JP6115012B2 - 検査装置、検査方法及び検査プログラム - Google Patents
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Description
<ハードウェア>
図1は、実施例1における検査装置10のハードウェアの一例を示すブロック図である。図1に示す例では、検査装置10は、照明機器11、撮像部12、表示部13と接続される。
図2は、実施例1における検査装置10の機能の一例を示すブロック図である。図2に示す例では、検査装置10は、取得部201、画像処理部202、判定部203を有する。取得部201、画像処理部202及び判定部203は、例えば制御部101及びワークメモリとしての主記憶部102などにより実現されうる。
図3は、検査対象の一例を示す図である。図3に示す例では、基板23の表面に半導体集積回路20が実装される。実装された半導体集積回路20は例えば樹脂に覆われており、複数のリード21を備える。各リードは、基板23の表面に形成されるランドに半田付けされる。これにより、半田でリードとランドとが接合された部分を示す半田接合部22が形成される。半田接合部22は、例えば半田フィレットを有する。
図4は、良否判定の処理概要を説明するための図である。図4に示す例では、検査画像30は、撮像部12により撮像された検査対象物を含む画像である。部分画像31は、リード21と半田接合部22とを含む矩形領域の画像である。基準画像32は、複数の部分画像を用いて作成された、半田付けの実装の良否判定を行う基準となる画像である。
(1)リード間隔検出
(2)部分画像抽出
(3)基準画像作成
(4)基準画像と部分画像との比較結果により良否判定
以下、(1)〜(4)の各処理について具体的に説明する。
半田フィレット部分及び半田が乗ったリード表面は、微妙に表面形状が異なる上に金属反射を起こすため、明るさの分布がそれぞれ少しずつ異なって映る。従って、抽出部211は、安定して求めることのできるリードの間隔を検出する。なお、以下の説明では、リードが水平方向に並んでいるとするが、垂直方向にリードが並んでいても水平と垂直とを逆にして同様の処理を行えばよい。
ΔV=|Vi−Vj| ・・・式(1)
画素の位置に関係なく、間隔dがリード間隔に近ければ輝度差ΔVはほぼゼロになり、dがリード間隔より半周期ずれている場合は輝度差が最も大きくなる。これを利用して、抽出部211は、画素のペアを色々と変えて、つまり、iとjとを変更して間隔d毎の輝度差ΔVを累積する。
抽出部211は、(1)の処理で求められたリード間隔を取得し、このリード間隔を用いて、リードの明るい領域を包含する矩形領域を部分画像として抽出する。矩形領域には、リードの一部と半田接合部とが含まれる。
作成部212は、抽出部211から取得した複数の部分画像を用いて、半田付けの実装の良否を判定する基準となる基準画像を作成する。ここでは、3通りの作成方法について説明する。
作成部212は、部分画像の特定の1つ(ここでは左端)を基準として、他の部分画像とのテンプレートマッチング処理を行い、その位置と相関値を求める。処理時間は3つの方法の中では一番少ない。作成部212は、基準とした部分画像のみが不良だった場合、他の部分画像との相関値は全て低くなるため、基準とした部分画像が不良と判定することができる。
作成部212は、全ての部分画像に関して、その両隣の部分画像とそれぞれテンプレートマッチング処理を行う。作成部212は、両端の部分画像については両端同士でのテンプレートマッチング処理を行う。これにより、全てのリードについて2つずつの相関値が得られる。
作成部212は、方法2を最大限に拡張したものとして、全ての部分画像間で総当りでテンプレートマッチング処理を行う。これにより、作成部212は、相関値が所定の閾値より低い部分画像を不良と判断して除外し、残りの部分画像で平均をとって基準画像を作成する。方法3は、処理時間が増えるものの、より正確な基準画像を作成することができる。
比較部214は、作成部212により作成した基準画像を用いて各部分画像とのテンプレートマッチング処理を行い、それぞれの部分画像との相関値を求める。比較部214は、算出した相関値を判定部203に出力する。
次に、実施例1における検査装置10の動作について説明する。図10は、実施例1における検査処理の一例を示すフローチャートである。図10に示すステップS101で、撮像部12は、検査対象物を撮像し、例えばモノクロの撮像画像を生成する。この撮像画像は検査画像として取得部201に取得され、抽出部211に入力される。
次に、実施例2における検査装置について説明する。実施例2では、照明機器の位置を変えたり、複数の視点から検査対象物を撮像したりして取得した検査画像に基づいて良否判定を行うことで、判定の精度を上げる。
図15は、実施例2における検査装置10のハードウェアの一例を示すブロック図である。図15に示す例では、検査装置10のハードウェアは実施例1と変わらないが、撮像部が複数ある。図15に示す例では、2つの撮像部が検査装置10に接続される。第1撮像部12−1は、例えば左視点から検査対象物を撮像する装置であり、第2撮像部12−2は、例えば右視点から検査対象物を撮像する装置である。これにより、検査対象物をいろいろな角度から撮像することができる。
図16は、実施例2における検査装置10の機能の一例を示すブロック図である。図16に示す検査装置10は、取得部300、設定部301、画像処理部302、判定部303を有する。取得部300、設定部301、画像処理部302及び判定部303は、例えば制御部101及びワークメモリとしての主記憶部102により実現されうる。
次に、実施例2における検査装置10の動作について説明する。図19は、実施例2における検査処理の一例を示すフローチャートである。
次に、実施例3における検査装置について説明する。実施例3では、左右の撮像部により撮像されたステレオ画像を用いて、各リードの高さ計測を行う。これにより、リードの高さの異常を検出することができ、半田付けにおける実装の良否判定の精度を上げることができる。
実施例3における検査装置のハードウェアや検査装置に接続される機器は、実施例2と同様であるため、その説明を省略する。
図20は、実施例3における検査装置10の機能の一例を示すブロック図である。図20に示す検査装置10は、取得部300、設定部301、画像処理部401、判定部402を有する。取得部300、設定部301、画像処理部401及び判定部402は、例えば制御部101及びワークメモリとしての主記憶部102により実現されうる。なお、図20に示す構成で、図16に示す構成と同様の機能のものは同じ符号を付し、その説明を省略する。抽出部311は、抽出した部分画像を記憶部313に記憶する。
次に、実施例3における検査装置10の動作について説明する。図25は、実施例3における検査処理の一例を示すフローチャートである。図25に示すステップS701〜S705の処理は、図19に示すステップS601〜S605の処理と同様であるため、その説明を省略する。
次に、実施例4における検査装置について説明する。実施例4では、照明位置や視点位置を変えて撮像された複数の検査画像に対して、部分画像の位置やサイズを共通化する。これにより、共通の位置やサイズの部分画像を用いて良否判定をすることができ、効率よく実装不良を検出することができる。
実施例4における検査装置のハードウェアや検査装置に接続される機器は、実施例2と同様であるため、その説明を省略する。
実施例4における機能的な構成については、実施例2や実施例3の機能的な構成に対して抽出部以外の機能は同様である。よって、以下では、実施例4における抽出部の機能について説明する。なお、実施例4における抽出部は、実施例2でも実施例3でも適用可能であるが、以下では、実施例3に適用する場合について説明する。
次に、部分画像領域の共通化処理について説明する。まず、共通のリード間隔が検出される。
・明るい部分の大きさが所定の範囲であればノイズ部分と見なす。
特に、垂直方向のサイズが小さければリードではなく金具と考えられる。
・明るい部分の広がりが所定の形状であればノイズ部分と見なす。
特に、横長の形状であればリードではなく金具と考えられる。
・抽出した領域の相関値が所定の値以上であれば金具部分と見なす。
リードや半田フィレットの画像は個々にばらつきがあるが、金具の部分はほとんど同じ画像であるため、相関値が非常に高い値に集中する。
次に、実施例4における検査装置の動作について説明する。図33は、実施例4における検査処理の一例を示すフローチャートである。図33に示すステップS801〜S802の処理は、図19に示すステップS601〜S602の処理と同様であるため、その説明を省略する。
なお、前述した各実施例で説明した検査処理を実現するためのプログラムを記録媒体に記録することで、各実施例での検査処理をコンピュータに実施させることができる。例えば、このプログラムを記録媒体に記録し、このプログラムが記録された記録媒体をコンピュータに読み取らせて、前述した検査処理を実現させることも可能である。
(付記1)
複数の半田接合部を含む画像から、前記半田接合部を含む部分画像を複数抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された複数の部分画像を用いて、前記半田接合部の実装の良否を判定する基準となる基準画像を作成する作成部と、
前記作成部により作成された基準画像と各部分画像とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づき、各半田接合部の実装の良否を判定する判定部と、
を備える検査装置。
(付記2)
前記抽出部は、
照明位置が異なる複数の前記画像それぞれに対して前記部分画像を複数抽出し、
前記作成部は、
複数の前記画像それぞれに対して前記基準画像を作成し、
前記比較部は、
前記画像毎に、該画像の基準画像と、該画像の各部分画像とを比較する付記1記載の検査装置。
(付記3)
前記抽出部は、
撮像部の視点位置が異なる複数の前記画像それぞれに対して前記部分画像を複数抽出し、
前記作成部は、
複数の前記画像それぞれに対して前記基準画像を作成し、
前記比較部は、
前記画像毎に、該画像の基準画像と、該画像の各部分画像とを比較する付記1又は2記載の検査装置。
(付記4)
複数の前記画像は、左右の2視点から撮像された画像であり、
前記左右の画像を用いて3次元計測を行って、前記部分画像内の検査対象部品の3次元位置を計測する計測部をさらに備え、
前記判定部は、
前記3次元位置及び前記比較結果に基づき、各半田接合部の実装の良否を判定する付記3記載の検査装置。
(付記5)
前記判定部は、
前記複数の画像毎に異なる実装の良否判定を行う付記4記載の検査装置。
(付記6)
前記判定部は、
各部分画像の前記3次元位置のばらつき幅、又は各部分画像の前記3次元位置から求められる近似直線の傾きに基づき良否判定を行う付記4記載の検査装置。
(付記7)
前記作成部は、
前記複数の部分画像に対し、部分画像同士で相関値を算出し、該相関値が閾値より高い部分画像を平均化することで前記基準画像を作成する付記1乃至6いずれか一項に記載の検査装置。
(付記8)
前記抽出部は、
前記照明位置及び/又は前記視点位置が異なる前記複数の画像に対し、共通の部分画像領域を検出する領域検出部と、
前記複数の画像それぞれから、前記共通の部分画像領域内の部分画像を複数抽出する部分画像抽出部とを備える付記3記載の検査装置。
(付記9)
前記領域検出部は、
前記複数の画像それぞれの水平又は垂直方向の輝度積分の総和に基づき、前記共通の部分画像領域の位置及びサイズを検出する付記8記載の検査装置。
(付記10)
前記領域検出部は、
前記複数の画像それぞれにおける水平方向の画素間の輝度差の総和に基づき、前記共通の部分画像領域に対する共通の間隔を検出する付記9記載の検査装置。
(付記11)
複数の半田接合部を含む画像から、前記半田接合部を含む部分画像を複数抽出し、
抽出された複数の前記部分画像を用いて、前記半田接合部の実装の良否を判定する基準となる基準画像を作成し、
作成された前記基準画像と各部分画像とを比較し、
比較結果に基づき、各半田接合部の実装の良否を判定する処理をコンピュータが実行する検査方法。
(付記12)
複数の半田接合部を含む画像から、前記半田接合部を含む部分画像を複数抽出し、
抽出された複数の前記部分画像を用いて、前記半田接合部の実装の良否を判定する基準となる基準画像を作成し、
作成された前記基準画像と各部分画像とを比較し、
比較結果に基づき、各半田接合部の実装の良否を判定する処理をコンピュータに実行させるための検査プログラム。
11 照明機器
12 撮像部
12−1 第1撮像部
12−2 第2撮像部
13 表示部
20 集積回路
21 リード
22 半田接合部
101 制御部
102 主記憶部
103 補助記憶部
104 通信部
105 ドライブ装置
201、300 取得部
202、302、401 画像処理部
203、303 判定部
211、311、501 抽出部
212、312 作成部
213、313 記憶部
214、314 比較部
221、321 算出部
301 設定部
411 計測部
421 半田良否判定部
422 高さ良否判定部
510 領域検出部
511 共通間隔検出部
512 部分画像領域検出部
520 部分画像抽出部
Claims (13)
- 検査対象の複数の半田接合部を含む画像から、前記半田接合部を含む部分画像を複数抽出する抽出部と、
前記抽出部により抽出された前記検査対象の複数の部分画像を用いて、前記半田接合部の実装の良否を判定する基準となる基準画像を作成する作成部と、
前記作成部により作成された基準画像と前記検査対象の各部分画像とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づき、前記検査対象の各半田接合部の実装の良否を判定する判定部と、
を備える検査装置。 - 前記半田接合部は、リードと、前記リードに接合される半田と、を含み、
前記抽出部は、前記画像内に含まれる前記リードの間隔を検出し、前記リードの間隔に基づいて、前記部分画像を抽出する請求項1記載の検査装置。 - 前記抽出部は、
照明位置が異なる複数の前記画像それぞれに対して前記部分画像を複数抽出し、
前記作成部は、
複数の前記画像それぞれに対して前記基準画像を作成し、
前記比較部は、
前記画像毎に、該画像の基準画像と、該画像の各部分画像とを比較する請求項1又は2記載の検査装置。 - 前記抽出部は、
撮像部の視点位置が異なる複数の前記画像それぞれに対して前記部分画像を複数抽出し、
前記作成部は、
複数の前記画像それぞれに対して前記基準画像を作成し、
前記比較部は、
前記画像毎に、該画像の基準画像と、該画像の各部分画像とを比較する請求項3記載の検査装置。 - 複数の前記画像は、左右の2視点から撮像された画像であり、
前記左右の画像を用いて3次元計測を行って、前記部分画像内の検査対象部品の3次元位置を計測する計測部をさらに備え、
前記判定部は、
前記3次元位置及び前記比較結果に基づき、各半田接合部の実装の良否を判定する請求項4記載の検査装置。 - 前記作成部は、
前記複数の部分画像に対し、部分画像同士で相関値を算出し、該相関値が閾値より高い部分画像を平均化することで前記基準画像を作成する請求項1乃至5いずれか一項に記載の検査装置。 - 前記抽出部は、
前記照明位置と前記視点位置の一方又は両方が異なる前記複数の画像に対し、共通の部分画像領域を検出する領域検出部と、
前記複数の画像それぞれから、前記共通の部分画像領域内の部分画像を複数抽出する部分画像抽出部とを備える請求項4記載の検査装置。 - 前記領域検出部は、
前記複数の画像それぞれの水平又は垂直方向の輝度積分の総和に基づき、前記共通の部分画像領域の位置及びサイズを検出する請求項7記載の検査装置。 - 前記領域検出部は、
前記複数の画像それぞれにおける水平方向の画素間の輝度差の総和に基づき、前記共通の部分画像領域に対する共通の間隔を検出する請求項8記載の検査装置。 - 検査対象の複数の半田接合部を含む画像から、前記半田接合部を含む部分画像を複数抽出し、
抽出された前記検査対象の複数の前記部分画像を用いて、前記半田接合部の実装の良否を判定する基準となる基準画像を作成し、
作成された前記基準画像と前記検査対象の各部分画像とを比較し、
比較結果に基づき、前記検査対象の各半田接合部の実装の良否を判定する処理をコンピュータが実行する検査方法。 - 前記半田接合部は、リードと、前記リードに接合される半田と、を含み、
前記画像内に含まれる前記リードの間隔を検出し、前記リードの間隔に基づいて、前記部分画像を抽出する請求項10記載の検査方法。 - 検査対象の複数の半田接合部を含む画像から、前記半田接合部を含む部分画像を複数抽出し、
抽出された前記検査対象の複数の前記部分画像を用いて、前記半田接合部の実装の良否を判定する基準となる基準画像を作成し、
作成された前記基準画像と前記検査対象の各部分画像とを比較し、
比較結果に基づき、前記検査対象の各半田接合部の実装の良否を判定する処理をコンピュータに実行させるための検査プログラム。 - 前記半田接合部は、リードと、前記リードに接合される半田と、を含み、
前記画像内に含まれる前記リードの間隔を検出し、前記リードの間隔に基づいて、前記部分画像を抽出する請求項12記載の検査プログラム。
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