JP4741943B2

JP4741943B2 - 検査装置及び検査方法

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Publication number: JP4741943B2
Application number: JP2005359092A
Authority: JP
Inventors: 義浩佐々木
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: JP2007163266A

Description

本発明は、検査対象物の平面に形成された略球形の突出部の頂点の高さを求める検査装置及び検査方法に関する。

近年、ＩＣのボールデバイス化の進展の中で、低価格な外観検査機能の提供が必要となっている。三次元的に基板上のボールを撮像する検査技術は、精度を高くすることが困難であることから、一般的には二次元的な画像からボールの頂点の高さが求められる。

この種の検査装置として、基板を照射する照明と、基板上の各ボールを撮像するカメラと、を備えたものが知られている。照明は略水平方向に各ボールに光を照射し、カメラは垂直上方及び斜め上方に設置され照らし出されたボールを垂直上方及び斜め上方から撮像する。そして、各撮像画像におけるドーナツ状の輝点の形状から頂点位置を算出する。しかし、この検査装置では、ボールが完全な球形であることを前提としているので、ボールが完全な球形でない場合は、実際の頂点の位置と算出された頂点の位置とが一致しないという問題点があった。

この問題点が生じない検査装置として、照明を垂直上方及び斜め上方に設置して、頂点部分の反射光をカメラにて検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この検査装置によれば、照射によるボールの頂点部の輝点の位置を頂点位置として算出する。
特開平１０−２３９０２５号公報

ところで、特許文献１に記載の検査装置による検査方法は、照射光に対して十分な反射光量がボールの頂点部に確保されていることが前提となっている。従って、ボールの頂点部が面状に形成されていない場合は、ボールの頂点を正確に検出することができないという問題点がある。基板側のコンタクトの方当たりが発生した場合等には、ボールの頂点部の陥没が生じやすく、この場合はＢＧＡパッケージ全体のコプラナリティの検出精度が悪化することとなる。

本発明によれば、検査対象物の平面に形成された略球形の突出部の頂点の高さを求める検査装置であって、前記検査対象物の前記平面に対して垂直な方向から前記突出部を撮像する第１撮像部と、前記検査対象物の前記平面に対して斜めの方向から前記突出部を撮像する第２撮像部と、前記第１撮像部にて撮像された第１画像及び前記第２撮像部にて撮像された第２画像における前記突出部の陥没のエッジ部を検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段にて検出された前記第１画像における前記エッジ部の位置と前記エッジ検出手段にて検出された前記第２画像における前記エッジ部の位置とに基づいて、前記突出部の頂点の高さを算出する頂点高さ算出手段と、を備えたことを特徴とする検査装置が提供される。

この検査装置では、突出部を撮像する第１撮像部と第２撮像部は、互いに異なる角度から突出部を撮像可能となっている。そして、エッジ検出手段により第１撮像部の第１画像及び第２撮像部の第２画像における陥没のエッジ部を検出する。エッジ部が検出される場合には、ボールの頂点側が陥没し、陥没のエッジ部が頂点をなしている蓋然性が高い。この場合、頂点高さ算出手段は、第１画像におけるエッジ部の位置と第２画像における前記エッジ部の位置とに基づいて突出部の頂点の高さを算出する。尚、突出部の頂点側が陥没していないと判別された場合には、例えば、第１撮像部、第２撮像部等を用いて照射光の反射光を検出して頂点を検出する手法などにより突出部の頂点を検出する。

また、本発明によれば、検査対象物の平面に形成された略球形の突出部の頂点の高さを求める検査方法であって、前記検査対象物の前記平面に対して垂直な方向から前記突出部を撮像して第１画像を取得する第１画像取得工程と、前記検査対象物の前記平面に対して斜めの方向から前記突出部を撮像して第２画像を取得する第２画像取得工程と、前記第１画像取得工程にて取得された前記第１画像及び前記第２画像取得工程にて取得された前記第２画像における前記突出部の陥没のエッジ部を検出するエッジ検出工程と、前記エッジ検出工程にて前記第１画像及び前記第２画像に前記陥没のエッジ部が検出されると、前記第１画像における前記エッジ部の位置と前記第２画像における前記エッジ部の位置とに基づいて前記突出部の頂点の高さを算出する頂点高さ算出工程と、を含むことを特徴とする検査方法が提供される。

このように、本発明によれば、突出部の頂点部が面状に形成されておらず、頂点側が陥没している場合に、突出部の頂点を正確に検出することができる。

図面を参照しつつ、本発明による検査装置及び検査方法の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１から図４は本発明の第１の実施形態を示すものであり、図１は検査装置の概略構成説明図、図２は第１カメラで撮像した第１画像の説明図、図３は第２カメラで撮像した第２画像の説明図、図４は検査装置の検査方法を実施した場合の動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、この検査装置１００は、基板２００の平面に形成されたＢＧＡ２０２のボール２０４の頂点を求めるものである。第１の実施形態においては、検査対象物としての基板２００のＢＧＡ２０２について、全てのボール２０４を撮像し、撮像したカメラ画像から全ボール２０４のＸＹＺの位置を算出し、全ボール２０４の頂点位置のデータからＢＧＡ２０２のパッケージ全体のコプラナリティ値を算出する。ここで、基板２００の上面に平行な方向がＸＹ方向であり、上面に垂直な方向がＺ方向である。

検査装置１００は、基板２００の平面に対して垂直な方向からボール２０４を撮像する第１カメラ１０２と、基板２００の平面に対して斜めの方向からボール２０４を撮像する第２カメラ１０４と、を備えている。また、検査装置１００は、基板２００の平面に対して略垂直に光を照射する第１照明１１０と、基板２００の平面に対して所定の入射角で光を照射する第２照明１１２と、基板２００の平面に対して略水平に光を照射する第３照明１１４と、を備えている。

本実施形態においては、基板２００が略水平に固定されていることから、ＢＧＡ２０２が基板２００の上面に現れている。そして、第１カメラ１０２は、基板２００の上方に配置され、鉛直下方の基板２００を指向している。また、第２カメラ１０４は、基板２００の斜め上方に配置され、斜め下方の基板２００を指向している。第２カメラ１０４は、基板２００側からみて仰角が略４５度の位置に設置されている。

また、第１照明１１０は、基板２００の上方に配置され、鉛直下方の基板２００に向かって光を照射する。すなわち、第１カメラ１０２は、第１照明１１０から照射された光のうち、ボール２０４における基板２００上面と平行な平坦部２０６（図２を参照）で反射した光が入射するよう配されていることとなる。

さらに、第２照明１１２は、基板２００について第２カメラ１０４と反対側の斜め上方に配置され、斜め下方の基板２００を指向している。第２照明１１２は、基板２００側からみて仰角が略４５度の位置に設置されている。すなわち、第２カメラ１０４は、第２照明１１２から照射された光のうち、ボール２０４における平坦部２０６（図３を参照）の反射光が入射するよう配されている。

第３照明１１４は、基板２００を包囲するリング状に構成される。本実施形態においては、第３照明１１４は、基板２００側からみて仰角が略５度の位置に設置されている。第３照明１１４からの光の照射により、上面視において全ボール２０４の輪郭が浮かび上がるようになっている。

また、検査装置１００は、第３照明１１４から光を照射した状態で第１カメラ１０２で撮像された第１画像Ａに基づいてＸＹ平面上のボール２０４の位置を検出するボールＸＹ位置検出部１２０と、第１カメラ１０２の第１画像Ａからボール２０４上の平坦部２０６の位置を検出する第１平坦位置検出部１２４と、第２カメラ１０４の第２画像Ｂからボール２０４上の平坦部２０６の位置を検出する第２平坦位置検出部１２６と、を備えている。

さらに、検査装置１００は、第１カメラ１０２の第１画像Ａ及び第２カメラ１０４の第２画像Ｂにおけるボール２０４の陥没２０８（図２、図３を参照）のエッジ部２１０（図２、図３を参照）を検出するエッジ検出部１２８と、エッジ検出部１２８にて第１画像Ａ及び第２画像Ｂに陥没２０８のエッジ部２１０が検出されると、第１画像Ａにおけるエッジ部２１０の位置と第２画像Ｂにおけるエッジ部２１０の位置とに基づいて各ボール２０４の頂点の高さを算出するボール頂点算出部１３２と、ボール頂点算出部１３２により算出された各ボール２０４の頂点の高さから、各ボールの平面に対するコプラナリティを算出するコプラナリティ算出部１３４と、を備えている。

ボール頂点算出部１３２は、第１画像Ａにおけるエッジ部２１０の位置と第２画像Ｂにおけるエッジ部２１０の位置とを比較してエッジ部２１０の平面に対する高さを求め、エッジ部２１０における最も高い部分の高さをボール２０４の頂点の高さとして算出する。本実施形態においては、ボール頂点算出部１３２は、第１画像Ａ及び第２画像Ｂのそれぞれについて、所定の特徴点ＣＰの位置座標とエッジ部２１０の位置座標との差を算出してこの差を比較することにより、第１画像Ａにおけるエッジ部２１０の位置と第２画像Ｂにおけるエッジ部２１０の位置との比較を行う。ボール頂点算出部１３２は、所定の特徴点ＣＰを、第１画像Ａについては第１照明１１０から光を照射した状態での平坦部２０６の反射部分の重心とするとともに、第２画像Ｂについては第２照明１１２から光を照射した状態での平坦部２０６の反射部分の重心とする。また、ボール頂点算出部１３２は，エッジ検出部１２８にて第１画像Ａ及び第２画像Ｂに陥没２０８のエッジ部２１０が検出されない場合に、第１照明１１０から光を照射した状態での第１画像Ａにおける平坦部２０６の反射部分と第２照明１１２から光を照射した状態での第２画像Ｂにおける平坦部２０６の反射部分とを比較して得られる平坦部２０６の高さをボール２０４の頂点の高さとして算出する。

これらの各構成要素は、ＣＰＵ、メモリ、プログラムを格納する記憶ユニット、各種インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。図１には、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックが示されている。

画像における対象物の形状、位置等については、各カメラ１０２，１０４における基板２００に対する角度及びＸＹＺ各軸のオフセット値を予め取得しておき、各画像をすり合わせることにより特定が可能である。本実施形態においては、具体的には、第１カメラ１０２の第１画像Ａと第２カメラ１０４の第２画像Ｂは、ＢＧＡ２０２の位置する範囲内で、高さが実測され基準となるポイントが２つのカメラ１０２，１０４における画像Ａ，Ｂのどの画素に位置するかを、例えば治具等を用いた校正作業で特定されている。そして、第１カメラ１０２の第１画像Ａのどの画素に対象点が位置し、第２カメラ１０４の第２画像Ｂのどの画素に対象点が位置していると、高さがいくつであるのかを、基準となるポイントと比較して特定することができる。

以上のように構成された検査装置１００を用いた検査方法について図４のフローチャートを参照して説明する。

まず、第３照明１１４を点灯させて全ボール２０４の輪郭を浮かび上がらせ、ボールＸＹ位置検出部１２０にて第１カメラ１０２で取得された第１画像Ａから全ボール２０４のボール中心のＸＹ位置を特定する（ステップＳ１０）。具体的には、ボールＸＹ位置検出部１２０は、全てのボール２０４のＸＹ平面上の位置における重心を検出し、第１画像Ａにおける基板２００の領域とボール２０４の領域の切り分けを行う。図２（ａ）に第１画像Ａにおけるボール２０４の撮像状態を示し、図３（ａ）に第２画像Ｂにおけるボール２０４の撮像状態を示す。図２及び図３には、ボール２０４の頂点２１２側が陥没しているものを示している。

次に、第３照明１１４を消灯し第１照明１１０を点灯させて、第１平坦位置検出部１２４により第１カメラ１０２で取得された第１画像Ａからボール２０４の平坦部２０６を検出する（ステップＳ２０）。図２（ｂ）に示すように、第１画像Ａにおいて、ボール２０４の形状の中で基板２００の平面に平行となる平坦部２０６は、上方からの照射に対する上方への反射光の輝度が最も高くなる。第１平坦位置検出部１２４によって得られた１つのボール２０４の平坦部２０６は、切り分けられたボール２０４の領域の中で、第１照明１１０の光により高輝度の反射光を発する部分となる。

続いて、エッジ検出部１２８にて第１カメラ１０２で取得された第１画像Ａからボール２０４の陥没２０８のエッジ部２１０の検出を行う（ステップＳ３０）。具体的には、第１平坦位置検出部１２４にて検出された平坦部２０６の高輝度部周辺の陥没部が形成されているときに見られるような輝度差の大きい部分がエッジ部２１０となる。

この後、第１照明１１０を消灯し第２照明１１２を点灯させて、第２平坦位置検出部１２６により第２カメラ１０４で取得された第２画像Ｂからボール２０４の平坦部２０６を検出する（ステップＳ４０）。第２画像Ｂにおいて、平坦部２０６は、基板２００の平面に対して入射角４５度の照射に対する反射角４５度の反射光の輝度が最も高くなる。図３（ｂ）に示すように、第２平坦位置検出部１２６によって得られた１つのボール２０４の平坦部２０６は、切り分けられたボール２０４の領域の中で、第２照明１１２の光により高輝度の反射光を発する部分となる。これにより、第１画像Ａと第２画像Ｂの二つの画像上で、同じ平坦部２０６の位置を、輝度の高い部分の抽出により特定することができる。

続いて、エッジ検出部１２８にて第２カメラ１０４で取得された第２画像Ｂからボール２０４の陥没２０８のエッジ部２１０の検出を行う（ステップＳ５０）。具体的には、第２平坦位置検出部１２６にて検出された平坦部２０６の高輝度部周辺の陥没部が形成されているときに見られるような輝度差の大きい部分がエッジ部２１０となる。

ステップＳ５０の後、エッジ部２１０の検出状態に基づいてボール２０４の頂点側が陥没しているか否かが判別される（ステップＳ６０）。本実施形態においては、ステップＳ３０及びステップＳ５０にてエッジ部２１０が検出された場合にボール２０４が陥没していると判別され、エッジ部２１０が検出されない場合にボール２０４が陥没していないと判別される。

ステップＳ６０にてエッジ部２１０が検出されてボール２０４が陥没していると判別されると、ボール頂点算出部１３２により第１画像Ａ及び第２画像Ｂのエッジ部２１０を比較してボール２０４の頂点２１２が算出される（ステップＳ７０）。具体的に、ボール頂点算出部１３２は、陥没２０８のエッジ部２１０の輪郭点をドット単位で第１画像Ａと第２画像Ｂの両方で検出して比較する。

より具体的には、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、ボール頂点算出部１３２では、第１平坦位置検出部１２４にて検出された高輝度の反射光を発する平坦部２０６の重心位置を第１画像Ａ上の特徴点ＣＰとして把握するとともに、第２平坦位置検出部１２６にて検出された高輝度の反射光を発する平坦部２０６の重心位置を第２画像Ｂ上の特徴点ＣＰとして把握している。二つの画面は校正機能により画面の位置、傾き等の差異が補正されており、一つの対象物が所定高さのときに、画面上のどの位置に映るかがボール頂点算出部１３２により把握されている。すなわち、第１画像Ａと第２画像Ｂのそれぞれにどの位置に映っているかにより、対象となる形状の高さを特定することが可能となっている。

そして、平坦部２０６のすり合わせをした後、平坦部２０６部分の周辺のエッジ部２１０のすり合わせを行う。これらのすり合わせは、同時に並行して行ってもよい。このエッジ部２１０に基づいた頂点２１２の算出は、外部との接触によりボール２０４が潰れて球形と異なる形状をしている場合に、潰れにより生じた稜線上にボール２０４の頂点２１２が現れる蓋然性が高いことから有効である（図２及び図３参照）。尚、エッジ部２１０が検出されない場合は、各平坦位置検出部１２４，１２６により頂点２１２を検出可能である。

図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、ボール頂点算出部１３２は、高輝度の塊である平坦部２０６の重心位置を特徴点ＣＰとして、特徴点ＣＰの周辺に位置する明暗のエッジ部２１０を検出していく。エッジ部２１０の検出は、例えば、輝度を微分して極地を検出することにより行う。本実施形態においては、特徴点ＣＰの周辺における比較的明るい部分から暗い部分への転換点となるエッジ部２１０に加え、そのさらに外側の比較的暗い部分から明るい部分への転換点となるエッジ部２１０をも検出する。特徴点ＣＰ周辺における明るい部分から暗い部分への転換点は、頂点２１２を形成する面のエッジとなる可能性があるため検出の対象としている。また、この外側の暗い部分から明るい部分への転換点は、ボール２０４上の陥没２０８外側の高い部分との段差が照明の角度との兼ね合いで影となる可能性があり、この段差の周辺のエッジ部２１０にボール２０４の頂点２１２を形成する稜線が含まれている可能性があるため検出の対象としている。

このエッジ部２１０の検出は、平坦部２０６の重心に対する位置の差として検出し、第１画像Ａと第２画像Ｂの２つの画面の中で、対象となる平坦部２０６の周辺に共通するエッジ部２１０が存在する場合に、そのエッジ部２１０を有効として行う。図２（ｃ）及び図３（ｃ）には、重心を基点としてエッジ部２１０に相当する画素部分を終点とするベクトルを、１点１点明確化しているものを示している。尚、平坦部２０６が存在しない場合は、他の特徴点ＣＰを選定してベクトルを作成することとなる。２つの画面で位置座標に食い違いが生ずる場合、あるいはエッジ部２１０の輝度変動の変化率が低い場合等には、検出されたエッジ部２１０は無効とする。エッジ部２１０のすり合わせに際しても、第１画像Ａと第２画像Ｂとでボール２０４の位置はほぼ同じスケールで検出されるため、エッジ部２１０の位置がほぼ同じ位置関係であるかを判定することにより形状のすり合わせを行うことができる。

ボール頂点算出部１３２は、第１平坦位置検出部１２４及び第２平坦位置検出部１２６で検出された平坦部２０６の重心位置と、エッジ検出部１２８で検出された第１画像Ａ及び第２画像Ｂのエッジ部２１０の位置がデータとして転送された時に、上方から見た場合の平坦部２０６の重心のＸＹ座標と、斜め上方から見た場合の平坦部２０６の重心のＨＹ座標から対象となる形状のＸＹＺ位置を算出する。そして、平坦部２０６の重心位置を基点としてエッジ部２１０を第１画像Ａ及び第２画像Ｂで抽出していく。本実施形態においては、Ｘ軸に対して平行となるよう第２カメラ１０４の軸線が向くようにして、Ｙ軸方向の位置は第１画像Ａと第２画像Ｂで平行となるよう設定してもよい。これにより、エッジ部２１０のＺ軸上の高さ位置について、第１画像ＡのＸＹ軸平面上におけるＹ軸上の位置が、これと対応する第２画像ＢのＨＹ軸平面上におけるＹ軸上の位置におけるＨ軸上の値から算出することができる。第２画像Ｂ中において、Ｈ軸は第２画像Ｂ中の縦方向に延びる軸であり、Ｙ軸は第１画像ＡにおけるＹ軸と一致し横方向に延びる軸である。尚、第２画像Ｂにおける座標系のとり方は任意であり、第２カメラ１０４の設置位置等に応じて変更可能なことは勿論である。

ステップＳ６０にてボール２０４が陥没していないと判別されると、ボール頂点算出部１３２により平坦部２０６の位置がボール２０４の頂点２１２として算出される（ステップＳ８０）。具体的には、ボール頂点算出部１３２は、第１平坦位置検出部１２４及び第２平坦位置検出部１２６により検出された光る点の位置（平坦部２０６）を関連づけ、校正作業で得られた基準となるポイントと比較して、実際の各ボール２０４の高さを算出する。第１画像Ａと第２画像Ｂとでは、ボール２０４の位置はほぼ同じスケールで検出されるため、２つの画像で複数の平坦部２０６が検出された場合は、平坦部２０６の位置がほぼ同じ位置関係であるかを判定することにより形状のすり合わせを行うことができる。

ステップＳ７０及びステップＳ８０の後、コプラナリティ算出部１３４によりＢＧＡ２０２のパッケージ全体のコプラナリティ値が算出される（ステップＳ９０）。具体的には、コプラナリティ算出部１３４は、全ボール２０４の高さから最小二乗平面を算出し、最も大きく突出したボール２０４が高さゼロとなるように算出された面をシフトし、これを基準面とする。作成された基準面に対し、各ボール２０４の頂点２１２が法線方向に基準面から離隔した距離を各ボール２０４のコプラナリティ値とし、全ボール２０４のコプラナリティ値の最大値を対象となるＢＧＡ２０２のコプラナリティ値と定義して出力する。

このように、本実施形態の検査装置１００によれば、基板２００の平面に対する撮像角度が異なる第１画像Ａ及び第２画像Ｂにより、エッジ部２１０の位置が立体的に把握されるので、エッジ部２１０の平面に対する高さを支障なく求めることができる。従って、ボール２０４の頂点２１２が面状に形成されておらず、頂点側が陥没している場合に、ボール２０４の頂点を正確に検出することができる。そして、ＢＧＡ２０２のパッケージ全体のコプラナリティの検出精度を飛躍的に向上させることができる。

尚、前記実施形態においては、基板２００に対して各カメラ１０２，１０４及び各照明１１０，１１２，１１４の相対的な位置が変化しないものを示したが、これらの相対的な位置が変化するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、基板２００を平面と平行な方向へ移動させる移動部としてのＸＹステージ１４０と、ＸＹステージ１４０を制御して基板２００の移動制御を行うステージ制御部１３６と、を備えるようにしてもよい。

この検査装置３００においても、前記実施形態と同様の手順でボール２０４の頂点２１２を検出する。この検査装置３００においては、ＢＧＡ２０２のパッケージを多視野に分割して検出することができ、複数の視野で検出したボール２０４の頂点２１２の位置情報からＢＧＡ２０２のパッケージのコプラナリティを算出するこができる。

この検査装置３００においては、各視野で検出されたボール２０４が一つのＢＧＡ２０２のパッケージ上のどの位置にあるボール２０４であるのかを、ＸＹステージ１４０のステージ制御部１３６の情報を含めてボール２０４の位置情報の管理を行う。各視野を跨ぐ場合のボール２０４の高さ情報は、ＸＹステージ１４０の平面の傾きを補正して複数視野の高さ情報をつなぎ合わせなければならない。この補正情報は、予め校正時に測定し記録しておくこととなる。そして、各画像Ａ，Ｂを取得した時点でのＸＹステージ１４０上の基板２００の位置、ＸＹステージ１４０の傾きの補正情報を加味した上で、複数視野のボールの頂点２１２の高さを集計し、これからコプラナリティを算出する。

この検査装置３００では、複数視野に分割して一つのパッケージのコプラナリティの検査ができるため、各カメラ１０２，１０４の１画素あたりの分解能を上げることができ、より高精度な検査が可能となる。また、例えば、一つの画面で一つのパッケージを撮像するような制約もないため、同一の分解能を保ったままで、種々の大きさのＢＧＡ２０２のパッケージに対応可能となる。従って、高精度を保ったまま多くの種類の製品に対応することができる。

また、前記実施形態においては、各カメラ１０２，１０４が基板２００を指向するよう配されたものを示したが、例えば、第２カメラ１０４に相当する撮像素子が下方へ指向し、レンズにより基板２００上の画像を屈曲させて撮像する光学系であっても適用可能なことはいうまでもない。要するに、第１撮像部が第１照射部から照射された光のうち突出部における平面と平行な平坦部で反射した光が入射するよう配され、第２撮像部が第２照射部から照射された光のうち突出部における平坦部の反射光が入射するよう配されていればよい。

また、前記実施形態においては、特徴点ＣＰとして平坦部２０６の重心を用いたものを示したが、他の位置を特徴点ＣＰとしてもよい。特徴点ＣＰは、第１画像Ａ及び第２画像Ｂで、エッジ部２１０の形状のすり合わせを行うための基準点であり、任意に設定することができる。

また、前記実施形態においては、エッジ部２１０の検出を行うために各カメラ１１０，１１２，１１４を用いたものを示したが、互いに異なる角度から撮像した画像にてエッジ部２１０を検出してエッジ部２１０の高さを検出するものであればよい。また、第２カメラ１０４及び第２照明１１２の基板２００から見たときの仰角は４５度でなくともよい。ただし、４５度〜６０度の範囲が好ましい。また、第３照明１１４の角度等も任意であるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明の第１の実施形態を示す検査装置の概略構成説明図である。第１カメラで撮像した第１画像Ａの説明図であり、（ａ）はボールの輪郭部分のみを示し、（ｂ）は第１照明でライトアップした状態を示し、（ｃ）は第１照明でライトアップしてエッジ部の特定を行っている状態を示す。第２カメラで撮像した第２画像Ｂの説明図であり、（ａ）はボールの輪郭部分のみを示し、（ｂ）は第２照明でライトアップした状態を示し、（ｃ）は第２照明でライトアップしてエッジ部の特定を行っている状態を示す。検査装置の検査方法を実施した場合の動作を示すフローチャートである。変形例を示す検査装置の概略構成説明図である。

符号の説明

１００検査装置
１０２第１カメラ
１０４第２カメラ
１１０第１照明
１１２第２照明
１１４第３照明
１２０ＸＹ位置検出部
１２４第１平坦位置検出部
１２６第２平坦位置検出部
１２８エッジ検出部
１３２ボール頂点算出部
１３４コプラナリティ算出部
１３６ステージ制御部
１４０ステージ
２００基板
２０２ＢＧＡ
２０４ボール
２０６平坦部
２０８陥没
２１０エッジ部
２１２頂点
３００検査装置
Ａ第１画像
Ｂ第２画像
ＣＰ特徴点

Claims

検査対象物の平面に形成された略球形の突出部の頂点の高さを求める検査装置であって、
前記検査対象物の前記平面に対して垂直な方向から前記突出部を撮像する第１撮像部と、
前記検査対象物の前記平面に対して斜めの方向から前記突出部を撮像する第２撮像部と、
前記第１撮像部にて撮像された第１画像及び前記第２撮像部にて撮像された第２画像における前記突出部の陥没のエッジ部を検出するエッジ検出手段と、
前記エッジ検出手段にて検出された前記第１画像における前記エッジ部の位置と前記エッジ検出手段にて検出された前記第２画像における前記エッジ部の位置とに基づいて、前記突出部の頂点の高さを算出する頂点高さ算出手段と、を備えたことを特徴とする検査装置。
前記頂点高さ算出手段は、前記第１画像における前記エッジ部の位置と前記第２画像における前記エッジ部の位置とを比較して前記エッジ部の前記平面に対する高さを求め、前記エッジ部における最も高い部分の高さを前記突出部の頂点の高さとして算出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
前記頂点高さ算出手段は、前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれについて、所定の特徴点を基準として前記エッジ部の位置を算出し、この位置を比較することにより、前記エッジ部の前記平面に対する高さを求めることを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
前記検査対象物の前記平面に対して略垂直に光を照射する第１照射部と、
前記検査対象物の前記平面に対して所定の入射角で光を照射する第２照射部と、をさらに備え、
前記第１撮像部を、前記第１照射部から照射された光のうち前記突出部における前記平面と平行な平坦部で反射した光が入射するよう配し、
前記第２撮像部を、前記第２照射部から照射された光のうち前記突出部における前記平坦部の反射光が入射するよう配し、
前記頂点高さ算出手段は、前記所定の特徴点を、前記第１画像については前記第１照射部から光を照射した状態での前記平坦部の反射部分の重心とするとともに、前記第２画像については前記第２照射部から光を照射した状態での前記平坦部の反射部分の重心とすることを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
前記頂点高さ算出手段は、前記エッジ検出手段にて前記第１画像及び前記第２画像に前記陥没の前記エッジ部が検出されない場合に、前記第１照射部から光を照射した状態での前記第１画像における前記平坦部の反射部分と前記第２照射部から光を照射した状態での前記第２画像における前記平坦部の反射部分とを比較して得られる前記平坦部の高さを前記突出部の頂点の高さとして算出することを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
前記検査対象物を前記平面と平行な方向へ移動させる移動部を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の検査装置。
前記突出部は、前記検査対象物に複数形成され、
前記頂点高さ算出手段により算出された前記各突出部の頂点の高さから、前記各突出部の前記平面に対するコプラナリティを算出するコプラナリティ算出手段を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の検査装置。
前記検査対象物の前記平面に対して略水平に光を照射する第３照射部と、
前記第３照射部から光を照射した状態で前記第１撮像部で撮像された画像に基づいて、前記突出部の位置を検出する位置検出部と、をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
検査対象物の平面に形成された略球形の突出部の頂点の高さを求める検査方法であって、
前記検査対象物の前記平面に対して垂直な方向から前記突出部を撮像して第１画像を取得する第１画像取得工程と、
前記検査対象物の前記平面に対して斜めの方向から前記突出部を撮像して第２画像を取得する第２画像取得工程と、
前記第１画像取得工程にて取得された前記第１画像及び前記第２画像取得工程にて取得された前記第２画像における前記突出部の陥没のエッジ部を検出するエッジ検出工程と、
前記エッジ検出工程にて前記第１画像及び前記第２画像に前記陥没のエッジ部が検出されると、前記第１画像における前記エッジ部の位置と前記第２画像における前記エッジ部の位置とに基づいて前記突出部の頂点の高さを算出する頂点高さ算出工程と、を含むことを特徴とする検査方法。
前記頂点高さ算出工程にて、前記第１画像における前記エッジ部の位置と前記第２画像における前記エッジ部の位置とを比較して前記エッジ部の前記平面に対する高さを求め、前記エッジ部における最も高い部分の高さを前記突出部の頂点の高さとして算出することを特徴とする請求項９に記載の検査方法。
前記頂点高さ算出工程にて、前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれについて、所定の特徴点を基準として前記エッジ部の位置を算出し、この位置を比較することにより、前記エッジ部の前記平面に対する高さを求めることを特徴とする請求項１０に記載の検査方法。
前記第１画像取得工程にて、前記検査対象物の前記平面に対して略垂直に光を照射して、照射された光のうち前記突出部における前記平面と平行な平坦部で反射した光が前記第１画像に映るようにし、
前記第２画像取得工程にて、前記検査対象物の前記平面に対して所定の入射角で光を照射して、照射された光のうち前記突出部における前記平面と平行な平坦部で反射した光が前記第２画像に映るようにし、
前記頂点高さ算出工程にて、前記所定の特徴点を前記第１画像及び前記第２画像について画像中における前記平坦部の反射部分の重心とすることを特徴とする請求項１１に記載の検査方法。
前記頂点高さ算出工程にて、前記エッジ検出工程で前記第１画像及び前記第２画像に前記陥没の前記エッジ部が検出されない場合に、前記第１画像における前記平坦部の反射部分と前記第２画像における前記平坦部の反射部分とを比較して得られる前記平坦部の高さを前記突出部の頂点の高さとして算出することを特徴とする請求項１２に記載の検査方法。
前記突出部は、前記検査対象物に複数形成され、
前記頂点高さ算出工程にて算出された前記各突出部の頂点の高さから、前記各突出部の前記平面に対するコプラナリティを算出するコプラナリティ算出工程を含むことを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載の検査方法。
前記検査対象物の前記平面に対して略水平に光を照射した状態で前記検査対象物の前記平面に対して垂直な方向から前記突出部を撮像して、前記突出部の位置を検出する位置検出工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の検査方法。