変位量特定装置、変位量特定方法および変位量特定プログラム
【課題】基板の反りを簡易に検出することができる技術の提供。
【解決手段】電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択し、前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得し、前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する。
【解決手段】電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択し、前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得し、前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位量特定装置、変位量特定方法および変位量特定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に反りが発生していない場合の当該基板の表面である基準平面に対して光軸が斜視するように配設された斜視カメラによる基板の外観検査が行われている。検査対象となる基板は、リフロー炉内での温度や基板に実装された電子部品の重さや密集度、基板支持手段によって基板に作用する力等によって反りが発生している場合があり、斜視カメラにおいては基準平面に対して光軸が傾斜した状態で検査対象部を撮影するため、基板に反りが発生していると検査対象部の位置を特定することが困難になる。
【０００３】
そこで、基板の反りによる位置ずれを補正する技術として、例えば、特許文献１のように、基準平面に対して斜視する方向から照射されたレーザ光の位置を、基準平面に対して光軸が垂直に設定されたカメラで観測することにより基板の位置ずれ量を測定し、その位置ずれ量分だけ、基板とカメラとの相対高さ関係を補正する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９８１２９号公報
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の場合、基板の反りを測定するためのレーザ光を照射する装置を別途設ける必要があり、設備のコストアップに繋がってしまう。また、レーザ光照射装置等の位置ずれ量を測定する装置を配置するためのスペースを別途必要とするため、カメラや照明等の配置に制約が生じる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決せんとするもので、基板の反りを簡易に検出することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明においては、電子部品を基板に実装するためのパッドの中から基板の反りを検出するための基準パッドを選択し、斜視カメラによって撮影された基準パッドの像を含む画像を取得し、基準パッドの像の画像内での位置と基板に反りが発生していない場合における基準パッドの像の画像内での位置である基準位置とに基づいて基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する。すなわち、基板に電子部品を実装するためのパッドから選択された基準パッドに基づいて基板の反りを検出する。
【０００８】
このように、本発明においては、斜視カメラによって取得した画像に基づいて反りを検出することができ、当該斜視カメラは上述のような検査対象部の検査を行う際に利用可能である。従って、反りの検出と検査とを共通の斜視カメラによって実行することができ、反りの検出のために専用のカメラやレーザー光照射装置を設ける必要がなく、コストを抑制することができ、カメラや照明等の配置の制約を抑制することができる。さらに、基板には電子部品が実装されるのが通常であり、通常の基板は電子部品を実装するために必ずパッドを備えている。従って、基板の反りを検出するための基準となるマーク等を基板に設ける必要がなく、汎用性の高い技術を提供することができる。
【０００９】
ここで、基準パッド選択手段は、基板に設けられたパッドの中から基準パッドを選択することができればよく、基板や電子部品に関する設計データから選択しても良いし、カメラによって撮影された画像に含まれるパッドの像に基づいて基準パッドを選択しても良い。なお、パッドは、一般的に銅等の導電性の配線パターンの一部として基板の表面に設けられる部位であり、当該パッドに抵抗素子等の電子部品が半田づけされる。
【００１０】
そして、基準パッドは当該パッドの中から、基板の反りを検出するために選択される。従って、基準パッドは、当該基準パッドの像の画像内での位置と基準位置との差分から基板の反りを特定可能なパッドであればよく、基準パッドの像の画像内での位置を特定することが容易なパッドを基準パットとすればよい。
【００１１】
基準パッドは予め決められた規則によって直接的、あるいは間接的に特定することができればよく、前者としては、基準パッドの大きさや形状、画像内での特徴等に基づいて基準パッド自体を特定する構成を想定可能である。後者としては、基準パッドに実装される部品の大きさや形状、基準パッドに半田づけされる半田の量等に基づいて基準パッドを特定する構成を想定可能である。
【００１２】
画像取得手段は、基板に反りが発生していない場合の当該基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラ、すなわち、斜視カメラによって撮影された基準パッドの像を含む画像を取得することができればよい。なお、ここでは、基準パッドの位置は斜視カメラによる撮影の前に特定されており、当該基準パッドの位置を撮影することによって基準パッドの像を含む画像を取得しても良いし、所定の手順で撮影された画像から基準パッドの像を含む部分を特定し、特定された部分を基準パッドの像を含む画像として取得する構成であっても良い。
【００１３】
反り量特定手段は、基準パッドの像の画像内での位置と基準位置とに基づいて基板の反りの量を特定することができればよい。すなわち、基準パッドの設計上の位置は基板の設計段階で予め決められているため、当該基準パッドの設計上の位置に基づいて反りが生じていない基板を斜視カメラによって撮影した場合の画像内での基準パッドの理想的な位置が特定される。そこで、当該理想的な位置に存在する基準パッドが撮影された場合における画像内での基準パッドの像の位置を基準位置とすれば、当該基準位置と実際に撮影された基準パッドの像の画像内での位置との差異が基板の反りによって生じていると見なすことにより、基準パッド部分における基板の反りの量を特定することができる。むろん、基準パッド部分における基板の反りの量を特定すれば、当該反りの量に基づいて基板上の任意の部位の反りの量を推定することができる。
【００１４】
反り量特定手段においては、反りの量を特定する過程において基準パッドの像の画像内での位置を特定するが、当該基準パッドの像の画像内での位置を特定するための手法としては種々の手法を採用可能である。例えば、基準パッドの像の特徴量を特定することによって基準パッドの像の画像内での位置を特定する構成とすることが可能であり、特徴量としては、例えば、基準パッドの像のエッジを想定可能である。
【００１５】
すなわち、基板の表面においてパッドとパッド以外の部分は色と材質が異なっており、特にパッドの境界において輝度が大きく変化する。また、パッドは、基板の設計段階で形状が決定される。そこで、基準パッドの像のエッジを検出すれば、当該エッジの画像内での位置によって基準パッドの像の画像内での位置を特定することができる。例えば、エッジの画像内での位置を基準パッドの像の画像内での位置と見なす構成やエッジと所定の関係にある位置を基準パッドの像の画像内での位置と見なす構成等を採用可能である。
【００１６】
エッジを検出するための手法としては、種々の手法を採用可能であり、例えば、SobelフィルタやPrewittフィルタ等によってエッジを検出する手法を採用可能である。むろん、エッジを検出する際の精度を向上させるため、複数の画素に渡るエッジを抽出するように構成したり、撮影素子の画素が並ぶ方向と平行に配向しているエッジを検出対象とする構成等を採用しても良い。前者としては、画像内での所定方向に並ぶ複数の画素について輝度の累積値を算出し、当該所定方向に垂直な方向に沿った累積値の変化を解析し、累積値が急激に（所定値以上）変化する位置をエッジの画像内での位置とする構成を採用しても良い。
【００１７】
さらに、位置を正確に特定するために、基準パッドは大きい方が好ましい。また、基準パッドのエッジが容易に検出可能であるほどエッジの画像内での位置を正確に特定しやすくなる。そこで、所定の大きさ以上のパッドを基準パッドの候補となる候補パッドとし、周囲にエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択して基準パッドとする構成を採用することが好ましい。
【００１８】
すなわち、所定の大きさ以上のパッドを候補パッドとすることにより、エッジを形成する像の大きさが大きくなり、エッジ検出時の統計精度を高めることができる。また、所定の大きさ以上のパッドは、他のパッドと比較してパッドの全面が半田で覆われる可能性が少なく、パッドの境界に相当するエッジを高い確率で検出することができる。従って、所定の大きさ以上のパッドを候補パッドとすることにより、正確にエッジを検出することが可能になる。むろん、候補パッドを規定するための条件となる所定の大きさは、パッド自体の大きさについて規定されていても良いし、パッドの一部（例えば、エッジ部分）の大きさについて規定されていても良い。
【００１９】
さらに、周囲にエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択することにより、より正確にエッジを検出可能なパッドを基準パッドとすることが可能になる。ここで、エッジの検出を阻害する要素は、エッジの検出を不可能にする要素やエッジの検出を困難にする要素として予め決められた要素であり、各候補パッドの周囲に当該要素が存在するか否かが判定される。
【００２０】
当該要素としては、例えば、候補パッドの周囲の電子部品、シルク印刷、パッドから延びる配線、基板表面の絶縁性樹脂（グリーンマスク等）、基板に形成された構造体等が挙げられる。より具体的には、候補パッドの周囲に、当該候補パッドと斜視カメラの撮影素子とを結ぶ直線と交差する電子部品が存在する場合に、当該電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用可能である。すなわち、斜視カメラの視野内に候補パッドの撮影を阻害する電子部品が存在し、候補パッドが電子部品の影になる場合に当該電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする。この構成によれば、候補パッドの中から撮影可能なパッドを抽出して基準パッドとすることが可能になる。
【００２１】
むろん、電子部品が候補パッドの撮影を阻害する可能性が高い場合にこのような電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用してもよい。例えば、候補パッドの周囲の所定距離以内に電子部品が所定値以上の密度で存在する場合に、このような電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする。むろん、候補パッドの周囲の所定距離以内に所定の大きさ以上の電子部品が所定値以上の密度で存在する場合に、このような電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成としても良い。
【００２２】
さらに、候補パッドから所定距離以内の基板上にシルク印刷が存在する場合に当該シルク印刷を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用可能である。すなわち、基板上のシルク印刷の像は輝度が大きいため、基準パッドの像が形成するエッジと区別することが困難である。そこで、候補パッドから所定距離以内の基板上に存在するシルク印刷を「エッジの検出を阻害する要素」とすれば、パッド以外の部分であるシルク印刷部分を基準パッドと見なす誤判定を防止することができる。
【００２３】
さらに、候補パッドのエッジに該当する部分から延びる配線パターンが存在する場合に当該配線パターンを「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用可能である。すなわち、エッジに相当する部分から配線パターンが延びていると、エッジの実効的な長さが短くなるとともにエッジの検出が困難となる。そこで、候補パッドのエッジに該当する部分から延びる配線パターンが存在する場合に当該配線パターンを「エッジの検出を阻害する要素」とすれば、エッジの検出精度が低下しやすい候補パッドを基準パッドとして選択することを防止することができる。
【００２４】
なお、候補パッドのエッジに相当する部分から延びる配線パターンは、基板表面に形成される絶縁性樹脂（グリーンマスク等）で覆われる場合と覆われない場合とが存在する。ここでは、一方を「エッジの検出を阻害する要素」としてもよいし、双方を「エッジの検出を阻害する要素」としてもよい。
【００２５】
さらに、候補パッドから所定距離以内にスルーホール等の構造体が形成されている場合に当該構造体を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用しても良い。すなわち、基板上に形成された構造体は、輝度変化の大きい部分を備えることが多く、基準パッドの像が形成するエッジと区別することが困難である。そこで、候補パッドから所定距離以内にスルーホール等の構造体が形成されている場合に当該構造体を「エッジの検出を阻害する要素」とすれば、パッド以外の部分である構造体を基準パッドと見なす誤判定を防止することができる。
【００２６】
さらに、候補パッドから選択される基準パッドの数は限定されないが、例えば、１カ所の検査対象部に対して２カ所の基準パッドを利用する構成や１カ所の検査対象部に対して１カ所の基準パッドを利用する構成等を採用可能である。また、より具体的な適用例として、基板が備える平行な２辺を支持され、基板とカメラとが基準平面に平行な方向に相対的に移動することでカメラで基板表面上の任意の位置を撮影し、撮影画像に基づいて検査を行う構成への適用例が挙げられる。すなわち、基板の平行な２辺をクランプした状態で平面内を移動させることによって基板検査を行う構成を適用例とする。
【００２７】
この構成において、当該２辺に平行な方向の一方側において検査対象部に最も近い基準パッドと、２辺に平行な方向の他方側において検査対象部に最も近い基準パッドとに基づいて基板上の検査対象部における反りの量を特定する構成とする構成を採用可能である。すなわち、基板の２辺に平行な方向に沿って検査対象部を両側から挟む基準パッドであって、検査対象部に最も近い基準パッドに基づいて検査対象部における反りの量を特定する。基板の２辺を支持する場合、支持された部位の基準平面に垂直な方向の位置（高さ）は一定であると見なすことができる。そこで、各基準パッドの位置における基板の高さを特定すれば、基準パッドの位置および支持された部位の高さに基づいて補間処理を行うことで基準パッドに挟まれた検査対象部の高さを特定することができる。そして、検査対象部を両側から挟む基準パッドを利用することにより、内挿補間によって検査対象部の高さを特定することができ、正確に検査対象部の高さを特定することが可能である。
【００２８】
さらに、基板が備える平行な２辺を支持され、基板とカメラとが基準平面に平行な方向に相対的に移動することでカメラで基板表面上の任意の位置を撮影し、撮影画像に基づいて検査を行う構成において、検査対象部に最も近い基準パッドに基づいて基板上の検査対象部における反りの量を特定する構成を採用しても良い。すなわち、基板の平行な２辺を支持する構成において、基板の反りの量は当該２辺に垂直な方向に大きく変化するが、当該反りの量は２辺に平行な方向に大きく変化することはない。そこで、検査対象部に最も近い基準パッドの位置における基板の高さを特定すれば、基準パッドの位置および支持された部位の高さに基づいて補間処理を行うことで２辺に垂直な方向における基板の高さを特定することができ、２辺に平行な方向に高さの変化がないと見なすことで検査対象部の高さを特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態にかかる変位量特定装置を含む基板外観検査装置を示す概略ブロック図である。
【図２】（２Ａ）は基板を側面方向から眺めた図、（２Ｂ）は基板を上面方向から眺めた図である。
【図３】基準パッド選択処理を示すフローチャートである。
【図４】基板の例を示す図である。
【図５】基板外観検査処理を示すフローチャートである。
【図６】（６Ａ）は基板の反り量を特定するための関数を示す図、（６Ｂ）は反り特定用斜視画像を示す図、（６Ｃ）はエッジの検出を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）基板外観検査装置の構成：
（２）基準パッド選択処理：
（３）基板外観検査処理：
（４）他の実施形態：
【００３１】
（１）基板外観検査装置の構成：
図１は、本実施形態にかかる変位量特定装置を含む基板外観検査装置の概略構成を示している。同図において、基板外観検査装置１は、撮像部１０と、制御部２０と、表示部３０と、を備えている。撮像部１０は、検査対象となる図２Ａ，２Ｂに示す基板５０の画像を撮影し、同画像を制御部２０に出力する。制御部２０は撮影画像を入力し、同撮影画像を解析することにより、検査対象部となる基板５０上のチップ部品等の電子部品や、それらの半田付け部等の外観を検査する。また、制御部２０は、撮像部１０により取得した画像に基づいて、基板５０の反りの量を特定し、当該反りに起因する検査対象部の画像上の位置ずれを補正する。表示部３０は、取得した画像や、基板外観検査処理の過程で生成される各種データを表示可能である。
【００３２】
撮像部１０は、図１および図２Ａ，２Ｂに示すように、斜視カメラ１１ａおよび直視カメラ１１ｂと、基板５０を支持するガイドレール１２と、ガイドレール１２に支持された基板５０を平面移動させるＸ−Ｙステージ１３と、を備えている。そして、撮像部１０は、制御部２０により制御される。
【００３３】
ガイドレール１２は、Ｘ−Ｙステージ１３に固定されており、図示しない搬送装置から搬送される基板５０をＸ−Ｙステージ１３に対して位置決めするとともに、基板５０の対向する平行な２辺をクランプして支持する。このように支持された基板５０の平行な２辺は、後述する位置ずれ量の算出の際の基準となる。
【００３４】
Ｘ−Ｙステージ１３は、ガイドレール１２により固定された状態の基板５０を所定平面内で移動させる。従って、図２Ａに一点鎖線で示す矩形のように基板５０に反りが発生していない場合の基板５０の上方の表面は基板５０が移動する所定平面と平行である。本実施形態においては、当該基板５０の上方の表面を基準平面Ｆｓと呼ぶ。
【００３５】
斜視カメラ１１ａは、その光軸が基準平面Ｆｓに対して所定の角度θ°（θ≠０°，９０°）斜視するように配設されている。本実施形態においては、斜視カメラ１１ａによって撮影された基板５０の画像を斜視画像と呼ぶ。なお、斜視カメラ１１ａの台数は限定されないが、本実施形態にかかる基板外観検査装置は斜視カメラ１１ａを４台備えている。また、各斜視カメラ１１ａの光軸は基準平面Ｆｓ上の一点で交差するように斜視カメラ１１ａが配設されている。さらに、各斜視カメラ１１ａの光軸を基準平面Ｆｓに投影した投影直線を想定した場合、２台の斜視カメラ１１ａに関する投影直線が重なるとともにＹ軸に平行であり、他の２台の斜視カメラ１１ａに関する投影直線が重なるとともにＸ軸に平行である。図２Ａでは、投影直線がＹ軸に平行となる斜視カメラ１１ａを１台例示している。
【００３６】
直視カメラ１１ｂは、その光軸が基準平面Ｆｓに垂直な方向に対して平行になるように配設されている。本実施形態においては、直視カメラ１１ｂによって撮影された基板５０の画像を直視画像と呼ぶ。
【００３７】
本実施形態において、斜視カメラ１１ａおよび直視カメラ１１ｂは、基板外観検査装置１に固定されている。従って、本実施形態では、Ｘ−Ｙステージ１３をＸ−Ｙ（水平）方向に平面移動させることにより基板５０と斜視カメラ１１ａとの相対位置を変更するようにしている。なお、基板５０と斜視カメラ１１ａとの相対位置を変更するための構成としては、例えば、基板５０の位置を固定するようにして斜視カメラ１１ａを基準平面Ｆｓに対して平行な平面内で移動させる手段や、基板５０および斜視カメラ１１ａをそれぞれ基準平面Ｆｓに対して平行な平面内で移動させる構成であってもよい。
【００３８】
ここで、本実施形態では、図２Ａに示すように、ガイドレール１２の一方から他方へ向かう方向をＹ方向、このＹ方向に直交する基準平面に平行な方向を図２Ｂに示すようにＸ方向というものとする。また、Ｘ方向およびＹ方向に対して垂直な方向（高さ方向）をＺ方向と呼ぶ。本実施形態における基板５０は、Ｙ方向の両端においてガイドレール１２に支持されるため、反りが発生する場合、図２Ａに示すＺ方向において、正方向あるいは負方向に反り量が変化する状態となる。
【００３９】
制御部２０は、図１に示すように、カメラ制御部２１と、ガイドレール制御部２２と、ステージ制御部２３と、ＣＰＵ２４と、メモリ２５と、出力部２６と、を備えている。ＣＰＵ２４は、メモリ２５に記録された各種プログラムを実行可能であり、本実施形態においては、メモリ２５に基板外観検査プログラム２５ａが記録されている。基板外観検査プログラム２５ａは、基板５０を斜視カメラ１１ａおよび直視カメラ１１ｂにて撮影した画像に基づいて検査対象部の外観検査を実行する機能をＣＰＵ２４に実現させるためのプログラムであり、予めメモリ２５に記録された基板データ２５ｂ、電子部品データ２５ｃ、対照テーブル２５ｄと、外観検査処理の過程でメモリ２５に記録される撮影画像データ２５ｅ、座標補正データ２５ｆを利用して基板５０上の検査対象部の外観検査を実行する。
【００４０】
基板データ２５ｂは、基板５０の設計情報であり、基板５０に実装される電子部品を指定するための部品コード、電子部品を実装する位置、電子部品を実装する方向、基板５０の上方の表面におけるシルク印刷の位置、配線パターンの位置を示す情報を含んでいる。むろん、部品の回路記号等の情報を含んでいても良い。電子部品データ２５ｃは、複数の電子部品のそれぞれに検査方法と良否判定条件とを対応づけた情報である。対照テーブル２５ｄは、基板データ２５ｂが示す部品コードと電子部品データ２５ｃが示す電子部品との対応関係を示す情報であり、ＣＰＵ２４は当該対照テーブル２５ｄを参照することにより、基板データ２５ｂが示す各電子部品についての検査方法と良否判定条件とを特定することができる。なお、本実施形態において、検査方法と良否判定条件は、直視画像と斜視画像とのそれぞれについて定義される。すなわち、直視カメラ１１ｂにて撮影された直視画像に関する検査方法および良否判定条件と、斜視カメラ１１ａにて撮影された斜視画像に関する検査方法および良否判定条件とが定義される。
【００４１】
撮影画像データ２５ｅは直視カメラ１１ｂおよび斜視カメラ１１ａによって撮影された画像のデータである。すなわち、ＣＰＵ２４は基板外観検査プログラム２５ａの処理によってステージ制御部２３に撮影領域の座標を指示し、カメラ制御部２１に撮影タイミングを指示する。ステージ制御部２３は、当該指示に応じて撮影領域の座標が直視カメラ１１ｂあるいは斜視カメラ１１ａの視野の所定位置（例えば、視野中心）に位置するようにＸ−Ｙステージ１３を駆動して基板５０を搬送する。カメラ制御部２１は、当該Ｘ−Ｙステージ１３による基板５０の搬送が終了すると、直視カメラ１１ｂあるいは斜視カメラ１１ａを駆動して画像を撮影する。撮影が終了すると、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１を制御し、直視カメラ１１ｂあるいは斜視カメラ１１ａが出力する画像データを取得してメモリ２５に記録する。本実施形態において斜視カメラ１１ａにより撮影された画像のうち、基準パッドを撮影した画像は反り量特定用斜視画像、検査対象部となる電子部品の半田付け部分を撮影した画像は検査用斜視画像というものとする。むろん、基準パッドが検査対象となる場合、反り量特定用斜視画像を検査用斜視画像として流用することができる。
【００４２】
座標補正データ２５ｆは、検査用画像を撮影する場合に上述の撮影領域の座標を補正するための情報であり、基板５０の反り量に応じて特定される。すなわち、撮影領域の座標は、上述の基板データ２５ｂが示す電子部品の座標に基づいて検査対象となる電子部品が実装されるパッドが視野に含まれるように特定されるが、基板５０に反りが発生している場合、ＣＰＵ２４は座標補正データ２５ｆに基づいて撮影領域の座標を補正する。この座標補正データ２５ｆは、検査対象部毎に算出される。
【００４３】
基板外観検査プログラム２５ａは、以上のような基板５０の反りに応じた補正を行うため、基板５０の反り量を特定する機能を備えている。すなわち、基板外観検査プログラム２５ａは、基板５０の反りを特定するために、基準パッド選択機能２５ａ１と画像取得機能２５ａ２と反り量特定機能２５ａ３とをＣＰＵ２４に実現させることが可能である。基準パッド選択機能２５ａ１は、基板５０に実装される電子部品が実装されるパッドの中から基板５０の反りを検出するための基準パッドを選択する機能をＣＰＵ２４に実現させる。なお、本実施形態にかかる基板５０において基準パッドとなり得るパッドは矩形であり、通常その４辺が基板５０の４辺に平行である。すなわち、図２Ａ，２Ｂに示すＸ方向およびＹ方向と平行である。
【００４４】
また、画像取得機能２５ａ２は、基板に反りが発生していない場合の基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された基準パッドを含む画像を取得する機能をＣＰＵ２４に実現させる。さらに、反り量特定機能２５ａ３は、基準パッドの像の画像内での位置と基板に反りが発生していない場合における基準パッドの像の画像内での位置である基準位置とに基づいて基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する機能をＣＰＵ２４に実現させる。以上のように、本実施形態においては、基準パッド選択機能２５ａ１と画像取得機能２５ａ２と反り量特定機能２５ａ３とを記録するメモリ２５とこれらの機能を実行するＣＰＵ２４が変位量特定装置を構成する。
【００４５】
（２）基準パッド選択処理：
以下、基準パッド選択機能２５ａ１，画像取得機能２５ａ２，反り量特定機能２５ａ３によって実現される機能の詳細とともに基板外観検査プログラム２５ａの処理を説明する。本実施形態においては、所定の大きさ以上のパッドが基準パッドの候補となる候補パッドとされ、電子部品の大きさに基づいて候補パッドが特定され、当該候補パッドの中から周囲にパッドのエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択することによって基準パッドが選択される。
【００４６】
すなわち、基板５０の設計段階において、各電子部品を実装するためのパッドの大きさが予め決められるため、基板データ２５ｂが示す電子部品を特定すれば、当該電子部品を実装するためのパッドの大きさを特定することができる。そこで、本実施形態においては、所定の大きさ以上のパッドに対して実装される電子部品を予め特定しておき、当該電子部品が実装されるパッドが所定の大きさ以上のパッドであることを示すフラグを各電子部品のデータに対応づけて基板データ２５ｂに記録しておく。
【００４７】
図４は、基板５０の表面の実例を示す図であり、複数個のパッドを白い丸で示している。同図４に示すように、電子部品の大きさが大きくなると、電子部品の端子の大きさが大きくなり、これに伴ってパッドの大きさも大きくなる。そして、図４に示す例においては、実線の白い丸で示すパッドは所定の大きさよりも小さいパッド（図４に示すパッドＰ）であり、破線の白い丸で示すパッドは所定の大きさ以上のパッドである。従って、図４に示す例において、パッドＳ01，Ｓ02，Ｃ1，Ｃ2はいずれも候補パッドとなる。
【００４８】
このように、所定の大きさ以上のパッドが候補パッドとして定義された状態において、ＣＰＵ２４は、外観検査処理の実行開始前に基準パッド選択機能２５ａ１の処理により予め図３に示す基準パッド選択処理を実行して基板５０上の基準パッドを選択しておく。すなわち、ＣＰＵ２４はまず基板データ２５ｂを取得し（ステップＳ１００）、電子部品データ２５ｃを取得する（ステップＳ１０５）。そして、ＣＰＵ２４は、対照テーブル２５ｄを参照し、電子部品毎の検査手順を作成する（ステップＳ１１０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、対照テーブル２５ｄに基づいて、基板データ２５ｂに記述された各電子部品のそれぞれについて、検査方法と良否判定条件とを示す情報を対応づけて検査手順として規定する。当該検査手順を示す情報は、直視画像と斜視画像とのそれぞれについて定義され、後述する基板外観検査処理にて参照される。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２４は、候補パッドを選択する（ステップＳ１１５）。すなわち、基板データ２５ｂに記述された各電子部品のデータにおいて、電子部品が接続されるパッドが所定の大きさ以上であれば、当該パッドが候補パッドであることを示すフラグが対応づけられている。そこで、ＣＰＵ２４は、当該フラグが対応づけられている電子部品のデータを特定し、当該電子部品が接続されるパッドを候補パッドとして選択する。
【００５０】
次にＣＰＵ２４は、ステップＳ１２０〜Ｓ１３０において、候補パッドの周囲にエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択し、選択された候補パッドを基準パッドとする。すなわち、基板外観検査処理においては、反り特定用斜視画像に含まれるエッジを検出し、エッジの画像内での位置によって基準パッドの位置を特定する構成を採用している。そこで、本実施形態においては、当該エッジの検出を阻害する要素が存在しないような候補パッドを基準パッドとする構成を採用している。
【００５１】
具体的には、ＣＰＵ２４は、まず、電子部品の影になる候補パッドを除外する（ステップＳ１２０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、候補パッドの周囲の所定距離以内に存在する電子部品のそれぞれについて高さおよび候補パッドとの相対位置関係（距離および方向）を特定する。そして、ＣＰＵ２４は、斜視カメラ１１ａの光軸と候補パッドとの位置関係を特定し、候補パッドが各電子部品の影になるか否かを判定し、影になる場合に当該候補パッドを除外する。すなわち、候補パッドと斜視カメラの撮影素子とを結ぶ直線と交差する電子部品が存在する場合に当該候補パッドを除外する。本実施形態において、除外された候補パッドに実装される電子部品には、パッドが基準パッドではないことを示すフラグが対応づけられて基板データ２５ｂに記録される（以下同様）。
【００５２】
さらに、ＣＰＵ２４は、所定距離以内にシルク印刷が存在する候補パッドを除外する（ステップＳ１２５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、候補パッドの周囲の所定距離以内にシルク印刷が存在するか否かを判定し、シルク印刷が存在する場合に当該候補パッドを除外する。例えば、図４に示す例において、パッドＳ01，Ｓ02，Ｃ1，Ｃ2はいずれも候補パッドであるが、パッドＣ1は近くにシルク印刷（ＩＣ６５５の文字）が存在するため除外される。
【００５３】
さらに、ＣＰＵ２４は、エッジに相当する部分から配線パターンが延びている候補パッドを除外する（ステップＳ１３０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、候補パッドと当該候補パッドに接続される電子部品の位置および方向から、候補パッドの境界（外周線）の中で、電子部品の端部から最も遠い位置に存在する境界を検出対象のエッジとして特定する。そして、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、検出対象のエッジから配線パターンが延びているか否かを判定し、検出対象のエッジから配線パターンが延びている場合に当該候補パッドを除外する。
【００５４】
例えば、図４に示す例において、パッドＳ02，Ｃ2には直方体の電子部品が接続されるが、当該直方体の一方の端部がパッドＳ02、他方の端部がパッドＣ2上に半田付けされることによって実装が行われる。これらのパッドＳ02，Ｃ2において、電子部品の端部から最も遠い位置に存在する境界は、パッドＳ02については図面の左側の境界Ｂ1、パッドＣについては図面の右側の境界Ｂ2である。本実施形態においては、これらの境界が検出対象のエッジとされる。従って、本実施形態においては、これらの境界から配線パターンが延びているか否かが判定され、当該境界から図面の右方向に配線パターンが延びているパッドＣ2が除外される。
【００５５】
以上の処理の後、ＣＰＵ２４は、除外されずに残った候補パッド（すなわち、基準パッドではないことを示すフラグが対応づけられなかった候補パッド）を基準パッドとして確定する（ステップＳ１３５）。図４に示す例においては、候補パッドＳ01，Ｓ02，Ｃ1，Ｃ2の中から基準パッドＳ01，Ｓ02が特定される。以上のような候補パッドは大半の基板が備えているため、大半の基板から基準パッドを選択することが可能である。従って、基板の反りを検出するための基準となるマーク等を基板に設ける必要がなく、汎用性の高い技術を提供することができる。
【００５６】
（３）基板外観検査処理：
次に、基板外観検査プログラム２５ａが実行する基板外観検査処理を詳細に説明する。図５は、基板外観検査処理を示すフローチャートである。基板外観検査処理において、最初に、ＣＰＵ２４は、図示しない搬送機構によって基板５０をＸ−Ｙステージ１３上のガイドレール１２に搬入し、その両端部を支持する（ステップＳ２００）。本実施形態においては、各検査対象部について撮影および検査を逐次実行する構成を採用しており、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理によって基板データ２５ｂを参照し、検査対象部のそれぞれを処理対象としたステップＳ２０５〜Ｓ２２０のループ処理によって検査を実行する。
【００５７】
具体的には、ＣＰＵ２４は、検査対象部の撮影位置に基板を移動させる（ステップＳ２０５）。すなわち、基板データ２５ｂに基づいて、処理対象となっている検査対象部の座標を特定し、当該座標を示す信号をステージ制御部２３に対して出力する。この結果、処理対象となっている検査対象部の座標が直視カメラ１１ｂの視野に含まれた状態になる。次に、ＣＰＵ２４は、直視画像を撮影する（ステップＳ２１０）。すなわち、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１に制御信号を出力して直視カメラ１１ｂによって撮影領域の直視画像を撮影する。
【００５８】
次に、ＣＰＵ２４は、処理対象となっている検査対象部の検査を行う（ステップＳ２１５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、上述の検査手順を参照し、検査方法に示された画像処理を行って特徴量を取得し、当該特徴量と良否判定条件としての閾値とを比較して良否判定を行う。なお、本実施形態においては、特徴量と閾値との差異が小さい場合など、特定の条件においては良否判定結果を未定とするように構成されている。むろん、検査方法としては種々の方法を採用可能であり、パターンマッチングにより検査対象の良否の判定する方法や、表示部３０に表示した直視画像に基づいて目視により検査する方法を採用しても良い。検査結果を示す情報は、メモリ２５に記録される。
【００５９】
処理対象となっている検査対象部の検査が終了すると、ＣＰＵ２４は、全ての検査対象部の検査が終了したか否かを判定し（ステップＳ２２０）、全ての検査対象部の検査が終了したと判定されない場合にはステップＳ２０５以降の処理を繰り返す。すなわち、検査対象部の中で、処理対象とされていない検査対象部を一つ抽出して新たな処理対象とし、ステップＳ２０５以降の処理を繰り返す。ステップＳ２２０にて、全ての検査対象部の検査が終了したと判定された場合、ＣＰＵ２４は、詳細検査が必要な検査対象部が存在するか否かを判定する（ステップＳ２２５）。すなわち、ステップＳ２１５の検査において、良否判定結果が未定とされた検査対象部が存在する場合には、詳細検査が必要な検査対象部が存在するとみなす。
【００６０】
ステップＳ２２５にて、詳細検査が必要な検査対象部が存在すると判定されない場合、ＣＰＵ２４は、検査結果を出力する（ステップＳ２３０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報を表示部３０に表示するための制御信号を出力部２６に出力する。この結果、表示部３０には、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報が表示され、利用者は、各検査対象部の良否判定結果を把握することができる。そして、ＣＰＵ２４は、図示しない搬送機構によってＸ−Ｙステージ１３上のガイドレール１２による基板５０の支持を解除し、Ｘ−Ｙステージ１３上から基板５０を搬出する（ステップＳ２３５）。
【００６１】
一方、ステップＳ２２５にて、詳細検査が必要な検査対象部が存在すると判定された場合、ＣＰＵ２４は、ステップＳ２４０以降において詳細検査を実行する。本実施形態においては、詳細検査が必要とされた検査対象部について撮影および検査を逐次実行する構成を採用しており、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理によって基板データ２５ｂを参照し、詳細検査が必要とされた検査対象部のそれぞれを処理対象としたステップＳ２４０〜Ｓ３００のループ処理によって検査を実行する。
【００６２】
具体的には、ＣＰＵ２４は、基準パッド選択機能２５ａ１の処理により、基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向の両側において、処理対象とされた検査対象部に最も近い基準パッドを特定する（ステップＳ２４０）。すなわち、基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向の一方側において、処理対象とされた検査対象部に最も近い基準パッドを特定する。また、基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向の他方側において処理対象とされた検査対象部に最も近い基準パッドを特定する。
【００６３】
例えば、図２Ｂにおいては、破線の矩形で基準パッド、破線の円形で検査対象部Ｉを示しており、Ｘ方向に平行な方向が基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向である。この例において、Ｘ方向に平行な方向の一方を図２Ｂの上方とすると、検査対象部Ｉに最も近い基準パッドは基準パッドＳ1である。また、Ｘ方向に平行な方向の他方を図２Ｂの下方とすると、検査対象部Ｉに最も近い基準パッドは基準パッドＳ2である。従って、図２Ｂに示す例においては、処理対象とされた検査対象部ＩについてステップＳ２４０が実行されると、検査対象部Ｉから上方に距離Ｌ1min離れた基準パッドＳ1と検査対象部Ｉから下方に距離Ｌ2min離れた基準パッドＳ2とが、２辺に平行な方向の両側において、検査対象部Ｉに最も近い基準パッドとして特定される。
【００６４】
ステップＳ２４０にて基準パッドが特定されると、ＣＰＵ２４は、画像取得機能２５ａ２の処理により、一方の基準パッドが斜視カメラ１１ａの視野に含まれるように基板５０を移動させる（ステップＳ２４５）。すなわち、基板データ２５ｂに基づいて、処理対象となっている検査対象部の座標を特定し、当該座標を示す信号をステージ制御部２３に対して出力する。この結果、処理対象となっている検査対象部の座標が斜視カメラ１１ａの視野に含まれた状態になる。例えば、図２Ｂに示す例において、基準パッドＳ1が斜視カメラ１１ａの視野に含まれた状態になる。
【００６５】
次に、ＣＰＵ２４は、画像取得機能２５ａ２の処理により、反り特定用斜視画像を撮影する（ステップＳ２５０）。すなわち、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１に制御信号を出力して斜視カメラ１１ａによって撮影領域の画像を撮影し、基準パッド上に実装された電子部品の端部と逆側に配設された斜視カメラ１１ａにて撮影した画像を反り特定用斜視画像とする。図２Ｂに示す例においては、基準パッドＳ1が視野の所定位置（例えば、視野中心）に位置する画像が撮影される。そして、４台の斜視カメラ１１ａによる撮影画像の中から、基準パッドＳ1上に実装された電子部品の端部から最も遠い位置に存在する境界が電子部品の影になることなく画像内に含まれる画像が抽出されて反り特定用斜視画像とされる。例えば、図４に示す基準パッドＳ01，Ｓ02であれば、図面の左側に位置する斜視カメラ１１ａで基準パッドＳ01，Ｓ02を撮影した画像が反り特定用斜視画像とされる。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２４は、一方の基準パッドの位置における反り量に基づいて基板５０のＹ方向の反り量を特定する（ステップＳ２５５）。すなわち、反り特定用斜視画像内での基準パッドの像の位置と、基板５０に反りが発生していない場合における基準パッドの像の反り特定用斜視画像内での位置である基準位置と、の差異に相当する反りが基準パッドの位置で発生しているとみなして基板５０の反り量を特定し、当該反り量に基づいてＹ方向の反り量を推定する。
【００６７】
なお、本実施形態における基板５０の反りに伴う基準パッドの位置変動は、主にＺ方向に現れ、Ｘ方向およびＹ方向への位置変動は無視できるほど小さい。そこで、本実施形態においては、基板５０の反りに伴う基準パッドの位置変動がＺ方向にのみ生じると見なす。図６Ａは、図２Ｂに示すＸ方向の位置Ｘ1における基板５０の上面の形状をＹ軸およびＺ軸からなるグラフ上にて実線で示す図である。同図６Ａにおいては、基板５０が上方に向けて反っている場合の例を、基板５０における反り量を誇張して示している。
【００６８】
なお、図６Ａに示す図においては、基準パッドＳ1のＹ方向の位置をＹ1として示しており、基板５０が支持された２辺の間の幅はＷである。本実施形態において、斜視カメラ１１ａによる撮影位置は、基板５０に反りが生じていない場合において基準パッドＳ1のＹ方向の位置であるＹ1が斜視カメラ１１ａの光軸を通るように設定される。従って、基板５０にて反りが生じていない場合において基準パッドＳ1が撮影される画像内での位置Ｙ1が基準位置に相当する。
【００６９】
基板５０において図６Ａに示すような反りが生じていると、基準パッドＳ1の位置がＺ方向にずれるため、斜視カメラ１１ａの視野内で基準パッドＳ1の像が斜視カメラ１１ａの光軸上の基準位置Ｙ1に存在しない状態となる。そして、基準パッドＳ1の位置変動方向がＺ方向のみである場合、斜視カメラ１１ａによって撮影された反り特定用斜視画像内における基準パッドＳ1の像の位置と、基準位置Ｙ1の反り特定用斜視画像内での位置とのずれ量に相当するＳＡは、基板５０のＺ方向への反り量ｈＡと一対一に対応する。そこで、本実施形態においては、予めずれ量ＳＡと反り量ｈＡとを対応づけた情報をメモリ２５に記録しておく。
【００７０】
そして、ＣＰＵ２４は、反り特定用斜視画像を解析することにより、反り特定用斜視画像内における基準パッドＳ1の像の位置と基準位置Ｙ1とのずれ量ＳＡを取得し、メモリ２５を参照してずれ量ＳＡに対応する反り量ｈＡを特定する。なお、本実施形態において、基準パッドＳ1の像の位置は、基準パッドＳ1の像のエッジの反り特定用斜視画像内での位置に基づいて特定される。
【００７１】
図６Ｂは、図６Ａに示す斜視カメラ１１ａによって基準パッドＳ1を撮影した反り特定用斜視画像の例を示しており、縦方向を図２Ｂに示すＸ方向、横方向を図６Ｂに示すＹ'方向として示している。同図６Ｂに示すように、基準パッドＳ1の像のエッジはＸ方向に平行である。当該エッジの反り特定用斜視画像内での位置は、図６Ｂに示すような反り量特定用斜視画像において基準パッドＳ1のエッジの方向に平行な方向（Ｘ方向）に画像内の輝度値を積算し、当該輝度値の積算結果をエッジ部分に垂直な方向（Ｙ'方向）に沿って比較することによって特定される。
【００７２】
図６Ｃは、図６Ｂに示す反り量特定用斜視画像においてＹ'方向の各位置においてＸ方向に輝度値を積算し、横軸をＹ'方向、縦軸を輝度値の積算値Ｂｒとして示したグラフの例である。基板５０においては、表面の絶縁性樹脂の輝度値が相対的に小さく、電子部品の表面の輝度値が絶縁性樹脂の輝度値よりも相対的に大きく、パッドの輝度値およびパッド上の半田の輝度値が相対的に最も大きい。従って、パッドの境界に相当するエッジの部分で輝度値の積算値Ｂｒは急激に変化する。図６Ｃにおいて、当該積算値Ｂｒが急激に変化する位置は位置Ｙ'eである。そこで、基板５０に反りが発生していない場合に基準パッドＳ1の基準位置Ｙ1が撮影される画像内の位置Ｙ'1と、実際に基準パッドＳ1のエッジが撮影された位置Ｙ'eとのずれ（画素数）に基づいてずれ量ＳＡを特定すれば、ずれ量ＳＡに対応する反り量ｈＡを特定することができる。
【００７３】
以上のようにして、基準パッドの位置における反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、当該反り量に基づいて基板５０のＹ方向の反り量を特定する。すなわち、基準パッドの位置における反り量は、図６Ａに示す例において、位置Ｙ1における反り量ｈＡに相当するため、当該反り量ｈＡに基づいて図６Ａに示す上に凸の曲線を特定し、Ｙ方向には当該曲線のように反り量が変化すると見なす。
【００７４】
具体的には、ＣＰＵ２４は、Ｙを独立変数、Ｚを従属変数とした関数（Ｚ＝ｆ（Ｙ））を特定することによってＹ方向の反り量を特定する。本実施形態においては、図６Ａに示すように、基板の両固定端の座標（Ｚ，Ｙ）＝（０，０）、（Ｗ，０）および基準パッドの座標（Ｙ1，ｈＡ）の３点を通る、以下の式（１）に示す２次関数によってずれ量Ｚを規定する。
Ｚ＝ｈＡ×｛Ｙ×（Ｙ−Ｗ）｝／｛Ｙ1×（Ｙ1―Ｗ）｝・・・（１）
このように、Ｙ方向の反り量Ｚを曲線的に表す式によって、実際の位置ずれ量に近いずれ量を推定することができる。
【００７５】
なお、ずれ量Ｚは、Ｙを独立変数、Ｚを従属変数とした関数であって基板上の任意の点のおけるずれ量を近似的に推定することができる式であればよく、上述の式（１）に限定されない。例えば、各種のスプライン関数や線形関数を採用しても良い。むろん、Ｙ方向の複数の位置における基準パッドに基づいて複数の位置におけるずれ量を特定し、当該複数の位置におけるずれ量に基づいて関数Ｚを特定しても良い。また、Ｙ方向の区間を細分化した複数の近似式で関数Ｚを表すようにしてもよい。
【００７６】
以上のようにして、一方の基準パッドに基づいて基準パッドの位置におけるＹ方向の反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、他方の基準パッドに基づいて基準パッドの位置におけるＹ方向の反り量を特定する。すなわち、図２Ｂに示す基準パッドＳ1に基づいて位置Ｘ1におけるＹ方向の反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、さらに、ステップＳ２６０〜Ｓ２７０によって基準パッドＳ2に基づいて位置Ｘ2におけるＹ方向の反り量を特定する。
【００７７】
当該ステップＳ２６０〜Ｓ２７０は、他方の基準パッド（基準パッドＳ2）についてステップＳ２４５〜Ｓ２５５と同様の処理を行うことによって実現される。すなわち、ステップＳ２６０においては、他方の基準パッドが斜視カメラ１１ａの視野に含まれるように基板５０を移動させ、ステップＳ２６５において当該他方の基準パッドについて反り特定用斜視画像を撮影する。さらに、ＣＰＵ２４は、ステップＳ２７０において、当該他方の基準パッドの位置における反り量に基づいて基板５０のＹ方向の反り量を特定する。
【００７８】
以上のようにして位置Ｘ1におけるＹ方向の反り量と位置Ｘ2におけるＹ方向の反り量が特定されると、ＣＰＵ２４は、反り量特定機能２５ａ３の処理により、検査対象部の位置における反り量を特定する（ステップＳ２７５）。本実施形態において、ＣＰＵ２４は、基準パッドに基づいて特定された２個のＹ方向の反り量（ステップＳ２５５，Ｓ２７０で特定された反り量）を参照し、基準パッドと検査対象部との距離に基づいて補間演算を行って検査対象部の位置における反り量を特定する。
【００７９】
例えば、図２Ｂに示す例において、検査対象部Ｉの座標は（Ｘi，Ｙi）である。また、Ｘ方向の位置Ｘ1，Ｘ2におけるＹ方向の反り量は基準パッドＳ1，Ｓ2の位置における反り量に基づいて特定されている。従って、これらの反り量を参照すれば、座標（Ｘ1，Ｙi）、（Ｘ2，Ｙi）のそれぞれにおける反り量δ1，δ2と特定することができる。そこで、座標（Ｘ1，Ｙi）と座標（Ｘi，Ｙi）との距離Ｌ1minと座標（Ｘ2，Ｙi）と座標（Ｘi，Ｙi）との距離Ｌ2minとを利用すれば、検査対象部Ｉの座標（Ｘi，Ｙi）における反り量Δを、例えば、Δ＝（Ｌ2min／（Ｌ1min＋Ｌ2min））×δ1＋（Ｌ1min／（Ｌ1min＋Ｌ2min））×δ2として算出することができる。
【００８０】
以上のようにして検査対象部の反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、反り量特定機能２５ａ３の処理により、当該反り量だけ基板５０が反っている状態において当該検査対象部の位置を斜視カメラ１１ａの視野内に設定して検査用斜視画像を撮影するための撮影領域の座標を示す座標補正データ２５ｆを作成する（ステップＳ２８０）。作成された座標補正データ２５ｆはメモリ２５に記録される。なお、ここでは、画像内での基準パッドの像の位置と基準位置とのずれ量が、基板５０のＺ方向への反り量と一対一に対応することを利用して座標補正データ２５ｆを作成すればよい。例えば、検査対象部における反り量が図６Ａに示す反り量ｈＡと同一である場合、反り量ｈＡに相当するずれ量ＳＡと斜視カメラ１１ａの斜視角θとを利用して補正量ＭＡ＝ＳＡ×ｓｉｎθを算出し、基準位置Ｙ1と比較してＹ方向に補正量ＭＡだけ移動した座標を特定して座標補正データ２５ｆとする構成を採用可能である。
【００８１】
次に、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理により、検査対象部が斜視カメラ１１ａの視野に含まれるように基板５０を移動させる（ステップＳ２８５）。すなわち、座標補正データ２５ｆに基づいて、処理対象となっている検査対象部に関する補正後の座標を特定し、当該補正後の座標を示す信号をステージ制御部２３に対して出力する。この結果、処理対象となっている検査対象部に関する補正後の座標が斜視カメラ１１ａの視野（例えば、視野中心）に含まれた状態になる。
【００８２】
次に、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理により、検査用斜視画像を撮影する（ステップＳ２９０）。すなわち、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１に制御信号を出力して斜視カメラ１１ａによって撮影領域の画像を撮影し、撮影した画像を検査用斜視画像とする。
【００８３】
次に、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理により、処理対象となっている検査対象部の検査を行う（ステップＳ２９５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、上述の検査手順を参照し、検査方法に示された画像処理を行って特徴量を取得し、当該特徴量と良否判定条件としての閾値とを比較して良否判定を行う。この結果、処理対象となっている検査対象部について、未定とされていた良否判定結果が特定される。むろん、ここでも、検査方法としては種々の方法を採用可能であり、パターンマッチングにより検査対象の良否の判定する方法や、表示部３０に表示した直視画像に基づいて目視により検査する方法を採用しても良い。検査結果を示す情報は、メモリ２５に記録される。
【００８４】
処理対象となっている検査対象部の検査が終了すると、ＣＰＵ２４は、詳細検査が必要とされた検査対象部の全てについて検査が終了したか否かを判定し（ステップＳ３００）、全ての検査対象部の検査が終了したと判定されない場合にはステップＳ２４０以降の処理を繰り返す。すなわち、詳細検査が必要とされた検査対象部の中で、処理対象とされていない検査対象部を一つ抽出して新たな処理対象とし、ステップＳ２４０以降の処理を繰り返す。ステップＳ３００にて、詳細検査が必要とされた検査対象部の全てについて検査が終了したと判定された場合、ＣＰＵ２４は、検査結果を出力する（ステップＳ３０５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報を表示部３０に表示するための制御信号を出力部２６に出力する。この結果、表示部３０には、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報が表示され、利用者は、各検査対象部の良否判定結果を把握することができる。そして、ＣＰＵ２４は、図示しない搬送機構によってＸ−Ｙステージ１３上のガイドレール１２による基板５０の支持を解除し、Ｘ−Ｙステージ１３上から基板５０を搬出する（ステップＳ３１０）。以上の処理により、基板５０に反りが発生していても正確に検査対象部の良否判定を実行することが可能である。
【００８５】
（４）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、基板上のパッドから選択された基準パッドに基づいて基板の反り量を特定する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、斜視カメラの数は４台に限定されず、１台以上の任意の数であってよい。むろん、斜視カメラの光軸方向は固定されていても良いし、可動であっても良い。また、基準パッドの境界に相当するエッジは、斜視カメラの光軸の投影直線に対して垂直に配向している関係となっていることが好ましく、基板データ２５ｂに基づいて固定的に配置された斜視カメラと当該関係にある基準パッドを特定しても良いし、基板データ２５ｂに基づいて斜視カメラや基板の向きを調整しても良い。
【００８６】
さらに、上述の実施形態においては、２個の基準パッドに基づいて基板の反りを特定していたが、基板の反りを特定するために参照する基準パッドの数は２個に限定されず、３個以上であっても良いし１個でも良い。例えば、基板上の検査対象部に最も近い基準パッドに基づいて検査対象部における反りの量を特定する構成を採用しても良い。すなわち、図２Ｂに示す例のように、基板５０の２辺が支持された状態において、基板の反り量はＹ方向に大きく変化するものの、Ｘ方向への変化は微小である。そして、Ｙ方向の反り量は１カ所の基準パッドに基づいて特定することが可能である。そこで、１カ所の基準パッドに基づいてＹ方向の反り量を特定し、Ｘ方向に基板の反り量は変化しないと見なせば、１カ所の基準パッドに基づいて任意の位置の基板の反り量を特定することが可能になる。
【００８７】
さらに、上述の実施形態においては、Ｙ方向の基板の反り量を特定して任意の位置の基板の反り量を推定したが、特定の方向の基板の反り量を特定することなく、複数の位置の基板の反り量に基づいて任意の位置の基板の反り量を特定する構成としても良い。例えば、図２Ｂに示す基準パッドＳ1に基づいて基準パッドＳ1の座標（Ｘ1，Ｙi）における反り量を特定し、基準パッドＳ2に基づいて基準パッドＳ2の座標（Ｘ2，Ｙi）における反り量を特定し、検査対象部の座標（Ｘi，Ｙi）と座標（Ｘ1，Ｙi）との距離および検査対象部の座標（Ｘi，Ｙi）と座標（Ｘ2，Ｙi）との距離を利用した補間演算によって検査対象部の座標（Ｘi，Ｙi）における基板の反り量を特定しても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１…基板外観検査装置、１０…撮像部、１１ａ…斜視カメラ、１１ｂ…直視カメラ、１２…ガイドレール、１３…Ｘ−Ｙステージ、２０…制御部、２１…カメラ制御部、２２…ガイドレール制御部、２３…ステージ制御部、２４…ＣＰＵ、２５…メモリ、２５ａ…基板外観検査プログラム、２５ａ１…基準パッド選択機能、２５ａ２…画像取得機能、２５ａ３…反り量特定機能、２５ｂ…基板データ、２５ｃ…電子部品データ、２５ｄ…対照テーブル、２５ｅ…撮影画像データ、２５ｆ…座標補正データ、２６…出力部、３０…表示部、５０…基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位量特定装置、変位量特定方法および変位量特定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に反りが発生していない場合の当該基板の表面である基準平面に対して光軸が斜視するように配設された斜視カメラによる基板の外観検査が行われている。検査対象となる基板は、リフロー炉内での温度や基板に実装された電子部品の重さや密集度、基板支持手段によって基板に作用する力等によって反りが発生している場合があり、斜視カメラにおいては基準平面に対して光軸が傾斜した状態で検査対象部を撮影するため、基板に反りが発生していると検査対象部の位置を特定することが困難になる。
【０００３】
そこで、基板の反りによる位置ずれを補正する技術として、例えば、特許文献１のように、基準平面に対して斜視する方向から照射されたレーザ光の位置を、基準平面に対して光軸が垂直に設定されたカメラで観測することにより基板の位置ずれ量を測定し、その位置ずれ量分だけ、基板とカメラとの相対高さ関係を補正する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９８１２９号公報
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の場合、基板の反りを測定するためのレーザ光を照射する装置を別途設ける必要があり、設備のコストアップに繋がってしまう。また、レーザ光照射装置等の位置ずれ量を測定する装置を配置するためのスペースを別途必要とするため、カメラや照明等の配置に制約が生じる場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決せんとするもので、基板の反りを簡易に検出することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明においては、電子部品を基板に実装するためのパッドの中から基板の反りを検出するための基準パッドを選択し、斜視カメラによって撮影された基準パッドの像を含む画像を取得し、基準パッドの像の画像内での位置と基板に反りが発生していない場合における基準パッドの像の画像内での位置である基準位置とに基づいて基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する。すなわち、基板に電子部品を実装するためのパッドから選択された基準パッドに基づいて基板の反りを検出する。
【０００８】
このように、本発明においては、斜視カメラによって取得した画像に基づいて反りを検出することができ、当該斜視カメラは上述のような検査対象部の検査を行う際に利用可能である。従って、反りの検出と検査とを共通の斜視カメラによって実行することができ、反りの検出のために専用のカメラやレーザー光照射装置を設ける必要がなく、コストを抑制することができ、カメラや照明等の配置の制約を抑制することができる。さらに、基板には電子部品が実装されるのが通常であり、通常の基板は電子部品を実装するために必ずパッドを備えている。従って、基板の反りを検出するための基準となるマーク等を基板に設ける必要がなく、汎用性の高い技術を提供することができる。
【０００９】
ここで、基準パッド選択手段は、基板に設けられたパッドの中から基準パッドを選択することができればよく、基板や電子部品に関する設計データから選択しても良いし、カメラによって撮影された画像に含まれるパッドの像に基づいて基準パッドを選択しても良い。なお、パッドは、一般的に銅等の導電性の配線パターンの一部として基板の表面に設けられる部位であり、当該パッドに抵抗素子等の電子部品が半田づけされる。
【００１０】
そして、基準パッドは当該パッドの中から、基板の反りを検出するために選択される。従って、基準パッドは、当該基準パッドの像の画像内での位置と基準位置との差分から基板の反りを特定可能なパッドであればよく、基準パッドの像の画像内での位置を特定することが容易なパッドを基準パットとすればよい。
【００１１】
基準パッドは予め決められた規則によって直接的、あるいは間接的に特定することができればよく、前者としては、基準パッドの大きさや形状、画像内での特徴等に基づいて基準パッド自体を特定する構成を想定可能である。後者としては、基準パッドに実装される部品の大きさや形状、基準パッドに半田づけされる半田の量等に基づいて基準パッドを特定する構成を想定可能である。
【００１２】
画像取得手段は、基板に反りが発生していない場合の当該基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラ、すなわち、斜視カメラによって撮影された基準パッドの像を含む画像を取得することができればよい。なお、ここでは、基準パッドの位置は斜視カメラによる撮影の前に特定されており、当該基準パッドの位置を撮影することによって基準パッドの像を含む画像を取得しても良いし、所定の手順で撮影された画像から基準パッドの像を含む部分を特定し、特定された部分を基準パッドの像を含む画像として取得する構成であっても良い。
【００１３】
反り量特定手段は、基準パッドの像の画像内での位置と基準位置とに基づいて基板の反りの量を特定することができればよい。すなわち、基準パッドの設計上の位置は基板の設計段階で予め決められているため、当該基準パッドの設計上の位置に基づいて反りが生じていない基板を斜視カメラによって撮影した場合の画像内での基準パッドの理想的な位置が特定される。そこで、当該理想的な位置に存在する基準パッドが撮影された場合における画像内での基準パッドの像の位置を基準位置とすれば、当該基準位置と実際に撮影された基準パッドの像の画像内での位置との差異が基板の反りによって生じていると見なすことにより、基準パッド部分における基板の反りの量を特定することができる。むろん、基準パッド部分における基板の反りの量を特定すれば、当該反りの量に基づいて基板上の任意の部位の反りの量を推定することができる。
【００１４】
反り量特定手段においては、反りの量を特定する過程において基準パッドの像の画像内での位置を特定するが、当該基準パッドの像の画像内での位置を特定するための手法としては種々の手法を採用可能である。例えば、基準パッドの像の特徴量を特定することによって基準パッドの像の画像内での位置を特定する構成とすることが可能であり、特徴量としては、例えば、基準パッドの像のエッジを想定可能である。
【００１５】
すなわち、基板の表面においてパッドとパッド以外の部分は色と材質が異なっており、特にパッドの境界において輝度が大きく変化する。また、パッドは、基板の設計段階で形状が決定される。そこで、基準パッドの像のエッジを検出すれば、当該エッジの画像内での位置によって基準パッドの像の画像内での位置を特定することができる。例えば、エッジの画像内での位置を基準パッドの像の画像内での位置と見なす構成やエッジと所定の関係にある位置を基準パッドの像の画像内での位置と見なす構成等を採用可能である。
【００１６】
エッジを検出するための手法としては、種々の手法を採用可能であり、例えば、SobelフィルタやPrewittフィルタ等によってエッジを検出する手法を採用可能である。むろん、エッジを検出する際の精度を向上させるため、複数の画素に渡るエッジを抽出するように構成したり、撮影素子の画素が並ぶ方向と平行に配向しているエッジを検出対象とする構成等を採用しても良い。前者としては、画像内での所定方向に並ぶ複数の画素について輝度の累積値を算出し、当該所定方向に垂直な方向に沿った累積値の変化を解析し、累積値が急激に（所定値以上）変化する位置をエッジの画像内での位置とする構成を採用しても良い。
【００１７】
さらに、位置を正確に特定するために、基準パッドは大きい方が好ましい。また、基準パッドのエッジが容易に検出可能であるほどエッジの画像内での位置を正確に特定しやすくなる。そこで、所定の大きさ以上のパッドを基準パッドの候補となる候補パッドとし、周囲にエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択して基準パッドとする構成を採用することが好ましい。
【００１８】
すなわち、所定の大きさ以上のパッドを候補パッドとすることにより、エッジを形成する像の大きさが大きくなり、エッジ検出時の統計精度を高めることができる。また、所定の大きさ以上のパッドは、他のパッドと比較してパッドの全面が半田で覆われる可能性が少なく、パッドの境界に相当するエッジを高い確率で検出することができる。従って、所定の大きさ以上のパッドを候補パッドとすることにより、正確にエッジを検出することが可能になる。むろん、候補パッドを規定するための条件となる所定の大きさは、パッド自体の大きさについて規定されていても良いし、パッドの一部（例えば、エッジ部分）の大きさについて規定されていても良い。
【００１９】
さらに、周囲にエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択することにより、より正確にエッジを検出可能なパッドを基準パッドとすることが可能になる。ここで、エッジの検出を阻害する要素は、エッジの検出を不可能にする要素やエッジの検出を困難にする要素として予め決められた要素であり、各候補パッドの周囲に当該要素が存在するか否かが判定される。
【００２０】
当該要素としては、例えば、候補パッドの周囲の電子部品、シルク印刷、パッドから延びる配線、基板表面の絶縁性樹脂（グリーンマスク等）、基板に形成された構造体等が挙げられる。より具体的には、候補パッドの周囲に、当該候補パッドと斜視カメラの撮影素子とを結ぶ直線と交差する電子部品が存在する場合に、当該電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用可能である。すなわち、斜視カメラの視野内に候補パッドの撮影を阻害する電子部品が存在し、候補パッドが電子部品の影になる場合に当該電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする。この構成によれば、候補パッドの中から撮影可能なパッドを抽出して基準パッドとすることが可能になる。
【００２１】
むろん、電子部品が候補パッドの撮影を阻害する可能性が高い場合にこのような電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用してもよい。例えば、候補パッドの周囲の所定距離以内に電子部品が所定値以上の密度で存在する場合に、このような電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする。むろん、候補パッドの周囲の所定距離以内に所定の大きさ以上の電子部品が所定値以上の密度で存在する場合に、このような電子部品を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成としても良い。
【００２２】
さらに、候補パッドから所定距離以内の基板上にシルク印刷が存在する場合に当該シルク印刷を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用可能である。すなわち、基板上のシルク印刷の像は輝度が大きいため、基準パッドの像が形成するエッジと区別することが困難である。そこで、候補パッドから所定距離以内の基板上に存在するシルク印刷を「エッジの検出を阻害する要素」とすれば、パッド以外の部分であるシルク印刷部分を基準パッドと見なす誤判定を防止することができる。
【００２３】
さらに、候補パッドのエッジに該当する部分から延びる配線パターンが存在する場合に当該配線パターンを「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用可能である。すなわち、エッジに相当する部分から配線パターンが延びていると、エッジの実効的な長さが短くなるとともにエッジの検出が困難となる。そこで、候補パッドのエッジに該当する部分から延びる配線パターンが存在する場合に当該配線パターンを「エッジの検出を阻害する要素」とすれば、エッジの検出精度が低下しやすい候補パッドを基準パッドとして選択することを防止することができる。
【００２４】
なお、候補パッドのエッジに相当する部分から延びる配線パターンは、基板表面に形成される絶縁性樹脂（グリーンマスク等）で覆われる場合と覆われない場合とが存在する。ここでは、一方を「エッジの検出を阻害する要素」としてもよいし、双方を「エッジの検出を阻害する要素」としてもよい。
【００２５】
さらに、候補パッドから所定距離以内にスルーホール等の構造体が形成されている場合に当該構造体を「エッジの検出を阻害する要素」とする構成を採用しても良い。すなわち、基板上に形成された構造体は、輝度変化の大きい部分を備えることが多く、基準パッドの像が形成するエッジと区別することが困難である。そこで、候補パッドから所定距離以内にスルーホール等の構造体が形成されている場合に当該構造体を「エッジの検出を阻害する要素」とすれば、パッド以外の部分である構造体を基準パッドと見なす誤判定を防止することができる。
【００２６】
さらに、候補パッドから選択される基準パッドの数は限定されないが、例えば、１カ所の検査対象部に対して２カ所の基準パッドを利用する構成や１カ所の検査対象部に対して１カ所の基準パッドを利用する構成等を採用可能である。また、より具体的な適用例として、基板が備える平行な２辺を支持され、基板とカメラとが基準平面に平行な方向に相対的に移動することでカメラで基板表面上の任意の位置を撮影し、撮影画像に基づいて検査を行う構成への適用例が挙げられる。すなわち、基板の平行な２辺をクランプした状態で平面内を移動させることによって基板検査を行う構成を適用例とする。
【００２７】
この構成において、当該２辺に平行な方向の一方側において検査対象部に最も近い基準パッドと、２辺に平行な方向の他方側において検査対象部に最も近い基準パッドとに基づいて基板上の検査対象部における反りの量を特定する構成とする構成を採用可能である。すなわち、基板の２辺に平行な方向に沿って検査対象部を両側から挟む基準パッドであって、検査対象部に最も近い基準パッドに基づいて検査対象部における反りの量を特定する。基板の２辺を支持する場合、支持された部位の基準平面に垂直な方向の位置（高さ）は一定であると見なすことができる。そこで、各基準パッドの位置における基板の高さを特定すれば、基準パッドの位置および支持された部位の高さに基づいて補間処理を行うことで基準パッドに挟まれた検査対象部の高さを特定することができる。そして、検査対象部を両側から挟む基準パッドを利用することにより、内挿補間によって検査対象部の高さを特定することができ、正確に検査対象部の高さを特定することが可能である。
【００２８】
さらに、基板が備える平行な２辺を支持され、基板とカメラとが基準平面に平行な方向に相対的に移動することでカメラで基板表面上の任意の位置を撮影し、撮影画像に基づいて検査を行う構成において、検査対象部に最も近い基準パッドに基づいて基板上の検査対象部における反りの量を特定する構成を採用しても良い。すなわち、基板の平行な２辺を支持する構成において、基板の反りの量は当該２辺に垂直な方向に大きく変化するが、当該反りの量は２辺に平行な方向に大きく変化することはない。そこで、検査対象部に最も近い基準パッドの位置における基板の高さを特定すれば、基準パッドの位置および支持された部位の高さに基づいて補間処理を行うことで２辺に垂直な方向における基板の高さを特定することができ、２辺に平行な方向に高さの変化がないと見なすことで検査対象部の高さを特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態にかかる変位量特定装置を含む基板外観検査装置を示す概略ブロック図である。
【図２】（２Ａ）は基板を側面方向から眺めた図、（２Ｂ）は基板を上面方向から眺めた図である。
【図３】基準パッド選択処理を示すフローチャートである。
【図４】基板の例を示す図である。
【図５】基板外観検査処理を示すフローチャートである。
【図６】（６Ａ）は基板の反り量を特定するための関数を示す図、（６Ｂ）は反り特定用斜視画像を示す図、（６Ｃ）はエッジの検出を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）基板外観検査装置の構成：
（２）基準パッド選択処理：
（３）基板外観検査処理：
（４）他の実施形態：
【００３１】
（１）基板外観検査装置の構成：
図１は、本実施形態にかかる変位量特定装置を含む基板外観検査装置の概略構成を示している。同図において、基板外観検査装置１は、撮像部１０と、制御部２０と、表示部３０と、を備えている。撮像部１０は、検査対象となる図２Ａ，２Ｂに示す基板５０の画像を撮影し、同画像を制御部２０に出力する。制御部２０は撮影画像を入力し、同撮影画像を解析することにより、検査対象部となる基板５０上のチップ部品等の電子部品や、それらの半田付け部等の外観を検査する。また、制御部２０は、撮像部１０により取得した画像に基づいて、基板５０の反りの量を特定し、当該反りに起因する検査対象部の画像上の位置ずれを補正する。表示部３０は、取得した画像や、基板外観検査処理の過程で生成される各種データを表示可能である。
【００３２】
撮像部１０は、図１および図２Ａ，２Ｂに示すように、斜視カメラ１１ａおよび直視カメラ１１ｂと、基板５０を支持するガイドレール１２と、ガイドレール１２に支持された基板５０を平面移動させるＸ−Ｙステージ１３と、を備えている。そして、撮像部１０は、制御部２０により制御される。
【００３３】
ガイドレール１２は、Ｘ−Ｙステージ１３に固定されており、図示しない搬送装置から搬送される基板５０をＸ−Ｙステージ１３に対して位置決めするとともに、基板５０の対向する平行な２辺をクランプして支持する。このように支持された基板５０の平行な２辺は、後述する位置ずれ量の算出の際の基準となる。
【００３４】
Ｘ−Ｙステージ１３は、ガイドレール１２により固定された状態の基板５０を所定平面内で移動させる。従って、図２Ａに一点鎖線で示す矩形のように基板５０に反りが発生していない場合の基板５０の上方の表面は基板５０が移動する所定平面と平行である。本実施形態においては、当該基板５０の上方の表面を基準平面Ｆｓと呼ぶ。
【００３５】
斜視カメラ１１ａは、その光軸が基準平面Ｆｓに対して所定の角度θ°（θ≠０°，９０°）斜視するように配設されている。本実施形態においては、斜視カメラ１１ａによって撮影された基板５０の画像を斜視画像と呼ぶ。なお、斜視カメラ１１ａの台数は限定されないが、本実施形態にかかる基板外観検査装置は斜視カメラ１１ａを４台備えている。また、各斜視カメラ１１ａの光軸は基準平面Ｆｓ上の一点で交差するように斜視カメラ１１ａが配設されている。さらに、各斜視カメラ１１ａの光軸を基準平面Ｆｓに投影した投影直線を想定した場合、２台の斜視カメラ１１ａに関する投影直線が重なるとともにＹ軸に平行であり、他の２台の斜視カメラ１１ａに関する投影直線が重なるとともにＸ軸に平行である。図２Ａでは、投影直線がＹ軸に平行となる斜視カメラ１１ａを１台例示している。
【００３６】
直視カメラ１１ｂは、その光軸が基準平面Ｆｓに垂直な方向に対して平行になるように配設されている。本実施形態においては、直視カメラ１１ｂによって撮影された基板５０の画像を直視画像と呼ぶ。
【００３７】
本実施形態において、斜視カメラ１１ａおよび直視カメラ１１ｂは、基板外観検査装置１に固定されている。従って、本実施形態では、Ｘ−Ｙステージ１３をＸ−Ｙ（水平）方向に平面移動させることにより基板５０と斜視カメラ１１ａとの相対位置を変更するようにしている。なお、基板５０と斜視カメラ１１ａとの相対位置を変更するための構成としては、例えば、基板５０の位置を固定するようにして斜視カメラ１１ａを基準平面Ｆｓに対して平行な平面内で移動させる手段や、基板５０および斜視カメラ１１ａをそれぞれ基準平面Ｆｓに対して平行な平面内で移動させる構成であってもよい。
【００３８】
ここで、本実施形態では、図２Ａに示すように、ガイドレール１２の一方から他方へ向かう方向をＹ方向、このＹ方向に直交する基準平面に平行な方向を図２Ｂに示すようにＸ方向というものとする。また、Ｘ方向およびＹ方向に対して垂直な方向（高さ方向）をＺ方向と呼ぶ。本実施形態における基板５０は、Ｙ方向の両端においてガイドレール１２に支持されるため、反りが発生する場合、図２Ａに示すＺ方向において、正方向あるいは負方向に反り量が変化する状態となる。
【００３９】
制御部２０は、図１に示すように、カメラ制御部２１と、ガイドレール制御部２２と、ステージ制御部２３と、ＣＰＵ２４と、メモリ２５と、出力部２６と、を備えている。ＣＰＵ２４は、メモリ２５に記録された各種プログラムを実行可能であり、本実施形態においては、メモリ２５に基板外観検査プログラム２５ａが記録されている。基板外観検査プログラム２５ａは、基板５０を斜視カメラ１１ａおよび直視カメラ１１ｂにて撮影した画像に基づいて検査対象部の外観検査を実行する機能をＣＰＵ２４に実現させるためのプログラムであり、予めメモリ２５に記録された基板データ２５ｂ、電子部品データ２５ｃ、対照テーブル２５ｄと、外観検査処理の過程でメモリ２５に記録される撮影画像データ２５ｅ、座標補正データ２５ｆを利用して基板５０上の検査対象部の外観検査を実行する。
【００４０】
基板データ２５ｂは、基板５０の設計情報であり、基板５０に実装される電子部品を指定するための部品コード、電子部品を実装する位置、電子部品を実装する方向、基板５０の上方の表面におけるシルク印刷の位置、配線パターンの位置を示す情報を含んでいる。むろん、部品の回路記号等の情報を含んでいても良い。電子部品データ２５ｃは、複数の電子部品のそれぞれに検査方法と良否判定条件とを対応づけた情報である。対照テーブル２５ｄは、基板データ２５ｂが示す部品コードと電子部品データ２５ｃが示す電子部品との対応関係を示す情報であり、ＣＰＵ２４は当該対照テーブル２５ｄを参照することにより、基板データ２５ｂが示す各電子部品についての検査方法と良否判定条件とを特定することができる。なお、本実施形態において、検査方法と良否判定条件は、直視画像と斜視画像とのそれぞれについて定義される。すなわち、直視カメラ１１ｂにて撮影された直視画像に関する検査方法および良否判定条件と、斜視カメラ１１ａにて撮影された斜視画像に関する検査方法および良否判定条件とが定義される。
【００４１】
撮影画像データ２５ｅは直視カメラ１１ｂおよび斜視カメラ１１ａによって撮影された画像のデータである。すなわち、ＣＰＵ２４は基板外観検査プログラム２５ａの処理によってステージ制御部２３に撮影領域の座標を指示し、カメラ制御部２１に撮影タイミングを指示する。ステージ制御部２３は、当該指示に応じて撮影領域の座標が直視カメラ１１ｂあるいは斜視カメラ１１ａの視野の所定位置（例えば、視野中心）に位置するようにＸ−Ｙステージ１３を駆動して基板５０を搬送する。カメラ制御部２１は、当該Ｘ−Ｙステージ１３による基板５０の搬送が終了すると、直視カメラ１１ｂあるいは斜視カメラ１１ａを駆動して画像を撮影する。撮影が終了すると、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１を制御し、直視カメラ１１ｂあるいは斜視カメラ１１ａが出力する画像データを取得してメモリ２５に記録する。本実施形態において斜視カメラ１１ａにより撮影された画像のうち、基準パッドを撮影した画像は反り量特定用斜視画像、検査対象部となる電子部品の半田付け部分を撮影した画像は検査用斜視画像というものとする。むろん、基準パッドが検査対象となる場合、反り量特定用斜視画像を検査用斜視画像として流用することができる。
【００４２】
座標補正データ２５ｆは、検査用画像を撮影する場合に上述の撮影領域の座標を補正するための情報であり、基板５０の反り量に応じて特定される。すなわち、撮影領域の座標は、上述の基板データ２５ｂが示す電子部品の座標に基づいて検査対象となる電子部品が実装されるパッドが視野に含まれるように特定されるが、基板５０に反りが発生している場合、ＣＰＵ２４は座標補正データ２５ｆに基づいて撮影領域の座標を補正する。この座標補正データ２５ｆは、検査対象部毎に算出される。
【００４３】
基板外観検査プログラム２５ａは、以上のような基板５０の反りに応じた補正を行うため、基板５０の反り量を特定する機能を備えている。すなわち、基板外観検査プログラム２５ａは、基板５０の反りを特定するために、基準パッド選択機能２５ａ１と画像取得機能２５ａ２と反り量特定機能２５ａ３とをＣＰＵ２４に実現させることが可能である。基準パッド選択機能２５ａ１は、基板５０に実装される電子部品が実装されるパッドの中から基板５０の反りを検出するための基準パッドを選択する機能をＣＰＵ２４に実現させる。なお、本実施形態にかかる基板５０において基準パッドとなり得るパッドは矩形であり、通常その４辺が基板５０の４辺に平行である。すなわち、図２Ａ，２Ｂに示すＸ方向およびＹ方向と平行である。
【００４４】
また、画像取得機能２５ａ２は、基板に反りが発生していない場合の基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された基準パッドを含む画像を取得する機能をＣＰＵ２４に実現させる。さらに、反り量特定機能２５ａ３は、基準パッドの像の画像内での位置と基板に反りが発生していない場合における基準パッドの像の画像内での位置である基準位置とに基づいて基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する機能をＣＰＵ２４に実現させる。以上のように、本実施形態においては、基準パッド選択機能２５ａ１と画像取得機能２５ａ２と反り量特定機能２５ａ３とを記録するメモリ２５とこれらの機能を実行するＣＰＵ２４が変位量特定装置を構成する。
【００４５】
（２）基準パッド選択処理：
以下、基準パッド選択機能２５ａ１，画像取得機能２５ａ２，反り量特定機能２５ａ３によって実現される機能の詳細とともに基板外観検査プログラム２５ａの処理を説明する。本実施形態においては、所定の大きさ以上のパッドが基準パッドの候補となる候補パッドとされ、電子部品の大きさに基づいて候補パッドが特定され、当該候補パッドの中から周囲にパッドのエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択することによって基準パッドが選択される。
【００４６】
すなわち、基板５０の設計段階において、各電子部品を実装するためのパッドの大きさが予め決められるため、基板データ２５ｂが示す電子部品を特定すれば、当該電子部品を実装するためのパッドの大きさを特定することができる。そこで、本実施形態においては、所定の大きさ以上のパッドに対して実装される電子部品を予め特定しておき、当該電子部品が実装されるパッドが所定の大きさ以上のパッドであることを示すフラグを各電子部品のデータに対応づけて基板データ２５ｂに記録しておく。
【００４７】
図４は、基板５０の表面の実例を示す図であり、複数個のパッドを白い丸で示している。同図４に示すように、電子部品の大きさが大きくなると、電子部品の端子の大きさが大きくなり、これに伴ってパッドの大きさも大きくなる。そして、図４に示す例においては、実線の白い丸で示すパッドは所定の大きさよりも小さいパッド（図４に示すパッドＰ）であり、破線の白い丸で示すパッドは所定の大きさ以上のパッドである。従って、図４に示す例において、パッドＳ01，Ｓ02，Ｃ1，Ｃ2はいずれも候補パッドとなる。
【００４８】
このように、所定の大きさ以上のパッドが候補パッドとして定義された状態において、ＣＰＵ２４は、外観検査処理の実行開始前に基準パッド選択機能２５ａ１の処理により予め図３に示す基準パッド選択処理を実行して基板５０上の基準パッドを選択しておく。すなわち、ＣＰＵ２４はまず基板データ２５ｂを取得し（ステップＳ１００）、電子部品データ２５ｃを取得する（ステップＳ１０５）。そして、ＣＰＵ２４は、対照テーブル２５ｄを参照し、電子部品毎の検査手順を作成する（ステップＳ１１０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、対照テーブル２５ｄに基づいて、基板データ２５ｂに記述された各電子部品のそれぞれについて、検査方法と良否判定条件とを示す情報を対応づけて検査手順として規定する。当該検査手順を示す情報は、直視画像と斜視画像とのそれぞれについて定義され、後述する基板外観検査処理にて参照される。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２４は、候補パッドを選択する（ステップＳ１１５）。すなわち、基板データ２５ｂに記述された各電子部品のデータにおいて、電子部品が接続されるパッドが所定の大きさ以上であれば、当該パッドが候補パッドであることを示すフラグが対応づけられている。そこで、ＣＰＵ２４は、当該フラグが対応づけられている電子部品のデータを特定し、当該電子部品が接続されるパッドを候補パッドとして選択する。
【００５０】
次にＣＰＵ２４は、ステップＳ１２０〜Ｓ１３０において、候補パッドの周囲にエッジの検出を阻害する要素が存在しない候補パッドを選択し、選択された候補パッドを基準パッドとする。すなわち、基板外観検査処理においては、反り特定用斜視画像に含まれるエッジを検出し、エッジの画像内での位置によって基準パッドの位置を特定する構成を採用している。そこで、本実施形態においては、当該エッジの検出を阻害する要素が存在しないような候補パッドを基準パッドとする構成を採用している。
【００５１】
具体的には、ＣＰＵ２４は、まず、電子部品の影になる候補パッドを除外する（ステップＳ１２０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、候補パッドの周囲の所定距離以内に存在する電子部品のそれぞれについて高さおよび候補パッドとの相対位置関係（距離および方向）を特定する。そして、ＣＰＵ２４は、斜視カメラ１１ａの光軸と候補パッドとの位置関係を特定し、候補パッドが各電子部品の影になるか否かを判定し、影になる場合に当該候補パッドを除外する。すなわち、候補パッドと斜視カメラの撮影素子とを結ぶ直線と交差する電子部品が存在する場合に当該候補パッドを除外する。本実施形態において、除外された候補パッドに実装される電子部品には、パッドが基準パッドではないことを示すフラグが対応づけられて基板データ２５ｂに記録される（以下同様）。
【００５２】
さらに、ＣＰＵ２４は、所定距離以内にシルク印刷が存在する候補パッドを除外する（ステップＳ１２５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、候補パッドの周囲の所定距離以内にシルク印刷が存在するか否かを判定し、シルク印刷が存在する場合に当該候補パッドを除外する。例えば、図４に示す例において、パッドＳ01，Ｓ02，Ｃ1，Ｃ2はいずれも候補パッドであるが、パッドＣ1は近くにシルク印刷（ＩＣ６５５の文字）が存在するため除外される。
【００５３】
さらに、ＣＰＵ２４は、エッジに相当する部分から配線パターンが延びている候補パッドを除外する（ステップＳ１３０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、候補パッドと当該候補パッドに接続される電子部品の位置および方向から、候補パッドの境界（外周線）の中で、電子部品の端部から最も遠い位置に存在する境界を検出対象のエッジとして特定する。そして、ＣＰＵ２４は、基板データ２５ｂを参照し、検出対象のエッジから配線パターンが延びているか否かを判定し、検出対象のエッジから配線パターンが延びている場合に当該候補パッドを除外する。
【００５４】
例えば、図４に示す例において、パッドＳ02，Ｃ2には直方体の電子部品が接続されるが、当該直方体の一方の端部がパッドＳ02、他方の端部がパッドＣ2上に半田付けされることによって実装が行われる。これらのパッドＳ02，Ｃ2において、電子部品の端部から最も遠い位置に存在する境界は、パッドＳ02については図面の左側の境界Ｂ1、パッドＣについては図面の右側の境界Ｂ2である。本実施形態においては、これらの境界が検出対象のエッジとされる。従って、本実施形態においては、これらの境界から配線パターンが延びているか否かが判定され、当該境界から図面の右方向に配線パターンが延びているパッドＣ2が除外される。
【００５５】
以上の処理の後、ＣＰＵ２４は、除外されずに残った候補パッド（すなわち、基準パッドではないことを示すフラグが対応づけられなかった候補パッド）を基準パッドとして確定する（ステップＳ１３５）。図４に示す例においては、候補パッドＳ01，Ｓ02，Ｃ1，Ｃ2の中から基準パッドＳ01，Ｓ02が特定される。以上のような候補パッドは大半の基板が備えているため、大半の基板から基準パッドを選択することが可能である。従って、基板の反りを検出するための基準となるマーク等を基板に設ける必要がなく、汎用性の高い技術を提供することができる。
【００５６】
（３）基板外観検査処理：
次に、基板外観検査プログラム２５ａが実行する基板外観検査処理を詳細に説明する。図５は、基板外観検査処理を示すフローチャートである。基板外観検査処理において、最初に、ＣＰＵ２４は、図示しない搬送機構によって基板５０をＸ−Ｙステージ１３上のガイドレール１２に搬入し、その両端部を支持する（ステップＳ２００）。本実施形態においては、各検査対象部について撮影および検査を逐次実行する構成を採用しており、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理によって基板データ２５ｂを参照し、検査対象部のそれぞれを処理対象としたステップＳ２０５〜Ｓ２２０のループ処理によって検査を実行する。
【００５７】
具体的には、ＣＰＵ２４は、検査対象部の撮影位置に基板を移動させる（ステップＳ２０５）。すなわち、基板データ２５ｂに基づいて、処理対象となっている検査対象部の座標を特定し、当該座標を示す信号をステージ制御部２３に対して出力する。この結果、処理対象となっている検査対象部の座標が直視カメラ１１ｂの視野に含まれた状態になる。次に、ＣＰＵ２４は、直視画像を撮影する（ステップＳ２１０）。すなわち、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１に制御信号を出力して直視カメラ１１ｂによって撮影領域の直視画像を撮影する。
【００５８】
次に、ＣＰＵ２４は、処理対象となっている検査対象部の検査を行う（ステップＳ２１５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、上述の検査手順を参照し、検査方法に示された画像処理を行って特徴量を取得し、当該特徴量と良否判定条件としての閾値とを比較して良否判定を行う。なお、本実施形態においては、特徴量と閾値との差異が小さい場合など、特定の条件においては良否判定結果を未定とするように構成されている。むろん、検査方法としては種々の方法を採用可能であり、パターンマッチングにより検査対象の良否の判定する方法や、表示部３０に表示した直視画像に基づいて目視により検査する方法を採用しても良い。検査結果を示す情報は、メモリ２５に記録される。
【００５９】
処理対象となっている検査対象部の検査が終了すると、ＣＰＵ２４は、全ての検査対象部の検査が終了したか否かを判定し（ステップＳ２２０）、全ての検査対象部の検査が終了したと判定されない場合にはステップＳ２０５以降の処理を繰り返す。すなわち、検査対象部の中で、処理対象とされていない検査対象部を一つ抽出して新たな処理対象とし、ステップＳ２０５以降の処理を繰り返す。ステップＳ２２０にて、全ての検査対象部の検査が終了したと判定された場合、ＣＰＵ２４は、詳細検査が必要な検査対象部が存在するか否かを判定する（ステップＳ２２５）。すなわち、ステップＳ２１５の検査において、良否判定結果が未定とされた検査対象部が存在する場合には、詳細検査が必要な検査対象部が存在するとみなす。
【００６０】
ステップＳ２２５にて、詳細検査が必要な検査対象部が存在すると判定されない場合、ＣＰＵ２４は、検査結果を出力する（ステップＳ２３０）。すなわち、ＣＰＵ２４は、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報を表示部３０に表示するための制御信号を出力部２６に出力する。この結果、表示部３０には、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報が表示され、利用者は、各検査対象部の良否判定結果を把握することができる。そして、ＣＰＵ２４は、図示しない搬送機構によってＸ−Ｙステージ１３上のガイドレール１２による基板５０の支持を解除し、Ｘ−Ｙステージ１３上から基板５０を搬出する（ステップＳ２３５）。
【００６１】
一方、ステップＳ２２５にて、詳細検査が必要な検査対象部が存在すると判定された場合、ＣＰＵ２４は、ステップＳ２４０以降において詳細検査を実行する。本実施形態においては、詳細検査が必要とされた検査対象部について撮影および検査を逐次実行する構成を採用しており、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理によって基板データ２５ｂを参照し、詳細検査が必要とされた検査対象部のそれぞれを処理対象としたステップＳ２４０〜Ｓ３００のループ処理によって検査を実行する。
【００６２】
具体的には、ＣＰＵ２４は、基準パッド選択機能２５ａ１の処理により、基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向の両側において、処理対象とされた検査対象部に最も近い基準パッドを特定する（ステップＳ２４０）。すなわち、基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向の一方側において、処理対象とされた検査対象部に最も近い基準パッドを特定する。また、基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向の他方側において処理対象とされた検査対象部に最も近い基準パッドを特定する。
【００６３】
例えば、図２Ｂにおいては、破線の矩形で基準パッド、破線の円形で検査対象部Ｉを示しており、Ｘ方向に平行な方向が基板５０のガイドレール１２に支持された２辺に平行な方向である。この例において、Ｘ方向に平行な方向の一方を図２Ｂの上方とすると、検査対象部Ｉに最も近い基準パッドは基準パッドＳ1である。また、Ｘ方向に平行な方向の他方を図２Ｂの下方とすると、検査対象部Ｉに最も近い基準パッドは基準パッドＳ2である。従って、図２Ｂに示す例においては、処理対象とされた検査対象部ＩについてステップＳ２４０が実行されると、検査対象部Ｉから上方に距離Ｌ1min離れた基準パッドＳ1と検査対象部Ｉから下方に距離Ｌ2min離れた基準パッドＳ2とが、２辺に平行な方向の両側において、検査対象部Ｉに最も近い基準パッドとして特定される。
【００６４】
ステップＳ２４０にて基準パッドが特定されると、ＣＰＵ２４は、画像取得機能２５ａ２の処理により、一方の基準パッドが斜視カメラ１１ａの視野に含まれるように基板５０を移動させる（ステップＳ２４５）。すなわち、基板データ２５ｂに基づいて、処理対象となっている検査対象部の座標を特定し、当該座標を示す信号をステージ制御部２３に対して出力する。この結果、処理対象となっている検査対象部の座標が斜視カメラ１１ａの視野に含まれた状態になる。例えば、図２Ｂに示す例において、基準パッドＳ1が斜視カメラ１１ａの視野に含まれた状態になる。
【００６５】
次に、ＣＰＵ２４は、画像取得機能２５ａ２の処理により、反り特定用斜視画像を撮影する（ステップＳ２５０）。すなわち、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１に制御信号を出力して斜視カメラ１１ａによって撮影領域の画像を撮影し、基準パッド上に実装された電子部品の端部と逆側に配設された斜視カメラ１１ａにて撮影した画像を反り特定用斜視画像とする。図２Ｂに示す例においては、基準パッドＳ1が視野の所定位置（例えば、視野中心）に位置する画像が撮影される。そして、４台の斜視カメラ１１ａによる撮影画像の中から、基準パッドＳ1上に実装された電子部品の端部から最も遠い位置に存在する境界が電子部品の影になることなく画像内に含まれる画像が抽出されて反り特定用斜視画像とされる。例えば、図４に示す基準パッドＳ01，Ｓ02であれば、図面の左側に位置する斜視カメラ１１ａで基準パッドＳ01，Ｓ02を撮影した画像が反り特定用斜視画像とされる。
【００６６】
次に、ＣＰＵ２４は、一方の基準パッドの位置における反り量に基づいて基板５０のＹ方向の反り量を特定する（ステップＳ２５５）。すなわち、反り特定用斜視画像内での基準パッドの像の位置と、基板５０に反りが発生していない場合における基準パッドの像の反り特定用斜視画像内での位置である基準位置と、の差異に相当する反りが基準パッドの位置で発生しているとみなして基板５０の反り量を特定し、当該反り量に基づいてＹ方向の反り量を推定する。
【００６７】
なお、本実施形態における基板５０の反りに伴う基準パッドの位置変動は、主にＺ方向に現れ、Ｘ方向およびＹ方向への位置変動は無視できるほど小さい。そこで、本実施形態においては、基板５０の反りに伴う基準パッドの位置変動がＺ方向にのみ生じると見なす。図６Ａは、図２Ｂに示すＸ方向の位置Ｘ1における基板５０の上面の形状をＹ軸およびＺ軸からなるグラフ上にて実線で示す図である。同図６Ａにおいては、基板５０が上方に向けて反っている場合の例を、基板５０における反り量を誇張して示している。
【００６８】
なお、図６Ａに示す図においては、基準パッドＳ1のＹ方向の位置をＹ1として示しており、基板５０が支持された２辺の間の幅はＷである。本実施形態において、斜視カメラ１１ａによる撮影位置は、基板５０に反りが生じていない場合において基準パッドＳ1のＹ方向の位置であるＹ1が斜視カメラ１１ａの光軸を通るように設定される。従って、基板５０にて反りが生じていない場合において基準パッドＳ1が撮影される画像内での位置Ｙ1が基準位置に相当する。
【００６９】
基板５０において図６Ａに示すような反りが生じていると、基準パッドＳ1の位置がＺ方向にずれるため、斜視カメラ１１ａの視野内で基準パッドＳ1の像が斜視カメラ１１ａの光軸上の基準位置Ｙ1に存在しない状態となる。そして、基準パッドＳ1の位置変動方向がＺ方向のみである場合、斜視カメラ１１ａによって撮影された反り特定用斜視画像内における基準パッドＳ1の像の位置と、基準位置Ｙ1の反り特定用斜視画像内での位置とのずれ量に相当するＳＡは、基板５０のＺ方向への反り量ｈＡと一対一に対応する。そこで、本実施形態においては、予めずれ量ＳＡと反り量ｈＡとを対応づけた情報をメモリ２５に記録しておく。
【００７０】
そして、ＣＰＵ２４は、反り特定用斜視画像を解析することにより、反り特定用斜視画像内における基準パッドＳ1の像の位置と基準位置Ｙ1とのずれ量ＳＡを取得し、メモリ２５を参照してずれ量ＳＡに対応する反り量ｈＡを特定する。なお、本実施形態において、基準パッドＳ1の像の位置は、基準パッドＳ1の像のエッジの反り特定用斜視画像内での位置に基づいて特定される。
【００７１】
図６Ｂは、図６Ａに示す斜視カメラ１１ａによって基準パッドＳ1を撮影した反り特定用斜視画像の例を示しており、縦方向を図２Ｂに示すＸ方向、横方向を図６Ｂに示すＹ'方向として示している。同図６Ｂに示すように、基準パッドＳ1の像のエッジはＸ方向に平行である。当該エッジの反り特定用斜視画像内での位置は、図６Ｂに示すような反り量特定用斜視画像において基準パッドＳ1のエッジの方向に平行な方向（Ｘ方向）に画像内の輝度値を積算し、当該輝度値の積算結果をエッジ部分に垂直な方向（Ｙ'方向）に沿って比較することによって特定される。
【００７２】
図６Ｃは、図６Ｂに示す反り量特定用斜視画像においてＹ'方向の各位置においてＸ方向に輝度値を積算し、横軸をＹ'方向、縦軸を輝度値の積算値Ｂｒとして示したグラフの例である。基板５０においては、表面の絶縁性樹脂の輝度値が相対的に小さく、電子部品の表面の輝度値が絶縁性樹脂の輝度値よりも相対的に大きく、パッドの輝度値およびパッド上の半田の輝度値が相対的に最も大きい。従って、パッドの境界に相当するエッジの部分で輝度値の積算値Ｂｒは急激に変化する。図６Ｃにおいて、当該積算値Ｂｒが急激に変化する位置は位置Ｙ'eである。そこで、基板５０に反りが発生していない場合に基準パッドＳ1の基準位置Ｙ1が撮影される画像内の位置Ｙ'1と、実際に基準パッドＳ1のエッジが撮影された位置Ｙ'eとのずれ（画素数）に基づいてずれ量ＳＡを特定すれば、ずれ量ＳＡに対応する反り量ｈＡを特定することができる。
【００７３】
以上のようにして、基準パッドの位置における反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、当該反り量に基づいて基板５０のＹ方向の反り量を特定する。すなわち、基準パッドの位置における反り量は、図６Ａに示す例において、位置Ｙ1における反り量ｈＡに相当するため、当該反り量ｈＡに基づいて図６Ａに示す上に凸の曲線を特定し、Ｙ方向には当該曲線のように反り量が変化すると見なす。
【００７４】
具体的には、ＣＰＵ２４は、Ｙを独立変数、Ｚを従属変数とした関数（Ｚ＝ｆ（Ｙ））を特定することによってＹ方向の反り量を特定する。本実施形態においては、図６Ａに示すように、基板の両固定端の座標（Ｚ，Ｙ）＝（０，０）、（Ｗ，０）および基準パッドの座標（Ｙ1，ｈＡ）の３点を通る、以下の式（１）に示す２次関数によってずれ量Ｚを規定する。
Ｚ＝ｈＡ×｛Ｙ×（Ｙ−Ｗ）｝／｛Ｙ1×（Ｙ1―Ｗ）｝・・・（１）
このように、Ｙ方向の反り量Ｚを曲線的に表す式によって、実際の位置ずれ量に近いずれ量を推定することができる。
【００７５】
なお、ずれ量Ｚは、Ｙを独立変数、Ｚを従属変数とした関数であって基板上の任意の点のおけるずれ量を近似的に推定することができる式であればよく、上述の式（１）に限定されない。例えば、各種のスプライン関数や線形関数を採用しても良い。むろん、Ｙ方向の複数の位置における基準パッドに基づいて複数の位置におけるずれ量を特定し、当該複数の位置におけるずれ量に基づいて関数Ｚを特定しても良い。また、Ｙ方向の区間を細分化した複数の近似式で関数Ｚを表すようにしてもよい。
【００７６】
以上のようにして、一方の基準パッドに基づいて基準パッドの位置におけるＹ方向の反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、他方の基準パッドに基づいて基準パッドの位置におけるＹ方向の反り量を特定する。すなわち、図２Ｂに示す基準パッドＳ1に基づいて位置Ｘ1におけるＹ方向の反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、さらに、ステップＳ２６０〜Ｓ２７０によって基準パッドＳ2に基づいて位置Ｘ2におけるＹ方向の反り量を特定する。
【００７７】
当該ステップＳ２６０〜Ｓ２７０は、他方の基準パッド（基準パッドＳ2）についてステップＳ２４５〜Ｓ２５５と同様の処理を行うことによって実現される。すなわち、ステップＳ２６０においては、他方の基準パッドが斜視カメラ１１ａの視野に含まれるように基板５０を移動させ、ステップＳ２６５において当該他方の基準パッドについて反り特定用斜視画像を撮影する。さらに、ＣＰＵ２４は、ステップＳ２７０において、当該他方の基準パッドの位置における反り量に基づいて基板５０のＹ方向の反り量を特定する。
【００７８】
以上のようにして位置Ｘ1におけるＹ方向の反り量と位置Ｘ2におけるＹ方向の反り量が特定されると、ＣＰＵ２４は、反り量特定機能２５ａ３の処理により、検査対象部の位置における反り量を特定する（ステップＳ２７５）。本実施形態において、ＣＰＵ２４は、基準パッドに基づいて特定された２個のＹ方向の反り量（ステップＳ２５５，Ｓ２７０で特定された反り量）を参照し、基準パッドと検査対象部との距離に基づいて補間演算を行って検査対象部の位置における反り量を特定する。
【００７９】
例えば、図２Ｂに示す例において、検査対象部Ｉの座標は（Ｘi，Ｙi）である。また、Ｘ方向の位置Ｘ1，Ｘ2におけるＹ方向の反り量は基準パッドＳ1，Ｓ2の位置における反り量に基づいて特定されている。従って、これらの反り量を参照すれば、座標（Ｘ1，Ｙi）、（Ｘ2，Ｙi）のそれぞれにおける反り量δ1，δ2と特定することができる。そこで、座標（Ｘ1，Ｙi）と座標（Ｘi，Ｙi）との距離Ｌ1minと座標（Ｘ2，Ｙi）と座標（Ｘi，Ｙi）との距離Ｌ2minとを利用すれば、検査対象部Ｉの座標（Ｘi，Ｙi）における反り量Δを、例えば、Δ＝（Ｌ2min／（Ｌ1min＋Ｌ2min））×δ1＋（Ｌ1min／（Ｌ1min＋Ｌ2min））×δ2として算出することができる。
【００８０】
以上のようにして検査対象部の反り量を特定すると、ＣＰＵ２４は、反り量特定機能２５ａ３の処理により、当該反り量だけ基板５０が反っている状態において当該検査対象部の位置を斜視カメラ１１ａの視野内に設定して検査用斜視画像を撮影するための撮影領域の座標を示す座標補正データ２５ｆを作成する（ステップＳ２８０）。作成された座標補正データ２５ｆはメモリ２５に記録される。なお、ここでは、画像内での基準パッドの像の位置と基準位置とのずれ量が、基板５０のＺ方向への反り量と一対一に対応することを利用して座標補正データ２５ｆを作成すればよい。例えば、検査対象部における反り量が図６Ａに示す反り量ｈＡと同一である場合、反り量ｈＡに相当するずれ量ＳＡと斜視カメラ１１ａの斜視角θとを利用して補正量ＭＡ＝ＳＡ×ｓｉｎθを算出し、基準位置Ｙ1と比較してＹ方向に補正量ＭＡだけ移動した座標を特定して座標補正データ２５ｆとする構成を採用可能である。
【００８１】
次に、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理により、検査対象部が斜視カメラ１１ａの視野に含まれるように基板５０を移動させる（ステップＳ２８５）。すなわち、座標補正データ２５ｆに基づいて、処理対象となっている検査対象部に関する補正後の座標を特定し、当該補正後の座標を示す信号をステージ制御部２３に対して出力する。この結果、処理対象となっている検査対象部に関する補正後の座標が斜視カメラ１１ａの視野（例えば、視野中心）に含まれた状態になる。
【００８２】
次に、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理により、検査用斜視画像を撮影する（ステップＳ２９０）。すなわち、ＣＰＵ２４はカメラ制御部２１に制御信号を出力して斜視カメラ１１ａによって撮影領域の画像を撮影し、撮影した画像を検査用斜視画像とする。
【００８３】
次に、ＣＰＵ２４は、基板外観検査プログラム２５ａの処理により、処理対象となっている検査対象部の検査を行う（ステップＳ２９５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、上述の検査手順を参照し、検査方法に示された画像処理を行って特徴量を取得し、当該特徴量と良否判定条件としての閾値とを比較して良否判定を行う。この結果、処理対象となっている検査対象部について、未定とされていた良否判定結果が特定される。むろん、ここでも、検査方法としては種々の方法を採用可能であり、パターンマッチングにより検査対象の良否の判定する方法や、表示部３０に表示した直視画像に基づいて目視により検査する方法を採用しても良い。検査結果を示す情報は、メモリ２５に記録される。
【００８４】
処理対象となっている検査対象部の検査が終了すると、ＣＰＵ２４は、詳細検査が必要とされた検査対象部の全てについて検査が終了したか否かを判定し（ステップＳ３００）、全ての検査対象部の検査が終了したと判定されない場合にはステップＳ２４０以降の処理を繰り返す。すなわち、詳細検査が必要とされた検査対象部の中で、処理対象とされていない検査対象部を一つ抽出して新たな処理対象とし、ステップＳ２４０以降の処理を繰り返す。ステップＳ３００にて、詳細検査が必要とされた検査対象部の全てについて検査が終了したと判定された場合、ＣＰＵ２４は、検査結果を出力する（ステップＳ３０５）。すなわち、ＣＰＵ２４は、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報を表示部３０に表示するための制御信号を出力部２６に出力する。この結果、表示部３０には、各検査対象部と良否判定結果とを対応づけた情報が表示され、利用者は、各検査対象部の良否判定結果を把握することができる。そして、ＣＰＵ２４は、図示しない搬送機構によってＸ−Ｙステージ１３上のガイドレール１２による基板５０の支持を解除し、Ｘ−Ｙステージ１３上から基板５０を搬出する（ステップＳ３１０）。以上の処理により、基板５０に反りが発生していても正確に検査対象部の良否判定を実行することが可能である。
【００８５】
（４）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、基板上のパッドから選択された基準パッドに基づいて基板の反り量を特定する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、斜視カメラの数は４台に限定されず、１台以上の任意の数であってよい。むろん、斜視カメラの光軸方向は固定されていても良いし、可動であっても良い。また、基準パッドの境界に相当するエッジは、斜視カメラの光軸の投影直線に対して垂直に配向している関係となっていることが好ましく、基板データ２５ｂに基づいて固定的に配置された斜視カメラと当該関係にある基準パッドを特定しても良いし、基板データ２５ｂに基づいて斜視カメラや基板の向きを調整しても良い。
【００８６】
さらに、上述の実施形態においては、２個の基準パッドに基づいて基板の反りを特定していたが、基板の反りを特定するために参照する基準パッドの数は２個に限定されず、３個以上であっても良いし１個でも良い。例えば、基板上の検査対象部に最も近い基準パッドに基づいて検査対象部における反りの量を特定する構成を採用しても良い。すなわち、図２Ｂに示す例のように、基板５０の２辺が支持された状態において、基板の反り量はＹ方向に大きく変化するものの、Ｘ方向への変化は微小である。そして、Ｙ方向の反り量は１カ所の基準パッドに基づいて特定することが可能である。そこで、１カ所の基準パッドに基づいてＹ方向の反り量を特定し、Ｘ方向に基板の反り量は変化しないと見なせば、１カ所の基準パッドに基づいて任意の位置の基板の反り量を特定することが可能になる。
【００８７】
さらに、上述の実施形態においては、Ｙ方向の基板の反り量を特定して任意の位置の基板の反り量を推定したが、特定の方向の基板の反り量を特定することなく、複数の位置の基板の反り量に基づいて任意の位置の基板の反り量を特定する構成としても良い。例えば、図２Ｂに示す基準パッドＳ1に基づいて基準パッドＳ1の座標（Ｘ1，Ｙi）における反り量を特定し、基準パッドＳ2に基づいて基準パッドＳ2の座標（Ｘ2，Ｙi）における反り量を特定し、検査対象部の座標（Ｘi，Ｙi）と座標（Ｘ1，Ｙi）との距離および検査対象部の座標（Ｘi，Ｙi）と座標（Ｘ2，Ｙi）との距離を利用した補間演算によって検査対象部の座標（Ｘi，Ｙi）における基板の反り量を特定しても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１…基板外観検査装置、１０…撮像部、１１ａ…斜視カメラ、１１ｂ…直視カメラ、１２…ガイドレール、１３…Ｘ−Ｙステージ、２０…制御部、２１…カメラ制御部、２２…ガイドレール制御部、２３…ステージ制御部、２４…ＣＰＵ、２５…メモリ、２５ａ…基板外観検査プログラム、２５ａ１…基準パッド選択機能、２５ａ２…画像取得機能、２５ａ３…反り量特定機能、２５ｂ…基板データ、２５ｃ…電子部品データ、２５ｄ…対照テーブル、２５ｅ…撮影画像データ、２５ｆ…座標補正データ、２６…出力部、３０…表示部、５０…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択する基準パッド選択手段と、
前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得する画像取得手段と、
前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する反り量特定手段と、
を備える変位量特定装置。
【請求項２】
前記反り量特定手段は、前記基準パッドの像のエッジを検出し、当該エッジの前記画像内での位置によって前記基準パッドの像の前記画像内での位置を特定する、
請求項１に記載の変位量特定装置。
【請求項３】
前記基準パッド選択手段は、所定の大きさ以上の前記パッドを前記基準パッドの候補となる候補パッドとし、当該候補パッドの周囲に前記エッジの検出を阻害する要素が存在しない前記候補パッドを選択して前記基準パッドとする、
請求項２に記載の変位量特定装置。
【請求項４】
前記基板は当該基板が備える平行な２辺を支持され、前記基板と前記カメラとは前記基準平面に平行な方向に相対的に移動し、
前記基準パッド選択手段は、前記２辺に平行な方向の一方側において前記基板上の検査対象部に最も近い前記基準パッドと、前記２辺に平行な方向の他方側において前記検査対象部に最も近い前記基準パッドとに基づいて前記検査対象部における前記基板の反りの量を特定する、
請求項３に記載の変位量特定装置。
【請求項５】
前記基板は当該基板が備える平行な２辺を支持され、前記基板と前記カメラとは前記基準平面に平行な方向に相対的に移動し、
前記基準パッド選択手段は、前記基板上の検査対象部に最も近い前記基準パッドに基づいて前記検査対象部における前記基板の反りの量を特定する、
請求項３に記載の変位量特定装置。
【請求項６】
電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択する基準パッド選択工程と、
前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得する画像取得工程と、
前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する反り量特定工程と、
を含む変位量特定方法。
【請求項７】
電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択する基準パッド選択機能と、
前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得する画像取得機能と、
前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する反り量特定機能と、
をコンピュータに実現させる変位量特定プログラム。
【請求項１】
電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択する基準パッド選択手段と、
前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得する画像取得手段と、
前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する反り量特定手段と、
を備える変位量特定装置。
【請求項２】
前記反り量特定手段は、前記基準パッドの像のエッジを検出し、当該エッジの前記画像内での位置によって前記基準パッドの像の前記画像内での位置を特定する、
請求項１に記載の変位量特定装置。
【請求項３】
前記基準パッド選択手段は、所定の大きさ以上の前記パッドを前記基準パッドの候補となる候補パッドとし、当該候補パッドの周囲に前記エッジの検出を阻害する要素が存在しない前記候補パッドを選択して前記基準パッドとする、
請求項２に記載の変位量特定装置。
【請求項４】
前記基板は当該基板が備える平行な２辺を支持され、前記基板と前記カメラとは前記基準平面に平行な方向に相対的に移動し、
前記基準パッド選択手段は、前記２辺に平行な方向の一方側において前記基板上の検査対象部に最も近い前記基準パッドと、前記２辺に平行な方向の他方側において前記検査対象部に最も近い前記基準パッドとに基づいて前記検査対象部における前記基板の反りの量を特定する、
請求項３に記載の変位量特定装置。
【請求項５】
前記基板は当該基板が備える平行な２辺を支持され、前記基板と前記カメラとは前記基準平面に平行な方向に相対的に移動し、
前記基準パッド選択手段は、前記基板上の検査対象部に最も近い前記基準パッドに基づいて前記検査対象部における前記基板の反りの量を特定する、
請求項３に記載の変位量特定装置。
【請求項６】
電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択する基準パッド選択工程と、
前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得する画像取得工程と、
前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する反り量特定工程と、
を含む変位量特定方法。
【請求項７】
電子部品を基板に実装するためのパッドの中から前記基板の反りを検出するための基準パッドを選択する基準パッド選択機能と、
前記基板に反りが発生していない場合の前記基板の表面である基準平面に対して傾斜した方向に光軸が配向したカメラによって撮影された前記基準パッドの像を含む画像を取得する画像取得機能と、
前記基準パッドの像の前記画像内での位置と前記基板に反りが発生していない場合における前記基準パッドの像の前記画像内での位置である基準位置とに基づいて前記基準平面に垂直な方向への前記基板の反りの量を特定する反り量特定機能と、
をコンピュータに実現させる変位量特定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１５６９（Ｐ２０１３−１１５６９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５９８１（Ｐ２０１１−１４５９８１）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００２４３８８１）名古屋電機工業株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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