JP4130895B2

JP4130895B2 - Appearance inspection device

Info

Publication number: JP4130895B2
Application number: JP2003016472A
Authority: JP
Inventors: 拓志上田; 吉宏秋山
Original assignee: Saki Corp
Current assignee: Saki Corp
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2023-01-24
Also published as: JP2004226316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被検査体の外観検査技術に関する。この発明は特に、被検査体を走査して画像を取得する走査ヘッドと、それを利用可能な外観検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩなどのチップはハンダ付けにより基板に接着される。このハンダ付けは、スクリーン印刷装置により基板の電極にクリームハンダを塗布し、このクリームハンダ上にチップのリードを着地させた後、リフロー装置によりクリームハンダを加熱処理して行われる。このとき、クリームハンダの塗布量が適正でないと、ハンダ付けが不良になりやすいことから、チップマウンタによりチップを基板に搭載する前に、クリームハンダの塗布状態の検査が行われる。特にＢＧＡ（Ball Grid Array）の場合、パッケージの裏面に入出力用のパッドが並んでいるため、基板に接着した後は、ハンダ付けの良否を外観から判定することができないため、チップ接着前にクリームハンダの塗布状態を検査することが必要である。
【０００３】
このようなクリームハンダの塗布状態を検査する外観検査装置においては、高密度実装に対応して非常に高い解像度で基板を撮影し、高い精度で不良検出を行う必要がある。そのため検査にかかる時間が長くなる傾向にある。集積回路の需要が高まり、実装工程の高速化が進んでいるが、基板検査に時間がかかると、製品の出荷が遅れることとなり、昨今の厳しい製造競争に耐えることができなくなる。また、一度出荷した製品に不良が発見されると、回収、修理、再出荷など余計な作業が発生し、そのための費用はとうてい製品の販売利益でカバーできるものではない。したがって、検査時間を短縮でき、かつ、より精度の高い外観検査装置によって、製品の不良や製品に対する苦情を限りなくゼロに近づけた、いわば一方通行のロジスティックスの実現が切望されている。
【０００４】
ここで、外観検査装置では、クリームハンダの塗布面積を測定することでクリームハンダの塗布状態の良否を検査することが行われていた。しかし、チップのハンダ付けが正常に行われるためには適正な量のクリームハンダが塗布されていることが必要であり、本来はクリームハンダの塗布面積ではなく、塗布量を測定しなければ、正確な検査ができない。そこでより精度の高い検査を行うため、塗布されたクリームハンダの体積測定が必須となりつつある。たとえば、特許文献１には、スリット光のプロジェクターにより、基板上に線パターンを照射して、カメラを用いて、基板の画像を撮影し、ハンダペーストの形状を解析する装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１８７８３８号公報（全文、第１−１１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された装置では、基板をＸＹ方向に動かして、特定エリア内のハンダペーストに光切断線を照射し、スポット的に画像を取り込んで検査する。この場合、１００万画素のＣＣＤ（charge-coupled device）イメージセンサを用いたとしても、２０〜３０マイクロメートルの画素ピッチで画像を取り込むとすると、一度に縦横２〜３センチメートルのエリアを撮影できるだけであり、基板全体の検査には大変な時間がかかる。たとえば、ノートパソコンのマザーボードでは、二千〜四千ポイントのハンダ印刷箇所があるが、このようなＸＹ方向に撮像箇所を移動させる方式の外観検査装置では、高々百〜二百ポイントを選択的に検査するに過ぎない。製造ラインに乗せるためには、マザーボードの検査を３０秒以下で行う必要があり、全ポイントを検査していては製造に間に合わないからであるが、これではハンダ付け不良の発生率を低減させることができず、甚だ不十分な生産管理しかできないことになる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の製造ラインに導入するのに適した、高速度かつ高精度で基板のハンダ塗布状態を検査することのできる外観検査技術の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、被検査体を走査するヘッドに関する。この走査ヘッドは、前記被検査体の検査面に斜め方向から投光する側方照明源と、前記検査面に斜め方向からスリット光を投光するスリット照明源と、前記検査面から垂直上方へ向かう反射光を検知する一次元センサとを含み、前記側方照明源と前記スリット照明源は、選択的に点灯制御可能に構成される。
【０００９】
ここで「走査する」とは、走査ヘッドが一次元センサの撮像素子の並び方向に対して垂直の方向に駆動する動作を示し、走査ヘッドと被検査体の相対運動の方向を本明細書では「駆動方向」もしくは「走査方向」と表現する。一方、走査ヘッドによる１ライン分の反射光の検知を「撮像」と表現して走査と区別する。
【００１０】
前記側方照明源および前記スリット照明源はそれぞれ、前記一次元センサによる撮像ラインに沿って配列された発光ダイオード群を含んでもよい。発光ダイオード群は、点灯と消灯が十分に速く、寿命の長いため、選択的に点灯制御される側方照明源とスリット照明源として有利である。
【００１１】
前記スリット光を前記検査面に投影するための短焦点結像素子アレイをさらに含んでもよい。短焦点結像素子アレイによりスリット光による縞パターンを撮像ラインに沿って効率的に投影することができる。
【００１２】
本発明の別の態様は、被検査体の外観検査装置に関する。この装置は、前記被検査体を走査する走査ヘッドと、前記走査ヘッドを含む本装置全体を統括的に制御するメインユニットとを含む。前記走査ヘッドは、前記被検査体の検査面に斜め方向から投光する側方照明源と、前記検査面に斜め方向からスリット光を投光するスリット照明源と、前記検査面から垂直上方へ向かう反射光を検知して画像データを生成する一次元センサとを含み、前記側方照明源と前記スリット照明源は、選択的に点灯制御可能に構成されている。前記メインユニットは、前記走査ヘッドにおける点灯、および前記走査ヘッドと前記被検査体の相対運動を制御するヘッド制御ユニットと、前記側方照明源による前記検査面の外観検査用画像と前記スリット照明源による高さ測定用画像とをメモリに取り込むメモリ制御ユニットと、前記外観検査用画像と前記高さ測定用画像を用いて、ハンダの塗布状態の良否を判定する解析ユニットとを含む。
【００１３】
前記ヘッド制御ユニットは、前記走査ヘッドと前記被検査体の相対運動に合わせて、前記側方照明源および前記スリット照明源を交互に切り替えて点灯することを繰り返し、前記メモリ制御ユニットは、前記一次元センサが生成する画像データを同期信号に合わせて選択的に取り込み、前記外観検査用画像と前記高さ測定用画像とを前記メモリ内に形成してもよい。前記走査ヘッドは、前記被検査体の検査面に垂直上方から投光する落射照明源をさらに含み、前記落射照明源、前記側方照明源、および前記スリット照明源が選択的に点灯可能に構成されていてもよい。この場合、前記ヘッド制御ユニットは、前記走査ヘッドと前記被検査体の相対運動に合わせて、前記落射照明源、前記側方照明源、および前記スリット照明源を順番に切り替えて点灯することを繰り返し、前記メモリ制御ユニットは、前記一次元センサが生成する画像データを同期信号に合わせて選択的に取り込み、前記落射照明源による外観検査用画像と、前記側方照明源による外観検査用画像と、前記スリット照明源による高さ測定用画像とを前記メモリ内に形成してもよい。
【００１４】
前記解析ユニットは、前記外観検査用画像に撮影されたハンダの塗布エリアを判定した上で、前記高さ測定用画像に撮影されたスリット光による縞パターンに基づいて、そのハンダの塗布エリアの高さを測定することで、ハンダの体積に基づいた塗布状態の良否判定を行ってもよい。外観検査用画像により塗布エリアの位置を特定し、高さ測定用画像の縞パターンとの正確な対応付けができるので、塗布エリアの面積と高さを正確に求め、ハンダの体積に基づいた精度の高い塗布状態の良否判定が可能となる。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、装置として表現されたものを方法、システム、コンピュータプログラムに置き換えたものも本発明の態様として有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、実施の形態１に係る外観検査装置１０の構成を示す。この装置は、被検査体の検査面をラインセンサで走査して画像を形成し、画像認識によってクリームハンダの塗布状態の合否を判定するものである。ラインセンサによる撮像ラインに対して垂直に走査ヘッドを駆動することで順次ラインごとの画像が得られ、走査ヘッドの一次元運動で検査が完了する。
【００１７】
図１のごとく、外観検査装置１０は、メインユニット１２と試験ユニット１４を備える。試験ユニット１４の下部には支持台２２が設けられ、被検査体である基板１が把持されている。試験ユニット１４の上部には、走査ヘッド１６と、それを駆動するステッピングモータ２０と、走査ヘッド１６を支持するリニアガイド等のガイド１８が設けられている。
【００１８】
走査ヘッド１６は照明ユニット３０、レンズ３２およびラインセンサ３４を有する。これらの部材はフレーム３６上に固定されている。照明ユニット３０は、後述の側方照明源、スリット照明源、ハーフミラーなどを内蔵する。基板１から垂直上方への反射光はハーフミラーでレンズ３２へ導かれ、レンズ３２を通過した後、一次元ＣＣＤセンサであるラインセンサ３４へ入力される。ラインセンサ３４はライン単位に基板１を撮像してその画像データ５４を出力する。
【００１９】
メインユニット１２は、本装置全体を統括的に制御するもので、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた外観検査機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２０】
メインユニット１２のヘッド制御ユニット４０はまず、照明制御クロック５０（以下、同期信号ともいう）を照明ユニット３０へ供給し、１ライン毎に側方照明とスリット照明を交互に切り替えて点灯させる。ヘッド制御ユニット４０はさらに、モータ制御信号５２をモータ２０へ、試験開始信号５６をメモリ制御ユニット４２へそれぞれ出力する。モータ制御信号５２によってモータ２０のステップ制御がなされ、検査の開始に際し、走査ヘッド１６が基板１の端部へ移動する。以下、この位置を「スタート位置」という。以降、１ライン撮像するたびにモータ制御信号５２によって走査ヘッド１６が１ライン分進行する。一方、試験開始信号５６を参照し、メモリ制御ユニット４２はメモリ４４への画像データ５４の書込を制御し、以降、画像データ５４がライン単位で記録されていく。画像データ５４は、側方照明により面投光されたときに撮像されたものと、スリット照明によりスリット光が投光されたときに撮像されたよるものとが１ライン毎に選択的に入力され、全ラインの撮像が終わると、メモリ４４内には、側方照明による外観検査用画像と、スリット照明による高さ測定用画像が形成される。なお、メモリ４４の内部構成、メモリ４４内の画像データ５４の配置については設計上の自由度があり、いろいろな構成が可能である。たとえば、メモリ４４内に、外観検査用画像と高さ測定用画像を個別に格納するための独立した２つの記憶領域が設けられ、メモリ制御ユニット４２は、１ライン毎に各記憶領域に分けて画像データ５４が個別に格納されるように制御してもよい。あるいは、メモリ４４内には、外観検査用画像と高さ測定用画像を格納するための単一の記憶領域が設けられ、メモリ制御ユニット４２は、その単一の記憶領域に画像データ５４が１ラインずつ交互に格納されるように制御してもよい。
【００２１】
解析ユニット４６は、走査と並行して、または走査完了後にメモリ４４から外観検査用画像および高さ測定用画像を読み出し、判定基準記憶部４８に予め記録された判定基準に照らして、クリームハンダの塗布状態の合否を判断する。外観検査用画像に基づいて、クリームハンダが正しい位置に塗布されているかどうかが検査され、さらにクリームハンダの塗布エリアの面積が測定される。高さ測定用画像に基づいて、クリームハンダの塗布エリアの高さが測定され、先に測定された面積と合わせて、クリームハンダの体積が求められ、塗布量が適正であるかどうかが検査される。
【００２２】
図２は試験ユニット１４の斜視図、図３は試験ユニット１４をラインセンサ３４の撮像ラインの方向１１０（以下、単に撮像方向と呼ぶ）から見た模式図である。図２または図３に示した状態で１ライン分の画像データが取り込まれると、走査ヘッド１６はガイド１８によって駆動方向１１４へ１ライン分送り出される。以降同様の処理を繰り返すことにより、基板１全面にわたる画像データが取得される。
【００２３】
照明ユニット３０は、下部にアクリルシート１０４が設けられた側方照明源１０２と、回転筒１０１により囲まれたスリット照明源１０３と、ハーフミラー１０８とを含む。
【００２４】
図３のごとく、ふたつの側方照明源１０２はそれぞれＬＥＤ（発光ダイオード）群１２０をもち、検査中のライン１１２へ効率的に側方光を投ずるよう傾斜がつけられている。アクリルシート１０４には、側方照明源１０２からの側方光を拡散する作用がある。側方照明源１０２は点光源であるＬＥＤの集合体であるため、拡散作用がないと、スポット的な光が画像データへ写り込んで検査精度に悪影響を及ぼす懸念がある。
【００２５】
スリット照明源１０３も光源としてＬＥＤ群１２０をもち、回転筒１０１の外周面に設けられたスリットマスクパターンによりスリット光が生成され、短焦点結像素子アレイ１０５により集光され、縞パターンとして基板１の検査面におけるライン１１２に投影される。ライン１１２からの反射光はハーフミラー１０８で反射し、レンズ３２を介してラインセンサ３４に入射する。
【００２６】
短焦点結像素子アレイ１０５の一例として、セルフォック（登録商標）レンズアレイ（ＳＬＡ）を利用し、省スペースで縞パターンの投影を実現する。なお、回転筒１０１は、走査ヘッド１６の駆動と同時に回転制御可能に構成され、回転により縞パターンの連続性を確保するとともに、縞パターンの発生間隔をより狭くでき、高さ測定の分解能を高めることができる。
【００２７】
図４（ａ）および（ｂ）は、回転筒１０１の表面に設けられたスリットマスクパターンを説明する図である。ＩＣやＬＳＩなどのチップは、基板１の縦方向または横方向に沿って配置されるのが普通であり、斜めに配置されることはまれである。このことから、スリット光による縞パターンがクリームハンダの塗布エリアに対して４５度の角度で形成されるようにして、チップが縦方向、横方向のいずれに配置される場合でも、ハンダの塗布エリアに対する縞パターンの本数が十分に取れるようにすることがより好ましい。そのため、図４（ａ）では、回転筒１０１の表面に４５度の傾きのスリットマスクパターンが形成されている。もっとも、図４（ｂ）のように、ラインセンサ３４の撮像方向１１０に対して平行に縞パターンが発生するようにスリットマスクパターンを設けてもよい。
【００２８】
図５は、クリームハンダが塗布された基板１を説明する図である。基板１の電極２にはクリームハンダ３が塗布されている。基板１の電極２以外の部分は半透明のハンダレジスト膜４がコーティングされており、この上にクリームハンダ３が塗布されてもリフローにより溶けてなくなる。なお、同図はハンダの不良塗布状態を示している。
【００２９】
図６（ａ）および（ｂ）は、このようなクリームハンダが塗布された基板１にスリット光を照射することにより形成される縞パターンを説明する図である。図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）および（ｂ）のスリットマスクパターンによりスリット光が照射された場合の縞パターンである。
【００３０】
図６（ａ）および（ｂ）の例では、クリームハンダの塗布エリア５の長辺がラインセンサ３４の撮像方向１１０に対して平行に形成されており、図４（ｂ）に示した撮像方向１１０に対して平行のスリットマスクパターンを利用すると、図６（ｂ）のように、縞パターンがハンダの塗布エリア５の長辺方向に形成されるため、塗布エリア５上に投影される縞の本数が制限される。塗布エリア５の長辺が撮像方向１１０に対して垂直に形成されている場合は、逆に塗布エリア５上に投影される縞の本数が多くなる。
【００３１】
一方、図４（ａ）に示した撮像方向１１０に対して４５度の傾きをもたせたスリットマスクパターンを利用すると、図６（ａ）のように縞パターンが塗布エリア５に対して斜め方向に形成されるため、塗布エリア５の長辺方向が撮像方向１１０に対して垂直であるか、平行であるかに関係なく、十分な縞の本数を確保することができ、分解能を高めることができる。
【００３２】
図６（ａ）および（ｂ）のいずれの場合でも、クリームハンダの塗布エリア５の境界では、塗布エリアの高さに応じた縞パターンのずれが生じる。したがって、この縞パターンのずれ量を測定し、逆算することで、塗布エリア５の高さを求めることができる。
【００３３】
図７は、以上の構成による外観検査装置１０の検査手順を示すフローチャートである。側方光の点灯とスリット光の点灯を同期信号に合わせて選択して行い、基板１上を走査ヘッド１６が一回移動する間に外観検査用と高さ測定用の両方の画像を一度に形成する。ここでは、スタート位置である第１ラインを含む奇数ラインを外観検査用に設定し、偶数ラインを高さ測定用に設定する切り替え走査方式による検査の手順を示す。
【００３４】
まず、第１モードである外観検査モードが選択され、走査ヘッド１６がスタート位置へ送られる（Ｓ５０）。外観検査モードの選択に伴い、ヘッド制御ユニット４０によって側方照明源１０２が点灯状態、スリット照明源１０３が消灯状態におかれる。側方光のもと、ラインセンサ３４により第１ラインの撮像が実施され（Ｓ５２）、その画像データ５４がメモリ４４へ書き込まれる（Ｓ５４）。
【００３５】
つづいて、ヘッド制御ユニット４０により走査ヘッド１６が駆動方向へ１ライン分送られ（Ｓ５６）、予め入力されていた基板１に関する情報に従い、その位置が走査のエンド位置、すなわち基板１の終了端であるか否かが判定される（Ｓ５８）。エンド位置でなければ（Ｓ５８のＮ）、高さ測定モードへ切り替えが行われる（Ｓ６０）。高さ測定モードの選択に伴い、ヘッド制御ユニット４０によって側方照明源１０２が消灯状態、スリット照明源１０３が点灯状態におかれる。スリット光のもと、ラインセンサ３４による第２ラインの撮像、メモリ４４への画像データ５４の書込、走査ヘッド１６の進行（Ｓ５２、Ｓ５４、Ｓ５６）が行われる。走査ヘッド１６がエンド位置にくるまでＳ５２からＳ６０の処理は繰り返され、奇数ラインの画像は側方光によって形成される一方、偶数ラインの画像はスリット光によって形成される。
【００３６】
走査ヘッド１６がエンド位置にくれば、処理はＳ５８のＹからＳ６０へ進む。ステップＳ６０では、解析ユニット４６がメモリ４４から側方光による外観検査用画像を読み出して、検査箇所についてクリームハンダの塗布エリアの合否を判定し、つづいてスリット光による高さ測定用画像を読み出してその塗布エリアの高さを測定する。すなわち、各検査箇所について、クリームハンダの塗布位置が正しいかどうかが検査された上で、クリームハンダの塗布エリアの面積と高さからクリームハンダの体積を求め、適正な塗布量であるかどうかが検査される。ハンダの塗布状態検査の合否判定基準その他の情報は判定基準記憶部４８から読み出され、利用される。検査が終わると結果が表示され（Ｓ６２）、一連の処理を終える。なお、合否は表示だけでなくメモリ４４へ記録してもよい。
【００３７】
以上述べたように、本実施の形態の外観検査装置１０では、照明切り替えにより一度に外観検査用画像と縞パターンの投影された高さ測定用画像が得られ、外観検査用画像でハンダの塗布エリアを正確に割り出した上で、高さ測定用画像を用いて縞パターンの対応づけを行い、塗布エリアの高さを測定することができる。１ライン毎に側方光とスリット光を切り替えて基板を撮影するため、塗布エリアの位置ずれを最小限に抑えることができ、塗布されたハンダの体積を正確に算出して、精度の高い塗布量の合否判定を行うことができる。
【００３８】
実施の形態２
本実施の形態では、実施の形態１に係る外観検査装置１０の試験ユニット１４の照明ユニット３０に落射照明源１００がさらに含まれ、落射光による外観検査用画像が撮影される。ここでは、実施の形態１と異なる構成と動作について説明する。
【００３９】
図８は、実施の形態２に係る外観検査装置１０の試験ユニット１４の斜視図、図９は、図８の試験ユニット１４を撮像方向１１０から見た模式図である。落射照明源１００とハーフミラー１０８の間にはレンチキュラーシート１０６が設けられ、落射照明源１００による落射光はレンチキュラーシート１０６、ハーフミラー１０８を通過して基板１の検査面へ入射角がほぼゼロで投じられる。レンチキュラーシート１０６は、光の屈折によって、撮像方向１１０について見た場合に落射光を基板１に垂直な成分に絞り込むよう作用する。
【００４０】
図９のごとく、落射照明源１００は中央からふたつのサブ基板１００ａ、１００ｂに分かれ、それぞれ走査方向１１０にＬＥＤ群１２０をもつ。これらのサブ基板１００ａ、１００ｂは微妙に内側を向け合う形で接続され、それぞれのＬＥＤ群１２０が効率的に検査中のライン１１２へ落射光を投ずる配置になっている。なお、落射光に関する拡散作用はレンチキュラーシート１０６によって実現される。
【００４１】
照明ユニット３０は、１ライン毎に落射照明、側方照明、およびスリット照明を順番に切り替えて点灯し、基板１上を走査ヘッド１６が一回移動する間に、落射光による外観検査用画像、側方光による外観検査用画像、およびスリット光による高さ測定用画像が一度に取得される。
【００４２】
図１０は、クリームハンダの塗布された基板１の断面図である。基板１の電極２にはクリームハンダ３が塗布され、基板１の電極２以外の部分は半透明のハンダレジスト膜４がコーティングされている。この基板１に落射照明源１００により真上から落射光が照射され、ラインセンサ３４により撮像される。
【００４３】
クリームハンダ３は、微細な球状のハンダ粒子の集合体であり、その表面は凹凸のある粗面であるため、これに照射された落射光Ｌ１は散乱され、散乱光の一部がレンズ３２を介してラインセンサ３４に入射する。したがって、クリームハンダ３はやや明るい灰色に撮像される。また電極２は銅箔などの金属により形成されており、その表面は鏡面であるため、これに照射された落射光Ｌ２は垂直に正反射され、ラインセンサ３４に十分に入射する。したがって、電極２は明るい白に撮像される。また半透明のハンダレジスト膜４に照射された落射光Ｌ３は、基板１まで透過するが、基板１の表面は暗緑色などの暗色であるので、この落射光Ｌ３は吸収され、基板１は黒く撮像される。
【００４４】
図１１は、落射光のもとで撮像される、クリームハンダの塗布された基板１の画像を説明する図である。基板１の電極２は白く撮像され、基板１の電極２以外のハンダレジスト膜４で覆われた部分は黒く撮像されるため、電極２の位置は明瞭に認識できる。また、電極２は白く撮像され、クリームハンダ３は灰色に撮像されるため、クリームハンダ３と電極２の境界は明瞭であり、クリームハンダ３の形状を明確に認識できる。
【００４５】
このように、落射光のもとで反射光を撮像することにより鏡面であるかどうかを識別することができるため、側方光のもとで撮像された画像に基づいて、電極２とクリームハンダ３を色情報から識別することが困難である場合でも、落射光による画像を併用すれば、正確に識別することができるようになる。したがって、落射光による外観検査用画像を併用することで、クリームハンダ３が電極２に対して、正しい位置に塗布されているかどうか、その塗布面積は適正であるかどうかをより正確に判定することができるようになり、検査精度のさらなる向上を図ることができる。
【００４６】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。そうした変形例をいくつか挙げる。
【００４７】
上記の実施の形態では、走査ヘッド１６が基板１上を一回だけ移動することにより外観検査用画像と高さ測定用画像を取得することができるため、製造ラインへの外観検査装置１０の組込みにも有利である。その場合、例えば走査ヘッド１６の側を固定式にして基板１の支持台２２をコンベアにすることにより、製造ラインを流れる基板１をそのまま検査することができる。
【００４８】
また、図１ではメインユニット１２と試験ユニット１４を一体的に描いたが、これらは別々の場所に存在してもよい。たとえば、試験ユニット１４は工場の製造ラインに組み込み、メインユニット１２は試験ユニット１４と任意のネットワークで結ばれた解析センターその他の組織におかれてもよい。試験ユニット１４をユーザ側におき、メインユニット１２を解析センターにおき、ユーザから解析業務を請け負うビジネスモデルも成立する。
【００４９】
また、実施の形態１において、側方照明源の代わりに、実施の形態２で説明した落射照明源を利用して、落射光による外観検査用画像とスリット光による高さ測定用画像を用いた検査を行ってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度の外観検査を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る外観検査装置の全体構成図である。
【図２】図１の試験ユニットの詳細斜視図である。
【図３】図１の照明ユニットを含む走査ユニットの模式図である。
【図４】図３のスリット照明源に利用される回転筒のスリットマスクパターンの説明図である。
【図５】クリームハンダが塗布された基板の説明図である。
【図６】クリームハンダが塗布された基板にスリット光を照射することにより形成される縞パターンの説明図である。
【図７】実施の形態１に係る外観検査手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態２に係る外観検査装置の試験ユニットの斜視図である。
【図９】図８の試験ユニットの模式図である。
【図１０】クリームハンダの塗布された基板の断面図である。
【図１１】クリームハンダの塗布された基板の落射光による撮影画像の説明図である。
【符号の説明】
１基板、３クリームハンダ、１０外観検査装置、１２メインユニット、１４試験ユニット、１６走査ヘッド、３０照明ユニット、３２レンズ、３４ラインセンサ、４０ヘッド制御ユニット、４２メモリ制御ユニット、４４メモリ、４６解析ユニット、４８判定基準記憶部、５４画像データ、１００落射照明源、１０２側方照明源、１０４アクリルシート、１０６レンチキュラーシート、１０８ハーフミラー、１１０撮像方向、１１４駆動方向、１２０ＬＥＤ群。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an appearance inspection technique for an object to be inspected. In particular, the present invention relates to a scanning head that scans an object to be inspected to acquire an image, and an appearance inspection apparatus that can use the scanning head.
[0002]
[Prior art]
Chips such as IC and LSI are bonded to the substrate by soldering. This soldering is performed by applying cream solder to the electrode of the substrate by a screen printing device, landing the lead of the chip on the cream solder, and then heating the cream solder by a reflow device. At this time, if the amount of cream solder applied is not appropriate, soldering tends to be defective. Therefore, before the chip is mounted on the substrate by the chip mounter, the cream solder application state is inspected. In particular, in the case of BGA (Ball Grid Array), since input / output pads are arranged on the back surface of the package, after bonding to the substrate, it is not possible to judge the quality of soldering from the appearance. It is necessary to inspect the application state of cream solder.
[0003]
In such an appearance inspection apparatus that inspects the application state of cream solder, it is necessary to image a substrate with a very high resolution in response to high-density mounting and detect defects with high accuracy. Therefore, the time required for inspection tends to be longer. The demand for integrated circuits is increasing, and the speed of the mounting process is increasing. However, if it takes a long time to inspect the board, the shipment of products will be delayed, and it will not be possible to withstand the recent severe manufacturing competition. In addition, once a defect is found in a product that has been shipped, extra work such as collection, repair, and re-shipment occurs, and the costs for that are not covered by the sales profit of the product. Accordingly, there is an urgent need to realize a one-way logistics that can reduce the inspection time and bring the product defects and complaints about the product to zero as much as possible by using a more accurate appearance inspection apparatus.
[0004]
Here, in the appearance inspection apparatus, the quality of the application state of the cream solder is inspected by measuring the application area of the cream solder. However, in order to perform chip soldering properly, it is necessary to apply an appropriate amount of cream solder. Originally, it is not the area where cream solder is applied. Cannot be inspected. Therefore, in order to perform inspection with higher accuracy, volume measurement of the applied cream solder is becoming essential. For example, Patent Document 1 discloses an apparatus that irradiates a line pattern onto a substrate with a slit light projector, takes an image of the substrate using a camera, and analyzes the shape of the solder paste.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-187838 (full text, Fig. 1-11)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the apparatus disclosed in Patent Document 1, the substrate is moved in the X and Y directions, the solder paste in a specific area is irradiated with an optical cutting line, and an image is spot-taken and inspected. In this case, even if a 1 million pixel CCD (charge-coupled device) image sensor is used, if an image is captured at a pixel pitch of 20 to 30 micrometers, an area of 2 to 3 centimeters in length and width can be photographed at a time. Therefore, it takes a very long time to inspect the entire substrate. For example, a mother board of a notebook computer has 2,000 to 4,000 points of solder printing locations. In such an appearance inspection apparatus that moves an imaging location in the XY directions, a maximum of 100 to 20,000 points can be selectively selected. It is just an inspection. In order to put it on the production line, it is necessary to inspect the motherboard in 30 seconds or less. This is because all points are not in time for production, but this reduces the incidence of soldering defects. It is not possible to do so, and only inadequate production management is possible.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a visual inspection technique capable of inspecting a solder coating state of a substrate with high speed and high accuracy, which is suitable for introduction into a substrate production line. Is in the provision of.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
One embodiment of the present invention relates to a head that scans an object to be inspected. The scanning head includes a side illumination source that projects light obliquely onto the inspection surface of the object to be inspected, a slit illumination source that projects slit light obliquely onto the inspection surface, and a vertically upward direction from the inspection surface. Including a one-dimensional sensor that detects reflected light to be directed, and the side illumination source and the slit illumination source are configured to be selectively controllable in lighting.
[0009]
Here, “scanning” refers to an operation in which the scanning head is driven in a direction perpendicular to the arrangement direction of the imaging elements of the one-dimensional sensor. In this specification, the direction of relative movement between the scanning head and the object to be inspected Expressed as “drive direction” or “scan direction”. On the other hand, detection of reflected light for one line by the scanning head is expressed as “imaging” and distinguished from scanning.
[0010]
Each of the side illumination source and the slit illumination source may include a group of light emitting diodes arranged along an imaging line by the one-dimensional sensor. The light emitting diode group is advantageous in terms of a side illumination source and a slit illumination source that are selectively turned on and off because they are turned on and off sufficiently quickly and have a long lifetime.
[0011]
It may further include a short focus imaging element array for projecting the slit light onto the inspection surface. The fringe pattern by the slit light can be efficiently projected along the imaging line by the short focus imaging element array.
[0012]
Another aspect of the present invention relates to an appearance inspection apparatus for an object to be inspected. This apparatus includes a scanning head that scans the object to be inspected, and a main unit that comprehensively controls the entire apparatus including the scanning head. The scanning head includes a side illumination source that projects light obliquely onto the inspection surface of the object to be inspected, a slit illumination source that projects slit light obliquely onto the inspection surface, and a vertically upward direction from the inspection surface. Including a one-dimensional sensor that detects reflected light to be generated and generates image data, and the side illumination source and the slit illumination source are configured to be selectively lit. The main unit includes a head control unit that controls lighting of the scanning head and relative movement of the scanning head and the object to be inspected, an image for appearance inspection of the inspection surface by the side illumination source, and the slit illumination source. And a memory control unit that captures the height measurement image in the memory, and an analysis unit that determines the quality of the solder application state using the appearance inspection image and the height measurement image.
[0013]
The head control unit repeatedly turns on and turns on the side illumination source and the slit illumination source in accordance with the relative movement of the scanning head and the object to be inspected, and the memory control unit The image data generated by the original sensor may be selectively fetched in accordance with the synchronization signal, and the appearance inspection image and the height measurement image may be formed in the memory. The scanning head further includes an epi-illumination source that projects light vertically from above the inspection surface of the object to be inspected, and the epi-illumination source, the side illumination source, and the slit illumination source can be selectively lit. May be. In this case, the head control unit repeatedly switches on and turns on the epi-illumination source, the side illumination source, and the slit illumination source in accordance with the relative movement of the scanning head and the object to be inspected. The memory control unit selectively captures image data generated by the one-dimensional sensor in accordance with a synchronization signal, an image for appearance inspection by the epi-illumination source, an image for appearance inspection by the side illumination source, An image for height measurement by the slit illumination source may be formed in the memory.
[0014]
The analysis unit determines a solder application area photographed in the appearance inspection image, and then determines a height of the solder application area based on a fringe pattern by slit light photographed in the height measurement image. By measuring the thickness, the quality of the applied state may be determined based on the volume of the solder. Since the position of the application area can be identified from the image for appearance inspection and can be accurately associated with the stripe pattern of the image for height measurement, the area and height of the application area can be obtained accurately, and accuracy based on the volume of the solder It is possible to determine whether the application state is high.
[0015]
It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and what is expressed as a device is replaced with a method, system, or computer program, which is also effective as an aspect of the present invention.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
FIG. 1 shows a configuration of an appearance inspection apparatus 10 according to the first embodiment. This apparatus scans the inspection surface of an object to be inspected with a line sensor to form an image, and determines pass / fail of cream solder application by image recognition. By driving the scanning head perpendicular to the imaging line by the line sensor, an image for each line is sequentially obtained, and the inspection is completed by one-dimensional movement of the scanning head.
[0017]
As shown in FIG. 1, the appearance inspection apparatus 10 includes a main unit 12 and a test unit 14. A support base 22 is provided below the test unit 14 to hold the substrate 1 as an object to be inspected. Above the test unit 14, a scanning head 16, a stepping motor 20 that drives the scanning head 16, and a guide 18 such as a linear guide that supports the scanning head 16 are provided.
[0018]
The scanning head 16 has an illumination unit 30, a lens 32, and a line sensor 34. These members are fixed on the frame 36. The illumination unit 30 includes a side illumination source, a slit illumination source, a half mirror, and the like which will be described later. The reflected light vertically upward from the substrate 1 is guided to the lens 32 by the half mirror, and after passing through the lens 32, is input to the line sensor 34 which is a one-dimensional CCD sensor. The line sensor 34 images the substrate 1 line by line and outputs the image data 54.
[0019]
The main unit 12 controls the entire apparatus as a whole. The main unit 12 can be realized by a CPU, memory, or other LSI of any computer in terms of hardware, and an appearance inspection loaded into the memory in terms of software. It is realized by a functional program or the like, but here, functional blocks realized by their cooperation are depicted. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.
[0020]
First, the head control unit 40 of the main unit 12 supplies an illumination control clock 50 (hereinafter also referred to as a synchronization signal) to the illumination unit 30 to alternately switch on the side illumination and the slit illumination for each line. The head control unit 40 further outputs a motor control signal 52 to the motor 20 and a test start signal 56 to the memory control unit 42, respectively. The motor 20 is step-controlled by the motor control signal 52, and the scanning head 16 moves to the end of the substrate 1 at the start of inspection. Hereinafter, this position is referred to as a “start position”. Thereafter, every time one line is imaged, the scanning head 16 advances by one line by the motor control signal 52. On the other hand, referring to the test start signal 56, the memory control unit 42 controls the writing of the image data 54 to the memory 44, and thereafter, the image data 54 is recorded in line units. The image data 54 is selectively input for each line, one captured when the surface light is projected by the side illumination and the other image captured when the slit light is projected by the slit illumination. When all lines have been imaged, an image for appearance inspection by side illumination and an image for height measurement by slit illumination are formed in the memory 44. Note that the internal configuration of the memory 44 and the arrangement of the image data 54 in the memory 44 have a degree of freedom in design, and various configurations are possible. For example, in the memory 44, two independent storage areas for individually storing the appearance inspection image and the height measurement image are provided, and the memory control unit 42 is divided into each storage area for each line. You may control so that the image data 54 is stored separately. Alternatively, a single storage area for storing the appearance inspection image and the height measurement image is provided in the memory 44, and the memory control unit 42 stores the image data 54 in the single storage area. You may control so that it may store alternately line by line.
[0021]
The analysis unit 46 reads out the appearance inspection image and the height measurement image from the memory 44 in parallel with the scanning or after the scanning is completed, and in accordance with the judgment criterion recorded in the judgment criterion storage unit 48 in advance, Judgment of the application state is made. Based on the appearance inspection image, it is inspected whether the cream solder is applied at the correct position, and the area of the cream solder application area is measured. Based on the image for height measurement, the height of the application area of the cream solder is measured, and the volume of the cream solder is obtained together with the previously measured area, and whether the application amount is appropriate is inspected. The
[0022]
FIG. 2 is a perspective view of the test unit 14, and FIG. 3 is a schematic view of the test unit 14 as viewed from an imaging line direction 110 of the line sensor 34 (hereinafter simply referred to as an imaging direction). When the image data for one line is captured in the state shown in FIG. 2 or FIG. 3, the scanning head 16 is sent out for one line in the driving direction 114 by the guide 18. Thereafter, similar processing is repeated to obtain image data over the entire surface of the substrate 1.
[0023]
The illumination unit 30 includes a side illumination source 102 in which an acrylic sheet 104 is provided at a lower portion, a slit illumination source 103 surrounded by the rotating cylinder 101, and a half mirror 108.
[0024]
As shown in FIG. 3, each of the two side illumination sources 102 has an LED (light emitting diode) group 120, and is inclined so as to efficiently project side light to the line 112 under inspection. The acrylic sheet 104 has an action of diffusing side light from the side illumination source 102. Since the side illumination source 102 is an aggregate of LEDs that are point light sources, if there is no diffusing action, there is a concern that spot-like light is reflected in image data and adversely affects inspection accuracy.
[0025]
The slit illumination source 103 also has an LED group 120 as a light source, and slit light is generated by a slit mask pattern provided on the outer peripheral surface of the rotary cylinder 101, collected by the short focus imaging element array 105, and as a fringe pattern. Is projected onto the line 112 on the inspection surface. The reflected light from the line 112 is reflected by the half mirror 108 and enters the line sensor 34 through the lens 32.
[0026]
As an example of the short focus imaging element array 105, a SELFOC (registered trademark) lens array (SLA) is used to realize the projection of a fringe pattern in a small space. The rotation cylinder 101 is configured to be able to be controlled to rotate simultaneously with the driving of the scanning head 16, and can ensure the continuity of the fringe pattern by the rotation and can further narrow the generation interval of the fringe pattern to increase the resolution of the height measurement. be able to.
[0027]
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a slit mask pattern provided on the surface of the rotating cylinder 101. FIG. Chips such as ICs and LSIs are usually arranged along the vertical or horizontal direction of the substrate 1 and are rarely arranged obliquely. Therefore, even if the chips are arranged in either the vertical direction or the horizontal direction so that the stripe pattern by the slit light is formed at an angle of 45 degrees with respect to the cream solder application area, the solder application area It is more preferable that a sufficient number of stripe patterns can be taken. For this reason, in FIG. 4A, a slit mask pattern having an inclination of 45 degrees is formed on the surface of the rotating cylinder 101. However, as shown in FIG. 4B, a slit mask pattern may be provided so that a fringe pattern is generated in parallel with the imaging direction 110 of the line sensor 34.
[0028]
FIG. 5 is a diagram illustrating the substrate 1 on which cream solder is applied. Cream solder 3 is applied to the electrode 2 of the substrate 1. A portion other than the electrode 2 of the substrate 1 is coated with a semi-transparent solder resist film 4, and even if the cream solder 3 is applied thereon, it is not melted by reflow. The figure shows a defective solder application state.
[0029]
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a fringe pattern formed by irradiating the substrate 1 on which such cream solder is applied with slit light. FIGS. 6A and 6B are fringe patterns when slit light is irradiated by the slit mask patterns of FIGS. 4A and 4B, respectively.
[0030]
In the example of FIGS. 6A and 6B, the long side of the cream solder application area 5 is formed in parallel with the imaging direction 110 of the line sensor 34, and the imaging direction shown in FIG. When a slit mask pattern parallel to 110 is used, the stripe pattern is formed in the long side direction of the solder application area 5 as shown in FIG. The number is limited. When the long side of the application area 5 is formed perpendicular to the imaging direction 110, the number of stripes projected on the application area 5 is increased.
[0031]
On the other hand, when a slit mask pattern having an inclination of 45 degrees with respect to the imaging direction 110 shown in FIG. 4A is used, the stripe pattern is inclined with respect to the application area 5 as shown in FIG. Therefore, regardless of whether the long side direction of the application area 5 is perpendicular or parallel to the imaging direction 110, a sufficient number of stripes can be secured and the resolution can be improved. .
[0032]
6A and 6B, the fringe pattern shifts according to the height of the application area at the boundary of the application area 5 of the cream solder. Therefore, the height of the coating area 5 can be obtained by measuring the amount of deviation of the stripe pattern and calculating backward.
[0033]
FIG. 7 is a flowchart showing an inspection procedure of the appearance inspection apparatus 10 having the above configuration. The lighting of the side light and the lighting of the slit light are selected in accordance with the synchronization signal, and both the images for appearance inspection and height measurement are simultaneously displayed while the scanning head 16 moves once on the substrate 1. Form. Here, an inspection procedure by a switching scanning method in which odd lines including the first line as a start position are set for appearance inspection and even lines are set for height measurement is shown.
[0034]
First, the appearance inspection mode which is the first mode is selected, and the scanning head 16 is sent to the start position (S50). Along with the selection of the appearance inspection mode, the side illumination source 102 is turned on and the slit illumination source 103 is turned off by the head control unit 40. The first line is imaged by the line sensor 34 under the side light (S52), and the image data 54 is written in the memory 44 (S54).
[0035]
Subsequently, the scanning head 16 is fed by one line in the driving direction by the head control unit 40 (S56), and the position is the scanning end position, that is, the end end of the substrate 1, in accordance with the information relating to the substrate 1 inputted in advance. It is determined whether or not there is (S58). If it is not the end position (N in S58), switching to the height measurement mode is performed (S60). With the selection of the height measurement mode, the side illumination source 102 is turned off and the slit illumination source 103 is turned on by the head control unit 40. Under the slit light, imaging of the second line by the line sensor 34, writing of the image data 54 to the memory 44, and progression of the scanning head 16 (S52, S54, S56) are performed. The processing from S52 to S60 is repeated until the scanning head 16 reaches the end position, and an odd line image is formed by side light, while an even line image is formed by slit light.
[0036]
If the scanning head 16 reaches the end position, the process proceeds from Y in S58 to S60. In step S60, the analysis unit 46 reads the appearance inspection image by the side light from the memory 44, determines whether or not the cream solder application area is acceptable for the inspection portion, and then reads the height measurement image by the slit light. The height of the application area is measured. That is, for each inspection location, after checking whether the application position of the cream solder is correct, determine the volume of the cream solder from the area and height of the application area of the cream solder, and whether it is an appropriate application amount Inspected. Acceptance criteria for solder coating state inspection and other information are read from the criteria storage 48 and used. When the inspection is finished, the result is displayed (S62), and the series of processing is finished. The pass / fail status may be recorded in the memory 44 as well as displayed.
[0037]
As described above, in the appearance inspection apparatus 10 of the present embodiment, the appearance inspection image and the height measurement image on which the fringe pattern is projected can be obtained at once by switching the illumination, and solder is applied in the appearance inspection image. After accurately determining the area, the height measurement image can be used to associate the stripe pattern to measure the height of the application area. Since the substrate is imaged by switching between the side light and the slit light for each line, it is possible to minimize the displacement of the application area, accurately calculate the volume of the applied solder, and apply with high accuracy. A pass / fail determination of the amount can be made.
[0038]
Embodiment 2
In the present embodiment, the illumination unit 30 of the test unit 14 of the visual inspection apparatus 10 according to the first embodiment further includes an epi-illumination source 100, and an image for visual inspection by epi-illumination is taken. Here, a configuration and operation different from those of the first embodiment will be described.
[0039]
FIG. 8 is a perspective view of the test unit 14 of the appearance inspection apparatus 10 according to the second embodiment, and FIG. 9 is a schematic view of the test unit 14 of FIG. A lenticular sheet 106 is provided between the epi-illumination source 100 and the half mirror 108, and incident light from the epi-illumination source 100 passes through the lenticular sheet 106 and the half mirror 108 and has an incident angle of approximately zero on the inspection surface of the substrate 1. Thrown. The lenticular sheet 106 acts to narrow incident light to a component perpendicular to the substrate 1 when viewed in the imaging direction 110 due to light refraction.
[0040]
As shown in FIG. 9, the epi-illumination source 100 is divided into two sub-boards 100 a and 100 b from the center, and each has an LED group 120 in the scanning direction 110. These sub-boards 100a and 100b are connected so as to face each other delicately, and each LED group 120 is arranged to efficiently project incident light onto the line 112 under inspection. The diffusing action related to the incident light is realized by the lenticular sheet 106.
[0041]
The illumination unit 30 is turned on by sequentially switching the epi-illumination, the side illumination, and the slit illumination for each line, and while the scanning head 16 moves once on the substrate 1, an image for appearance inspection by the epi-illumination light, An image for appearance inspection by side light and an image for height measurement by slit light are acquired at a time.
[0042]
FIG. 10 is a cross-sectional view of the substrate 1 coated with cream solder. Cream solder 3 is applied to the electrode 2 of the substrate 1, and a translucent solder resist film 4 is coated on portions other than the electrode 2 of the substrate 1. The substrate 1 is irradiated with epi-illumination light from directly above by the epi-illumination source 100 and is imaged by the line sensor 34.
[0043]
Since the cream solder 3 is an aggregate of fine spherical solder particles and the surface thereof is a rough surface having irregularities, the incident light L1 irradiated to the cream solder 3 is scattered, and a part of the scattered light passes through the lens 32. Through the line sensor 34. Therefore, the cream solder 3 is imaged in a slightly light gray. Further, since the electrode 2 is made of a metal such as copper foil and the surface thereof is a mirror surface, the incident light L2 irradiated on the electrode 2 is specularly reflected vertically and sufficiently incident on the line sensor 34. Therefore, the electrode 2 is imaged bright white. The incident light L3 irradiated to the translucent solder resist film 4 is transmitted to the substrate 1, but the surface of the substrate 1 is dark color such as dark green, so the incident light L3 is absorbed and the substrate 1 is black. Imaged.
[0044]
FIG. 11 is a diagram for explaining an image of the substrate 1 coated with cream solder, which is imaged under incident light. The electrode 2 of the substrate 1 is imaged white, and the portion of the substrate 1 covered with the solder resist film 4 other than the electrode 2 is imaged black, so that the position of the electrode 2 can be clearly recognized. Further, since the electrode 2 is imaged white and the cream solder 3 is imaged gray, the boundary between the cream solder 3 and the electrode 2 is clear, and the shape of the cream solder 3 can be clearly recognized.
[0045]
Thus, since it is possible to identify whether it is a mirror surface by imaging the reflected light under the incident light, the electrode 2 and the cream solder are based on the image captured under the side light. Even if it is difficult to identify 3 from the color information, it can be accurately identified by using an image of incident light together. Therefore, it is possible to more accurately determine whether the cream solder 3 is applied to the electrode 2 at the correct position and whether the application area is appropriate by using an image for appearance inspection using incident light. As a result, the inspection accuracy can be further improved.
[0046]
The present invention has been described based on some embodiments. It is understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way. Here are some examples of such variations.
[0047]
In the above embodiment, the appearance inspection image and the height measurement image can be acquired by the scanning head 16 moving only once on the substrate 1, so that the appearance inspection apparatus 10 is incorporated into the production line. Is also advantageous. In that case, for example, the board | substrate 1 which flows through a manufacturing line can be test | inspected as it is by making the support head 22 of the board | substrate 1 into a conveyor by making the scanning head 16 side fixed.
[0048]
Moreover, although the main unit 12 and the test unit 14 are drawn integrally in FIG. 1, these may exist in different places. For example, the test unit 14 may be incorporated in a factory production line, and the main unit 12 may be placed in an analysis center or other organization connected to the test unit 14 through an arbitrary network. A business model is also established in which the test unit 14 is placed on the user side, the main unit 12 is placed on the analysis center, and the user undertakes analysis work.
[0049]
Further, in the first embodiment, instead of the side illumination source, the epi-illumination source described in the second embodiment is used, and the appearance inspection image by the epi-illumination and the height measurement image by the slit light are used. An inspection may be performed.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, high-precision appearance inspection can be performed efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an appearance inspection apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a detailed perspective view of the test unit of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram of a scanning unit including the illumination unit of FIG.
4 is an explanatory diagram of a slit mask pattern of a rotating cylinder used in the slit illumination source of FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a substrate on which cream solder is applied.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a stripe pattern formed by irradiating slit light onto a substrate coated with cream solder.
FIG. 7 is a flowchart showing an appearance inspection procedure according to the first embodiment.
FIG. 8 is a perspective view of a test unit of the appearance inspection apparatus according to the second embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram of the test unit of FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a substrate coated with cream solder.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a photographed image by incident light on a substrate to which cream solder is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate, 3 Cream solder, 10 Appearance inspection apparatus, 12 Main unit, 14 Test unit, 16 Scan head, 30 Illumination unit, 32 Lens, 34 Line sensor, 40 Head control unit, 42 Memory control unit, 44 Memory, 46 Analysis Unit, 48 judgment reference storage unit, 54 image data, 100 epi-illumination source, 102 side illumination source, 104 acrylic sheet, 106 lenticular sheet, 108 half mirror, 110 imaging direction, 114 driving direction, 120 LED group.

Claims

被検査体の外観を検査する装置であって、
前記被検査体を走査する走査ヘッドと、
前記走査ヘッドを含む本装置全体を統括的に制御するメインユニットとを含み、
前記走査ヘッドは、
前記被検査体の検査面に斜め方向から投光する側方照明源と、
前記検査面に斜め方向からスリット光を投光するスリット照明源と、
前記検査面から垂直上方へ向かう反射光を検知して画像データを生成する一次元センサとを含み、
前記側方照明源と前記スリット照明源は、選択的に点灯制御可能に構成されており、
前記メインユニットは、
前記走査ヘッドにおける点灯、および前記走査ヘッドと前記被検査体の相対運動を制御するヘッド制御ユニットと、
前記側方照明源による前記検査面の外観検査用画像と前記スリット照明源による高さ測定用画像とをメモリに取り込むメモリ制御ユニットと、
前記外観検査用画像と前記高さ測定用画像を用いて、ハンダの塗布状態の良否を判定する解析ユニットとを含むことを特徴とする外観検査装置。An apparatus for inspecting the appearance of an object to be inspected,
A scanning head for scanning the object to be inspected;
A main unit that comprehensively controls the entire apparatus including the scanning head,
The scanning head is
A side illumination source that projects light from an oblique direction onto the inspection surface of the inspection object;
A slit illumination source that projects slit light on the inspection surface from an oblique direction;
Including a one-dimensional sensor that detects reflected light directed vertically upward from the inspection surface and generates image data;
The side illumination source and the slit illumination source are configured to be capable of selectively controlling lighting,
The main unit is
A head control unit that controls lighting in the scanning head and relative movement between the scanning head and the object to be inspected;
A memory control unit that captures an image for appearance inspection of the inspection surface by the side illumination source and a height measurement image by the slit illumination source;
An appearance inspection apparatus comprising: an analysis unit that determines the quality of solder application using the appearance inspection image and the height measurement image.

前記ヘッド制御ユニットは、前記走査ヘッドと前記被検査体の相対運動に合わせて、前記側方照明源および前記スリット照明源を交互に切り替えて点灯することを繰り返し、
前記メモリ制御ユニットは、前記一次元センサが生成する画像データを同期信号に合わせて選択的に取り込み、前記外観検査用画像と前記高さ測定用画像とを前記メモリ内に形成することを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。The head control unit repeatedly turns on and turns on the side illumination source and the slit illumination source in accordance with the relative movement of the scanning head and the object to be inspected,
The memory control unit selectively captures image data generated by the one-dimensional sensor in accordance with a synchronization signal, and forms the appearance inspection image and the height measurement image in the memory. The visual inspection apparatus according to claim 1.

前記解析ユニットは、前記外観検査用画像に撮影されたハンダの塗布エリアを判定した上で、前記高さ測定用画像に撮影されたスリット光による縞パターンに基づいて、そのハンダの塗布エリアの高さを測定することで、ハンダの体積に基づいた塗布状態の良否判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の外観検査装置。 The analysis unit determines a solder application area photographed in the appearance inspection image, and then determines a height of the solder application area based on a stripe pattern by slit light photographed in the height measurement image. The appearance inspection apparatus according to claim 1, wherein the quality of the coating state is determined based on the solder volume by measuring the thickness.