(57)【要約】【課題】基板上のパッド部におけるむら及び染み等を高倍率で検査し、更にレジスト部における不良箇所の検査が可能な基板の検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】基板取り付けステージ１９上に基板８が配置され、撮像面が基板に平行になるように設置されたカラーカメラ１と、基板８に光を上方から照射する白色上方照明ＬＥＤ４及び５と、基板に光を斜方から照射する白色斜方照明ＬＥＤ３及び６とが、カメラ・照明取り付け板１６に取り付けられて配置されている。白色上方照明ＬＥＤ４及び５の光量と白色斜方照明ＬＥＤ３及び６の光量は個別に調整され、パッド部とレジスト部を検査するのに適した光量に設定する。【選択図】図１
2007139676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置されるテーブルと、このテーブルの上方に撮像光軸が前記テーブルに垂直になるように配置された撮像装置と、前記テーブル上の前記基板における被検査位置に前記撮像光軸に一致するか又は前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一の角度αで傾斜する１対の第１照射光軸に沿って第１光量の光を照射する１対の第１光源と、前記被検査位置に前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一であって角度αより大きな角度βで傾斜する１対の第２照射光軸に沿って第２光量の光を照射する１対の第２光源と、前記第１光源の第１光量と前記第２光源の第２光量の設定値が個別に可変に格納された照明光量データ記憶部と、前記第１光源及び前記第２光源から個別又は同時に基板に光を照射して撮像された撮像画像データを記憶する画像メモリと、前記基板の良品箇所と不良品箇所とを判別するための閾値画像データが格納された閾値画像データ記憶部と、を有し、前記撮像画像データと前記閾値画像データとを画素毎に比較し、前記撮像画像データの値が前記閾値画像データの値を超えることで基板の不良箇所を判別することを特徴とする基板の検査装置。
【請求項２】
前記照明光量データ記憶部に格納された前記第１光源の第１光量と前記第２光源の第２光量は、撮像画像データにおける基板の良品部と不良品部との明るさの差の絶対値が予め設定した上下限値内となるように設定され、前記テーブル上に設置された標準被写体を撮像した撮像画像データを利用することにより校正されることを特徴とする請求項１に記載の基板の検査装置。
【請求項３】
前記第１光源及び前記第２光源は、個別又は同時に点灯し基板のパッド部の検査及び基板のレジスト部の検査に使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の検査装置。
【請求項４】
前記第１光源と前記第２光源が、白色ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板の検査装置。
【請求項５】
前記撮像装置がカラーカメラであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板の検査装置。
【請求項６】
前記撮像装置がカラーラインセンサカメラであり、前記テーブルと前記カラーラインセンサカメラを前記カラーラインセンサカメラの移動方向と直交する方向に相対移動させる手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板の検査装置。
【請求項７】
前記テーブル上には基板と、前記照明光量データ記憶部に格納された光量データを校正するための標準被写体が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の基板の検査装置。
【請求項８】
前記撮像画像データを量子化するＡＤ変換部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の基板の検査装置。
【請求項９】
前記閾値画像データは上限閾値画像データと下限閾値画像データとからなり、これらは複数枚の良品基板撮像画像データから計算された平均値画像データと標準偏差画像データをもとに作成されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板の検査装置。
【請求項１０】
前記上限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非負の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和であり、前記下限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非正の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和であることを特徴とする請求項９に記載の基板の検査装置。
【請求項１１】
基板が載置されるテーブルの上方に撮像光軸が前記テーブルに垂直になるように配置された撮像装置と、前記テーブル上の前記基板における被検査位置に前記撮像光軸に一致するか又は前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一の角度αで傾斜する１対の第１照射光軸に沿って第１光量の光を照射する１対の第１光源と、前記被検査位置に前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一であって角度αより大きな角度βで傾斜する１対の第２照射光軸に沿って第２光量の光を照射する１対の第２光源とを具備した検査装置を使用し、前記第１光源及び前記第２光源から予め設定された夫々第１光量及び第２光量で個別又は同時に基板に光を照射して撮像画像データを取得する工程と、この撮像画像データと、前記基板の良品箇所と不良品箇所とを判別するための閾値画像データとを画素毎に比較し、前記撮像画像データの値が前記閾値画像データの値を超えることで基板の不良箇所を判別する工程とを有することを特徴とする基板の検査方法。
【請求項１２】
前記照明光量データ記憶部に格納された前記第１光源の第１光量と前記第２光源の第２光量を、撮像画像データにおける基板の良品部と不良品部との明るさの差の絶対値が予め設定した上下限値内となるように設定し、これらの光量を前記テーブル上に設置された標準被写体を撮像した撮像画像データを利用することにより校正することを特徴とする請求項１１に記載の基板の検査方法。
【請求項１３】
前記第１光源及び前記第２光源を個別又は同時に使用して基板のパッド部の検査及び基板のレジスト部の検査を行うことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の基板の検査方法。
【請求項１４】
前記第１光源と前記第２光源を、白色ＬＥＤとして検査することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の基板の検査方法。
【請求項１５】
前記撮像装置がカラーカメラであることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の基板の検査方法。
【請求項１６】
前記撮像装置がカラーラインセンサカメラであり、前記テーブルと前記カラーラインセンサカメラを前記カラーラインセンサカメラの移動方向と直交する方向に相対移動させることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の基板の検査方法。
【請求項１７】
前記テーブル上には基板と、前記照明光量データ記憶部に格納された光量データを校正するための標準被写体が配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の基板の検査方法。
【請求項１８】
前記撮像画像データをＡＤ変換して量子化することを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の基板の検査方法。
【請求項１９】
前記閾値画像データは上限閾値画像データと下限閾値画像データとからなり、これらは複数枚の良品基板撮像画像データから計算された平均値画像データと標準偏差画像データをもとに作成されることを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載の基板の検査方法。
【請求項２０】
前記上限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非負の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和であり、前記下限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非正の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和であることを特徴とする請求項１９に記載の基板の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト部の不良、並びにパッド部のむら及び染み等を検査する基板の検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電子回路用基板においては高密度化実装が求められ、パッド部に直接ワイヤボンデイングを行う基板、ＢＧＡ(Ball Grid Array：ボールグリッドアレイ)対応の基板、及びＣＳＰ（Chip Scale Package：チップスケールパッケージ）対応の基板等の生産が増加している。このような基板のパッド部の検査は、高倍率であり、かつ、品質に影響を及ぼすむら及び染み等の検査が可能であることが要求される。
【０００３】
従来の基板の検査装置としては、基板に光を照射する照明装置と、この照明装置の照射により基板の表面からの反射光を受けて画像を得る撮像装置とを備え、撮像装置の受光画像に基づいて基板の検査を行うものが知られている。
【０００４】
図１４は、特許文献１に記載のプリント基板の検査装置の構成を示す断面図である。搬送テーブル１０１上には、検査対象となるプリント基板１０２が設置されており、搬送テーブル１０１の上方には搬送テーブル１０１の表面に垂直であって、搬送方向を図面の左右方向として、搬送方向に垂直の面１０３を間に挟んで夫々同一の傾斜角θで傾斜した仮想の傾斜面１０５及び１０６上に、撮像装置１０４及び蛍光灯１０７が配置されている。また、蛍光灯１１０は蛍光灯１０７の下方近傍であって、蛍光灯１０７の配置位置から撮像装置１０４とは反対側に搬送テーブル１０１の表面に平行に延びる水平面１０８と、垂直面１０３に平行で下側に延びる垂直面１０９とで囲まれた空間内に配置されている。
【０００５】
蛍光灯１０７が発する光はプリント基板１０２の撮像部分を照射し、その反射光が撮像装置１０４の撮像面に入射する。更に、蛍光灯１１０からの光はその撮像部分の近傍を照射する。このため、はんだ部の凹凸のように基板の表面に存在する凹凸であって、しかも良否の問題とはならない凹凸に対しては、凹凸部における画像の濃淡が減少する。これにより、はんだ部を不良と判定することが極めて少なくなり、プリント基板１０２の検査精度を向上させることができる。また、照射手段として、プリント基板に青色を照射することで、プリント基板の銅箔部上にはんだが被覆し、この被覆が不十分で銅箔部が露出しているような場合には、その不良部を容易に検出できるとしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１５９５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来の技術には以下に示すような問題点がある。
【０００８】
従来技術の基板検査装置を用いて電子回路用基板を検査する場合に、パッド部において、むら及び染み等が映るように照明を暗くすると、レジスト部の検査ができなくなるという問題がある。その理由は、レジスト部が暗く映り、不良箇所と背景との明るさの差が小さくなるからである。また、レジスト部が検査可能な照明光量まで明るくすると、パッド部においては、むら又は染み等が映らないという問題がある。それは、パッド部においては、照明光が直接反射し、明るく映りすぎるからである。更に、従来技術においては、撮像装置を斜めにして基板を斜め方向から撮像していること、また、撮像の分解能が高いことから、レジスト部の穴又はパターンの厚さの部分が映り、端の部分が光り、検査精度に悪影響を及ぼす可能性が高いという問題がある。図１０は、特許文献１に記載の検査装置におけるように、基板に斜め方向から照射した光の反射光を斜め方向に配置されたカメラにより撮像したパッド部とレジスト部のサンプル画像である。図１０（Ａ）は、照射光量レベルが、パッド部のむら染みが見えるレベルの画像であり、パッド部１１１にむら又は染みが映っているが、光量が少ないためレジスト部１１２は暗くなっている。また、図１０（Ｂ）は、照射光量レベルが、レジスト部が見えるレベルの画像であり、パッド部１１１のむら又は染みは映らず、レジスト部１１２には上述のパターンの厚さの部分が映り、パターンの端１１３が光っている。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、基板上のパッド部におけるむら及び染み等を高倍率で検査し、更にレジスト部における不良箇所の検査が可能な基板の検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る基板の検査装置は、基板が載置されるテーブルと、このテーブルの上方に撮像光軸が前記テーブルに垂直になるように配置された撮像装置と、前記テーブル上の前記基板における被検査位置に前記撮像光軸に一致するか又は前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一の角度αで傾斜する１対の第１照射光軸に沿って第１光量の光を照射する１対の第１光源と、前記被検査位置に前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一であって角度αより大きな角度βで傾斜する１対の第２照射光軸に沿って第２光量の光を照射する１対の第２光源と、前記第１光源の第１光量と前記第２光源の第２光量の設定値が個別に可変に格納された照明光量データ記憶部と、前記第１光源及び前記第２光源から個別又は同時に基板に光を照射して撮像された撮像画像データを記憶する画像メモリと、前記基板の良品箇所と不良品箇所とを判別するための閾値画像データが格納された閾値画像データ記憶部と、を有し、前記撮像画像データと前記閾値画像データとを画素毎に比較し、前記撮像画像データの値が前記閾値画像データの値を超えることで基板の不良箇所を判別することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、基板に光を上方から照射する第１光源と、基板に光を斜方から照射する第２光源を設けて、第１光源及び第２光源から個別又は同時に基板に光を照射し、その反射光を光軸が基板に対して垂直となるように配置された撮像装置で撮像し、この撮像画像データをもとに基板の良品部と不良品部を検査する。第１光源の光量と第２光源の光量は可変であり、あらかじめ照明光量データ記憶部に保存された光量値を使って設定する。基板の良品箇所と不良品箇所との判別は、あらかじめ閾値画像データ記憶部に保存された閾値画像データと撮像画像データを画素毎に比較し、撮像画像データの値が閾値画像データから指定される閾値内であれば良品箇所と判定される。
【００１２】
第１光源及び第２光源に設定される光量値は、基板の良品箇所と不良品箇所を撮像し、両者の明るさの差の絶対値が予め設定した上下限値内に入るように決めることができる。これにより、良品箇所と不良品箇所のコントラストが確保されるため、基板の検査精度が向上する。また、第１光源の第１光量と第２光源の第２光量を、テーブル上に設置された標準被写体を撮像した撮像画像データを利用して校正することができる。
【００１３】
第１光源及び第２光源を個別又は同時に点灯し、基板のパッド部の検査及び基板のレジスト部の検査に使用することができる。
【００１４】
第１光源と第２光源を、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）とすることができる。ＬＥＤは流す電流の大きさで光量が変更可能であり、変更に要する時間が短いため好適である。また、白色光を使用すると被撮像物の色を忠実に写すことができるので好適である。
【００１５】
また、撮像装置をカラーカメラにすると好適である。カラーカメラは、Ｒ（赤）画面、Ｇ（緑）画面、Ｂ（青）画面に分解することが可能であるため、基板上の不良部の検出を１つの色だけでなく、３色によって検出が行えるため、不良部の検出能力が高まる。
【００１６】
撮像装置がカラーラインセンサカメラであり、基板とカラーラインセンサカメラをカラーラインセンサカメラの移動方向と直交する方向に相対移動させることで基板の検査を行うことができる。また、基板をテーブル上に配置し、更に照明光量を校正するための標準被写体を配置してもよい。これにより、標準被写体の位置にカラーラインセンサカメラを移動させることで標準被写体の撮像が可能となり、自動動作で校正作業が可能となり作業の短時間化が図れる。また、自動化が可能になったことにより、一定時間ごとに作業を行うことが可能となり、照明光量の一定化が図れ、検査精度の維持が図れる。
【００１７】
基板の検査装置は、撮像画像データを量子化するＡＤ変換部を備えていてもよい。
【００１８】
閾値画像データが上限閾値画像データと下限閾値画像データからなり、複数枚の良品基板画像データから平均値画像データと標準偏差画像データを計算し、これをもとに上限閾値画像データと下限閾値画像データを作成することができる。更に、上限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非負の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和であり、前記下限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非正の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和とすることができる。
【００１９】
本発明に係る基板の検査方法は、基板が載置されるテーブルの上方に撮像光軸が前記テーブルに垂直になるように配置された撮像装置と、前記テーブル上の前記基板における被検査位置に前記撮像光軸に一致するか又は前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一の角度αで傾斜する１対の第１照射光軸に沿って第１光量の光を照射する１対の第１光源と、前記被検査位置に前記撮像光軸を挟み前記撮像光軸に対して相互に同一であって角度αより大きな角度βで傾斜する１対の第２照射光軸に沿って第２光量の光を照射する１対の第２光源とを具備した検査装置を使用し、前記第１光源及び前記第２光源から予め設定された夫々第１光量及び第２光量で個別又は同時に基板に光を照射して撮像画像データを取得する工程と、この撮像画像データと、前記基板の良品箇所と不良品箇所とを判別するための閾値画像データとを画素毎に比較し、前記撮像画像データの値が前記閾値画像データの値を超えることで基板の不良箇所を判別する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
照明光量データ記憶部に格納された第１光源の第１光量と第２光源の第２光量を、撮像画像データにおける基板の良品部と不良品部との明るさの差の絶対値が予め設定した上下限値内となるように設定することができる。また、これらの光量をテーブル上に設置された標準被写体を撮像した撮像画像データを利用することにより校正することができる。
【００２１】
また、第１光源及び第２光源を個別又は同時に点灯し、基板のパッド部の検査及び基板のレジスト部の検査を行うことができる。
【００２２】
また、第１光源と第２光源を、白色ＬＥＤとして検査することができる。
【００２３】
また、撮像装置をカラーカメラとして検査してもよい。
【００２４】
また、撮像装置がカラーラインセンサカメラであり、テーブルとカラーラインセンサカメラをカラーラインセンサカメラの移動方向と直交する方向に相対移動させながら基板の検査を行うことができる。更に、テーブル上には基板と、照明光量データ記憶部に格納された光量データを校正するための標準被写体が配置されていてもよい。
【００２５】
撮像画像データをＡＤ変換して量子化した後に基板の検査をすることができる。
【００２６】
閾値画像データは上限閾値画像データと下限閾値画像データとからなり、これらは複数枚の良品基板撮像画像データから計算された平均値画像データと標準偏差画像データをもとに作成されてもよい。更に、上限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非負の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和であり、下限閾値画像データは、平均値画像データと、標準偏差画像データに非正の定数を乗じた計算値と、０を含む整数との和とすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、照明光量を変化させてレジスト部とパッド部を適正な照明光量で撮像するため、レジスト部の不良、並びにパッド部のむら及び染み等の検査が可能となる。更に、周囲の温度変化及び照明自体の発熱による照明光量の変化を計測し、照明光量の変化分を調整し、照明光量を一定に近づけることが可能であるため、検査精度の維持が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置の構成を示すブロック図である。また、図２乃至図９は、本実施形態の詳細な動作を示すフローチャートである。
【００２９】
図１に示すように、一軸ロボット９に取り付けられた基板取り付けステージ１９上には被検査物である基板８が設置されている。基板８の上方には、基板に光を上方から照射する白色上方照明ＬＥＤ４及び５がカメラ・照明取り付け板１６に取り付けられて配置され、これらの照明の両側には基板を斜方から照射する白色斜方照明ＬＥＤ３及び６が同様にカメラ・照明取り付け板１６に取り付けられて配置されている。白色上方照明ＬＥＤ４及び５、並びに白色斜方照明ＬＥＤ３及び６はＬＥＤに電流を供給する照明光源１０に接続されており、照明光源１０は更にコンピュータ１２に接続されている。一方、白色上方照明ＬＥＤ４及び５の上方でカメラ・照明取り付け板１６には、カラーカメラ１が取り付けられており、カラーカメラ１に装着されたレンズ２は基板に向けられ、レンズ２の光軸は基板８の表面に対して垂直となっている。そして、カメラ・照明取り付け板１６は、一軸ロボット７に取り付けられている。更に、カラーカメラ１はＡＤ変換部１１を介してコンピュータ１２に接続されている。コンピュータ１２は、撮像画像を格納する画像メモリ１８と内部記憶部１３を内蔵し、内部記憶部１３には閾値画像データ１４と照明光量データ１５が保存される。
【００３０】
本実施形態に係る基板の検査装置は、概略的には次のように動作する。白色上方照明ＬＥＤ４及び５、並びに白色斜方照明ＬＥＤ３及び６からの光が基板取り付けステージ１９上に設置された基板８を照射し、その反射光がカラーカメラ１に到達し画像が撮影される。白色上方照明ＬＥＤ４及び５、並びに白色斜方照明ＬＥＤ３及び６は照明光源１０に接続されており、コンピュータ１２は、照明光源１０と光量データ接続信号１７によって電気的に接続されている。そのため、内部記憶部１３内に保存された照明光量データ１５を光量データ接続信号として出力することにより、白色上方照明ＬＥＤ４及び５、並びに白色斜方照明ＬＥＤ３及び６の光量を変化させることができる。
【００３１】
カラーカメラ１が装着されたカメラ・照明取り付け板１６は一軸ロボット７に取り付けられているので、一軸ロボット７が図１において左右方向に動作することにより、基板を横方向に沿って撮像することができる。また、基板８は、基板取り付けステージ１９を介して一軸ロボット９に取り付けられており、一軸ロボット９が、図１において紙面に垂直な方向に動くことで、基板８の撮像箇所を変えることができる。このようにして、基板の２次元的な画像が得られ、得られた撮像画像データはＡＤ変換部を介して量子化された後、基板の検査を行うコンピュータ１２に送られ、コンピュータ１２に内蔵された画像メモリ１８に格納される。そして、画像メモリ１８の画像データを調べることによって、基板８の明るさを知ることができる。したがって、基板８の代わりに、経時変化が少ない標準被写体を撮影し、光量接続信号１７として同一データを出力すれば、白色上方照明ＬＥＤ４及び５、並びに白色斜方照明ＬＥＤ３及び６の照明光量の変化を知ることが可能である。
【００３２】
次に、図１乃至図６を参照して、本実施形態の全体の動作について詳細に説明する。図１において、カラーカメラ１にカラーを使用する理由は、パッド部のむら及び染みの色を認識するためであり、むら及び染みの色によっては、不良にならないものも存在するためである。また、基板８のレジスト部の不良には、レジスト色として緑又は青、また、パッドの種類には金及び銅等があり様々な色が存在する。カラーカメラは、Ｒ（赤）画面、Ｇ（緑）画面、Ｂ（青）画面に分解することが可能であるため、不良部の検出を１つの色だけでなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色によって検出が行えるため、不良部の検出能力が高まる。
【００３３】
白色上方照明ＬＥＤ４及び５と白色斜法照明ＬＥＤ３及び６に白色を用いる理由は、被撮像物の色を忠実に写すためである。更に、ＬＥＤを用いる理由は、ＬＥＤに流す電流の大きさで光量を変更可能であり、変更に要する時間が短いためである。
【００３４】
図１において、カラーカメラ１は、基板８に対し、鉛直方向に配置されている。これによって、カメラを斜めに配置したときに写る基板厚み方向の絵は入力されない。また、白色上方照明ＬＥＤ４及び５は、基板パッド部に対してほぼ垂直に対置されているので、パッド部の映像が写りやすくなる。また、パッド部が鏡面に近く正反射を起こすため、むら及び染みの映像に対する影響が大きい。したがって、むら及び染みが見える程度に光量を設定する必要がある。よって、白色上方照明ＬＥＤ４及び５の光量は低く設定することになる。また、白色斜方照明ＬＥＤ３及び６は、基板８に対し斜方から光を照射するので、基板８のパッド部に対しては、間接光がカラーカメラ１に入力され、パッド部のむら及び染みの映像に対し、影響が少ない。したがって、検査を行う前に、あらかじめ白色上方照明ＬＥＤ４及び５と白色斜方照明ＬＥＤ３及び６の照明光量を決定しておくことが必要である。
【００３５】
そこでまず、図２を参照して、パッド部照明光量データＡＫ１を決定する手順について説明する。パッド部照明光量データＡＫ１は、図１における白色上方照明ＬＥＤ４及び５に設定されるデータである。また、白色斜方照明ＬＥＤ３及び６は、点灯しない、又はある一定値にする。
【００３６】
一般に、画像処理では、良品箇所と不良箇所との明るさの差、すなわちコントラストが大きいほど検出が容易となる。したがって、必要なコントラストの上下限値を決めておき、コントラスト値が上下限値内に入るように照明光量データを変更しながら何回も撮像し、照明光量データを決定する。
【００３７】
始めに、あらかじめコントラスト下限閾値ＡＺ１とコントラスト上限閾値ＡＺ２を決定しておく（ステップＳ１）。一般的に、ＡＺ１の値は３０位であり、ＡＺ２はＡＺ１の値に対し例えば１０乃至２０を加えたものである。ここで、カメラにより撮像された画像の明るさは、例えば０から２５５までに量子化され、検査装置はカラー画像を得るので、画面は、Ｒ（赤）画面、Ｇ（緑）画面、及びＢ（青）画面に分解される。不良箇所を検出するには、Ｒ、Ｇ、Ｂ画面のうち、いずれかの画面で明るさがＡＺ１を越えればよい。
【００３８】
次に、パッド部の不良箇所を含む領域を撮像する（ステップＳ２）。次に、ステップＳ２の撮像映像において、良品箇所の明るさの値ＡＸ１を求める（ステップＳ３）。具体的には、良品と思われる箇所をマウス等で領域を指定して、Ｒ画面、Ｇ画面、及びＢ画面に対して平均値を計算する。更に、ステップＳ２の撮像映像において、不良箇所の明るさの値ＡＸ２を求める（ステップＳ４）。具体的には、不良箇所と思われる箇所をマウス等で領域を指定して、Ｒ画面、Ｇ画面、及びＢ画面に対して平均値を求める。
【００３９】
そして、良品箇所の明るさの値ＡＸ１と不良箇所の明るさの値ＡＸ２との差の絶対値ＡＹを求める（ステップＳ５）。具体的には、Ｒ画面、Ｇ画面、及びＢ画面の各々に対して求めた絶対値ＡＹのうち、最大となる値を採用する。次に、ＡＹとＡＺ１を比較し、ＡＹがＡＺ１より小さければ（ステップ６）、照明光量データＡＫ１を増加させ（ステップＳ７）、再度、ステップ２からステップＳ６を繰り返す。ここで、増加させる量は、一定量の例えば“５”などでも良いし、ＡＹとＡＺ１との差の値としても良い。但し、良品箇所の明るさＡＸ１のＲ、Ｇ、Ｂの値のうち、２つ以上が２５５を超えないようにする。２つ以上が２５５を越えた時点で、ＡＫ１の増加動作は限界となる。もし限界になった場合は、限界の１つ手前のＡＫ１を採用する。
【００４０】
ステップＳ６において、ＡＹがＡＺ１以上の場合であって、更に、ＡＹがコントラスト上限閾値ＡＺ２より大きい場合には（ステップＳ８）、照明光量データＡＫ１を減少させる（ステップＳ９）。但し、ステップＳ９において、照明光量データＡＫ１を減少させる際の大きさは、ステップＳ７において照明光量データＡＫ１を増加させた値より小さい値とする。例えば、減少させる量は、ステップＳ７で増加させた値の１/２を採用する。
【００４１】
そして、再度、ステップＳ２からステップＳ８を繰り返し、ステップＳ８において、ＡＹがＡＺ２以下であれば、パッド部照明光量データＡＫ１が決定されることになる。ＡＫ１はＲ画面、Ｇ画面、Ｂ画面での値を記憶する。更に、ステップＳ１０において決定したパッド部照明光量データＡＫ１をセットし、標準被写体を撮像し（ステップＳ１１）、標準被写体の明るさＡＣ１を記憶する（ステップＳ１２）。具体的には、画像の標準被写体の中央部分等に一定の場所と面積を決めて、面積内の明るさの平均値をＲ画面、Ｇ画面、Ｂ画面各々に対して求める。以上がパッド部照明光量データＡＫ１を決定する手順である。
【００４２】
次に、図３を参照して、レジスト部照明光量データＲＫ１を決定する手順について説明する。レジスト部の照明光量は、図１における白色斜方照明ＬＥＤ３及び６の光量を決定するものである。白色上方照明ＬＥＤ４及び５の照明光量としては、図２にしたがって決定したＡＫ１を設定しておく。又は、点灯しないかある一定値にしておく。手順は、図２に示したパッド部の光量を決定する手順と同様である。コントラスト下限値とコントラスト上限値を、夫々レジスト部の場合のＲＺ１とＲＺ２に置き換え、良品箇所の明るさと不良箇所の明るさをＲＸ１とＲＸ２に置き換える。また、ＲＸ１とＲＸ２との差の絶対値をＲＹとして、レジスト部照明光量データをＲＫ１、レジスト部照明光量データＲＫ１を照射した場合の標準被写体の明るさをＲＣ１とする。手順はステップＳ５１からステップ６２まで、図２に示したパッド部光量決定手順と同様であるため、詳細は省略する。
【００４３】
次に、図４及び図５を用いて、照明光量データの校正手順について説明する。図４と図５は１つのフローチャートを図面上２つに分割したものであり、図中のＡで接続される。校正作業が必要な理由は、図２に示す手順にしたがって決定したパッド部照明光量データＡＫ１と図３に示す手順にしたがって決定したレジスト部照明光量データＲＫ１とをそのまま図６に示す検査手順に使用すると、ＬＥＤ自体の発熱又は周囲温度の変化等によってＬＥＤ内のＬＥＤチップの内部抵抗が変化するため、同じ照明光量が得られないことによる。校正作業では、図２及び図３に示す手順により標準被写体を撮像したときの明るさであるＡＣ１及びＲＣ１を記憶しているので、まず、照明光量データＡＫ１及びＲＫ１で標準被写体を実際に写し、標準被写体の明るさを夫々調べ、得られた明るさとＡＣ１及びＲＣ１との差が許容差以内に入るように、ＡＫ１及びＲＫ１に対して微調整を行う。
【００４４】
始めに、レジスト部照明光量校正作業の許容値ＲＣ３とパッド部照明光量校正作業の許容値ＡＣ３をあらかじめ決めておく（ステップＳ１０１）。例として、１又は２程度である。次に、標準被写体を検査ステージにセットする（ステップＳ１０２）。次に、レジスト部照明光量ＲＫ１を図１における光量データ接続信号１７にセットし、標準被写体を撮像する（ステップＳ１０３）。そして、標準被写体の映像において、明るさの値ＲＣ２を求める（ステップＳ１０４）。具体的には、画像の標準被写体の中央部分等に一定の場所と面積を決めて、面積内の平均値をＲ画面、Ｇ画面、Ｂ画面の各々に対して求める。この際、図３において、標準被写体での明るさを決定したステップＳ６２における場所と面積に一致させる。
【００４５】
そして、図３に示すレジスト部照明光量決定手順にて求めた標準被写体の明るさＲＣ１とステップＳ１０４で求めたＲＣ２との差の絶対値を計算し、その値をＲＣＹとする（ステップＳ１０５）。次に、ＲＣＹと許容値ＲＣ３とを比較し（ステップＳ１０６）、ＲＣＹが許容値ＲＣ３より大きい場合は、照明の明るさが変化していることになり、ステップＳ１０７においてＲＣ１がＲＣ２より大きい場合は、照明光量が不足し暗いことになるので、照明光量データＲＫ１を増加し（ステップＳ１０８）、ＲＣ１がＲＣ２より小さい場合は、照明光量が多すぎ明るいことになるので、照明光量データＲＫ１を減少させて（ステップＳ１０９）、ステップ１０３に戻り、再度標準被写体を撮像し、ステップＳ１０４、Ｓ１０５を繰り返す。ステップＳ１０６において、ＲＣＹが許容値ＲＣ３以下であれば、校正作業後のレジスト部照明光量データＲＫＫ１が決定されたことになる（ステップＳ１１０）。
【００４６】
次に、パッド部照明光量ＡＫ１を図１における光量データ接続信号１７にセットし、標準被写体を撮像する（ステップＳ１１１）。そして、標準被写体の映像において、明るさの値ＡＣ２を求める（ステップＳ１１２）。具体的には、画像の標準被写体の中央部分等に一定の場所と面積を決めて、面積内の平均値をＲ画面、Ｇ画面、Ｂ画面各々に対して求める。この際、図２において、標準被写体での明るさを決定したステップＳ１２における、場所と面積に一致させる。次に、図２に示すパッド部照明光量決定手順にて求めた標準被写体の明るさＡＣ１とステップＳ１１２で求めたＡＣ２との差の絶対値を計算し、ＡＣＹとする（ステップＳ１１３）。
【００４７】
次に、ＡＣＹと許容値ＡＣ３とを比較し（ステップＳ１１４）、ＡＣＹが許容値ＡＣ３より大きい場合は、照明の明るさが変化していることになり、ステップＳ１１５においてＡＣ１がＡＣ２より大きい場合は、照明光量が不足し暗いことになるので照明光量データＡＫ１を増加し（ステップＳ１１６）、ＡＣ１がＡＣ２より小さい場合は、照明光量が多すぎ明るいことになるので照明光量データＡＫ１を減少させて（ステップＳ１１７）、ステップ１１１に戻り、再度標準被写体を撮像し、ステップＳ１１２、Ｓ１１３を繰り返す。照明光量データの増減量は、例えば一定値の１を設定する。ステップＳ１１４において、ＡＣＹが許容値ＡＣ３以下であれば、校正作業後のパッド部照明光量データＡＫＫ１が決定されたことになる（ステップ１１８）。
【００４８】
次に、図６を参照して、検査工程の動作について説明する。始めに、レジスト部照明光量データＲＫＫ１を白色斜方照明ＬＥＤ３及び６にセットし（ステップ１５１）、基板全体を撮像する（ステップＳ１５２）。この際、白色上方照明ＬＥＤ４及び５の光量はＲＫＫ１を決定したときの光量とする。次に、得られた画像を使ってレジスト部の検査を行う（ステップＳ１５３）。次に、白色上方照明ＬＥＤ４及び５にＡＫＫ１をセットし（ステップＳ１５４）、２回目の撮像を行い（ステップＳ１５５）、パッド部の検査を行う（ステップＳ１５６）。この際、白色斜方照明ＬＥＤ３及び６の光量はＡＫＫ１を決定したときの光量とする。
【００４９】
次に、図７及び図８を参照して、検査の学習手順について説明する。図７と図８は１つのフローチャートを図面上２つに分割したものであり、図中のＢで接続される。始めに、学習させる良品基板の枚数Ｎを設定する（ステップＳ２０１）。次に、１枚目の良品基板を検査ステージにセットし、撮像する（ステップＳ２０２）。撮像終了後、撮像済みの基板枚数ｎを記憶し（基板１枚目であればｎ＝１）、撮像画像の各画素に対して画素の値Ｘを得た後、Ｘ２を計算する（ステップＳ２０３）。次に、ファイルの初期値を０として、画像ファイル和ΣＸ、及び画像ファイル平方和ΣＸ２を計算する（ステップＳ２０４）。すなわち、撮像済みの基板枚数をｎとすると、画像ファイル和ΣＸは、１枚目の画像からｎ枚目の画像までのＸを画素毎に加算して得られるものであり、ｎ＝１ではＸそのものである。同様に、画像ファイル平方和ΣＸ２は１枚目の画像からｎ枚目の画像までのＸ２を画素毎に加算して得られるものであり、ｎ＝１ではＸ２そのものである。次に、ｎとＮとを比較し（ステップ２０５）、ｎ＝Ｎであれば画像ファイル和ΣＸ、及び画像ファイル平方和ΣＸ２の計算を終了する。１枚目の良品基板の撮像後であれば、Ｎ＝１の場合には計算を終了し、Ｎが１以上であれば、良品基板２枚目以降の撮像を行い（ステップ２０６）、ステップＳ２０３に戻る。このようにして、ステップＳ２０３乃至ステップＳ２０６を繰り返し、撮像済みの基板枚数ｎが撮像する良品基板の枚数Ｎに到達すると、次に、画像ファイル和及び画像ファイル平方和を使って、各画素に対して、平均値画像ファイル及び標準偏差画像ファイルを作成する（ステップＳ２０７）。
【００５０】
標準偏差画像ファイルは、画像ファイル平方和及び画像ファイル和の対応する画素の値を使って、次のように計算する。まず、偏差平方和Ｓを下記数式１に従って計算し、
【００５１】
【数１】
2007139676.tif 000003
【００５２】
標準偏差画像ファイルの値である標準偏差σは、下記数式２に従って計算する。
【００５３】
【数２】
2007139676.tif 000004
【００５４】
また、平均値画像ファイルの値である平均値ｍ（Ｘ）は、下記数式３に従って計算する。
【００５５】
【数３】
2007139676.tif 000005
【００５６】
なお、ファイル値は全て整数化する。
【００５７】
次に、ステップＳ２０７で作成した標準偏差画像ファイルと平均値画像ファイルから、上限閾値画像ファイルと下限閾値画像ファイルを作成する（ステップＳ２０８）。上限閾値画像ファイルと下限閾値画像ファイルは夫々次式で計算される。
【００５８】
上限閾値画像ファイル  ＝  平均値画像ファイル＋Ｋ１×標準偏差画像ファイル＋Ｄ１
下限閾値画像ファイル  ＝  平均値画像ファイル−Ｋ２×標準偏差画像ファイル＋Ｄ２
ここで、Ｋ１、Ｋ２は、非負の定数であり（例えば、０、１、１．５、２等）、Ｄ１、Ｄ２は、０を含む整数である（例えば、０、５、１０、１５等）。Ｋ１、Ｋ２、Ｄ１、及びＤ２は、検査を繰り返し、精度を追求していく過程でその値を決める。
【００５９】
次に、図９を参照して、本実施形態における基板の検査装置における検査の動作について説明する。まず、図６に示す手順にしたがって、検査基板の撮像が終了しているものとする。ステップＳ２５１によって、検査する画像領域の閾値画像ファイルを準備する。次に、ステップ２５２において、差分画像を作成する。すなわち、
差分画像上限  ＝  （撮像画像ファイル）−（上限閾値画像ファイル）
差分画像下限  ＝  （下限閾値画像ファイル）−（撮像画像ファイル）
を計算する。そして、ステップＳ２５３において、差分画像上限、差分画像下限において、差分部分の面積、長さ等を計測し、良品又は不良品を判定する。
【００６０】
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置よって基板を撮像した、（Ａ）パッド部の撮像に適した照明光量で基板を撮像した例、及び（Ｂ）レジスト部の撮像に適した照明光量で撮像した例である。図１１（Ａ）では、中心付近に位置する２枚のパッド部２２において、むら又は染みが映っている。また、図１１（Ｂ）では、レジスト部２３が良く映っており、従来技術におけるように、撮像したレジスト部の穴又はパターンの厚さの部分が映り、端の部分が光るようなことがない。
【００６１】
本実施の形態の効果について説明する。図１に示すように、照明光源１０には光量データ接続信号１７が接続されていることにより、白色斜方照明ＬＥＤ３及び６、並びに白色上方照明ＬＥＤ４及び５の光量を変更することが可能であり、また、図２及び図３において、あらかじめレジスト部とパッド部の良品箇所と不良品箇所のコントラストが得られるような照明光量データを求めるため、レジスト部とパッド部の照明光量を切り替えて撮像することにより、両方の検査精度を向上させることができる。更に、標準被写体を使って、図４及び図５に示す校正作業を行うことによって、白色斜方照明ＬＥＤ３及び６、並びに白色上方照明ＬＥＤ４及び５自体の発熱又は周囲温度の変化による照明光量の変化を検知し、それを補正調整することで光量の維持が可能であり、検査精度の維持が可能となる。
【００６２】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照すると、カメラ・照明取り付け板１６は、一軸ロボット７に取り付けられており、一軸ロボット７の移動スピードはプログラムで変更可能である。また、カラーカメラ１にラインセンサカメラを使用すると、レンズ２を交換しなくても撮像画像の分解能をプログラムによって変更できる。例として、一軸ロボット７を２倍のスピードで動作させると、２倍粗く撮像したことになるので、撮像画像のカメラ進行方向の分解能が１／２になる。
【００６３】
図１２は、第２の実施形態の構成を示すブロック図であり、カラーカメラとして、カラーラインセンサカメラ２１がカメラ・照明取り付け板１６に装着されている。なお、図１２においては、図１と同様の構成物には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。図１２に示すように、基板８を取り付ける基板取り付けステージ１９上には、標準被写体２０が取り付けられている。そこで、図４に示す照明光量データの校正手順におけるステップＳ１０２においては、標準被写体を基板の代わりに検査ステージにセットする、とあるが、図１２に示す構成においては、標準被写体の箇所にカラーラインセンサカメラ２１を移動させることで標準被写体が撮像可能になり、自動動作で校正作業が可能となる。
【００６４】
次に、図１３を参照して、本実施形態が備える機能である追加学習の手順について説明する。図７及び図８に示す手順にしたがって求めた標準偏差画像ファイル及び平均値画像ファイルを使い、更に、新たにＮｔ枚の基板を使って追加学習させ、上限閾値画像ファイルと下限閾値画像ファイルにその効果を反映させ、変更することが可能である。
【００６５】
ステップＳ３０１において、追加学習する基板枚数Ｎｔに対して、図７及び図８に示す手順にしたがい、追加学習分の追加標準偏差画像ファイル及び追加平均値画像ファイルを求める。追加標準偏差画像ファイルは、偏差平方和をＳｔ、標準偏差をσｔとすると、下記数式４
に従って計算され、
【００６６】
【数４】
2007139676.tif 000006
【００６７】
追加平均値画像ファイルｍ（Ｘｔ）は、下記数式５により計算される。
【００６８】
【数５】
2007139676.tif 000007
【００６９】
そして、既に学習済みの標準偏差画像ファイルと平均値画像ファイルへの追加補正は次式で計算する（ステップＳ３０２）。すなわち、新標準偏差画像ファイルの値である新標準偏差σｎは、下記数式６により計算し、
【００７０】
【数６】
2007139676.tif 000008
【００７１】
また、新平均値画像ファイルの値である新平均値ｍ（Ｘｎ）は下記数式７により計算する。
【００７２】
【数７】
2007139676.tif 000009
【００７３】
また、新基板枚数は、Ｎｎ＝（Ｎ＋Ｎｔ）となる。
【００７４】
そして、新標準偏差画像ファイルと新平均値画像ファイルから、次式にしたがって上限閾値画像ファイルと下限閾値画像ファイルを修正する（ステップＳ３０３）。
上限閾値画像ファイル＝新平均値画像ファイル＋Ｋ１×新標準偏差画像ファイル＋Ｄ１
下限閾値画像ファイル＝新平均値画像ファイル−Ｋ２×新標準偏差画像ファイル＋Ｄ２
ここで、Ｋ１、Ｋ２は、非負の定数であり（例えば、０、１、１．５、２等）、また、Ｄ１、Ｄ２は、０を含む整数である（例えば、０、５、１０、１５等）。
【００７５】
次に、本発明の第２の実施形態の効果について説明する。図１２に示すように、標準被写体２０が基板取り付けステージ１９上に取り付けてあるので、校正作業を自動で行うことが可能となり、作業の短時間化が図れる。また、自動化が可能になったことにより、一定時間ごとに作業を行うことが可能となり、照明光量の一定化が図れ、検査精度の維持が図れる。また、図１３に示す手順にしたがい、上限閾値画像ファイルと下限閾値画像ファイルを追加学習することにより修正することができるので、検査精度が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、印刷物の検査等の用途にも好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置において、パッド部の照明光量を決定する動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置において、レジスト部の照明光量を決定する動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置において、照明光量データを校正する動作を示すフローチャートである。図中のＡは図５中のＡに続く。
【図５】図４に示すフローチャートの続きである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置において、検査工程の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置において、検査学習の動作を示すフローチャートである。図中のＢは図８中のＢに続く。
【図８】図７に示すフローチャートの続きである。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置において、検査の動作を示すフローチャートである。
【図１０】特許文献１に記載の従来技術におけるカメラと照明の配置関係のもとで基板を撮像した場合の、パッド部とレジスト部のサンプル画像である。（Ａ）照射光量レベルが、パッドのむら染みが見えるレベルの画像。（Ｂ）照射光量レベルが、レジスト部が見えるレベルの画像。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る基板の検査装置によって基板を撮像した、（Ａ）パッド部の撮像に適した照明光量で撮像した例（Ｂ）レジスト部の撮像に適した照明光量で撮像した例。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る基板の検査装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る基板の検査装置において、追加学習の動作を示すフローチャートである。
【図１４】特許文献１に記載のプリント基板の検査装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１；カラーカメラ
２；レンズ
３、６；白色斜方照明ＬＥＤ
４、５；白色上方照明ＬＥＤ
７、９；一軸ロボット
８；基板
１０；照明光源
１１；ＡＤ変換部
１２；コンピュータ
１３；内部記憶部
１４；閾値画像データ
１５；照明光量データ
１６；カメラ・照明取り付け板
１７；光量データ接続信号
１８；画像メモリ
１９；基板取り付けステージ
２０；標準被写体
２１；カラーラインセンサカメラ
２２；パッド部
２３；レジスト部
１０１；搬送テーブル
１０２；プリント基板
１０３、１０９；垂直面
１０４；撮像装置
１０５、１０６；傾斜面
１０７、１１０；蛍光灯
１１１；パッド部
１１２；レジスト部
１１３；パターンの端
【図１】
2007139676.tif 000010
【図２】
2007139676.tif 000011
【図３】
2007139676.tif 000012
【図４】
2007139676.tif 000013
【図５】
2007139676.tif 000014
【図６】
2007139676.tif 000015
【図７】
2007139676.tif 000016
【図８】
2007139676.tif 000017
【図９】
2007139676.tif 000018
【図１０】
2007139676.tif 000019
【図１１】
2007139676.tif 000020
【図１２】
2007139676.tif 000021
【図１３】
2007139676.tif 000022
【図１４】
2007139676.tif 000023