(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を撮影して前記測定対象物の少なくとも明度を示すイメージデータを、ピクセル別に取得し、
前記測定対象物の高さの値を示す高さデータ及び前記測定対象物のビジビリティ(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)データのうち少なくとも１つを、ピクセル別に取得し、
前記取得された前記イメージデータと、前記取得された前記高さデータ及び前記ビジビリティデータのうち少なくとも１つとを、前記ピクセル別に乗算して結果値を算出し、
前記算出された結果値を利用してターミナル領域を設定すること、を含み、
前記ビジビリティデータは、格子パターン光を前記測定対象物にＮ回投射したときのＮ回分の明るさ信号の平均を前記ピクセル別に示す平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する、当該Ｎ回分の明るさ信号の振幅を前記ピクセル別に示す振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の比率(Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ))であることを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記測定対象物の高さの値を示す高さデータ及び前記測定対象物のビジビリティ(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)データを、ピクセル別に取得し、
前記結果値は、前記ピクセル別に前記イメージデータと前記高さデータと前記ビジビリティデータとを、前記ピクセル別に乗算して算出することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記測定対象物の前記高さデータ及び前記ビジビリティデータのうち少なくとも１つを、ピクセル別に取得することは、
格子パターン光をＮ回前記測定対象物上に投射し、
前記測定対象物上にＮ回投射された前記格子パターン光により反射イメージデータをＮ回取得し、
前記取得されたＮ個の反射イメージデータを利用して前記高さデータを取得し、
前記反射イメージデータを利用して前記ビジビリティデータを取得すること、を含むことを特徴にする請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
前記測定対象物上に投射された前記格子パターン光により反射イメージデータをＮ回取得した後、
前記Ｎ個の反射イメージデータを平均化して前記イメージデータを取得すること、を含むことを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
【請求項５】
前記測定対象物は複数の方向から撮影され、
前記測定対象物の前記ピクセル別イメージデータ、前記ピクセル別高さデータ、及び前記ピクセル別ビジビリティデータは、前記複数の方向別にそれぞれ取得され、
前記イメージデータと、前記高さデータ及び前記ビジビリティデータのうち少なくとも１つとを、前記ピクセル別に乗算して前記結果値を算出することは、
前記ピクセル別の前記複数の方向のイメージデータからイメージデータ最大値を選択し、
前記ピクセル別の前記複数の方向の高さデータから高さデータ最大値を選択し、
前記ピクセル別の前記複数の方向のビジビリティデータからビジビリティデータ最大値を選択し、
前記ピクセル別に選択された前記イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、及び前記ビジビリティデータ最大値を、前記ピクセル別に乗算して前記結果値を算出すること、を含むことを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
【請求項６】
前記ピクセル別に取得された前記イメージデータと、前記高さデータ及び前記ビジビリティデータのうち少なくとも１つとを、前記ピクセル別に乗算して前記結果値を算出することは、
前記イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、及び前記ビジビリティデータ最大値が、それぞれ所定の基準値より大きいか否かを確認すること、を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の検査方法。
【請求項７】
複数のＭ個の方向に格子パターン光を測定対象物にＮ回ずつ照射して前記測定対象物のＭ×Ｎ個のイメージデータ、Ｍ個の高さデータ、及びＭ個のビジビリティデータを、ピクセル別に取得し(ＮとＭは、２以上の自然数)、
前記Ｍ×Ｎ個のイメージデータのうち、Ｍ個の方向別にＮ個のイメージデータをそれぞれ平均化して、前記ピクセル別に前記Ｍ個の方向に対応するＭ個の平均イメージデータを算出し、
前記ピクセル別に前記Ｍ個の平均イメージデータから平均イメージデータ最大値を選択し、
前記ピクセル別に前記Ｍ個の高さデータから高さデータ最大値を選択し、
前記ピクセル別に前記Ｍ個のビジビリティデータからビジビリティデータ最大値を選択し、
前記ピクセル別に選択された前記平均イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、前記ビジビリティデータ最大値を前記ピクセル別に乗算して結果値を算出し、
前記算出された結果値を利用してターミナル領域を区分すること、を含み、
前記イメージデータは、前記測定対象物の少なくとも明度を示し、
前記高さデータは、前記測定対象物の高さの値を示し、
前記ビジビリティデータは、格子パターン光を前記測定対象物にＮ回投射したときのＮ回分の明るさ信号の平均を前記ピクセル別に示す平均(Ａｉ(ｘ、ｙ))に対する、当該Ｎ回分の明るさ信号の振幅を前記ピクセル別に示す振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の比率(Ｖｉ(ｘ、ｙ)＝Ｂｉ(ｘ、ｙ)／Ａｉ(ｘ、ｙ))であることを特徴とする検査方法。
【請求項８】
前記算出された結果値を利用して前記ターミナル領域を区分することは、
前記ピクセル別に算出された結果値を少なくとも２つのグループに分類し、同一のグループに属するピクセルは、連続して分布するようにし、
前記分類されたグループを利用して半田領域から前記ターミナル領域を区分すること、を含むことを特徴とする請求項７に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板検査装置及び検査方法に関わり、より詳細にはプリント回路基板上に部品を装着する時、ターミナルと半田とを明確に区分することのできる基板検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、３次元形状測定装置は、測定対象物の３次元形状を測定するために測定対象物上に格子パターン光を照射し、格子パターン光による反射光を撮影する。３次元形状測定装置は、一般的にステージ、カメラ、照明ユニット、中央処理部等を含む。
【０００３】
一般的に、プリント回路基板上に半導体部品が実装された実装基板は多様な電子製品に使われている。このような実装基板を製造する際に、半導体部品のターミナル(ｔｅｒｍｉｎａｌ)はプリント回路基板のパッド上に半田付けされる。
【０００４】
このように実装された半導体部品は、プリント回路基板に確実に半田付けされたかを検査する必要がある。このような実装基板の検査の際に、半導体部品の検査精度を高めるために半導体部品のターミナル領域と半田領域とを明確に区分することが重要である。
【０００５】
従来には、前記のような領域区分のために２次元照明を利用して２次元画像を取得していた。しかし、２次元画像を用いてターミナル領域と半田領域とを区別することは、各領域の色が類似し、照明に敏感であるため区別しにくく、カメラのノイズの影響を大きく受けて各領域の明確な区別が行われないという問題点があった。
【０００６】
また、２次元照明を利用してターミナル領域と半田領域との境界部分を明確に区分するためには、コントラスト(ｃｏｎｔｒａｓｔ)を向上させる必要がある。しかし、従来の実装基板検査装置では、２次元照明のコントラストを向上させるのに限界があるため、半導体部品のターミナル領域と半田領域とを明確に区分することは困難であるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前記問題に鑑みてなされたものであり、実装基板に実装された半導体部品のターミナル領域と半田領域とを明確に区分して検査の信頼性を向上させることが可能な基板検査装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、実装基板に実装された半導体部品のターミナル領域とソルダー領域とを明確に区分することができる基板検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る検査方法は、測定対象物を撮影して前記測定対象物の各ピクセルのイメージデータを取得し、前記測定対象物のピクセル別に高さデータを取得し、前記測定対象物のピクセル別にビジビリティ(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)データを取得し、前記取得された前記イメージデータと、前記ピクセル別の前記高さデータ及び前記ビジビリティデータのうち少なくとも１つとを乗算して結果値を算出し、前記算出された結果値を利用してターミナル領域を設定すること、を含む。
【００１０】
前記結果値は、前記ピクセル別に前記イメージデータと前記高さデータと前記ビジビリティデータとを乗算して算出されてもよい。前記ビジビリティデータは、前記ピクセル別に撮影された画像の明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)における平均(Ａｉ(ｘ，ｙ))）に対する振幅(Ｂｉ(ｘ，ｙ))の比率（Ｖｉ(ｘ，ｙ)＝Ｂｉ(ｘ，ｙ)／Ａｉ(ｘ，ｙ)としてもよい。
【００１１】
前記測定対象物の各ピクセルに対する前記高さデータ及び前記ビジビリティデータを取得することは、格子パターン光をＮ回前記測定対象物上に投射し、前記測定対象物上にＮ回投射された前記格子パターン光により反射イメージデータをＮ回取得し、前記取得されたＮ個の反射イメージデータを利用して前記高さデータを取得し、前記反射イメージデータを利用して前記ビジビリティデータを取得すること、を含んでもよい。
【００１２】
前記検査方法は、前記測定対象物上に投射された前記格子パターン光により反射イメージデータをＮ回取得した後、前記Ｎ個の反射イメージデータを平均化して前記イメージデータを取得すること、を更に含んでもよい。
【００１３】
前記測定対象物は複数の方向から撮影され、前記測定対象物の前記ピクセル別イメージデータ、前記ピクセル別高さデータ、及び前記ピクセル別ビジビリティデータは、前記複数の方向から取得されてもよい。前記ピクセル別の前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータを前記ピクセル別に乗算して前記結果値を算出することは、前記ピクセル別の前記複数の方向のイメージデータからイメージデータ最大値を選択し、前記ピクセル別の前記複数の方向の高さデータから高さデータ最大値を選択し、前記ピクセル別の前記複数の方向のビジビリティデータからビジビリティデータ最大値を選択し、前記ピクセル別に選択された前記イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、及び前記ビジビリティデータ最大値を乗算して前記結果値を算出すること、を含んでもよい。前記ピクセル別に取得された前記イメージデータと、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータのうち少なくとも１つとを乗算して前記結果値を算出することは、前記イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、及び前記ビジビリティデータ最大値は、それぞれ所定の基準値より大きいか否かを確認することを更に含んでもよい。
【００１４】
本発明の他の実施形態に係る検査方法は、複数のＭ個の方向に格子パターン光を測定対象物にＮ回ずつ照射して前記測定対象物のピクセル別にＭ×Ｎ個のイメージデータ、Ｍ個の高さデータ、及びＭ個のビジビリティデータを取得し(ＮとＭは、２以上の自然数)、前記Ｍ×Ｎ個のイメージデータのうち、Ｍ個の方向別にＮ個のイメージデータをそれぞれ平均化して、前記ピクセル別に前記Ｍ個の方向に対応するＭ個の平均イメージデータを算出し、前記ピクセル別に前記Ｍ個の平均イメージデータから平均イメージデータ最大値を選択し、前記ピクセル別に前記Ｍ個の高さデータから高さデータ最大値を選択し、前記ピクセル別に前記Ｍ個のビジビリティデータからビジビリティデータ最大値を選択し、前記ピクセル別に選択された前記平均イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、前記ビジビリティデータ最大値を前記ピクセル別に乗算して結果値を算出し、前記算出された結果値を利用してターミナル領域を区分すること、を含む。
【００１５】
前記算出された結果値を利用して前記ターミナル領域を区分することは、前記ピクセル別に算出された結果値を少なくとも２つのグループに分類し、同一のグループに属するピクセルは、連続して分布するようにし、前記分類されたグループを利用して前記半田領域から前記ターミナル領域を区分すること、を含んでもよい。
【００１６】
本発明の更に他の実施形態に係る基板検査装置は、基板を移送するステージと、前記基板を調整するための光を検査対象上に照射する第１照明部と、前記基板の高さデータを取得するための格子パターン光を前記検査対象物上に投射する投射部と、前記基板に実装された部品のターミナル領域を設定するための光を前記検査対象物上に照射する第２照明部と、前記第２照明部より前記基板の近くに配置された第３照明部と、前記第２照明部の光の照射によって前記基板の第１イメージを撮影し、前記投射部の格子パターン光の照射によって前記基板の第２イメージを撮影する画像撮影部と、前記画像撮影部で撮影された前記第１イメージ及び前記第２イメージを利用して前記ターミナル領域を区分する制御部と、を含む。
【００１７】
前記第２照明部は、前記画像撮影部と前記投射部との間に設置されてもよい。前記第２照明部は、前記基板の平面に垂直な法線に対して約１７゜〜約２０゜の角度範囲に光を照射してもよい。
【００１８】
前記制御部は、前記第２イメージから取得されたビジビリティデータ及び高さデータのうち少なくとも一つと、前記第１イメージから取得されたイメージとを利用してコントラストマップを生成し、前記コントラストマップを分析して前記ターミナル領域を区分してもよい。
【００１９】
前記投射部は、前記基板上に格子パターン光をＮ回投射し、前記画像撮影部は前記基板にＮ回投射された格子パターン光を撮影してもよい。前記ビジビリティデータは、前記画像撮影部によって撮影された画像の明るさにおいて平均(Ａｉ(ｘ，ｙ))に対する振幅(Ｂｉ(ｘ、ｙ))の比率(Ｖｉ(ｘ，ｙ)＝Ｂｉ(ｘ，ｙ)／Ａｉ(ｘ，ｙ))としてもよい。前記投射部は、前記基板上に異なる方向から格子パターン光を投射する複数の投映部であってもよく、前記制御部は、前記複数の投射部による複数の高さデータ及び複数のビジビリティデータを取得してもよい。前記制御部は、前記複数の高さデータの最大値、前記複数のビジビリティデータの最大値、及び前記イメージデータを乗算して前記コントラストマップを生成してもよい。
【００２０】
本発明の更に他の実施形態に係る基板検査方法は、ステージの移送によって基板を測定位置に移送し、第１光を前記基板上に照射して前記基板を調整し、画像撮影部と投射部との間から第２光を前記基板上に照射して前記基板の第１イメージを撮影し、前記投射部の格子パターン光を前記基板上にＮ回照射して前記基板の第２イメージを撮影し、前記第２イメージからビジビリティデータ及び高さデータを取得し、前記第１イメージ、前記ビジビリティデータ、及び前記高さデータを利用してコントラストマップを生成し、前記コントラストマップを利用して前記基板に実装された部品のターミナル領域を区分すること、を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、測定対象物のイメージデータ、高さデータ、及びビジビリティデータを取得し、取得されたデータを乗算して結果値を算出し、結果値を利用してターミナル領域と半田領域を区分することで、より正確にターミナル領域を確定することができ、より精密に前記ターミナルを検査することができる。
【００２２】
また、高さに基づいた３次元的データを利用してターミナル領域を確定するため、２次元画像を利用してターミナル領域を確定する場合に比べて、各領域の色による影響を少なくし、照明に対しても敏感でないため、より正確かつ容易に各領域を区別することができ、カメラのノイズの影響も低減できる。
【００２３】
また、前記イメージデータは３次元的データを利用して取得される場合、２次元イメージデータを取得しなくてもターミナル領域を容易に確定することができる。
【００２４】
また、画像撮影部と隣接するように設置された第１照明部と、視野における輝度均一性を向上させるために画像撮影部と投射部との間にリング形状の第２照明部を追加設置して視野角内のコントラストの均一性を向上させ、前記第２照明部の照射角度を投射部より小さく設定して撮影されたイメージのコントラストを向上させることができる。よって、投射部を利用して得られたイメージと第２照明部を利用して得られたイメージとを組み合わせて検査対象物に形成されたターミナル領域と半田領域とを明確に区分し、検査の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るターミナル検査方法を示すフローチャートである。
【図３】プリント回路基板上に形成されたターミナルと半田の一例を示す概略図である。
【図４】図２のターミナル検査方法による結果値を算出する一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る実装基板検査装置を示す概略図である。
【図６】図５に示した実装基板検査装置を上側から見た平面図である。
【図７】図５に示した投射部及び第２照明部の位置関係を示す概略図である。
【図８】検査対象物のターミナル領域と半田領域とを区分する過程を示す平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る実装基板検査方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は多様に変更することができ、多様な形態を有することができるが、ここでは、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。但し、ここでの記載は、本発明を特定の開示形態に限定するものではなく、本発明の権利範囲は、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、乃至代替物を含むことを理解すべきである。
【００２７】
構成要素、又は、層が、他の構成要素、又は、層“の上に（ｏｎ）”、“に接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）”、又は、“に結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）”とされる場合は、その構成要素、又は、層は、他の構成要素、又は、層、又は、構成要素の中、又は、層間に、直接的に、接続されるか、又は、結合されることを理解すべきである。一方、構成要素が、他の構成要素、又は、層、“の直上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）”、“に直接接続され（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）”、又は、“に直接結合され（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）”とされる場合は、その構成要素は他の構成要素の中、又は、層間にはない。構成要素全般に亘って数字が参照される。ここで用いられるように、用語“及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）”は、掲載された関連事項の１つ以上の全ての組み合わせが含まれる。
【００２８】
また、第１、第２、第３等の用語は、多様な構成要素、部品、領域、層、及び／又は、部を説明するために使用することができるが、これらの構成要素、部品、領域、層、及び／又は、部は用語によって限定されない。これらの用語は一つの構成要素、部品、領域、層、又は、部を他の領域、層、又は、部から区別する目的としてのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなしに、第１の構成要素、部品、領域、層、又は、部は、第２の構成要素、部品、領域、層、又は、部と称されてもよく、同様に第２の構成要素、部品、領域、層、及び／又は、部も第１の構成要素、部品、領域、層、及び／又は、部に称されてもよい。
【００２９】
空間に関連する要件として、“下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）”、“下方に（ｂｅｌｏｗ）”、“下側の（ｌｏｗｅｒ）”、“上側に（ａｂｏｖｅ）”、“上方の（ｕｐｐｅｒ）”等は、図に示される一つの要件又は特徴と他の要件又は特徴の関係を開示する説明を容易にするために、以下で使用される。空間に関連する要件は、図において表現される動作に加えて、使用中又は動作中の装置の異なる動作を含むことを理解すべきである。例えば、図において装置が回転すれば、他の要件又は特徴の“下方に（ｂｅｎｅａｔｈ）”又は“下方に（ｂｅｌｏｗ）”として表される要素は、その他の要件又は特徴の“上側に（ａｂｏｖｅ）”に配置される。このように、典型的な用語“下方に（ｂｅｌｏｗ）”は、“上側に（ａｂｏｖｅ）”及び“下方に（ｂｅｌｏｗ）”の両方向を含めることができる。装置は、他に配置される（９０°又は他方向に回転される）こと、及びここで用いられる空間に関連する記述は、適宜解釈される。
【００３０】
ここで用いられる技術用語は、特定の実施の形態のみを記述する目的であり、本発明を制限するものではない。ここで用いられる単数形“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、前後関係が明らかにされない限り、複数形も含むものとする。更に、用語“構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）”及び／又は“構成する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）”が本明細書において用いられる場合、規定された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示すが、一つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、構成要素、及び／又はそのグループの存在または追加を排除するものではない。
【００３１】
本発明の一実施形態は、本発明の理想化した一実施形態の概略図（中間構造）である断面図を参照して説明する。その結果として、図面の形状からの変形例は、例えば、製造技術、及び／又は、許容範囲が予想される。その結果、本発明の一実施の形態は、ここに図示した範囲の特定の形状に限定して解釈されるものではなく、例えば、製造から生じる形状から逸脱するものも含まれる。例えば、長方形として図示された挿入部は、一般的にその端部が非挿入部に挿入されてから二元変更されるよりむしろ、挿入部の円くなった、又は湾曲した特徴、及び／又は、勾配を有している。同様に、挿入により形成される埋設領域は、埋設領域と表面との間の領域で行われる挿入の結果である。図形において図示された領域は、事実上の概要であり、それらの形状は装置の領域の実質的な形状を図示することを目的とするものではなく、本発明の範囲を制限することを目的とするものではない。
【００３２】
本発明において用いた用語は、特定の実施例を説明するためのものであって、本発明を限定するのではない。単数の表現は、文脈上、明白に相違が示されない限り、複数の表現を含む。
【００３３】
本発明において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
【００３４】
なお、異なるものとして定義しない限り、技術的であるか科学的な用語を含めてここで利用される全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に利用される辞典に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有することと解釈すべきであり、本発明において明白に定義されない限り、過度に形式的な意味には解釈されない。
【００３５】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置を示す概略図である。
【００３７】
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る３次元形状測定方法に用いられる３次元形状測定装置は、測定ステージ部１００、画像撮影部２００、第１及び第２投射部(３００、４００)を含む第１照明ユニット、第２照明ユニット４５０、画像取得部５００、モジュール制御部６００、及び中央制御部７００を含む。
【００３８】
前記測定ステージ部１００は、測定対象物１０を支持するステージ１１０及び前記ステージ１１０を移送させるステージ移送ユニット１２０を含む。本実施形態では、前記ステージ１１０によって前記測定対象物１０が前記画像撮影部２００と前記第１及び第２投射部(３００、４００)に対して移動するによって、前記測定対象物１０における測定位置が変更される。
【００３９】
前記画像撮影部２００は、前記ステージ１１０の上部に配置され、前記測定対象物１０から反射された光を受けて前記測定対象物１０の画像を測定する。すなわち、前記画像撮影部２００は、前記第１及び第２投射部(３００、４００)で出射されて前記測定対象物１０から反射された光を受け、前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。
【００４０】
前記画像撮影部２００は、カメラ２１０、結像レンズ２２０、フィルタ２３０、及びランプ２４０を含む。前記カメラ２１０は、前記測定対象物１０から反射される光を受けて前記測定対象物１０の平面画像を撮影する。前記カメラ２１０は、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラのいずれか一つを含む。前記結像レンズ２２０は、前記カメラ２１０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を前記カメラ２１０に結像させる。前記フィルタ２３０は、前記結像レンズ２２０の下部に配置され、前記測定対象物１０で反射される光を透過させて前記結像レンズ２２０に提供する。前記フィルタ２３０は、例えば、周波数フィルタ、カラーフィルタ、及び光強度調節フィルタのいずれか一つが含まれる。前記ランプ２４０は、前記フィルタ２３０の下部に円形状に配置され、前記測定対象物１０の２次元形状のような特定画像を撮影するために前記測定対象物１０に光を提供する。
【００４１】
前記第１投射部３００は、例えば、前記画像撮影部２００の右側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第１投射部３００は、第１光源ユニット３１０、第１格子ユニット３２０、第１格子移送ユニット３３０、及び第１集光レンズ３４０を含む。前記第１光源ユニット３１０は、光源と少なくとも一つのレンズとで構成されて光を発生し、前記第１格子ユニット３２０は、前記第１光源ユニット３１０の下部に配置されて前記第１光源ユニット３１０で発生された光を格子パターンを有する第１格子パターン光に変更する。前記第１格子移送ユニット３３０は、前記第１格子ユニット３２０と連結されて前記第１格子ユニット３２０を移送し、例えば、ＰＺＴ(Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ)移送ユニットや精密直線移送ユニットのいずれか一つが含まれる。前記第１集光レンズ３４０は、前記第１格子ユニット３２０の下部に配置されて前記第１格子ユニット３２０から出射された前記第１格子パターン光を前記測定対象物１０に集光させる。
【００４２】
前記第２投射部４００は、例えば、前記画像撮影部２００の左側に前記測定対象物１０を支持する前記ステージ１１０に対して傾くように配置される。前記第２投射部４００は、第２光源ユニット４１０、第２格子ユニット４２０、第２格子移送ユニット４３０、及び第２集光レンズ４４０を含む。前記第２投射部４００は、上述した前記第１投射部３００と実質的に同一であるため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
前記第１格子移送ユニット３３０は、前記第１格子ユニット３２０をＮ回順次移動させて前記第１投射部３００において前記測定対象物１０上にＮ個の第１格子パターン光が照射される時、前記画像撮影部２００は前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ個の第１格子パターン光を順次受光してＮ個の第１パターン画像を撮影する。また、前記第２格子移送ユニット４３０は、前記第２格子ユニット４２０をＮ回順次移動させて前記第２投射部４００において前記測定対象物１０上にＮ個の第２格子パターン光が照射される時、前記画像撮影部２００は前記測定対象物１０で反射された前記Ｎ個の第２格子パターン光を順次受光してＮ個の第２パターン画像を撮影する。ここで、前記Ｎは自然数であって、例えば、４であってもよい。
【００４４】
本実施形態では、前記第１及び第２格子パターン光を発生させる照明装置として前記第１及び２投射部(３００、４００)のみを説明したが、前記投射部は３台以上であってもよい。すなわち、前記格子パターン光は、多様な方向から前記測定対象物１０上に照射されてもよく、多様なパターン画像が撮影されてもよい。例えば、３台の投射部が前記画像撮影部２００を中心にして正三角形の形態に配置される場合、３つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０上に照射されてもよい。例えば、４台の投射部が前記画像撮影部２００を中心に正四角形の形態に配置される場合、４つの格子パターン光が互いに異なる方向から前記測定対象物１０上に照射されてもよい。また、前記第１照明ユニットは、８台の投射部を含んでもよく、画像を撮影するために格子パターン光を８つの方向から前記測定対象物１０上に照射してもよい。
【００４５】
前記第２照明ユニット４５０は、前記測定対象物１０の２次元的画像を取得するための光を前記測定対象物１０上に照射する。本実施形態では、前記第２照明ユニット４５０は、赤色照明４５２、緑色照明４５４、及び青色照明４５６を含んでもよい。例えば、前記赤色照明４５２、前記緑色照明４５４、及び前記青色照明４５６は、前記測定対象物１０にそれぞれ赤色光、緑色光、及び青色光を照射するために前記測定対象物１０の上部で円形状に配置されてもよく、図１に示すように異なる高さに配置されてもよい。
【００４６】
前記画像取得部５００は、前記画像撮影部２００のカメラ２１０と電気的に接続され、前記カメラ２１０から前記第１照明ユニットによるパターン画像を取得して保存する。また、前記画像取得部５００は、前記カメラ２１０から前記第２照明ユニット４５０による２次元的画像を取得して保存する。例えば、前記画像取得部５００は、前記カメラ２１０で撮影された前記Ｎ個の第１パターン画像及び前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて保存するイメージシステムを含んでもよい。
【００４７】
前記モジュール制御部６００は、前記測定ステージ部１００、前記画像撮影部２００、前記第１投射部３００、及び前記第２投射部４００と電気的に接続されて、これらを制御する。前記モジュール制御部６００は、例えば、照明コントローラ、格子コントローラ、及びステージコントローラを含んでもよい。前記照明コントローラは、前記第１及び第２光源ユニット(３１０、４１０)をそれぞれ制御して光を発生させ、前記格子コントローラは、前記第１及び２格子移送ユニット(３３０、４３０)をそれぞれ制御して前記第１及び第２格子ユニット(３２０、４２０)を移動させる。前記ステージコントローラは、前記ステージ移送ユニット１２０を制御して前記ステージ１１０を上下左右に移動させる。
【００４８】
前記中央制御部７００は、前記画像取得部５００、及び前記モジュール制御部６００と電気的に接続されて、これらを制御する。具体的に、前記中央制御部７００は、前記画像取得部５００のイメージシステムから前記Ｎ個の第１パターン画像及び前記Ｎ個の第２パターン画像を受けて、これらを処理して前記測定対象物の３次元形状を測定する。また、前記中央制御部７００は、前記モジュール制御部６００の照明コントローラ、格子コントローラ、及びステージコントローラをそれぞれ制御してもよい。したがって、前記中央制御部は、イメージ処理ボード、制御ボード、及びインターフェースボードを含んでもよい。
【００４９】
以下、上述のような３次元形状測定装置を利用して前記測定対象物１０として採用されたプリント回路基板に搭載された所定の素子を検査する方法をより詳細に説明する。
【００５０】
図２は、本発明の一実施形態に係るターミナル検査方法を示したフローチャートである。図３は、プリント回路基板上に形成されたターミナルと半田の一例を示す概略図である。
【００５１】
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施例に係るターミナルを検査するために、まず測定対象物を撮影して前記測定対象物のピクセル別にイメージデータを取得する(ステップＳ１１０)。
【００５２】
前記測定対象物は、プリント回路基板９００上に形成されたターミナル９１０と半田(ｓｏｌｄｅｒ)９２０である。
【００５３】
前記測定対象物の各ピクセルによる前記イメージデータは、２次元イメージ測定によって取得される。例えば、前記測定対象物の撮影は、図１に示した３次元形状測定装置の２次元イメージ測定のためのランプ２４０または第２照明ユニット４５０を利用して行ってもよい。
【００５４】
あるいは、前記各ピクセル別イメージデータは、３次元形状の測定のために得られたイメージデータを利用して取得してもよい。例えば、前記測定対象物の撮影は、図１に示した３次元形状測定装置の第１照明ユニットを利用して３次元イメージを撮影してもよい。前記第１照明ユニットは、上述したように第１及び第２投射部(３００、４００)を含むか、それ以上の照明部含むものであってもよい。具体的には、まず、前記投射部を利用して複数の方向から格子パターン光を前記測定対象物上に投射し、続いて前記測定対象物上に投射された前記格子パターン光の反射イメージを撮影して３次元イメージデータを取得する。この際、前記イメージデータは前記３次元イメージデータを平均化して取得してもよい。
【００５５】
例えば、複数のＭ個の方向から格子パターン光を測定対象物にＮ回ずつ照射して前記測定対象物のピクセル別にＭ×Ｎ個のイメージデータを取得してもよい。ここで、ＮとＭは２以上の自然数である。一方、前記Ｍ×Ｎ個のイメージデータのうちＮ個のイメージデータをＭ個の方向毎に平均化して、前記ピクセル別に前記Ｍ個の方向に対応するＭ個の平均イメージデータを算出する。
【００５６】
その後、前記測定対象物のピクセル別に高さデータを取得する(ステップＳ１２０)。
【００５７】
前記ピクセル別高さデータは、前記３次元形状測定のために得られたイメージデータを利用して取得されてもよい。例えば、前記高さデータは上述した図１に示した３次元形状測定装置の第１照明ユニットを利用して３次元イメージを撮影することによって取得されてもよい。本実施形態では、前記高さデータは、前記３次元イメージデータをバケットアルゴリズム(ｂｕｃｋｅｔ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)を利用して変換することで取得される。
【００５８】
例えば、Ｍ個の方向毎に格子パターン光を測定対象物にＮ回ずつ投射して前記測定対象物のピクセル別にＭ個の高さデータが取得される。
【００５９】
その後、前記測定対象物のピクセル別にビジビリティ(ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ)データを取得する(Ｓ１３０)。
【００６０】
前記ビジビリティは、画像の明度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)における平均(Ａｉ(ｘ，ｙ))に対する振幅(Ｂｉ(ｘ，ｙ))の比率を示す。一般的に、反射率が増加すると前記ビジビリティは増加する。前記ビジビリティ(Ｖｉ(ｘ、ｙ))は次の数式（１）のように表される。
Ｖｉ(ｘ，ｙ)＝Ｂｉ(ｘ，ｙ)／Ａｉ(ｘ，ｙ)・・・・（１）
【００６１】
多様な種類のパターン画像を取得するために、格子パターン光は多様な方向から前記プリント回路基板上に投射されてもよい。図１に示すように、前記画像取得部５００が前記カメラ２１０で撮影されたＮ個のパターン画像からＸ−Ｙ座標係の各位置(ｉ(ｘ，ｙ))でのＮ個の明るさ信号(Ｉｉ１、 Ｉｉ２、…、ＩｉＮ)を抽出し、Ｎ−バケットアルゴリズム(Ｎ−ｂｕｃｋｅｔ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)を利用して平均(Ａｉ(ｘ，ｙ))及びビジビリティ(Ｖｉ(ｘ，ｙ))を算出する。例えば、Ｎ＝３である場合と、Ｎ＝４である場合は、それぞれ次の数式（２）〜（５）に示すようにビジビリティを算出することができる。Ｎ＝３である場合は、次に示す数式（２）及び（３）によりビジビリティ(Ｖｉ(ｘ，ｙ))は算出される。
【数２】
0005427128.tif 000002
【数３】
0005427128.tif 000003
【００６２】
Ｎ＝４である場合は、次に示す数式（４）及び（５）によりビジビリティ(Ｖｉ(ｘ，ｙ))は算出される。
【数４】
0005427128.tif 000004
【数５】
0005427128.tif 000005
【００６３】
前記ビジビリティ情報は、少なくとも２つの方向から前記測定対象物上に投射された格子パターン光により取得され、同様に、前記測定対象物のピクセル別に高さ情報が取得される（ステップＳ１２０）。すなわち、ピクセル別の前記ビジビリティ情報は、例えば、図１の３次元形状測定装置を利用することによって得られる測定対象のデータから容易に取得することが可能である。
【００６４】
前記ピクセル別のビジビリティデータは、前記３次元形状の測定により得られる画像データを利用することにより取得される。例えば、前記ビジビリティデータは、上述のように、図１に示した前記３次元形状測定装置の前記第１照明ユニットを利用して３次元イメージを撮影することにより取得される。本実施形態では、前記ビジビリティデータは、ビジビリティ計算アルゴリズムを利用して前記３次元イメージデータを変換することにより取得される。
【００６５】
例えば、前記測定対象物のピクセル別にＭ個のビジビリティデータを取得するために、Ｍ個の方向毎に格子パターン光を測定対象物上にＮ回ずつ投射する。
【００６６】
その後、前記ピクセル別に取得された前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータを前記ピクセル別に乗算して結果値を算出する(ステップＳ１４０)。
【００６７】
前記ピクセル別に取得された前記イメージデータ、前記高さデータ及び前記ビジビリティデータは複数の方向から測定されたデータであるため、前記複数のデータを適切に利用して結果値を算出することができる。
【００６８】
図４は、図２のターミナル検査方法による結果値を算出する一例を示すフローチャートである。
【００６９】
図４を参照すると、前記結果値を算出することにおいて、前記ピクセル別に前記複数の方向によるイメージデータからイメージデータ最大値を選択し(ステップＳ１４２)、前記ピクセル別に前記複数の方向による高さデータから高さデータ最大値を選択し(ステップＳ１４４)、前記ピクセル別に前記複数の方向によるビジビリティデータからビジビリティデータ最大値を選択する(ステップＳ１４６)。その後、前記ピクセル別に取得された前記イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、及び前記ビジビリティデータ最大値を乗算して前記結果値を算出する(ステップＳ１４８)。
【００７０】
この際、ノイズを除去するために、前記イメージデータ最大値、前記高さデータ最大値、及び前記ビジビリティデータ最大値は、それぞれ所定の基準値より大きい値を除いた後に選択されてもよい。
【００７１】
例えば、前記ピクセル別に前記Ｍ個の平均イメージデータから平均イメージデータ最大値を選択し、前記ピクセル別に前記Ｍ個の平均高さデータから平均高さデータ最大値を選択し、前記ピクセル別に前記Ｍ個の平均ビジビリティデータから平均ビジビリティデータ最大値を選択してもよい。その後、前記ピクセル別に取得された前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータを前記ピクセル別に乗算して結果値を算出する。
【００７２】
上述のように各データの最大値を利用する場合、前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータは、ターミナル領域における各データが半田領域に比べて大きい値を有するため、前記因子の乗算によって前記ターミナル領域と前記半田領域との間の結果値の差はより大きくなることがある。あるいは、前記各データの平均値を利用してもよい。
【００７３】
次に、前記算出された結果値を利用してターミナル領域と半田領域とを区分する(ステップＳ１５０)。
【００７４】
前記算出された結果値は、前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータによって決められ、前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータは、前記ターミナル領域が前記半田領域に比べて大きい値を有するようになるので、前記因子の乗算によって結果値の差はより大きくなる。
【００７５】
特に、一般的に反射率が周辺に比べて大きい素子の場合、ビジビリティは周辺より更に大きい値を示すので、前記ターミナル領域は前記半田領域に比べて大きい結果値を有するようになり、これによってターミナル領域が更に強調される。
【００７６】
一方、前記算出された結果値を利用して前記ターミナル領域と前記半田領域とを区分するために、まず前記ピクセル別に算出された結果値を少なくとも２つのグループに分類(ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ)し、同一のグループに属するピクセルは全て連続して分布するように分類した後、前記分類されたグループを利用して前記ターミナル領域と前記半田領域を区分する。
【００７７】
すなわち、前記ターミナル領域及び前記半田領域は、前記結果値によって互いに異なる領域に分類され、同一の領域は隣接して配置されるため、同一の領域は連続して分布するように分類される。
【００７８】
上述のように、測定対象物のイメージデータ、高さデータ、及びビジビリティデータを取得し、取得したデータを乗算して結果値を算出し、この結果値を利用してターミナル領域と半田領域とを区分することにより、より正確にターミナル領域を確定することができ、より正確に前記ターミナルを検査することができる。
【００７９】
また、高さに基づいて３次元的データを利用してターミナル領域を確定するため、２次元画像を利用してターミナル領域を確定する場合に比べて各領域の色の影響を少なくし、照明にも敏感でないため、より正確かつ容易に各領域を区別することができ、カメラのノイズが大きく影響することもない。
【００８０】
また、前記イメージデータを３次元的データを利用して取得する場合、２次元イメージデータを取得しなくてもターミナル領域を容易に確定することができる。
【００８１】
図５は、本発明の一実施形態に係る実装基板検査装置を示す概略図である。図６は、図５に示した実装基板検査装置を上から見た平面図である。図７は、図５に示した投射部及び第２照明部の位置関係を示す概略図である。
【００８２】
図５、図６、及び図７を参照すると、本発明の一実施形態に係る実装基板検査装置１１００は、検査対象物１１１０を移送するステージ１１２０と、検査対象物１１１０のイメージを撮影する画像撮影部１１３０と、検査対象物１１１０上に光を照射する第１照明部１１４０と、検査対象物１１１０上に格子パターン光を各々投射する複数の投射部１１５０と、及び検査対象物１１１０上に光を照射する第２照明部１１６０と、を含む。また、実装基板検査装置１１００は、検査対象物１１１０上に光を照射する第３照明部１１７０及び前記構成要素を制御する制御部１１８０を更に含んでもよい。
【００８３】
ステージ１１２０は、検査対象物１１１０を支持する。ステージ１１２０は、制御部１１８０の制御によってｘ軸及びｙ軸に沿って移動し、検査対象物１１１０を測定位置に移動させる。ステージ１１２０は、ｚ軸に沿って移動してもよい。
【００８４】
画像撮影部１１３０は、ステージ１１２０の上部に設置されて検査対象物１１１０のイメージを撮影する。画像撮影部１１３０は、ステージ１１２０の上部でステージ１１２０の基準面に対して垂直な方向に設置される。画像撮影部１１３０は、イメージ撮影のためのカメラ及び結像レンズを含む。検査対象物１１１０で反射される反射光は結像レンズによってＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラに結像され、カメラは結像された反射光を受けてイメージを撮影する。画像撮影部１１３０は、例えば、第１照明部１１４０、投射部１１５０、及び第２照明部１１６０からそれぞれ検査対象物１１１０上に光を照射する時、検査対象物１１１０のイメージを撮影する。また、画像撮影部１１３０は、第３照明部１１７０から検査対象物１１１０上にカラー光を照射する時、検査対象物１１１０のイメージを撮影する。
【００８５】
第１照明部１１４０は、画像撮影部１１３０と投射部１１５０との間に配置され、例えば、画像撮影部１１３０に隣接するように配置される。第１照明部１１４０は、半導体部品が実装されたプリント回路基板などの検査対象物１１１０の初期調整のための基準(ｆｉｄｕｃｉａｌ)照明の機能を有する。第１照明部１１４０は、画像撮影部１１３０に隣接して配置され、検査対象物１１１０に対して実質的に垂直方向に光を照射する。第１照明部１１４０は、画像撮影部１１３０を囲むようにリング形状に形成される。例えば、第１照明部１１４０は、複数の発光ダイオードが円形のリング形状に配列された構造を有してもよい。第１照明部１１４０は、画像撮影部１１３０内に一体で形成されてもよい。
【００８６】
複数の投射部１１５０は、ステージ１１２０の上部に一定の角度で傾くように設置される。各投射部１１５０は、検査対象物１１１０の３次元形状情報を取得するための照明であって、格子パターン光を発生して検査対象物１１１０上に投射する。投射部１１５０は、第１角度(ａ１)により検査対象物１１１０上に格子パターン光を投射する。すなわち、投射部１１５０は、検査対象物１１１０の平面に垂直な法線(β)を基準に第１角度(ａ１)だけ傾いた角度で格子パターン光を投射する。例えば、第１角度(ａ１)は約３０゜である。
【００８７】
投射部１１５０は、検査対象物１１１０の検査精度を高めるために多くの方向から格子パターン光を投射するように配置される。このために、投射部１１５０は、画像撮影部１１３０を中心に円周方向に沿って互いに一定間隔をあけて配置される。例えば、実装基板検査装置１１００は、６０゜の角度で離隔されるように配置された６個の投射部１１５０を含む。あるいは、実装基板検査装置１１００は、２個、３個、４個、８個などの多様な個数の投射部１１５０を含んでもよい。複数の投射部１１５０は、一定時間の間隔をおいて検査対象物１１１０上に互いに異なる方向から格子パターン光を投射する。
【００８８】
各投射部１１５０は、光を発生する光源１１５２及び格子素子１１５４を含んでもよい。光源１１５２で発生された光は、格子素子１１５４を通過して格子パターン光に変換される。格子素子１１５４は、位相遷移された格子パターン光を発生させるためにピエゾアクチュエータ(ｐｉｅｚｏ  ａｃｔｕａｔｏｒ：ＰＺＴ)などの格子移送装置を利用して２π／ｎずつｎ回移送される。ここで、ｎは２以上の自然数である。投射部１１５０は、格子素子１１５４をｎ回移送させながら移送毎に検査対象物１１１０上に格子パターン光を投射する。投射部１１５０は、格子素子１１５４を透過した格子パターン光の焦点を合わせて検査対象物１１１０上に透過する投射レンズ(図示せず)を更に含んでもよい。
【００８９】
第２照明部１１６０は、図６に示すように、画像撮影部１１３０と投射部１１５０との間に設置され、例えば、第１照明部１１４０と投射部１１５０との間に設置される。すなわち、第２照明部１１６０は、実装基板検査装置１１００を上から見た時、画像撮影部１１３０と投射部１１５０との間の空間に配置される。第２照明部１１６０は、検査対象物１１１０の検査領域を設定するための照明であって、特に、検査対象物１１１０に実装された半導体部品のターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とを明確に区分するために用いられる。すなわち、ターミナル１１１２と半田１１１４との間の境界領域に該当するターミナル１１１２の終端位置を明確に把握するためにはコントラストを向上させる必要があり、コントラストを向上させるために投射角度を検査対象物１１１０に対して垂直に近いように設計することが望ましい。しかし、検査対象物１１１０に対して垂直に近い角度に照明を照射する第１照明部１１４０を使用するのみでは希望するコントラストを得ることは難しく、カメラの視野(ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ)の全体明るさの均一性が低下して、ターミナル１１１２の終端位置を区分のための照明として不適切である。これによって、コントラストを向上させるための第２照明部１１６０が画像撮影部１１３０と投射部１１５０との間に追加して設置される。第２照明部１１６０は、検査対象物１１１０の平面に垂直な法線(β)を基準に投射部１１５０より小さな角度で光を照射する。すなわち、第２照明部１１６０は、検査対象物１１１０の平面に垂直な法線(β)を基準に投射部１１５０の照射角度である第１角度(ａ１)より小さい第２角度(ａ２)で光を照射する。第２照明部１１６０の照射角度は垂直に近いほど良いが、検査装置の構造的特徴とコントラストの向上を考慮して決定される。実験を通じて確認した結果、第２照明部１１６０が約１７゜〜約２０゜の範囲の角度で光を照射する時、輝度均一性に問題がなく、コントラストが向上することを確認した。第２照明部１１６０は、画像撮影部１１３０を囲むリング形状に形成される。例えば、第２照明部１１６０は、複数の発光ダイオードがリング形状に配列された構造に形成されてもよい。
【００９０】
上述のように、画像撮影部１１３０と投射部１１５０との間に第１照明部１１４０とは別にリング形状の第２照明部１１６０を追加して設置し、第２照明部１１６０は、投射部１１５０の照射角度より垂直に近い照射角度で光を検査対象物１１１０上に照射することで、コントラスト及び輝度均一性を向上させることができ、検査対象物１１１０に形成されたターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とを明確に区分することができる。
【００９１】
一方、実装基板検査装置１１００は、検査対象物１１１０に隣接するように設置された第３照明部１１７０を更に含んでもよい。第３照明部１１７０は、検査対象物１１１０の検査領域を設定するか、又は、ローカル基準（ｌｏｃａｌ  ｆｉｄｕｃｉａｌ)のための照明であって、カラー光を発生させて検査対象物１１１０上に照射する。第３照明部１１７０は、互いに異なる色の光を発生させる第１カラー照明部１１７２、第２カラー照明部１１７４、及び第３カラー照明部１１７６を含んでもよい。例えば、第１カラー照明部１１７２は赤色光を発生させ、第２カラー照明部１１７４は緑色光を発生させ、第３カラー照明部１１７６は青色光を発生させる。第１、第２、及び第３カラー照明部(１１７２、１１７４、１１７６)が発生させる光の色は様々に変更してもよい。
【００９２】
第１、第２、及び第３カラー照明部(１１７２、１１７４、１１７６)は、各々リング形状に形成され、第１カラー照明部１１７２、第２カラー照明部１１７４、及び第３カラー照明部１１７６に行くほど直径が大きくなるリング形状に形成される。よって、第２カラー照明部１１７４は、第１カラー照明部１１７２に比べて大きい照射角でカラー照明を照射し、第３カラー照明部１１７６は、第２カラー照明部１１７４に比べて大きい照射角でカラー照明を照射する。
【００９３】
制御部１１８０は、上述の構成要素を全体的に制御する。具体的に、制御部１１８０は、検査対象物１１１０を検査位置に配置させるためにステージ１１２０の移送を制御する。制御部１１８０は、複数の投射部１１５０を順次動作させ、各投射部１１５０の格子素子１１５４を移送させながら移送毎に検査対象物１１１０上に格子パターン光を照射するように投射部１１５０を制御する。制御部１１８０は、検査対象物１１１０の調整または領域設定などのために光を照射する第１照明部１１４０及び第２照明部１１６０を制御し、カラー光を照射する第３照明部１１７０の照射動作を制御する。制御部１１８０は、第１照明部１１４０、第２照明部１１６０、投射部１１５０、及び第３照明部１１７０などの光の照射時、検査対象物１１１０のイメージを撮影するように画像撮影部１１３０を制御する。制御部１１８０は、第２照明部１１６０の照射を通じて撮影された検査対象物１１１０の第１イメージと、投射部１１５０の格子パターン光の投射を通じて撮影された検査対象物１１１０の第２イメージと、を利用して検査対象物１１１０のターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とを区分する。
【００９４】
図８は、検査対象物のターミナル領域と半田領域とを区分する過程を示す平面図である。図８において、(ａ)は半導体部品のターミナル１１１２が半田１１１４によって基板パッド１１１６に実装された状態のコントラストマップを示し、(ｂ)は(ａ)に示したコントラストマップのＩ−Ｉ'線に沿って投映して得られたコントラスト情報を示し、(ｃ)は(ｂ)に示したコントラスト情報を微分して得られた微分情報を示す。
【００９５】
図５及び図８を参照すると、制御部１１８０は、第２照明部１１６０の照明によって撮影された第１イメージからイメージデータを取得する。また、制御部１１８０は、投射部１１５０の格子パターン光の照射によって撮影された第２イメージからビジビリティデータ及び高さデータなどの３次元的データを取得する。例えば、前記高さデータは、前記第２イメージをバケットアルゴリズムを利用して変換することで取得され、前記ビジビリティデータは、前記第２イメージをビジビリティ算出アルゴリズムを利用して変換することで取得される。
【００９６】
制御部１１８０は、前記第２イメージから取得された前記ビジビリティデータ及び前記高さデータの少なくとも一つと、前記第１イメージから取得された前記イメージデータとを組み合わせて、図８の（ａ)に示したような新しいコントラストマップを生成する。例えば、前記コントラストマップは、前記イメージデータと前記高さデータとをピクセル別に乗算するか、あるいは前記イメージデータと前記ビジビリティデータとをピクセル別に乗算するか、または前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータをピクセル別に乗算することにより生成される。
【００９７】
複数の投射部１１５０を用いる場合、ピクセル別に取得された前記高さデータ及び前記ビジビリティデータは、複数の方向から測定された複数のデータであってもよい。よって、前記複数のデータを適切に活用することで、效果的な前記コントラストマップを生成することができる。例えば、前記コントラストマップを生成する際に、ピクセル別に複数の方向から取得された高さデータの中から高さデータ最大値を選択し、ピクセル別に複数の方向から取得されたビジビリティデータの中からビジビリティデータ最大値を選択する。その後、ピクセル別に選択された前記高さデータ最大値及び前記ビジビリティデータ最大値の中から少なくとも一つと、ピクセル別の前記イメージデータとを乗算して前記コントラストマップを生成してもよい。ノイズを除去するために、前記高さデータ最大値及び前記ビジビリティデータ最大値は、それぞれ所定の基準値より大きい値を除いた後で選択される。
【００９８】
上述のように、各データの最大値を利用する場合、前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータは、ターミナル１１１２の領域が半田１１１４の領域に比べて更に大きい値を有することができるため、前記因子の乗算によってターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域のコントラストマップにおける差がより大きくなることがある。一方、コントラストマップを生成において、各データの最大値を利用する代わりに各データの平均値を利用してもよい。
【００９９】
前記コントラストマップは、前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータによって決定され、前記イメージデータ、前記高さデータ、及び前記ビジビリティデータは、ターミナル１１１２の領域が半田１１１４の領域に比べて大きい値を有するようになるため、前記因子の乗算によってターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域の差がより大きくなるようになる。特に、反射率が周辺に比べて大きい素子の場合にビジビリティは周辺より更に大きい値を示すため、ターミナル１１１２の領域は半田１１１４の領域に比べて大きい値を有するようになり、これによってターミナル１１１２の領域が更に強調される。
【０１００】
その後、制御部１１８０は、生成されたコントラストマップの分析により検査対象物１１１０上に形成されたターミナル１１１２と半田１１１４の領域とを区分する。すなわち、制御部１１８０は、Ｉ−Ｉ’線に沿って図８の(ａ)に示されたコントラストマップを投映することにより、図８の(ｂ)に示されたコントラスト情報を生成する。その後、制御部１１８０は、図８の(ｂ)に示したコントラスト情報を微分して図８の(ｃ)に示した微分情報を生成する。ターミナル１１１２の領域から半田１１１４の領域に進む時、コントラストが大幅に減少する。このため、制御部１１８０は、生成された微分情報から負の値として最大値を有する位置(Ａ)を検出して、この位置をターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とが接触する地点として判断することで、ターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とを区分することができる。
【０１０１】
上述のように、第２照明部１１６０によりコントラストが向上した前記イメージデータと、前記高さデータ及び前記ビジビリティデータの少なくとも一つとを組み合わせて生成した前記コントラストマップを利用することで、ターミナル領域１１１２の領域と半田領域１１１４の領域とをより明確に区分することができる。
【０１０２】
図９は、本発明の一実施形態に係る実装基板検査方法を示すフローチャートである。
【０１０３】
図５及び図９を参照すると、検査対象物１１１０を検査するために、制御部１１８０は、検査対象物１１１０を測定位置に移送させるように、ステージ１１２０を移送させる(ステップＳ１０)。
【０１０４】
検査対象物１１１０を検査位置に移送させた後、画像撮影部１１３０に隣接するように設置された第１照明部１１４０から検査対象物１１１０上に光を照射して、検査対象物１１１０を調整させる(ステップＳ２０)。すなわち、第１照明部１１４０から照射された光を利用して検査対象物１１１０のイメージを画像撮影部１１３０で撮影し、調整マークなどが含まれた前記イメージを確認した後、ステージ１１２０の精密移送により検査対象物１１１０の検査位置を正確に調整する。
【０１０５】
検査対象物１１１０の調整が完了すると、第２照明部１１６０を利用して検査対象物１１１０の第１イメージを撮影する(ステップＳ３０)。具体的に、画像撮影部１１３０と投射部１１５０との間に設置された第２照明部１１６０は、検査対象物１１１０に対して投射部１１５０の照射角度より小さな約１７゜〜約２０゜の角度で光を照射するように動作する。第２照明部１１６０により光を検査対象物１１１０上に照射した後、検査対象物１１１０の第１イメージを画像撮影部１１３０で撮影する。
【０１０６】
前記第１イメージの撮影とは別に、投射部１１５０を利用して検査対象物１１１０の第２イメージを撮影する(ステップＳ４０)。具体的に、画像撮影部１１３０を中心に円周方向に沿って離隔されるように配置された複数の投射部１１５０を順次動作させて検査対象物１１１０上に対して約３０゜の角度で格子パターン光を順次投射する。各投射部１１５０は、格子素子１１５４を移送させながら移送毎に検査対象物１１１０上に格子パターン光を投射する。格子パターン光を検査対象物１１１０上に投射した後、検査対象物１１１０の第２イメージは画像撮影部１１３０にて撮影される。
【０１０７】
その後、画像撮影部１１３０で撮影された前記第１イメージ及び前記第２イメージを利用して検査対象物１１１０のターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とを区分する(ステップＳ５０)。具体的に、制御部１１８０は、前記第２イメージから取得されたビジビリティデータ及び高さデータの少なくとも一つと前記第１イメージから取得されたイメージデータとを組み合わせてコントラストマップを生成する。その後、制御部１１８０は、生成されたコントラストマップの分析をして検査対象物１１１０上に形成されたターミナル１１１２の領域とソルダー１１１４の領域を区分する。すなわち、制御部１１８０は、前記コントラストマップを一方向に投映しながら位置によるコントラストの変化を示すコントラスト情報を生成し、前記コントラスト情報を微分してコントラストの変化が大きくなる位置を示すための微分情報を生成する。その後、制御部１１８０は、前記微分情報から負の値として最大値を有する位置を検出し、この位置をターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とが接触する地点と判断して、ターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とを区分する。
【０１０８】
投射部１１５０を利用した第２イメージの撮影及び第２照明部１１６０を利用した第１イメージの撮影とは別に、第３照明部１１７０を利用して別のイメージを撮影してもよい。具体的に、ステージ１１２０に隣接して設置された第３照明部１１７０は、検査対象物１１１０上にカラー光を照射するように動作する。第３照明部１１７０は、多段のリング形状に形成されて互いに異なる色の光を発生させる第１カラー照明部１１７２、第２カラー照明部１１７４、及び第３カラー照明部１１７６を含んでもよい。第１カラー照明部１１７２、第２カラー照明部１１７４、及び第３カラー照明部１１７６は、同時にまたは順次にカラー光を照射する。第３照明部１１７０によりカラー光を検査対象物１１１０上に照射した後、検査対象物１１１０のカラーイメージを画像撮影部１１３０で撮影する。制御部１１８０は、画像撮影部１１３０で撮影された前記カラーイメージを検査対象物１１１０の検査領域を設定するかローカル基準のための情報として利用し、前記第２イメージと組合せて検査対象物１１１０の３次元形状をより精密に検査する情報として活用する。
【０１０９】
上述のように、本発明に係る実装基板検査装置１１００は、画像撮影部１１３０と隣接するように設置された第１照明部１１４０とは別に画像撮影部１１３０と投射部１１５０との間にリング形状の第２照明部１１６０が設置され、第２照明部１１６０は投射部１１５０の照射角度より小さい約１７゜〜約２０゜の角度で光を検査対象物１１１０上に照射する。よって、第２照明部１１６０をリング形状に形成して視野の輝度均一性を向上させ、第２照明部１１６０の照射角度を投射部１１５０より垂直に近く設定して、撮影されたイメージのコントラストを向上させることができ、検査対象物１１１０上に形成されたターミナル１１１２の領域と半田１１１４の領域とを明確に区分して検査の信頼性を向上させることができる。
【０１１０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    測定対象物
１００    測定ステージ部
２００    画像撮影部
３００    第１投射部
４００    第２投射部
４５０    第２照明ユニット
５００    画像取得部
６００    モジュール制御部
７００    中央制御部
９００    プリント回路基板
９１０    ターミナル
９２０    半田
１１００    実装基板検査装置
１１１０    検査対象物
１１２０    ステージ
１１３０    画像撮影部
１１４０    第１照明部
１１５０    投射部
１１６０    第２照明部
１１７０    第３照明部
１１８０    制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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