基板の実装状態検査方法および基板の実装状態検査装置
【課題】導電性粒子による圧痕と電極パターンに形成された窪みとを識別することにより、ガラス基板に設けられた電極パターンと前記ガラス基板に実装される電子部品との接続状態を精度良く検査できる電子部品の実装状態検査方法を提供する。
【解決手段】圧着部を微分干渉光学系を介して撮像した電子画像データから、電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出するステップと、前記暗画素群の重心に対して特定方向に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチするステップと、前記高輝度画素を中心として複数の方向にサーチラインを設定し、前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチするステップと、前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップと、前記輝度差の和に基づいて前記暗画素群の種別を判断するステップとを備えた。
【解決手段】圧着部を微分干渉光学系を介して撮像した電子画像データから、電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出するステップと、前記暗画素群の重心に対して特定方向に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチするステップと、前記高輝度画素を中心として複数の方向にサーチラインを設定し、前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチするステップと、前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップと、前記輝度差の和に基づいて前記暗画素群の種別を判断するステップとを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板と電子部品との実装状態を検査する方法およびその検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等、各種の電子機器に使用されている液晶駆動基板は、液晶駆動基板を構成する透明基板上に、液晶を駆動するためのＩＣチップやフレキシブル基板などをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）実装したものが広く用いられている。このＣＯＧ実装は、透明基板の表面に多数形成されたパネル電極に、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）等の異方性導電材料を介してＩＣチップ等の電子部品の電極に設けられたバンプと呼ばれる微小な凸状の端子を加熱・加圧することにより、異方性導電材料に含まれる導電性粒子を介して透明基板のパネル電極とＩＣチップのバンプとを電気的に接合するものである。
【０００３】
このとき、電子部品が透明基板に良好に実装されているか否かは、透明基板の裏面側からパネル電極とバンプとの重なり部を観察することによって検査することができる。すなわち、透明基板のパネル電極にＩＣチップのバンプが異方性導電材料を介して圧接されると、パネル電極に異方性導材料の導電性粒子が押し付けられることにより、パネル電極の裏面、すなわち、透明基板に接している面に、微小な凸状部が圧痕として形成される。そこで、電極の裏面を微分干渉顕微鏡で観察することにより、この圧痕を検出する。従来の基板の実装状態検査方法として、ＣＯＧ実装した透明基板のパネル電極を基板裏面から微分干渉顕微鏡を介して撮像し、得られた２値化画像データから導電性粒子の圧痕の明部と暗部の境目を微分処理によって強調することによって、導電性数すなわち導電性粒子数をカウントし、導電性粒子数が基準値未満となった電極を、接続不良と判定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２７２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＯＧ実装される透明基板には、製造中パネル電極上に窪みが形成されるものがある。この窪みは、微分干渉顕微鏡で撮像した画像では、パネル電極よりも暗く見えるが導電性粒子による圧痕の暗部の輝度とは差がない場合があり、従来の検査方法では、粒子による圧痕の明部と暗部の境界が強調されるように、パネル電極と窪みの境界も同様に強調されてしまう場合があった。
このため、従来の検査方法では、微分干渉顕微鏡を介して撮像した電子画像データにおいてパネル電極に形成された窪みと導電性粒子による圧痕とを区別することができず、パネル電極内に所定の数以下の導電性粒子しか存在しない、すなわち、接続不良と判定すべきものであるにもかかわらず、パネル電極の窪みを導電性粒子と判断することで、本来の粒子数以上の導電性粒子が存在すると判定し、不良品を良品と判定してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、導電性粒子による圧痕と電極パターンに形成された窪みとを識別することができ、透明基板に設けられたパネル電極と前記透明基板に実装される電子部品に設けられたバンプとの接続状態を精度良く検査できる基板の実装状態検査方法および基板の実装状態検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＡと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置を求めるステップＢと、前記暗画素群の重心を基点とし、特定方向に対して所定の距離内に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチし、当該高輝度画素の位置および輝度を取得するステップＣと、前記高輝度画素を中心として、前記特定方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記高輝度画素から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチして、当該複数の低輝度画素の輝度を取得するステップＤと、前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップＥと、前記輝度差の和と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＦとを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明は、透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＰと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置および輝度を求めるステップＱと、前記暗画素群の重心を基点として、特定方向および前記特定方向の反対方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記重心から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中から輝度の最も高い高輝度画素を前記複数のサーチライン毎にサーチして、複数の前記高輝度画素の位置と輝度を取得するステップＲと、前記暗画素群の重心の位置および輝度と、複数の前記高輝度画素の位置と輝度とに基づいて、前記複数のサーチライン方向の輝度変化率を求めるステップＳと、前記輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＴと、前記特定方向以外の方向に設定された前記サーチライン方向の輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＵと、前記ステップＵで求めた輝度変化率と前記ステップＶで求めた輝度変化率との差を求めるステップＶと、前記輝度変化率の差と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＷとを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、導電性粒子による圧痕と電極パターンに形成された窪みとを識別することができるので、透明基板に設けられた電極パターンと前記透明基板に実装される電子部品に設けられたバンプとの接続状態を精度良く検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における検査装置の構成を示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における被検査対象物である実装基板の断面図（ａ）と破線部の拡大図（ｂ）である。
【図３】この発明の実施の形態１における画像データの概略図である。
【図４】この発明の実施の形態１における検査工程を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における検査工程を示す工程図である。
【図６】この発明の実施の形態２における検査工程を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２における検査工程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図１ないし図５を参照して説明する。
【００１２】
本実施の形態における基板の実装状態検査装置１０は、図１に示すように、Ｘ、Ｙ軸方向に移動可能でθ軸方向に回転可能に設けられた搭載ステージ１と、上記各軸を制御する制御装置（図示せず）とを備えている。搭載ステージ１の上面には、被検査物体である実装基板２が搭載され、この実装基板２は吸着などによって搭載ステージ１上に固定される。搭載ステージ１に搭載された実装基板２の上方には、微分干渉光学系４を介して撮像手段であるカメラ３が設けられており、カメラ３は実装基板２の方向に向けて固定されている。微分干渉光学系４にはレンズ（図示せず）および照明装置（図示せず）が装備されている。このカメラ３と微分干渉光学系４はＺ軸方向に移動するステージ（図示せず）に固定されている。また、カメラ３には画像処理手段である画像処理装置５が接続されており、カメラ３によって撮像された画像を取り込み、データ処理を行う。
【００１３】
被検査物体である実装基板２は、図２（ａ）に示すように、ガラスからなる透明基板２１の表面に間隔をおいて複数形成された電極パターン２１に、ＡＣＦからなる異方性導電材料７を介して、電子部品であるＩＣチップ６の電極に設けられたバンプ６１と呼ばれる微小な凸状の端子を圧着することにより、透明基板２の電極パターン２１とＩＣチップ６のバンプ６１とを電気的に接合したものである。異方性導電材料７は、図２（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂膜７２中に多数の導電性粒子７１を分散させたものであり、膜厚方向に加圧することにより導電性粒子７１が電極パターン２１およびバンプ６１と接触して膜厚方向には導電性を実現するが、膜面方向には導電性粒子７１間に樹脂が介在して絶縁性を保持するものである。
また、電極パターン２１には、図２（ｂ）に示すように電極パターン２１の製造時に透明基板２０と接する側に製造欠陥である窪み２２が形成される。
【００１４】
図３は、基板の実装状態検査装置１０を用いて、電極パターン２１とバンプ６１との圧着部周辺を透明基板２０の裏面側から撮像した画像データの一例である。なお、図３は、表示される画像のイメージを示すものであり、実際の画像とは色調が異なる。
【００１５】
図３において、２１ａは電極パターン２１の電子画像であり、７１ａは電極パターン２１に異方性導材料７中の導電性粒子７１が押し付けられることにより、透明基板２０に形成された圧痕の画像（以下、「導電性粒子画像」という）である。また、２２ａは電極パターン２１に形成された窪み２２の画像であり、破線は、ＩＣチップ６のバンプ６１と電極パターン２１との重なり領域を示している。
【００１６】
画像データ１００において、電極パターン画像２１ａは、電極パターン２１が存在しない領域に比べて薄く（輝度が高く）表示される。そして、電極パターン２１上に存在する導電性粒子７１の画像７１ａは、ほぼ円形状に表示され、電極パターン画像２１ａよりも薄く（輝度が高く）表示される領域７１ａ１と、電極パターンの画像２１ａよりも濃く（輝度が低く）表示される領域７１ａ２とを有している。また、電極パターン２１の窪み画像２２ａは、楕円形状や円形状等に表示され、電極パターン画像２１ａよりも全体が濃く（輝度が低く）表示される。
【００１７】
次に、図４および図５を参照して、本実施の形態における基板の実装状態検査方法について説明する。なお、図４は本実施の形態における実装状態検査方法のフローチャートであり、図５（ａ）は電極パターン２１上に導電性粒子７１が存在する場合、図５（ｂ）は電極パターン２１上に窪み２２が存在する場合の実装状態検査方法の工程を示す工程図である。
【００１８】
本実施の形態における基板の実装状態検査方法では、まず、電極パターン２１と電子部品６に設けられたバンプ６１との重なり部周辺を、基板の実装状態検査装置１０に設けられたカメラ３で微分干渉光学系４を介して透明基板２１の裏面側から撮像し、電極パターン２１とバンプ６１との圧着部周辺の電子画像データ１００を取得する（画層撮像処理：ステップＡ）。
【００１９】
そして、ステップＡで取得した画像データ１００を、基板の実装状態検査装置１０に設けられた画像処理装置５によって、予め定められた階調Ｋを閾値として２値化し、明画素と暗画素とに分離する。そして、暗画素の集合体である暗画素群の重心βを求める（暗部抽出処理：ステップＢ）。なお、閾値である階調Ｋは、電極パターン画像２１ａの輝度と電極パターンの窪み画像２２ａの輝度との間の値に設定されている。
【００２０】
次に、ステップＡで得られた電子画像データ１００において、ステップＢで得られた暗画素群の重心βを基点とし、予め定められた特定方向Ｍ、すなわち微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍの所定の距離内で最も輝度の高い高輝度画素αをサーチする。そして、高輝度画素αの位置および輝度を取得する（高輝度画素サーチ処理：ステップＣ）。なお、上記特定方向Ｍは、基板の実装状態検査装置１０の微分干渉光学系４のセッティング状態により決まる。
【００２１】
そして、ステップＣで得られた高輝度画素αを中心とし、上記特定方向（微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向）Ｍ、および特定方向Ｍに対して±４５度、±９０度の角度を有する方向に計５本のサーチラインを設定し、高輝度画素αから所定の距離内であって、上記サーチライン上に存在する画素の中から、各サーチライン上で最も輝度の低い低輝度画素γｉ（ｉ＝１〜５）をサーチする。そして、この低輝度画素γｉの輝度を取得する（暗画素サーチ処理：ステップＤ）。
【００２２】
次いで、ステップＣで得られた高輝度画素αとステップＤで得られた低輝度画素γｉの輝度との差（α−γｉ）をそれぞれ求め、これら輝度差の和Σを画像処理装置に設けられた演算手段により求める（輝度差積算処理：ステップＥ）。
【００２３】
そして、ステップＥで得られた輝度差の和Σを予め定められた閾値Ｊと比較する（判定処理：ステップＦ）。ここで、図５（ａ）に示す導電性粒子画像７１ａの場合、微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍに電極パターン画像２１ａよりも明るい明部７１ａ１が存在するため、前記輝度差の和Ｄは大きな値となる。これに対し、図５（ｂ）に示す電極パターン部の窪み画像２２ａの場合、微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍには輝度の低い電極パターン画像２１ａしか存在しないため、前記輝度差の和Σは小さな値となる。このため、閾値Ｊを適切な値に設定することにより、輝度差の和Σが閾値Ｊよりも大きい場合はステップＢで抽出した暗画素群は導電性粒子画像７１ａであると判定し、閾値Ｊ以下の場合は上記暗画素群は電極パターンの窪み画像２２ａであると判定することができる。
【００２４】
このように、本実施の形態によれば、導電性粒子画像７１ａと電極パターンの窪み画像２２ａとを識別できるので、電極パターン２１上に所定数以下の導電性粒子７１しか存在しないものを接続不良と判定することができる。
【００２５】
なお、上記ステップＣ、ステップＤにおいて高輝度画素αおよび低輝度画素をサーチする所定の距離はステップＢで抽出した暗画素群の大きさに基づいて定められた距離、例えば暗画素群を等価楕円に近似したときの長軸や周囲長または暗画素群の画素数等に設定すれば、周囲に存在する他の導電性粒子７１や電極パターンの窪み２２の影響を受けないようにすることができる。また本実施の形態のステップＣにおいては、サーチラインの本数を５本としたが、導電性粒子画像７１ａや電極パターンの窪み画像２２ａの形状によりサーチラインの本数や方向を適宜変更してもよい。ただし、サーチラインは、高輝度画素αの位置を中心とし、前記特定方向Ｍに対して±９０度未満の角度を有することが望ましい。
【００２６】
また、上記実施の形態では、ステップ（Ｂ）で抽出した暗画素群を、導電性粒子画像７１ａであるか電極パターンの窪み画像２２ａのいずれであるかを判別しているが、実際には透明基板２１とＩＣチップ６との間に異物が噛み込んでいる場合がある。この場合、異物の電子画像は導電性粒子画像７１ａと同様に輝度差の和Σが大きくなるため、電極パターンの窪み画像２２ａと識別することができる。なお、異物と電極パターンとの識別は、公知の実装状態検査方法を用いて識別することができる。
【００２７】
以上、本実施の形態によれば、電極パターンと電子部品に設けられた電極との重なり部を、透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＡと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置を求めるステップＢと、前記暗画素群の重心を基点とし、特定方向に対して所定の距離内に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチし、当該高輝度画素の位置および輝度を取得するステップＣと、前記高輝度画素を中心として、前記特定方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記高輝度画素から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチして、当該複数の低輝度画素の輝度を取得するステップＤと、前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップＥと、前記輝度差の和と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＦとを備えているので、導電性粒子による圧痕と電極パターンの窪みとを識別でき、その結果、透明基板に設けられた電極パターンと前記透明基板に実装される電子部品との接続状態を精度良く検査することができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、特定方向Ｍを、微分干渉光学系４による観察像の輝度のコントラストの強弱が変化する方向としたので、粒子とパターンの窪みとを容易に識別できる。
【００２９】
さらに、本実施の形態によれば、所定の距離を、前記暗画素群の大きさに基づいて定めたので、窪みの大きさに依存せずに粒子と識別することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２における基板の実装状態検査方法について説明する。なお、実施の形態２における基板の実装状態検査装置は、実施の形態１と同じ構成であるので説明を省略する。
なお、図６は実装状態検査方法のフローチャートであり、図７（ａ）は電極パターン２１上に導電性粒子７１が存在する場合、図７（ｂ）は電極パターン２１に窪み２２が存在する場合の実装状態検査方法の工程を示す工程図を示すものである。
【００３１】
本実施の形態における基板の実装状態検査方法では、まず、電極パターン２１と電子部品６に設けられたバンプ６１との重なり部周辺を、基板の実装状態検査装置１０に設けられたカメラ３で微分干渉光学系４を介して透明基板２１の裏面側から撮像し、電極パターン２１とバンプ６１との圧着部周辺の電子画像データ１００を取得する（画層撮像工程：ステップＰ）。
【００３２】
そして、ステップＰで取得した画像データ１００を、基板の実装状態検査装置１０に設けられた画像処理装置５によって、予め定められた階調Ｋを閾値として２値化し、明画素と暗画素とに分離する。そして、暗画素の集合体である暗画素群の重心βの位置と輝度を求める（暗部抽出処理：ステップＱ）。なお、閾値である階調Ｋは、電極パターン画像２１ａの輝度と電極パターンの窪み画像２２ａの輝度との間の値に設定されている。
【００３３】
次に、ステップＱで得られた暗画素群の重心βを基点として、予め定められた特定方向Ｍ、すなわち微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍ、およびその特定方向Ｍに対し±９０度、−１８０度の角度をなす方向にサーチラインを計４本設定し、上記暗画素群の重心βから所定の距離内であって、各サーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ最も輝度の高い高輝度画素δｉ（ｉ＝１〜４）をサーチする。そして、この高輝度画素δｉの位置と輝度を取得する（高輝度画素サーチ処理：ステップＲ）。
【００３４】
そして、ステップＱにおいて得られた暗画素群の重心βの位置および輝度と、ステップＲにおいて得られた複数の高輝度画素δｉの位置と輝度を用いて次式で定義される輝度変化率を上記サーチライン毎に求める（輝度変化率算出処理：ステップＳ）。
輝度変化率＝（高輝度画素δｉの輝度と暗画素群の重心βの輝度との差／暗画素群の重心βと高輝度画素δｉとの距離）
【００３５】
次に、ステップＳにおいて得られた輝度変化率の中から最大の変化率Ε１を求める。通常、Ε１は、特定方向Ｍ（微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向）の変化率と一致する（最大変化率抽出処理１：ステップＴ）。
【００３６】
そして、上記特定方向Ｍ以外の方向に設定されたサーチライン方向の輝度の変化率の中から最大の変化率Ε２を求める（最大変化率抽出処理２：ステップＵ）。
【００３７】
次いで、上記輝度変化率Ｅ１とＥ２との差であるΔΕ（＝Ε１−Ε２）を算出する（変化率差分処理：ステップＶ）。
【００３８】
次に、ステップＶで算出された輝度変化率の差ΔΕを閾値Ｌと比較する（判定処理：ステップＷ）。ここで、図７（ａ）に示す導電性粒子画像７１ａの場合、微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍに電極パターン画像２１ａよりも輝度の高い明部７１ａ１が存在し、微分干渉光学系のコントラストの強弱が生じる方向Ｍ以外では輝度の低い電極パターン画像２１ａしか存在しないため、輝度変化率の差ΔΕは大きな値となる。これに対し、図７（ｂ）に示す電極パターンの窪み画像２２ａの場合、特定方向Ｍ（微分干渉光学系のコントラストの強弱が生じる方向）には電極パターン画像２１ａしか存在しないため、輝度変化率の差ΔΕは小さな値となる。
【００３９】
このため、閾値Ｌを適切な値に設定することにより、輝度変化率の差ΔΕが閾値Ｌよりも大きい場合はステップＱで抽出した暗画素群を導電性粒子画像７１ａであると判定し、閾値Ｌよりも小さい場合は上記暗画素群は電極パターンの窪み画像２２ａであると判定することができる。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、導電性粒子画像７１ａと電極パターンの窪み画像２２ａとを識別できるので、電極パターン２１上に所定数以下の導電性粒子７１しか存在しないものを接続不良と判定することができる。
【００４１】
なお、上記ステップＲにおいて高輝度画素をサーチする距離は、ステップＱで抽出した暗画素群の大きさに基づいて定められた距離、例えば暗画素群を等価楕円に近似したときの長軸や周囲長または暗画素群の画素数等に設定すれば、周囲にある他の導電性粒子７１や電極パターンの窪み２２の影響を受けない。またステップＲにおいては、サーチラインの本数を４本としているが、導電性粒子画像７１ａや電極パターンの窪み画像２２ａの形状によりサーチラインの方向や本数を変更してもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では、ステップＱで抽出した暗画素群が導電性粒子画像７１ａか電極パターンの窪み画像２２ａのいずれであるかを判定しているが、実際には透明基板２１とＩＣチップ６との間に異物が噛み込んでいる場合がある。この場合、異物の画像は導電性粒子画像７１ａと同様に、輝度変化率の差ΔΕが大きくなるため、異物の画像と電極パターンの窪み画像２２ａとを識別することができる。なお、異物と電極パターン２１との識別は、公知の実装状態検査方法を用いて識別することができる。
【００４３】
以上、本実施の形態によれば、電極パターンと電子部品に設けられた電極との重なり部を、透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＰと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置および輝度を求めるステップＱと、前記暗画素群の重心を基点として、特定方向および前記特定方向の反対方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記重心から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中から輝度の最も高い高輝度画素を前記複数のサーチライン毎にサーチして、複数の前記高輝度画素の位置と輝度を取得するステップＲと、前記暗画素群の重心の位置および輝度と、複数の前記高輝度画素の位置と輝度とに基づいて、前記複数のサーチライン方向の輝度変化率を求めるステップＳと、前記輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＴと、前記特定方向以外の方向に設定された前記サーチライン方向の輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＵと、前記ステップＵで求めた輝度変化率と前記ステップＶで求めた輝度変化率との差を求めるステップＶと、前記輝度変化率の差と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＷとを備えているので、導電性粒子による圧痕と電極パターンに形成された窪みとを識別でき、その結果、透明基板に設けられた電極パターンと前記透明基板に実装される電子部品との接続状態を精度良く検査することができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、特定方向Ｍを、微分干渉光学系４による観察像の輝度のコントラストの強弱が変化する方向としたので、粒子とパターンの窪みとを容易に識別できる。
【００４５】
さらに、本実施の形態によれば、所定の距離を、前記暗画素群の大きさに基づいて定めたので、窪みの大きさに依存せずに粒子と識別することができる。
【００４６】
実施の形態３．
実施の形態１で示した基板の実装状態検査方法と実施の形態２で示した基板の実装状態検査方法とを組み合わせて基板の実装状態を検査してもよい。
【００４７】
例えば、実施の形態１における実装状態検査方法で電極パターンの窪み２２と判別されたものに対し、さらに実施の形態２における実装状態検査方法を適用し、両方の検査方法で電極パターンの窪み２２である判断されたものを真に窪み２２と判定することにより、電子部品実装状態の検査精度をより向上させることができる。なお、実施の形態１における実装状態検査方法と、実施の形態２における実装状態検査方法の適用順序はこれに限られるものではない。また、識別の対象は、電極パターンの窪み２２に限られるものではなく、導電性粒子７１としてもよい。
【００４８】
また、実施の形態１における実装状態検査方法と実施の形態２における実装状態検査方法を重畳して適用し、いずれかの検査で電極パターンの窪み２２と判断されたものを真に窪み２２と判定することにより、より確実に基板の実装状態の検査を行うことができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態１ないし３においては、液晶基板の検査を例として説明したが、液晶基板の検査に限定されるものではなく、撮像した画像データ１００内において暗部に隣接して明部が存在している対象と明部が存在していない対象が存在する場合に両者を識別する検査に適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 搭載ステージ、 ２ 実装基板、 ３ カメラ（撮像手段）、４ 微分干渉光学系、 ５ 画像処理装置（画像処理手段）、 ６ ＩＣチップ（電子部品）、 ７ 異方性導電材料、 １０ 基板の実装状態検査装置、 ２０ 透明基板、 ２１ 電極パターン、 ２１ａ電極パターン画像、 ２２ 電極パターンの窪み、 ２２ａ 電極パターンの窪み画像、 ６１ バンプ（電極） ７１ 導電性粒子、 ７１ａ 導電性粒子画像、 １００ 電子画像データ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板と電子部品との実装状態を検査する方法およびその検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等、各種の電子機器に使用されている液晶駆動基板は、液晶駆動基板を構成する透明基板上に、液晶を駆動するためのＩＣチップやフレキシブル基板などをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）実装したものが広く用いられている。このＣＯＧ実装は、透明基板の表面に多数形成されたパネル電極に、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）等の異方性導電材料を介してＩＣチップ等の電子部品の電極に設けられたバンプと呼ばれる微小な凸状の端子を加熱・加圧することにより、異方性導電材料に含まれる導電性粒子を介して透明基板のパネル電極とＩＣチップのバンプとを電気的に接合するものである。
【０００３】
このとき、電子部品が透明基板に良好に実装されているか否かは、透明基板の裏面側からパネル電極とバンプとの重なり部を観察することによって検査することができる。すなわち、透明基板のパネル電極にＩＣチップのバンプが異方性導電材料を介して圧接されると、パネル電極に異方性導材料の導電性粒子が押し付けられることにより、パネル電極の裏面、すなわち、透明基板に接している面に、微小な凸状部が圧痕として形成される。そこで、電極の裏面を微分干渉顕微鏡で観察することにより、この圧痕を検出する。従来の基板の実装状態検査方法として、ＣＯＧ実装した透明基板のパネル電極を基板裏面から微分干渉顕微鏡を介して撮像し、得られた２値化画像データから導電性粒子の圧痕の明部と暗部の境目を微分処理によって強調することによって、導電性数すなわち導電性粒子数をカウントし、導電性粒子数が基準値未満となった電極を、接続不良と判定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２７２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＯＧ実装される透明基板には、製造中パネル電極上に窪みが形成されるものがある。この窪みは、微分干渉顕微鏡で撮像した画像では、パネル電極よりも暗く見えるが導電性粒子による圧痕の暗部の輝度とは差がない場合があり、従来の検査方法では、粒子による圧痕の明部と暗部の境界が強調されるように、パネル電極と窪みの境界も同様に強調されてしまう場合があった。
このため、従来の検査方法では、微分干渉顕微鏡を介して撮像した電子画像データにおいてパネル電極に形成された窪みと導電性粒子による圧痕とを区別することができず、パネル電極内に所定の数以下の導電性粒子しか存在しない、すなわち、接続不良と判定すべきものであるにもかかわらず、パネル電極の窪みを導電性粒子と判断することで、本来の粒子数以上の導電性粒子が存在すると判定し、不良品を良品と判定してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、導電性粒子による圧痕と電極パターンに形成された窪みとを識別することができ、透明基板に設けられたパネル電極と前記透明基板に実装される電子部品に設けられたバンプとの接続状態を精度良く検査できる基板の実装状態検査方法および基板の実装状態検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＡと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置を求めるステップＢと、前記暗画素群の重心を基点とし、特定方向に対して所定の距離内に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチし、当該高輝度画素の位置および輝度を取得するステップＣと、前記高輝度画素を中心として、前記特定方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記高輝度画素から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチして、当該複数の低輝度画素の輝度を取得するステップＤと、前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップＥと、前記輝度差の和と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＦとを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明は、透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＰと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置および輝度を求めるステップＱと、前記暗画素群の重心を基点として、特定方向および前記特定方向の反対方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記重心から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中から輝度の最も高い高輝度画素を前記複数のサーチライン毎にサーチして、複数の前記高輝度画素の位置と輝度を取得するステップＲと、前記暗画素群の重心の位置および輝度と、複数の前記高輝度画素の位置と輝度とに基づいて、前記複数のサーチライン方向の輝度変化率を求めるステップＳと、前記輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＴと、前記特定方向以外の方向に設定された前記サーチライン方向の輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＵと、前記ステップＵで求めた輝度変化率と前記ステップＶで求めた輝度変化率との差を求めるステップＶと、前記輝度変化率の差と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＷとを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、導電性粒子による圧痕と電極パターンに形成された窪みとを識別することができるので、透明基板に設けられた電極パターンと前記透明基板に実装される電子部品に設けられたバンプとの接続状態を精度良く検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における検査装置の構成を示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における被検査対象物である実装基板の断面図（ａ）と破線部の拡大図（ｂ）である。
【図３】この発明の実施の形態１における画像データの概略図である。
【図４】この発明の実施の形態１における検査工程を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における検査工程を示す工程図である。
【図６】この発明の実施の形態２における検査工程を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２における検査工程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図１ないし図５を参照して説明する。
【００１２】
本実施の形態における基板の実装状態検査装置１０は、図１に示すように、Ｘ、Ｙ軸方向に移動可能でθ軸方向に回転可能に設けられた搭載ステージ１と、上記各軸を制御する制御装置（図示せず）とを備えている。搭載ステージ１の上面には、被検査物体である実装基板２が搭載され、この実装基板２は吸着などによって搭載ステージ１上に固定される。搭載ステージ１に搭載された実装基板２の上方には、微分干渉光学系４を介して撮像手段であるカメラ３が設けられており、カメラ３は実装基板２の方向に向けて固定されている。微分干渉光学系４にはレンズ（図示せず）および照明装置（図示せず）が装備されている。このカメラ３と微分干渉光学系４はＺ軸方向に移動するステージ（図示せず）に固定されている。また、カメラ３には画像処理手段である画像処理装置５が接続されており、カメラ３によって撮像された画像を取り込み、データ処理を行う。
【００１３】
被検査物体である実装基板２は、図２（ａ）に示すように、ガラスからなる透明基板２１の表面に間隔をおいて複数形成された電極パターン２１に、ＡＣＦからなる異方性導電材料７を介して、電子部品であるＩＣチップ６の電極に設けられたバンプ６１と呼ばれる微小な凸状の端子を圧着することにより、透明基板２の電極パターン２１とＩＣチップ６のバンプ６１とを電気的に接合したものである。異方性導電材料７は、図２（ｂ）に示すように、熱硬化性樹脂膜７２中に多数の導電性粒子７１を分散させたものであり、膜厚方向に加圧することにより導電性粒子７１が電極パターン２１およびバンプ６１と接触して膜厚方向には導電性を実現するが、膜面方向には導電性粒子７１間に樹脂が介在して絶縁性を保持するものである。
また、電極パターン２１には、図２（ｂ）に示すように電極パターン２１の製造時に透明基板２０と接する側に製造欠陥である窪み２２が形成される。
【００１４】
図３は、基板の実装状態検査装置１０を用いて、電極パターン２１とバンプ６１との圧着部周辺を透明基板２０の裏面側から撮像した画像データの一例である。なお、図３は、表示される画像のイメージを示すものであり、実際の画像とは色調が異なる。
【００１５】
図３において、２１ａは電極パターン２１の電子画像であり、７１ａは電極パターン２１に異方性導材料７中の導電性粒子７１が押し付けられることにより、透明基板２０に形成された圧痕の画像（以下、「導電性粒子画像」という）である。また、２２ａは電極パターン２１に形成された窪み２２の画像であり、破線は、ＩＣチップ６のバンプ６１と電極パターン２１との重なり領域を示している。
【００１６】
画像データ１００において、電極パターン画像２１ａは、電極パターン２１が存在しない領域に比べて薄く（輝度が高く）表示される。そして、電極パターン２１上に存在する導電性粒子７１の画像７１ａは、ほぼ円形状に表示され、電極パターン画像２１ａよりも薄く（輝度が高く）表示される領域７１ａ１と、電極パターンの画像２１ａよりも濃く（輝度が低く）表示される領域７１ａ２とを有している。また、電極パターン２１の窪み画像２２ａは、楕円形状や円形状等に表示され、電極パターン画像２１ａよりも全体が濃く（輝度が低く）表示される。
【００１７】
次に、図４および図５を参照して、本実施の形態における基板の実装状態検査方法について説明する。なお、図４は本実施の形態における実装状態検査方法のフローチャートであり、図５（ａ）は電極パターン２１上に導電性粒子７１が存在する場合、図５（ｂ）は電極パターン２１上に窪み２２が存在する場合の実装状態検査方法の工程を示す工程図である。
【００１８】
本実施の形態における基板の実装状態検査方法では、まず、電極パターン２１と電子部品６に設けられたバンプ６１との重なり部周辺を、基板の実装状態検査装置１０に設けられたカメラ３で微分干渉光学系４を介して透明基板２１の裏面側から撮像し、電極パターン２１とバンプ６１との圧着部周辺の電子画像データ１００を取得する（画層撮像処理：ステップＡ）。
【００１９】
そして、ステップＡで取得した画像データ１００を、基板の実装状態検査装置１０に設けられた画像処理装置５によって、予め定められた階調Ｋを閾値として２値化し、明画素と暗画素とに分離する。そして、暗画素の集合体である暗画素群の重心βを求める（暗部抽出処理：ステップＢ）。なお、閾値である階調Ｋは、電極パターン画像２１ａの輝度と電極パターンの窪み画像２２ａの輝度との間の値に設定されている。
【００２０】
次に、ステップＡで得られた電子画像データ１００において、ステップＢで得られた暗画素群の重心βを基点とし、予め定められた特定方向Ｍ、すなわち微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍの所定の距離内で最も輝度の高い高輝度画素αをサーチする。そして、高輝度画素αの位置および輝度を取得する（高輝度画素サーチ処理：ステップＣ）。なお、上記特定方向Ｍは、基板の実装状態検査装置１０の微分干渉光学系４のセッティング状態により決まる。
【００２１】
そして、ステップＣで得られた高輝度画素αを中心とし、上記特定方向（微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向）Ｍ、および特定方向Ｍに対して±４５度、±９０度の角度を有する方向に計５本のサーチラインを設定し、高輝度画素αから所定の距離内であって、上記サーチライン上に存在する画素の中から、各サーチライン上で最も輝度の低い低輝度画素γｉ（ｉ＝１〜５）をサーチする。そして、この低輝度画素γｉの輝度を取得する（暗画素サーチ処理：ステップＤ）。
【００２２】
次いで、ステップＣで得られた高輝度画素αとステップＤで得られた低輝度画素γｉの輝度との差（α−γｉ）をそれぞれ求め、これら輝度差の和Σを画像処理装置に設けられた演算手段により求める（輝度差積算処理：ステップＥ）。
【００２３】
そして、ステップＥで得られた輝度差の和Σを予め定められた閾値Ｊと比較する（判定処理：ステップＦ）。ここで、図５（ａ）に示す導電性粒子画像７１ａの場合、微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍに電極パターン画像２１ａよりも明るい明部７１ａ１が存在するため、前記輝度差の和Ｄは大きな値となる。これに対し、図５（ｂ）に示す電極パターン部の窪み画像２２ａの場合、微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍには輝度の低い電極パターン画像２１ａしか存在しないため、前記輝度差の和Σは小さな値となる。このため、閾値Ｊを適切な値に設定することにより、輝度差の和Σが閾値Ｊよりも大きい場合はステップＢで抽出した暗画素群は導電性粒子画像７１ａであると判定し、閾値Ｊ以下の場合は上記暗画素群は電極パターンの窪み画像２２ａであると判定することができる。
【００２４】
このように、本実施の形態によれば、導電性粒子画像７１ａと電極パターンの窪み画像２２ａとを識別できるので、電極パターン２１上に所定数以下の導電性粒子７１しか存在しないものを接続不良と判定することができる。
【００２５】
なお、上記ステップＣ、ステップＤにおいて高輝度画素αおよび低輝度画素をサーチする所定の距離はステップＢで抽出した暗画素群の大きさに基づいて定められた距離、例えば暗画素群を等価楕円に近似したときの長軸や周囲長または暗画素群の画素数等に設定すれば、周囲に存在する他の導電性粒子７１や電極パターンの窪み２２の影響を受けないようにすることができる。また本実施の形態のステップＣにおいては、サーチラインの本数を５本としたが、導電性粒子画像７１ａや電極パターンの窪み画像２２ａの形状によりサーチラインの本数や方向を適宜変更してもよい。ただし、サーチラインは、高輝度画素αの位置を中心とし、前記特定方向Ｍに対して±９０度未満の角度を有することが望ましい。
【００２６】
また、上記実施の形態では、ステップ（Ｂ）で抽出した暗画素群を、導電性粒子画像７１ａであるか電極パターンの窪み画像２２ａのいずれであるかを判別しているが、実際には透明基板２１とＩＣチップ６との間に異物が噛み込んでいる場合がある。この場合、異物の電子画像は導電性粒子画像７１ａと同様に輝度差の和Σが大きくなるため、電極パターンの窪み画像２２ａと識別することができる。なお、異物と電極パターンとの識別は、公知の実装状態検査方法を用いて識別することができる。
【００２７】
以上、本実施の形態によれば、電極パターンと電子部品に設けられた電極との重なり部を、透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＡと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置を求めるステップＢと、前記暗画素群の重心を基点とし、特定方向に対して所定の距離内に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチし、当該高輝度画素の位置および輝度を取得するステップＣと、前記高輝度画素を中心として、前記特定方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記高輝度画素から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチして、当該複数の低輝度画素の輝度を取得するステップＤと、前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップＥと、前記輝度差の和と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＦとを備えているので、導電性粒子による圧痕と電極パターンの窪みとを識別でき、その結果、透明基板に設けられた電極パターンと前記透明基板に実装される電子部品との接続状態を精度良く検査することができる。
【００２８】
また、本実施の形態によれば、特定方向Ｍを、微分干渉光学系４による観察像の輝度のコントラストの強弱が変化する方向としたので、粒子とパターンの窪みとを容易に識別できる。
【００２９】
さらに、本実施の形態によれば、所定の距離を、前記暗画素群の大きさに基づいて定めたので、窪みの大きさに依存せずに粒子と識別することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図６および図７を参照して、本発明の実施の形態２における基板の実装状態検査方法について説明する。なお、実施の形態２における基板の実装状態検査装置は、実施の形態１と同じ構成であるので説明を省略する。
なお、図６は実装状態検査方法のフローチャートであり、図７（ａ）は電極パターン２１上に導電性粒子７１が存在する場合、図７（ｂ）は電極パターン２１に窪み２２が存在する場合の実装状態検査方法の工程を示す工程図を示すものである。
【００３１】
本実施の形態における基板の実装状態検査方法では、まず、電極パターン２１と電子部品６に設けられたバンプ６１との重なり部周辺を、基板の実装状態検査装置１０に設けられたカメラ３で微分干渉光学系４を介して透明基板２１の裏面側から撮像し、電極パターン２１とバンプ６１との圧着部周辺の電子画像データ１００を取得する（画層撮像工程：ステップＰ）。
【００３２】
そして、ステップＰで取得した画像データ１００を、基板の実装状態検査装置１０に設けられた画像処理装置５によって、予め定められた階調Ｋを閾値として２値化し、明画素と暗画素とに分離する。そして、暗画素の集合体である暗画素群の重心βの位置と輝度を求める（暗部抽出処理：ステップＱ）。なお、閾値である階調Ｋは、電極パターン画像２１ａの輝度と電極パターンの窪み画像２２ａの輝度との間の値に設定されている。
【００３３】
次に、ステップＱで得られた暗画素群の重心βを基点として、予め定められた特定方向Ｍ、すなわち微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍ、およびその特定方向Ｍに対し±９０度、−１８０度の角度をなす方向にサーチラインを計４本設定し、上記暗画素群の重心βから所定の距離内であって、各サーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ最も輝度の高い高輝度画素δｉ（ｉ＝１〜４）をサーチする。そして、この高輝度画素δｉの位置と輝度を取得する（高輝度画素サーチ処理：ステップＲ）。
【００３４】
そして、ステップＱにおいて得られた暗画素群の重心βの位置および輝度と、ステップＲにおいて得られた複数の高輝度画素δｉの位置と輝度を用いて次式で定義される輝度変化率を上記サーチライン毎に求める（輝度変化率算出処理：ステップＳ）。
輝度変化率＝（高輝度画素δｉの輝度と暗画素群の重心βの輝度との差／暗画素群の重心βと高輝度画素δｉとの距離）
【００３５】
次に、ステップＳにおいて得られた輝度変化率の中から最大の変化率Ε１を求める。通常、Ε１は、特定方向Ｍ（微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向）の変化率と一致する（最大変化率抽出処理１：ステップＴ）。
【００３６】
そして、上記特定方向Ｍ以外の方向に設定されたサーチライン方向の輝度の変化率の中から最大の変化率Ε２を求める（最大変化率抽出処理２：ステップＵ）。
【００３７】
次いで、上記輝度変化率Ｅ１とＥ２との差であるΔΕ（＝Ε１−Ε２）を算出する（変化率差分処理：ステップＶ）。
【００３８】
次に、ステップＶで算出された輝度変化率の差ΔΕを閾値Ｌと比較する（判定処理：ステップＷ）。ここで、図７（ａ）に示す導電性粒子画像７１ａの場合、微分干渉光学系４のコントラストの強弱が生じる方向Ｍに電極パターン画像２１ａよりも輝度の高い明部７１ａ１が存在し、微分干渉光学系のコントラストの強弱が生じる方向Ｍ以外では輝度の低い電極パターン画像２１ａしか存在しないため、輝度変化率の差ΔΕは大きな値となる。これに対し、図７（ｂ）に示す電極パターンの窪み画像２２ａの場合、特定方向Ｍ（微分干渉光学系のコントラストの強弱が生じる方向）には電極パターン画像２１ａしか存在しないため、輝度変化率の差ΔΕは小さな値となる。
【００３９】
このため、閾値Ｌを適切な値に設定することにより、輝度変化率の差ΔΕが閾値Ｌよりも大きい場合はステップＱで抽出した暗画素群を導電性粒子画像７１ａであると判定し、閾値Ｌよりも小さい場合は上記暗画素群は電極パターンの窪み画像２２ａであると判定することができる。
【００４０】
このように、本実施の形態によれば、導電性粒子画像７１ａと電極パターンの窪み画像２２ａとを識別できるので、電極パターン２１上に所定数以下の導電性粒子７１しか存在しないものを接続不良と判定することができる。
【００４１】
なお、上記ステップＲにおいて高輝度画素をサーチする距離は、ステップＱで抽出した暗画素群の大きさに基づいて定められた距離、例えば暗画素群を等価楕円に近似したときの長軸や周囲長または暗画素群の画素数等に設定すれば、周囲にある他の導電性粒子７１や電極パターンの窪み２２の影響を受けない。またステップＲにおいては、サーチラインの本数を４本としているが、導電性粒子画像７１ａや電極パターンの窪み画像２２ａの形状によりサーチラインの方向や本数を変更してもよい。
【００４２】
また、本実施の形態では、ステップＱで抽出した暗画素群が導電性粒子画像７１ａか電極パターンの窪み画像２２ａのいずれであるかを判定しているが、実際には透明基板２１とＩＣチップ６との間に異物が噛み込んでいる場合がある。この場合、異物の画像は導電性粒子画像７１ａと同様に、輝度変化率の差ΔΕが大きくなるため、異物の画像と電極パターンの窪み画像２２ａとを識別することができる。なお、異物と電極パターン２１との識別は、公知の実装状態検査方法を用いて識別することができる。
【００４３】
以上、本実施の形態によれば、電極パターンと電子部品に設けられた電極との重なり部を、透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップＰと、前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置および輝度を求めるステップＱと、前記暗画素群の重心を基点として、特定方向および前記特定方向の反対方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記重心から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中から輝度の最も高い高輝度画素を前記複数のサーチライン毎にサーチして、複数の前記高輝度画素の位置と輝度を取得するステップＲと、前記暗画素群の重心の位置および輝度と、複数の前記高輝度画素の位置と輝度とに基づいて、前記複数のサーチライン方向の輝度変化率を求めるステップＳと、前記輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＴと、前記特定方向以外の方向に設定された前記サーチライン方向の輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップＵと、前記ステップＵで求めた輝度変化率と前記ステップＶで求めた輝度変化率との差を求めるステップＶと、前記輝度変化率の差と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップＷとを備えているので、導電性粒子による圧痕と電極パターンに形成された窪みとを識別でき、その結果、透明基板に設けられた電極パターンと前記透明基板に実装される電子部品との接続状態を精度良く検査することができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、特定方向Ｍを、微分干渉光学系４による観察像の輝度のコントラストの強弱が変化する方向としたので、粒子とパターンの窪みとを容易に識別できる。
【００４５】
さらに、本実施の形態によれば、所定の距離を、前記暗画素群の大きさに基づいて定めたので、窪みの大きさに依存せずに粒子と識別することができる。
【００４６】
実施の形態３．
実施の形態１で示した基板の実装状態検査方法と実施の形態２で示した基板の実装状態検査方法とを組み合わせて基板の実装状態を検査してもよい。
【００４７】
例えば、実施の形態１における実装状態検査方法で電極パターンの窪み２２と判別されたものに対し、さらに実施の形態２における実装状態検査方法を適用し、両方の検査方法で電極パターンの窪み２２である判断されたものを真に窪み２２と判定することにより、電子部品実装状態の検査精度をより向上させることができる。なお、実施の形態１における実装状態検査方法と、実施の形態２における実装状態検査方法の適用順序はこれに限られるものではない。また、識別の対象は、電極パターンの窪み２２に限られるものではなく、導電性粒子７１としてもよい。
【００４８】
また、実施の形態１における実装状態検査方法と実施の形態２における実装状態検査方法を重畳して適用し、いずれかの検査で電極パターンの窪み２２と判断されたものを真に窪み２２と判定することにより、より確実に基板の実装状態の検査を行うことができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態１ないし３においては、液晶基板の検査を例として説明したが、液晶基板の検査に限定されるものではなく、撮像した画像データ１００内において暗部に隣接して明部が存在している対象と明部が存在していない対象が存在する場合に両者を識別する検査に適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 搭載ステージ、 ２ 実装基板、 ３ カメラ（撮像手段）、４ 微分干渉光学系、 ５ 画像処理装置（画像処理手段）、 ６ ＩＣチップ（電子部品）、 ７ 異方性導電材料、 １０ 基板の実装状態検査装置、 ２０ 透明基板、 ２１ 電極パターン、 ２１ａ電極パターン画像、 ２２ 電極パターンの窪み、 ２２ａ 電極パターンの窪み画像、 ６１ バンプ（電極） ７１ 導電性粒子、 ７１ａ 導電性粒子画像、 １００ 電子画像データ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、
（Ａ）前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップと、
（Ｂ）前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置を求めるステップと、
（Ｃ）前記暗画素群の重心を基点とし、特定方向に対して所定の距離内に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチし、当該高輝度画素の位置および輝度を取得するステップと、
（Ｄ）前記高輝度画素を中心として、前記特定方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記高輝度画素から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチして、当該複数の低輝度画素の輝度を取得するステップと、
（Ｅ）前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップと、
（Ｆ）前記輝度差の和と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップと
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査方法。
【請求項２】
前記ステップ（Ｆ）において、前記輝度差の和が前記設定値以下のときに前記暗画素群は前記電極パターンに形成された窪みであると判断し、前記輝度差の和が前記設定値よりも大きいときに前記暗画素群は前記導電性粒子であると判断することを特徴とする請求項１に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項３】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、
（Ｐ）前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップと、
（Ｑ）前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置および輝度を求めるステップと、
（Ｒ）前記暗画素群の重心を基点として、特定方向および前記特定方向の反対方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記重心から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中から輝度の最も高い高輝度画素を前記複数のサーチライン毎にサーチして、複数の前記高輝度画素の位置と輝度を取得するステップと、
（Ｓ）前記暗画素群の重心の位置および輝度と、複数の前記高輝度画素の位置と輝度とに基づいて、前記複数のサーチライン方向の輝度変化率を求めるステップと、
（Ｔ）前記輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップと、
（Ｕ）前記特定方向以外の方向に設定された前記サーチライン方向の輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップと、
（Ｖ）前記ステップ（Ｕ）で求めた輝度変化率と前記ステップ（Ｖ）で求めた輝度変化率との差を求めるステップと、
（Ｗ）前記輝度変化率の差と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップと
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｗ）において、前記輝度変化率の差が前記設定値以下のときに前記暗画素群は前記電極パターンに形成された窪みであると判断し、前記輝度差の和が前記設定値よりも大きいときに前記暗画素群は前記導電性粒子であると判断することを特徴とする請求項３に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項５】
前記特定方向は、前記微分干渉光学系の観察像においてコントラストの強弱が変化する方向であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項６】
前記所定の距離は、前記暗画素群の大きさに基づいて定められたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項７】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査装置であって、
微分干渉光学系と、
前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から前記微分干渉光学系を介して撮像し、電子画像データにする撮像手段と、
前記電子画像データに対し、請求項１に記載のステップ（Ｂ）ないしステップ（Ｆ）を実行する画像処理手段と
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査装置。
【請求項８】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査装置であって、
微分干渉光学系と、
前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から前記微分干渉光学系を介して撮像し、電子画像データにする撮像手段と、
前記電子画像データに対し、請求項３に記載のステップ（Ｑ）ないしステップ（Ｗ）を実行する画像処理手段と
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査装置。
【請求項９】
前記特定方向は、前記微分干渉光学系の観察像においてコントラストの強弱が変化する方向であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の基板の実装状態検査装置。
【請求項１０】
前記所定の距離は、前記暗画素群の大きさに基づいて定められたことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の基板の実装状態検査装置。
【請求項１】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、
（Ａ）前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップと、
（Ｂ）前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置を求めるステップと、
（Ｃ）前記暗画素群の重心を基点とし、特定方向に対して所定の距離内に存在する画素の中から最高輝度を持つ高輝度画素をサーチし、当該高輝度画素の位置および輝度を取得するステップと、
（Ｄ）前記高輝度画素を中心として、前記特定方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記高輝度画素から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中からそれぞれ輝度の最も低い低輝度画素をサーチして、当該複数の低輝度画素の輝度を取得するステップと、
（Ｅ）前記高輝度画素の輝度と前記複数の低輝度画素の輝度との差の和を求めるステップと、
（Ｆ）前記輝度差の和と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップと
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査方法。
【請求項２】
前記ステップ（Ｆ）において、前記輝度差の和が前記設定値以下のときに前記暗画素群は前記電極パターンに形成された窪みであると判断し、前記輝度差の和が前記設定値よりも大きいときに前記暗画素群は前記導電性粒子であると判断することを特徴とする請求項１に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項３】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査方法であって、
（Ｐ）前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から微分干渉光学系を介して撮像し、前記重なり部の電子画像データを取得するステップと、
（Ｑ）前記電子画像データから、前記電極パターンの画像の輝度よりも低輝度の暗画素群を抽出し、当該暗画素群の重心の位置および輝度を求めるステップと、
（Ｒ）前記暗画素群の重心を基点として、特定方向および前記特定方向の反対方向に対して±９０度以下の角度を有する複数のサーチラインを設定し、前記重心から所定の距離内であって前記複数のサーチライン上に存在する画素の中から輝度の最も高い高輝度画素を前記複数のサーチライン毎にサーチして、複数の前記高輝度画素の位置と輝度を取得するステップと、
（Ｓ）前記暗画素群の重心の位置および輝度と、複数の前記高輝度画素の位置と輝度とに基づいて、前記複数のサーチライン方向の輝度変化率を求めるステップと、
（Ｔ）前記輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップと、
（Ｕ）前記特定方向以外の方向に設定された前記サーチライン方向の輝度変化率の中から最大の輝度変化率を求めるステップと、
（Ｖ）前記ステップ（Ｕ）で求めた輝度変化率と前記ステップ（Ｖ）で求めた輝度変化率との差を求めるステップと、
（Ｗ）前記輝度変化率の差と設定値とを比較することによって、前記暗画素群の種別を判別するステップと
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｗ）において、前記輝度変化率の差が前記設定値以下のときに前記暗画素群は前記電極パターンに形成された窪みであると判断し、前記輝度差の和が前記設定値よりも大きいときに前記暗画素群は前記導電性粒子であると判断することを特徴とする請求項３に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項５】
前記特定方向は、前記微分干渉光学系の観察像においてコントラストの強弱が変化する方向であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項６】
前記所定の距離は、前記暗画素群の大きさに基づいて定められたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の基板の実装状態検査方法。
【請求項７】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査装置であって、
微分干渉光学系と、
前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から前記微分干渉光学系を介して撮像し、電子画像データにする撮像手段と、
前記電子画像データに対し、請求項１に記載のステップ（Ｂ）ないしステップ（Ｆ）を実行する画像処理手段と
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査装置。
【請求項８】
透明基板上に設けられた電極パターンに、導電性粒子を含む異方性導電材料を介して電子部品を実装した基板の実装状態検査装置であって、
微分干渉光学系と、
前記電極パターンと前記電子部品に設けられた電極との重なり部を、前記透明基板の裏面側から前記微分干渉光学系を介して撮像し、電子画像データにする撮像手段と、
前記電子画像データに対し、請求項３に記載のステップ（Ｑ）ないしステップ（Ｗ）を実行する画像処理手段と
を備えたことを特徴とする基板の実装状態検査装置。
【請求項９】
前記特定方向は、前記微分干渉光学系の観察像においてコントラストの強弱が変化する方向であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の基板の実装状態検査装置。
【請求項１０】
前記所定の距離は、前記暗画素群の大きさに基づいて定められたことを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の基板の実装状態検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２５６２２３（Ｐ２０１０−２５６２２３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７９２５（Ｐ２００９−１０７９２５）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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