JP5612969B2 - Appearance inspection apparatus and appearance inspection method - Google Patents
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Description
この発明は外観検査装置及び外観検査方法に関する。 The present invention relates to an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method.
特許文献１には、外観検査用画像と高さ測定用画像を用いてハンダの塗布状態の良否を判定する外観検査装置が記載されている。この装置は、クリームハンダの塗布エリアの面積と高さからクリームハンダの体積を求め、適正な塗布量であるかどうかを検査する。 Patent Document 1 describes an appearance inspection apparatus that determines the quality of solder application using an appearance inspection image and a height measurement image. This apparatus calculates | requires the volume of cream solder from the area and height of the application area | region of cream solder, and test | inspects whether it is an appropriate application quantity.
ところで、実装された電子部品や接合のためのハンダ等の高さを求める場合には通常、基板の表面が高さの基準とされる。よって、精度よく電子部品等の高さを求めるためには、基板表面の高さを正確に与えることが望まれる。しかし、同種の実装基板であっても個々の基板ごとに基板表面の高さにバラツキがあり必ずしも均一ではない。また、一枚の基板においても、基板平坦度のむらや、反り、たわみ、変形などの影響により、基板表面の高さは面内位置によって異なりうる。基板が大型であるほど反りやたわみの影響が大きくなる。 By the way, when the height of mounted electronic components, solder for bonding, etc. is obtained, the surface of the substrate is usually used as a reference for the height. Therefore, in order to obtain the height of an electronic component or the like with high accuracy, it is desired to accurately give the height of the substrate surface. However, even with the same type of mounting substrate, the height of the substrate surface varies from one substrate to another, and is not necessarily uniform. Further, even in a single substrate, the height of the substrate surface may vary depending on the in-plane position due to the influence of unevenness of substrate flatness, warpage, deflection, deformation, and the like. The larger the substrate, the greater the influence of warpage and deflection.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は、個々の基板についてその表面高さを特定することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and one object thereof is to specify the surface height of each substrate.
本発明の一態様は、基板と該基板に実装されている部品とを備える被検査体を撮像して得られる被検査体画像を使用して前記被検査体を検査するための外観検査装置である。この装置は、前記被検査体にパターンを投射する投射ユニットと、前記パターンが投射された前記被検査体のパターン画像に基づいて前記被検査体の表面の高さ分布を求める高さ測定部と、を備える。前記高さ測定部は、前記高さ分布における高さ値の出現頻度に基づいて基板表面の高さを特定する。 One aspect of the present invention is an appearance inspection apparatus for inspecting an inspection object using an inspection object image obtained by imaging the inspection object including a substrate and a component mounted on the substrate. is there. The apparatus includes a projection unit that projects a pattern onto the object to be inspected, and a height measuring unit that obtains a height distribution of the surface of the object to be inspected based on a pattern image of the object to be inspected on which the pattern is projected. . The height measuring unit specifies the height of the substrate surface based on the appearance frequency of height values in the height distribution.
本発明の別の態様は、電子部品を実装した実装基板の基板表面の高さを求めることを含む外観検査方法である。この方法は、実装基板上の高さ計測点間の相対高さを各計測点について示す該実装基板の高さ分布を作成するステップと、前記高さ分布における高さ値の出現頻度に基づいて基板表面の高さを特定するステップと、を備える。 Another aspect of the present invention is an appearance inspection method including determining a height of a substrate surface of a mounting substrate on which an electronic component is mounted. This method is based on the step of creating a height distribution of the mounting substrate indicating the relative height between the height measurement points on the mounting substrate for each measurement point, and the appearance frequency of the height value in the height distribution. Identifying the height of the substrate surface.
なお、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 In addition, what converted the expression of this invention between the method, an apparatus, a system, a computer program, a data structure, a recording medium, etc. is also effective as an aspect of this invention.
本発明によれば、基板の表面の高さを求めることができる。 According to the present invention, the height of the surface of the substrate can be obtained.
図１は、本発明の一実施形態に係る外観検査装置１０を模式的に示す図である。外観検査装置１０は、被検査体１２を撮像して得られる被検査体画像を使用して被検査体１２を検査する。被検査体１２は例えば、多数の電子部品が実装されている電子回路基板である。外観検査装置１０は、電子部品の実装状態の良否を被検査体画像に基づいて判定する。この検査は通常、各部品に対し複数の検査項目について行われる。検査項目とはすなわち良否判定を要する項目である。検査項目には例えば、部品そのものの欠品や位置ずれ、極性反転などの部品配置についての検査項目と、ハンダ付け状態や部品のリードピンの浮きなどの部品と基板との接続部についての検査項目とが含まれる。 FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an appearance inspection apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. The appearance inspection apparatus 10 inspects the inspection object 12 using an inspection object image obtained by imaging the inspection object 12. The device under test 12 is, for example, an electronic circuit board on which a large number of electronic components are mounted. The appearance inspection apparatus 10 determines the quality of the mounting state of the electronic component based on the inspected object image. This inspection is usually performed for a plurality of inspection items for each part. An inspection item is an item that requires pass / fail judgment. The inspection items include, for example, inspection items for component placement such as missing parts, misalignment, and polarity reversal of the components themselves, and inspection items for the connection part between the component and the board, such as soldered state and lead pin floating of the component. Is included.
外観検査装置１０は、被検査体１２を保持するための検査テーブル１４と、被検査体を照明し撮像する撮像ユニット１６と、検査テーブル１４に対し撮像ユニット１６を移動させるＸＹステージ１８と、撮像ユニット１６及びＸＹステージ１８を制御するための制御ユニット２０と、を含んで構成される。なお説明の便宜上、図１に示すように、検査テーブル１４の被検査体配置面をＸＹ平面とし、その配置面に垂直な方向（すなわち撮像ユニット１６による撮像方向）をＺ方向とする。 The appearance inspection apparatus 10 includes an inspection table 14 for holding the inspection object 12, an imaging unit 16 that illuminates and images the inspection object, an XY stage 18 that moves the imaging unit 16 relative to the inspection table 14, and an imaging And a control unit 20 for controlling the unit 16 and the XY stage 18. For convenience of explanation, as shown in FIG. 1, the inspected object arrangement surface of the inspection table 14 is an XY plane, and a direction perpendicular to the arrangement surface (that is, an imaging direction by the imaging unit 16) is a Z direction.
撮像ユニット１６は、ＸＹステージ１８の移動テーブル（図示せず）に取り付けられており、ＸＹステージ１８によりＸ方向及びＹ方向のそれぞれに移動可能である。ＸＹステージ１８は例えばいわゆるＨ型のＸＹステージである。よってＸＹステージ１８は、Ｙ方向に延びるＹ方向ガイドに沿って移動テーブルをＹ方向に移動させるＹリニアモータと、Ｙ方向ガイドをその両端で支持しかつ移動テーブルとＹ方向ガイドとをＸ方向に移動可能に構成されている２本のＸ方向ガイドとＸリニアモータと、を備える。なおＸＹステージ１８は、撮像ユニット１６をＺ方向に移動させるＺ移動機構をさらに備えてもよいし、撮像ユニット１６を回転させる回転機構をさらに備えてもよい。外観検査装置１０は、検査テーブル１４を移動可能とするＸＹステージをさらに備えてもよく、この場合、撮像ユニット１６を移動させるＸＹステージ１８は省略されてもよい。 The imaging unit 16 is attached to a moving table (not shown) of the XY stage 18 and can be moved in the X direction and the Y direction by the XY stage 18. The XY stage 18 is, for example, a so-called H-type XY stage. Therefore, the XY stage 18 supports the Y linear motor that moves the moving table in the Y direction along the Y direction guide extending in the Y direction, the Y direction guide at both ends thereof, and the moving table and the Y direction guide in the X direction. Two X-direction guides and an X linear motor configured to be movable are provided. The XY stage 18 may further include a Z moving mechanism that moves the imaging unit 16 in the Z direction, or may further include a rotation mechanism that rotates the imaging unit 16. The appearance inspection apparatus 10 may further include an XY stage that allows the inspection table 14 to move. In this case, the XY stage 18 that moves the imaging unit 16 may be omitted.
撮像ユニット１６は、カメラユニット２２と、照明ユニット２４と、投射ユニット２６と、を含んで構成される。一実施例においては、カメラユニット２２、照明ユニット２４、及び投射ユニット２６は一体の撮像ユニット１６として構成されていてもよい。この一体の撮像ユニット１６において、カメラユニット２２、照明ユニット２４、及び投射ユニット２６の相対位置は固定されていてもよいし、各ユニットが相対移動可能に構成されていてもよい。また、カメラユニット２２、照明ユニット２４、及び投射ユニット２６は別体とされ、別々に移動可能に構成されていてもよい。 The imaging unit 16 includes a camera unit 22, an illumination unit 24, and a projection unit 26. In one embodiment, the camera unit 22, the illumination unit 24, and the projection unit 26 may be configured as an integrated imaging unit 16. In the integrated imaging unit 16, the relative positions of the camera unit 22, the illumination unit 24, and the projection unit 26 may be fixed, or each unit may be configured to be relatively movable. In addition, the camera unit 22, the illumination unit 24, and the projection unit 26 may be separate and configured to be separately movable.
カメラユニット２２は、対象物の２次元画像を生成する撮像素子と、その撮像素子に画像を結像させるための光学系（例えばレンズ）とを含む。カメラユニット２２は例えばＣＣＤカメラである。カメラユニット２２の最大視野は、検査テーブル１４の被検査体載置区域よりも小さくてもよい。この場合、カメラユニット２２は、複数の部分画像に分割して被検査体１２の全体を撮像する。制御ユニット２０は、カメラユニット２２が部分画像を撮像するたびに次の撮像位置へとカメラユニット２２が移動されるようＸＹステージ１８を制御する。制御ユニット２０は、部分画像を合成して被検査体１２の全体画像を生成する。 The camera unit 22 includes an image sensor that generates a two-dimensional image of an object, and an optical system (for example, a lens) for forming an image on the image sensor. The camera unit 22 is, for example, a CCD camera. The maximum field of view of the camera unit 22 may be smaller than the inspection object placement area of the inspection table 14. In this case, the camera unit 22 divides the image into a plurality of partial images and images the entire inspection object 12. The control unit 20 controls the XY stage 18 so that the camera unit 22 is moved to the next imaging position every time the camera unit 22 captures a partial image. The control unit 20 synthesizes the partial images to generate an entire image of the inspection object 12.
なお、カメラユニット２２は、２次元の撮像素子に代えて、１次元画像を生成する撮像素子を備えてもよい。この場合、カメラユニット２２により被検査体１２を走査することにより、被検査体１２の全体画像を取得することができる。 Note that the camera unit 22 may include an image sensor that generates a one-dimensional image instead of the two-dimensional image sensor. In this case, the entire image of the inspection object 12 can be acquired by scanning the inspection object 12 with the camera unit 22.
照明ユニット２４は、カメラユニット２２による撮像のための照明光を被検査体１２の表面に投光するよう構成されている。照明ユニット２４は、カメラユニット２２の撮像素子により検出可能である波長域から選択された波長または波長域の光を発する１つまたは複数の光源を備える。照明光は可視光には限られず、紫外光やＸ線等を用いてもよい。光源が複数設けられている場合には、各光源は異なる波長の光（例えば、赤色、青色、及び緑色）を異なる投光角度で被検査体１２の表面に投光するよう構成される。 The illumination unit 24 is configured to project illumination light for imaging by the camera unit 22 onto the surface of the inspection object 12. The illumination unit 24 includes one or a plurality of light sources that emit light having a wavelength or wavelength range selected from a wavelength range that can be detected by the imaging element of the camera unit 22. The illumination light is not limited to visible light, and ultraviolet light, X-rays, or the like may be used. When a plurality of light sources are provided, each light source is configured to project light of different wavelengths (for example, red, blue, and green) onto the surface of the inspection object 12 at different projection angles.
一実施例においては、照明ユニット２４は、被検査体１２の検査面（すなわち撮像ユニット１６に対向する面）に垂直に照明光を投射する落射照明源２４ａと、被検査体１２の検査面に対し斜め方向から照明光を投射する側方照明源２４ｂと、を備えてもよい。落射照明源２４ａ及び側方照明源２４ｂはそれぞれリング照明源であってもよい。すなわち、落射照明源２４ａは、カメラユニット２２の光軸を包囲するリング照明源であり、被検査体１２の検査面に対し実質的に垂直に照明光を投射するようカメラユニット２２の近傍に配置されている。側方照明源２４ｂは、カメラユニット２２の光軸を包囲するリング照明源であり、被検査体１２の検査面に対し斜めに照明光を投射するよう落射照明源２４ａよりも外側に配置されている。 In one embodiment, the illumination unit 24 includes an epi-illumination source 24 a that projects illumination light perpendicularly to the inspection surface of the inspection object 12 (that is, the surface facing the imaging unit 16), and the inspection surface of the inspection object 12. On the other hand, a side illumination source 24b that projects illumination light from an oblique direction may be provided. Each of the epi-illumination source 24a and the side illumination source 24b may be a ring illumination source. In other words, the epi-illumination source 24 a is a ring illumination source that surrounds the optical axis of the camera unit 22, and is disposed in the vicinity of the camera unit 22 so as to project illumination light substantially perpendicular to the inspection surface of the inspection object 12. Has been. The side illumination source 24b is a ring illumination source that surrounds the optical axis of the camera unit 22, and is disposed outside the epi-illumination source 24a so as to project illumination light obliquely with respect to the inspection surface of the inspection object 12. Yes.
図１に示されるように、落射照明源２４ａは１つのリング照明源を含み、側方照明源２４ｂは複数（図においては２つ）のリング照明源を含んでもよい。例えば、落射照明源２４ａは青色照明源であり、側方照明源２４ｂは緑色照明源及び赤色照明源であってもよい。なお、これとは異なり、落射照明源２４ａが複数の照明源を含み、側方照明源２４ｂが１つの照明源を含んでもよい。あるいは、落射照明源２４ａ及び側方照明源２４ｂのそれぞれが赤色照明源、青色照明源、及び緑色照明源を含んでもよい。 As shown in FIG. 1, the epi-illumination source 24a may include one ring illumination source, and the side illumination source 24b may include a plurality (two in the figure) of ring illumination sources. For example, the epi-illumination source 24a may be a blue illumination source, and the side illumination source 24b may be a green illumination source and a red illumination source. Unlike this, the epi-illumination source 24a may include a plurality of illumination sources, and the side illumination source 24b may include one illumination source. Alternatively, each of the epi-illumination source 24a and the side illumination source 24b may include a red illumination source, a blue illumination source, and a green illumination source.
図１においては参考のため、落射照明源２４ａから投射され被検査体１２の検査面で反射してカメラユニット２２に投影される光束を破線の矢印で示している。また、側方照明源２４ｂ及び投射ユニット２６からの投射も同様に破線の矢印で示している。なお、図示される実施例においては落射照明源２４ａと側方照明源２４ｂとの間に投射ユニット２６が設けられているが、投射ユニット２６の配置はこれに限られず、例えば側方照明源２４ｂの外側に投射ユニット２６が設けられてもよい。 In FIG. 1, for reference, a light beam projected from the epi-illumination source 24a, reflected by the inspection surface of the inspection object 12 and projected onto the camera unit 22 is indicated by a broken-line arrow. Further, the projections from the side illumination source 24b and the projection unit 26 are similarly indicated by broken arrows. In the illustrated embodiment, the projection unit 26 is provided between the epi-illumination source 24a and the side illumination source 24b. However, the arrangement of the projection unit 26 is not limited to this, for example, the side illumination source 24b. The projection unit 26 may be provided on the outer side.
投射ユニット２６は、被検査体１２の検査面にパターンを投射する。パターンが投射された被検査体１２は、カメラユニット２２により撮像される。外観検査装置１０は、撮像された被検査体１２のパターン画像に基づいて被検査体の検査面の高さマップを作成する。制御ユニット２０は、投射パターンに対するパターン画像の局所的な不一致を検出し、その局所的な不一致に基づいてその部位の高さを求める。つまり、投射パターンに対する撮像パターンの変化が、検査面上の高さ変化に対応する。 The projection unit 26 projects a pattern onto the inspection surface of the inspection object 12. The inspected object 12 on which the pattern is projected is imaged by the camera unit 22. The appearance inspection apparatus 10 creates a height map of the inspection surface of the inspection object based on the imaged pattern image of the inspection object 12. The control unit 20 detects a local mismatch of the pattern image with respect to the projection pattern, and obtains the height of the part based on the local mismatch. That is, the change of the imaging pattern with respect to the projection pattern corresponds to the height change on the inspection surface.
投射パターンは、明線と暗線とが交互に周期的に繰り返される１次元の縞パターンであることが好ましい。投射ユニット２６は、被検査体１２の検査面に対し斜め方向から縞パターンを投影するよう配置されている。被検査体の検査面における高さの非連続は、縞パターン画像においてパターンのずれとして表れる。よって、パターンのずれ量から高さ差を求めることができる。一実施例においては、サインカーブに従って明るさが変化する縞パターンを用いるＰＭＰ（Ｐｈａｓｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）法により制御ユニット２０は高さマップを作成する。ＰＭＰ法においては縞パターンのずれ量がサインカーブの位相差に相当する。 The projection pattern is preferably a one-dimensional stripe pattern in which bright lines and dark lines are alternately and periodically repeated. The projection unit 26 is disposed so as to project a fringe pattern from an oblique direction with respect to the inspection surface of the inspection object 12. The height discontinuity on the inspection surface of the object to be inspected appears as a pattern shift in the fringe pattern image. Therefore, the height difference can be obtained from the pattern shift amount. In one embodiment, the control unit 20 creates a height map by a PMP (Phase Measurement Profilometry) method using a fringe pattern whose brightness changes according to a sine curve. In the PMP method, the amount of deviation of the fringe pattern corresponds to the phase difference of the sine curve.
投射ユニット２６は、パターン形成装置と、パターン形成装置を照明するための光源と、パターンを被検査体１２の検査面に投影するための光学系と、を含んで構成される。パターン形成装置は例えば、液晶ディスプレイ等のように所望のパターンを動的に生成しうる可変パターニング装置であってもよいし、ガラスプレート等の基板上にパターンが固定的に形成されている固定パターニング装置であってもよい。パターン形成装置が固定パターニング装置である場合には、固定パターニング装置を移動させる移動機構を設けるか、あるいはパターン投影用の光学系に調整機構を設けることにより、パターンの投影位置を可変とすることが好ましい。また、投射ユニット２６は、異なるパターンをもつ複数の固定パターニング装置を切替可能に構成されていてもよい。 The projection unit 26 includes a pattern forming device, a light source for illuminating the pattern forming device, and an optical system for projecting the pattern onto the inspection surface of the inspection object 12. For example, the pattern forming apparatus may be a variable patterning apparatus that can dynamically generate a desired pattern such as a liquid crystal display, or a fixed patterning in which a pattern is fixedly formed on a substrate such as a glass plate. It may be a device. When the pattern forming apparatus is a fixed patterning apparatus, the projection position of the pattern can be made variable by providing a moving mechanism for moving the fixed patterning apparatus or by providing an adjustment mechanism in the optical system for pattern projection. preferable. The projection unit 26 may be configured to be able to switch between a plurality of fixed patterning devices having different patterns.
投射ユニット２６は、カメラユニット２２の周囲に複数設けられていてもよい。複数の投射ユニット２６は、それぞれ異なる投射方向から被検査体１２にパターンを投影するよう配置されている。このようにすれば、検査面における高さ差によって影となりパターンが投影されない領域を小さくすることができる。 A plurality of projection units 26 may be provided around the camera unit 22. The plurality of projection units 26 are arranged so as to project patterns onto the inspection object 12 from different projection directions. In this way, it is possible to reduce an area where a pattern is not projected due to a shadow due to a height difference on the inspection surface.
一実施例においては３つの投射ユニット２６がカメラユニット２２の周囲に設けられてもよい。例えば、図示されるように第１投射ユニット２６ａに対向して第２投射ユニット２６ｂが配置され、第１投射ユニット２６ａと第２投射ユニット２６ｂとの中間にカメラユニット２２が配置される。第３投影ユニット（図示せず）は、第１投射ユニット２６ａ及び第２投射ユニット２６ｂの配置面（図１の紙面）の面外に配置される。例えば第３投影ユニットは、第１投射ユニット２６ａ及び第２投射ユニット２６ｂの配置面に垂直でカメラユニット２２の光軸を含む面に沿って配置される。各投射ユニットはカメラユニット２２から等距離に配置される。 In one embodiment, three projection units 26 may be provided around the camera unit 22. For example, as shown in the drawing, the second projection unit 26b is disposed to face the first projection unit 26a, and the camera unit 22 is disposed between the first projection unit 26a and the second projection unit 26b. The third projection unit (not shown) is arranged out of the plane of arrangement of the first projection unit 26a and the second projection unit 26b (the sheet of FIG. 1). For example, the third projection unit is arranged along a plane that is perpendicular to the arrangement plane of the first projection unit 26 a and the second projection unit 26 b and includes the optical axis of the camera unit 22. Each projection unit is arranged at an equal distance from the camera unit 22.
第１投射ユニット２６ａ及び第２投射ユニット２６ｂが南北方向から被検査体１２にパターンを投影するとしたら、第３投影ユニットは東（または西）から被検査体１２にパターンを投影するということである。このように少なくとも３つの投射ユニット２６を配置することにより、基板に実装された電子部品による死角を実質的になくすことができる。第３投影ユニットは、基板表面からの高さが所定値を超える実装部品がある場合に被検査体１２を撮像するようにしてもよい。 If the first projection unit 26a and the second projection unit 26b project the pattern onto the inspection object 12 from the north-south direction, the third projection unit projects the pattern onto the inspection object 12 from the east (or west). . By arranging at least three projection units 26 in this way, it is possible to substantially eliminate blind spots caused by electronic components mounted on the board. The third projection unit may pick up an image of the inspected object 12 when there is a mounted component whose height from the substrate surface exceeds a predetermined value.
図１に示す制御ユニット２０は、本装置全体を統括的に制御するもので、ハードウエアとしては、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現され、ソフトウエアとしてはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。 The control unit 20 shown in FIG. 1 controls the entire apparatus as a whole. The hardware is realized by a CPU, memory, or other LSI of any computer, and the software is loaded into the memory. It is realized by a program or the like, but here, functional blocks realized by their cooperation are drawn. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.
図１には、制御ユニット２０の構成の一例が示されている。制御ユニット２０は、検査制御部２８とメモリ３０とを含んで構成される。検査制御部２８は、高さ測定部３２と検査データ処理部３４と検査部３６とを含んで構成される。また、外観検査装置１０は、ユーザまたは他の装置からの入力を受け付けるための入力部３８と、検査に関連する情報を出力するための出力部４０とを備えており、入力部３８及び出力部４０はそれぞれ制御ユニット２０に接続されている。入力部３８は例えば、ユーザからの入力を受け付けるためのマウスやキーボード等の入力手段や、他の装置との通信をするための通信手段を含む。出力部４０は、ディスプレイやプリンタ等の公知の出力手段を含む。 FIG. 1 shows an example of the configuration of the control unit 20. The control unit 20 includes an inspection control unit 28 and a memory 30. The inspection control unit 28 includes a height measuring unit 32, an inspection data processing unit 34, and an inspection unit 36. In addition, the appearance inspection apparatus 10 includes an input unit 38 for receiving input from a user or another device, and an output unit 40 for outputting information related to the inspection. The input unit 38 and the output unit 40 are each connected to the control unit 20. The input unit 38 includes, for example, input means such as a mouse and a keyboard for receiving input from the user, and communication means for communicating with other devices. The output unit 40 includes known output means such as a display and a printer.
検査制御部２８は、入力部３８からの入力及びメモリ３０に記憶されている検査関連情報に基づいて、検査のための各種制御処理を実行するよう構成されている。検査関連情報には、被検査体１２の２次元画像、被検査体１２の高さマップ、及び基板検査データが含まれる。検査に先立って、検査データ処理部３４は、すべての検査項目に合格することが保証されている被検査体１２の２次元画像及び高さマップを使用して基板検査データを作成する。検査部３６は、作成済みの基板検査データと、検査されるべき被検査体１２の２次元画像及び高さマップとに基づいて検査を実行する。 The inspection control unit 28 is configured to execute various control processes for inspection based on the input from the input unit 38 and the inspection related information stored in the memory 30. The inspection related information includes a two-dimensional image of the inspection object 12, a height map of the inspection object 12, and substrate inspection data. Prior to the inspection, the inspection data processing unit 34 creates the substrate inspection data using the two-dimensional image and the height map of the inspection object 12 that are guaranteed to pass all inspection items. The inspection unit 36 performs an inspection based on the generated substrate inspection data and the two-dimensional image and height map of the inspection object 12 to be inspected.
基板検査データは基板の品種ごとに作成される検査データである。基板検査データはいわば、その基板に実装された部品ごとの検査データの集合体である。各部品の検査データは、その部品に必要な検査項目、各検査項目についての画像上の検査区域である検査ウインドウ、及び各検査項目について良否判定の基準となる検査基準を含む。検査ウインドウは各検査項目について１つまたは複数設定される。例えば部品のハンダ付けの良否を判定する検査項目においては通常、その部品のハンダ付け領域の数と同数の検査ウィンドウがハンダ付け領域の配置に対応する配置で設定される。また、被検査体画像に所定の画像処理をした画像を使用する検査項目については、その画像処理の内容も検査データに含まれる。 The board inspection data is inspection data created for each type of board. The board inspection data is a collection of inspection data for each component mounted on the board. The inspection data of each part includes an inspection item necessary for the part, an inspection window that is an inspection area on the image for each inspection item, and an inspection standard that is a criterion for pass / fail judgment for each inspection item. One or a plurality of inspection windows are set for each inspection item. For example, in an inspection item for determining whether or not a part is soldered, the same number of inspection windows as the number of soldering areas of the part are usually set in an arrangement corresponding to the arrangement of the soldering areas. In addition, for inspection items that use an image that has been subjected to predetermined image processing on the object image, the contents of the image processing are also included in the inspection data.
検査データ処理部３４は、基板検査データ作成処理として、その基板に合わせて検査データの各項目を設定する。例えば検査データ処理部３４は、その基板の部品レイアウトに適合するように各検査ウインドウの位置及び大きさを各検査項目について自動的に設定する。検査データ処理部３４は、検査データのうち一部の項目についてユーザの入力を受け付けるようにしてもよい。例えば、検査データ処理部３４は、ユーザによる検査基準のチューニングを受け入れるようにしてもよい。検査基準は高さ情報を用いて設定されてもよい。 The inspection data processing unit 34 sets each item of inspection data according to the board as the board inspection data creation process. For example, the inspection data processing unit 34 automatically sets the position and size of each inspection window for each inspection item so as to match the component layout of the board. The inspection data processing unit 34 may accept user input for some items of the inspection data. For example, the inspection data processing unit 34 may accept tuning of inspection standards by the user. The inspection standard may be set using height information.
検査制御部２８は、基板検査データ作成の前処理として被検査体１２の撮像処理を実行する。この被検査体１２はすべての検査項目に合格しているものが用いられる。撮像処理は上述のように、照明ユニット２４により被検査体１２を照明しつつ撮像ユニット１６と検査テーブル１４との相対移動を制御し、被検査体１２の部分画像を順次撮影することにより行われる。被検査体１２の全体がカバーされるように複数の部分画像が撮影される。検査制御部２８は、これら複数の部分画像を合成し、被検査体１２の検査面全体を含む基板全面画像を生成する。検査制御部２８は、メモリ３０に基板全面画像を記憶する。 The inspection control unit 28 executes an imaging process for the object to be inspected 12 as a pre-process for creating board inspection data. As this inspected object 12, one that passes all inspection items is used. As described above, the imaging process is performed by sequentially taking partial images of the inspection object 12 by controlling the relative movement between the imaging unit 16 and the inspection table 14 while illuminating the inspection object 12 by the illumination unit 24. . A plurality of partial images are photographed so that the entire inspection object 12 is covered. The inspection control unit 28 synthesizes the plurality of partial images and generates a whole substrate image including the entire inspection surface of the inspection object 12. The inspection control unit 28 stores the entire board image in the memory 30.
また、検査制御部２８は、高さマップ作成のための前処理として、投射ユニット２６により被検査体１２にパターンを投射しつつ撮像ユニット１６と検査テーブル１４との相対移動を制御し、被検査体１２のパターン画像を分割して順次撮影する。投射されるパターンは好ましくは、ＰＭＰ法に基づきサインカーブに従って明るさが変化する縞パターンである。検査制御部２８は、撮影した分割画像を合成し、被検査体１２の検査面全体のパターン画像を生成する。検査制御部２８は、メモリ３０にパターン画像を記憶する。なお、全体ではなく検査面の一部についてパターン画像を生成するようにしてもよい。 In addition, the inspection control unit 28 controls the relative movement between the imaging unit 16 and the inspection table 14 while projecting a pattern onto the inspection object 12 by the projection unit 26 as pre-processing for creating a height map. The pattern image of the body 12 is divided and photographed sequentially. The projected pattern is preferably a stripe pattern whose brightness changes according to a sine curve based on the PMP method. The inspection control unit 28 combines the captured divided images and generates a pattern image of the entire inspection surface of the inspection object 12. The inspection control unit 28 stores the pattern image in the memory 30. Note that the pattern image may be generated for a part of the inspection surface instead of the whole.
高さ測定部３２は、撮像パターン画像上のパターンに基づいて被検査体１２の検査面全体の高さマップを作成する。高さ測定部３２はまず、撮像パターン画像と基準パターン画像との局所的な位相差を画像全体について求めることにより、被検査体１２の検査面の位相差マップを求める。基準パターン画像とは、投射ユニット２６により投射されたパターン画像（つまり投射ユニット２６に内蔵されているパターン形成装置が生成した画像）である。高さ測定部３２は、高さ測定の基準となる基準面と位相差マップとに基づいて被検査体１２の高さマップを作成する。基準面は例えば、検査される電子回路基板の基板表面である。基準面は必ずしも平面ではなくてもよく、基板の反り等の変形が反映された曲面であってもよい。基準面は、ユーザの入力等により予め指定されてもよいし、例えば後述の基板表面高さ測定方法により個々の基板ごとに求めてもよい。 The height measuring unit 32 creates a height map of the entire inspection surface of the inspection object 12 based on the pattern on the captured pattern image. First, the height measuring unit 32 obtains a phase difference map of the inspection surface of the inspection object 12 by obtaining a local phase difference between the captured pattern image and the reference pattern image for the entire image. The reference pattern image is a pattern image projected by the projection unit 26 (that is, an image generated by a pattern forming device built in the projection unit 26). The height measurement unit 32 creates a height map of the object 12 to be inspected based on a reference plane serving as a reference for height measurement and a phase difference map. The reference surface is, for example, the substrate surface of the electronic circuit board to be inspected. The reference surface is not necessarily a flat surface, and may be a curved surface reflecting deformation such as warpage of the substrate. The reference plane may be designated in advance by a user input or the like, or may be obtained for each substrate by, for example, a substrate surface height measuring method described later.
高さ測定部３２は、具体的には、撮像パターン画像の各画素と、当該画素に対応する基準パターン画像の画素とで縞パターンの位相差を求める。高さ測定部３２は、位相差を高さに換算する。高さへの換算は、当該画素近傍における局所的な縞幅を用いて行われる。撮像パターン画像上の縞幅が場所により異なるのを補償するためである。検査面上での位置により投射ユニット２６からの距離が異なるために、基準パターンの縞幅が一定であっても、検査面のパターン投影領域の一端から他端へと線形に縞幅が変化してしまうからである。高さ測定部３２は、換算された高さと基準面とに基づいて基準面からの高さを求め、被検査体１２の高さマップを作成する。 Specifically, the height measuring unit 32 obtains the phase difference of the fringe pattern between each pixel of the captured pattern image and the pixel of the reference pattern image corresponding to the pixel. The height measuring unit 32 converts the phase difference into a height. Conversion to height is performed using a local stripe width in the vicinity of the pixel. This is to compensate for the fact that the stripe width on the captured pattern image varies depending on the location. Since the distance from the projection unit 26 differs depending on the position on the inspection surface, the stripe width linearly changes from one end to the other end of the pattern projection area on the inspection surface even if the stripe width of the reference pattern is constant. Because it will end up. The height measuring unit 32 obtains the height from the reference surface based on the converted height and the reference surface, and creates a height map of the device under test 12.
一実施形態に係る高さ測定方法を説明する。縞パターン投射領域の１つの計測点に着目すると、空間的に位相をずらしながら縞パターンを投射したときに（言い換えれば、縞の反復する方向に縞パターンを走査したときに）、その計測点の明るさは周期的に変動する。色や反射率等の計測点の表面特性に応じて計測点ごとに平均の明るさは異なるものの、どの計測点においても縞パターンに対応する周期的な明るさ変動が生じる。よって、計測点を例えば最も明るくするときの縞パターンの位相がその計測点の高さ情報を表すことになる。一般化すれば、周期的明るさ変動の初期位相が各計測点の高さ情報を与えると言える。 A height measurement method according to an embodiment will be described. Focusing on one measurement point in the stripe pattern projection area, when the stripe pattern is projected while spatially shifting the phase (in other words, when the stripe pattern is scanned in the direction in which the stripe repeats), the measurement point The brightness varies periodically. Although the average brightness differs for each measurement point according to the surface characteristics of the measurement point such as color and reflectance, periodic brightness fluctuations corresponding to the fringe pattern occur at any measurement point. Therefore, for example, the phase of the fringe pattern when the measurement point is brightest represents the height information of the measurement point. In general, it can be said that the initial phase of the periodic brightness fluctuation gives the height information of each measurement point.
ＰＭＰ法では原理的に１種の縞パターンについて位相をずらして少なくとも３回、典型的には４回の撮像が必要とされている。縞パターンが正弦波であることに対応して各計測点の明るさ変動も正弦波となる。縞のピッチは既知であるから、明るさの平均値、振幅、及び初期位相が明らかとなれば明るさ変動を表す正弦波が特定される。これら３つの変数は、少なくとも３枚の撮像画像から計測点の明るさ測定値を得ることにより決定することができる。また、１つの縞パターンを９０度ずつ位相をずらして４回撮像したときのある画素の輝度をそれぞれｌ０乃至ｌ３とすると、その画素にあたる計測点の初期位相φはｔａｎ（φ）＝（ｌ３−ｌ１）／（ｌ２−ｌ０）で表されることが知られている。縞パターンのピッチをＰとすると縞パターンのずれ量はＰ＊（φ／２π）で求められる。パターンの投射角度を用いてパターンずれ量からその位置の高さを求めることができる。 In principle, the PMP method requires imaging at least three times, typically four times, with respect to one type of fringe pattern with the phase shifted. Corresponding to the fringe pattern being a sine wave, the brightness fluctuation at each measurement point is also a sine wave. Since the pitch of the fringes is known, a sine wave representing a variation in brightness is specified if the average value, amplitude, and initial phase of brightness are revealed. These three variables can be determined by obtaining brightness measurement values of measurement points from at least three captured images. Also, assuming that the luminance of a pixel when a single fringe pattern is imaged four times with a phase shift of 90 degrees is l 0 to l 3 , the initial phase φ of the measurement point corresponding to that pixel is tan (φ) = ( It is known that l 3 −l 1 ) / (l 2 −l 0 ). When the pitch of the fringe pattern is P, the amount of deviation of the fringe pattern is obtained by P * (φ / 2π). The height of the position can be obtained from the pattern deviation amount using the projection angle of the pattern.
このようにして、高さ測定部３２は、高さ情報に基づいて、実装基板上の高さ計測点間の相対高さを各計測点について示す実装基板高さ分布を作成する。高さ測定部３２は、特定された基板表面高さと実装基板高さ分布とに基づいて、基板表面を基準面とする高さ分布を求めることができる。 In this way, the height measurement unit 32 creates a mounting board height distribution indicating the relative height between the height measurement points on the mounting board for each measurement point, based on the height information. The height measuring unit 32 can obtain a height distribution with the substrate surface as a reference plane based on the specified substrate surface height and the mounted substrate height distribution.
検査制御部２８は、被検査体１２の高さマップが有する高さ情報を被検査体１２の２次元画像の各画素に対応づけることにより、高さ分布を有する被検査体画像を作成してもよい。検査制御部２８は、高さ分布付き被検査体画像に基づいて被検査体１２の３次元モデリング表示を行うようにしてもよい。また、検査制御部２８は、２次元の被検査体画像に高さ分布を重ね合わせて出力部４０に表示してもよい。例えば、被検査体画像を高さ分布により色分け表示するようにしてもよい。図２は、被検査体画像の一例であり、図３は、図２に示される被検査体画像の高さ分布をグレースケールで表示したものである。 The inspection control unit 28 creates an inspection object image having a height distribution by associating the height information of the height map of the inspection object 12 with each pixel of the two-dimensional image of the inspection object 12. Also good. The inspection control unit 28 may perform three-dimensional modeling display of the inspection object 12 based on the inspection object image with height distribution. Further, the inspection control unit 28 may superimpose the height distribution on the two-dimensional object image and display it on the output unit 40. For example, the inspected object image may be displayed in different colors according to the height distribution. FIG. 2 shows an example of the inspection object image, and FIG. 3 shows the height distribution of the inspection object image shown in FIG. 2 in gray scale.
図４は、本発明の一実施形態に係る検査処理を説明するためのフローチャートである。外観検査装置１０は、作成済みの基板検査データを用いて検査対象の電子回路基板の検査を行う。まず外観検査装置１０は、基板全面画像を作成する（Ｓ１０）。基板全面画像は、上述のように基板検査データ作成の前処理として説明した方法と同様にして作成される。すなわち、外観検査装置１０は、撮像ユニット１６により電子回路基板を分割して撮影し、得られた画像を合成する。このようにして、外観検査装置１０は、撮像ユニット１６に対向する電子基板の全面の２次元画像である基板全面画像を作成する。基板全面画像は図２に示される画像と同様の画像である。 FIG. 4 is a flowchart for explaining an inspection process according to an embodiment of the present invention. The appearance inspection apparatus 10 inspects an electronic circuit board to be inspected using the generated board inspection data. First, the appearance inspection apparatus 10 creates an entire substrate image (S10). The entire board image is created in the same manner as described above as the preprocessing for creating the board inspection data. That is, the appearance inspection apparatus 10 divides and shoots the electronic circuit board with the imaging unit 16 and synthesizes the obtained images. In this way, the appearance inspection apparatus 10 creates a whole board image that is a two-dimensional image of the whole electronic board facing the imaging unit 16. The entire substrate image is the same as the image shown in FIG.
次に、外観検査装置１０は、基板全面高さマップを作成する（Ｓ１１）。基板全面高さマップは、上述の方法と同様にして作成される。すなわち、外観検査装置１０は、撮像ユニット１６により電子回路基板にパターンを投射しつつ分割して撮影する。得られた分割画像から基板全体のパターン画像を合成する。外観検査装置１０は、撮像ユニット１６に対向する電子回路基板の全面の高さマップをパターン画像に基づいて作成する。基板全面高さマップは、例えば図３に示される形式で外観検査装置１０の表示部に表示される。 Next, the appearance inspection apparatus 10 creates a substrate whole surface height map (S11). The entire board height map is created in the same manner as described above. That is, the appearance inspection apparatus 10 divides and shoots images while projecting a pattern onto the electronic circuit board by the imaging unit 16. A pattern image of the entire substrate is synthesized from the obtained divided images. The appearance inspection apparatus 10 creates a height map of the entire surface of the electronic circuit board facing the imaging unit 16 based on the pattern image. The entire board height map is displayed on the display unit of the appearance inspection apparatus 10 in the format shown in FIG. 3, for example.
外観検査装置１０は、基板全面画像に基板検査データを適用してその基板の検査を実行する（Ｓ１２）。外観検査装置１０は、基板全面画像に基板検査データを適用することにより、各検査項目に必要な検査ウインドウを基板全面画像上に設定する。検査項目によっては、基板全面画像に画像処理をして得られる専用の画像を用いて検査する場合もある。この場合、外観検査装置１０は、基板検査データに基づいてその専用画像上に検査ウインドウを設定する。外観検査装置１０は、検査ウインドウごとに検査基準に従って各検査項目の良否を判定する。 The appearance inspection apparatus 10 applies the substrate inspection data to the entire substrate image and inspects the substrate (S12). The appearance inspection apparatus 10 sets the inspection window necessary for each inspection item on the entire substrate image by applying the substrate inspection data to the entire substrate image. Depending on the inspection item, an inspection may be performed using a dedicated image obtained by performing image processing on the entire substrate image. In this case, the appearance inspection apparatus 10 sets an inspection window on the dedicated image based on the substrate inspection data. The appearance inspection apparatus 10 determines pass / fail of each inspection item according to the inspection standard for each inspection window.
検査基準は高さについてのしきい値であってもよい。すなわち外観検査装置１０は、基板全面高さマップから得られる検査ウインドウ内の高さ分布に基づいて良否を判定してもよい。外観検査装置１０は、高さ情報を用いて設定された検査基準に基づいて被検査体１２の検査をする検査部３６をさらに備えてもよい。高さ情報を検査基準に用いることにより、２次元画像からは判定が必ずしも容易ではない検査項目について精度よく判定し得る。例えば、電子部品のリードの浮きを簡単なアルゴリズムで精度よく判定することができる。リードピンが基板表面に接続されずに上方に浮いているか否かを上方から撮像した２次元画像により識別することは必ずしも容易ではない。本実施形態によればリードピン背面の高さを測定することができるので、浮きの有無を精度よく判別することができる。外観検査装置１０は、検査結果を出力して処理を終了する。 The inspection criterion may be a threshold for height. In other words, the appearance inspection apparatus 10 may determine pass / fail based on the height distribution in the inspection window obtained from the entire board height map. The appearance inspection apparatus 10 may further include an inspection unit 36 that inspects the inspected object 12 based on the inspection standard set using the height information. By using the height information as an inspection standard, it is possible to accurately determine an inspection item that is not always easy to determine from a two-dimensional image. For example, the floating of the lead of the electronic component can be accurately determined with a simple algorithm. It is not always easy to identify whether or not the lead pin floats upward without being connected to the substrate surface by a two-dimensional image captured from above. According to the present embodiment, since the height of the back surface of the lead pin can be measured, it is possible to accurately determine the presence or absence of floating. The appearance inspection apparatus 10 outputs the inspection result and ends the process.
なお、基板全面画像を作成してから基板全面高さマップを作成する代わりに、基板全面高さマップを先に作成するようにしてもよい。また、外観検査装置１０は、基板全面画像と基板全面高さマップとを並行して作成してもよい。この場合、被検査体１２のある部分領域に対し照明ユニット２４及び投射ユニット２６の照明及びパターン投射のもとで順次撮像したうえで次の部分領域の撮像のための撮像ユニット１６と検査テーブル１４との相対移動がなされるように、撮像ユニット１６及びＸＹステージ１８が制御されてもよい。また、外観検査装置１０は、被検査体１２の全体ではなく一部の領域について２次元画像及び高さマップを作成し、その領域について検査をするようにしてもよい。 Instead of creating the substrate whole surface height map after creating the substrate whole surface image, the substrate whole surface height map may be created first. Further, the appearance inspection apparatus 10 may create the entire substrate image and the entire substrate height map in parallel. In this case, the imaging unit 16 and the inspection table 14 for imaging the next partial area after sequentially imaging a partial area of the inspection object 12 under illumination and pattern projection of the illumination unit 24 and the projection unit 26. The imaging unit 16 and the XY stage 18 may be controlled so as to be moved relative to each other. Further, the appearance inspection apparatus 10 may create a two-dimensional image and a height map for a part of the area to be inspected instead of the whole object 12 and inspect the area.
図５は、本発明の一実施形態に係る基板表面高さの測定方法を説明するための図である。基板表面は上述のように高さ測定の基準面として使用される。高さ測定部３２は、高さ分布における高さ値の出現頻度に基づいて基板表面の高さを特定する。経験的に見て、部品が実装されていても露出された基板表面の割合は相当大きいと考えられる。また実装された部品は種類ごとに異なる種々の高さ値をもつと考えられる。よって、上述の高さマップにおいて基板表面を表す高さ値の出現頻度は相対的に大きくなるはずである。 FIG. 5 is a diagram for explaining a method for measuring a substrate surface height according to an embodiment of the present invention. The substrate surface is used as a reference surface for height measurement as described above. The height measuring unit 32 specifies the height of the substrate surface based on the appearance frequency of the height value in the height distribution. From experience, it is considered that the ratio of the exposed substrate surface is considerably large even if the components are mounted. In addition, the mounted components are considered to have various height values that differ from one type to another. Therefore, the appearance frequency of the height value representing the substrate surface in the above-described height map should be relatively large.
そこで、高さ測定部３２は、高さ値の出現頻度を表す度数分布に現れるピークの高さ値を基板表面の高さとする。このようにして、実装基板表面の高さ分布から容易に基板表面の高さを求めることができる。また、実装基板の実装状態や基板ごとのバラツキについての情報を予め準備または取得することなく個々の基板ごとに基板表面の高さを求めることができる。 Therefore, the height measuring unit 32 sets the height value of the peak appearing in the frequency distribution indicating the appearance frequency of the height value as the height of the substrate surface. In this way, the height of the substrate surface can be easily obtained from the height distribution of the mounting substrate surface. In addition, the height of the substrate surface can be obtained for each individual substrate without preparing or acquiring information about the mounting state of the mounting substrate and the variation for each substrate in advance.
図５に示されるように、被検査体１２は、基板表面７０を有する基板本体７２に高さの異なる複数の電子部品７４、７６、７８が実装されている。基板本体７２には貫通孔８０も形成されている。この被検査体１２の高さマップの各画素のもつ高さ値を度数分布で表したものを図５の右側に示す。この度数分布の縦軸は高さ値を示し、横軸はその高さ値をもつ画素数（すなわち面積）を示す。ピークが大きいほど、そのピークが示す高さをもつ基板上の面積が広いということである。 As shown in FIG. 5, in the device under test 12, a plurality of electronic components 74, 76 and 78 having different heights are mounted on a substrate body 72 having a substrate surface 70. A through hole 80 is also formed in the substrate body 72. The right side of FIG. 5 shows the height value of each pixel in the height map of the inspection object 12 expressed by a frequency distribution. The vertical axis of the frequency distribution indicates the height value, and the horizontal axis indicates the number of pixels (that is, the area) having the height value. The larger the peak, the wider the area on the substrate having the height indicated by the peak.
図５に示す例においては、高さ値の最小値がｈ０で最大値がｈ４であり、被検査体１２はこの最小値ｈ０から最大値ｈ４の範囲の高さを持つ。この度数分布は主なピークを３つ持つ。小さいほうから第１ピークｈ１、第２ピークｈ２、第３ピークｈ３である。基板表面７０を設置面としてその上に各電子部品が搭載されるから基板表面７０の高さは小さい値をとるはずである。また、被検査体１２に高密度に部品が実装される場合には露出されている基板表面７０の基板全面に占める比率は小さくなり、必ずしも最大のピークが基板表面７０であるとも限らない。よって、高さ測定部３２は、度数分布において最小の高さ値をもつピークである第１ピークｈ１を基板表面７０の高さであると判定する。なお図示の例では、第２ピークｈ２、第３ピークｈ３はそれぞれ電子部品７８、７６の高さを表すと考えられる。 In the example shown in FIG. 5, the minimum height value is h 0 and the maximum value is h 4 , and the device under test 12 has a height in the range from the minimum value h 0 to the maximum value h 4 . This frequency distribution has three main peaks. From the smallest, they are the first peak h 1 , the second peak h 2 , and the third peak h 3 . Since each electronic component is mounted on the substrate surface 70 as an installation surface, the height of the substrate surface 70 should be a small value. Further, when components are mounted on the device under test 12 with high density, the ratio of the exposed substrate surface 70 to the entire surface of the substrate is small, and the maximum peak is not necessarily the substrate surface 70. Therefore, the height measuring unit 32 determines that the first peak h 1 that is the peak having the minimum height value in the frequency distribution is the height of the substrate surface 70. In the illustrated example, the second peak h 2 and the third peak h 3 are considered to represent the heights of the electronic components 78 and 76, respectively.
通常は基板表面７０のもつ高さ値と度数分布の最小高さ値とが一致する。しかし、貫通孔８０の高さ値は基板表面７０よりも低いから、基板本体７２に貫通孔８０がある場合には、基板表面７０を表す第１ピークｈ１よりも小さい高さ値（図５における高さｈ０乃至ｈ１の範囲）が度数分布に現れる。よって、高さ測定部３２は、度数分布の最小高さ値近傍の値を無視したうえで最小のピークを基板表面高さと特定するようにしてもよい。ここで、最小高さ値近傍とは例えば、度数分布における最小高さ値から最大高さ値までの高さ範囲の所定割合（例えば１０％）にあたる範囲であってもよい。 Usually, the height value of the substrate surface 70 matches the minimum height value of the frequency distribution. However, since the height values of the through-hole 80 is lower than the surface of the substrate 70, when the substrate body 72 has a through-hole 80 is smaller height value than the first peak h 1 representing the substrate surface 70 (FIG. 5 the height h 0 to a range of h 1 at) appears in the frequency distribution. Therefore, the height measuring unit 32 may specify the minimum peak as the substrate surface height after ignoring the value near the minimum height value of the frequency distribution. Here, the vicinity of the minimum height value may be, for example, a range corresponding to a predetermined ratio (for example, 10%) of the height range from the minimum height value to the maximum height value in the frequency distribution.
上述の基板表面高さ特定処理は、基板全面に対して実行されてもよい。この場合、基板全面について共通の基板表面高さが定められる。投射パターンのずれ量から求められた高さ分布はいわば仮の基準面に対する高さ分布である。この仮の高さ分布が、特定された共通の基板表面高さを基準とする高さ分布に変換される。各画素について仮の基準面と基板表面高さとの差を補正することで基板表面高さを基準とする高さ分布に換算される。 The substrate surface height specifying process described above may be performed on the entire surface of the substrate. In this case, a common substrate surface height is determined for the entire substrate surface. The height distribution obtained from the deviation amount of the projection pattern is a height distribution with respect to a temporary reference plane. This temporary height distribution is converted into a height distribution based on the specified common substrate surface height. By correcting the difference between the temporary reference surface and the substrate surface height for each pixel, the pixel is converted into a height distribution based on the substrate surface height.
一実施例においては、高さ測定部３２は、被検査体の全体を表す高さ分布について共通の基板表面高さを求める代わりに、高さ分布を被検査体の各部分を表す複数の部分に分割し、部分ごとに基板表面高さを求めるようにしてもよい。このようにすれば、被検査体の各部分について基板面を定めることができる。こうして定められた基板面をつなぎ合わせることにより、たわみや反り等を反映した基板面を表すことができる。 In one embodiment, the height measuring unit 32 is a plurality of portions that represent each portion of the object to be inspected, instead of obtaining a common substrate surface height for the height distribution that represents the entire object to be inspected. The substrate surface height may be obtained for each portion. If it does in this way, a substrate surface can be defined about each part of a to-be-inspected object. By connecting the substrate surfaces thus determined, a substrate surface reflecting deflection, warpage, or the like can be expressed.
一実施例においては、高さ測定部３２は、被検査体上の複数の局所領域それぞれについて代表基板高さを求めてもよい。高さ測定部３２は、それら複数の代表高さから前記複数の局所領域を含む範囲の基板表面を決定するようにしてもよい。例えば１つの範囲につき３つの局所領域を選択する。各局所領域における基板高さと面内代表位置（例えば局所領域の中心位置）とに基づいて、その範囲の基板面を表す平面を決定することができる。この局所領域は、部品に覆われていない露出された基板面を当該領域内に含むようにするために、１つの実装部品よりも大きい面積を持つことが好ましい。あるいは、高さ測定部３２は、例えば基板上の部品配置を表す情報に基づいて、実装部品が存在しないか、基板表面の比率の高い領域を局所領域として選択するようにしてもよい。基板高さ特定処理の演算量を小さくするためには、局所領域の面積を小さくすることが好ましい。 In one embodiment, the height measuring unit 32 may obtain the representative substrate height for each of a plurality of local regions on the object to be inspected. The height measuring unit 32 may determine a substrate surface in a range including the plurality of local regions from the plurality of representative heights. For example, three local regions are selected for one range. Based on the substrate height and the in-plane representative position (for example, the center position of the local region) in each local region, a plane representing the substrate surface in that range can be determined. The local region preferably has an area larger than that of one mounted component so that the exposed substrate surface not covered with the component is included in the region. Alternatively, the height measurement unit 32 may select, as a local region, a region where there is no mounted component or a high ratio of the substrate surface based on information representing the component arrangement on the substrate, for example. In order to reduce the calculation amount of the substrate height specifying process, it is preferable to reduce the area of the local region.
高さ測定部３２は例えば、カメラユニット２２の視野にあたる被検査体１２の部分領域ごとに４点の基板表面高さを求めてもよい。この場合、高さ測定部３２は、カメラユニット２２の視野領域の上半分、下半分、右半分、左半分のそれぞれを上述の局所領域として各局所領域の代表基板高さを求める。このように複数の局所領域が互いに重複していてもよい。あるいは、互いに重複しないよう視野領域の右上部（の少なくとも一部分）、右下部（の少なくとも一部分）、左上部（の少なくとも一部分）、左下部（の少なくとも一部分）をそれぞれ局所領域としてもよい。高さ測定部３２は、こうして求めた４つの代表基板高さを各局所領域の中心点における基板高さとみなして視野領域の基板面を決定する。このようにして、視野領域ごとに基板面が決定され、各々をつなぎ合わせることにより全体の基板面を得ることができる。 For example, the height measuring unit 32 may obtain four substrate surface heights for each partial region of the device under test 12 corresponding to the visual field of the camera unit 22. In this case, the height measurement unit 32 obtains the representative substrate height of each local region with the upper half, the lower half, the right half, and the left half of the visual field region of the camera unit 22 as the above-described local regions. Thus, a plurality of local regions may overlap each other. Alternatively, the upper right part (at least a part thereof), the lower right part (at least a part thereof), the upper left part (at least a part thereof), and the lower left part (at least a part thereof) may be defined as local regions so as not to overlap each other. The height measuring unit 32 determines the substrate surface of the visual field region by regarding the four representative substrate heights thus obtained as the substrate height at the center point of each local region. In this way, the substrate surface is determined for each visual field region, and the entire substrate surface can be obtained by connecting them together.
１０ 外観検査装置、 １２ 被検査体、 １４ 検査テーブル、 １６ 撮像ユニット、 １８ ＸＹステージ、 ２０ 制御ユニット、 ２２ カメラユニット、 ２４ 照明ユニット、 ２６ 投射ユニット、 ２８ 検査制御部、 ３０ メモリ、 ３２ 高さ測定部、 ３４ 検査データ処理部、 ３６ 検査部、 ３８ 入力部、 ４０ 出力部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Appearance inspection apparatus, 12 Inspected object, 14 Inspection table, 16 Imaging unit, 18 XY stage, 20 Control unit, 22 Camera unit, 24 Illumination unit, 26 Projection unit, 28 Inspection control part, 30 Memory, 32 Height measurement Part, 34 inspection data processing part, 36 inspection part, 38 input part, 40 output part.
Claims (4)
前記被検査体にパターンを投射する投射ユニットと、
前記パターンが投射された前記被検査体のパターン画像に基づいて前記被検査体の表面の高さ分布を求める高さ測定部と、を備え、
前記被検査体のパターン画像は、前記被検査体の前記部品を含むパターン画像であり、
前記高さ分布は、前記被検査体の前記部品を含むパターン画像に基づき作成される前記部品の高さ情報を含む前記被検査体の高さマップであり、
前記高さ測定部は、前記高さマップにおける高さ値の出現頻度に基づいて基板表面の高さを特定する基板表面高さ特定処理を実行し、
前記基板表面高さ特定処理において、前記高さ測定部は、各々が前記被検査体の部分を表す複数の部分へと前記高さマップを分割し、前記被検査体の各部分につき当該部分に含まれる複数の局所領域を選択し、前記複数の局所領域それぞれについて代表基板高さを求め、それら複数の代表基板高さから前記部分の基板表面を表す平面又は曲面を決定し、
前記局所領域は、前記部品に覆われていない露出された基板表面を当該局所領域内に含むように、前記基板上の部品配置を表す情報に基づいて選択され、
前記高さ測定部は、前記高さ値の出現頻度を表す度数分布に現れるピークにおける高さ値を基板表面の高さとし、前記ピークは、前記度数分布において最小の高さ値をもつピークであることを特徴とする外観検査装置。 An appearance inspection apparatus for inspecting the inspected object using an inspected object image obtained by imaging a to-be-inspected object including a substrate and a component mounted on the substrate,
A projection unit that projects a pattern onto the object to be inspected;
A height measuring unit for obtaining a height distribution of the surface of the inspection object based on a pattern image of the inspection object on which the pattern is projected,
The pattern image of the inspection object is a pattern image including the parts of the inspection object,
The height distribution is a height map of the inspection object including height information of the part created based on a pattern image including the part of the inspection object,
The height measuring unit executes a substrate surface height specifying process for specifying the height of the substrate surface based on the appearance frequency of the height value in the height map ,
In the substrate surface height specifying process, the height measuring unit divides the height map into a plurality of parts each representing a part of the object to be inspected, and each part of the object to be inspected is divided into the part. Select a plurality of local regions included, determine the representative substrate height for each of the plurality of local regions, determine a plane or curved surface representing the substrate surface of the portion from the plurality of representative substrate heights,
The local region is selected based on information representing component placement on the substrate so as to include an exposed substrate surface not covered by the component within the local region,
The height measurement unit takes a height value at a peak appearing in a frequency distribution representing the appearance frequency of the height value as a height of the substrate surface, and the peak is a peak having a minimum height value in the frequency distribution. An appearance inspection apparatus characterized by that.
前記高さ測定部は、各局所領域における代表基板高さをその局所領域内の代表位置における基板高さとみなして、前記部分の基板表面を表す平面または曲面を決定することを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。 The plurality of local regions are at least three local regions;
The height measuring unit regards a representative substrate height in each local region as a substrate height at a representative position in the local region, and determines a plane or a curved surface representing the substrate surface of the portion. 1. An appearance inspection apparatus according to 1.
実装基板上の高さ計測点間の相対高さを各計測点について示す該実装基板の高さ分布を作成するステップと、
前記高さ分布における高さ値の出現頻度に基づいて基板表面の高さを特定するステップと、を備え、
前記高さ分布は、前記部品の高さ情報を含む前記実装基板の高さマップであり、
前記基板表面の高さを特定するステップは、各々が前記実装基板の部分を表す複数の部分へと前記高さマップを分割し、前記実装基板の各部分につき当該部分に含まれる複数の局所領域を選択し、前記複数の局所領域それぞれについて代表基板高さを求め、それら複数の代表基板高さから前記部分の基板表面を表す平面又は曲面を決定することを含み、
前記局所領域は、前記部品に覆われていない露出された基板表面を当該局所領域内に含むように、前記基板上の部品配置を表す情報に基づいて選択され、
前記高さ値の出現頻度を表す度数分布に現れるピークにおける高さ値を基板表面の高さとし、前記ピークは、前記度数分布において最小の高さ値をもつピークであることを特徴とする外観検査方法。 An appearance inspection method including determining a height of a substrate surface of a mounting substrate on which an electronic component is mounted,
Creating a height distribution of the mounting board indicating the relative height between height measuring points on the mounting board for each measuring point;
Identifying the height of the substrate surface based on the frequency of appearance of height values in the height distribution, and
The height distribution is a height map of the mounting board including height information of the component,
The step of identifying the height of the substrate surface divides the height map into a plurality of portions each representing a portion of the mounting substrate, and a plurality of local regions included in the portion for each portion of the mounting substrate. Determining a representative substrate height for each of the plurality of local regions, and determining a plane or a curved surface representing the substrate surface of the portion from the plurality of representative substrate heights,
The local region is selected based on information representing component placement on the substrate so as to include an exposed substrate surface not covered by the component within the local region,
An appearance inspection characterized in that a height value at a peak appearing in a frequency distribution representing an appearance frequency of the height value is defined as a height of the substrate surface, and the peak is a peak having a minimum height value in the frequency distribution. Method.
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