検査装置および検査方法
【課題】クリームはんだ内部の状態を検出することができる検査装置および検査方法を提供する。
【解決手段】照明装置５は、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する。撮像装置６は、その赤外光が照射された基板を撮像する。制御装置９の主制御部９５は、撮像装置６の取込画像の画像データから、基板から反射された赤外光の強度分布に基づいてクリームはんだの断面形状を検出することができる。また、除去部９５ｃによりクリームはんだ表面からの反射光を除去することができるので、はんだの断面形状をより正確に検出することができる。
【解決手段】照明装置５は、クリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する。撮像装置６は、その赤外光が照射された基板を撮像する。制御装置９の主制御部９５は、撮像装置６の取込画像の画像データから、基板から反射された赤外光の強度分布に基づいてクリームはんだの断面形状を検出することができる。また、除去部９５ｃによりクリームはんだ表面からの反射光を除去することができるので、はんだの断面形状をより正確に検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品が実装された基板の品質の安定化を図るため、はんだの状態を検査する検査装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体装置が搭載された基板において、半導体装置と基板との間に形成されたはんだを検査する方法が開示されている。この方法では、基板に対して赤外領域の波長を含む光を照射し、ポリイミド基板を透過してはんだ表面で反射する赤外領域の波長の反射光をカメラで検出し、この画像信号データをＡＤ変換して濃淡画像信号を取得し、所定の領域内の予め設定した濃度値より大きい画素からなる面積を計測することによりはんだの状態を検出する。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８９５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
赤外光を、接合後すなわちリフロー後のポリアミド基板に照射する従来の方法を、基板上に塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査装置、検査方法に応用することが考えられる。すなわち、クリームはんだが塗布された基板上方から赤外光を照射し、反射光に基づいてクリームはんだの塗布状態を検査することが考えられる。このとき、赤外光はクリームはんだ中の表層のはんだ粒子表面で反射するものの、一部はフラックスを透過し基板表面に形成される電極表面でも反射するので、この電極表面からの反射光を検出することで、クリームはんだの内部の状態を検査することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、反射光には電極表面からの反射光のみならず、クリームはんだ表層のはんだ粒子表面で反射する反射成分も含まれるため、はんだ内部の状態を正確に検出することができない。
【０００７】
そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、クリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる検査装置および検査方法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】
【０００８】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、クリームはんだが表面の所定領域に塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明手段と、クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得手段と、画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記検査装置において、画像取得手段は、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像からクリームはんだの表面からの反射成分を除去手段とを備えるようにしてもよい。また、画像取得手段は、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像に対して基板からの反射成分の割合を乗ずる演算処理手段とを備えるようにしてもよい。
ここで、撮像手段により撮像された画像と、照明手段により照射された赤外光の光強度とに基づいて、クリームはんだ表面からの反射成分または反射成分の割合を算出する算出手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、上記検査装置において、画像取得手段は、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、この基板との間に配設され、クリームはんだ表面からの反射成分を透過させないフィルタとを備えるようにしてもよい。
【００１１】
また、上記検査装置において、照明手段は、基板の表面に対して斜めに赤外線を照射するように配設され、画像取得手段は、基板表面の撮像領域を挟んで照明手段と反対側に配設され、基板表面に対して斜めに撮像領域を撮像する撮像手段を備えるようにしてもよい。
【００１２】
また、上記検査装置において、検出手段により検出されたクリームはんだの断面形状に基づいて、クリームはんだの状態を判定する判定手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る検査方法は、クリームはんだが塗布された検査対象基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明ステップと、クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて検査対象基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得ステップと、画像に基づいて、検査対象基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出する検出ステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
上記検査方法において、クリームはんだが表面に塗布された赤外光を透過する透過基板に所定の強度の赤外光を照射する検査準備照明ステップと、この検査準備照明ステップにより所定の強度の赤外光が照射された透過基板を撮像する検査準備撮像ステップと、照明ステップにより所定の強度の赤外光が照射された検査対象基板を撮像する撮像ステップとをさらに有し、画像取得ステップは、撮像ステップにより撮像された画像の各画素の光強度から検査準備撮像ステップにより撮像された画像の画素に対応する画素の光強度の差分をとった画像を生成し、検出ステップは、画像取得ステップにより生成された画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、クリームはんだが塗布された基板に対して赤外光を照射し、赤外光が照射された基板を撮像し、基板からの反射光の強度分布を表しクリームはんだ表面からの反射成分が除去された画像に基づいて基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出することにより、クリームはんだの内部の状態をより正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明に係る第１の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
［検査装置の構成］
本実施の形態に係る検査装置１は、図１，図２に示すように、全体として略直方体形状の形状のカバー１０により被覆されており、このカバー１０の内部には内部が空洞の略直方体形状に形成された基台１１を有する。このような検査装置１は、図１〜図３に示すように、基板搬送部２と、テーブル搬送部３と、撮像装置搬送部４と、照明装置５と、撮像装置６と、表示装置７と、入力装置８と、制御装置９とを備える。
【００１８】
基板搬送部２は、図２に示すように、基台１１上に設けられ、検査対象としてのプリント基板Ｐ（以下、基板Ｐという）を搬送するものであり、それぞれ一対のベルトコンベアを備えたＸ軸方向に並ぶ３つの構成部分からなる。具体的には、検査装置１の基板搬送方向両側の各所定範囲に、ベルトコンベア２０Ａ，２１Ａおよび同２０Ｃ，２１Ｃを備えた搬入・搬出部２Ａ，２Ｃを有し、これらの間に、後述するテーブル３０上にベルトコンベア２０Ｂ，２１Ｂを備えた可動部２Ｂを有する。なお、本実施の形態では、基板Ｐの搬送方向（図２で左右方向）をＸ軸、水平面上でＸ軸と直交する方向（図２で上下方向）をＹ軸方向という。
【００１９】
搬入・搬出部２Ａ，２Ｃは、前側のコンベア２０Ａ，２０Ｃが基台１１上に固定的に設けられる一方、後側のコンベア２１Ａ，２１ＣがＹ軸方向に移動可能とされ、モータ（図示せず）で駆動されて後側のコンベア２１Ａ，２１Ｃが移動することにより、基板Ｐのサイズに応じたコンベア間隔の調整が可能となっている。
【００２０】
可動部２Ｂは、Ｙ軸方向に移動可能なテーブル３０上に一対のコンベア２０Ｂ，２１Ｂが設けられ、そのうちの前側のコンベア２０Ｂはテーブル３０に対して固定され、後側のコンベア２１Ｂはテーブル３０に対しＹ軸方向に移動可能に支持されている。モータ（図示せず）で駆動されて後側のコンベア２１Ｂが移動することにより、コンベア２０Ｂ，２１Ｂの間隔が変化して、基板Ｐのサイズ変更に対応し得るようになっている。
【００２１】
上記各コンベア２０Ａ，２１Ａ，２０Ｂ，２１Ｂ，２０Ｃ，２１Ｃには、搬送ベルト（図示せず）がプーリに掛け渡された状態で装着されており、可動部２Ｂのコンベア２０Ｂ，２１Ｂが他のコンベア２０Ａ，２１Ａ，２０Ｃ，２１Ｃと対応する位置にあるとき（テーブル３０が可動範囲の前端位置にあるとき）に、各搬送ベルトが互いに連動して、テーブル３０に設けられたモータ２２によって駆動されることにより、基板Ｐの搬送が行われるようになっている。
【００２２】
このような構成を採ることにより、基板Ｐは、基板搬送部２のコンベアに沿って装置右側から検査装置本体１に搬入され、基台１１の略中央に設けられた検査作業領域において検査処理に供された後、装置左側から次工程に搬出される（同図中の白抜き矢印方向）。
【００２３】
テーブル搬送部３は、図２に示すように、平面視略矩形のテーブル３０と、基台１１上においてＹ軸方向に沿って固定された一対のガイドレール３１と、基台１１上においてＹ軸方向に沿って設けられた回転可能に支持されたボールねじ軸３２と、このボールねじ軸３２の一端が接続されたモータ３３とを備える。ここで、テーブル３０は、ガイドレール３１に沿って移動可能とされるとともに、ボールねじ軸３２に螺合するナット部（図示せず）を有する。したがって、テーブル搬送部３は、上記ボールねじ軸３２をモータ３３によって回転駆動させることにより、テーブル３０をガイドレール３１に沿ってＹ軸方向に移動させる。
【００２４】
撮像装置搬送部４は、図２に示すように、基台１１の台面において基台１１の前後方向（図２における上下方向）における中央部に対してやや後寄り位置に立設された門型の支持台４１を備える。この支持台４１は、左右方向の両端部からそれぞれ起立する脚柱部（図示せず）と、この脚柱部の上端部同士を橋渡す梁部４２とからなっている。支持台４１の梁部４２には、基板Ｐを撮像するための照明装置５と撮像装置６を有する撮像ユニット４３と、この撮像ユニット４３を支持台４１に沿って移動するための駆動装置４４とが設けられている。この駆動装置４４は、支持台４１の梁部４２上に設置されたモータ４５と、このモータ４５の出力軸に連結されかつ左右方向に延びるボールねじ軸４６と、このボールねじ軸４６と平行に梁部４２上に設置された一対のガイドレール４７とを有する。ここで、撮像ユニット４３は、上記ボールねじ軸４６に螺合装着された支持フレーム４８に支持されている。したがって、撮像装置搬送部４は、上記モータ４５を駆動することにより、撮像装置６を支持フレーム４８と一体的に上記ガイドレール４７に沿ってＸ軸方向に移動させる。
【００２５】
照明装置５は、赤外線ＬＥＤ(Light Emitting Diode)など赤外光を出力する照明装置から構成され、制御装置９から供給される電圧（以下、「供給電圧」と呼ぶ。）により駆動する。このような照明装置５は、例えば図４に示すように、撮像ユニット４３として撮像装置６とともに基板Ｐ上方に配設され、撮像装置搬送部４により移動可能な状態とされる。ここで、照明装置５を構成する赤外線ＬＥＤ５ａは、基板Ｐの上方において、光軸が基板Ｐの主表面に垂直な軸に対して１０度±６度を有するように設置される。図４のように、一対の赤外線ＬＥＤ５ａが設けられている場合には、それぞれは上記垂直な軸に対して線対称に設けるようにしてもよい。このような照明装置５からは、８７５±３０ｎｍの波長の赤外光を出力可能となっている。なお、図４に示すように、照明装置５は、赤外線ＬＥＤ５ａのみならず、可視光を照射する可視光ＬＥＤ５ｂを設けるようにしてもよい。
【００２６】
撮像装置６は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラなどから構成され、赤外領域の波長感度を有する。撮像装置６は、制御装置９の指示に基づいて撮像を行う。このような撮像装置６は、例えば図４に示すように、撮像ユニット４３として照明装置５とともに基板Ｐ上方に配設され、撮像装置搬送部４により移動可能な状態とされる。
【００２７】
表示装置７は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＦＥＤ(Field Emission Display)等の公知の表示装置やシグナルタワーなどから構成される。このような表示装置７は、制御装置９の指示に基づいて各種情報を表示する。本実施の形態では、図１に示すように、カバー１０の側面に設けられたディスプレイ７ａと、カバー１０上面から上方に突出したシグナルタワー７ｂとから構成される。
【００２８】
入力装置８は、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する装置から構成される。入力装置８により検出された情報は、制御装置９に入力される。本実施の形態では、図１に示すように、ディスプレイ７ａの近傍に設けられたキーボード８ａと、マウス８ｂとから構成される。
【００２９】
制御装置９は、検査装置１の全体の動作を制御するための装置であり、図３に示すように、駆動制御部９１、照明制御部９２、画像処理部９３、Ｉ／Ｆ部９４、主制御部９５および記憶部９６を備える。
【００３０】
駆動制御部９１は、主制御部９５の指示に基づいて、基板搬送部２のモータ（図示せず）およびモータ２２、テーブル搬送部３のモータ３３、撮像装置搬送部４のモータ４５を駆動させるための駆動信号を生成して出力する機能部である。これにより、基板Ｐ、テーブル３０または撮像ユニット４３の移動が実現される。
【００３１】
照明制御部９２は、主制御部９５の指示に基づいて、照明装置５から照射させる赤外光の光強度に対応する供給電圧を設定し、照明装置５に出力する機能部である。これにより、照明装置５からは、所定の強度の赤外光が出力される。
【００３２】
画像処理部９３は、主制御部９５の指示に基づいて、撮像装置６に撮像の指示を出し、この指示に基づいて撮像装置６により撮像された取込画像に対してＡ／Ｄ変換等の画像処理を行い画像データを出力する機能部である。これにより、例えば図５に示すような画素毎の反射光の光強度が濃淡で表された画像データが生成される。
【００３３】
Ｉ／Ｆ部９４は、主制御部９５の指示に基づいて、各種情報を表示装置７に表示させる。さらに、入力装置８により検出された各種情報を主制御部９５に送出する。また、基板にクリームはんだを印刷する印刷機１０１や検査装置１により検査が行われた基板に電子部品を実装する実装機１０２と各種情報の送受信を行う。
【００３４】
主制御部９５は、例えば、ユーザやホストコンピュータ等の外部からの指示に基づいて、照明制御部９２、画像処理部９３、駆動制御部９１およびＩ／Ｆ部９４に対して指示を出すことにより、基板に印刷されたクリームはんだの状態を検査する検査動作を実現する機能部である。このような主制御部９５は、クリームはんだが塗布された基板を撮像させる撮像部９５ａと、その画像データからクリームはんだ表面からの赤外光の反射成分を検出する検出部９５ｂと、画像データから反射成分を除去する除去部９５ｃと、除去部９５ｃにより反射成分が除去された画像データからクリームはんだの断面形状を検出してその断面積を算出する面積算出部９５ｄと、算出されたクリームはんだの断面積からそのクリームはんだの良否を判定する判定部９５ｅとを備える。
【００３５】
記憶部９６は、検査装置１の動作を実現するための各種情報を記憶する機能部である。このような記憶部９６は、撮像装置６により撮像された取込画像、画像処理部９３により生成された画像データ、除去部９５ｃにより反射成分が除去された画像データなどの画像データ９６ａと、判定部９５ｃによりクリームはんだの良否を判定するためのしきい値等に関する基準情報９６ｂ、および、判定部９５ｃによる判定結果９６ｃを少なくとも記憶する。
【００３６】
このような制御装置９は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置、インターネット、ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ(Wide Area Network)等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した駆動制御部９１、照明制御部９２、画像処理部９３、Ｉ／Ｆ部９４、主制御部９５および記憶部９６が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
【００３７】
［動作原理］
次に、本実施の形態に係る検査装置１の動作原理について説明する。
【００３８】
クリームはんだは、はんだ粉末とフラックスとから構成され、はんだ粉末とフラックスが十分混練されて、はんだ粉末がフラックス中にほぼ均等に拡散したペースト状となっている。このようなクリームはんだが塗布された基板に赤外光を照射すると、この赤外光は、一部はクリームはんだ表面および表面近くのはんだ粉末で反射するが、一部はクリームはんだ中のフラックスを透過しながらクリームはんだ中を進行し、金属層からなる電極パッドに到達し、この電極パッドにより反射される。この反射光は、再びクリームはんだ中のフラックスＦを透過して、クリームはんだ外部に放出された赤外光が撮像装置６により検出される。
【００３９】
このようにクリームはんだ中を透過する際、赤外光は、はんだ粉末により散乱させられたり、フラックスにより減衰したりする。したがって、クリームはんだがより厚いほど、赤外光は、クリームはんだ内でより長い距離を通過するため、散乱したり減衰したりする成分が多くなり、結果として反射光の光強度が弱くなる。
【００４０】
例えば、図５に示すように、基板Ｐの電極パッドＥ上に塗布された断面略半円状のクリームはんだＨに対して、赤外光Ｉ１はクリームはんだＨの縁部に照射され、赤外光Ｉ２はクリームはんだＨの中央部に照射されたとする。このとき、赤外光Ｉ１は、通過するクリームはんだＨ表面から電極パッドＤまでの距離ｘ１が短いため、散乱したり減衰したりす成分が少ないので、反射光の光強度が強いものとなる。一方、赤外光Ｉ２は、通過するクリームはんだＨ表面から電極パッドＤまでの距離ｘ２が長いため、散乱したり減衰したりする成分が多いので、反射光の光強度が弱いものとなる。
【００４１】
図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）は、クリームはんだをスクリーン印刷により印刷する際のスクリーンの厚さをそれぞれ５０μｍ，７０μｍ，１００μｍとした基板に所定の強度に設定した赤外光を照射し、その基板を撮像装置６により撮像したときの画像である。また、図６（ｂ），図７（ｂ），図８（ｂ）は、それぞれ図６（ａ）〜図８（ａ）の画像の画素毎の光強度を２５６階調で表したときの各階調毎の画素数を表している。図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）において、各画素の明るさは、基板表面で反射した赤外光の光強度を表しており、光強度が高いほど白く、光強度が低いほど黒く表示されている。
【００４２】
図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）に示されるように、基板を構成するシリコンは、赤外光が透過するため反射光が殆ど生じないので、黒く表示されている。基板上に形成された電極パッドは、赤外光を反射するため、白く表示されている。
【００４３】
図７（ａ），図８（ａ）のようにクリームはんだが厚い場合（７０μｍ，１００μｍ）には、反射光の光強度が弱くなるため、電極パッド上にクリームはんだが黒く表示される。また、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、範囲ｚで表されるクリームはんだに対応する明るさの画素数が多くなっている。
【００４４】
一方、図６（ａ）のようにクリームはんだが薄い場合（５０μｍ）には、反射光の光強度が強いため、白く表示されているので電極パッドと殆ど区別することができない。図６（ｂ）に示すように、範囲ｚ中の画素数も少なくなっている。
【００４５】
上述したようにクリームはんだの厚みにより反射光の光強度が変化するので、反射光の強度分布、言い換えると画像の明るさに基づいてクリームはんだの断面形状を検出することができる。すなわち、同じ明るさの画素の部分は、赤外光が同じ距離だけクリームはんだを透過したと考えられるので、クリームはんだの厚さが等しいと言うことができる。また、一定の明るさ以下の領域は、クリームはんだが一定以上の厚みをもって塗布された領域と言うことができる。
【００４６】
このため、基板Ｐ状に塗布されたクリームはんだが、例えば図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すような断面（基板面に対して垂直な方向）をそれぞれ有する場合、これらの基板Ｐに対して所定の強度の赤外光を照射して基板Ｐを撮像したとき、それぞれの画像は図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すようになる。なお、図９および図１０における基板Ｐは、上面に電極パッドに相当する金属メッキが前面に亘って施されたものであり、クリームはんだは、その電極パッド上の所定の範囲に塗布されている。
【００４７】
具体的には、図９（ａ）に示すように、クリームはんだａが円錐台の形状に塗布されている場合、赤外光は、クリームはんだの円錐台の中央部の平面領域でクリームはんだ内部における通過距離が長く、中央部から周囲に向かうほどクリームはんだ内部における通過距離が短くなる。このようなクリームはんだａが塗布された基板ｐを撮像すると、この取込画像は、図１０（ａ）に示すようになる。具体的には、クリームはんだａ外周の電極パッドに対応する部分は、赤外光がクリームはんだ内部を通過しないので、最も明るく表示される。クリームはんだａの縁部からクリームはんだａの中央部に向かう部分（符号ｅ１）は、中央部に向かうに連れて赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が長くなるので、中央部に向かうに連れて暗く表示される。クリームはんだａの中央部（符号ｅ２）は、赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が最も長いので、最も暗く表示される。
【００４８】
一方、図９（ｂ）に示すように、クリームはんだｂがクリームはんだａよりも薄く塗布されている場合、クリームはんだ内部を通過する距離が短くなる。このため、図１０（ｂ）に示すように、クリームはんだｂは、図１０（ａ）で示した暗部ｅ１よりも明るさが明るい暗部（符号ｆ１）として画像中に表示される。なお、暗部ｆ１中において、クリームはんだの厚さが縁部よりも厚い中央部（符号ｆ２）は、赤外光が通過する距離が長くなるので、暗部ｆ１よりも暗く表示される。
【００４９】
また、図９（ｃ）に示すように、円錐台の形状を有するクリームはんだｃの内部に気泡ｄが存在する場合、その気泡ｄに対応する箇所を透過する赤外光は、クリームはんだ内部を通過する距離が短くなる。このようなクリームはんだｃを撮像すると、この取込画像は図１０（ｃ）に示すようなる。具体的には、クリームはんだｃの外周の電極パッドに対応する部分は、最も明るく表示される。クリームはんだｃの縁部からクリームはんだの中央部に向かう部分（符号ｇ１）は、中央部に向かうに連れて赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が長くなるので、中央部に向かうに連れて暗く表示される。特に、中央部隣接する箇所が最も暗く表される。気泡ｄを有する中央部（符号ｇ２）は、気泡により赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が短くなるので、中央部に隣接する符号ｇ１の部分よりも明るいドーナツ状の暗部として表示される。
【００５０】
所定の厚さにおけるクリームはんだの断面形状は、例えば、図１１に示すような特性図を予め作成しておくことにより、検出することができる。図１１は、膜厚が既に分かっているクリームはんだが塗布された基板に対して複数の光強度の赤外光（ｈ１，ｈ２と数字が大きくなる程赤外線ＬＥＤ５ａから出力される光強度が大きい）を照射したときの、クリームはんだの膜厚と画素の明るさ（図１１の特性図では、基板表面で反射した赤外光とクリームはんだ表面からの反射成分を含む、撮像装置６により撮像され加工がされていない生の明るさ）との関係図である。この特性図において、各曲線ｈ１〜ｈ６は膜厚が厚くなるほど、基板表面からの反射成分が減少し、それぞれ所定の厚さを超えるとクリームはんだ表面からの反射成分のみとなり、それぞれほぼ一定の明るさになることを示している。また、光源である赤外線ＬＥＤ５ａの光強度が大きいほど、所定の厚さＸでの反射光の光強度は大きくなる（基板表面からの反射成分のみではなくクリームはんだ表面からの反射成分も大きくなる）ことを示している。
【００５１】
例えば、曲線ｈ６に対応する強度の赤外光を照射したときにおいて、Ｘの厚さの断面を検出したい場合、曲線ｈ６の傾きに基づいて、厚さＸの断面に対応する画素は、明るさＹの画素であると検出することができる。したがって、明るさＹの画素、または、明るさＹ以下の明るさの画素を検出することにより、厚さＸの断面を検出することができる。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、クリームはんだが塗布された基板に、合成した方向が基板に垂直となる赤外光を照射した状態で、その基板を垂直上方から撮像することにより、基板からの反射光の強度分布を示す画像に基づいて、クリームはんだの基板と平行な面の断面形状を検出することができる。
【００５３】
なお、反射光の強度は、照射する赤外光の強度に比例する。例えば、図１２に示すように赤外光の強度を高くするほど、反射光の強度が高くなるため、クリームはんだに対応する画素の明るさが明るくなる。具体的には、電極パッドｉ上のクリームはんだｊの明るさは、画像ｋから画像ｍへと赤外光の強度を強くするに連れて、明るくなっている。したがって、同じ明るさの画像でも、照射する赤外光の強度が高ければ、その部分のクリームはんだは厚いと言うことができる。
【００５４】
ところで、クリームはんだが塗布された基板に赤外光を照射すると、この赤外光は、上述したようにフラックスを透過して基板上の電極パッド等により反射されるのみならず、クリームはんだの表面によっても反射される。このため、撮像装置６は、フラックスを透過して基板等から反射した反射光（以下、「透過反射光」と呼ぶ）とともに、クリームはんだ表面および表面近くのはんだ粉末からの反射光（以下、「表面反射光」と呼ぶ）も撮像することとなる。したがって、撮像装置６による画像の各画素の光強度は、透過反射光による光強度の値ではないため、クリームはんだの正確な断面形状を検出することが困難である。そこで、本実施の形態では、撮像装置６による画像から表面反射光の成分を検出し、この反射成分を除去することにより、透過反射光のみの画像を取得して、クリームはんだの正確な断面形状を検出する。
【００５５】
［検査装置の動作］
次に、図１３を参照して、本実施の形態に係る検査装置１による検査動作について説明する。
【００５６】
まず、主制御部９５の撮像部９５ａは、駆動制御部９１により基板搬送部２を駆動させ、印刷機１０１によりクリームはんだが塗布された基板を搬入し、テーブル３０上の所定の位置に配置させる（ステップＳ１）。
【００５７】
基板が所定の位置に搬入されると、撮像部９５ａは、駆動制御部９１によりテーブル搬送部３および撮像装置搬送部４を駆動させ、基板上方に撮像ユニット４３を配置させるとともに、照明制御部９２により照明装置５からその基板に対して所定の強度の赤外光を照射させる（ステップＳ２）。ここで、赤外光の強度は、基板に塗布されたクリームはんだの厚さ等に応じて適宜自由に設定される。図１４に示すように、赤外光の強度と赤外線ＬＥＤへの供給電圧とは比例関係にある。したがって、撮像部９５ａにより、基板に塗布されたクリームはんだの厚みにしたがって照明装置５により照射する赤外光の強度が設定されると、照明制御部９２は、設定された強度にしたがって、照明装置５への供給電圧の値を設定する。なお、クリームはんだの厚さに関する情報は、入力装置８や印刷機１０１等から取得することができる。
【００５８】
赤外光が照射されると、撮像部９５ａは、画像処理部９３により撮像装置６に赤外光が照射された基板を撮像させる（ステップＳ３）。
【００５９】
撮像装置６により画像が取り込まれると、撮像部９５ａは、画像処理部９３によりその取込画像に対して画像処理を行わせ、画像データを生成させる（ステップＳ４）。
【００６０】
画像データが生成されると、主制御部９５の検出部９５ｂは、画像データから赤外光のクリームはんだ表面からの反射成分を検出する（ステップＳ５）。この反射成分の検出は以下の方法により行うことができる。
【００６１】
図１５は、クリームはんだの膜厚を５０μｍ（符号ｏ１），８０μｍ（符号ｏ２），１２０μｍ（符号ｏ３）としたときの照明装置５からの赤外光の光強度と表面反射光の光強度の関係を示すグラフである。この図１５に示すように、表面反射光の光強度は、クリームはんだに照射する赤外光の光強度に正比例しており、赤外光の光強度が大きくなるに連れてその値も大きくなっている。このように、表面反射光の光強度の値は、照射する赤外光の光強度と、表面反射光の反射率とから特定することができる。そこで、表面反射光の反射率を予め求めておき、検出部９５ｂは、この反射率と照明装置５により照射する赤外光の光強度とに基づいて、反射成分を検出する。なお、表面反射光の反射率は、少なくともクリームはんだに対応する領域における値を求めるようにすればよい。したがって、例えば、撮像装置６による撮像領域全体における値を求めるようにしてもよい。
【００６２】
反射成分が特定されると、除去部９５ｃは、画像データからクリームはんだ表面からの反射成分を除去する（ステップＳ６）。この反射成分の除去は、以下の２通りの方法により行うことができる。
【００６３】
まず、除去部９５ｃは、画像データの各画素の光強度の値から表面反射光に対応する光強度の値を減ずることにより、画像データから表面反射光の成分を除去する。これにより、画像データから表面反射光の成分を除去することができる。このとき、画像データの画素毎に、対応する表面反射光の光強度を減ずるようにしてもよい。これは、予め表面反射光の反射率を画素毎に算出しておくことにより実現することができる。これにより、より正確に表面反射光の成分を除去することができる。
【００６４】
また、検出部９５ｂは、画像データの各画素の光強度に対する透過反射光の光強度の割合を検出するようにしてもよい。この場合、除去部９５ｃは、上記割合を画像データの全画素の光強度に乗ずる。このようにしても、画像データから表面反射光の成分を除去することができる。この場合においても、画像データの画素毎に、透過反射光の光強度の割合を乗ずるようにしてもよい。これは、予め透過反射光の割合を画素毎に算出しておくことにより実現することができる。これにより、より正確に表面反射光の成分を除去することができる。
【００６５】
なお、反射成分の除去は、上述した方法に限定されず、以下に示す方法により行うようにしてもよい。この場合、まず、電極や配線パターンが形成されていないポリアミド等の赤外線を透過する材料からなる基板（以下、透過基板という）を用意し、この透過基板にディスペンサや印刷機により検査装置１により検査を行う対象となる検査対象基板と同等のクリームはんだを塗布または印刷することにより、キャリブレーション用基板を作成する。ここで、キャリブレーション用基板に塗布または印刷されるクリームはんだは、検査対象基板と同等の位置および形状に形成される。
【００６６】
キャリブレーション用基板が形成されると、撮像部９５ａは、その基板を検査装置１内部に搬入させ、基台１１の略中央に設けられた検査作業領域に配設させる。このとき、キャリブレーション用基板の下方となるテーブル３０上には、赤外線吸収部材が設けられる。これにより、キャリブレーション用基板を透過した赤外光は、その赤外線吸収部材により吸収される。
【００６７】
キャリブレーション用基板がテーブル３０上に配設されると、撮像部９５ａは、照明装置５により検査を行う基板に照射する赤外光と同じ光強度の赤外光をキャリブレーション用基板に対して照射させるとともに、撮像装置６によりそのキャリブレーション用基板を撮像させる。これにより、クリームはんだの表層により反射された赤外光の像を含む画像が取得される。この画像は、記憶部９６の画像データ９６ａに記録される。
【００６８】
キャリブレーション用基板の画像が取得されると、除去部９５ｃは、上記ステップＳ４で取得した画像データの各画素の光強度の値から、キャリブレーション用基板の画像の対応する画素の光強度の値を減算することにより、表面反射光の成分が除去された画像データを生成する。このようにしても、画像データから表面反射光の成分を除去することができる。
【００６９】
表面反射光の成分が除去されると、主制御部９５の面積算出部９５ｄは、その画像データからクリームはんだの断面の面積を算出する（ステップＳ７）。これは、例えば、図１１に示したような特性図に基づいて行うことができる。具体的には、照明装置５により照射した赤外光の光強度に対応する曲線の傾きに基づいて、検出したいクリームはんだの断面の膜厚から、その断面に対応する画素の明るさを求め、この明るさに対応する画素の数量を計測する。これにより、特定の厚さの断面積を検出することができる。なお、図１１に示す特性図は、予め作成しておき、例えば記憶部９６に記憶させるようにしてもよい。
【００７０】
クリームはんだの断面積が算出されると、主制御部９５の判定部９５ｅは、そのクリームはんだの断面積が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定は、例えば、面積算出部９５ｄにより算出されたクリームはんだの断面積と、予め設定されたしきい値とを比較することにより行うことができる。例えば、塗布されたクリームはんだの量が少なかったり、内部に気泡が存在したりし、断面積がしきい値よりも小さい場合、判定部９５ｅは、クリームはんだの面積が所定の値以上ではないと判定する。このようにすることにより、クリームはんだの量の過小や気泡の存在を検出することができる。
【００７１】
クリームはんだの断面積が所定の値以上である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、判定部９５ｅは、駆動制御部９１により基板搬送部２およびテーブル搬送部３を駆動させ、基板をテーブル３０上の所定の位置から検査装置１外部に搬出する（ステップＳ９）。検査装置１外部に搬出された基板は、実装機１０２に搬入され、この実装機１０２により電子部品が実装される。
【００７２】
一方、クリームはんだの断面積が所定の値以上ではない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、判定部９５ｅは、クリームはんだが不良であると判定し、Ｉ／Ｆ部９４により表示装置７を駆動させて警告動作を行わせる（ステップＳ１０）。この警告動作としては、例えば、ディスプレイ７ａにクリームはんだに不良が存在する旨を示す表示をさせたり、シグナルタワー７ｂに警告を表すランプを点灯させたりすることができる。これにより、不良のクリームはんだが塗布された基板が搬出されるのを防ぐことができる。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、照明装置５によりクリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射し、撮像装置６により赤外光が照射された基板を撮像し、制御装置９の主制御部９５により基板から反射された赤外光の光強度を示す画像からクリームはんだの断面形状を検出することにより、クリームはんだの内部の状態を検出することができる。このため、クリームはんだの内部の状態に応じて、基板を搬出したり警告を行ったりすることにより、不良のクリームはんだが塗布された基板が搬出されるのを防ぐことができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、除去部９５ｃにより表面反射光を除去することができるので、クリームはんだの断面形状をより正確に検出することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態において、検出部９５ｂは、照明装置５により照射される赤外光の光強度に基づいて表面反射光の光強度または表面反射光の割合を検出するようにしたが、例えば、図１１に示すような特性図を予め作成しておき、この特性図に基づいて表面反射光の光強度または割合を検出するようにしてもよい。図１１において、一点鎖線ｈ７は、この線より下の領域の光強度が表面反射光の成分であることを表している。言い換えると、一点鎖線ｈ７よりも上の領域の光強度は、クリームはんだ表面からの反射光と電極パッド表面からの反射光の両方を含んだ明るさを意味する。このため、一点鎖線ｈ７と曲線ｈ１〜ｈ７とに基づいて、表面反射光の光強度または表面反射光の割合を検出することができる。このようにしても、表面反射光を除去することができる。
【００７６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態における撮像装置６にフィルタ６１を設けたものである。したがって、第１の実施の形態と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７７】
図１６に示すように、撮像装置６は、撮像面の前方にフィルタ６１が設けられている。このフィルタ６１は、表面反射光の光強度を有する赤外光を透過させないフィルタから構成される。これにより、撮像装置６は、照明装置５による赤外光が照射された基板からの反射光を撮像すると、フィルタ６１により表面反射光が除去されるため、表面反射光を含まない取込画像を取得することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、フィルタ６１を設けることにより撮像装置６が表面反射光を撮像することを防ぐことができるので、クリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態において、第１の実施の形態における除去部９５ｃを設けるようにしてもよい。この場合、除去部９５ｃは、フィルタ６１により表面反射光が除去された取込画像に基づく画像データの各画素の光強度の値に対して、表面反射光に対応する光強度の値を減算したり、画像データの全画素の光強度に対する表面反射光の光強度の割合を乗じたりする。これにより、画像データからより確実に表面反射光を除去することができる。
【００８０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態の照明装置５と撮像装置６の取り付け角度を変えたものである。したがって、第１の実施の形態と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８１】
図１７に示すように、照明装置５および撮像装置６は、基板Ｐの表面側の上方で、かつ、撮像装置６による基板Ｐの撮像領域を挟んで反対側、言い換えると基板Ｐの表面に対して垂直な軸を挟んで反対側において、それぞれ基板Ｐに対して斜めになるように配設されている。具体的には、照明装置５および撮像装置６は、上記垂直な軸に関して鏡面の関係にあり、照明装置５の光軸とその垂直な軸とがなす角θ1と撮像装置６の撮像方向とその垂直な軸とがなす角θ2とが等しくなるように配設されている。
【００８２】
ところで、いわゆる表面反射光と透過反射光とは、その方向について次のような違いがある。表面反射光の大部分は、クリームはんだのうち主にはんだ粉末により反射されたものである。はんだ粉末は略球状の形状を有するため、表面反射光は、はんだ粉末表面から放射状に放射されるが、全体としては赤外線を照射した方向に対して反対方向に進行する成分が多い。一方、透過反射光は、基板表面の平滑な金属層からなる電極パッドによって反射される成分から構成されるので、いわゆる反射の法則に従って進行方向が決定される。
【００８３】
したがって、図１８（ａ）に示すように、照明装置５による赤外光Ｉ３を基板Ｐに対して垂直に照射した場合には、表面反射光ｓと透過反射光ｒとは、共に垂直方向に沿って進行する。このため、赤外光Ｉ３を基板Ｐに対して垂直方向から照射すると、透過反射光ｒと表面反射光ｓとが同じ方向に進行するため、撮像装置６は、透過反射光ｒとともに表面反射光ｓを検出してしまう。
【００８４】
これに対して、図１８（ｂ）に示すように、照明装置５による赤外光Ｉ３を基板Ｐに対して斜めに照射した場合には、表面反射光ｓは、主に赤外光Ｉ３の照射方向と反対方向に照明装置５に向かって進行するのに対し、透過反射光ｒは、反射の法則に従い、赤外光Ｉ３の入射角と同じ角度の反射角で赤外光Ｉ３の光源と反対側に進行する。したがって、赤外光を基板に対して斜めに照射することにより、透過反射光ｒの進行方向と表面反射光ｓの進行方向とを相違させることができるので、照明装置５と基板に対して同じ側でかつ基板表面の撮像領域を挟んで照明装置５と反対側に撮像装置６を設けることにより、透過反射光ｒのみを撮像することができる。
【００８５】
図１７の場合、照明装置５から出射された赤外光Ｉ３は、入射角θ1で基板Ｐに照射され、基板Ｐに照射された赤外光Ｉ３のうちクリームはんだを透過した赤外光、すなわち透過反射光は、基板Ｐにより反射角θ2で反射されて撮像装置６により撮像される。したがって、撮像装置６は、透過反射光のみを撮像することができる。このように、本実施の形態によれば、照明装置５および撮像装置６を基板に対して斜めに設けることにより、表面反射光が撮像装置６が設けられた側に進行せず、透過反射光のみを撮像することができる。このため、表面反射光の影響を排除した画像データを取得することができるので、結果としてクリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態において、第１の実施の形態における除去部９５ｃを設けるようにしてもよい。この場合、除去部９５ｃは、基板に対して斜めに配設された撮像装置６の取込画像に基づく画像データの各画素の光強度の値に対して、表面反射光に対応する光強度の値を減算したり、画像データの全画素の光強度に対する表面反射光の光強度の割合を乗じたりする。これにより、画像データからより確実に表面反射光の影響を除去することができる。
【００８７】
また、本実施の形態において、第２の実施の形態におけるフィルタ６１を設けるようにしてもよい。この場合、撮像装置６は、照明装置５による赤外光が照射された基板からの反射光を検出すると、フィルタ６１により表面反射光が除去されるため、表面反射光がより確実に除去された取込画像を取得することができる。
【００８８】
また、本実施の形態において、上記除去部９５ｃおよび上記フィルタ６１を設けるようにしてもよい。これにより、表面反射光の影響をより確実に除去することができるので、クリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、クリームはんだを塗布した基板の検査方法や検査装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の検査装置の外観を示す正面図である。
【図２】本発明の検査装置の内部構成を示す平面図である。
【図３】本発明の検査装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】撮像ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図５】クリームはんだの構成を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は５０μｍの厚さのスクリーンでクリームはんだを塗布した基板に赤外光を照射したときの反射光の画像、（ｂ）は（ａ）のときの光強度分布を示すグラフである。
【図７】（ａ）は７０μｍの厚さのスクリーンでクリームはんだを塗布した基板に赤外光を照射したときの反射光の画像、（ｂ）は（ａ）のときの光強度分布を示すグラフである。
【図８】（ａ）は１００μｍの厚さのスクリーンでクリームはんだを塗布した基板に赤外光を照射したときの反射光の画像、（ｂ）は（ａ）のときの光強度分布を示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、クリームはんだの垂直断面を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図９（ａ）〜（ｃ）に同一の強度の赤外光を照射したときの反射光の画像を模式的に示す図である。
【図１１】クリームはんだの厚さと画素の明るさとの関係を示す図である。
【図１２】赤外光の強度を変化させたときの反射光の画像を示す図である。
【図１３】検査動作を示すフローチャートである。
【図１４】赤外線ＬＥＤへの供給電圧と赤外線ＬＥＤから照射される光強度との関係を示すグラフである。
【図１５】赤外光の光強度と表面反射光の光強度の関係を示すグラフである。
【図１６】撮像ユニットの変形例を模式的に示す図である。
【図１７】照明装置５および撮像装置６を斜めに設けた状態を模式的に示す図である。
【図１８】（ａ）は赤外光を基板に対して垂直な方向から照射した状態を模式的に示す図、（ｂ）は赤外光を基板に対して斜めから照射した状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…検査装置、２…基板搬送部、２Ａ…搬入部、２Ｂ…可動部、２Ｃ…搬出部、３…テーブル搬送部、４…撮像装置搬送部、５…照明装置、５ａ…赤外線ＬＥＤ、５ｂ…可視光ＬＥＤ、６…撮像装置、７…表示装置、８…入力装置、９…制御装置、１０…カバー、１１…基台、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…ベルトコンベア、２２…モータ、３０…テーブル、３１…ガイドレール、３２…ボールねじ軸、３３…モータ、４１…支持台、４２…梁部、４３…撮像ユニット、４４…駆動装置、４５…モータ、４６…ボールねじ軸、４７…ガイドレール、４８…支持フレーム、６１…フィルタ、９１…駆動制御部、９２…照明制御部、９３…画像処理部、９４…Ｉ／Ｆ部、９５…主制御部、９５ａ…撮像部、９５ｂ…検出部、９５ｃ…除去部、９５ｄ…面積算出部、９５ｅ…判定部、９６…記憶部、９６ａ…画像データ、９６ｂ…基準情報、９６ｃ…良否結果。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査装置および検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品が実装された基板の品質の安定化を図るため、はんだの状態を検査する検査装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体装置が搭載された基板において、半導体装置と基板との間に形成されたはんだを検査する方法が開示されている。この方法では、基板に対して赤外領域の波長を含む光を照射し、ポリイミド基板を透過してはんだ表面で反射する赤外領域の波長の反射光をカメラで検出し、この画像信号データをＡＤ変換して濃淡画像信号を取得し、所定の領域内の予め設定した濃度値より大きい画素からなる面積を計測することによりはんだの状態を検出する。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８９５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
赤外光を、接合後すなわちリフロー後のポリアミド基板に照射する従来の方法を、基板上に塗布されたクリームはんだの状態を検査する検査装置、検査方法に応用することが考えられる。すなわち、クリームはんだが塗布された基板上方から赤外光を照射し、反射光に基づいてクリームはんだの塗布状態を検査することが考えられる。このとき、赤外光はクリームはんだ中の表層のはんだ粒子表面で反射するものの、一部はフラックスを透過し基板表面に形成される電極表面でも反射するので、この電極表面からの反射光を検出することで、クリームはんだの内部の状態を検査することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、反射光には電極表面からの反射光のみならず、クリームはんだ表層のはんだ粒子表面で反射する反射成分も含まれるため、はんだ内部の状態を正確に検出することができない。
【０００７】
そこで、本願発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、クリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる検査装置および検査方法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】
【０００８】
上述したような課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、クリームはんだが表面の所定領域に塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明手段と、クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得手段と、画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記検査装置において、画像取得手段は、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像からクリームはんだの表面からの反射成分を除去手段とを備えるようにしてもよい。また、画像取得手段は、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、この撮像手段により撮像された画像に対して基板からの反射成分の割合を乗ずる演算処理手段とを備えるようにしてもよい。
ここで、撮像手段により撮像された画像と、照明手段により照射された赤外光の光強度とに基づいて、クリームはんだ表面からの反射成分または反射成分の割合を算出する算出手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、上記検査装置において、画像取得手段は、赤外光が照射された基板を撮像する撮像手段と、この基板との間に配設され、クリームはんだ表面からの反射成分を透過させないフィルタとを備えるようにしてもよい。
【００１１】
また、上記検査装置において、照明手段は、基板の表面に対して斜めに赤外線を照射するように配設され、画像取得手段は、基板表面の撮像領域を挟んで照明手段と反対側に配設され、基板表面に対して斜めに撮像領域を撮像する撮像手段を備えるようにしてもよい。
【００１２】
また、上記検査装置において、検出手段により検出されたクリームはんだの断面形状に基づいて、クリームはんだの状態を判定する判定手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る検査方法は、クリームはんだが塗布された検査対象基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明ステップと、クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて検査対象基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得ステップと、画像に基づいて、検査対象基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出する検出ステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
上記検査方法において、クリームはんだが表面に塗布された赤外光を透過する透過基板に所定の強度の赤外光を照射する検査準備照明ステップと、この検査準備照明ステップにより所定の強度の赤外光が照射された透過基板を撮像する検査準備撮像ステップと、照明ステップにより所定の強度の赤外光が照射された検査対象基板を撮像する撮像ステップとをさらに有し、画像取得ステップは、撮像ステップにより撮像された画像の各画素の光強度から検査準備撮像ステップにより撮像された画像の画素に対応する画素の光強度の差分をとった画像を生成し、検出ステップは、画像取得ステップにより生成された画像に基づいて、基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、クリームはんだが塗布された基板に対して赤外光を照射し、赤外光が照射された基板を撮像し、基板からの反射光の強度分布を表しクリームはんだ表面からの反射成分が除去された画像に基づいて基板から離間した面に沿ったクリームはんだの断面形状を検出することにより、クリームはんだの内部の状態をより正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明に係る第１の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
［検査装置の構成］
本実施の形態に係る検査装置１は、図１，図２に示すように、全体として略直方体形状の形状のカバー１０により被覆されており、このカバー１０の内部には内部が空洞の略直方体形状に形成された基台１１を有する。このような検査装置１は、図１〜図３に示すように、基板搬送部２と、テーブル搬送部３と、撮像装置搬送部４と、照明装置５と、撮像装置６と、表示装置７と、入力装置８と、制御装置９とを備える。
【００１８】
基板搬送部２は、図２に示すように、基台１１上に設けられ、検査対象としてのプリント基板Ｐ（以下、基板Ｐという）を搬送するものであり、それぞれ一対のベルトコンベアを備えたＸ軸方向に並ぶ３つの構成部分からなる。具体的には、検査装置１の基板搬送方向両側の各所定範囲に、ベルトコンベア２０Ａ，２１Ａおよび同２０Ｃ，２１Ｃを備えた搬入・搬出部２Ａ，２Ｃを有し、これらの間に、後述するテーブル３０上にベルトコンベア２０Ｂ，２１Ｂを備えた可動部２Ｂを有する。なお、本実施の形態では、基板Ｐの搬送方向（図２で左右方向）をＸ軸、水平面上でＸ軸と直交する方向（図２で上下方向）をＹ軸方向という。
【００１９】
搬入・搬出部２Ａ，２Ｃは、前側のコンベア２０Ａ，２０Ｃが基台１１上に固定的に設けられる一方、後側のコンベア２１Ａ，２１ＣがＹ軸方向に移動可能とされ、モータ（図示せず）で駆動されて後側のコンベア２１Ａ，２１Ｃが移動することにより、基板Ｐのサイズに応じたコンベア間隔の調整が可能となっている。
【００２０】
可動部２Ｂは、Ｙ軸方向に移動可能なテーブル３０上に一対のコンベア２０Ｂ，２１Ｂが設けられ、そのうちの前側のコンベア２０Ｂはテーブル３０に対して固定され、後側のコンベア２１Ｂはテーブル３０に対しＹ軸方向に移動可能に支持されている。モータ（図示せず）で駆動されて後側のコンベア２１Ｂが移動することにより、コンベア２０Ｂ，２１Ｂの間隔が変化して、基板Ｐのサイズ変更に対応し得るようになっている。
【００２１】
上記各コンベア２０Ａ，２１Ａ，２０Ｂ，２１Ｂ，２０Ｃ，２１Ｃには、搬送ベルト（図示せず）がプーリに掛け渡された状態で装着されており、可動部２Ｂのコンベア２０Ｂ，２１Ｂが他のコンベア２０Ａ，２１Ａ，２０Ｃ，２１Ｃと対応する位置にあるとき（テーブル３０が可動範囲の前端位置にあるとき）に、各搬送ベルトが互いに連動して、テーブル３０に設けられたモータ２２によって駆動されることにより、基板Ｐの搬送が行われるようになっている。
【００２２】
このような構成を採ることにより、基板Ｐは、基板搬送部２のコンベアに沿って装置右側から検査装置本体１に搬入され、基台１１の略中央に設けられた検査作業領域において検査処理に供された後、装置左側から次工程に搬出される（同図中の白抜き矢印方向）。
【００２３】
テーブル搬送部３は、図２に示すように、平面視略矩形のテーブル３０と、基台１１上においてＹ軸方向に沿って固定された一対のガイドレール３１と、基台１１上においてＹ軸方向に沿って設けられた回転可能に支持されたボールねじ軸３２と、このボールねじ軸３２の一端が接続されたモータ３３とを備える。ここで、テーブル３０は、ガイドレール３１に沿って移動可能とされるとともに、ボールねじ軸３２に螺合するナット部（図示せず）を有する。したがって、テーブル搬送部３は、上記ボールねじ軸３２をモータ３３によって回転駆動させることにより、テーブル３０をガイドレール３１に沿ってＹ軸方向に移動させる。
【００２４】
撮像装置搬送部４は、図２に示すように、基台１１の台面において基台１１の前後方向（図２における上下方向）における中央部に対してやや後寄り位置に立設された門型の支持台４１を備える。この支持台４１は、左右方向の両端部からそれぞれ起立する脚柱部（図示せず）と、この脚柱部の上端部同士を橋渡す梁部４２とからなっている。支持台４１の梁部４２には、基板Ｐを撮像するための照明装置５と撮像装置６を有する撮像ユニット４３と、この撮像ユニット４３を支持台４１に沿って移動するための駆動装置４４とが設けられている。この駆動装置４４は、支持台４１の梁部４２上に設置されたモータ４５と、このモータ４５の出力軸に連結されかつ左右方向に延びるボールねじ軸４６と、このボールねじ軸４６と平行に梁部４２上に設置された一対のガイドレール４７とを有する。ここで、撮像ユニット４３は、上記ボールねじ軸４６に螺合装着された支持フレーム４８に支持されている。したがって、撮像装置搬送部４は、上記モータ４５を駆動することにより、撮像装置６を支持フレーム４８と一体的に上記ガイドレール４７に沿ってＸ軸方向に移動させる。
【００２５】
照明装置５は、赤外線ＬＥＤ(Light Emitting Diode)など赤外光を出力する照明装置から構成され、制御装置９から供給される電圧（以下、「供給電圧」と呼ぶ。）により駆動する。このような照明装置５は、例えば図４に示すように、撮像ユニット４３として撮像装置６とともに基板Ｐ上方に配設され、撮像装置搬送部４により移動可能な状態とされる。ここで、照明装置５を構成する赤外線ＬＥＤ５ａは、基板Ｐの上方において、光軸が基板Ｐの主表面に垂直な軸に対して１０度±６度を有するように設置される。図４のように、一対の赤外線ＬＥＤ５ａが設けられている場合には、それぞれは上記垂直な軸に対して線対称に設けるようにしてもよい。このような照明装置５からは、８７５±３０ｎｍの波長の赤外光を出力可能となっている。なお、図４に示すように、照明装置５は、赤外線ＬＥＤ５ａのみならず、可視光を照射する可視光ＬＥＤ５ｂを設けるようにしてもよい。
【００２６】
撮像装置６は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)カメラなどから構成され、赤外領域の波長感度を有する。撮像装置６は、制御装置９の指示に基づいて撮像を行う。このような撮像装置６は、例えば図４に示すように、撮像ユニット４３として照明装置５とともに基板Ｐ上方に配設され、撮像装置搬送部４により移動可能な状態とされる。
【００２７】
表示装置７は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)またはＦＥＤ(Field Emission Display)等の公知の表示装置やシグナルタワーなどから構成される。このような表示装置７は、制御装置９の指示に基づいて各種情報を表示する。本実施の形態では、図１に示すように、カバー１０の側面に設けられたディスプレイ７ａと、カバー１０上面から上方に突出したシグナルタワー７ｂとから構成される。
【００２８】
入力装置８は、キーボード、マウス、ポインティングデバイス、ボタン、タッチパネル等の外部から情報の入力を検出する装置から構成される。入力装置８により検出された情報は、制御装置９に入力される。本実施の形態では、図１に示すように、ディスプレイ７ａの近傍に設けられたキーボード８ａと、マウス８ｂとから構成される。
【００２９】
制御装置９は、検査装置１の全体の動作を制御するための装置であり、図３に示すように、駆動制御部９１、照明制御部９２、画像処理部９３、Ｉ／Ｆ部９４、主制御部９５および記憶部９６を備える。
【００３０】
駆動制御部９１は、主制御部９５の指示に基づいて、基板搬送部２のモータ（図示せず）およびモータ２２、テーブル搬送部３のモータ３３、撮像装置搬送部４のモータ４５を駆動させるための駆動信号を生成して出力する機能部である。これにより、基板Ｐ、テーブル３０または撮像ユニット４３の移動が実現される。
【００３１】
照明制御部９２は、主制御部９５の指示に基づいて、照明装置５から照射させる赤外光の光強度に対応する供給電圧を設定し、照明装置５に出力する機能部である。これにより、照明装置５からは、所定の強度の赤外光が出力される。
【００３２】
画像処理部９３は、主制御部９５の指示に基づいて、撮像装置６に撮像の指示を出し、この指示に基づいて撮像装置６により撮像された取込画像に対してＡ／Ｄ変換等の画像処理を行い画像データを出力する機能部である。これにより、例えば図５に示すような画素毎の反射光の光強度が濃淡で表された画像データが生成される。
【００３３】
Ｉ／Ｆ部９４は、主制御部９５の指示に基づいて、各種情報を表示装置７に表示させる。さらに、入力装置８により検出された各種情報を主制御部９５に送出する。また、基板にクリームはんだを印刷する印刷機１０１や検査装置１により検査が行われた基板に電子部品を実装する実装機１０２と各種情報の送受信を行う。
【００３４】
主制御部９５は、例えば、ユーザやホストコンピュータ等の外部からの指示に基づいて、照明制御部９２、画像処理部９３、駆動制御部９１およびＩ／Ｆ部９４に対して指示を出すことにより、基板に印刷されたクリームはんだの状態を検査する検査動作を実現する機能部である。このような主制御部９５は、クリームはんだが塗布された基板を撮像させる撮像部９５ａと、その画像データからクリームはんだ表面からの赤外光の反射成分を検出する検出部９５ｂと、画像データから反射成分を除去する除去部９５ｃと、除去部９５ｃにより反射成分が除去された画像データからクリームはんだの断面形状を検出してその断面積を算出する面積算出部９５ｄと、算出されたクリームはんだの断面積からそのクリームはんだの良否を判定する判定部９５ｅとを備える。
【００３５】
記憶部９６は、検査装置１の動作を実現するための各種情報を記憶する機能部である。このような記憶部９６は、撮像装置６により撮像された取込画像、画像処理部９３により生成された画像データ、除去部９５ｃにより反射成分が除去された画像データなどの画像データ９６ａと、判定部９５ｃによりクリームはんだの良否を判定するためのしきい値等に関する基準情報９６ｂ、および、判定部９５ｃによる判定結果９６ｃを少なくとも記憶する。
【００３６】
このような制御装置９は、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の記憶装置、インターネット、ＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ(Wide Area Network)等の通信回線を介して各種情報の送受信を行うＩ／Ｆ装置等を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。すなわちハードウェア装置とソフトウェアとが協働することによって、上記のハードウェア資源がプログラムによって制御され、上述した駆動制御部９１、照明制御部９２、画像処理部９３、Ｉ／Ｆ部９４、主制御部９５および記憶部９６が実現される。なお、上記プログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供されるようにしてもよい。
【００３７】
［動作原理］
次に、本実施の形態に係る検査装置１の動作原理について説明する。
【００３８】
クリームはんだは、はんだ粉末とフラックスとから構成され、はんだ粉末とフラックスが十分混練されて、はんだ粉末がフラックス中にほぼ均等に拡散したペースト状となっている。このようなクリームはんだが塗布された基板に赤外光を照射すると、この赤外光は、一部はクリームはんだ表面および表面近くのはんだ粉末で反射するが、一部はクリームはんだ中のフラックスを透過しながらクリームはんだ中を進行し、金属層からなる電極パッドに到達し、この電極パッドにより反射される。この反射光は、再びクリームはんだ中のフラックスＦを透過して、クリームはんだ外部に放出された赤外光が撮像装置６により検出される。
【００３９】
このようにクリームはんだ中を透過する際、赤外光は、はんだ粉末により散乱させられたり、フラックスにより減衰したりする。したがって、クリームはんだがより厚いほど、赤外光は、クリームはんだ内でより長い距離を通過するため、散乱したり減衰したりする成分が多くなり、結果として反射光の光強度が弱くなる。
【００４０】
例えば、図５に示すように、基板Ｐの電極パッドＥ上に塗布された断面略半円状のクリームはんだＨに対して、赤外光Ｉ１はクリームはんだＨの縁部に照射され、赤外光Ｉ２はクリームはんだＨの中央部に照射されたとする。このとき、赤外光Ｉ１は、通過するクリームはんだＨ表面から電極パッドＤまでの距離ｘ１が短いため、散乱したり減衰したりす成分が少ないので、反射光の光強度が強いものとなる。一方、赤外光Ｉ２は、通過するクリームはんだＨ表面から電極パッドＤまでの距離ｘ２が長いため、散乱したり減衰したりする成分が多いので、反射光の光強度が弱いものとなる。
【００４１】
図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）は、クリームはんだをスクリーン印刷により印刷する際のスクリーンの厚さをそれぞれ５０μｍ，７０μｍ，１００μｍとした基板に所定の強度に設定した赤外光を照射し、その基板を撮像装置６により撮像したときの画像である。また、図６（ｂ），図７（ｂ），図８（ｂ）は、それぞれ図６（ａ）〜図８（ａ）の画像の画素毎の光強度を２５６階調で表したときの各階調毎の画素数を表している。図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）において、各画素の明るさは、基板表面で反射した赤外光の光強度を表しており、光強度が高いほど白く、光強度が低いほど黒く表示されている。
【００４２】
図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ）に示されるように、基板を構成するシリコンは、赤外光が透過するため反射光が殆ど生じないので、黒く表示されている。基板上に形成された電極パッドは、赤外光を反射するため、白く表示されている。
【００４３】
図７（ａ），図８（ａ）のようにクリームはんだが厚い場合（７０μｍ，１００μｍ）には、反射光の光強度が弱くなるため、電極パッド上にクリームはんだが黒く表示される。また、図７（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、範囲ｚで表されるクリームはんだに対応する明るさの画素数が多くなっている。
【００４４】
一方、図６（ａ）のようにクリームはんだが薄い場合（５０μｍ）には、反射光の光強度が強いため、白く表示されているので電極パッドと殆ど区別することができない。図６（ｂ）に示すように、範囲ｚ中の画素数も少なくなっている。
【００４５】
上述したようにクリームはんだの厚みにより反射光の光強度が変化するので、反射光の強度分布、言い換えると画像の明るさに基づいてクリームはんだの断面形状を検出することができる。すなわち、同じ明るさの画素の部分は、赤外光が同じ距離だけクリームはんだを透過したと考えられるので、クリームはんだの厚さが等しいと言うことができる。また、一定の明るさ以下の領域は、クリームはんだが一定以上の厚みをもって塗布された領域と言うことができる。
【００４６】
このため、基板Ｐ状に塗布されたクリームはんだが、例えば図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すような断面（基板面に対して垂直な方向）をそれぞれ有する場合、これらの基板Ｐに対して所定の強度の赤外光を照射して基板Ｐを撮像したとき、それぞれの画像は図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すようになる。なお、図９および図１０における基板Ｐは、上面に電極パッドに相当する金属メッキが前面に亘って施されたものであり、クリームはんだは、その電極パッド上の所定の範囲に塗布されている。
【００４７】
具体的には、図９（ａ）に示すように、クリームはんだａが円錐台の形状に塗布されている場合、赤外光は、クリームはんだの円錐台の中央部の平面領域でクリームはんだ内部における通過距離が長く、中央部から周囲に向かうほどクリームはんだ内部における通過距離が短くなる。このようなクリームはんだａが塗布された基板ｐを撮像すると、この取込画像は、図１０（ａ）に示すようになる。具体的には、クリームはんだａ外周の電極パッドに対応する部分は、赤外光がクリームはんだ内部を通過しないので、最も明るく表示される。クリームはんだａの縁部からクリームはんだａの中央部に向かう部分（符号ｅ１）は、中央部に向かうに連れて赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が長くなるので、中央部に向かうに連れて暗く表示される。クリームはんだａの中央部（符号ｅ２）は、赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が最も長いので、最も暗く表示される。
【００４８】
一方、図９（ｂ）に示すように、クリームはんだｂがクリームはんだａよりも薄く塗布されている場合、クリームはんだ内部を通過する距離が短くなる。このため、図１０（ｂ）に示すように、クリームはんだｂは、図１０（ａ）で示した暗部ｅ１よりも明るさが明るい暗部（符号ｆ１）として画像中に表示される。なお、暗部ｆ１中において、クリームはんだの厚さが縁部よりも厚い中央部（符号ｆ２）は、赤外光が通過する距離が長くなるので、暗部ｆ１よりも暗く表示される。
【００４９】
また、図９（ｃ）に示すように、円錐台の形状を有するクリームはんだｃの内部に気泡ｄが存在する場合、その気泡ｄに対応する箇所を透過する赤外光は、クリームはんだ内部を通過する距離が短くなる。このようなクリームはんだｃを撮像すると、この取込画像は図１０（ｃ）に示すようなる。具体的には、クリームはんだｃの外周の電極パッドに対応する部分は、最も明るく表示される。クリームはんだｃの縁部からクリームはんだの中央部に向かう部分（符号ｇ１）は、中央部に向かうに連れて赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が長くなるので、中央部に向かうに連れて暗く表示される。特に、中央部隣接する箇所が最も暗く表される。気泡ｄを有する中央部（符号ｇ２）は、気泡により赤外光がクリームはんだ内部を通過する距離が短くなるので、中央部に隣接する符号ｇ１の部分よりも明るいドーナツ状の暗部として表示される。
【００５０】
所定の厚さにおけるクリームはんだの断面形状は、例えば、図１１に示すような特性図を予め作成しておくことにより、検出することができる。図１１は、膜厚が既に分かっているクリームはんだが塗布された基板に対して複数の光強度の赤外光（ｈ１，ｈ２と数字が大きくなる程赤外線ＬＥＤ５ａから出力される光強度が大きい）を照射したときの、クリームはんだの膜厚と画素の明るさ（図１１の特性図では、基板表面で反射した赤外光とクリームはんだ表面からの反射成分を含む、撮像装置６により撮像され加工がされていない生の明るさ）との関係図である。この特性図において、各曲線ｈ１〜ｈ６は膜厚が厚くなるほど、基板表面からの反射成分が減少し、それぞれ所定の厚さを超えるとクリームはんだ表面からの反射成分のみとなり、それぞれほぼ一定の明るさになることを示している。また、光源である赤外線ＬＥＤ５ａの光強度が大きいほど、所定の厚さＸでの反射光の光強度は大きくなる（基板表面からの反射成分のみではなくクリームはんだ表面からの反射成分も大きくなる）ことを示している。
【００５１】
例えば、曲線ｈ６に対応する強度の赤外光を照射したときにおいて、Ｘの厚さの断面を検出したい場合、曲線ｈ６の傾きに基づいて、厚さＸの断面に対応する画素は、明るさＹの画素であると検出することができる。したがって、明るさＹの画素、または、明るさＹ以下の明るさの画素を検出することにより、厚さＸの断面を検出することができる。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、クリームはんだが塗布された基板に、合成した方向が基板に垂直となる赤外光を照射した状態で、その基板を垂直上方から撮像することにより、基板からの反射光の強度分布を示す画像に基づいて、クリームはんだの基板と平行な面の断面形状を検出することができる。
【００５３】
なお、反射光の強度は、照射する赤外光の強度に比例する。例えば、図１２に示すように赤外光の強度を高くするほど、反射光の強度が高くなるため、クリームはんだに対応する画素の明るさが明るくなる。具体的には、電極パッドｉ上のクリームはんだｊの明るさは、画像ｋから画像ｍへと赤外光の強度を強くするに連れて、明るくなっている。したがって、同じ明るさの画像でも、照射する赤外光の強度が高ければ、その部分のクリームはんだは厚いと言うことができる。
【００５４】
ところで、クリームはんだが塗布された基板に赤外光を照射すると、この赤外光は、上述したようにフラックスを透過して基板上の電極パッド等により反射されるのみならず、クリームはんだの表面によっても反射される。このため、撮像装置６は、フラックスを透過して基板等から反射した反射光（以下、「透過反射光」と呼ぶ）とともに、クリームはんだ表面および表面近くのはんだ粉末からの反射光（以下、「表面反射光」と呼ぶ）も撮像することとなる。したがって、撮像装置６による画像の各画素の光強度は、透過反射光による光強度の値ではないため、クリームはんだの正確な断面形状を検出することが困難である。そこで、本実施の形態では、撮像装置６による画像から表面反射光の成分を検出し、この反射成分を除去することにより、透過反射光のみの画像を取得して、クリームはんだの正確な断面形状を検出する。
【００５５】
［検査装置の動作］
次に、図１３を参照して、本実施の形態に係る検査装置１による検査動作について説明する。
【００５６】
まず、主制御部９５の撮像部９５ａは、駆動制御部９１により基板搬送部２を駆動させ、印刷機１０１によりクリームはんだが塗布された基板を搬入し、テーブル３０上の所定の位置に配置させる（ステップＳ１）。
【００５７】
基板が所定の位置に搬入されると、撮像部９５ａは、駆動制御部９１によりテーブル搬送部３および撮像装置搬送部４を駆動させ、基板上方に撮像ユニット４３を配置させるとともに、照明制御部９２により照明装置５からその基板に対して所定の強度の赤外光を照射させる（ステップＳ２）。ここで、赤外光の強度は、基板に塗布されたクリームはんだの厚さ等に応じて適宜自由に設定される。図１４に示すように、赤外光の強度と赤外線ＬＥＤへの供給電圧とは比例関係にある。したがって、撮像部９５ａにより、基板に塗布されたクリームはんだの厚みにしたがって照明装置５により照射する赤外光の強度が設定されると、照明制御部９２は、設定された強度にしたがって、照明装置５への供給電圧の値を設定する。なお、クリームはんだの厚さに関する情報は、入力装置８や印刷機１０１等から取得することができる。
【００５８】
赤外光が照射されると、撮像部９５ａは、画像処理部９３により撮像装置６に赤外光が照射された基板を撮像させる（ステップＳ３）。
【００５９】
撮像装置６により画像が取り込まれると、撮像部９５ａは、画像処理部９３によりその取込画像に対して画像処理を行わせ、画像データを生成させる（ステップＳ４）。
【００６０】
画像データが生成されると、主制御部９５の検出部９５ｂは、画像データから赤外光のクリームはんだ表面からの反射成分を検出する（ステップＳ５）。この反射成分の検出は以下の方法により行うことができる。
【００６１】
図１５は、クリームはんだの膜厚を５０μｍ（符号ｏ１），８０μｍ（符号ｏ２），１２０μｍ（符号ｏ３）としたときの照明装置５からの赤外光の光強度と表面反射光の光強度の関係を示すグラフである。この図１５に示すように、表面反射光の光強度は、クリームはんだに照射する赤外光の光強度に正比例しており、赤外光の光強度が大きくなるに連れてその値も大きくなっている。このように、表面反射光の光強度の値は、照射する赤外光の光強度と、表面反射光の反射率とから特定することができる。そこで、表面反射光の反射率を予め求めておき、検出部９５ｂは、この反射率と照明装置５により照射する赤外光の光強度とに基づいて、反射成分を検出する。なお、表面反射光の反射率は、少なくともクリームはんだに対応する領域における値を求めるようにすればよい。したがって、例えば、撮像装置６による撮像領域全体における値を求めるようにしてもよい。
【００６２】
反射成分が特定されると、除去部９５ｃは、画像データからクリームはんだ表面からの反射成分を除去する（ステップＳ６）。この反射成分の除去は、以下の２通りの方法により行うことができる。
【００６３】
まず、除去部９５ｃは、画像データの各画素の光強度の値から表面反射光に対応する光強度の値を減ずることにより、画像データから表面反射光の成分を除去する。これにより、画像データから表面反射光の成分を除去することができる。このとき、画像データの画素毎に、対応する表面反射光の光強度を減ずるようにしてもよい。これは、予め表面反射光の反射率を画素毎に算出しておくことにより実現することができる。これにより、より正確に表面反射光の成分を除去することができる。
【００６４】
また、検出部９５ｂは、画像データの各画素の光強度に対する透過反射光の光強度の割合を検出するようにしてもよい。この場合、除去部９５ｃは、上記割合を画像データの全画素の光強度に乗ずる。このようにしても、画像データから表面反射光の成分を除去することができる。この場合においても、画像データの画素毎に、透過反射光の光強度の割合を乗ずるようにしてもよい。これは、予め透過反射光の割合を画素毎に算出しておくことにより実現することができる。これにより、より正確に表面反射光の成分を除去することができる。
【００６５】
なお、反射成分の除去は、上述した方法に限定されず、以下に示す方法により行うようにしてもよい。この場合、まず、電極や配線パターンが形成されていないポリアミド等の赤外線を透過する材料からなる基板（以下、透過基板という）を用意し、この透過基板にディスペンサや印刷機により検査装置１により検査を行う対象となる検査対象基板と同等のクリームはんだを塗布または印刷することにより、キャリブレーション用基板を作成する。ここで、キャリブレーション用基板に塗布または印刷されるクリームはんだは、検査対象基板と同等の位置および形状に形成される。
【００６６】
キャリブレーション用基板が形成されると、撮像部９５ａは、その基板を検査装置１内部に搬入させ、基台１１の略中央に設けられた検査作業領域に配設させる。このとき、キャリブレーション用基板の下方となるテーブル３０上には、赤外線吸収部材が設けられる。これにより、キャリブレーション用基板を透過した赤外光は、その赤外線吸収部材により吸収される。
【００６７】
キャリブレーション用基板がテーブル３０上に配設されると、撮像部９５ａは、照明装置５により検査を行う基板に照射する赤外光と同じ光強度の赤外光をキャリブレーション用基板に対して照射させるとともに、撮像装置６によりそのキャリブレーション用基板を撮像させる。これにより、クリームはんだの表層により反射された赤外光の像を含む画像が取得される。この画像は、記憶部９６の画像データ９６ａに記録される。
【００６８】
キャリブレーション用基板の画像が取得されると、除去部９５ｃは、上記ステップＳ４で取得した画像データの各画素の光強度の値から、キャリブレーション用基板の画像の対応する画素の光強度の値を減算することにより、表面反射光の成分が除去された画像データを生成する。このようにしても、画像データから表面反射光の成分を除去することができる。
【００６９】
表面反射光の成分が除去されると、主制御部９５の面積算出部９５ｄは、その画像データからクリームはんだの断面の面積を算出する（ステップＳ７）。これは、例えば、図１１に示したような特性図に基づいて行うことができる。具体的には、照明装置５により照射した赤外光の光強度に対応する曲線の傾きに基づいて、検出したいクリームはんだの断面の膜厚から、その断面に対応する画素の明るさを求め、この明るさに対応する画素の数量を計測する。これにより、特定の厚さの断面積を検出することができる。なお、図１１に示す特性図は、予め作成しておき、例えば記憶部９６に記憶させるようにしてもよい。
【００７０】
クリームはんだの断面積が算出されると、主制御部９５の判定部９５ｅは、そのクリームはんだの断面積が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定は、例えば、面積算出部９５ｄにより算出されたクリームはんだの断面積と、予め設定されたしきい値とを比較することにより行うことができる。例えば、塗布されたクリームはんだの量が少なかったり、内部に気泡が存在したりし、断面積がしきい値よりも小さい場合、判定部９５ｅは、クリームはんだの面積が所定の値以上ではないと判定する。このようにすることにより、クリームはんだの量の過小や気泡の存在を検出することができる。
【００７１】
クリームはんだの断面積が所定の値以上である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、判定部９５ｅは、駆動制御部９１により基板搬送部２およびテーブル搬送部３を駆動させ、基板をテーブル３０上の所定の位置から検査装置１外部に搬出する（ステップＳ９）。検査装置１外部に搬出された基板は、実装機１０２に搬入され、この実装機１０２により電子部品が実装される。
【００７２】
一方、クリームはんだの断面積が所定の値以上ではない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、判定部９５ｅは、クリームはんだが不良であると判定し、Ｉ／Ｆ部９４により表示装置７を駆動させて警告動作を行わせる（ステップＳ１０）。この警告動作としては、例えば、ディスプレイ７ａにクリームはんだに不良が存在する旨を示す表示をさせたり、シグナルタワー７ｂに警告を表すランプを点灯させたりすることができる。これにより、不良のクリームはんだが塗布された基板が搬出されるのを防ぐことができる。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、照明装置５によりクリームはんだが塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射し、撮像装置６により赤外光が照射された基板を撮像し、制御装置９の主制御部９５により基板から反射された赤外光の光強度を示す画像からクリームはんだの断面形状を検出することにより、クリームはんだの内部の状態を検出することができる。このため、クリームはんだの内部の状態に応じて、基板を搬出したり警告を行ったりすることにより、不良のクリームはんだが塗布された基板が搬出されるのを防ぐことができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、除去部９５ｃにより表面反射光を除去することができるので、クリームはんだの断面形状をより正確に検出することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態において、検出部９５ｂは、照明装置５により照射される赤外光の光強度に基づいて表面反射光の光強度または表面反射光の割合を検出するようにしたが、例えば、図１１に示すような特性図を予め作成しておき、この特性図に基づいて表面反射光の光強度または割合を検出するようにしてもよい。図１１において、一点鎖線ｈ７は、この線より下の領域の光強度が表面反射光の成分であることを表している。言い換えると、一点鎖線ｈ７よりも上の領域の光強度は、クリームはんだ表面からの反射光と電極パッド表面からの反射光の両方を含んだ明るさを意味する。このため、一点鎖線ｈ７と曲線ｈ１〜ｈ７とに基づいて、表面反射光の光強度または表面反射光の割合を検出することができる。このようにしても、表面反射光を除去することができる。
【００７６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態における撮像装置６にフィルタ６１を設けたものである。したがって、第１の実施の形態と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７７】
図１６に示すように、撮像装置６は、撮像面の前方にフィルタ６１が設けられている。このフィルタ６１は、表面反射光の光強度を有する赤外光を透過させないフィルタから構成される。これにより、撮像装置６は、照明装置５による赤外光が照射された基板からの反射光を撮像すると、フィルタ６１により表面反射光が除去されるため、表面反射光を含まない取込画像を取得することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態によれば、フィルタ６１を設けることにより撮像装置６が表面反射光を撮像することを防ぐことができるので、クリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態において、第１の実施の形態における除去部９５ｃを設けるようにしてもよい。この場合、除去部９５ｃは、フィルタ６１により表面反射光が除去された取込画像に基づく画像データの各画素の光強度の値に対して、表面反射光に対応する光強度の値を減算したり、画像データの全画素の光強度に対する表面反射光の光強度の割合を乗じたりする。これにより、画像データからより確実に表面反射光を除去することができる。
【００８０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、第１の実施の形態の照明装置５と撮像装置６の取り付け角度を変えたものである。したがって、第１の実施の形態と同等の構成要素については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８１】
図１７に示すように、照明装置５および撮像装置６は、基板Ｐの表面側の上方で、かつ、撮像装置６による基板Ｐの撮像領域を挟んで反対側、言い換えると基板Ｐの表面に対して垂直な軸を挟んで反対側において、それぞれ基板Ｐに対して斜めになるように配設されている。具体的には、照明装置５および撮像装置６は、上記垂直な軸に関して鏡面の関係にあり、照明装置５の光軸とその垂直な軸とがなす角θ1と撮像装置６の撮像方向とその垂直な軸とがなす角θ2とが等しくなるように配設されている。
【００８２】
ところで、いわゆる表面反射光と透過反射光とは、その方向について次のような違いがある。表面反射光の大部分は、クリームはんだのうち主にはんだ粉末により反射されたものである。はんだ粉末は略球状の形状を有するため、表面反射光は、はんだ粉末表面から放射状に放射されるが、全体としては赤外線を照射した方向に対して反対方向に進行する成分が多い。一方、透過反射光は、基板表面の平滑な金属層からなる電極パッドによって反射される成分から構成されるので、いわゆる反射の法則に従って進行方向が決定される。
【００８３】
したがって、図１８（ａ）に示すように、照明装置５による赤外光Ｉ３を基板Ｐに対して垂直に照射した場合には、表面反射光ｓと透過反射光ｒとは、共に垂直方向に沿って進行する。このため、赤外光Ｉ３を基板Ｐに対して垂直方向から照射すると、透過反射光ｒと表面反射光ｓとが同じ方向に進行するため、撮像装置６は、透過反射光ｒとともに表面反射光ｓを検出してしまう。
【００８４】
これに対して、図１８（ｂ）に示すように、照明装置５による赤外光Ｉ３を基板Ｐに対して斜めに照射した場合には、表面反射光ｓは、主に赤外光Ｉ３の照射方向と反対方向に照明装置５に向かって進行するのに対し、透過反射光ｒは、反射の法則に従い、赤外光Ｉ３の入射角と同じ角度の反射角で赤外光Ｉ３の光源と反対側に進行する。したがって、赤外光を基板に対して斜めに照射することにより、透過反射光ｒの進行方向と表面反射光ｓの進行方向とを相違させることができるので、照明装置５と基板に対して同じ側でかつ基板表面の撮像領域を挟んで照明装置５と反対側に撮像装置６を設けることにより、透過反射光ｒのみを撮像することができる。
【００８５】
図１７の場合、照明装置５から出射された赤外光Ｉ３は、入射角θ1で基板Ｐに照射され、基板Ｐに照射された赤外光Ｉ３のうちクリームはんだを透過した赤外光、すなわち透過反射光は、基板Ｐにより反射角θ2で反射されて撮像装置６により撮像される。したがって、撮像装置６は、透過反射光のみを撮像することができる。このように、本実施の形態によれば、照明装置５および撮像装置６を基板に対して斜めに設けることにより、表面反射光が撮像装置６が設けられた側に進行せず、透過反射光のみを撮像することができる。このため、表面反射光の影響を排除した画像データを取得することができるので、結果としてクリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態において、第１の実施の形態における除去部９５ｃを設けるようにしてもよい。この場合、除去部９５ｃは、基板に対して斜めに配設された撮像装置６の取込画像に基づく画像データの各画素の光強度の値に対して、表面反射光に対応する光強度の値を減算したり、画像データの全画素の光強度に対する表面反射光の光強度の割合を乗じたりする。これにより、画像データからより確実に表面反射光の影響を除去することができる。
【００８７】
また、本実施の形態において、第２の実施の形態におけるフィルタ６１を設けるようにしてもよい。この場合、撮像装置６は、照明装置５による赤外光が照射された基板からの反射光を検出すると、フィルタ６１により表面反射光が除去されるため、表面反射光がより確実に除去された取込画像を取得することができる。
【００８８】
また、本実施の形態において、上記除去部９５ｃおよび上記フィルタ６１を設けるようにしてもよい。これにより、表面反射光の影響をより確実に除去することができるので、クリームはんだ内部の状態をより正確に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、クリームはんだを塗布した基板の検査方法や検査装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の検査装置の外観を示す正面図である。
【図２】本発明の検査装置の内部構成を示す平面図である。
【図３】本発明の検査装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】撮像ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図５】クリームはんだの構成を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は５０μｍの厚さのスクリーンでクリームはんだを塗布した基板に赤外光を照射したときの反射光の画像、（ｂ）は（ａ）のときの光強度分布を示すグラフである。
【図７】（ａ）は７０μｍの厚さのスクリーンでクリームはんだを塗布した基板に赤外光を照射したときの反射光の画像、（ｂ）は（ａ）のときの光強度分布を示すグラフである。
【図８】（ａ）は１００μｍの厚さのスクリーンでクリームはんだを塗布した基板に赤外光を照射したときの反射光の画像、（ｂ）は（ａ）のときの光強度分布を示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、クリームはんだの垂直断面を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図９（ａ）〜（ｃ）に同一の強度の赤外光を照射したときの反射光の画像を模式的に示す図である。
【図１１】クリームはんだの厚さと画素の明るさとの関係を示す図である。
【図１２】赤外光の強度を変化させたときの反射光の画像を示す図である。
【図１３】検査動作を示すフローチャートである。
【図１４】赤外線ＬＥＤへの供給電圧と赤外線ＬＥＤから照射される光強度との関係を示すグラフである。
【図１５】赤外光の光強度と表面反射光の光強度の関係を示すグラフである。
【図１６】撮像ユニットの変形例を模式的に示す図である。
【図１７】照明装置５および撮像装置６を斜めに設けた状態を模式的に示す図である。
【図１８】（ａ）は赤外光を基板に対して垂直な方向から照射した状態を模式的に示す図、（ｂ）は赤外光を基板に対して斜めから照射した状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…検査装置、２…基板搬送部、２Ａ…搬入部、２Ｂ…可動部、２Ｃ…搬出部、３…テーブル搬送部、４…撮像装置搬送部、５…照明装置、５ａ…赤外線ＬＥＤ、５ｂ…可視光ＬＥＤ、６…撮像装置、７…表示装置、８…入力装置、９…制御装置、１０…カバー、１１…基台、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…ベルトコンベア、２２…モータ、３０…テーブル、３１…ガイドレール、３２…ボールねじ軸、３３…モータ、４１…支持台、４２…梁部、４３…撮像ユニット、４４…駆動装置、４５…モータ、４６…ボールねじ軸、４７…ガイドレール、４８…支持フレーム、６１…フィルタ、９１…駆動制御部、９２…照明制御部、９３…画像処理部、９４…Ｉ／Ｆ部、９５…主制御部、９５ａ…撮像部、９５ｂ…検出部、９５ｃ…除去部、９５ｄ…面積算出部、９５ｅ…判定部、９６…記憶部、９６ａ…画像データ、９６ｂ…基準情報、９６ｃ…良否結果。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリームはんだが表面の所定の領域に塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明手段と、
前記クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて前記基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得手段と、
前記画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記画像取得手段は、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像から前記クリームはんだの表面からの反射成分を除去する除去手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記画像取得手段は、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像に対して前記基板からの反射成分の割合を乗ずる演算処理手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項４】
前記画像取得手段は、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
この前記基板との間に配設され、前記クリームはんだ表面からの反射成分を透過させないフィルタと
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記照明手段は、前記基板の表面に対して斜めに前記赤外線を照射するように配設され、
前記画像取得手段は、前記照明手段と前記基板に対して同じ側でかつ前記基板の表面の撮像領域を挟んで反対側に配設され、前記基板表面に対して斜めに前記撮像領域を撮像する撮像手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記検出手段により検出された前記クリームはんだの断面形状に基づいて、前記クリームはんだの状態を判定する判定手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
クリームはんだが塗布された検査対象基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明ステップと、
前記クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて前記検査対象基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像に基づいて、前記検査対象基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する検出ステップと
を有することを特徴とする検査方法。
【請求項８】
前記クリームはんだが表面に塗布された赤外光を透過する透過基板に前記所定の強度の赤外光を照射する検査準備照明ステップと、
この検査準備照明ステップにより前記所定の強度の赤外光が照射された前記透過基板を撮像する検査準備撮像ステップと、
前記照明ステップにより前記所定の強度の赤外光が照射された前記検査対象基板を撮像する撮像ステップと
をさらに有し、
前記画像取得ステップは、前記撮像ステップにより撮像された画像の各画素の光強度から前記検査準備撮像ステップにより撮像された画像の前記画素に対応する画素の光強度の差分をとった画像を生成し、
前記検出ステップは、前記画像取得ステップにより生成された画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する
ことを特徴とする請求項７記載の検査方法。
【請求項１】
クリームはんだが表面の所定の領域に塗布された基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明手段と、
前記クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて前記基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得手段と、
前記画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記画像取得手段は、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像から前記クリームはんだの表面からの反射成分を除去する除去手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
前記画像取得手段は、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
この撮像手段により撮像された画像に対して前記基板からの反射成分の割合を乗ずる演算処理手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項４】
前記画像取得手段は、
前記赤外光が照射された前記基板を撮像する撮像手段と、
この前記基板との間に配設され、前記クリームはんだ表面からの反射成分を透過させないフィルタと
を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記照明手段は、前記基板の表面に対して斜めに前記赤外線を照射するように配設され、
前記画像取得手段は、前記照明手段と前記基板に対して同じ側でかつ前記基板の表面の撮像領域を挟んで反対側に配設され、前記基板表面に対して斜めに前記撮像領域を撮像する撮像手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記検出手段により検出された前記クリームはんだの断面形状に基づいて、前記クリームはんだの状態を判定する判定手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項７】
クリームはんだが塗布された検査対象基板に対して所定の強度の赤外光を照射する照明ステップと、
前記クリームはんだの表面からの反射成分が除去されて前記検査対象基板から反射された赤外光の強度分布を表す画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像に基づいて、前記検査対象基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する検出ステップと
を有することを特徴とする検査方法。
【請求項８】
前記クリームはんだが表面に塗布された赤外光を透過する透過基板に前記所定の強度の赤外光を照射する検査準備照明ステップと、
この検査準備照明ステップにより前記所定の強度の赤外光が照射された前記透過基板を撮像する検査準備撮像ステップと、
前記照明ステップにより前記所定の強度の赤外光が照射された前記検査対象基板を撮像する撮像ステップと
をさらに有し、
前記画像取得ステップは、前記撮像ステップにより撮像された画像の各画素の光強度から前記検査準備撮像ステップにより撮像された画像の前記画素に対応する画素の光強度の差分をとった画像を生成し、
前記検出ステップは、前記画像取得ステップにより生成された画像に基づいて、前記基板から離間した面に沿った前記クリームはんだの断面形状を検出する
ことを特徴とする請求項７記載の検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−５８２７７（Ｐ２００８−５８２７７Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３９０３６（Ｐ２００６−２３９０３６）
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（５００２２０１８６）アイパルス株式会社 (86)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（５００２２０１８６）アイパルス株式会社 (86)
【Ｆターム（参考）】
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