JP6034343B2 - 重複露光を運用した多重露光画像ミキシングの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路の検査に用いられる光学検査方法に関し、特に、重複露光を運用した多重露光画像ミキシングの検査方法に関する。

光学識別システム、例えば自動光学検査装置（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ、ＡＯＩ）及び最終外観検査装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｉｎａｌ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ、ＡＦＩ）等の検査装置は、現在電子産業における回路基板の組立生産ライン上の検査フロー内にあまねく運用され、従来の目視検査作業に取って代わるもので、これは画像技術で被検査物と標準画像の差異の有無を比較することで、被検査物が基準に適合しているかどうかを判断する。

よって、光学識別システムは、回路の検査において非常に重要な役割を担い、つまり電子機器の製造コスト内の検査コストが光学識別システムの良し悪い及び速度によって決められている。光学識別システムは正確であるという基本的な要求を満たす以外に、更に重要なのは最短時間で必要とされる回路仕様の正確な検査を行うことができなければならない。そのため、光学識別システムは精度の高い選別検査能力を擁し、一旦検査速度を効果的に向上できない場合、検査コストが増えてしまい、全体的な生産量にも影響を及ぼしてしまう。

従来の技術として、特許文献１は２つの検査ステーションに各々設けられた光学検査プロセスが開示され、第１ステーションで取り込んだ画像（反射光画像）の分析結果について、更に第２ステーションにおいて別の画像（蛍光画像）を取り込み、このように、２個の異なるワークステーションにおいて取り込まれた２枚の画像で回路の欠陥分析を行う。このような検査方法は、検査の流れが煩雑（第１ワークステーションと第２ワークステーションで各々行う必要がある）になるだけでなく、検査所要時間が大幅に増（異なるワークステーションにおいて異なる時間帯で２枚の画像を各々取り込む）えるため、このような配置及び方法は、検査速度を高められる生産量も効果的にアップできないという欠点が生じていた。

米国公告特許番号第ＵＳ７３５５６９２号

本発明の目的は、光学検査の流れを簡素化すると共に検査所要時間を短縮することである。

本発明の別の目的は、検査装置に多種多様なコンフィグレーション設定を行わせる検査方法を提供することである。

上記目的及びその他の目的を達成するため、本発明で提出する重複露光を運用した多重露光画像ミキシングの検査方法は、第１コンフィグレーション下の異なる波長帯及び照射角度のうちのいずれかを有する複数の光源装置の総露光時間を構成する露光時間値を各々設するステップＳ１００と、重複露光を行って順次それら光源装置を対応する露光時間値をオンにした後でオフにし、それら光源装置が被検査回路基板を順次照射すると共に画像取込装置がそれら露光時間値内の異なる波長帯及び照射角度のうちのいずれかの光でミキシングする検査画像を生成するステップＳ２００と、分析検査に供するため該検査画像を出力するステップＳ３００とを含む。

本発明の一実施例において、該ステップＳ２００の後ろに、その他のコンフィグレーションの光源装置の有無を判定するステップＳ２１０を更に含む。「いいえ」の時、ステップＳ３００に進み、「はい」の時ステップＳ２２０に進んで別のコンフィグレーション下の複数の光源装置の各々露光時間値を設定してからステップＳ２００に戻ることで、分析検査に供するため別の検査画像を生成する。

本発明の一実施例において、該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、可視光波帯発光装置と不可視光波帯発光装置とを含む。

本発明の一実施例において、該被検査回路基板上の金属線が断線しているかどうかの判断において、該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、可視光波帯発光装置及び紫外線波帯発光装置で、該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合より小さい。更に該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が３０％で、該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が７０％となる。

本発明の一実施例において、該被検査回路基板上の金属線が突出しているかどうかの判断において、該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、可視光波帯発光装置及び紫外線波帯発光装置で、該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合に等しい。

本発明の一実施例において、該被検査回路基板上の緑色ペンキ表面に欠陥があるかどうかの判断において、該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、側面光発光装置及び正面光発光装置で、該側面光発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が該正面光発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合に等しい。

これにより、本発明は撮像装置で被検査回路基板に重複露光することを通じて、該被検査回路基板の異なる光照射の下で呈現する画像が一緒に１枚の検査画像として記録され、その後の分析検査において該検査画像から速やかに被検査回路基板の欠陥を直接判断させることができ、更に画像間の比較及び複数の画像上の欠陥箇所の検索と位置決めを行う必要がないため、光学検査の流れを簡素化すると共に検査所要時間を有効的に短縮できる。

本発明の一実施例における検査システムの配置を示す模式図である。 本発明の一実施例における検査方法のフローチャートである。 本発明の一面走査実施例における金属線が断線しているかどうかの画像を示す模式図である。 本発明の一面走査実施例における金属線が突出しているかどうかの画像を示す模式図である。 本発明の一線走査実施例における回路基板の緑色ペンキ表面に欠陥があるかどうかの画像を示す模式図である。

以下に、本発明の目的、特徴及び効果を十分理解してもらうため、下記の具体的な実施例について添付図面に基づき、本発明を詳細に説明する。

まず図１を参照すると、本発明の一実施例における検査システムの配置を示す模式図である。光学検査システムは、複数の光源装置２１０、２２０と検査ステージ１００と被検査回路基板１１０と画像取込装置３１０と演算用ＰＣ３３０とを含む。それら光源装置の組数は実際の必要性に応じて対応の設置を行う。該被検査回路基板１１０は、フレキシブル基板、硬式回路基板或いはその他の回路構造を備えたボードとすることができる。該画像取込装置３１０は、最適な画角を見て対応するような調整でき、また図１に例示する被検査回路基板１１０直上方だけに限るものではない。該演算用ＰＣ３３０は、設定によってそれら光源装置（２１０、２２０）の作動及びオン／オフ時間を制御するために用いられる。

光学検査において、第１コンフィグレーションの光源装置２１０或いはその他のコンフィグレーションの光源装置２２０の光源照射を通じて、該被検査回路基板１１０上に反射光、散乱光又は励起光を生成できる。本発明は被検査回路基板１１０に必要な検査項目内で運用する各光源を同一の画像内に記録し、その運用方法の流れを以下に説明する。

図２を参照すると、本発明の一実施例内の検査方法のフローチャートである。本発明の重複露光を運用した多重露光画像ミキシングの検査方法には、
第１コンフィグレーション下の異なる波長帯及び照射角度のうちのいずれかを有する複数の光源装置の総露光時間を構成する露光時間値を各々設するステップＳ１００と、
重複露光を行って順次それら光源装置を対応する露光時間値をオンにした後でオフにし、それら光源装置が被検査回路基板を順次照射すると共に画像取込装置がそれら露光時間値内の異なる波長帯及び照射角度のうちのいずれかの光でミキシングする検査画像を生成するステップＳ２００と、
分析検査に供するため該検査画像を出力するステップＳ３００と、を含む。

上記ステップは、単一種類の光源コンフィグレーション時の流れで、検査システムが複数組のコンフィグレーションの光源配置がある時、次の光源コンフィグレーションに切り替えた後、同様に上記ステップの流れを行う。本発明において異なる光源コンフィグレーションの照明とは、検査しようとする回路欠陥の種類について対応して配置する光源装置をいう。例えば、ある欠陥を垂直に光で照射し、ある欠陥に斜め側面から光を照射し、よって照明の角度上において２種類の照明コンフィグレーションに分けることができ、更に、ある欠陥は特殊な波長で照らす必要があり、例えば一般的に紫外線で蛍光を励起し、赤外線で金属銅面の反射を強化し、緑色光で緑色ペンキの反射を強化し、近赤外線で緑色ペンキ下の配線検査を強化する等があるため、照明の波長上において２種以上の照明コンフィグレーションに分けることができる。これにより、本発明で述べる異なる光源コンフィグレーションについて、その欠陥分析は異なる光源コンフィグレーション間で取り込んだ異なる画像を取得する必要がない。本発明は単一照射コンフィグレーション下において対応する欠陥種類の検査を完了することでき、本発明で提供する異なるコンフィグレーション間の切替は、異なる欠陥を検査する時に使用する。

図３を参照すると、本発明の一面走査実施例における金属線が断線しているかどうかの画像を示す模式図である。図３（ａ）は、照明コンフィグレーションが可視光のみを使用した結果である。図３（ｂ）は、照明コンフィグレーションが紫外線のみを使用した結果である。図３（ｃ）は、照明コンフィグレーションが本発明に基づき重複露光下で同時に可視光と紫外線を使用した結果で、２種類の光源の割合が異なるだけである。図３（ａ）及び図３（ｂ）も本発明の重複露光の照明コンフィグレーションを利用して実施できる。例えば図３（ａ）は割合いが比較的多い可視光（９９％）と割合が比較的少ない紫外線（１％）を結合した使用に変更できる。図３（ｂ）は割合が比較的少ない可視光（１％）と割合が比較的多い紫外線（９９％）を結合した使用に変更できる。以上に多波帯の方式について説明した。これからの本発明の図５で説明するのは、多角度の方式について説明する。これで多波帯と多角度を結合すると、同一時間帯における走査で多くの情報を有する単一画像を取得することで検査判断に供することができる。

該ステップＳ２００の後ろに、その他のコンフィグレーションの光源装置の有無を判定するステップＳ２１０を更に含む。「いいえ」の時、ステップＳ３００に進み、「はい」の時ステップＳ２２０に進んで別のコンフィグレーション下の異なる波長帯を有する複数の光源装置の各々露光時間値を設定してからステップＳ２００に戻ることで、分析検査に供するため別の検査画像を生成する。

該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、可視光波帯発光装置と不可視光波帯発光装置とを含む。本発明の図３を参照すると、図３（ａ）は可視光のみを被検査回路基板に照射して見た金属線の断線欠陥（点線で囲んだ箇所）の疑いのある階調画像である。図３（ｂ）は、紫外線という不可視光のみを被検査回路基板に照射して見た金属線の断線欠陥（点線で囲んだ箇所）のある階調画像である。従来２枚の画像を各々取得してからオペレータが欠陥であるかどうかを判断し、本発明の操作方法を経た後で取得した画像は図３（ｃ）に示すよなものとなる。図内の点線で囲まれた箇所に金属線の断線欠陥が「ない」ことを見て分かる。これは、非金属線の基材部分が紫外線を吸収して励起光を生じたため、該部分の画像が明るくなった。本発明の操作において、図３（ｃ）の金属線の断線欠陥の疑いのある箇所の階調値と基材の階調値が近似しないため、この検査画像から点線で囲んだ箇所に金属線の断線欠陥が「ない」ことを直接判断できる。

図３を参照すると、前記金属線断線の有無の判断に基づき、好ましい配置の下で、該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、可視光波帯発光装置及び紫外線波帯発光装置である以外に、更に該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合は該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合より小さい。例を挙げると、該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合は３０％で、該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が７０％となる。ただし本発明はこれに限るものではなく、該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合は該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合より小さいという条件においていずれも好ましい表示効果を有する。

次に図４を参照すると、本発明の一面走査実施例における金属線が突出しているかどうかの画像を示す模式図である。図４（ａ）は可視光のみを被検査回路基板に照射して見た金属線の突出欠陥（矢印箇所）の疑いのある階調画像である。図４（ｂ）は、紫外線という不可視光のみを被検査回路基板に照射して見た金属線の突出欠陥（矢印箇所）のある階調画像である。従来２枚の画像を各々取得してからオペレータが欠陥であるかどうかを判断し、本発明の操作方法を経た後で取得した画像は図４（ｃ）に示すよなものとなる。図内の矢印箇所に金属線の突出欠陥が「ない」こと（内凹みを呈する）を見て分かる。これは、非金属線の基材部分が紫外線を吸収して励起光を生じたため、該部分の画像が明るくなった。本発明の操作において、図４（ｃ）の金属線の突出欠陥の疑いのある箇所の階調値と金属の階調値が近似しないため、この検査画像から矢印箇所に金属線の突出欠陥が「ない」ことを直接判断できる。

図４を参照すると、前記金属線突出の有無の判断に基づき、好ましい配置の下で、該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、可視光波帯発光装置及び紫外線波帯発光装置である以外に、更に該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合は該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合に等しい。例を挙げると、該可視光波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合は５０％で、該紫外線波帯発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が５０％となることで、好ましい表示効果を奏する。

次に図５を参照すると、本発明の一線走査実施例における回路基板の緑色ペンキ表面に欠陥があるかどうかの画像を示した模式図である。線走査と面走査の操作上の相違点は、線走査の画像が更に鮮明、正確であるが、線走査を光学システム全体を一つずつ移動させるという線走査方式検査を行う必要がある。

図５を参照すると、図５（ａ）は白色側面光の可視光のみを被検査回路基板の緑色ペンキ表面に照射して見た回路基板欠陥（矢印箇所）の疑いのある階調画像である。図５（ｂ）は、白色正面光（正面から入射）の可視光のみを被検査回路基板の緑色ペンキ表面に照射して見た回路基板欠陥（矢印箇所）のある階調画像である。従来２枚の画像を各々取得してからオペレータが欠陥であるかどうかを判断し、本発明の操作方法を経た後で取得した画像は図５（ｃ）に示すよなものとなる。図内の矢印箇所に回路基板緑色ペンキ表面の欠陥が「あり」、且つ画像全体のコントラストも白色側面光のみを被検査回路基板に照射して見た画像（図５（ａ））より良いことを見て分かる。本発明の操作において、図５（ｃ）の回路基板緑色ペンキ表面の欠陥の疑いのある箇所の階調値と正常な緑色ペンキ表面の階調値が近似しないため、この検査画像から矢印箇所に回路基板の緑色ペンキ表面の欠陥が「ある」ことを直接判断できる。

図５を参照すると、前記回路基板に欠陥の有無の判断に基づき、好ましい配置の下で、該第１コンフィグレーションのそれら光源装置は、側面光発光装置及び正面光発光装置である以外に、更に該側面光発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合は該正面光発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合に等しい。例を挙げると、該側面光発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合は５０％で、該正面光発光装置の露光時間値の該総露光時間に占める割合が５０％となることで、好ましい表示効果を奏する。言い換えると、図５（ａ）は重複露光のない条件において、白色側面光（約４５度の入射角）を照射した後、中空エリアの金属に対する欠陥の検出が容易になる、緑色ペンキ表面上のスリキズは明確に検出できないことを示している。図５（ｂ）は、同様に重複露光のない条件において、白色正面光（〜９０度）を照射した後、中空エリアの金属に対するコントラストが図５（ａ）に示すものより悪いが、緑色ペンキ表面上のスリキズを明確に検出できることを示している。図５（ｃ）は、本発明の重複露光の条件において、正面光と側面光の割合パラメータを調整することで、同一の検査時間帯内における単一画像を取得できる。この画像において、中空エリアの金属に対するコントラストが図５（ａ）より悪いが、図５（ｂ）より良いことを示している。緑色ペンキ表面上のスリキズにについて、コントラスト図５（ｂ）より悪いが、図５（ａ）図より良いことを示している。これも本発明の重複露光技術の利点の一つとなる。

上記をとりまとめると、本発明は撮像装置で被検査回路基板に重複露光することを通じて、該被検査回路基板の異なる光照射の下で呈現する画像が一緒に１枚の検査画像として記録され、光学検査の流れを簡素化すると共に検査所要時間を有効的に短縮できる。

１００ 検査ステージ
１１０ 被検査回路基板
２１０ 第１コンフィグレーションの光源装置
２２０ その他のコンフィグレーションの光源装置
３１０ 画像取込装置
３３０ 演算用ＰＣ
Ｓ１００〜Ｓ３００ ステップ

Claims (6)

1. 第１コンフィグレーション下の異なる波長帯、及び、照射角度のうちのいずれかを有する複数の光源装置の総露光時間を構成する露光時間値を各々設定するステップＳ１００と、
   重複露光を行って順次前記光源装置を対応する露光時間値をオンにした後でオフにし、前記光源装置が被検査回路基板を順次照射すると共に画像取込装置が前記露光時間値内の異なる波長帯、及び、照射角度のうちのいずれかの光でミキシングする検査画像を生成するステップＳ２００と、
   複数のコンフィグレーション下で、それぞれ、前記光源装置の前記露光時間値を設定し、また前記ステップＳ２００を繰り返すことによって、複数の検査画像を生成した後、
   分析検査に供するため、生成した前記複数の検査画像を結合して、１枚の検査画像として出力するステップＳ３００と、
   を含む重複露光を運用した多重露光画像ミキシングの検査方法。
   
2. 前記第１コンフィグレーションの前記光源装置は、可視光波帯発光装置と不可視光波帯発光装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
3. 前記被検査回路基板上の金属線が断線しているかどうかの判断において、前記第１コンフィグレーションの前記光源装置は、可視光波帯発光装置、及び、紫外線波帯発光装置で、前記可視光波帯発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合が前記紫外線波帯発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合より小さいことを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
4. 前記可視光波帯発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合が３０％で、前記紫外線波帯発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合が７０％となることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
5. 前記被検査回路基板上の金属線が突出しているかどうかの判断において、前記第１コンフィグレーションの前記光源装置は、可視光波帯発光装置、及び、紫外線波帯発光装置で、前記可視光波帯発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合が前記紫外線波帯発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合に等しいことを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
6. 前記被検査回路基板上の緑色ペンキ表面に欠陥があるかどうかの判断において、前記第１コンフィグレーションの前記光源装置は、側面光発光装置、及び、正面光発光装置で、該側面光発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合が前記正面光発光装置の露光時間値の前記総露光時間に占める割合に等しいことを特徴とする請求項１に記載の検査方法。