(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の被検査部を撮像する撮像手段と、該撮像手段及び該基板の少なくとも一方を駆動する駆動手段とを備え、該基板上の２次元的に分布している複数の半田付け部である被検査部を該撮像手段で順次撮像し、該撮像手段で撮像した画像に基づいて該複数の被検査部それぞれを一箇所ずつ個別に検査する外観検査装置において、
該撮像手段の撮像位置が該基板上の２次元的に分布している複数の被検査部を順次通過するように、該撮像手段及び該基板のうち移動対象になっている少なくとも一方を２次元的に連続して移動させるとともに、その連続移動中に、該基板上の２次元的に分布している該複数の被検査部それぞれと該撮像位置とが重なったタイミングで該撮像手段による該被検査部の撮像を行うように、該駆動手段及び該撮像手段を制御する制御手段を設け、
互いに直交する２方向における上記撮像手段と上記基板との間の相対移動速度が互いに独立に正弦波状に変化し、且つ該２方向における該相対移動速度の位相差を１８０度にして該２方向における該相対移動速度の少なくとも一方が０にならないように、上記駆動手段を制御することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
請求項１の外観検査装置において、
上記撮像手段のシャッタ速度を、該撮像手段で撮像する各被検査部の画像が、上記検査に必要な解像度が得られる程度に静止した静止画像になるように設定したことを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】
請求項２又は３の外観検査装置において、
上記駆動手段で駆動する移動対象が上記撮像手段であり、
上記基板の被検査部に対してスポット的に光を照射する光源を、上記撮像手段と一緒に移動可能に設けたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の外観検査装置において、
上記制御手段は、上記撮像手段の撮像位置が上記基板上で曲線を描いて上記複数の被検査部を順次通過するように上記駆動手段を制御することを特徴とする外観検査装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の外観検査装置において、
上記撮像手段による上記被検査部の撮像時に、互いに色が異なる三色の光を互いに異なる入射角で該被検査部に照射する光源を設けたことを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサチップ、ＩＣなどの実装部品が装着されたプリント基板などの検査対象物を光学的に検査する外観検査方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の外観検査装置として、実装部品を装着した検査対象物上の複数の被検査部のそれぞれに対して光を照射し、該被検査部の画像を撮像手段で撮像する検査装置が知られている。例えば、実装部品としてのチップ部品を装着した後の検査対象物としてのプリント基板を検査する外観検査装置として、該プリント基板上の被検査部である該チップ部品の半田付け部（半田フィレット）に斜めから光を照射し、上方に反射してきた反射光を撮像手段としてのカメラで撮像し、該半田付け部を検査するものが知られている（例えば、特開平２−６７９４９号公報参照）。
【０００３】
上記特開平２−６７９４９号公報などで開示されている検査装置のように検査対象物上の複数の被検査部の画像を撮像手段で撮像する装置では、図４（ａ）に示すようにステージ５０に載置された検査対象物６０上の被検査部６０ａが撮像手段の撮像範囲に入る位置まで該検知対象物６０を移動させ、該検査対象物６０を停止させた状態で該被検査部６０ａの撮像を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の外観検査装置では、図４（ａ）に示すように上記撮像手段による被検査部の撮像を行なう度に、検査対象物６０の移動及び停止を繰り返すため、検査時間が長くなってしまうという不具合があった。特に、検査対象物６０をステージ５０上に載置して移動させるように構成したときは、該ステージ５０の停止時に該ステージが振動する。この場合は、図４（ｂ）に示すようにステージ５０の振動が収束するまで時間（制振時間）Toだけ待ってから図中の符号Trで示しているタイミングで上記撮像手段による撮影を行う必要があるので、高速でステージを駆動するほど検査時間が長くなってしまう。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、撮像手段及び検査対象物の停止に伴う振動の影響をうけずに該検査対象物上の被検査部を撮像可能とすることにより、検査時間の短くすることができる外観検査方法及びその装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基板上の被検査部を撮像する撮像手段と、該撮像手段及び該基板の少なくとも一方を駆動する駆動手段とを備え、該基板上の２次元的に分布している複数の半田付け部である被検査部を該撮像手段で順次撮像し、該撮像手段で撮像した画像に基づいて該複数の被検査部それぞれを一箇所ずつ個別に検査する外観検査装置において、該撮像手段の撮像位置が該基板上の２次元的に分布している複数の被検査部を順次通過するように、該撮像手段及び該基板のうち移動対象になっている少なくとも一方を２次元的に連続して移動させるとともに、その連続移動中に、該基板上の２次元的に分布している該複数の被検査部それぞれと該撮像位置とが重なったタイミングで該撮像手段による該被検査部の撮像を行うように、該駆動手段及び該撮像手段を制御する制御手段を設け、互いに直交する２方向における上記撮像手段と上記基板との間の相対移動速度が互いに独立に正弦波状に変化し、且つ該２方向における該相対移動速度の位相差を１８０度にして該２方向における該相対移動速度の少なくとも一方が０にならないように、上記駆動手段を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１の外観検査装置では、移動対象になっている撮像手段及び基板の少なくとも一方を駆動する駆動手段を制御手段で制御し、撮像手段の撮像位置が基板上の２次元的に分布している複数の半田付け部である被検査部を順次通過するように、撮像手段及び基板のうち移動対象になっている少なくとも一方を停止させないで２次元的に連続して移動させる。ここで、互いに直交する２方向における撮像手段と基板との間の相対移動速度が互いに独立に正弦波状に変化し、且つ上記２方向における相対移動速度の位相差を１８０度にして上記２方向における相対移動速度の少なくとも一方が０にならないように駆動手段を制御することにより、撮像手段と基板との間の相対移動をより滑らかにすることができる。そして、制御手段で撮像手段を制御することにより、上記連続移動中に、基板上の２次元的に分布している複数の被検査部それぞれと撮像位置とが重なったタイミングで撮像手段による被検査部の撮像を行う。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の外観検査装置において、上記撮像手段のシャッタ速度を、該撮像手段で撮像する各被検査部の画像が、上記検査に必要な解像度が得られる程度に静止した静止画像になるように設定したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の外観検査装置では、上記撮像手段のシャッタ速度を被検査部の画像が上記静止画像になるように設定しているので、各被検査部における検査精度を向上させることができる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２又は３の外観検査装置において、上記駆動手段で駆動する移動対象が上記撮像手段であり、上記基板の被検査部に対してスポット的に光を照射する光源を、上記撮像手段と一緒に移動可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３の外観検査装置では、上記撮像手段と一緒に移動可能な光源で、上記基板の被検査部に対してスポット的に光を照射することにより、各被検査部において撮像手段に入る光量を増加させる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の外観検査装置において、上記制御手段は、上記撮像手段の撮像位置が上記基板上で曲線を描いて上記複数の被検査部を順次通過するように上記駆動手段を制御することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の外観検査装置において、上記撮像手段による上記被検査部の撮像時に、互いに色が異なる三色の光を互いに異なる入射角で該被検査部に照射する光源を設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
なお、上記請求項１乃至５の発明における上記基板及び上記撮像手段の移動の態様には、（１）撮像手段を固定し基板を互いに直交する２方向に移動させる態様、（２）基板を固定し撮像手段を上記２方向に移動させる態様、（３）基板を上記２方向の一方に移動させ撮像対象をもう一方の方向に移動させる態様が含まれる。請求項３の発明のおける光源の移動の態様も、上記撮像手段の場合と同様である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実装部品としてのコンデンサチップ、ＩＣなどのＳＭＤ（Surface Mount Device）が装着された検査対象物としてのプリント基板上の被検査部である半田付け部（半田フィレット）を光学的に検査する外観検査装置に適用した実施形態について説明する。
【００２２】
図２（ａ）は本実施形態に係る外観検査装置の概略構成図である。この外観検査装置は、実装部品を装着したプリント基板（以下、「基板」という）上の複数の半田付け部（半田フィレット）に光を照射する複数の光源１、２、３と、該半田付け部を撮像する撮像手段としての高速カメラ４と、該高速カメラ４に対して相対移動するように載置台に載置した基板６を２次元的に移動させる駆動手段としてのＸＹステージ５と、制御手段としての制御部１００とを用いて構成されている。制御部１００は図示しないＣＰＵ、記憶部、インターフェース部などを備え、上記高速カメラ４のシャッタの制御を行うとともに、ステージ駆動部１０１を介して上記ＸＹステージ５を駆動制御する。
【００２３】
図２（ａ）は、基板６上のＱＦＰタイプＩＣパーケージ７のリード７ａにおける半田フィレットを観察している様子を示している。光源１、２、３は被検査部としての半田フィレットからの反射光の光軸を中心として同心円上に配置されている。これらの光源のうち一番大きな入射角で光を照射する光源１は赤い光Ｒを発するものであり、中間の入射角で光を照射する光源２は緑の光Ｇを発するものであり、一番小さな入射角で光を照射する光源３は青い光Ｂを発するものである。これらの光源１、２、３からの光Ｒ、Ｇ、Ｂを、図２（ｂ）に示すように半田フィレット８に照射すると、高速カメラ４により上記三色に色分けされた半田フィレット８の画像が撮像される。この三色の色分布により、半田付け状態すなわち半田フィレット８の表面形状を観察することができる。なお、上記光源１、２、３としては、カラーフィルタを張り付けたインバータ制御のリング状の蛍光灯を使用してもいいし、各色の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）やその他の発光素子を用いてもよい。ＬＥＤを用いる場合は、ドーム状部材の内面に各色のＬＥＤを張り付けて用いてもよい。
【００２４】
上記高速カメラ４は、１０万分の１秒程度の高速シャッタで撮像可能なものであり、例えばＣＣＤなどの撮像素子で構成されたものを用いることができる。
【００２５】
上記構成の外観検査装置において、図１（ａ）の曲線Ａに示すようにＸＹステージ５上の基板６が滑らかに連続して移動するようにＸＹステージ５を図示しない駆動手段で駆動する。そして、この基板６の移動を維持したまま、高速カメラ４の撮像位置と基板６上の各被検査部６ａとが重なったタイミングで高速カメラ４のシャッタをＯＮすることにより、各被検査部６ａを撮像し、半田付け状態を観察する。
【００２６】
ここで、上記ＸＹステージ５は、互いに直交するＸ方向及びＹ方向において、例えば図１（ｂ）に示すように互いに独立に変化し、且つＸ方向及びＹ方向における移動速度の少なくとも一方が０にならないように駆動する。図１（ｂ）は、移動速度（Ｖｘ、Ｖｙ）が正弦波状に変化しそれらの位相差が１８０度になるように駆動した例を示している。このように駆動することにより、ＸＹステージ５の停止に伴う振動を低減させることができ、検査精度を高めることができる。
【００２７】
以上、本実施形態によれば、基板６の移動を停止させずに半田フィレットなどの被検査部の撮像を行うことができるので、外観検査時間を短くすることができる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、互いに直交するＸ方向及びＹ方向における移動速度の少なくとも一方が０にならないように駆動しているが、図３に示すように各被検査部と撮像位置とが重なったタイミングでＸＹステージ５を瞬間的に停止させ、この停止したタイミング（図中のＴｒ）で高速カメラ４のシャッタをＯＮするように制御してもよい。この場合は、高速カメラ４のシャッタ速度を、該カメラで撮像した各被検査部の画像が上記外観検査に必要な解像度が得られる程度に静止した静止画像になるように設定する。
【００２９】
また、上記実施形態では基板６を移動させているが、本発明は、基板６を固定しておき高速カメラ及び光源を一緒に移動させるように構成した場合にも適用できるものである。高感度のカメラを用いた場合は、光源を移動させずに基板全体に光を照射するように固定配置しておいてもよい。
【００３０】
また、基板６のＸ方向及びＹ方向のいずれか一方の方向に移動させ、高速カメラ４をもう一方の方向に移動させるように構成してもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、１台の高速カメラ４を用いているが、複数台の高速カメラを用いて基板６上の被検知部を異なる方向から同時に撮像するように構成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、撮像手段及び基板のうち移動対象になっているものの移動を停止させずに、基板上の２次元的に分布している複数の被検査部それぞれを一箇所ずつ個別に撮像して検査することができるので、検査時間を短くすることができる。しかも、撮像手段と基板との間の相対移動をより滑らかにすることにより、撮像手段および基板の振動を低減させることができるので、検査精度を高めることができるという効果がある。
【００３３】
特に、請求項２の発明によれば、上記検査に必要な解像度が得られる程度に静止した静止画像になるので、各被検査部における検査精度を向上させることができるという効果がある。
【００３５】
また特に、請求項３の発明によれば、各被検査部において撮像手段に入る光量が増加するので、検査精度を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る外観検査装置における高速カメラの撮像位置の移動の様子を示す説明図。
（ｂ）は、同外観検査装置で検査する基板を載置したＸＹステージの移動速度（Ｖｘ，Ｖｙ）の時間変化を示すグラフ。
【図２】（ａ）は、同外観検査装置の概略構成図。
（ｂ）は、同外観検査装置の光源から発した光の反射の様子を示す説明図。
【図３】変形例に係るＸＹステージの移動速度（Ｖ）の時間変化を示すグラフ。
【図４】（ａ）は、従来例に係る外観検査装置におけるカメラの撮像位置の移動の様子を示す説明図。
（ｂ）は、同外観検査装置で検査する基板を載置したＸＹステージの移動速度（Ｖ）の時間変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１，２，３    光源
４      高速カメラ
５      ＸＹステージ
６      基板
６ａ    被検査部
７      ＩＣパッケージ
７ａ    リード
８      半田フィレット
１００  制御部
１０１  ステージ駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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