JP4573255B2 - Appearance inspection apparatus and appearance inspection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外観検査技術に関する。この発明は特に、被検査体の上面を走査して画像を取得して検査を行う外観検査装置および外観検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の基板の製造工程には、電子部品を基板上に装着する実装工程と、部品の実装状態を検査する検査工程が含まれる。実装工程は高密度化が進んでおり、数十ミクロンのオーダーで電子部品の実装位置が決められている。またIT関連機器、特に携帯電話など携帯機器の需要が増加しており、実装工程は年々高速化している。一方、部品実装後の検査工程は、基板の高密度化のため、不良を発見することはきわめて難しい課題となっている。従来の検査では、プローバを用いたICT(インサーキットテスタ)など接触型の試験方法が用いられていたが、最近の実装密度の高さでは接触型の検査装置による対応が困難になり、非接触型、特に画像認識技術を用いた外観検査装置の需要が伸びている。
【0003】
このような外観検査装置においては、高密度実装に対応して非常に高い解像度で部品の実装状態を撮影し、高い精度で不良の検出をする必要がある。そのため検査にかかる時間が長くなる傾向にある。集積回路の需要が高まり、実装工程の高速化が進んでも、検査工程に時間がかかると、製品の出荷が遅れることとなり、昨今の厳しい製造競争に耐えることができなくなる。また、一度出荷した製品に不良が発見されると、回収、修理、再出荷など余計な作業が発生し、そのための費用はとうてい製品の販売利益でカバーできるものではない。したがって、検査時間を短縮でき、かつ、より精度の高い外観検査装置によって、製品の不良や製品に対する苦情を限りなくゼロに近づけた、いわば一方通行のロジスティックスの実現が切望されている。
【0004】
このような外観検査装置の例として、特許文献1には、カメラをXY方向に駆動させて良品の基板面の検査部位をスポット的に撮影し、それを基準モデルとしてメモリに記憶し、被検査基板の撮影画像と比較して検査を行う回路基板検査装置が開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−140087号公報 (全文、第1−10図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に開示された装置では、カメラをXY方向に動かして、特定の検査部位の画像をスポット撮影して、あらかじめ取得しておいた基準モデルの検査部位の画像と比較する。このようなXY方向に撮像箇所を移動させる方式の外観検査装置では、100万画素のCCD(charge-coupled device)イメージセンサを用いたとしても、20〜30マイクロメートルの画素ピッチで画像を取り込むとすると、一度に縦横2〜3センチメートルのエリアを撮影できるだけであり、基板全体の検査には大変な時間がかかる。また、検査枠毎に基準モデルの画像をあらかじめ用意して記憶し、検査基準のパラメータを設定しなければならず、検査前の設定作業が非常に煩雑である。
【0007】
近年の基板製造は多機種少量生産という形態が多くなったため、個々の基板に応じて、検査ポイントを決めて、適切な検査パラメータを設定しなければならない。検査ポイントは数万箇所にもなることがあり、その一つ一つについて検査パラメータを設定する作業はたいへんな労力を要する。
【0008】
また、実際の基板の製造ラインでは、同一基板の製造であっても、ロット毎に搭載される部品の外形や色合いが微妙に異なるなど、ロット毎の違いが絶えず発生しており、ロットの違いを無視した検査パラメータの設定では、本来、良品のものを不良と判定してしまうことがある。不良判定のパラメータをロットが変わる度に調整する必要があるが、その作業は製造現場でたいへんな負担となり、作業効率を低下させる。
【0009】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の製造ラインに導入するのに適した、高速度かつ高精度の外観検査技術の提供にある。
また、別の目的は、変更の多い実際の生産状況に応じた柔軟な検査を容易かつ高い精度で行うことのできる外観検査技術の提供にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、外観検査装置に関する。この装置は、被検査体の上面からの反射光を検知する一次元センサを有し、この一次元センサの走査により前記被検査体の上面全体にわたる検査画像を取得する走査ヘッドと、前記走査ヘッドにより取得された前記被検査体の上面全体の画像を検査画像として格納する画像メモリと、前記検査画像を基準画像と照合することにより、前記被検査体の良否を判定する解析ユニットとを含み、前記基準画像は、前記画像メモリ内に保存された、良品の被検査体の上面全体にわたる画像である。ここで検査画像と基準画像はともに、被検査体の上面全体を撮像したフルサイズの画像である。
【0011】
前記走査ヘッドは、前記被検査体の検査面に投光する複数の照明源を含み、前記複数の照明源は選択的に点灯制御可能に構成されており、前記画像メモリには、照明パターンごとに複数の検査画像が形成されてもよい。複数の照明源は、被検査体の検査面に異なる角度から投光するものであってもよく、これらの照明源を選択的に点灯制御することにより、異なる照明パターンを形成して複数の検査画像を撮像することができる。前記走査ヘッドは、前記被検査体の検査面に垂直上方から投光する落射照明源と、前記被検査体の検査面に斜め方向から投光する側方照明源とを含み、前記落射照明源と前記側方照明源は、選択的に点灯制御可能に構成されており、前記画像メモリには、前記落射照明源による検査画像と、前記側方照明源による検査画像とが形成されてもよい。
【0012】
前記解析ユニットによる検査で前記被検査体が良品であると判定されたとき、ユーザの指示があった場合に、良品であると判定された前記被検査体の前記検査画像が前記基準画像として前記画像メモリに保存されてもよい。前記画像メモリには、前記解析ユニットによる検査で良品であると判定された前記被検査体の前記検査画像が前記基準画像として自動的に保存されてもよい。これにより、基準画像をあらかじめ用意していない場合でも、良品の検査画像をそのまま基準画像として流用することができる。
【0013】
画像メモリには、基準画像として複数の良品の画像が保存されてもよい。あるいは、直前の検査により得られた前記良品の前記検査画像により前記画像メモリ内の前記基準画像が逐次更新されてもよい。これにより、たとえばロット毎に色合いなどが微妙に異なる場合でも、直前に検査した良品の検査画像を次の検査のための基準画像とすることで、ロットによる違いを直ちに検査に反映させることができ、ロット毎に検査パラメータを調整する手間を省くことができる。
【0014】
前記解析ユニットは、前記検査画像上に設定された検査枠毎に所定の判定基準を格納した判定基準記憶部を含み、前記検査枠内で前記検査画像を前記判定基準に照らして検査してもよい。検査画像を基準画像に照らして検査するだけでは十分な検査ができない場合や、特定の検査部位について詳細な検査が必要な場合は、検査枠毎に所定の判定基準に照らして検査することにより、より細かな検査が可能になる。
【0015】
本発明の別の態様は、外観検査方法に関する。被検査体の上面を一次元ラインセンサで走査することにより被検査体の検査面全体にわたる検査画像を画像メモリに格納する工程と、前記画像メモリに格納された前記検査画像を基準画像と照合することにより、前記被検査体の検査を実施する工程とを含み、検査過程で得られる良品の検査画像が前記基準画像として再利用される。
【0016】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなど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。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、実施の形態に係る外観検査装置10の構成図である。この装置は、被検査体の検査面をラインセンサで走査して画像を形成し、画像認識によって部品実装状態の合否を判定するものである。ラインセンサによる撮像ラインに対して垂直に走査ヘッドを駆動することで順次ラインごとの画像がえられ、走査ヘッドの一次元運動で検査面の全体画像が取得される。本出願人は先に、特開平8−254500号公報において、このような一次元センサを用いた外観検査装置を提案しており、それを本実施形態で用いてもよい。
【0018】
図1のごとく、外観検査装置10は、メインユニット12と試験ユニット14を備える。試験ユニット14の下部には支持台22が設けられ、被検査体の一例である基板1が把持されている。試験ユニット14の上部には、走査ヘッド16と、それを駆動するステッピングモータ20と、走査ヘッド16を支持するリニアガイド等のガイド18が設けられている。
【0019】
走査ヘッド16は照明ユニット30、レンズ32およびラインセンサ34を有する。これらの部材はフレーム36上に固定されている。照明ユニット30は、落射照明源、側方照明源、ハーフミラーなどを内蔵する。基板1から垂直上方への反射光はハーフミラーでレンズ32へ導かれ、レンズ32を通過した後、一次元CCDセンサであるラインセンサ34へ入力される。ラインセンサ34はライン単位に基板1を撮像してその画像データ54を出力する。
【0020】
メインユニット12は、本装置全体を統括的に制御するもので、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされた外観検査機能のある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。
【0021】
メインユニット12のヘッド制御ユニット40はまず、照明制御クロック50を照明ユニット30へ供給し、1ライン毎に落射照明と側方照明を交互に切り替えて点灯させる。ヘッド制御ユニット40はさらに、モータ制御信号52をモータ20へ、試験開始信号56をメモリ制御ユニット42へそれぞれ出力する。モータ制御信号52によってモータ20のステップ制御がなされ、検査の開始に際し、走査ヘッド16が基板1の端部へ移動する。この位置をスタート位置として、以降1ライン撮像するたびにモータ制御信号52によって走査ヘッド16が1ライン分進行する。一方、試験開始信号56を参照し、メモリ制御ユニット42は画像メモリ44への画像データ54の書込を制御し、以降、画像データ54がライン単位で記録されていく。画像データ54は、落射照明によるものと側方照明によるものとが1ライン毎に選択的に入力され、全ラインの撮像が終わると、画像メモリ44内には、落射照明による外観検査用画像と側方照明による外観検査用画像とが形成される。以降、これら2種類の外観検査用画像をまとめて検査画像41と称することもある。なお、画像メモリ44の内部構成、画像メモリ44内の画像データ54の配置については設計上の自由度があり、いろいろな構成が可能である。たとえば、画像メモリ44内に、落射照明による検査画像と側方照明による検査画像を個別に格納するための独立した2つの記憶領域が設けられ、メモリ制御ユニット42は、1ライン毎に各記憶領域に分けて画像データ54が個別に格納されるように制御してもよい。あるいは、画像メモリ44内には、落射照明による検査画像と側方照明による検査画像を格納するための単一の記憶領域が設けられ、メモリ制御ユニット42は、その単一の記憶領域に画像データ54が1ラインずつ交互に格納されるように制御してもよい。
【0022】
画像メモリ44には、検査画像41との比較に利用される基準画像43も格納される。この基準画像43は、良品の検査画像41をそのまま再利用したものであり、前述のように、落射照明によるものと側方照明によるものとがある。解析ユニット46は、画像メモリ44内の検査画像41を基準画像43と比較して、画像上の特徴が一致するかどうかを調べる。たとえば、明度、彩度、色度などを比較したり、画素値をもとに輪郭線を抽出してマッチングをとったり、画素値の微分値を比較するなど、通常の画像処理技術を適用して画像の特徴を比較する。
もし、検査画像41と基準画像43の間で画像上の特徴の相違があれば、部品が欠落していたり、異なる部品が実装されていたり、落下部品があるなどが原因となっている可能性があり、解析ユニット46は、基板1を不良品であると判定する。そうでなければ、解析ユニット46は、基板1を良品であると判定する。解析ユニット46により、基板1が良品であると判定されたとき、ユーザの指示に応じて、あるいは、自動的に良品の検査画像41が基準画像43に置き換えられる。すなわち、既に画像メモリ44内に記憶されていた基準画像43が現在検査中の基板1の検査画像41によって上書きされる。
【0023】
画像メモリ44内に記憶された基準画像43は、必要に応じてハードディスク45に保存され、たとえば翌日の検査時にハードディスク45から必要な基準画像43を画像メモリ44内に読み出して再び利用することができる。またユーザが手動で基準画像43を作成してハードディスク45に格納しておき、必要に応じてハードディスク45から画像メモリ44内に読み出すこともできる。また、画像メモリ44内には複数の基準画像43を記憶しておき、基板1のロットに応じて使い分けてもよく、また、ハードディスク45に複数の基準画像43を記憶しておき、基板1の種類やロットに応じて、適宜必要な基準画像43をハードディスク45から画像メモリ44内に読み出して利用してもよい。
【0024】
解析ユニット46は、画像メモリ44内の検査画像41と基準画像43の比較に加えて、検査枠毎に設定された判定基準による検査を行うことができる。もっともこの検査は必要に応じて行えばよく、検査画像41と基準画像43の比較により、不良品であると判断された基板1については、検査枠毎の検査をせずに、ただちに基板1を不良品として扱って検査を終了してよい。また、検査枠毎の詳細な検査が必要でない場合は、検査画像41と基準画像43の比較だけで基板1の検査を終えてしまってもよい。
【0025】
検査枠毎の検査を行う場合、解析ユニット46は、画像メモリ44から検査画像41を読み出し、判定基準記憶部48に予め記録された判定基準に照らして、検査項目ごとに合否を判断する。検査項目として、落射試験による部品の位置ずれ、欠品、ハンダのヌレの判定など、および側方試験によるハンダブリッジの有無、搭載部品の間違い、極性の反転の判定などがある。たとえば、落射試験によるハンダヌレの判定は、部品の電極の周りに一様に暗い部分が生じれば合格、電極から離れたところに暗い丸が生じれば不合格とすることができる。後者の場合、ハンダが電極に載らず、基板1のランドに低い山状に溶けずに残っている可能性が高い。いずれにしても、判定基準記憶部48にはあらかじめ検査すべき基板1の部品搭載について、合否に関する判断基準または基準画像が記録され、合成された画像にそれらの判断基準または基準画像を適用して合否判定が行われる。
【0026】
図2は試験ユニット14の斜視図、図3は試験ユニット14をラインセンサ34の撮像ラインの方向110(以下、単に撮像方向と呼ぶ)から見た模式図である。照明ユニット30は落射照明源100と側方照明源102を有し、これらがハーフミラー108を取り囲んでいる。落射照明源100とハーフミラー108にはレンチキュラーシート106が間挿され、落射光はレンチキュラーシート106、ハーフミラー108を通過して基板1の検査面へ入射角がほぼゼロで投じられる。側方照明源102の下にはアクリルシート104が設けられる。この実施の形態では落射照明源100に幅をもたせており、基板1が反ったときでも入射角がゼロになるような落射光成分が存在するよう配慮している。
【0027】
図3のごとく、落射照明源100は中央からふたつのサブ基板100a、100bに分かれ、それぞれ走査方向110にLED(発光ダイオード)群120をもつ。これらのサブ基板100a、100bは微妙に内側を向け合う形で接続され、それぞれのLED群120が効率的に検査中のライン112へ落射光を投ずる配置とされている。一方、ふたつの側方照明源102はLED群120をもち、落射照明源100同様、前記ライン112へ効率的に側方光を投ずるよう傾斜がつけられている。前記ライン112からの反射光はハーフミラー108で反射し、レンズ32へ向けられる。これを図2で示せば、落射照明源100内のある点Pからの落射光L1は基板1上の点Q付近で反射し、反射光L2がハーフミラー108で再度反射し、その反射光L3がレンズ32へ入射する。なお、落射照明源100の中央に近い2列のLED群120と、それ以外LED群120は、それぞれ独立に点灯制御可能なよう、図示しない電源が別系統になっている。
【0028】
アクリルシート104は、側方照明源102からの側方光を拡散する。側方照明源102は点光源であるLEDの集合体であるため、拡散作用がないと、スポット的な光が画像データへ写り込んで検査精度に悪影響を及ぼす懸念がある。一方、レンチキュラーシート106は、走査方向110について落射光を基板1に垂直な成分に絞り込むよう作用する。なお、落射光に関する拡散作用はレンチキュラーシート106によって実現される。
【0029】
図2または図3の状態で1ライン分の画像データが取り込まれると、走査ヘッド16はガイド18によって駆動方向114へ1ライン分送り出される。以降同様の処理を繰り返すことにより、基板1全面にわたる画像データが取得される。
【0030】
以上、外観検査装置10の構成を説明した。つづいて、以上の構成の外観検査装置10による外観検査手順を説明する。
【0031】
図4は、本実施形態に係る外観検査手順を示すフローチャートである。まず、基板1の外観検査に利用する初期の基準画像43を画像メモリ44内に設定する。この初期の基準画像43として、たとえば前日までの検査に用いられ、ハードディスク45に保存されていた良品の画像を読み出して利用してもよい。全く新しい基板1を検査する際には、基準画像43が存在していない場合もある。そのような場合は、いったん良品であるとわかっている基板1の外観を撮影して基準画像43を手動で作成して画像メモリ44内に設定してもよい。
【0032】
次に、基板1を支持台22に設置する(S12)。試験ユニット14により基板1の上面を走査して画像を取得する(S14)。このとき、落射照明源100による画像と側方照明源102による画像が撮影され、検査画像41として画像メモリ44に記憶される。つづいて、解析ユニット46は、検査画像41を画像メモリ44内の基準画像43と比較する(S16)。画像上の特徴に相違があれば(S18のY)、基板1を不良品と判定し(S20)、この基板1の検査は終了し、ステップS12に戻って、次の基板1の検査に移る。
【0033】
検査画像41と基準画像43の画像上の特徴に相違がなければ(S18のN)、解析ユニット46は、つづいて、判定基準記憶部48にあらかじめ設定された検査枠データを読み出し、検査枠毎に検査画像41の特徴量を判定基準に照らして部品を検査項目毎に検査する(S22)。これにより、部品位置のずれ、極性の反転、ハンダのヌレ、ハンダブリッジなどが検査される。この検査項目毎の検査の際にも、画像メモリ44内の基準画像43を利用して、検査枠単位で検査画像41と基準画像43の画像上の特徴量を比較する方法をとってもよい。あるいは、検査枠毎に別に用意された基準画像を判定基準記憶部48から読み出して判定に利用してもよい。
【0034】
解析ユニット46による検査枠毎の部品検査に不合格のものがあった場合(S24のN)、基板1を不良品と判定して不良箇所をユーザに提示し(S20)、この基板1の検査を終了する。すべての検査枠について部品検査が合格であった場合(S24のY)、解析ユニット46は、基板1を良品と判定する(S26)。解析ユニット46は、良品と判定された基板1の検査画像41を基準画像43として採用するかどうかを決定する(S28)。この決定は、ユーザによる指示で行われてもよく、良品と判定された基板1の検査画像41が自動的に基準画像43として採用されてもよい。良品である基板1の検査画像41を基準画像43として採用する場合(S28のY)、この検査画像41で画像メモリ44内の基準画像43を書き換えて更新する(S30)。良品である基板1の検査画像41を基準画像43として採用しない場合(S28のN)、画像メモリ44内の基準画像43は書き換えられずに次の基板1の検査でも同じ基準画像43が利用される。基板1の検査についてこれらの処理を経て、再びステップS12に戻り、次の基板1が設置されて検査が繰り返される。
【0035】
以上述べたように、本実施形態の外観検査装置によれば、基板の上面をラインスキャナで走査して一枚の画像として取得し、その画像をあらかじめ準備しておいた基準画像と比較することにより、効率よく不良品の検査を行うことができる。従来の外観検査方法では、検査枠の設定が必要であり、事前に数万ポイントほどの検査データの登録が必要となるが、本実施の形態では、基準画像との比較により、部品の欠品や落下部品などの不良を簡単に判別することができ、一切の検査枠の設定が不要となる。
【0036】
また、検査枠毎の部品検査では、検査枠に指定されていない領域の検査は行われないため、想定外の不良を発見することができないが、本実施の形態では、基準画像との比較により、たとえば、検査枠以外の領域に異物の落下がある場合や初めて遭遇する新しい種類の不具合などに対応することができる。さらに、基準画像との比較による検査と検査枠毎の詳細な検査を併用することも可能であり、その場合は、検査枠として指定するポイント数や検査項目を大幅に減らすことができ、検査の効率化につながる。
【0037】
また、本実施の形態の外観検査装置によれば、良品の画像を基準画像として採用するだけで検査ができるため、検査データ生成に際して、判定ロジックやパラメータなどを設定する高度なスキルを必要とせず、また、検査データ生成に時間がかからないことから、多品種少量生産に非常に適している。
【0038】
また、検査が終わった後の良品の画像を基準画像として再利用することにより、良品や不良品の画像をあらかじめ作成して登録する必要もなくなり、検査前の設定作業を省いて作業効率を高めることができる。さらに、同一基板であっても、ロット毎に部品の色や形が違うなど、ロットによる微妙な相違がある場合でも、良品の画像で基準画像を逐次更新することにより、検査データをロットに合わせて設定し直す必要がなくなり、ロットの違いを吸収して検査を続行することができる。
【0039】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0040】
そのような変形例として、上記の説明では、落射照明による画像と側方照明による画像の両方を検査画像41として用い、基準画像43としても落射照明と側方照明による画像を記憶して、それぞれを比較して検査を行ったが、さらに多くの照明を用いて、3種類以上の検査画像を撮像して検査を実施してもよい。被検査体に対する照明光の角度や強度の違いなどにより、被検査体の画像には明度、彩度、色度などに違いが生じ、画像上の特徴が大きく異なるため、複数種類の検査画像を用いて検査することが有効である。また、逆に、検査内容によっては、落射照明による画像、側方照明による画像のいずれか一方だけを用いて検査が実施されてもよい。
【0041】
また、上記の説明では、部品のハンダ付け後の基板1の検査を例に説明したが、部品接着前のクリームハンダの塗布状態の基板1の検査についても、検査画像41と基準画像43を比較することによる外観検査が可能である。特にクリームハンダの塗布状態を検査する場合、画像上の特徴を比較することにより容易に不良かどうかの判定ができることが多い。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、良品基板の画像を適宜利用して、被検査基板の検査を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る外観検査装置の構成図である。
【図2】実施の形態に係る試験ユニットの詳細斜視図である。
【図3】照明ユニットを含む走査ヘッドの側面図である。
【図4】実施の形態に係る外観検査方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 基板、 10 外観検査装置、 12 メインユニット、 14 試験ユニット、 16 走査ヘッド、 30 照明ユニット、 32 レンズ、 34ラインセンサ、 40 ヘッド制御ユニット、 42 メモリ制御ユニット、41 検査画像、 43 基準画像、 44 画像メモリ、 45 ハードディスク、 46 解析ユニット、 48 判定基準記憶部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an appearance inspection technique. In particular, the present invention relates to an appearance inspection apparatus and an appearance inspection method for scanning an upper surface of an object to be inspected and acquiring an image for inspection.
[0002]
[Prior art]
The manufacturing process of the substrate of the electronic device includes a mounting process for mounting the electronic component on the substrate and an inspection process for inspecting the mounting state of the component. The mounting process is progressing in density, and the mounting position of the electronic component is determined on the order of several tens of microns. In addition, the demand for IT-related devices, particularly mobile devices such as mobile phones, is increasing, and the mounting process is increasing year by year. On the other hand, in the inspection process after component mounting, it is extremely difficult to find defects due to the high density of the substrate. In conventional inspection, contact type test methods such as ICT (In-Circuit Tester) using a prober were used. However, the recent high mounting density makes it difficult to handle with a contact type inspection device, and it is non-contact. There is an increasing demand for visual inspection devices using molds, particularly image recognition technology.
[0003]
In such an appearance inspection apparatus, it is necessary to photograph the mounting state of a component with a very high resolution corresponding to high-density mounting and to detect a defect with high accuracy. Therefore, the time required for inspection tends to be longer. Even if the demand for integrated circuits increases and the speed of the mounting process increases, if the inspection process takes a long time, the shipment of products will be delayed, making it impossible to withstand the recent severe manufacturing competition. In addition, once a defect is found in a product that has been shipped, extra work such as collection, repair, and re-shipment occurs, and the costs for that are not covered by the sales profit of the product. Accordingly, there is an urgent need to realize a one-way logistics that can reduce the inspection time and bring the product defects and complaints about the product to zero as much as possible by using a more accurate appearance inspection apparatus.
[0004]
As an example of such an appearance inspection apparatus,
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-140087 (full text, Fig. 1-10)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the apparatus disclosed in
[0007]
In recent years, substrate manufacturing has increased in the form of multi-model, small-volume production. Therefore, it is necessary to determine inspection points according to individual substrates and set appropriate inspection parameters. There may be tens of thousands of inspection points, and the work of setting inspection parameters for each one requires a lot of labor.
[0008]
Also, in the actual board production line, even if the same board is produced, there are always lot-to-lot differences such as subtle differences in the external shape and color of the components mounted in each lot. In the setting of the inspection parameter ignoring, a good product may be determined to be defective. Although it is necessary to adjust the parameter for defect determination every time the lot changes, the work becomes a heavy burden at the manufacturing site, and the work efficiency is lowered.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a high-speed and high-precision appearance inspection technique suitable for introduction into a substrate production line.
Another object is to provide an appearance inspection technique capable of easily and highly accurately performing a flexible inspection according to an actual production situation that is frequently changed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
One embodiment of the present invention relates to an appearance inspection apparatus. This apparatus has a one-dimensional sensor that detects reflected light from the upper surface of the object to be inspected, and obtains an inspection image over the entire upper surface of the object to be inspected by scanning of the one-dimensional sensor, and the scanning head An image memory that stores an image of the entire upper surface of the object to be inspected acquired as an inspection image, and an analysis unit that determines the quality of the object to be inspected by comparing the inspection image with a reference image. The reference image is an image that is stored in the image memory and covers the entire top surface of a non-defective object. Here, both the inspection image and the reference image are full-size images obtained by imaging the entire upper surface of the inspection object.
[0011]
The scanning head includes a plurality of illumination sources that project light onto the inspection surface of the object to be inspected, and the plurality of illumination sources are configured to be selectively lit and the image memory includes each illumination pattern. A plurality of inspection images may be formed. The plurality of illumination sources may project light from different angles onto the inspection surface of the object to be inspected, and by selectively controlling lighting of these illumination sources, different illumination patterns are formed to form a plurality of inspections. An image can be taken. The scanning head includes an epi-illumination source that projects light onto the inspection surface of the object to be inspected from above and a side illumination source that projects light from an oblique direction onto the inspection surface of the object to be inspected. And the side illumination source can be selectively controlled to be lit, and the image memory may include an inspection image from the epi-illumination source and an inspection image from the side illumination source. .
[0012]
When it is determined by the analysis unit that the object to be inspected is non-defective, the inspection image of the object to be inspected determined to be non-defective when the user gives an instruction is used as the reference image. It may be stored in an image memory. In the image memory, the inspection image of the object to be inspected determined to be a non-defective product by the inspection by the analysis unit may be automatically stored as the reference image. Thereby, even when the reference image is not prepared in advance, the non-defective inspection image can be used as the reference image as it is.
[0013]
In the image memory, a plurality of non-defective images may be stored as reference images. Alternatively, the reference image in the image memory may be sequentially updated with the inspection image of the non-defective product obtained by the immediately previous inspection. As a result, even if the color of each lot is slightly different, for example, the inspection image of the non-defective product that was inspected immediately before can be used as the reference image for the next inspection, so that the difference between lots can be immediately reflected in the inspection. Therefore, it is possible to save the trouble of adjusting the inspection parameters for each lot.
[0014]
The analysis unit includes a determination criterion storage unit that stores a predetermined determination criterion for each inspection frame set on the inspection image, and inspects the inspection image in the inspection frame against the determination criterion. Good. If sufficient inspection is not possible just by inspecting the inspection image against the reference image, or if detailed inspection is required for a specific inspection site, by inspecting against the predetermined criteria for each inspection frame, A finer inspection is possible.
[0015]
Another aspect of the present invention relates to an appearance inspection method. A step of storing an inspection image over the entire inspection surface of the inspection object in an image memory by scanning the upper surface of the inspection object with a one-dimensional line sensor, and collating the inspection image stored in the image memory with a reference image Accordingly, a non-defective inspection image obtained in the inspection process is reused as the reference image.
[0016]
It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of an
[0018]
As shown in FIG. 1, the
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
First, the
[0022]
The
If there is a difference in image characteristics between the inspection image 41 and the
[0023]
The
[0024]
In addition to comparing the inspection image 41 and the
[0025]
When performing the inspection for each inspection frame, the
[0026]
FIG. 2 is a perspective view of the
[0027]
As shown in FIG. 3, the epi-
[0028]
The
[0029]
When the image data for one line is captured in the state of FIG. 2 or FIG. 3, the
[0030]
The configuration of the
[0031]
FIG. 4 is a flowchart showing an appearance inspection procedure according to the present embodiment. First, an
[0032]
Next, the board |
[0033]
If there is no difference in image characteristics between the inspection image 41 and the reference image 43 (N in S18), the
[0034]
When there is an unacceptable part inspection for each inspection frame by the analysis unit 46 (N in S24), the
[0035]
As described above, according to the appearance inspection apparatus of the present embodiment, the upper surface of the substrate is scanned with a line scanner to obtain a single image, and the image is compared with a reference image prepared in advance. Therefore, it is possible to inspect defective products efficiently. In the conventional appearance inspection method, it is necessary to set an inspection frame, and it is necessary to register inspection data of about tens of thousands of points in advance, but in this embodiment, parts are missing due to comparison with the reference image. It is possible to easily identify defects such as falling parts and the like, and no inspection frame setting is required.
[0036]
In addition, in the part inspection for each inspection frame, since an area not designated in the inspection frame is not inspected, an unexpected defect cannot be found, but in this embodiment, by comparison with a reference image For example, it is possible to deal with a case where a foreign object is dropped in an area other than the inspection frame or a new type of problem encountered for the first time. Furthermore, it is possible to use both inspection by comparison with the reference image and detailed inspection for each inspection frame. In that case, the number of points and inspection items to be specified as inspection frames can be greatly reduced. It leads to efficiency.
[0037]
In addition, according to the appearance inspection apparatus of the present embodiment, inspection can be performed simply by adopting a non-defective image as a reference image. Therefore, when generating inspection data, advanced skills for setting determination logic, parameters, and the like are not required. Also, since inspection data generation does not take time, it is very suitable for high-mix low-volume production.
[0038]
In addition, by reusing a non-defective image after the inspection as a reference image, it is not necessary to create and register a non-defective or defective image in advance, thus eliminating the setting work before the inspection and improving work efficiency. be able to. Furthermore, even if there are subtle differences between lots, such as the color and shape of parts differing from lot to lot, even on the same board, the inspection data is matched to the lot by sequentially updating the reference image with a non-defective image. This eliminates the need to re-set, and allows inspection to be continued by absorbing lot differences.
[0039]
The present invention has been described based on some embodiments. It is understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way.
[0040]
As such a modification, in the above description, both the image by the epi-illumination and the image by the side illumination are used as the inspection image 41, and the image by the epi-illumination and the side illumination is stored as the
[0041]
In the above description, the inspection of the
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to efficiently inspect a substrate to be inspected by appropriately using an image of a non-defective substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an appearance inspection apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a detailed perspective view of a test unit according to the embodiment.
FIG. 3 is a side view of a scanning head including an illumination unit.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of an appearance inspection method according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記走査ヘッドにより取得された前記基板の上面全体のフルサイズの画像を検査画像として格納する画像メモリと、
前記検査画像上において、前記基板の部品に対してあらかじめ設定された検査枠毎に所定の判定基準を格納した判定基準記憶部と、
前記検査枠に指定されていない領域を含むフルサイズの前記検査画像を、前記画像メモリ内に保存された、良品の基板の上面全体にわたるフルサイズの画像であり、前記検査枠に指定されていない領域を含む基準画像と照合することにより、前記基板の良否を判定する手段と、前記検査枠内で前記検査画像を前記判定基準に照らして前記検査枠毎の部品検査をする手段とを有する解析ユニットとを含み、
前記解析ユニットは、前記検査画像を前記基準画像と照合することにより、前記基板の良否を判定し、不良品であると判定された場合に、前記検査枠内での部品検査を行わないことを特徴とする外観検査装置。A scanning head having a one-dimensional sensor for detecting reflected light from the upper surface of the substrate on which the component is mounted, and acquiring a full-size inspection image over the entire upper surface of the substrate by scanning of the one-dimensional sensor;
An image memory for storing a full-size image of the entire top surface of the substrate acquired by the scanning head as an inspection image;
On the inspection image, a determination criterion storage unit that stores a predetermined determination criterion for each inspection frame set in advance for the component of the board;
The full-size inspection image including the area not specified in the inspection frame is a full-size image stored in the image memory and covering the entire upper surface of the non-defective substrate, and is not specified in the inspection frame. An analysis having means for determining the quality of the substrate by collating with a reference image including a region, and means for inspecting the inspection image in the inspection frame with respect to the determination reference for each part of the inspection frame Including units,
The analysis unit compares the inspection image with the reference image to determine pass / fail of the substrate, and when it is determined that the substrate is defective, the analysis unit does not perform component inspection within the inspection frame. A visual inspection device.
前記走査ヘッドにより取得された前記基板の上面全体のフルサイズの画像を検査画像として格納する画像メモリと、
前記検査画像上において、前記基板の部品に対してあらかじめ設定された検査枠毎に所定の判定基準を格納した判定基準記憶部と、
前記検査枠に指定されていない領域を含むフルサイズの前記検査画像を、前記画像メモリ内に保存された、良品の基板の上面全体にわたるフルサイズの画像であり、前記検査枠に指定されていない領域を含む基準画像と照合することにより、前記基板の良否を判定する手段と、前記検査枠内で前記検査画像を前記判定基準に照らして前記検査枠毎の部品検査をする手段とを有する解析ユニットとを含み、
前記基板の良否を判定する手段は、部品の欠落、異なる部品の実装または落下部品の有無を判定すること特徴とする外観検査装置。A scanning head having a one-dimensional sensor for detecting reflected light from the upper surface of the substrate on which the component is mounted, and acquiring a full-size inspection image over the entire upper surface of the substrate by scanning of the one-dimensional sensor;
An image memory for storing a full-size image of the entire top surface of the substrate acquired by the scanning head as an inspection image;
On the inspection image, a determination criterion storage unit that stores a predetermined determination criterion for each inspection frame set in advance for the component of the board;
The full-size inspection image including the area not specified in the inspection frame is a full-size image stored in the image memory and covering the entire upper surface of the non-defective substrate, and is not specified in the inspection frame. An analysis having means for determining the quality of the substrate by collating with a reference image including a region, and means for inspecting the inspection image in the inspection frame with respect to the determination reference for each part of the inspection frame Including units,
The appearance inspection apparatus characterized in that the means for determining the quality of the board determines whether a component is missing, a different component is mounted, or a falling component is present.
前記画像メモリに格納され、前記検査画像上の前記基板の部品に対してあらかじめ設定された検査枠に指定されていない領域を含むフルサイズの前記検査画像を、良品の基板の上面全体にわたるフルサイズの画像であり、前記検査枠に指定されていない領域を含む基準画像と照合することにより、前記基板の良否を判定する工程と、
前記基板の良否を判定する工程において不良品であると判定された場合に、前記検査枠内で前記検査画像を前記検査枠毎に設定された判定基準に照らして行われる前記検査枠毎の部品検査を行わず、前記基板の良否を判定する工程において不良品でないと判定された場合に前記検査枠毎の部品検査を行う工程とを含むことを特徴とする外観検査方法。A step of acquiring a full-size inspection image over the entire inspection surface of the substrate by scanning the upper surface of the substrate on which the component is mounted with a one-dimensional line sensor, and storing it in an image memory
A full-size inspection image that includes an area that is stored in the image memory and that is not designated in the inspection frame set in advance for the parts of the substrate on the inspection image is displayed over the entire upper surface of a non-defective substrate. A step of determining pass / fail of the substrate by collating with a reference image including a region not designated in the inspection frame, and
When it is determined that the substrate is defective in the step of determining whether the substrate is good or bad, the inspection image is performed in accordance with the determination criteria set for each inspection frame in the inspection frame. And a step of performing component inspection for each inspection frame when it is determined that the substrate is not defective in the step of determining whether or not the substrate is good without performing inspection.
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