JPH1123485A - 基板検査方法及び基板検査装置 - Google Patents

基板検査方法及び基板検査装置

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JPH1123485A
JPH1123485A JP18084597A JP18084597A JPH1123485A JP H1123485 A JPH1123485 A JP H1123485A JP 18084597 A JP18084597 A JP 18084597A JP 18084597 A JP18084597 A JP 18084597A JP H1123485 A JPH1123485 A JP H1123485A
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JP
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light beam
bright
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light
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JP18084597A
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English (en)
Inventor
Kenichi Otsuka
謙一 大塚
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Tani Denkikogyo Co Ltd
Original Assignee
Tani Denkikogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価な手段を用いて測定対象物の寸法を分解
能を上げて測定し、且つ、基板検査装置自体をコンパク
トにする。 【解決手段】 レーザ光源1から発光された光束は、シ
リンドリカルレンズにて拡大され、この拡大された光束
は平凸レンズ2により面上且つ平行光束にされる。この
面上且つ平行光束にされた光束は、ミラー3によって反
射され、はんだ5に、ある一定の角度θをもって照射さ
れる。すると、基板6上にはんだ5上も含めて輝線が直
線状に並ぶと共に、はんだ5の高さにより生じる輝線の
切れ目が表れる。そして、この直線上の輝線に沿って基
板6の上方に配置された一次元センサ4によって、この
輝線を撮像し、図示しない画像解析手段が、撮像した輝
線の状態を画像形成し、はんだ5の寸法を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板のは
んだ塗布状態等の検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、クリームはんだのプリント基板へ
の印刷精度が向上し、より細かなピッチでクリームはん
だが印刷されている。このクリームはんだの高さ、ひい
ては体積を正確に測定し制御すれば、プリント基板への
部品実装の歩留まりの向上が図れる。
【0003】上記プリント基板のはんだの塗布状態の検
査法には光切断法がある。図3(a)〜(c)により従
来の光切断法による基板検査の方法を説明する。
【0004】通常、この光切断法は、レーザなどで作っ
た放射状の光を凸レンズ等で拡大し、レーザの放射面と
測定対象物の検査面に対しある角度をもって直接照射
し、光の照射方向に対し部品の高さによってできた輝線
の凹凸を2次元的に測定し高さを計算する。
【0005】図3(a)において、図示しないレーザ光
源から放出されたレーザー光10を、所定の方法で、細
く絞り扇状に開き、基板20に載置されたはんだ30に
照射する。
【0006】すると、図3(b)が示すように、はんだ
30の高さの違いによるレーザー光10の輝線の位置の
違いが生じる。このレーザー光10の輝線の位置の違い
である輝線のシフトを上方からの光学センサー40(例
えば、撮像管や、固体撮像素子である2次元CCDカメ
ラ、エリア型CCDカメラ、二次元センサー等)で撮像
し、この図形解析によってはんだ30上の輝線と基板上
の輝線の差であるxを測定する。
【0007】次に、図3(c)が示すように、レーザの
入射角度をθとすれば、求めるはんだ30の高さhは、
前記求めた測定結果xを用いて、 h=x・tanθ…(1) で求めることができる。
【0008】そして、このはんだ30の高さhと、はん
だ30の底面積とから、はんだ30の体積が測定でき
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光切断法では、輝点の大きさはレーザー光10のビ
ームの太さに依るので、測定するクリームはんだの高さ
精度を上げるためには、ビーム径を絞る必要があり、レ
ンズによってビーム径を絞ると焦点深度が下がり測定対
象物の位置や高さによって分解能が変化してしまう欠点
があった。又、光学センサーを使って分解能を高めよう
とすると、大きな画素数を持ったエリア型CCDカメラ
等を使わなくてはならず、これは高価であるという問題
点があった。又、上記エリア型CCDカメラ等を使用し
た場合でも、例えば、一次元ライン型CCDカメラを使
用した時に比べ分解能には限界があった。
【0010】さらに、測定対象物に、正面からある角度
をもって、レーザー光10を入射させ、更に入射方向と
異なる方向から測定対象物の上面より輝線のシフトを測
定しなければならないので、レーザ光源と光学センサー
をある程度離して設置する必要があり、基板検査装置自
体が厚くなってしまうという問題点があった。
【0011】そこで、本発明は安価な手段を用いて基板
上の測定対象物の寸法を分解能を上げて測定し、且つ、
基板検査装置自体をコンパクトにすることを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願発明の請求項1に係る基板検査方法は、平面状の
広がりを持つ光束を、測定対象物上の輝線部分をも含め
て基板上で輝線が直線上に配されるよう前記基板に対し
て斜め上方より投射する光照射過程と、前記直線上の輝
線に沿って前記基板の上方から前記輝線の状態を撮影す
る撮像過程と、この撮像した輝線の状態を解析して前記
測定対象物の寸法を算出する画像解析過程と、を有する
ことを特徴とするものである。
【0013】また、本願発明の請求項2に係る基板検査
方法は、請求項1記載の構成にあって、前記撮像過程
は、一次元センサを用いて前記直線上の輝線に沿って前
記基板の上方から前記輝線の状態を撮影することを特徴
とするものである。
【0014】また、本願発明の請求項3に係る基板検査
方法は、請求項1〜2のいずれか1項記載の構成にあっ
て、前記画像解析過程は、輝線の切れ目の間隔を算出
し、前記基板に対する光照射角度を用いて前記測定対象
物の高さを算出することを特徴とするものである。
【0015】また、請求項4に係る発明の基板検査方法
は請求項1〜3のいずれか1項記載の構成にあって、前
記光照射過程は、光束を発し、この発せられた光束を拡
大し、この拡大した光束を平面状の広がりを持つ光束に
する、ことを特徴とするものである。
【0016】また、請求項5に係る発明の基板検査装置
は請求項1〜4のいずれか1項記載の構成にあって、前
記平面状の広がりを持つ光束の位相を変化させることを
特徴とするものである。
【0017】また、本願発明の請求項6に係る基板検査
装置は、平面状の広がりを持つ光束を、測定対象物上の
輝線部分をも含めて基板上で輝線が直線上に配されるよ
う前記基板に対して斜め上方より投射する光照射手段
と、前記直線上の輝線に沿って前記基板の上方に配置さ
れ、前記輝線の状態を撮影する撮像手段と、この撮像手
段の撮った輝線の状態を解析して測定対象物の寸法を算
出する画像解析手段と、を備えたことを特徴とするもの
である。
【0018】また、請求項7に係る発明の基板検査方法
は請求項6記載の構成にあって、前記撮像手段は、一次
元センサであることを特徴とするものである。
【0019】また、請求項8に係る発明の基板検査装置
は請求項6〜7のいずれか1項記載の構成にあって、前
記画像解析手段は、輝線の切れ目の間隔を算出し、前記
基板に対する光照射角度を用いて測定対象物の高さを算
出したことを特徴とするものである。
【0020】また、請求項9に係る発明の基板検査装置
は請求項6〜8のいずれか1項記載の構成にあって、前
記光照射手段は、光束を発する光源と、この発せられた
光束を拡大する手段と、この拡大した光束を平面状の広
がりを持つ光束にする手段と、を有することを特徴とす
るものである。
【0021】また、請求項10に係る発明の基板検査装
置は請求項6〜9のいずれか1項記載の構成にあって、
前記平面状の広がりを持つ光束の位相を変化させる振動
手段を更に付加したことを特徴とするものである。
【0022】従って、本願発明によれば、撮像手段は、
基板上に現れる直線上の輝線の状態を撮影出来ればよ
く、また、光照射手段は、基板の斜め上方より光束を投
射する構成であり、撮影手段は基板の輝線に沿って上方
位置に配置すれば良いため、光照射手段と撮影手段を離
して配置する必要は無い。
【0023】また、請求項5又は請求項10に係る発明
によれば、上記と同様な作用を有すると共に光束は振動
される為、位相が変化した光束が測定対象物に照射され
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
を用いて説明する。図1、図2(a)〜(c)には、本
発明の一実施形態例が示されている。この実施形態例に
おいては測定対象物としてクリームはんだを対象とし
て、クリームはんだの高さ、体積を測定する場合を説明
する。
【0025】図1は、本実施形態例の基板検査装置の概
略斜視図である。図1において、本願発明の基板検査装
置は、基板6に印刷されたクリームはんだ5へ、図示し
ない光照射手段を用いて平面状の広がりを持つ光束を照
射し、撮像手段である一次元センサ4が、クリームはん
だ5の高さにより生じる輝線の切れ目を測定し、この測
定結果を用いて図示しない画像解析手段が、はんだ5の
寸法を算出する。
【0026】図2(a)は、本実施形態例の基板検査装
置の概略側面図である。図2(a)において、光照射手
段は、レーザ光源1、シリンドリカルレンズ、平凸レン
ズ2、ミラー3と、から構成されており、平面状の広が
りを持つ光束を、はんだ5上の輝線部分をも含めて基板
6上で輝線が直線上に配されるよう前記基板6に対して
斜め上方より投射する。
【0027】レーザ光源1は、位相のそろった光束を発
するものであり、下記する一次元センサ4と同一直線上
に配置されており、この実施形態例の場合は、レーザを
はんだ5に間接的に照射する。
【0028】図示しないシリンドリカルレンズは、例え
ば、レーザ光源1の先端に格納されており、レーザ光源
1から発せられた光束を拡大する。平凸レンズ2は、拡
大された光束を平面状の広がりを持つ平行光束にする。
ミラー3は、平面状の広がりを持つ平行光束を、はんだ
5に、ある一定の入射角度θをもって照射する。
【0029】撮像手段である一次元センサ4は、センサ
ーが一次元に並んだ一次元のラインセンサー型CCDで
あり、前記直線上の輝線に沿って前記基板6上に配置さ
れている。そして、図2(b)に示すような直線状に並
んだ輝線aの状態を撮像する。
【0030】図示しない画像解析手段は、上記撮像した
輝線の状態を画像形成し、図2(b)に示す直線状に並
んだ輝線aの切れ目bの長さxを読み取る。そして、平
行光束の入射角度をθ、はんだ5の高さをhとすれば、 h=x・tanθ ではんだ5の高さをh求め、更にこの測定結果と、予め
分かっているはんだ30の面積から体積を演算する。
【0031】ここで、上記平凸レンズ2で入射する光を
平行光束にする理由を説明する。入射する光が平行光束
でないと、対象物の位置によって分解能が変わってしま
うと共に、平行光束にすることで光のビームに対する条
件が緩和され、光ビームを測定対象範囲より太くできる
という利点も発生するからである。
【0032】上記構成において、レーザ光源1から発光
された光束は、シリンドリカルレンズにて拡大され、こ
の拡大された光束は平凸レンズ2により面上且つ平行光
束にされる。この面上且つ平行光束にされた光束は、ミ
ラー3によって反射され、はんだ5に、ある一定の角度
θをもって照射され、図2(b)に示すように輝線aが
直線状に並ぶと共に、はんだ5の高さにより生じる輝線
の切れ目bが表れる。
【0033】そして、直線状に並んだ輝線aの状態を一
次元センサ4によって撮像し、画像解析手段が、撮像し
た輝線の状態を画像形成し、はんだ5の高さをh求め、
更にこの測定結果と、予め分かっているはんだ5の面積
から体積を演算する。
【0034】従って、本願発明によれば、撮像手段は、
基板6上に現れる直線上の輝線aの状態を撮影出来れば
よいので、一次元センサで足りる。
【0035】また、光照射手段は、基板6の斜め上方よ
り光束を投射する構成であり、一次元センサ4は基板6
の輝線に沿って上方位置に配置すれば良いため、光照射
手段と一次元センサ4は離して配置しなくて済み、装置
のコンパクト化に供する。
【0036】次に、本実施形態例の変形例を説明する。
この実施形態例では、レーザの可干渉性特有の粗面から
のスペックルノイズをさけるため、図示しない振動装置
を付加する。例えば、振動装置としては、前記ミラー3
に圧電ブザーを取り付け、所定の振動数で振動させる。
【0037】従って、はんだ5に入射される光束の位相
はバラバラとなるためスペックルノイズを避けることが
できると共に、時間的平均化、空間的平均化が行われ、
使用する光学部品、ミラー等の面精度の条件が緩和さ
れ、安価な素子の使用が可能になり、経済効果が更に図
られる。
【0038】尚、上記実施形態例は、ミラー3を使用し
光を折り曲げてはんだ5に光束を入射したが、ミラー3
を介さずにはんだ5に平面上の広がりを持つ光束を直接
照射してもよい。
【0039】又、上記実施形態例は、はんだ5の面積は
予め分かっているとしたが、例えば、基板6を移動し
て、面として表れた一次元センサの測定結果からはんだ
5の面積を求めるようにしてもい。
【0040】又、はんだ5とはんだ5のピッチに応じて
入射する光束の入射角度を変えるようにしてもよい。
【0041】又、上記実施形態例ではプリント基板に塗
布されたはんだの高さを測定したが、これ以外にも、高
さの必要な基板、例えば、太陽電池のパターンの高さ、
ハイビジョンの格子状にできているガラスの隔壁の高さ
にも本発明を適用できる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像手段は、基板上に現れる直線上の輝線の状態を撮影
出来ればよいので、例えば、一次元センサで足りる。
又、光照射手段は、基板の斜め上方より光束を投射する
構成であり、撮影手段は基板の輝線に沿って上方位置に
配置すれば良いため、光照射手段と撮影手段を離して配
置する必要は無くて済み装置のコンパクト化に供する。
【0043】また、本発明の請求項2又は請求項7に記
載の発明によれば、上記効果を有すると共に、一次元セ
ンサは、高い分解能でも安価であるので、測定精度を高
めると共に、経済効果が図れるという効果を奏する。
【0044】また、本発明の請求項5又は請求項10に
記載の発明に係る発明によれば、上記効果を有すると共
に、例えば、レーザの可干渉性特有の粗面からのスペッ
クルノイズをさけることができると共に、使用する光学
部品、ミラー等の面精度の条件が緩和され、安価な素子
の使用が可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】基板検査装置の概略斜視図(実施形態例)
【図2】(a)は基板検査装置の概略側面図(実施形態
例)、(b)は上記基板検査装置を用いて光切断を行
い、はんだ部分を含めた基板の平面図(実施形態例)、
(c)は上記基板検査装置を用いて光切断を行い、はん
だ部分を含めた基板の側面図(実施形態例)
【図3】(a)は基板検査装置の概略斜視図(従来
例)、(b)は上記基板検査装置を用いて光切断を行
い、はんだ部分を含めた基板の平面図(従来例)、
(c)は上記基板検査装置を用いて光切断を行い、はん
だ部分を含めた基板の側面図(従来例)
【符号の説明】
1…光源(光照射手段) 2…平凸レンズ(光照射手段) 3…ミラー(光照射手段) 4…一次元センサ(撮像手段) 5…はんだ(測定対象物)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面状の広がりを持つ光束を、測定対象
    物上の輝線部分をも含めて基板上で輝線が直線上に配さ
    れるよう前記基板に対して斜め上方より投射する光照射
    過程と、 前記直線上の輝線に沿って前記基板の上方から前記輝線
    の状態を撮影する撮像過程と、 この撮像した輝線の状態を解析して前記測定対象物の寸
    法を算出する画像解析過程と、 を有することを特徴とする基板検査方法。
  2. 【請求項2】 前記撮像過程は、 一次元センサを用いて前記直線上の輝線に沿って前記基
    板の上方から前記輝線の状態を撮影することを特徴とす
    る請求項1に記載の基板検査方法。
  3. 【請求項3】 前記画像解析過程は、 輝線の切れ目の間隔を算出し、前記基板に対する光照射
    角度を用いて前記測定対象物の高さを算出することを特
    徴とする請求項1又は請求項2に記載の基板検査方法。
  4. 【請求項4】 前記光照射過程は、 光束を発し、 この発せられた光束を拡大し、 この拡大した光束を平面状の広がりを持つ光束にする、 ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
    基板検査方法。
  5. 【請求項5】 前記平面状の広がりを持つ光束の位相を
    変化させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
    項に記載の基板検査方法。
  6. 【請求項6】 平面状の広がりを持つ光束を、測定対象
    物上の輝線部分をも含めて基板上で輝線が直線上に配さ
    れるよう前記基板に対して斜め上方より投射する光照射
    手段と、 前記直線上の輝線に沿って前記基板の上方に配置され、
    前記輝線の状態を撮影する撮像手段と、 この撮像手段の撮った輝線の状態を解析して測定対象物
    の寸法を算出する画像解析手段と、 を備えたことを特徴とする基板検査装置。
  7. 【請求項7】 前記撮像手段は、 一次元センサであることを特徴とする請求項6に記載の
    基板検査装置。
  8. 【請求項8】 前記画像解析手段は、 輝線の切れ目の間隔を算出し、前記基板に対する光照射
    角度を用いて測定対象物の高さを算出したことを特徴と
    する請求項6又は請求項7に記載の基板検査装置。
  9. 【請求項9】 前記光照射手段は、 光束を発する光源と、 この発せられた光束を拡大する手段と、 この拡大した光束を平面状の広がりを持つ光束にする手
    段と、 を有することを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項
    に記載の基板検査装置。
  10. 【請求項10】 前記平面状の広がりを持つ光束の位相
    を変化させる振動手段を更に付加したことを特徴とする
    請求項6〜9のいずれか1項に記載の基板検査装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004226319A (ja) * 2003-01-24 2004-08-12 Saki Corp:Kk 外観検査装置および画像取得方法
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