(57)【要約】【課題】回路パターンの検査において、ソルダレジストが塗布された部分は画像データの輝度が低くなるため、画像処理を利用した欠陥検査では回路パターンを取得しにくかった。ソルダレジストが塗布された部分の回路パターンを得るためには、照射する光を強くする必要があるが、ソルダレジストを塗布しなかった部分は白飛びになってしまい、ソルダレジストがある部分と無い部分を検査するための検査装置が必要であった。【解決手段】強い光を照射し、白飛びを起こした部分を画像データから削除して欠陥検査を行い、次に通常の強度の光を照射して白飛びして削除された部分の欠陥検査を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の画像データから被検査物の欠陥検査を行う装置であって、
被検査物に照射する光の照度が変更可能な照明手段と、
前記被検査物の画像データを取得する撮像手段と、
前記照明手段の照射光を高照度光とした際に、前記撮像手段から取得した前記画像データの画素値が所定の閾値以上の領域を明領域とし、前記明領域以外の部分を暗領域とし、
前記照明手段の照射光を高照度光として前記暗領域に対してデータ処理を行い、
前記照明手段の照射光を低照度光として前記明領域に対してデータ処理を行う制御部を有する検査装置。
【請求項２】
前記データ処理は前記被検査物の識別データを付加する処理を含む請求項１に記載された検査装置。
【請求項３】
前記データ処理は、さらに欠陥候補を抽出する処理を含む請求項１または2のいずれかの請求項に記載された検査装置。
【請求項４】
前記データ処理は、さらに記録手段に前記欠陥候補を記録する処理を含む請求項１乃至３のいずれか１の請求項に記載された検査装置。
【請求項５】
前記データ処理された暗領域または明領域の欠陥検査を行う欠陥分析手段をさらに有する請求項１乃至４のいずれか１の請求項に記載された検査装置。
【請求項６】
被検査物の画像データから被検査物の欠陥検査を行う検査方法であって、
前記被検査物に高照度の光を照射する高照度光照射工程と、
前記被検査物の画像データを取得する撮像工程と、
前記画像データの画素値が所定の閾値以上の領域を明領域とし、前記明領域以外の領域を暗領域として、前記暗領域に対して画像処理を行う第1の画像処理工程と、
前記被検査物に低照度の光を照射する低照度光照射工程と、
前記被検査物の画像データを取得する撮像工程と、
前記明領域に対して画像処理を行う第２の画像処理工程を有する検査方法。
【請求項７】
前記第１および第２の画像処理工程は少なくとも前記被検査物の識別番号を付加する工程を含む請求項６に記載された検査方法。
【請求項８】
前記第１および第２の画像処理工程は欠陥候補を抽出する工程を含む請求項６または７のいずれかの請求項に記載された検査方法。
【請求項９】
前記第１および第２の画像処理工程はさらに記録手段に前記欠陥候補を記録する記録工程を含む請求項６乃至８のいずれか１の請求項に記載された検査方法。
【請求項１０】
前記欠陥候補に対して欠陥検査を行う欠陥検査工程をさらに有する請求項６乃至９のいずれか１の請求項に記載された検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板回路パターン、ＬＳＩ回路パターンの欠陥を画像処理により自動的に検査する回路パターンの検査装置および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路パターンの検査装置は２組の回路パターンを比較して一致しない部分を欠陥として検出する方法が一般的である。２組の回路パターンは、隣接する２つの回路パターンを撮像したもの、あるいは１つが予め決定した基準パターンで他方が検査対象となるパターンとする方法などがある。
【０００３】
回路パターンの欠陥検査方法は、基準となるパターンと検査対象となる被検査物を比較し、その違いを欠陥として検出する方法が従来から提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、回路パターンの中にはソルダレジストを塗布してパターンを保護している部分がある。ソルダレジストは回路パターン中の銅箔部分の酸化防止や半田付けが予定されている部分以外の半田付けによる短絡防止や配線パターンの機械的な保護の目的で、回路パターン中の半田付け予定部分以外の部分に塗布される。
【０００５】
従ってソルダレジストには、電気絶縁性、耐熱性、耐候性などが要求される。そのため、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン、ポリイミド樹脂といった熱硬化性の樹脂が主として利用される。通常は目視検査時に検査員の視覚疲労を軽減するために緑色の半透明に着色されている。
【０００６】
つまり、回路パターン中には、緑色の半透明になった部分とそうでない部分が混在する場合がある。ソルダレジストを塗布された部分は、画像データとしては、輝度が低い部分となり、塗布されていない部分は輝度は高い部分となる。回路パターンの検査装置は、このように輝度の高い部分と低い部分の欠陥検査に対応する必要がある。
【０００７】
このような要求に対して、特許文献２では、検査装置に、ソルダレジスト塗布部分用とソルダレジストがない部分用の２種類の照明を用意する発明が開示されている。これらの２種類の照明はその設置角度が異なっており、照射角度の違う光を当てることで、ソルダレジストが塗布された部分とそうでない部分を区別しようとするものである。
【特許文献１】特公昭５９−０２４３６１号公報
【特許文献２】特開２００７−１３９６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２のように、被検査物である回路パターンに照射する光の角度を変更するだけでソルダレジストの有無を判断するのは以下の理由により容易ではない。特許文献２の場合、画像処理ルーチンは変わらないので、予め想定された階調を持つ画像処理方法に対応できるような画像データを画像処理ルーチンに渡す必要がある。しかし、照射する光の角度を変更するだけでは、ソルダレジストの種類や塗布厚などの条件に対応できず、ソルダレジストが有る部分と無い部分の画像データの輝度を同じにはできないからである。
【０００９】
また、光を斜めから照射した場合は、リード線表面の凹凸欠陥の検出精度が低下するという課題もあった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みて想到されたものである。すなわち、リード線表面の凹凸欠陥の検出精度を低下させることなく、しかも少ないステージ数でソルダレジストが塗布された部分とそうでない部分の欠陥検査を行える装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、被検査物に高い照度の光を照射し、ソルダレジストを塗布していない部分を白飛びの画像データとして取得し、画像データのうち白飛びになった領域以外の部分に対して画像処理による欠陥検査をおこなうことでソルダレジストが塗布された部分を検査するものである。
【００１２】
すなわち、本発明の検査装置は、
被検査物の画像データから被検査物の欠陥検査を行う装置であって、
被検査物に照射する光の照度が変更可能な照明手段と、
前期被検査物の画像データを取得する撮像手段と、
前記画像データの中で輝度が所定の閾値以下の領域から欠陥検査を行う画像処理手段を有する検査装置である。
【００１３】
また、本発明の検査方法は、
被検査物の画像データから被検査物の欠陥検査を行う方法であって、
被検査物に光を照射する工程と、
前記被検査物の画像データを取得する工程と、
前記画像データの中で輝度が所定の閾値以下の領域から欠陥検査を行うための画像処理を行う工程を有する検査方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、照射する光の光量を変化させてソルダレジストが塗布された部分の有無を判断するので、照明の照射角度は変らない。従って、リード線の表面の凹凸に対する検出感度が低下しないという効果を有する。また、検査ステージは、透過光および反射光を用いる１セットのステージでよく、装置の設置場所が狭くてよいという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の検査装置の説明を行う前に、本発明の検査装置の概念を簡単に説明する。本発明の検査装置では、まず、樹脂上に形成された回路パターンに、十分に明るい光を照射する。なお、本明細書では、この「十分に明るい光」を高照度光と呼ぶ。
【００１６】
十分に明るい光によって、ソルダレジスト層を通して下の回路パターンの画像データを得ることができる。しかし、その時には、ソルダレジストが塗布されていない部分は白飛びになってしまう。なお、「白飛び」とは、一定以上の明るさの被写体が真っ白に塗りつぶされてしまう現象のことをいう。また、本明細書では、画像データ中の画素値が最大値になる場合だけでなく、所定の閾値を超える場合を含めて「白飛び」と呼ぶ。
【００１７】
そこで、白飛びになった部分は画像処理の領域から除いて欠陥検査を行う。そして、次にソルダレジストが塗布されていない部分の回路パターンが認識できる程度の通常の明るさの光を回路パターンに照射し、白飛びになった部分について欠陥検査を行う。このように明るさを変えて得られる画像データの白飛びを利用してソルダレジストを塗布した領域を区別するのが本発明の検査装置である。なお、本明細書では白飛びになった部分を明領域と呼ぶ。また、「回路パターンが認識できる程度の通常の明るさの光」を低照度光と呼ぶ。
【００１８】
次に本発明の検査装置についての詳細を説明する。
図１に本発明の検査装置１の構成を示す。本発明の検査装置は、撮影手段１０、制御手段２０、ライト１１、光量調整手段１２、駆動手段３０、記憶手段４０、欠陥分析手段５０を含む。
【００１９】
撮影手段１０は、被検査物９０を撮影しその画像データＶｄを取得する。従って、光を電子データに変換するための光変換素子と、光変換素子に焦点を合わせるためのレンズ系を含む。光変換素子は、ラインメモリやＣＣＤ等が好適に利用することができる。レンズ系は特に限定されるものではないが、検査装置１で必要とされる画素の大きさから、レンズ系の焦点距離、画角、Ｆナンバー等は適宜設計されることができる。検査装置１で必要とされる画素の大きさは、検出すべき欠陥の大きさから求めることができる。
【００２０】
ライト１１は、被検査物９０に光を照射して撮影手段１０が撮影する画像データのＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を高くする。なお、ここではライト１１は被検査物９０に対して撮影手段１０と同じ側に設置した状態を示したが、被検査物９０に対して撮影手段１０と反対側に設置してもよい。反対側にライトを設置した場合は、被検査物９０の透過光による画像データを得ることができる。
【００２１】
ライト１１も特に限定されるものではないが、ハロゲンライト、蛍光灯、ＬＥＤなどが好適に利用することができる。ライト１１の発する光の波長も特に限定されるものではないが、連続した波長帯域の光からなる白色光や、複数色の混合による白色光などが好適に用いることができる。
【００２２】
光調整手段１２は、制御手段２０からの指示Ｃｌｄによって、ライト１１に電力Ｌｐｗを供給する。特に電力Ｌｐｗは連続的または段階的に大きさを変化させることができる。従って、可変電源が好適に用いることができる。
【００２３】
なお、光量調整手段１２は、これに限定されることなく、例えば照射する光の波長を変更したり、ライト１１と被検査物９０との間に着色された半透明のフィルタを挿入したりしてもよい。また、ライト１１と光量調整手段１２は高照度光と低照度光を照射できる必要がある。
【００２４】
駆動手段３０は、被検査物９０を撮影手段１０の下の所定の位置に設置する。駆動手段は特に限定されるものではなく、ベルトやローラーなどが利用できる。被検査物９０がテープ状になっている場合は、巻きだしリールや巻取りリールであってもよい。また、撮影手段１０を複数設けた場合は、撮影手段間で被検査物を移動させるようにしてもよい。なお、駆動手段３０の動作は制御手段２０からの駆動指示Ｃｄｖによって制御される。
【００２５】
制御手段２０は、検査装置１の動作を制御する。具体的には、駆動手段３０に駆動指示Ｃｄｖを送り、被検査物９０を所定の位置に設置させ、光量調整手段１２に対して照明指示Ｃｌｄを送り、被検査物９０に光をあて、撮影手段１０からの画像データＶｄを取得する制御を含む。
【００２６】
取得した画像データＶｄに対しては、制御手段２０自身が所定のデータ処理を行い、検査データＦｖとして記憶手段４０に記録する。検査データＦｖは、被検査物９０の画像データと制御手段２０によるデータ若しくはデータ処理の結果またはその両方を含んでよい。例えば、被検査物９０の識別データの付加や、画像データに含まれる欠陥候補の抽出であってもよい。
【００２７】
欠陥候補の抽出処理は、欠陥候補は被検査物９０の画像データＶｄと手本となるマスタパターンとの比較による処理であってもよい。従って、制御手段２０にはマスタパターンのデータを有しているか、図示していない別のメモリからロードしてくるようにしてもよい。
【００２８】
記憶手段４０に対しては欠陥分析手段５０がアクセスすることができる。欠陥分析手段５０は、記憶手段４０に要求指示Ｒｑを送り、記憶された検査データＦｖから欠陥と考えられる部分の部分的な画像データ（以後「部分画像データ」という）Ｐｖを取得する。欠陥分析手段５０は、部分画像データＰｖを分析し、欠陥の有無を表す結果Ｒｔを出力する。
【００２９】
記憶手段４０は半導体メモリや、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ  Ｄｒｉｖｅ）、ＤＶＤ、ＣＤなどが具体的に利用することができるが、記録再生ができ、データ転送速度が速いＨＤＤが好適に用いられる。
【００３０】
制御手段２０と欠陥分析手段５０は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ  Ｕｎｉｔ）と処理プログラムで実現することができる。これらは１つのＭＰＵで実現してもよいし、それぞれ別のＭＰＵで実現してもよい。また、ＭＰＵとプログラムではなく、ハードウェアで実現してもよい。
【００３１】
次に図２に制御手段２０の処理のフローを示し、制御手段２０の動作について説明する。制御手段２０は処理がスタートすると（ステップＳ１００）、処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。処理の終了は、予め決められた信号を受信した場合か、予め決められた数の検査が終了したかで判断してよい。終了の場合（ステップＳ１１０のＹ分岐）は、処理を終了する（ステップＳ１１１）。
【００３２】
処理を継続する場合（ステップＳ１１０のＮ分岐）は、被検査物９０を所定の位置に設定する（ステップＳ１２０）。これは駆動手段３０に対して駆動指示Ｃｄｖを送ることで実現される。被検査物９０が所定の位置に設定されたら、次に十分に明るい光（高照度光）を照射する（ステップＳ１３０）。十分に明るい光は光量調整手段１２に光量指示Ｃｌｄを送信し、光量調整手段１２がライト１１に大きな電力Ｌｐｗを供給することで実現される。
【００３３】
また、高照度光とは、回路パターン上に塗布されたソルダレジストを通して下の回路パターンの画像データが得られ、かつソルダレジストを塗布していない部分からの反射光が白飛びする程に輝度が高くなる程度である。
【００３４】
なお、ここで白飛びとは画像データが真っ白に塗りつぶされる事だけでなく、画像データが所定の閾値Ｔｈｗｏより高くなれば白飛びであるとする。
【００３５】
高照度光を照射したら、画像データＳｗｏを取得する（ステップＳ１４０）。この画像データＳｗｏはデータ中に白飛びを含む。また、取得した画像データＳｗｏに対してデータ処理を行い、欠陥候補を抽出し、検査データＦｖに含ませる。
【００３６】
図３にステップＳ１４０のさらに詳細なフローを示す。画像データＳｗｏを取得（ステップＳ２０２）した後、画像データＳｗｏ中で輝度が所定の閾値Ｔｈｗｏ以下の領域Ａを求める（ステップＳ２０３）。この処理の一例としては次のような処理が考えられる。まず、画像データＳｗｏ中の画素の値を逐次閾値Ｔｈｗｏと比較する。画像データＳｗｏ中の個々の画素は例えば８ビットや１０ビットといった量子化された輝度の値を有しており、その輝度の値と閾値Ｔｈｗｏを比較する。そして、閾値Ｔｈｗｏより輝度が大きい画素の値を全て輝度の最大値Ｉｍａｘに置き換える。
【００３７】
次に画素の値が最大値とそうでない部分の境界線を抽出する。ここで画素の値が最大値でない部分は画素の値が閾値Ｔｈｗｏより小さい画素である。従って得られる境界線で囲まれた領域が領域Ａとなる。領域Ａは例えば、境界線の始点と終点の画素の座標として得ても良い。また、領域Ａはソルダレジストが塗布された部分である。ここで領域Ａを暗領域と呼ぶ。一方、領域Ａ以外の領域を明領域と呼ぶ。明領域は画素の値が閾値Ｔｈｗｏより大きい領域であり、「白飛び」した領域でもある。なお、明領域の中では異物が多少暗く映る場合もあるが、明領域中の黒点は、暗領域には含めない。
【００３８】
次に暗領域の輝度調整を行う（ステップＡ２０４）。ソルダレジストが塗布された部分は強い照明を照射しているとはいえ、コントラストが低い画像データになる場合もある。そこで、暗領域の範囲については、輝度を調整してコントラストが出るように処理する。なお、輝度は画素の値（画素値）と同義であるので、輝度調整とは画素値調整とも言う。
【００３９】
具体的な処理の一例としては、次のような処理があげられる。暗領域内で最大の画素値をＡｍａｘとし、暗領域内で最小の画素値をＡｍｉｎとする。この時、暗領域内の任意の画素の値Ａｘは（１）式によって調整後の画素値Ｖａとして求めることができる。
【数１】
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・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００４０】
ここで、Ｉｍａｘは画素値の最大値である。右辺第３項は暗領域の画像データの値を画素値の最大値に変換するための倍率に相当する。右辺第２項の括弧は暗領域の画素値の中間値と画素値Ａｘとの差である。従って右辺の第２項と第３項によって、画素値の最大値がＩｍａｘとした場合の平均値Ｉｍａｘ／２からの距離として得られる。
【００４１】
右辺第１項は画素の最大値Ｉｍａｘの半分であるので、左辺のＶａは、画素値の最大値をＩｍａｘとする変換となる。すなわち、画素の最小値Ａｍｉｎから最大値Ａｍａｘである画像データを最小値がゼロから最大値Ｉｍａｘである画像データへの変換が行われたことになる。なお、この輝度調整は一例であって、この変換に限定されるものではない。
【００４２】
そして、暗領域の欠陥候補をＦｖに含める（ステップＳ２０５）。欠陥候補の抽出は、暗領域の画像データをマスタパターンと比較して、異なる部分を欠陥候補として抽出する。欠陥候補が含まれる画像データを部分画像データＰｖと呼ぶ。従って、ステップＳ２０５の処理は、部分画像データＰｖを検査データＦｖに含めることであるとも言える。その後ステップＳ１５０に戻る（ステップＳ２０６）。
【００４３】
なお、ステップＳ２０３でソルダレジストを塗布していない部分（白飛びの部分）を決定する際に、白飛びの領域の中に白飛びしていない部分を発見する場合がある。これはソルダレジストの塗布時にできたソルダレジストのピンホールと考えられる。このような部分については別途処理を行っても良いし、その旨を検査データＦｖに含めても良い。
【００４４】
図６（ａ）に暗領域６１の一例を示す。回路パターン全体は符号６０で表す領域であり、符号６２は白飛びした領域である。ソルダレジストを塗布した部分は符号６１で表され、強い光によってソルダレジスト下の回路パターン６３の画像データを得ることができる。
【００４５】
図２に戻って、次に照明を通常の照度に下げる（ステップＳ１５０）。通常の照度とは、ソルダレジストを塗布していない部分の画像データを取得できる程度の照度である。これは低照度光である。
【００４６】
そしてさらに画像データＳｎｏを取得する（ステップＳ１６０）。そして、ソルダレジストを塗布した領域を除いた領域（明領域）にたいして欠陥候補の抽出を行い検査データＦｖに含める。
【００４７】
図４にステップＳ１６０のさらに詳細なフローを示す。画像データＳｎｏを取得（ステップＳ３０２）した後、画像データＳｎｏ中で暗領域以外を明領域とする（ステップＳ３０３）。すなわち、画像データＳｗｏで白飛びしていた部分を明領域とする。画像データＳｗｏと画像データＳｎｏは全体の面積は変わらない。従って、画像データＳｗｏ中の暗領域の画素座標を画像データＳｎｏに当てはめることで明領域を定めることができる。
【００４８】
次に明領域の輝度調整を行う（ステップＳ３０４）。ただし、この工程はスキップされてもよい。明領域はソルダレジストが塗布されていない部分であるので、この部分の画像データを処理できるように照射する光の照度を設定するからである。
【００４９】
そして、明領域中の欠陥候補の抽出を行い、検査データＦｖに含める（ステップＳ３０５）。その後ステップＳ１７０に戻る。欠陥候補を含む画像データを部分画像データＰｖと呼ぶのは画像データＳｗｏの場合と同じである。
【００５０】
図６（ｂ）には明領域の画像データが得られる状態を示している。照明が通常状態（低照度光）になっているので、ソルダレジストを塗布した部分６１はほとんど黒つぶれになっている。ここは暗領域として識別されるので、この場合の検査領域全体６０から削除されてそれ以外の部分について欠陥候補の検出を行う。なお、符号６４は太いリード部分であるが、高照度光によってステップＳ１４０では白飛びになっていた部分である。
【００５１】
図２に戻って、最後に検査した回路パターンの識別コード等を添付して、検査データＦｖを完成させ出力する（ステップＳ１７０）。
【００５２】
図１に戻って、上記に説明したフローに従って、制御手段２０は検査データＦｖを作成し、これを記憶手段４０に記録する。欠陥分析手段５０は、記憶手段４０に対して部分画像データＰｖを要求する指示Ｒｑを送信し、部分画像データＰｖを得る。部分画像データＰｖは、欠陥候補を含む画像である。
【００５３】
なお、制御手段２０が取得した画像データに対して行うデータ処理は、記憶手段４０に記録する処理を含めて画像処理とも呼ぶ。本発明では制御手段２０は高照度光を照射した際と低照度光を照射した際の２回について画像処理を行う。これらをそれぞれ第１の画像処理および第２の画像処理と呼んでも良い。扱う対象が画像データであるからである。また、ここでは照明の切り替えを制御手段２０が行うこととしたが、被検査物の移動や、画像データの送信に基いて、駆動手段や撮像手段からの信号で切り替えても良い。
【００５４】
部分画像データＰｖに対して欠陥分析手段５０は、リード部分の連続性や、画像データの膨張、収縮といった処理によって欠陥の有無について分析を行う。分析の結果は、欠陥の有無を含む結果Ｒｔとして出力される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、回路パターンの検査装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の検査装置の構成を示す図である。
【図２】制御手段のフローを示す図である。
【図３】白飛びを含む画像の処理を示すフロー図である。
【図４】白飛びがない画像の処理を示すフロー図である。
【図５】白飛びをさせた場合とさせない場合の画像データを例示する図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  検査装置
１０  撮像手段
１１  ライト
１２  光量調整手段
２０  制御手段
３０  駆動手段
４０  記憶手段
５０  欠陥分析部
【図１】
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【図２】
2009186447.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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