JP4905013B2 - 外観検査装置、外観検査方法及び高さ測定方法並びに回路基板製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、特許文献1に記載された外観検査方法では、被検査物である回路基板面全体をレーザ光で走査しなければならず、測定時間が非常に長くなってしまうという問題があった。
係る構成により、測定対象とする部位の位置を特定した上で、その部位の高さを測定するので、位相の連結を正確に行えない場合であっても、対象部位の高さを正確に測定することができる。
本発明の外観検査装置を適用した検査装置は、一例として、図2に示したような回路基板60のコネクタ部について、各ホール61にそれぞれ挿入されたピン62の先端71から回路基板60の表面までの高さを測定し、その高さが所定の許容範囲に含まれるか否かを判定することによって良否判定を行うものである。また、検査装置は、ピン先端位置をパターンマッチング処理を用いて特定し、その特定された位置について位相シフト法で高さを測定するため、ピン62の先端71の周囲に照明光を反射する部分が存在しても、正確にピン62の高さを求めることができる。そのため、検査対象物たる回路基板が良品か否かを正確に判定することができるものである。
本発明の外観検査装置を適用した検査装置1は、光源部2、撮像部3、保持部4及び処理部5を有する。
光源部2は、位相シフト法によって検査対象物である回路基板60の3次元形状を測定するために、回路基板60の表面において明度が1次元的且つ一定のピッチで正弦波状に変化するように照明光を照射する。そのために光源部2は、光源21、スリット22、移動ステージ23及び投影光学系24を有する。
本実施形態では、光源部2を回路基板60の上方に、回路基板60の表面に対する法線方向と30°の角をなすように配置した。なお、スリット22のピッチ、投影光学系24の焦点距離及びFナンバー、光源部2と回路基板60までの距離などについては、位相シフト法に基づく表面形状計測で通常使用される条件を使用することができる。さらに光源部2は、位相シフト法に基づく表面形状計測装置で用いられる様々な周知の構成とすることもできる。
以下、処理部5の各部について詳細に説明する。
位相画像作成手段51は、上記式(2)に基づいて、位相画像の各画素値を順次算出する。そして、位相画像作成手段51は、全ての画素について画素値を算出すると、記憶手段55に位相画像を記憶する。
ここで、ホール61aのように、照明光が、ピンの先端でのみ反射して撮像部3に入射する場合、そのホール内には、ピンの先端及びその影の像81が形成される。そのため、ホール61aのように、ホール内にピンの先端の像81しかない場合には、ホール内で最も高い画素値に基づいて高さを求めれば、正確にピンの高さを測定することができる。
一方、ホール61bのように、照明光が、ピンの根元など、ピンの先端以外のところで反射されて撮像部3に入射すると、そのホール内には、像81の他に、ピンの先端以外の部分で反射された部分の像82が形成される。このような場合、像82の部分に基づいてピンの高さを測定してしまうと、正確にピンの高さを求めることができなくなる。しかし、予め像81の部分だけを認識し、その部分の画素値に基づいて高さを測定することにより、ピンの先端が基準面からの位相のずれ量が−π〜πの範囲(図2の領域201の範囲)に含まれる限り、その高さを正確に測定することが可能となる。
位置特定手段52は、各ピン62の先端71の位置を特定すると、それぞれの座標値を記憶手段55などに一時的に記憶する。
高さ測定手段53は、各ピン62の先端71の高さを記憶手段55などに一時的に記憶する。
判定結果は、制御手段56に送られ、さらに、通信手段57を通じて外部の機器などに送られる。
例えば、上記の実施形態では、位置特定手段52は位相画像に基づいてピンの先端位置を特定した。しかし、光源2のスリット22を取り外して回路基板60を一様に照明した状態で撮影された位置決め用画像を別途取得し、位置特定手段52は、その位置決め用画像に対して同様の処理を行ってピンの先端位置を特定するようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、スリット22をそのピッチの1/4ずつずらして4枚の検査画像を取得し、それら検査画像に基づいて位相画像を形成したが、スリット22のずらし方を変え、5枚以上の検査画像を取得して、それら5枚以上の検査画像に基づいて位相画像を形成するようにしてもよい。
2 光源部
21 光源
22 スリット
23 移動ステージ
24 投影光学系
3 撮像部
4 保持部
5 処理部
51 位相画像作成手段
52 位置特定手段
53 高さ測定手段
54 良否判定手段
55 記憶手段
56 制御手段
57 通信手段
60 回路基板
61 ホール
62 ピン
63 ランド
71 ピンの先端部
Claims (9)
- 被検査物に対して所定の方向に周期的な濃淡パターンを投影する光源部(2)と、
前記濃淡パターンを前記所定の方向に所定量ずつずらして投影された被検査物を撮影した複数の検査画像を取得する撮像部(3)と、
前記複数の検査画像に基づいて、前記濃淡パターンの位相のずれ量を表す位相画像を形成する位相画像作成手段(51)と、
前記位相画像又は前記被検査物を撮影した位置決め画像に基づいて、前記被検査物の少なくとも一つの測定部位の位置を特定する位置特定手段(52)と、
特定された前記少なくとも一つの測定部位の位置に対応する前記位相画像の画素値に基づいて、前記少なくとも一つの測定部位の高さを測定する高さ測定手段(53)と、
を有することを特徴とする外観検査装置。 - 前記位置特定手段(52)は、前記位相画像又は前記位置決め画像と、前記少なくとも一つの所定部位のテンプレートとのパターンマッチングによって、最良の一致位置を求め、該最良の一致位置に基づいて前記少なくとも一つの測定部位の位置を特定する、請求項1に記載の外観検査装置。
- 前記位置特定手段(52)は、前記少なくとも一つの測定部位と一定の位置関係にある第2の部位の位置を検出し、検出された該第2の部位の位置に基づいて探索領域を決定し、該探索領域内で前記少なくとも一つの測定部位の位置を特定する、請求項1又は2に記載の外観検査装置。
- 前記高さ測定手段(53)は、位相シフト法に基づいて前記少なくとも一つの測定部位の高さを測定する、請求項1〜3の何れか一項に記載の外観検査装置。
- 前記測定部位の全てについて測定された高さが所定の範囲内に含まれる場合に前記被検査物を良品と判定し、前記測定部位の何れか一つについて測定された高さが該所定の範囲に含まれない場合に前記被検査物を不良品と判定する良否判定手段(54)をさらに有する、請求項1〜4の何れか一項に記載の外観検査装置。
- 前記被検査物は回路基板であり、前記測定部位は、該回路基板に取り付けられる接続端子である、請求項1〜5の何れか一項に記載の外観検査装置。
- 被検査物に対して所定の方向に周期的な濃淡パターンを投影するステップと、
前記濃淡パターンを前記所定の方向に所定量ずつずらして投影された被検査物を撮影した複数の検査画像を取得するステップと、
前記複数の検査画像に基づいて前記濃淡パターンの位相のずれ量を表す位相画像を作成するステップと、
前記位相画像又は前記被検査物を撮影した位置決め画像に基づいて、前記被検査物の少なくとも一つの測定部位の位置を特定するステップと、
特定された前記少なくとも一つの測定部位の位置に対応する前記位相画像の画素値に基づいて、前記少なくとも一つの測定部位の高さを測定するステップと、
を有することを特徴とする外観検査方法。 - 回路基板に取り付けられた接続端子の先端から該回路基板の表面までの高さを測定する方法であって、
前記接続端子を回路基板に取り付けた部分を含む領域に対して所定の方向に周期的な濃淡パターンを投影するステップと、
前記濃淡パターンを前記所定の方向に所定量ずつずらして投影された領域を撮影した複数の検査画像を取得するステップと、
前記複数の検査画像に基づいて前記濃淡パターンの位相のずれ量を表す位相画像を作成するステップと、
前記位相画像又は前記領域を撮影した画像に基づいて、前記接続端子の先端の位置を特定するステップと、
特定された前記端子の先端の位置に対応する前記位相画像の画素値に基づいて、前記高さを測定するステップと、
を有することを特徴とする高さ測定方法。 - 回路基板上に回路パターンを形成するパターン形成ステップと、
前記回路基板に回路素子を実装する素子実装ステップと、
前記回路基板に実装された回路素子の端子について、前記回路基板の表面から該端子の先端までの高さを測定する高さ測定ステップと、
前記高さが、所定の許容範囲に含まれる場合、前記回路素子は正常に実装されていると判定し、前記高さが、所定の許容範囲に含まれない場合、前記回路素子は正常に実装されていないと判定する良否判定ステップと、
前記回路素子は正常に実装されていると判定された場合、前記回路素子を前記回路基板に固定する固定ステップと、
を有する回路基板製造方法であって、
前記高さ測定ステップは、
前記回路素子の端子を前記回路基板に取り付けた部分を含む領域に対して所定の方向に周期的な濃淡パターンを投影するステップと、
前記濃淡パターンを前記所定の方向に所定量ずつずらして投影された領域を撮影した複数の検査画像を取得するステップと、
前記複数の検査画像に基づいて前記濃淡パターンの位相のずれ量を表す位相画像を作成するステップと、
前記位相画像又は前記領域を撮影した画像に基づいて、前記端子の先端の位置を特定するステップと、
特定された前記端子の先端の位置に対応する前記位相画像の画素値に基づいて、前記高さを測定するステップと、
を有することを特徴とする回路基板製造方法。
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