(57)【要約】【課題】検査対象部位の検出または検査対象部位の良否判定を精度良く行うことが可能になる基準値を、簡単に設定できるようにする。【解決手段】フィレット検査のための判定基準値を設定するために、良品および不良品のモデルＭを、それぞれ少なくとも１つ用意する。ティーチングの際には、各モデルＭを、カメラの撮像範囲３０の中央部、左上、右上、左下、右下の５箇所に位置合わせして撮像を行う。さらに、複数とおりの判定基準値を順に設定しながら、生成された全画像を用いて各モデルＭに対する試験的な検査を実行する。そして、各モデルＭに対してなされるべき判定結果に最も適合する結果が得られたときの判定基準値を選択し、メモリに登録する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の部品もしくはその周辺部を検査対象として、撮像手段および照明手段を用いて検査対象部位の反射光像を生成し、その反射光像を用いて検査対象部位を検査する基板検査において、検査対象部位の検出または検査対象部位の良否判定に使用する基準値を決定する方法であって、
前記検査対象部位を含む部品のモデルを少なくとも１つ準備して、各モデルに対し、それぞれ撮像手段および照明手段に対する相対位置を変更しながら複数回の撮像を行う第１ステップ、
前記基準値として複数とおりの値を設定するとともに、設定した基準値毎に、第１ステップで生成された全画像と当該基準値とを用いて、各モデルに対する試験的な検査を実行する第２ステップ、
前記試験的な検査の結果のうち、各モデルに対して得られるべき検査結果に最も適合した結果が得られたときに使用された基準値を、最適な基準値として選択し、メモリに保存する第３ステップ、
の各ステップを実行することを特徴とする基板検査のための基準値設定方法。
【請求項２】
前記撮像手段を、基板面に対して垂直になる方向から当該基板を撮像するように配置するとともに、照明手段を、基板面上の撮像範囲に対して複数の方向からそれぞれ異なる色彩光を照射するように構成し、
前記検査では、部品のフィレットを検査対象として、画像中のフィレットが形成されるべき位置において少なくとも１つの色領域を抽出する処理と、抽出した色領域の大きさを計測する処理と、その計測結果に基づきフィレットの良否を判定する処理とを実行し、
前記第１ステップでは、少なくとも前記撮像範囲の境界線のうちで対向関係にある一対の境界線の近傍に、それぞれモデルを位置合わせして撮像を行い、
前記第２ステップでは、前記判定処理に使用する基準値を複数とおり設定して、第１ステップで生成された各画像に対する計測結果を各基準値により判定する、
請求項１に記載された基板検査のための基準値設定方法。
【請求項３】
前記撮像手段を、基板面に対して垂直になる方向から当該基板を撮像するように配置するとともに、照明手段を、基板面上の撮像範囲に対して複数の方向からそれぞれ異なる色彩光を照射するように構成し、
前記検査では、部品の本体を検査対象として、この本体の色彩を検出するための２値化処理と、２値化処理の結果に基づき前記本体の色彩が現れている領域を計測する処理と、その計測結果に基づいて部品の実装状態の良否を判定する処理とを実行し、
前記第１ステップでは、少なくとも前記撮像範囲の中央部および撮像範囲の一境界線の近傍に、それぞれモデルを位置合わせして撮像を行い、
第２ステップでは、前記２値化処理に使用する基準値を複数とおり設定して、第１ステップで生成された各画像を各基準値により２値化する、
請求項１に記載された基板検査のための基準値設定方法。
【請求項４】
前記第１ステップでは、検査対象部位が不良のモデルを少なくとも１つ使用するとともに、前記第３ステップにおいて、前記不良のモデルに対する試験的な検査の結果がすべて「不良」となったときに使用された基準値を最適な基準値として選択する、
請求項１に記載された基板検査のための基準値設定方法。
【請求項５】
基板を照明するための照明手段と、この照明手段による照明下で前記基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段および照明手段に対する基板の相対位置関係を調整するための位置調整手段とを備え、基板上の部品もしくはその周辺部を検査対象として、撮像手段により生成された画像に現れた検査対象部位の反射光像を用いて前記検査対象物に対する検査を実行する基板検査装置において、
検査に先立つティーチングモードにおいて、前記検査対象部位を含む部品のモデルが搭載された基板が搬入されたとき、前記位置調整手段を用いて撮像手段および照明手段に対するモデルの相対位置を複数回変更するとともに、変更の都度、撮像手段に撮像を行わせる撮像制御手段と、
前記検査対象部位の検出または検査対象部位に対する良否判定に使用する基準値として、複数とおりの値を順に設定する基準値設定手段と、
基準値設定手段の設定した基準値毎に、撮像制御手段の制御により生成された全ての画像と当該基準値とを用いて、前記モデルに対する試験的な検査を実行する模擬検査実行手段と、
最終決定した基準値を登録するためのメモリと、
前記模擬検査実行手段により実行された検査結果のうち、モデルについて得られるべき検査結果に最も適合する結果が得られたときに使用された基準値を、最適な基準値として選択する基準値選択手段と、
前記基準値選択手段が選択した基準値を前記メモリに登録する登録手段とを、備えている基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板上の部品もしくはその周辺部（フィレット、ランドなど）を検査対象として、検査対象部位からの反射光を撮像し、生成された画像を用いて検査対象部位を検査する技術分野に属する。特にこの発明は、検査において、検査対象部位の検出または検査対象部位に対する良否判定のための基準値を決定する方法、およびこの方法が適用された基板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、「カラーハイライト方式」と称される照明・撮像方法による基板検査装置を開発し、関連の特許を複数取得している（たとえば特許文献１。）。
「カラーライト方式」の光学系には、径および照明色の異なる３個の環状光源（照明色はそれぞれ赤、緑、青である。）やカラーカメラが含まれる。各光源は、基板面の上方に、各中心を揃え、かつ径の短いものをより上方にして配置される。カメラは、各光源の上方に、撮像面を真下に向け、かつ光軸を各光源の中心に合わせて配置されている。
【０００３】
【特許文献１】特許  第３６２２７４９号  公報
【０００４】
上記基板検査装置の光学系の構成によれば、基板に対し、３色の色彩をそれぞれ異なる方向から照射し、基板からの正反射光をカメラに入射させることが可能になる。カメラに入射する正反射光の色彩は、反射位置の傾斜状態によって異なるものになるので、フィレットのような鏡面反射性の高い部位について、赤、緑、青の各色彩の分布状態によって表面状態の良否を判定することが可能になる。
【０００５】
また、特許文献１に記載されているように、上記の基板検査装置では、検査に先立つティーチングモードにおいて、検査対象部位毎に、赤、緑、青の各色領域を抽出するための２値化しきい値や、抽出された色領域に対する計測値に対する判定基準値を定め、装置内のメモリに登録するようにしている。検査の際には、カメラにより生成された画像を２値化して各色領域を抽出した後、各色領域の位置や面積などを計測し、得られた計測値を判定基準値と照合する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実際に市場に提供されている基板検査装置では、ティーチングの労力を削減するために、１つの部品に対して設定した判定基準値を、その部品と同一の部品にも適用できるようにしている。しかし、同一の部品であっても、厳密には、カメラや光源に対する部品の位置関係によって、部品に対する照明光の角度が異なるため、カメラへの正反射光の入射状態も一律にはならない。この結果、同一部品であっても、それぞれの位置によって、検査対象部位の画像の状態は異なるものになる。
【０００７】
図９（１）（２）（３）は、チップ部品のフィレットを検査対象とする場合に、フィレットに対する照明光の照射角度が部品の位置によってばらつくことを示したものである。図中、７は基板であり、８は検査対象の部品、８１，８２は部品８の左右のフィレットである。
さらに、図中の２はカメラ、３は照明装置である。特許文献１と同様に、カメラ２は、基板面を垂直方向から撮像するように、撮像面を真下に向けて配置される。照明装置３には、環状の赤色光源３Ｒ、緑色光源３Ｇ、青色光源３Ｂが組み込まれている。
【０００８】
各光源３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからの光は、いずれもフィレット８１，８２に照射されるが、この例のフィレット８１，８２は急峻であるため、基板１からの仰角が最も小さい青色光源３Ｂからの光に対する正反射光がカメラ２に最も多く入射する。このような場合、近年の基板検査装置では、画像中の青色領域のみを計測して、フィレットの状態を判定することが多い。
しかし、図９（１）（２）（３）に示すように、左右のフィレット８１，８２に対する青色光の照射角度φＬ，φＲは、部品８の位置によって変動しているので、それぞれの位置で撮像を行うと、画像に現れる青色領域の大きさも、部品８の位置によって異なるものとなる。
【０００９】
図９（１）の例では、部品８は、カメラ２の光軸のほぼ真下、すなわち撮像範囲の中央部に位置している。この場合には、各フィレット８１，８２に対する青色光の照射角度φＬ，φＲはほぼ同じになるから、各フィレット８１，８２の大きさや傾斜角度に大きな差がなければ、各フィレット８１，８２に対応する画像上の青色領域もほぼ同じ大きさになる。
【００１０】
これに対し、図９（２）の例では、部品８がカメラ２の光軸に対して左側にずれているため、左側のフィレット８１に対する青色光の照射角度φＬは図９（１）の場合の角度φＬよりも大きくなる。この結果、フィレット８１について青色領域として表される範囲は、図９（１）の場合より大きくなる。一方、右側のフィレット８２については、青色光の照射角度φＲが図９（１）の場合のφＲよりも小さくなるので、青色領域として表される範囲は減少する。
【００１１】
図９（３）の例では、部品８がカメラ２の光軸に対して右側にずれているため、右側のフィレット８２に対する青色光の照射角度φＲは図９（１）の場合のφＲよりも大きくなる。この結果、フィレット８２について青色領域として表される範囲は、図９（１）の場合より大きくなる。一方、左側のフィレット８１については、青色光の照射角度φＬが図９（１）の場合のφＬよりも小さくなるので、青色領域として表される範囲は減少する。
【００１２】
また、上記基板検査装置では、部品実装工程後の基板を対象に、２値化により部品本体の色彩を検出し、その検出結果から部品の有無や実装状態の良／不良を判定する場合もあるが、このような場合にも、部品８の置かれる位置が問題になる。
図１０は、部品の実装工程を経た基板を対象に、実装部品の良否を色彩により判定する検査において、画像における部品の色彩がその部品の位置によって変化することを示すものである。
部品本体の多くは樹脂によりモールドされているため、鏡面反射性が高い。このため、画像における色彩は、正反射成分と拡散反射成分との組み合わせにより定まるが、各色彩の反射光がカメラに入射する割合は、部品の位置によって変動するため、画像中の部品の色彩にもばらつきが生じる。
【００１３】
部品の上面はほぼ平坦面であるため、部品が撮像範囲の中央部やその近傍にある場合には、図１０（１）に示すように、赤色反射光がカメラ２に入射しやすい状態となる。よって、画像中の部品は赤みがかった色彩になる。これに対し、図１０（２）に示すように、部品８が撮像範囲の中央部から遠ざかると、緑色反射光がカメラ２に入射する割合が増え、その結果、画像中の部品にも、緑色成分が多く含まれるようになる。
【００１４】
このように、フィレットを反映した色領域の大きさや部品の色彩は、部品の置かれる位置によって変動するから、フィレット検査における判定基準値や部品検出のための２値化しきい値を一律に設定すると、検査に誤りが生じるおそれがある。例えば、従来のティーチング処理で、モデルの部品を撮像範囲の中央部に置いて撮像したときの画像のみに基づいて判定基準値や２値化しきい値の設定を行った場合、撮像範囲の端縁に近い位置にある部品に適さない値が設定される可能性がある。一方、判定基準値や２値化しきい値の設定が、撮像範囲の端縁に近い位置にある部品を撮像して得られた画像のみに基づいて行われた場合には、撮像範囲の中央部近傍にある部品に適さない値が設定される可能性がある。
【００１５】
このため、従来は、ティーチング時に、ユーザーが経験を基に判定基準値を修正するなどして精度を高めていた。しかし、この修正は、十分な知識や経験を持つユーザーでなければ困難である。
【００１６】
この発明は上記の問題に着目してなされたもので、簡単な作業のみで、検査に適した基準値を設定できるようにすることを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この明細書では、基板上の部品もしくはその周辺部を検査対象として、撮像手段および照明手段を用いて検査対象部位の反射光像を生成し、その反射光像を用いて検査対象部位を検査する基板検査において、検査対象部位の検出または検査対象部位の良否判定に使用する基準値を設定する方法として、以下の第１〜第３のステップを実行する方法を提案する。
【００１８】
第１ステップでは、検査対象部位を含む部品のモデルを少なくとも１つ準備して、各モデルに対し、それぞれ撮像手段および照明手段に対する相対位置を変更しながら複数回の撮像を行う。
第２ステップでは、基準値として複数とおりの値を設定するとともに、設定した基準値毎に、第１ステップで生成された全画像と当該基準値とを用いて各モデルに対する試験的な検査を実行する。
第３ステップでは、試験的な検査の結果のうち、各モデルに対して得られるべき検査結果に最も適合した結果が得られたときに使用された基準値を、最適な基準値として選択し、メモリに登録する。
【００１９】
上記の方法では、第１ステップの撮像対象として、複数種のモデルを用意するのが望ましいが、後記するように、少なくとも不良品のモデルを１つ用意してもよい。
【００２０】
第３ステップでは、たとえば、各モデルに対する検査結果がすべて正しい場合に使用された基準値を選択する。すなわち、良品のモデルに対応する画像を用いた検査では、全て「良」と判定され、不良品のモデルに対応する画像を用いた検査では、全て「不良」と判定されたときの基準値を選択する。
しかし、基準値の選択基準はこれに限定されるものではない。たとえば、少なくとも、不良品のモデルに対する検査結果が全て「不良」と判定されたときの基準値を選択してもよい。
【００２１】
上記の方法によれば、部品の種毎にモデルを用意して、第１〜第３のステップを順に実行することにより、部品が撮像範囲のいずれの位置にあっても、検査の精度を確保できるような基準値を設定することができる。また、第３ステップでは、各基準値を用いた検査の結果を、実際のモデルについて得られるべき検査結果と照合することによって、最適な基準値を容易に選択できるから、知識や経験の乏しいユーザーでも対応することができる。また、コンピュータにより基準値を自動的に選択することも可能になる。
【００２２】
上記方法の一態様では、撮像手段を、基板面に対して垂直になる方向から当該基板を撮像するように配置するとともに、照明手段を、基板面上の撮像範囲に対して複数の方向からそれぞれ異なる色彩光を照射するように構成する。また検査では、部品のフィレットを検査対象として、画像中のフィレットが形成されるべき位置において少なくとも１つの色領域を抽出する処理と、抽出した色領域の大きさを計測する処理と、その計測結果に基づきフィレットの良否を判定する処理とを実行する。さらに第１ステップでは、少なくとも撮像範囲の境界線のうちで対向関係にある一対の境界線の近傍に、それぞれモデルを位置合わせして撮像を行う。また、第２ステップでは、判定処理に使用する基準値（判定基準値）を複数とおり設定して、第１ステップで生成された各画像に対する計測結果を各基準値により判定する。
【００２３】
上記の態様によれば、検査対象の部品が撮像範囲のどの位置にあっても、その部品のフィレットの状態を精度良く判定できるような判定基準値を、簡単に設定することが可能になる。
【００２４】
上記方法にかかる他の態様においても、撮像手段を、基板面に対して垂直になる方向から当該基板を撮像するように配置するとともに、照明手段を、基板面上の撮像範囲に対して複数の方向からそれぞれ異なる色彩光を照射するように構成する。また、検査においては、部品の本体を検査対象として、この本体の色彩を検出するための２値化処理と、２値化処理の結果に基づき本体の色彩が現れている領域を計測する処理と、その計測結果に基づいて部品の実装状態の良否を判定する処理とを実行する。さらに第１ステップでは、少なくとも撮像手段の撮像範囲の中央部および撮像範囲の一境界線の近傍に、それぞれモデルを位置合わせして撮像を行う。また、第２ステップでは、２値化処理に使用する基準値（２値化しきい値）を複数とおり設定して、第１ステップで生成された各画像を各基準値により２値化する。
【００２５】
上記の態様によれば、検査対象の部品が撮像範囲のどの位置にあっても、その部品を精度良く検出できるような２値化しきい値を、簡単に設定することが可能になる。
【００２６】
さらに、他の態様にかかる基板検査のための基準値設定方法では、第１ステップにおいて、検査対象部位が不良である場合のモデルを少なくとも１つ使用する。また第３ステップにおいて、前記不良のモデルに対する試験的な検査の結果がすべて「不良」となったときに使用された基準値を最適な基準値として選択する。この場合、使用するモデルは不良モデルのみに限定する必要はなく、別途、良品のモデルを使用してもよい。
【００２７】
上記の態様によれば、検査対象物が不良である場合には、必ず「不良」と判定されるような基準値を設定することができるから、不良品を見逃すおそれがなくなり、安全性を確保することができる。
【００２８】
上記３つの態様を含む基準値設定方法が適用された基板検査装置は、基板を照明するための照明手段と、この照明手段による照明下で前記基板を撮像する撮像手段と、前記撮像手段および照明手段に対する基板の相対位置関係を調整するための位置調整手段とを備え、基板上の部品もしくはその周辺部を検査対象として、撮像手段により生成された画像に現れた検査対象部位の反射光像を用いて検査対象物に対する検査を実行するものである。さらにこの基板検査装置には、検査に先立つティーチングモードにおいて部品のモデルが搭載された基板が搬入されたとき、位置調整手段を用いて撮像手段および照明手段に対するモデルの相対位置を複数回変更するとともに、変更の都度、撮像手段に撮像を行わせる撮像制御手段；検査対象部位の検出または検査対象物に対する良否判定に使用する基準値として、複数とおりの値を順に設定する基準値設定手段；基準値設定手段の設定した基準値毎に、撮像制御手段の制御により生成された全ての画像と当該基準値とを用いて、モデルに対する試験的な検査を実行する模擬検査実行手段；最終決定した判定基準値を登録するためのメモリ；模擬検査実行手段により実行された検査結果のうち、モデルについて得られるべき検査結果に最も適合する結果が得られたときに使用された基準値を、最適な基準値として選択する基準値選択手段；基準値選択手段が選択した基準値をメモリに登録する登録手段；の各手段を具備する。
【００２９】
上記構成の基板検査装置によれば、検査に先立ち、モデルの部品が搭載された基板を搬入し、前出の第１〜第３のステップを実行することによって、検査に最適な基準値をメモリに登録することができる。
【発明の効果】
【００３０】
上記の基板検査のための基準値設定方法およびこの方法を用いた基板検査装置によれば、撮像手段および照明手段に対する部品の位置関係の違いによって、画像中の検査対象部位の色彩や計測値などにばらつきが生じる場合でも、検査対象部位の検出または検査対象部位の良否判定を精度良く行うことが可能になる基準値を、簡単に設定することができる。よって、修正ティーチングを行う必要がなくなり、ユーザーの労力を大幅に削減することができる。また、知識や経験のないユーザーでも、適切な基準値を容易に設定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、この発明が適用された基板検査装置の構成を示す。
この基板検査装置は、部品実装工程またはリフロー工程を経た基板を処理対象として、部品毎に検査を行うもので、コントローラ１、カメラ２、照明装置３、基板ステージ４、入力部５、モニタ６などにより構成される。
【００３２】
カメラ２は、カラー静止画像を生成するもので、基板ステージ４の上方に撮像面を下方に向けた状態で固定配備される。照明装置３は、検査対象の基板を照明するためのものである。これらカメラ２および照明装置３の構成は、前出の図９，１０や特許文献１に示したものと同様である。
基板ステージ４には、検査対象の基板を水平に支持するテーブル（図示せず。）や、このテーブルをＸ方向（基板の長さ方向）およびＹ方向（基板の幅方向）に移動させるための移動機構（図示せず。）が含まれる。
【００３３】
コントローラ１には、コンピュータによる制御部１１のほか、画像入力部１２、照明制御部１３、ＸＹステージ制御部１４、メモリ１５、検査結果出力部１６などが設けられる。画像入力部１２には、カメラ２に対するインターフェース回路やＡ／Ｄ変換回路が含まれる。照明制御部１３は、照明装置４の点灯・消灯動作を調整する。ＸＹステージ制御部１４、前記基板ステージ３の移動制御を行うものである。
【００３４】
メモリ１５には、検査にかかる一連の処理手順が記述されたプログラムや検査データファイルなどが格納される。
検査データファイルには、部品毎に検査領域の設定に関するデータ（領域の位置や大きさ）が登録され、さらに各検査領域について、検査対象部位（部品やフィレットなど）を検出するための２値化しきい値や、計測値の良否を判定するための判定基準値などが登録される。また、基板を複数の領域に分けて撮像する場合には、検査データファイルには、各撮像の対象位置にカメラ２の視野を合わせるのに必要なデータ（基板ステージの移動量など）も登録される。
【００３５】
上記の構成において、カメラ２により生成されたカラー画像は画像入力部１２を介して制御部１１に入力され、その内部の作業用メモリ（ＲＡＭ）に格納される。制御部１１は、この作業用メモリに格納されたカラー画像（以下、「処理対象画像」という。）に対し、前記検査データファイル内の検査データを用いて部品毎に検査領域を設定する。そして、検査領域内の画像を２値化することにより、検査対象部位を検出した後、その検査対象部位の位置や大きさなどを計測する。さらに計測処理により得られた計測値を判定基準値と照合することにより、検査対象部位の良／不良を判定する。この判定結果は、検査結果出力部１６に与えられた後、この検査結果出力部１６から図示しない外部装置に出力される。
【００３６】
この実施例のフィレット検査では、フィレットの長さ（以下、「フィレット長」という。）の良否を判定する。また、この実施例では、検査に先立つティーチングモードにおいて、フィレット長の良否判定に使用する判定基準値を簡単に設定できるようにしている。従来のティーチングは、実際の検査対象の基板と同じ構成の良品基板を用いて行われていたが、この実施例では、部品の種毎に、良好なフィレットが形成された良品モデルと、フィレット長が適切でない不良品モデルとを、少なくとも１つずつ用意し、各モデルをそれぞれ複数回撮像した画像を用いて判定基準値を設定する。
なお、モデルの数が多い場合には、同一部品に対応するモデルを１枚の基板に集め、各モデルを順に撮像対象として設定してもよい。
【００３７】
図２は、チップ部品８を例にして、フィレット長の概念を示している（ただし、図２およびつぎの図３では、フィレットの図示を省略している。）。
図中、８０は部品の本体、８３は部品側電極、８４は基板側の電極（ランド）である。良好なフィレットは、部品側電極８３の端縁からランド８４の外側端縁に向かう方向Ｌに沿って傾斜するので、この傾斜方向に沿うフィレットの長さをフィレット長としている
カラーハイライト方式の光学系によれば、画像上のフィレットでは、部品側電極８３に近い側に青色が出現し、以下方向Ｌに沿って緑、赤の色彩が順に現れる。
【００３８】
よって、検査では、画像中のランド８４に対応する範囲に検査領域を設定して、その領域内のカラー画像をＲ，Ｇ，Ｂ毎に２値化し、三種類の色彩が青、緑、赤の順に並んでいる範囲の長さ（画素数）を求め、これをフィレット長の計測値とする。ただし、ランドが小さく、フィレットが急峻になる場合には、一番大きな青色領域についてのみ、方向Ｌにおける長さを求めてもよい。
ただし、検査では、フィレット長の計測に限らず、たとえば、青色領域の面積を求めてもよい。
【００３９】
つぎに、この実施例では、図３の（イ）〜（ホ）に示すように、各モデル（図３のみ符号Ｍで示す。）を、それぞれ撮像範囲３０の中央部、左上、右上、左下、右下の計５箇所に位置合わせして撮像を行い、生成された複数枚の画像を用いて、各モデルに対する試験的な検査（シミュレーション）を行うことにより、フィレット長の判定基準値を設定するよにしている。
【００４０】
図４は、フィレット長が適切な良品モデル、およびフィレットが短い不良品モデルを、それぞれ複数用いて、画像におけるフィレット長を計測し、その計測結果をヒストグラムとして表したものである。
図４において、実線のヒストグラムは左側のフィレットに対する計測値の分布を示し、破線のヒストグラムは右側のフィレットに対する計測値の分布を示す。また、網点表示をした分布曲線は、フィレット長が通常よりも短い「不良」のフィレット（この例では、左右とも不良とする。）に対する計測値である。
【００４１】
図中、上段のヒストグラムは、モデルが視野範囲の中央位置に置かれたとき（図３の（イ）の状態）に対応し、中段のヒストグラムは、モデルが視野範囲の左寄りに置かれたとき（図３の（ロ）（ニ）の状態）に対応し、下段のヒストグラムは、モデルが視野範囲の右寄りに置かれたとき（図３の（ハ）（ホ）の状態）に対応する。
【００４２】
先に説明したように、モデルが撮像範囲３０の中央部にある場合には、照明光の照射角度は、左右でほぼ同等になるため、良品、不良品とも、左右間のフィレット長に顕著な差は生じていない（上段のヒストグラム参照。）。これに対し、モデルが左寄りになると、左側のフィレットは長めになり、右側のフィレットは短めになる（中段のヒストグラム参照。）。反対に、モデルが右寄りになると、右側のフィレットが長めになり、左側のフィレットは短めになる（下段のヒストグラム参照。）。
【００４３】
このような場合に図４に破線ａで示すように、良品モデルを撮像範囲３０の視野に置いたときの計測値のみに基づいて判定基準値を設定すると、実際の長さは良好であるのに、撮像範囲３０の中央部から離れているために画像上のフィレット長が短くなった部品に対し、「不良」の判定がなされる場合が生じる。
【００４４】
そこでこの実施例では、つぎの図５に示すような手順により、撮像範囲３０のいずれの位置にあっても、正しい判定が行えるような判定基準値（図４の一点鎖線ｂで示す値）を求め、これを検査データファイルに登録するようにしている。
【００４５】
図５の処理は、検査領域の設定用データや２値化しきい値などの設定が終了した後に、モデルが搭載された基板が基板ステージ４に搬入され、判定基準値のティーチング開始を指示するコマンドが入力されたことに応じて、開始される。
【００４６】
ＳＴ１（ＳＴは「ＳＴＥＰ（ステップ）の略である。以下も同じ。）〜ＳＴ３の処理は、ユーザーの操作に応じて実行されるものである。ＳＴ１では基板ステージ４の移動に関する操作を受け付けて、基板とカメラ２との位置関係を調整する。つぎのＳＴ２では、ユーザーからの撮像指示に応じて、カメラ２による撮像を実行する。さらにＳＴ３では、撮像により生成された画像に対する領域指定操作を受け付けて、その指定された領域内の画像を切り出す。
【００４７】
ＳＴ１〜３の処理に合わせて、ユーザーが、モデルが図３に示した５つの位置のいずれかに位置合わせされるように基板ステージ４の移動量を指定し、撮像指示を行った後に、画像中のモデルにつき、左右のランド８４に対応する領域を個別に指定すれば、これらのランド８４毎に画像を取得することができる。
【００４８】
つぎのＳＴ４では、切り出された画像を、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に２値化することにより、赤、緑、青の各色領域を抽出する。さらにＳＴ５では、これらの色領域が青、緑、赤の順に並ぶ範囲の画素数を計数し、その計数値をフィレット長とする。
ＳＴ４およびＳＴ５の処理は、検査の際に実行されるのと同様のものである。よって、検査時のプログラムの一部を流用して実行することができる。
【００４９】
以下、終了操作が行われるまで、ＳＴ１〜５の処理を繰り返し実行する。
終了操作までの間に、ユーザーは、適宜、モデルを変更することができる。よって、ユーザーが、各モデルにつき、ＳＴ１〜５の処理を５回繰り返すとともに、毎時のＳＴ１において、モデルが図３の（イ）〜（ホ）の位置に順に位置合わせされるように、基板ステージ４の移動量を調整すれば、モデル毎に、５組の計測値を得ることができる（１組の計測値とは、同一画像から切り出された左右一対のフィレットの画像に対する計測値をいう。）。
【００５０】
なお、図３の（イ）〜（ホ）に示した各位置は、基板ステージ４の座標系に対し、モデルの横幅方向（電極８３の並ぶ方向）がＸ，Ｙのいずれの方向に合わせられても、対応できるようにしたものである。モデルの横幅方向を必ずＸ方向に合わせるのであれば、撮像範囲３０の中央部、およびその中央部を挟む左右の端縁部の３箇所を、モデルの位置合わせ場所としてもよい。さらに、中央部への位置合わせも省略し、左右の端縁部のみをモデルの位置合わせ場所としてもよい。図４に示したように、良、不良の各モデルを少なくとも左右の端縁部に合わせれば、良品モデルについての最も短いフィレット長と、不良モデルについての最も長いフィレット長とを取得でき、両者を切り分けられるような判定基準値を設定できるからである。
また、各モデルに対するＳＴ１〜５の処理回数は、同等にする必要はなく、モデルの状態によっては、５回以上の処理を行ってよい。
【００５１】
ＳＴ５で求められたフィレット長の計測値は、モデルの識別データ（たとえば、後記するモデルＡ，Ｂなどの「モデル名」）に対応づけられて作業用メモリに保存される。
用意されたすべてのモデルに対し、ＳＴ１〜５が５回以上実行されると、ユーザーは終了操作を行う。この操作があると、ＳＴ６からＳＴ７に進み、フィレット長の判定基準値の入力を受け付ける。この入力を受けて、つぎのＳＴ８では、入力された判定基準値を用いて各計測値の良否を判定する。この判定結果は、判定基準値およびモデルの識別データに対応づけられて、作業用メモリに保存される。
【００５２】
ＳＴ７での判定基準値の入力にあたっては、各良品モデルを撮像範囲３０の中央部に置いて撮像したときの計測値やライブラリデータなどを、参照データとしてモニタ６に表示してもよい。また、判定基準値の入力は、１回限りでなく、原則として入力値を変更しながら複数回実行する必要がある。ユーザーが複数とおりの判定基準値を入力し、それらの判定基準値を用いた判定処理が行われると、ＳＴ９が「ＹＥＳ」となってＳＴ１０に進む。
【００５３】
ＳＴ１０では、複数とおりの判定基準値の中から、各モデルに対する適合度が最も高いものを選択する。具体的には、良品モデルの計測値に対する判定はすべて「良判定」となり、不良モデルの計測値に対する判定はすべて「不良判定」となるような判定基準値を選択する。また、このような判定基準値が複数ある場合には、その中で最も値が大きいものを選択する。
一方、いずれの判定基準値についても、すべてのモデルに適合するような判定を得られなかった場合には、不良モデルの計測値に対して正しい判定結果が得られた判定基準値を優先する。すなわち、不良モデルの計測値に対し、すべて「不良」と判定することができた判定基準値を選択する。このようにすれば、不良品が「良品」として出荷されるのを防止することができるから、不良品の見逃しによる事故を防止することができる。
【００５４】
ＳＴ１１では、ＳＴ１０で選択した判定基準値を最適な判定基準値として、メモリの検査データファイルに登録する。これにより、１つの部品に対する判定基準値の設定が終了する。
さらに他の部品に対する設定が必要な場合には、その部品用のモデルを用いて図５の手順を最初から実行する。
【００５５】
図５のＳＴ１〜６のループのうち、ＳＴ１，２，６による処理は、各モデルに対し、カメラ２および照明装置３に対する相対位置を変更しながら複数回の撮像を行う処理（第１ステップ）に相当する。また、このループ中のＳＴ４，５およびＳＴ７〜９のループによる処理は、複数とおりの判定基準値を設定して、設定した判定基準値毎に、第１ステップで生成された全画像と当該基準値とを用いて、各モデルに対する試験的な検査を実行する処理（第２ステップ）に相当する。また、ＳＴ１０，１１は、試験的な検査の結果のうち、各モデルに対して得られるべき検査結果に最も適合した結果がえられたときに使用された基準値を、最適な基準値として選択し、メモリに保存する処理（第３ステップ）に相当する。
【００５６】
図６は、ある部品に対応する２つのモデルＡ，Ｂを、それぞれ図３の（イ）〜（ホ）に示した各位置に順に位置合わせしながら、図５の処理を行った場合の結果を示す。具体的には、各位置に対応する５組の計測値（ａ）、これらの計測値に対してなされるべき判定結果（ｂ）、実際の判定結果（ｃ）、（ｂ）と（ｃ）とが一致しているかどうかの情報（ｄ）、判定基準値のモデルに対する適合度（ｅ）、の各情報を表したテーブルを示している。
【００５７】
この例のモデルＡは良品モデルである。モデルＢは不良モデルであるが、右側のフィレットのみが短く、左側のフィレットは正常である。この場合、判定基準値が適正であれば、モデルＡについては、いずれの計測値に対しても良判定がなされる。一方、モデルＢについては、いずれの計測値に対しても、左側のフィレットには良判定がなされるが、右側のフィレットには不良判定がなされるはずである。
【００５８】
図示例では、判定基準値を「６」としたものであるが、良品のモデルＡに対応する５組の計測値のうち、正確な判定が行われているのは１組のみである。モデルＢについても、５組の計測値のうちの３組でしか、正確な判定は行われていない。これらの不一致は、いずれも、良好なフィレットであるのに、計測値が判定基準値に満たないことによるものである。
この例では、モデルに対する判定基準値の適合度として、判定結果の一致度合いを求めている。よって、モデルＡに対する適合度は２０％となり、モデルＢについての適合度は６０％となる。
【００５９】
上記の例において、判定基準値を「５」に変更すると、モデルＡの５組の計測値に対する判定結果は、いずれも「良」判定となり、適合度は１００％となる。また、モデルＢについても、５組とも、左側フィレットの計測値に対しては「良」判定が、右側フィレットの計測値に対しては「不良」判定がなされるので、適合度は１００％となる。
【００６０】
さらに、判定基準値を「４」に変更しても、モデルＡの５組の計測値に対する判定結果は、いずれも「良」判定となり、適合度は１００％となる。しかし、モデルＢについては、不良の右側フィレットに対する計測値が「４」のものが２組あるため、適合度は６０％となる。
【００６１】
よって、図６の例の場合、判定基準値として「５」を登録することにより、検査の精度を確保することが可能になると考えられる。ただし、実際には、不良モデルはモデルＢのみならず、複数種のモデルを設定するのが望ましく、すべての不良モデルに対する適合度が１００％となる判定基準値を選択するのが望ましい。
【００６２】
上記の判定基準値の設定処理によれば、ユーザーが、各モデルの位置合わせ、撮像指示、および領域指定をそれぞれ複数回実行した後に、判定基準値を複数とおり入力することにより、コントローラ１の制御部１１において、検査に最も適した判定基準値が選択されて登録される。よってユーザーが専門知識や経験に乏しい場合でも、図３（イ）〜（ホ）に示した各位置にモデルを位置合わせして撮像指示を行い、生成された画像に対する領域指定を正しく行えば、検査に適した判定基準値を設定することが可能になる。
【００６３】
なお、図５の例では、複数とおりの判定基準値の入力を受け付けた上で、これらの中から最適なものを選択するようにしたが、これに代えて、判定基準値を変更する毎に、判定処理およびその判定結果の適合度を求める処理を実行してもよい。
【００６４】
さらに、判定基準値をユーザーに入力させるのに代えて、複数とおりの判定基準値を自動設定してもよい。たとえば、ライブラリデータに基づく判定基準値を初期値として、その初期値をプラス側およびマイナス側に一定の値ずつ動かすとともに、判定基準値を変更する都度、判定処理を実行することができる。
また、モデルの位置合わせや領域指定については、必ずしも毎回実行する必要はない。たとえば、最初の撮像時のみ、ユーザーに撮像範囲３０の中央位置にモデルを合わせる操作を行わせ、以後は、モデルが図３の（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）に対応する場所に順に移動するように、基板ステージの移動量を自動調整してもよい。領域についても、最初に指定された領域を基板ステージの移動量に対応させて動かせばよい。
このように、撮像前の位置合わせ処理や判定基準値の設定を自動化すれば、判定基準値の設定はさらに簡単になり、かつその設定値の精度を高めることができる。
【００６５】
また、フィレット長について、長さの短い異常を検出対象とする場合には、判定基準値をある初期値から値が低くなる方向に変化させ、適合度が１００％になった時点の判定基準値を登録してもよい。この場合、図４の一点鎖線ｂで示すように、良品の計測値の分布範囲に密接する位置に判定基準値を設定することができるから、良品に対する判定精度を確保できるとともに、モデルに設定されなかった不測の不良を検出することも可能になる。
【００６６】
つぎに、部品検査のための２値化しきい値を設定する処理についても、上記のフィレット検査のための判定基準値を設定する処理と同様に、複数のモデルをそれぞれ位置を変更しながら複数回撮像し、生成された複数の画像を用いて設定処理を行うことができる。
【００６７】
部品の検査では、画像中の部品本体に対応する箇所に検査領域を設定し、その領域内の画像を部品本体の色彩に対応する２値化しきい値により２値化することにより部品を検出する。上記の２値化しきい値は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色データ毎に設定されるが、部品の検出に大きく関わるのは、ＲおよびＧの２値化しきい値である。
検出後は、検出された色彩による領域の面積や位置を計測し、その計測値を判定基準値と比較することにより、部品の有無、位置ずれ、姿勢などが良好であるかどうかを判定する。
【００６８】
部品の多くは、表面が樹脂コーティングされているため、鏡面反射性が高い。また上面がほぼ平坦であるため、カメラ２には、赤色の照明光に対する正反射光が最も多く入射すると考えられる。一方、基板の地の面は、一般に緑色であるため、赤色光の反射は抑えられ、同系色の緑色光に対する正反射が優勢になると考えられる。
このため、従来は、Ｒの強度が高めであって、Ｇの強度が低めになる部分を、部品の本体部として検出するようにしている。
【００６９】
しかし、部品からカメラ２に入射する正反射光の強度は、フィレットにおけるのと同様に、部品の位置によって変動する。基板面も同様であって、撮像範囲３０に対する位置関係によって、カメラ２に入射する正反射光の強度にばらつきが生じる。
【００７０】
図７は、部品および基板の地の面が露出している箇所（この図では、便宜上、「部品」「基板」として区別する。）について、それぞれ照明装置３による照明下でカメラ２により撮像して得られる画像におけるＲ，Ｇの強度を、ヒストグラムとして示したものである。図７の上段のグラフ（１）（２）は、撮像範囲３０の中央部のみの反射光を反映しており、下段のグラフ（３）（４）は、上段と同様の分布に、撮像範囲３０の端縁部からの反射光に対応する画像の強度分布を加味したものである。また、いずれのグラフでも、部品からの反射光を反映している分布曲線に網点表示を施している。
【００７１】
上下いずれのグラフでも、Ｒについては部品の方が強度が高く、Ｇについては基板の方が強度が高くなっている。また、下段のグラフによれば、部品、基板のいずれについても、Ｒについては中央部の方が強度が高く、Ｇについては端縁部の方が強度が高くなっている。この状態は、図１０で説明した原理に対応している。
【００７２】
図中の破線ａ１，ａ２は、上段のグラフ（１）（２）のみに基づいて設定した２値化しきい値に対応する。部品検査では、Ｒの値がしきい値以上となり、かつＧの値がしきい値以下となる部分を、部品として検出するが、破線ａ１，ａ２が示すしきい値では、撮像範囲３０の端縁部にある部品を正しく検出できない場合がある（下段のグラフ（３）（４）参照。）。
【００７３】
この実施例では、前述したフィレット検査のための判定基準値の設定処理と同様に、良品および不良品のモデルをそれぞれ位置を変更しながら複数回撮像した後に、各撮像により生成された画像、および複数とおりの２値化しきい値を用いて、試験的な検査を実行する。さらに各検査結果に基づき、部品の検出に適した２値化しきい値（図７に一点鎖線ｂ１，ｂ２で示す。）を選択するようにしている。
【００７４】
上記の処理では、良品モデルを少なくとも１つ用意する必要がある。また不良モデルとして、基板の欠落状態を表すもの（基板の地の面が露出している範囲が教示対象の部品とほぼ同等の大きさになっているもの。以下、このモデルを「欠落モデル」という。）を用意するのが望ましい。その他、必要に応じて、良品の部品とは異なる色彩の部品を不良モデルとして設定してもよい。
【００７５】
図８は、上記のモデルを用いて２値化しきい値を設定する場合の処理の流れを示す。なお、この図８では、最初のステップをＳＴ２１とする。
ＳＴ２１およびＳＴ２２では、図５のＳＴ１およびＳＴ２と同様に、ユーザーの操作に応じて基板とカメラ２との位置関係を調整し、撮像指示に応じて撮像を行う。つぎのＳＴ２３では、撮像により生成された画像を作業用メモリに保存する。
【００７６】
ＳＴ２１〜２３は、ユーザーによる終了操作が行われるまで繰り返し実行される。この間に、ユーザーは、適宜、撮像対象のモデルを変更する。また各モデルにつき、位置を変更しながら複数回の撮像を行う。
この場合も、図３の（イ）〜（ホ）に示した５箇所にモデルを順に位置合わせして、撮像を行うことができる。ただし、部品の上面や基板面はほぼ平坦であり、いずれの端縁付近でも、照明光の照射状態や反射の状態は同様になると考えられるから、視野３０の中央部および左右いずれかの端縁部の２箇所のみへの位置合わせで済ませてもよい。
【００７７】
すべてのモデルに対する撮像処理が終了し、ユーザーが終了操作を行うと、ＳＴ２４が「ＹＥＳ」となってＳＴ２５に進み、２値化しきい値の初期値を設定する。
この実施例では、部品の色彩と基板表面の色彩とを切り分けるために、少なくともＲ，Ｇの２種類の２値化しきい値を決める必要がある（Ｂの２値化しきい値は「０」でもよい。）ので、これら２種類の色データの取り得る階調をすべて組み合わせ、各組み合わせにかかるＲ，Ｇ値を２値化しきい値として順に設定するようにしている。組み合わせ数が多数になる（Ｒ，Ｇが８ビット構成であれば３２７６８通り）ため、ＳＴ２５の処理は、コントローラ１の制御部１１により自動的に実行される。
【００７８】
２値化しきい値の初期値が設定されると、ＳＴ２６では、先のＳＴ２１〜２４のループの処理により生成され、メモリに保存された複数の画像を、それぞれ設定された２値化しきい値により２値化する。ＳＴ２７では、ＳＴ２６の処理により生成された２値画像を用いて部品の有無を判定する（たとえば、２値画像の黒画素を計数し、その計数値を所定の判定基準値と比較する。）。この判定結果は、設定された２値化しきい値、および処理対象の画像に対応するモデルの識別データに対応づけられて、作業用メモリに保存される。
【００７９】
つぎのＳＴ２８では、他に設定可能な２値化しきい値がないかどうかをチェックする。ここで、Ｒ，Ｇの組み合わせが残っている場合には、ＳＴ２５に戻り、Ｒ，Ｇのうち、少なくともいずれか一方の２値化しきい値を変更する。この後は、ＳＴ２６において、変更した２値化しきい値を用いた２値化処理を行い、さらにＳＴ２７の判定処理を実行する。
【００８０】
Ｒ，Ｇの階調のすべての組み合わせについて、ＳＴ２６、２７の処理を終了すると、ＳＴ２８が「ＮＯ」となってＳＴ２９に進む。ＳＴ２９では、作業用メモリに保存された各判定結果について、適合度を求める。そして適合度が最も高い判定結果に対応する２値化しきい値を、最適なものとして選択する。
【００８１】
ＳＴ２９においても、各２値化しきい値の組み合わせの中から、判定結果の適合度が１００％になったときに使用された組み合わせを選択する。また適合度が１００％になるものがない場合には、不良モデルに対する判定結果がすべて「不良」となったときに使用された２値化しきい値を選択する。
最後のＳＴ３０では、選択した２値化しきい値をメモリの検査データファイルに登録し、処理を終了する。
【００８２】
図８のＳＴ２１〜２４のループによる処理は、各モデルに対し、カメラ２および照明装置３に対する相対位置を変更しながら複数回の撮像を行う処理（第１ステップ）に相当する。また、ＳＴ２５〜２８のループによる処理は、複数とおりの２値化しきい値を設定して、設定した２値化しきい値毎に、第１ステップで生成された全画像と当該２値化しきい値とを用いて、各モデルに対する試験的な検査を実行する処理（第２ステップ）に相当する。また、ＳＴ２９，３０は、試験的な検査の結果のうち、各モデルに対して得られるべき検査結果に最も適合した結果がえられたときに使用された基準値を、最適な基準値として選択し、メモリに保存する処理（第３ステップ）に相当する。
【００８３】
上記図８の処理によれば、ユーザーが、良品モデルおよび欠落モデルを、それぞれ撮像範囲３０の中央部および左右上下のいずれかの端縁部の２箇所に位置合わせし、位置合わせ後に撮像指示を行うことにより、部品の検出に最も適した２値化しきい値が自動的に設定されて、登録される。よって、専門知識や経験に乏しいユーザーであっても、最適な２値化しきい値を簡単に登録することが可能になる。
ただし、経験や知識の豊富なユーザーのために、Ｒ，Ｇの各しきい値の組み合わせを手動入力し、その入力値の適否を試験的な検査により確認できるようにしてもよい。
【００８４】
また、図８の処理でも、最初の撮像時のみモデルの位置合わせを行い、その後は、基板ステージの移動量を自動調整して、必要な位置にモデルを順に位置合わせするようにしてもよい。
【００８５】
上記の図５，８に示した設定処理は、いずれも、カラーハイライト方式の基板検査装置において実行されるものとしたが、装置構成はこれに限定されるものではない。たとえば、カメラに代えて、ラインセンサの走査により２次元画像を生成してもよい。また、環状光源に代えて、ＬＥＤアレイなどによる線状光源を複数設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】基板検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】フィレット長の概念を示す説明図である。
【図３】撮像範囲に対するモデルの位置合わせ場所を示す説明図である。
【図４】フィレット長の計測値の分布を、部品の位置毎にまとめたヒストグラムである。
【図５】フィレット検査用の判定基準値を設定する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】２種類のモデルの計測値と判定結果との関係を示すテーブルである。
【図７】画像中の部品および基板面に対応するＲ，Ｇ値の分布状態を示すヒストグラムである。
【図８】部品検出用の２値化しきい値を設定する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】フィレットに対する照明光の照射角度と部品の位置との関係を示す説明図である。
【図１０】部品からカメラへの反射光の入射状態と部品の位置とを示す説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  コントローラ
２  カメラ
３  照明装置
４  基板ステージ
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ  光源
７  基板
８  部品
１１  制御部
１４  ＸＹステージ制御部
８１，８２  フィレット
【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】
2007322399.tif 000009
【図８】
2007322399.tif 000010
【図９】
2007322399.tif 000011
【図１０】
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