによって、前記撮像位置と前記検査位置との補正位置情報を得る(ステップE)ことを特徴とする。
【選択図】図16
Description
尚、本発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ用の電極板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板における電気的配線の検査に適用でき、本明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」という。
特に近年製造される基板は、配線パターンの幅が数10μm程度に形成されているため、載置台の温度変化による膨張や収縮は大きな問題である。
請求項2記載の発明は、前記載置台は、前記載置台に載置される基板を加熱又は冷却するための温度調整位置から前記撮像位置へ移動させられることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法を提供する。
請求項3記載の発明は、前記撮像手段が取得する第一位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含み、前記検査手段が取得する第二位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含んでいることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法を提供する。
請求項4記載の発明は、前記検査手段は、導電性の一対の接触子を有し、前記検査手段が第二位置情報を取得するために、前記一対の接触子を前記基板に接触させて、該一対の接触子の導通を検出することにより取得することを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法を提供する。
請求項5記載の発明は、前記基板が、前記第一位置情報と前記第二位置情報を取得するための基準基板であることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法を提供する。
請求項6記載の発明は、複数の配線パターンが形成される基板を所定検査位置に載置して、該配線パターンの良不良を判断する基板検査装置であって、前記基板を撮像するための撮像部において、載置台に載置される基板を撮像して基板の第一位置情報を作成する撮像手段と、前記基板を検査するための検査部において、載置台に載置される基板と電気的接触により基板の第二位置情報を作成する検査手段と、前記載置台を、前記撮像部から前記検査部へ移動させる移動手段と前記第一位置情報と前記第二位置情報を受信して、検査対象となる基板の位置情報のずれを算出する制御手段と、を有することを特徴とする基板検査装置を提供する。
請求項7記載の発明は、前記移動手段は、前記載置台を加熱又は冷却するための温度調整部から前記撮像部へ移動させることを特徴とする請求項6記載の基板検査装置を提供する。
請求項8記載の発明は、前記撮像手段が取得する第一位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含み、前記検査手段が取得する第二位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含んでいることを特徴とする請求項6記載の基板検査装置を提供する。
請求項9記載の発明は、前記検査手段は、導電性の一対の接触子を有し、前記検査手段が第二位置情報を取得するために、前記一対の接触子を前記基板に接触させて、該一対の接触子の導通を検出することにより取得することを特徴とする請求項6記載の基板検査装置を提供する。
これらの発明を提供することによって、上記課題を悉く解決する。
このため、撮像部と検査部が相違する位置に配置されていても、確実にその基板の位置情報を補正して、検査部において検査することができ、正確な検査を行うことができる。
請求項2又は7記載の発明によれば、基板に温度ストレスを負荷させる温度調整部が配置されていても、温度変化による基板や載置台の膨張や収縮などが発生しても、撮像部と検査部との位置ずれを正確に補正することができるので、正確な位置情報を把握して、検査を行うことができる。
請求項3又は8記載の発明によれば、第一位置情報と第二位置情報が基板の中央位置情報と基板の回転位置情報を含んでいるので、正確な基板の位置情報を算出することができる。
請求項4又は9記載の発明によれば、検査手段が一対の接触子を有しているので、検査を行うための接触子をそのまま位置情報を取得するための接触子として用いることができるので、効率良く位置情報を取得することができる。
請求項5記載の発明によれば、基板の位置合わせを行うために基準基板を用いるので、正確な基板の位置情報を把握することができる。
本発明にかかる基板検査装置における基板の位置合わせ方法は、基板の位置情報を撮像手段により取得する撮像部と、基板の検査を行う検査部が同じ場所に配置されていない基板検査装置において効果を奏することができる。
尚、従来、このような基板検査装置では、撮像部と検査部との位置ずれは生じないことが前提として用いられており、撮像部で取得する基板の位置が検査部での基板の位置として用いられていた。
特に、撮像部の前段階に基板に対して温度ストレスを負荷する基板検査装置では、撮像部での基板の位置と検査部での基板の位置が、僅かな温度変化によって位置ズレが発生しても、本発明を用いることによって、そのズレを正確に補正することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板検査方法を用いた基板検査装置の構成の一例を示す外観斜視図である。図1に示す基板検査装置1は、略箱状の筐体2に収納されている。この基板検査装置1の外部には、例えばシリカゲルを用いて空気を乾燥させると共にシリカゲルを加熱して乾燥する空気乾燥機3と、空気乾燥機3で乾燥されると共に加熱されたシリカゲルによって温度が上昇した空気を冷却する空気冷却機4とがダクトによって基板検査装置1と接続されている。また、空気乾燥機6が、ダクトによって基板検査装置1と接続されている。
この一実施形態に係る基板検査装置1では、検査対象となる基板に対して温度ストレスを負荷するために、上記の如き機能が設けられている。
この基板検査装置1では、基板に対して温度ストレスを負荷するために、冷却部と加熱部と予熱部が夫々設けられている。
この基板検査装置1では5つの基板を同時に検査することができるが、特に限定される数ではないが、同時に温度ストレスを負荷し、その後、1枚ずつ検査を行うため、5枚程度が好ましい基板の枚数となる。
ダイ82が実装された状態にされている。図5(a)はハンダボールによって回路基板に接続されるパット81等の配線パターンが設けられている側の外観を示し、図5(b)はダイ82が実装された被検査基板8を側面視した図であり、図5(c)は被検査基板8におけるダイ82が実装された側の外観を示す平面図である。
例えば信越化学社製TC50TXEや、3M社製5509S等の熱伝導シートを用いることができる。また、この場合、溝271における十文字の中央部分が請求項における貫通孔に相当している。
以上の冷却部22、予熱部23、加熱部24は、いずれも温度ストレスを負荷する機構であり、特に限定されるものではなく、その他の冷却又は加熱を行う機構を用いても構わない。
これにより、蓋体26,27は、4枚のシート261によって3層の空気層を挟んだ断熱構造にされ、冷却保持部22への熱の侵入及び加熱保持部24からの熱の放出を低減するようになっている。
これにより、固定蓋体28,29は、4枚のシート281によって3層の空気層を挟んだ断熱構造にされ、冷却保持部22への熱の侵入及び加熱保持部24からの熱の放出を低減するようになっている。
撮像手段33及び撮像手段34は、冷却保持部22における載置部222a〜222e及び加熱保持部24における載置部242a〜242eにそれぞれ載置された被検査基板8のアライメントを行うための画像を撮影する。また、この撮像手段33,34によって撮影された画像はモニタ15へ出力され、ユーザが撮像手段33,34によって撮影された画像を確認できるようになっている。
この撮像手段33、34が撮影した画像情報は、制御手段へ送信されることになる。
具体的には、制御手段60は、操作表示部11,12によって受け付けられたユーザの操作指示を示す信号を受信して、当該操作指示に応じて温度調節器61,62,63へ制御信号を出力し、温度調節器61,62,63の設定温度を設定することにより、温度調節器61,62,63による温度制御を開始させ、被検査基板8の冷却、加熱に先立って、予め冷却保持部22における冷却プレート221を所定の設定温度、例えば0°Cに冷却させ、予熱保持部23及び加熱保持部24における予熱プレート231及び加熱プレート241を所定の設定温度、例えば100°Cに加熱させる。
この制御手段60は、撮像手段によって取得される第一位置情報と、検査手段(移動式プローブ)によって取得される第二位置情報を受信する。
制御手段60は、これら第一位置情報と第二位置情報を比較し、その差分を算出することによって、位置ズレ情報として把握し、この位置ズレ情報を補正位置情報として、移動式プローブ(検査手段)37,38に転送することによって、撮像部と検査部との位置ズレを補正することができる。
このため、まず、基準基板(マスターピース)について説明する。
この基準基板自体は、絶縁性の素材で形成されており、中央点と周縁点のみが導電性の素材で形成されていることになる。
また、この基板8の中央点84fの周縁には、中央点84fと色彩の相違する周縁部84eが設けられ、より確実に中央点84fを確実に把握することができるように形成されている。
これらの点は、撮像手段33,34の分解能や移動式プローブ37,38の一対の接触子の離間距離の影響を受けるが、略1mmの直径の円を形成するように設けられる。
撮像手段33、34(以下、34の符号省略)が取得する第一位置情報は、撮像手段33が基板を撮像することにより作成される。
まず、撮像手段33は、基板8の中央点84fを探す。この中央点84fを探す方法は、特に限定されないが、撮像手段33が撮像する画像から基板8の周縁(辺)を画像認識により割り出し、その周縁から基板8の略中央を算出する。その後、略中央近辺に撮像手段33を移動させて、中央点84fを画像認識により探し出す。
この2点の周縁点を探す方法は、中央点84fの位置情報から2点の周縁点の位置をある程度割り出すことができるので、概略的な位置まで撮像手段33を移動させる。そして、中央点84fの位置を探したように撮像手段33が撮像する画像認識によって、この一方の周縁点を探す。一方の周縁点を探し出されると、同様にして、他方の周縁点を中央点84fからのおおよその位置を割り出し、その近傍を画像認識により他方の周縁点を探し出す。
例えば、基準軸に対して中央点84fと2点の周縁点の3点による直線が基準軸とどのような位置関係にあるかを算出することによって、基準基板8が基準軸に対してどの程度回転しているか(例えば、基準軸からθ度回転)の情報を取得することができる。
以上の説明の如く、第一位置情報は、撮像部における基準基板8の中央点84fの位置情報と基準基板8の基準軸に対する回転位置情報(角度情報)を含んでいる。
尚、この第一位置情報は、2点の周縁点の夫々の位置情報を含ませても良い。
検査手段37、38(以下、38の符号省略)が取得する第二位置情報は、検査手段37が実際に基準基板8に接触することにより作成される。
検査手段37は、図13で示す如く、一対の接触子373を有しており、この一対の接触子373間の導通の有無を用いることによって、基準基板8の位置情報を取得する。
基板8の中央点84fは、導電性の素材で形成されている。このため、一対の接触子373がこの中央点84fに接触した場合には、一対の接触子373間は導通状態となる。つまり、中央点84fや周縁点84a,・・・、84dに一対の接触子373が接触すると、一対の接触子373は導通状態となるため、この導通の有無を確認することにより、中央点や周縁点の位置情報を取得することができる。
中央点84fの位置情報が取得されると、撮像手段33の場合と同様、基準基板8の水平方向又は垂直方向の2点の周縁点84a,84b又は周縁点84c,84dが探される。
この2点の周縁点84a,84bも、中央点84fの位置情報取得と同様に、中央点84fから所定距離d離れた位置において、一対の接触子373が基準基板8に接触され、導通の有無の検査が繰り返し行われて、一方の周縁点と他方の周縁点が探し出される。
例えば、基準軸に対して中央点84fと2点の周縁点の3点による直線が基準軸とどのような位置関係にあるかを算出することによって、基準基板8が基準軸に対してどの程度回転しているか(例えば、基準軸からθ度回転)の情報を取得することができる。
図15(b)は、撮像手段と検査手段が取得する基板の位置情報の相違を検出する場合の概念図である。この図15(b)では、撮像手段が取得した基準基板8bの位置情報(図中点線で示す)と検査手段が取得した基準基板8aの位置情報が示されており、これらの基準基板8のズレが角度θとして示されている。この図15(b)では、撮像手段による基板の位置情報(第一位置情報)を基に検査手段による基板の位置情報(第二位置情報)のズレを示している。
以上の説明の如く、第二位置情報は、検査部における基準基板8の中央点84fの位置情報と基準基板8の基準軸に対する回転位置情報(角度情報)を含んでいる。
尚、この第二位置情報は、2点の周縁点の夫々の位置情報を含ませても良い。
このため、検査手段37、38は、撮像部における基板の位置情報から検査部における基板の位置情報を用いて検査を行うことができ、より正確な基板の位置を把握することができる。撮像部と検査部とが相違する位置に配置されていても、より正確に位置情報を把握することができる。
以上が本発明に係る基板検査装置の構成の説明である。
まず、投入ワークホルダ21に基準基板8(図15参照)を5個投入する(ステップA)。
次に、投入された基準基板8が搬送部32により冷却保持部22の載置部に載置される。このとき、図17で示される如く、所定の温度となるまで基準基板8が冷却される(ステップB)。
このとき、撮像手段33が、各基準基板8に対して、第一位置情報を取得する(ステップC)。
この第一位置情報は、上記の如き撮像部における基準基板8の中央点84fの位置情報と基準基板の回転位置情報を含んでいる。取得された第一位置情報は、制御手段60へ送信される。
このとき、検査手段37が、各基準基板8に対して、第二位置情報を取得する(ステップD)。
この第二位置情報は、上記の如き検査部における基準基板8の中央点84fの位置情報と基準基板の回転位置情報を含んでいる。取得された第二位置情報は、制御手段60へ送信される。
このとき、算出された補正位置情報は、制御手段60が有するメモリなどの記憶手段に記憶されて、実際に検査対象の基板が検査される場合にこの補正位置情報を用いることによって、検査手段(移動式プローブ)の移動を制御する(ステップF)。
尚、本実施形態で示される基板検査装置1では、加熱保持部24も同様に上記の方法を行うことによって、
そうすると、被検査基板8は、図7に示す載置部222aにおいて、ダイ82が凹部227にはめ込まれてダイ82の表面がシート部材272に密着し、被検査基板8におけるダイ82の周囲の基板部分がシート部材229に密着する。この場合、シート部材229,272は弾性を有するので、被検査基板8との密着度が向上する。
さらに、被検査基板8がダイ82と逆側に凸に反っている場合、載置部222aにおいてダイ82、すなわち被検査基板8の中央部付近を吸着することにより基板の反りが矯正される。
なお、載置部222aを例に説明したが、載置部222b〜222eにおいても同様に、被検査基板8が吸着されてシート部材229,272と密着される。
このとき、撮像手段33が取得する第一位置情報は、検査手段に送られるために、補正位置情報により補正が行われることになる。
また、非接触温度計35によって、長孔263を介して載置部222aに吸着されている被検査基板8の温度が測定されてその測定温度を示す温度データが制御手段60へ送信され、制御手段60によって、被検査基板8の温度が予め設定された温度範囲、例えば0℃±3℃になっているか否かが確認される(ステップS8)。
この場合、長孔263は、撮像手段33によって被検査基板8の画像を撮影したり、非接触温度計35によって被検査基板8から放射される赤外線を検出したりするために必要な最小限の大きさにされているので、空気が長孔263を介して出入りすることが低減され、被検査基板8の温度変化が低減される。
このようにして、予熱保持部23によって、被検査基板8の加熱が行われる(ステップS11)。
一方、ステップS6〜S10の処理が実行されている間、投入ワークホルダ21には被検査基板8が載置されていないので、ユーザは筐体2から投入ワークホルダ21を引き出して、新たな被検査基板8を五つ、投入ワークホルダ21に載置して投入ワークホルダ21を押し込むことにより基板検査装置1に投入することができる(ステップS12)。
このとき、撮像手段が取得する第一位置情報は、検査手段に送られるために、補正位置情報により補正が行われていることになる。
また、非接触温度計36によって、長孔263を介して載置部242aに吸着されている被検査基板8の温度が測定されてその測定温度を示す温度データが制御手段60へ送信され、制御手段60によって、被検査基板8の温度が予め設定された温度範囲、例えば100℃±3℃になっているか否かが確認される(ステップS26)。この場合、長孔263は、アライメントや温度測定に必要な最小限の大きさにされているので、空気が長孔263を介して出入りすることが低減され、被検査基板8の温度変化が低減される。
2 筐体
3,6 空気乾燥機
4 空気冷却機
8 被検査基板
11,12 操作表示部
13 受入口
14 排出口
21 投入ワークホルダ
22 冷却部
23 予熱部
24 加熱部
25 収納ワークホルダ
26,27,30 蓋体
28,29 固定蓋体
31 ノズル
32 搬送部
33,34 カメラ
35,36 非接触温度計
37,38 移動式プローブ
39 吸引ポンプ
40 搬送駆動部
41,42,43,44,45 ガイドレール
47,48 昇降機構
49 プローブ駆動部
50 検査制御部
51 ドライエア吹出口
52 ドライエア排出口
60 制御手段
61,62,63 温度調節器
81 パット
82 ダイ
211 凹部
212,252 取手
220 冷却器
221 冷却プレート
222a〜222e,232a〜232e,242a〜242e 載置部
223 側壁部
224 仕切板
225 冷却ファン
226,228,247,248 孔
227 凹部
229,249,251,272 シート部材
231 予熱プレート
233 側壁部
234,244 仕切板
235 予熱用ヒータ
241 加熱プレート
243 側壁部
245 加熱用ヒータ
250,271 溝
261,281,301 シート
262,282,302 スペーサ
263 長孔
283 開口部
321 バキュームヘッド
371 プローブ
373 一対の接触子
Claims (9)
- 複数の配線パターンが形成される基板を所定検査位置に載置して、該配線パターンの良不良を判断する基板検査装置における基板の位置合わせ方法であって、
基板が載置される載置台を撮像手段が配置される撮像位置へ移動させ、
前記撮像位置において、前記基板の第一位置情報を前記撮像手段により取得し、
前記載置台を前記撮像位置から、基板の検査が行われる検査位置へ移動させ、
前記検査位置において、前記基板の第二位置情報を検査手段により取得し、
前記第一位置情報と前記第二位置情報を比較することによって、前記撮像位置と前記検査位置との補正位置情報を得ることを特徴とする基板検査装置の位置合わせ方法。 - 前記載置台は、前記載置台に載置される基板を加熱又は冷却するための温度調整位置から前記撮像位置へ移動させられることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法。
- 前記撮像手段が取得する第一位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含み、
前記検査手段が取得する第二位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含んでいることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法。 - 前記検査手段は、導電性の一対の接触子を有し、
前記検査手段が第二位置情報を取得するために、前記一対の接触子を前記基板に接触させて、該一対の接触子の導通を検出することにより取得することを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法。 - 前記基板が、前記第一位置情報と前記第二位置情報を取得するための基準基板であることを特徴とする請求項1記載の基板検査装置の位置合わせ方法。
- 複数の配線パターンが形成される基板を所定検査位置に載置して、該配線パターンの良不良を判断する基板検査装置であって、
前記基板を撮像するための撮像部において、載置台に載置される基板を撮像して基板の第一位置情報を作成する撮像手段と、
前記基板を検査するための検査部において、載置台に載置される基板と電気的接触により基板の第二位置情報を作成する検査手段と、
前記載置台を、前記撮像部から前記検査部へ移動させる移動手段と
前記第一位置情報と前記第二位置情報を受信して、検査対象となる基板の位置情報のずれを算出する制御手段と、
を有することを特徴とする基板検査装置。 - 前記移動手段は、前記載置台を加熱又は冷却するための温度調整部から前記撮像部へ移動させることを特徴とする請求項6記載の基板検査装置。
- 前記撮像手段が取得する第一位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含み、
前記検査手段が取得する第二位置情報は、少なくとも前記基板の中央の中央位置情報と該基板の回転位置情報を含んでいることを特徴とする請求項6記載の基板検査装置。 - 前記検査手段は、導電性の一対の接触子を有し、
前記検査手段が第二位置情報を取得するために、前記一対の接触子を前記基板に接触させて、該一対の接触子の導通を検出することにより取得することを特徴とする請求項6記載の基板検査装置。
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