(57)【要約】 【課題】  打痕シートを用いてＸ−Ｙ基板検査装置のプローブのオフセット情報を取得する場合に、同一シートに複数の打痕が行われることで、どの打痕が取得すべきプローブの打痕であるかが判別し難くなる。【解決手段】  前回のオフセット情報を取得したときの打痕シートの画像を取得した後、プローブで打痕を行ってその画像を取得し、前回の画像との差分をとって、今回の打痕の画像情報からプローブのオフセット情報を取得する。【選択図】図４
2016212014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブを搭載した可動ヘッドをＸ−Ｙ平面上に進退移動可能とするＸ−Ｙ駆動機構と、前記Ｘ−Ｙ駆動機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記Ｘ−Ｙ駆動機構を制御して、前記可動ヘッドを所定のＸ−Ｙ座標位置に移動させるとともに、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ方向に昇降可能な前記プローブを所定の座標位置で検査対象基板に接触させて検査を行わせる手段を備えるＸ−Ｙ基板検査装置に用いられ、
下降するプローブによって打痕が形成される打痕シートを前記可動ヘッドの動作領域に設け、
前記制御装置は、前記可動ヘッドに搭載されているカメラで交換後の前記プローブが前記打痕シートに形成された打痕画像を撮像して、打痕の画像情報からプローブ位置のオフセット情報を取得する
プローブのオフセット情報取得方法において、
前記制御装置は、
前回のオフセット情報取得工程で打痕された前記打痕シートの画像を前記カメラで撮像する工程と、
交換後のプローブで前記打痕シートに打痕を形成させる工程と、
前記交換後のプローブで打痕された前記打痕シートの画像を前記カメラで撮像する工程と、
取得されたプローブ交換前後の前記打痕シートの画像の差分を取って、交換後のプローブで打痕された画像位置を特定しプローブのオフセット位置情報を取得する工程と
を実行することを特徴とするプローブのオフセット情報取得方法。
【請求項２】
プローブを搭載した可動ヘッドをＸ−Ｙ平面上に進退移動可能とするＸ−Ｙ駆動機構と、前記Ｘ−Ｙ駆動機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記Ｘ−Ｙ駆動機構を制御して、前記可動ヘッドを所定のＸ−Ｙ位置に移動させるとともに、前記プローブに、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸方向に昇降可能な前記プローブを所定の座標位置で検査対象基板に接触させて検査を行わせる手段を備え、
前記制御装置は、前記プローブの交換時に、プローブ位置のオフセット情報を取得する手段を備え、
下降する前記プローブによって打痕が形成される打痕シートが前記可動ヘッドの動作領域に設けられ、
前記制御装置は、交換後の前記プローブが前記打痕シートに形成した打痕画像を可動ヘッドに搭載されているカメラで撮像して、打痕の画像情報からプローブ位置のオフセット情報を取得する手段を備える
Ｘ−Ｙ基板検査装置において、
前記プローブ位置のオフセット情報を取得する手段は、
前回のオフセット情報取得工程で打痕された打痕シートの画像を前記カメラで撮像する手段と、
交換後のプローブで前記打痕シートに新たに打痕を形成させる手段と、
前記交換後のプローブで打痕された打痕シートの画像を前記カメラで撮像する手段と、
交換前後の打痕シートの画像の差分を取って、交換後のプローブで打痕された画像を抽出して前記プローブのオフセット情報を取得する手段と
を備えることを特徴とするＸ−Ｙ基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブのオフセット情報取得方法およびＸ−Ｙ基板検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板等の検査装置として、可動のプローブを検査対象の基板に接触させて検査行うＸ−Ｙ基板検査装置が知られている。このＸ−Ｙ基板検査装置は、フライングプローブと称される検査対象の基板に接触させるプローブを搭載した可動ヘッドをＸ−Ｙ平面（二次平面）上で進退移動させて目標位置でプローブを検査対象基板に接触させて検査を行う。可動ヘッドには、検査用のプローブがＸ−Ｙ平面に対して直交するＺ軸方向に昇降可能に搭載されており、プローブを検査対象基板の所定の検査ポイントに接触させることで、基板の電気的検査を行うことができる。
【０００３】
可動ヘッドをＸ−Ｙ平面上に進退移動させる駆動機構としては、Ｘ−Ｙ直交２軸駆動機構が知られており、可動ヘッドをボールネジで移動させるＹ軸駆動ユニットと、このＹ軸駆動ユニットをＹ軸と直交するＸ軸方向にボールネジで移動させるＸ軸駆動ユニットを備えたものであり、制御装置からの制御により、所定のＸ−Ｙ座標位置に可動ヘッドを移動させることができる。
可動ヘッドには、カメラが設けられており、カメラで、プローブが測定対象の位置に正確に到達したかを判定することができる。
【０００４】
ところで、プローブは、検査によって磨耗等が生ずる消耗品なので、検査で磨耗等が生ずると新たなプローブに交換する必要がある。
プローブを変更すると、プローブの先端が基板に当たる位置は微妙に変化する。プローブの取付機構のあそびや精度、あるいはプローブの取付角度のちがい等の理由で、プローブが接触する基板の位置には、交換前のプローブとはずれが生じる。このずれは、数μｍ程度のちがいであるが、位置制御精度が１μｍ程度の基板検査装置では、そのずれは検査結果に影響を与えるほど大きい。
【０００５】
このため、プローブを交換したときには、取り付けたプローブの交換前のプローブとのずれを検出して指示する目標座標値を補正する必要があるので、検査を行う前にプローブのオフセット位置情報を検出し、後の検査工程でプローブのオフセット補償を行って、目的座標（目的位置）の補正を実行している。
【０００６】
このプローブのオフセット情報を取得する方法として、打痕シートを用いる方法がある。この方法を図面を参照して説明する。
【０００７】
図１は、フライングプローブを用いるＸ−Ｙ基板検査装置のＸ−Ｙ直交２軸駆動機構の概略を説明する図である。Ｘ−Ｙ直交２軸駆動機構は、可動ヘッド１７をＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動ユニット１４と、このＹ軸駆動ユニット１４をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動ユニット１０と、制御装置２０とを備える。Ｘ軸駆動ユニット１０は、Ｘ軸ボールネジ１１を制御装置２０の制御によってＸ軸サーボモータ１２よって回転駆動する。同様に、Ｙ軸駆動ユニット１４は、Ｙ軸ボールネジ１５を制御装置２０の制御によって、Ｙ軸サーボモータ１６によって回転駆動して可動ヘッド１７の移動を制御する。可動ヘッド１７には、Ｚ軸方向に昇降可能なプローブ１８が搭載されている。また、可動ヘッド１７には、カメラ１９を備えており、プローブ１８が下降する基板のポイントの画像を撮像し、移動指示した目標座標値とのずれを判定することができる。プローブ１８、カメラ１９も制御装置２０によって制御される。
【０００８】
Ｘ−Ｙ基板検査装置の基板が搭載されるステージ２１の端部には、プローブオフセット情報を取得するためのオフセット取得ボード２２が設けられている。このオフセット取得ボード２２は、図２に示されるように、複数枚の打痕シート２３を所定の位置に貼付することができる。
【０００９】
打痕シート２３は、約２ｃｍ四方の感圧紙を用いたもので、プローブ１８が下降すると、その下降した箇所にプローブの先端の痕がつくものを用いている。オフセット情報取得ボードは、たとえばエポキシ基板でできており、複数の打痕シートを貼付できる領域を指示し、オフセット情報取得ボードがステージ２１に設けられた位置はメーカによってあらかじめ決められている。
【００１０】
プローブのオフセット情報は、プローブ１８で打痕シートを打ち、その痕の画像をカメラ１９で撮像して、画像処理により、打痕位置とカメラの光軸（中心軸）とのずれ量（距離）を検出して取得する。打痕位置とカメラの光軸とのずれ量は、指示した目標座標位置と、移動して実際に打たれた打痕位置とのずれであるので、このずれ量に基づいて、交換前のプローブとの差分をオフセット情報として、検査工程でのプローブに指示する目標座標の補償を行うことになる。
【００１１】
そのオフセット情報取得の動作の説明を図１〜図３を参照して説明する。
プローブのオフセット情報の取得では、プローブ１８が交換されると、可動ヘッド１７を所定の打痕シート２３上へ移動して打痕を指示する。このオフセット情報取得のための打痕シート２３への移動指示座標値は、当初あらかじめメーカ側で設定されている。ただし、２回目からのオフセット情報の取得のため座標位置の指示は、ユーザ側で設定できるので、プローブを交換したときオフセット情報取得のための指示座標位置を変更して打痕座標位置を動かすことが可能である。
【００１２】
最初に、プローブを打痕シート上に移動して、打痕を行うと、その打痕の画像上にカメラ１９を移動させ、カメラで打痕画像を撮像し、撮像した打痕画像を処理して移動指示した座標値とのずれを画像処理により取得する。このずれ量は、プローブのオフセット情報になるので、基板検査時には、このオフセット情報を用いて、基板検査のための目標位置座標値を補償する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平６−３３１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
基板検査を開始してから、途中でプローブ１８を交換して、オフセット情報を取得する場合には、ユーザは、オフセット情報取得のための規定の座標位置を変更して、プローブの打痕位置を少し、たとえば１ｍｍ変更してその打痕の画像を取得し、オフセット情報を取得することができる。これは、同じ打痕シートを何回かオフセット情報取得のために利用することを意味する。打痕シートをオフセット情報取得のために装置を停止させて張り替えることは、作業効率を悪化させるし、また、まだ使用できる打痕シートの無駄使いになるからである。
【００１５】
このため、複数回同一の打痕シートに打痕をすることになるので、カメラで打痕画像を撮像していくと、図３に示されるように、同一の打痕シートに複数の打痕がされて残っていくことになる。そして、その複数の打痕の中から、そのオフセットのために、打痕の画像を作業者がカメラを操作して撮像すると、どれが今回の打痕であるかを誤認することが生ずる。打痕シートは、約２ｃｍ平方のシートであり、そこに、プローブで打った小さな点が複数打たれ、カメラの視野範囲に、複数の打痕が入ることになるので、人がカメラを操作すれば、どれが交換したプローブで打った打痕かを誤認するおそれがあり、まちがったオフセット情報を取得する。また、基板のまちがった箇所にプローブが接触することになるので、検査の信頼性へ影響を与える。
【００１６】
本発明は、上記のように、プローブのオフセット情報を取得する場合に生ずる、プローブの打痕位置の誤認を防止することができるプローブのオフセット情報取得方法および基板検査装置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】
【００１７】
上述の課題を解決するため、本発明の一側面は、プローブを搭載した可動ヘッドをＸ−Ｙ平面上に進退移動可能とするＸ−Ｙ駆動機構と、Ｘ−Ｙ駆動機構を制御する制御装置とを備え、制御装置は、Ｘ−Ｙ駆動機構を制御して、可動ヘッドを所定のＸ−Ｙ座標位置に移動させるとともに、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ方向に昇降可能なプローブを所定の座標位置で検査対象基板に接触させて検査を行わせる手段を備えるＸ−Ｙ基板検査装置に用いられ、下降するプローブによって打痕が形成される打痕シートを可動ヘッドの動作領域に設け、制御装置は、可動ヘッドに搭載されているカメラで交換後のプローブが打痕シートに形成された打痕画像を撮像して、打痕の画像情報からプローブ位置のオフセット情報を取得するプローブのオフセット情報取得方法において、制御装置は、前回のオフセット情報取得工程で打痕された打痕シートの画像をカメラで撮像する工程と、交換後のプローブで打痕シートに打痕を形成させる工程と、交換後のプローブで打痕された打痕シートの画像をカメラで撮像する工程と、取得されたプローブ交換前後の打痕シートの画像の差分を取って、交換後のプローブで打痕された画像位置を特定しプローブのオフセット位置情報を取得する工程とを実行することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の側面は、プローブを搭載した可動ヘッドをＸ−Ｙ平面上に進退移動可能とするＸ−Ｙ駆動機構と、Ｘ−Ｙ駆動機構を制御する制御装置とを備え、制御装置は、Ｘ−Ｙ駆動機構を制御して、可動ヘッドを所定のＸ−Ｙ位置に移動させるとともに、プローブに、Ｘ−Ｙ平面に直交するＺ軸方向に昇降可能なプローブを所定の座標位置で検査対象基板に接触させて検査を行わせる手段を備え、制御装置は、プローブの交換時に、プローブ位置のオフセット情報を取得する手段を備え、下降するプローブによって打痕が形成される打痕シートが可動ヘッドの動作領域に設けられ、制御装置は、交換後の前記プローブが前記打痕シートに形成した打痕画像を可動ヘッドに搭載されているカメラで撮像して、打痕の画像情報からプローブ位置のオフセット情報を取得する手段を備えるＸ−Ｙ基板検査装置において、プローブ位置のオフセット情報を取得する手段は、前回のオフセット情報取得工程で打痕された打痕シートの画像をカメラで撮像する手段と、交換後のプローブで打痕シートに新たに打痕を形成させる手段と、交換後のプローブで打痕された打痕シートの画像をカメラで撮像する手段と、交換前後の打痕シートの画像の差分を取って、交換後のプローブで打痕された画像を抽出してプローブのオフセット情報を取得する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、プローブが打痕した画像を誤りなく撮像してオフセット情報を取得できるので、オフセット情報に誤りが生じない。また、作業者によるちがいが生じないので、オフセット情報が均一化する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】Ｘ−Ｙ基板検査装置のＸ−Ｙ直交２軸駆動機構の制御構成を説明する図である。
【図２】オフセット取得ボードを説明する平面図である。
【図３】打痕シートに複数の打痕が形成された画像の説明図である。
【図４】本発明における前回と今回の打痕の画像処理を説明する図である。
【図５】本発明におけるオフセット情報を取得する工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施の形態のプローブのオフセット情報取得にかかるＸ−Ｙ基板検査装置のＸ−Ｙ直交２軸駆動機構の駆動制御構成を説明する図である。この図１のＸ−Ｙ基板検査装置のハードウェア構成は、従来のものと変わりはなく、オフセット情報取得のための制御の構成のみが異なる。
【００２２】
本発明の実施態様で用いるＸ−Ｙ基板検査装置のＸＹ直交２軸駆動機構は、従来例で説明した駆動機構と変わりはない。Ｘ−Ｙ直交２軸駆動機構は、図面上長尺であるＸ軸方向に駆動するＸ軸駆動ユニット１０と、Ｘ軸と直交し図面上短尺のＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動ユニット１４と、制御装置２０とを備える。Ｘ軸駆動ユニット１０は、Ｘ軸ボールネジ１１と、このＸ軸ボールネジ１１を回転駆動するＸ軸サーボモータ１２を備える。また、Ｙ軸駆動ユニット１４は、Ｙ軸ボールネジ１５と、このＹ軸ボールネジを回転駆動するＹ軸サーボモータ１６を備える。Ｙ軸駆動ユニット１４は、可動ヘッド１７を搭載しており、可動ヘッド１７は、プローブ１８、カメラ１９を備えている。
【００２３】
Ｘ軸サーボモータ１２、Ｙ軸サーボモータ１６は、いずれも制御装置２０からの制御により駆動され、Ｘ軸駆動ユニット１０は、Ｙ軸駆動ユニット１４をＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸駆動ユニット１４は、可動ヘッド１７をＹ軸方向に移動させて、制御装置２０が指示するＸ−Ｙ座標位置に可動ヘッド１７を移動させる。
図１のＸ−Ｙ直交２軸駆動機構では、Ｘ軸、Ｙ軸とも、リニアガイド機構を備えているが、単に制御機構のみを示すため、図示は省略した。
【００２４】
可動ヘッド１７には、Ｘ−Ｙ面に直交する方向（Ｚ方向）に移動できるプローブ１８が設けられており、基板検査時には、制御装置２０の制御により被検査対象の基板の所定位置（検査ポイント）に下降して、基板と接触して基板を検査することができる。また、可動ヘッド１７には、カメラ１９が取り付けられており、プローブ１８のオフセット情報を取得するために、打痕シート２３の画像を撮像できる。また、基板の検査時には、プローブ１８が到達した位置の画像を取得してプローブ１８が被検査対象の基板の指示した位置に移動したかを判定することができる。
【００２５】
つぎに、図４、図５を参照して、本発明実施形態のプローブのオフセット情報取得について説明する。図４は、本実施形態の打痕画像の処理を説明する図であり、図５は、本実施形態のプローブのオフセット情報取得動作を説明するフローチャートである。
【００２６】
基板検査を実行していると、プローブの交換の時期がきて、その旨の指示がされ、作業者は、その指示にしたがって、プローブを新しいプローブに交換する（ステップＳ１）。プローブを交換したことにより、プローブのオフセット情報の取得動作に移行する。
【００２７】
プローブのオフセット情報の取得動作に移行すると、まず、前回のオフセット情報取得時に打痕した打痕シート２３の打痕位置に可動ヘッド１７を移動させる（ステップＳ２）。そして、前回の打痕の画像をカメラ１９で撮像する（ステップＳ３）。前回の打痕までに複数回のオフセット情報の取得で、複数回の打痕を同一の打痕シートに行っていると、それぞれ座標が違った位置に複数の打痕の跡のある打痕画像が取得されることになる。この画像が図４の真ん中の画像となる。
【００２８】
なお、上述の前回の打痕シート画像を撮像する場合は、オフセット情報取得のための指示位置が、前回と同じ打痕シートの領域になる場合である。異なる打痕シートに打痕を指示する場合は、当該指示した打痕シートの画像を撮像する。実際には、オフセット情報取得のための座標指示の入力により、プローブ（可動ヘッド）が打痕シート上に移動し、打痕を行う前に打痕シートの画像を取得するので、前回の打痕の画像とは、交換したプローブの打痕前の打痕シートの画像の意味になる。
【００２９】
前回の打痕の画像を撮像すると、プローブを下降して打痕シート２３に打痕を行う（ステップＳ４）。今回の打痕は、前回までの打痕シートの打痕の位置と同じ位置ではなく、ユーザの設定により、前回の打痕位置とは異なる座標位置に打痕を行う。たとえば、前回の設定値より、数ｍｍずれた座標位置を設定して打痕を行う。
【００３０】
そして、プローブにより打痕されると、カメラ１９をプローブの位置に合わせて打痕シート２３の打痕を撮像する（ステップＳ５）。カメラをプローブの位置に合わせるのは、作業者が操作してよいし、またアクチュエータで自動的にプローブ位置になるように自動的に操作もできる。カメラとプローブとの位置関係は既知であり、その座標値は、オフセット情報の検出に反映されている。
【００３１】
制御装置２０は、今回の撮像した打痕画像と、前回のオフセットまでに残った打痕の画像とを比較し、今回の打痕画像から前回の打痕画像との差分をとる。この結果、図４の右の画像に示すように、前回までの打痕画像は消去され、今回のオフセット情報取得で打痕した画像のみが残るため、この打痕の位置情報をオフセット情報として取得する（ステップＳ６）。今回のオフセット情報取得工程で取得した打痕の位置情報（目標位置座標とのずれ）と前回のオフセット情報取得工程で取得した打痕の位置情報とから、今回のプローブの交換で生じたずれを補償するためのオフセット量を算出し、交換後のプローブのオフセット補償を行う。
【００３２】
なお、前回の打痕画像は、前回のオフセット情報を取得したのと同一の打痕シートに打痕する場合には、新たな打痕を撮像した画像を記憶しておき、プローブを交換した後の打痕画像との差分をとるようにしてもよい。
【００３３】
このように、打痕シート上に複数の打痕があっても、プローブで新たに形成した打痕のみを観測できるので、とるべき打痕を誤ることはなく、正確なオフセット情報を取得できる。また、作業者によらず、同じ方法でとるべき打痕画像を抽出できるので、作業ならびにオフセット情報そのものも均一化できる。
【００３４】
なお、上記可動ヘッドの駆動制御は、Ｘ−Ｙ直交２軸駆動機構で説明したが、アームを用いて、可動ヘッドをＸ−Ｙ平面上で進退移動させればよいので、Ｘ−Ｙ直交２軸駆動機構に限られるものではなく、たとえばアーム式の可動ヘッドの移動機構でもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０  Ｘ軸駆動ユニット
１１  Ｘ軸ボールネジ
１２  Ｘ軸サーボモータ
１４  Ｙ軸駆動ユニット
１５  Ｙ軸ボールネジ
１６  Ｙ軸サーボモータ
１７  可動ヘッド
１８  プローブ
１９  カメラ
２０  制御装置
２１  ステージ
２２  オフセット取得ボード
２３  打痕シート
【図１】
2016212014.tif 000003
【図２】
2016212014.tif 000004
【図３】
2016212014.tif 000005
【図４】
2016212014.tif 000006
【図５】
2016212014.tif 000007