JPH1164238A - Ccdを利用した水晶片検査装置 - Google Patents

Ccdを利用した水晶片検査装置

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JPH1164238A
JPH1164238A JP21660397A JP21660397A JPH1164238A JP H1164238 A JPH1164238 A JP H1164238A JP 21660397 A JP21660397 A JP 21660397A JP 21660397 A JP21660397 A JP 21660397A JP H1164238 A JPH1164238 A JP H1164238A
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JP
Japan
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ccd
piece
peltier
crystal piece
inspection device
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Pending
Application number
JP21660397A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Nishimura
仁志 西村
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SAN GRAPHICS KK
Original Assignee
SAN GRAPHICS KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 水晶片の周縁の欠けや内部の傷を画像処理に
より検出できる検査装置を提供する。 【解決手段】 水晶片を検査する検査装置において、水
晶片を光学系を介して撮像するCCD素子20と、CC
D素子に熱伝導的に接続して設けられ、前記CCD素子
を冷却するペルチェ素子p1〜p4と、ペルチェ素子と
CCD素子とから断熱材21を介して離間して設けら
れ、CCD素子20からの光電変換信号に従って画像信
号を生成する画像信号生成部C1とを有し、水晶片の画
像信号を処理して水晶片の傷や周縁の欠けを検出する。
更に、本発明の水晶片検査装置は、ペルチェ素子のCC
D素子とは反対側に、強制空冷手段が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶発振器に使用
される水晶片の欠陥等を検出する水晶片検査装置に関
し、特に水晶片からの微弱なコントラストの光をCCD
カメラで確実に検出可能にした水晶片検査装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】水晶発振器は、数十μmの厚みの水晶片
の両側に電極を形成した水晶発振子を電子回路に接続し
て構成され、水晶片の厚みと形状からきまる固有の周波
数の信号を生成する。生成される周波数を高くする為に
は、水晶片を薄くする必要がある。
【0003】この様に水晶片を利用した水晶発振器は、
発信周波数のバラツキを避ける必要があり、また発振中
の周波数の転移なども避ける必要がある。発振する周波
数のバラツキや周波数の転移の問題は、水晶片に傷や欠
けが存在することにより生じる。従って、水晶発振器の
生産ラインでは、水晶片の傷や欠けの検査工程が欠かせ
ない。
【0004】従来から行われている水晶片の検査工程
は、トレーに載せられた水晶片を所定のマット上に置い
て、水晶片の傷や欠けの存在を作業員が目視によりチェ
ックすることで行われている。透明な水晶片に存在する
傷は極めて微弱なコントラストしかなく、また薄い水晶
片の外周に存在する欠けも極めて検出が困難であるの
で、熟練した作業員に頼ることが必要であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
目視による検査では、熟練した作業員が必要であり、単
位時間当たりに検査できる水晶片の数に限りがある。ま
た、人手による為、検査の品質にバラツキが生じ、水晶
発振器の完成品の特性にバラツキが発生するといった問
題を伴う。
【0006】そこで、本発明の目的は、人手によらない
水晶片の検査を行うことができる水晶片検査装置を提供
することにある。
【0007】更に、本発明の目的は、水晶片の画像を感
度良く捉えることができる水晶片検査装置を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、水晶片を検査する検査装置において、水
晶片を光学系を介して撮像するCCD素子と、前記CC
D素子に熱伝導的に接続して設けられ、前記CCD素子
を冷却するペルチェ素子と、前記ペルチェ素子とCCD
素子とから断熱材を介して離間して設けられ、前記CC
D素子からの光電変換信号に従って画像信号を生成する
画像信号生成部とを有し、前記水晶片の画像信号を処理
して該水晶片の傷や周縁の欠けを検出することを特徴と
する。
【0009】更に、本発明の水晶片検査装置は、前記ペ
ルチェ素子の前記CCD素子とは反対側に、強制空冷手
段が設けられたことを特徴とする。
【0010】CCD素子に電子熱交換素子であるペルチ
ェ素子を熱伝導的に密着して設けることにより、CCD
素子の温度を例えばマイナス数十度に下げることができ
る。その結果、CCD素子において熱雑音の発生が抑え
られ、非常に薄い微細な水晶片に存在する傷や周縁のコ
ントラストの低い光を有効に捉えることができ、水晶片
の傷や欠けを検出することができる光電変換信号を取得
することができる。従って、その信号をAD変換して画
像信号として取り出すことで、既存の画像処理により水
晶片に存在する傷や周辺の欠けを自動検出することが可
能になる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態例の
水晶片検査装置の構成を示す図である。CCD素子を利
用したCCDカメラ1が、カメラスタンド2に垂直方向
に移動可能に取り付けられる。CCDカメラ1の下側に
は、光学系3が設けられる。カメラスタンド2は、ステ
ージ4に取り付けられ、ステージ4の中心部には、透明
のガラス基板5が設けられ、その上に、検査対象の水晶
片等の試料6が置かれる。そして、光源7により透過照
明され、光源8により所定の角度で落射照明される。C
CDカメラ1は、電源・制御信号線12とビデオ信号線
11を介して、例えばパーソナルコンピュータからなる
画像処理装置9に接続され、CCDカメラ1で捉えられ
た画像が、表示装置10に表示される。
【0012】光源7や8を調節することにより、非常に
薄い水晶片6の周縁や傷の像が強調されて光学系3を介
してCCDカメラ1に撮像される。このCCDカメラ1
には、内蔵するCCD素子(図示せず)に密着して冷却
装置13が設けられる。この冷却装置13は、後述する
通り、ペルチェ素子と放熱ファンとの組み合わせであ
り、CCD素子の温度を例えばマイナス40℃程度に冷
却することができる。CCD素子を冷却することによ
り、室温状態では熱雑音の障害の為に検出できなかった
水晶片の周縁形状や内部の傷の画像信号を検出すること
が可能になる。即ち、冷却装置13によりCCD素子を
冷却することにより、熱雑音を取り除くことができる。
【0013】図2は、その冷却装置とCCD素子の構造
を示す図である。CCDカメラに内蔵されるCCD素子
20は、通常セラミックパッケージ内に封止され、その
パッケージの透明窓を通して露光される。かかるCCD
素子20がCCD基台24上に実装され、そのCCD基
台24が熱導電性が高く熱容量の大きいダイキャスト2
5に取り付けられる。そして、このダイキャスト25の
両側にペルチェ素子P2,P3及びP1,P4が密着し
て設けられる。これらの間は、導電性の接着材により熱
伝導的に接続される。
【0014】ペルチェ素子P1〜P4は、PN接合を有
し、そのPN接合間に所定の電圧を印加することによ
り、一方向に熱を伝導する作用を有する。従って、この
実施の形態例では、ペルチェ素子P1,P2には、ダイ
キャスト25から左側に向かって熱を伝導する様に、所
定の電圧が印加される。また、ペルチェ素子P3,P4
には、ダイキャスト25から右側に向かって熱を伝導す
る様に、所定の電圧が印加される。
【0015】ペルチェ素子1個あたりの冷却温度は、例
えばマイナス20℃と固定値であるので、ペルチェ素子
をこの例では2個直列に接続して設けることにより、C
CD素子20をマイナス40℃冷却することができる。
更に、冷却が必要な場合は、単にペルチェ素子を外側に
追加すれば良い。
【0016】ペルチェ素子は、ダイキャスト25の熱を
伝導し、ペルチェ素子のダイキャスト25側とペルチェ
素子の反対側との相対的な温度差を所定の温度(マイナ
ス20℃)にする作用を有する。従って、ダイキャスト
と反対側が高温になると、ダイキャスト25を冷却する
ことはできない。そこで、本実施の形態例では、ペルチ
ェ素子P1,P4の外側の高温部にそこの温度を低下さ
せる冷却ファンF1,F2が設けられる。冷却ファンF
1,F2は、例えばマイクロプロセッサのモータ付き冷
却ファン等が利用され、非常にコンパクトな構成で且つ
十分な冷却機能を有する。従って、図1に示した通り、
冷却装置13内に設けるのに適切である。冷却ファンF
1,F2には、冷却用電源S1から電源が供給され、強
制空冷を可能にする。
【0017】CCD素子20から出力される出力信号
は、断熱材21を隔てて設けられた画像信号生成回路C
1に供給される。画像信号生成回路C1は、断熱材21
により常温に近い動作温度範囲内の雰囲気に置かれる。
画像信号生成回路C1内では、CCD素子20からのア
ナログ信号がAD変換回路により例えば8ビットの画像
信号に変換される。また、断熱材21により隔てられた
位置に、冷却用の電源回路S1も設けられる。断熱材2
1により、画像信号生成回路C1や電源回路S1から発
生する熱が、CCD素子20側に伝達されることが防止
される。
【0018】図3は、CCD素子と冷却装置のより詳細
な構成例を示す図である。図示される通り、CCD素子
20は、セラミック製の露光窓付きのパッケージに収納
される。このCCD素子20は、基台24にマウントさ
れ、中央部に孔が設けられたアルミ製のダイキャスト2
5にネジ等により固定される。中央部の孔を介してCC
D素子20の出力信号配線34が導出される。
【0019】アルミ製のダイキャスト25の外側に、熱
伝性の接着剤32によりペルチェ素子P2,P3が接着
される。この結果、CCD素子20はペルチェ素子P
2,P3に熱伝導的に接続される。更に、ペルチェ素子
P3の外側にもペルチェ素子P4が熱伝性の接着剤32
により接着される。それぞれのペルチェ素子の電源配線
22は、断熱材21に下側に設けられる冷却電源回路に
接続される。本実施の形態例のペルチェ素子は、1個で
マイナス20℃の冷却が可能である。従って、本実施の
形態例では2個のペルチェ素子を設けたことにより、マ
イナス40℃まで冷却することができる。室温が15℃
とすると、CCD素子20の温度は、マイナス35℃と
なる。かかる温度は、CCD素子20の正常動作温度範
囲を下回る。その結果、CCD素子内の熱雑音はほとん
ど除去され、水晶片の周縁や傷等の微小な光をコントラ
スト良く撮像することが可能となる。
【0020】ペルチェ素子P4の右側は、高温状態とな
るので、熱伝性の接着材32により放熱板30が接着さ
れる。そして、その放熱板に冷却ファンF2が取り付け
られる。冷却ファンF2に電源を供給することにより、
強制空冷を行い、ペルチェ素子P4の右側が高温状態に
なることを防止する。例えば、マイクロプロセッサのパ
ッケージ上の放熱板上に取り付けられる冷却用のモータ
付きファン等を利用することにより、非常にコンパクト
な構成で強制空冷を提供することができる。
【0021】断熱材21は、ペルチェ素子による冷却が
画像信号生成回路C1に影響を与えない為と、画像信号
生成回路C1の発生する熱によりCCD素子20の温度
が上昇するのを防止する。また、冷却されるCCD素子
20とペルチェ素子による冷却装置部分は、容器36内
に密閉され、その中に乾燥剤を投入することで雰囲気3
8は乾燥している。こうすることで、ペルチェ素子によ
る急激な冷却に伴う結露を防止することができる。
【0022】図1に戻り、冷却装置13を取り付けてC
CDカメラ1により水晶片の周縁や傷を画像として捉え
ることができれば、その画像信号がビデオ信号としてコ
ンピュータ9に出力される。コンピュータ9では、既存
の画像処理技術を利用したパターンマッチングや面積演
算等により、水晶片の周縁が正常な形状で欠けを有しな
いか否か、水晶片内に傷が存在しないか否か等を自動的
に検出することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通り、ペルチェ素子と冷却
ファンの組み合わせにより、簡単な構成でCCD素子を
冷却することができる。従って、冷却されたCCD素子
には、熱雑音の影響がなくなり、水晶片の様に非常に弱
い光しか得られない試料であっても、その画像を捉える
ことができる。従って、画像処理により、水晶片の欠け
や傷を、人間の目視に頼ることなく自動で検出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例の水晶片検査装置の構成
を示す図である。
【図2】冷却装置とCCD素子の構造を示す図である。
【図3】CCD素子と冷却装置のより詳細な構成例を示
す図である。
【符号の説明】
1 CCDカメラ 6 試料、水晶片 20 CCD素子 21 断熱材 P1〜P4 ペルチェ素子 F1,F2 強制空冷手段、冷却ファン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水晶片を検査する検査装置において、 水晶片を光学系を介して撮像するCCD素子と、 前記CCD素子に熱伝導的に接続して設けられ、前記C
    CD素子を冷却するペルチェ素子と、 前記ペルチェ素子とCCD素子とから断熱材を介して離
    間して設けられ、前記CCD素子からの光電変換信号に
    従って画像信号を生成する画像信号生成部とを有し、 前記水晶片の画像信号を処理して該水晶片の傷や周縁の
    欠けを検出することを特徴とする水晶片検査装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記ペルチェ素子の前記CCD素子とは反対側に、強制
    空冷手段が設けられたことを特徴とする水晶片検査装
    置。
JP21660397A 1997-08-11 1997-08-11 Ccdを利用した水晶片検査装置 Pending JPH1164238A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008244938A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Fujifilm Corp デジタルカメラ
CN107144566A (zh) * 2017-05-31 2017-09-08 中国石油大学(华东) 利用化学‑沉积相表征细粒沉积岩非均质性的方法

Cited By (3)

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