JP2007192597A - 被検査体の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像時間の増加を抑制しながら光学画像およびＸ線画像を良好な画質で撮像し、短時間で精度のよい被検査体の検査を実施する検査装置を提供する。
【解決手段】基板検査装置において、ラインセンサ３４は、基板の光学画像を撮像する。ＣＣＤセンサ１７２は、基板のＸ線画像を撮像する。スレーブＰＣは、撮像された光学画像およびＸ線画像を利用して基板の部品の実装状態を検査する。基板検査装置は基板の移動と停止を繰り返しながら、複数回にわたって撮像された画像を利用して基板を検査する。基板検査装置には、撮像領域が異なる複数のＣＣＤセンサ１７２が、基板の移動方向と略垂直に並設される。ＣＣＤセンサ１７２は、鏡により反射された基板のＸ線画像を撮像する。
【選択図】図３

Description

本発明は、被検査体の検査装置に関し、特にＸ線を照射することにより得られる被検査体のＸ線画像を利用して被検査体を検査する被検査体の検査装置に関する。

近年、あらゆる機器に電子基板が実装されるようになっている。これらの電子基板が実装される機器においては、小型化や薄型化および低価格化が常に課題とされており、このため、高集積度設計が広く行われている。この高集積度設計を実現する要素の一つとして高密度実装技術が挙げられる。この高密度実装のポイントは、製造技術および検査技術にあり、この部品実装後のプリント基板（以下「基板」という）の検査として、プリント基板を撮像することにより得られる光学画像を利用する検査技術が知られている。

一方、デジタル機器のさらなる小型化および高性能化を実現するために、さらに集積度を上げて基板に実装する部品の数を低減させることが求められている。このため、たとえば高密度基板実装に使用されるＩＣチップのパッケージ方法の一つであるＢＧＡ（Ball Grid Array）などが多く採用されている。このＢＧＡは、通常平たいパッケージの下面に外部入出力用のパッドが並んでおり、基板にＢＧＡを実装するときにはこのパッドはパッケージに覆われる。このためパッドには外部から光が届きにくく、上記のような光学画像を利用した検査方法ではＢＧＡのパッドの接続状態を検査することは困難である。このように光学画像による検査が困難な部品を考慮して、Ｘ線を基板に照射することにより得られるＸ線透過画像を利用する検査技術の開発が進められている。

このような光学画像およびＸ線画像の双方を利用する検査技術として、たとえば特許文献１では、Ｘ線撮像部で得られる被検査対象物のＸ線画像および可視光撮像部で得られる光学画像とを合成する基板検査装置が提案されている。また、たとえば特許文献２では、検査対象となるプリント基板の光学基準画像と基準となるプリント基板の光学基準画像とを比較するステップと、検査対象となるプリント基板のＸ線像と基準となるプリント基板のＸ線基準画像とを比較するステップと、を備える基板検査方法が提案されている。
特開２００４−３４０６３２号公報 特開２００４−２２６１２７号公報

光学画像またはＸ線画像を利用して基板などの被検査体を検査する検査装置では、正確な検査結果を提供するため、光学画像およびＸ線画像は共に高画質が求められる。特にＸ線画像は一般的に暗く撮像されるため、Ｘ線画像の高画質化は強く求められている。一方、光学画像およびＸ線画像を撮像するために、光学画像のみ、またはＸ線画像のみを利用して被検査体を検査する検査装置よりも撮像するための時間が増加するおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像時間の増加を抑制しながら光学画像およびＸ線画像を良好な画質で撮像し、短時間で精度のよい被検査体の検査を実施する検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の被検査体の検査装置は、被検査体の光学画像を撮像する一次元センサと、被検査体のＸ線画像を撮像する二次元センサと、撮像された光学画像およびＸ線画像を利用して被検査体の部品の実装状態を検査する検査部と、を備える。

被検査体は、照明装置などで光を照射することによって一次元センサに入射する光の強度を強くすることができる。一方、Ｘ線画像は一般的にＸ線画像を表示するシンチレータを撮像することなどによって得ることができるが、このようにして得られたＸ線画像は通常暗く撮像される。この態様によれば、光学画像は一次元センサによって撮像することができるため、二次元センサを移動して光学画像を撮像するような検査装置に比べ、光学画像を短時間で撮像することができる。また、Ｘ線画像は、二次センサにより撮像するため露光時間を調整するなどして良好な画質を得ることが可能となる。

被検査体の検査装置は、被検査体を移動させながら、または被検査体の移動と停止を繰り返しながら、複数回にわたって撮像された画像を利用して被検査体を検査するものであって、撮像領域が異なる複数の二次元センサが、被検査体の移動方向と略垂直に並設されてもよい。この態様によれば、二次元センサを移動して光学画像を撮像するような検査装置に比べ、二次元センサによる撮像時間を短縮することが可能となる。

二次元センサは、鏡により反射された被検査体のＸ線画像を撮像してもよい。この態様によれば、Ｘ線が撮像部に直接入射することを抑制することができ、撮像部がＸ線に被爆することを抑制することができる。

二次元センサは、一次元センサが被検査体の光学画像を撮像しているときに、被検査体のＸ線画像を撮像してもよい。この態様によれば、一次元センサによる撮像と二次元センサによる撮像を並行して行うことができ、光学画像およびＸ線画像の双方を撮像するために撮像時間が増加することを抑制することができる。

一次元センサおよび二次元センサは、複数回にわたって交互に被検査体を撮像してもよい。この態様によれば、一方向への被検査体の搬送において被検査体の光学画像およびＸ線画像の双方を撮像することができるため、光学画像およびＸ線画像の双方を撮像するために撮像時間が増加することを抑制することができる。また、交互に被検査体を撮像するため、一次元センサおよび二次元センサ相互間の光の干渉を抑制することができる。

本発明によれば、撮像時間の増加を抑制しながら光学画像およびＸ線画像を良好な画質で撮像し、短時間で精度のよい被検査体の検査を実施する検査装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について説明する。

図１は、本実施形態に係る基板検査装置２００の構成を示す図である。基板検査装置２００は、検査テーブル１０、基板搬送テーブル５０、撮像システム８０、および後述する画像処理部、スレーブＰＣ、マスターＰＣなどを有している。基板搬送テーブル５０は、支持プレート５２および２本の搬送レール５４などを有し、搬送レール５４は支持プレート５２により支持される。

搬送レール５４はモータを駆動することにより基板２を搬送する搬送ベルトを有し、搬送ベルトに載置された基板２を検査テーブル１０の略中央まで搬送する。搬送レール５４の上方であって検査テーブルの略中央には、基板２の搬送を検知する図示しない光センサなどの非接触センサを使った搬送センサが設けられている。この搬送センサが基板２の端面や基板２に設けられた検知孔を検知すると、基板検査装置２００は、基板２が検査テーブル１０の略中央に搬送されたと判断し、搬送レール５４による基板２の搬送を停止させる。

基板検査装置２００の下方には、搬送レール５４と垂直かつ水平方向に延在する支持シャフト（図示せず）が設けられている。基板搬送テーブル５０には、この支持シャフトが挿通される挿通孔が設けられている。また、基板検査装置２００の下方には、支持シャフトと平行に延在するボールネジ５６が設けられており、基板搬送テーブル５０には、このボールネジ５６が嵌合する雌ネジ部が設けられている。基板検査装置２００には、ボールネジ５６を回転駆動するモータ（図示せず）が設けられている。検査テーブル１０の略中央において搬送レール５４による基板２の搬送を停止すると、基板検査装置２００は、このモータを作動することによってボールネジ５６を回転させ、基板２の停止位置から、搬送レール５４が基板２を搬送してきた方向と垂直な方向に基板２を移動させる。基板検査装置２００は、搬送レール５４によって搬送された基板２をこうして撮像システム８０に搬送する。

所定の位置まで基板２が移動すると、基板検査装置２００は、モータを逆回転するように作動させてボールネジ５６を回転させ、搬送レール５４により基板２を搬送した位置まで基板搬送テーブル５０を移動させる。基板検査装置２００は、このように移動された基板２を搬送レール５４によって次の工程へと搬送する。次に検査を行う基板がある場合は、再び搬送レール５４によって次の検査対象となる基板２を検査テーブル１０の略中央まで搬送し、上述の動作を繰り返す。

なお、本図手前側の搬送レール５４には、搬送レール５４上の載置された基板２を上方から押圧して基板２の形状を矯正するクランプが設けられている。検査テーブル１０の略中央に搬送された基板２は、このクランプによりゆがみが矯正された状態で撮像システム８０へ搬送される。

図２は、本実施形態に係る撮像システム８０の構成を示す図である。撮像システム８０は、第１撮像システム８０ａと第２撮像システム８０ｂを有する。第１撮像システム８０ａは、第１照明ユニット１００ａ、第１撮像ユニット３０ａ、第２撮像ユニット３０ｂ、などを含む。第１撮像システム８０ａを構成する要素は、基板搬送テーブル５０によって搬送される検査対象の基板２よりも一方（本実施形態では上部。以下「上部」という）に配置され、マイクロフォーカスＸ線源１２０は、第２照明ユニット１００ｂ周辺に配置される。第２撮像システム８０ｂは、第２照明ユニット１００ｂ、第３撮像ユニット３０ｃ、第４撮像ユニット３０ｄなどを含む。第２撮像システム８０ｂを構成する要素は、基板搬送テーブル５０によって搬送される検査対象の基板２よりも他方（本実施形態では下部。以下「下部」という）に配置される。（以下、必要に応じて、第１照明ユニット１００ａ、第２照明ユニット１００ｂを総じて「照明ユニット１００」といい、第１撮像ユニット３０ａ、第２撮像ユニット３０ｂ、第３撮像ユニット３０ｃ、第４撮像ユニット３０ｄを総じて「撮像ユニット３０」という。）。

第１撮像ユニット３０ａは、第１ラインセンサ３４ａおよび第１光学レンズ３２ａによって構成される。同様に、第２撮像ユニット３０ｂは第２ラインセンサ３４ｂおよび第２光学レンズ３２ｂによって構成される。第３撮像ユニット３０ｃは第３ラインセンサ３４ｃおよび第３光学レンズ３２ｃによって構成される。第４撮像ユニット３０ｄは第４ラインセンサ３４ｄおよび第４光学レンズ３２ｄによって構成される（以下、必要に応じて第１ラインセンサ３４ａ及至第４ラインセンサ３４ｄを総じて「ラインセンサ３４」といい、第１光学レンズ３２ａ及至第４光学レンズ３２ｄを総じて「光学レンズ３２」という。）。ラインセンサ３４の各々は、テレセントリックレンズ４２を通過して入射された光を撮像し、画像データに変換する。

照明ユニット１００は、搬送された基板２の被撮像面に光を照射する。基板２によって反射された光は照明ユニット１００内に配置された後述するハーフミラーによって反射され撮像ユニット３０に入射される。撮像ユニット３０に入射された光は光学レンズ３２を通過して一次元センサとしてのラインセンサ３４に入射される。ラインセンサ３４はこのように入射された光を走査し、可視光による画像としての光学画像を撮像し、画像データに変換する。したがってラインセンサ３４は光学画像を撮像する光学画像撮像部として機能する。

ここで、「走査する」は、走査ヘッドがラインセンサ３４の撮像素子の並び方向に対して垂直の方向に駆動する動作を示す。また、「撮像する」は、ラインセンサ３４の場合、一走査単位を走査することを示す。一走査単位とは、例えば基板の一方の端部から他方の端部までの１回の一方向の走査や１回の往復の走査など、ラインセンサ３４の走査の単位をいう。以下、本明細書において基板２の搬送方向を「搬送方向」といい、基板２の搬送方向と垂直な、ラインセンサ３４の走査方向を「走査方向」という。

第１撮像ユニット３０ａおよび第２撮像ユニット３０ｂは、上部フレーム３６ａ上に固定される。上部フレーム３６ａは、上部支持フレーム３８に搬送方向に摺動可能に支持される。上部支持フレーム３８にはモータ４０が固定されており、モータ４０のモータ軸には雄ネジ部が設けられている。上部フレーム３６ａにはモータ４０の雄ネジ部と嵌合する雌ネジ部が設けられており、モータ４０が駆動することにより、上部フレーム３６ａが上部支持フレーム３８に対して移動する。基板検査装置２００は、あらかじめ入力されている基板厚さデータに基づいて、モータ４０に制御信号を与えて駆動させる。これによって上部フレーム３６ａを第１照明ユニット１００ａに対して摺動し、基板２の上面の撮像を行うために焦点を合わせる。第２撮像システム８０ｂを構成する第３撮像ユニット３０ｃおよび第４撮像ユニット３０ｄは、下部フレーム３６ｂ上に固定される。

第１撮像ユニット３０ａ、第２撮像ユニット３０ｂ、および２つのテレセントリックレンズ４２は、被検査体である基板２の一面を分担して撮像すべく、撮像領域が異なるよう走査方向に並設される。また、第１ラインセンサ３４ａおよび第２ラインセンサ３４ｂの撮像範囲に重複撮像範囲を持たせるように、第１光学レンズ３２ａ、第１ラインセンサ３４ａ、第２光学レンズ３２ｂ、第２ラインセンサ３４ｂ、およびテレセントリックレンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。

第２撮像システム８０ｂにおいても同様に、第３撮像ユニット３０ｃ、第４撮像ユニット３０ｄ、および２つのテレセントリックレンズ４２は、基板２の他の一面を分担して撮像すべく、撮像領域が異なるように走査方向に並設される。また、第３ラインセンサ３４ｃおよび第４ラインセンサ３４ｄの撮像範囲に重複撮像範囲を持つように、第３光学レンズ３２ｃ、第３ラインセンサ３４ｃ、第４光学レンズ３２ｄ、第４ラインセンサ３４ｄ、およびテレセントリックレンズ４２のそれぞれの配置などが決定される。このように走査方向に複数のラインセンサ３４が並設されるため、複数のラインセンサ３４によって基板２の異なる領域の光学画像を得ることができ、撮像する光学画像の解像度を高めることが可能となる。なお、本実施形態では、搬送される基板２より上部に２つのラインセンサ３４が設けられ、下部に２つのラインセンサ３４が設けられるが、基板２の上部および下部に設けられるラインセンサ３４は３つ以上であってもよいことは勿論である。

第１ラインセンサ３４ａ、第２ラインセンサ３４ｂ、および第１照明ユニット１００ａと、第３ラインセンサ３４ｃ、第４ラインセンサ３４ｄ、および第２照明ユニット１００ｂとは、１回の検査工程において基板２の両面を撮像することができるよう、基板２を挟んで対向するよう配置される。

第１照明ユニット１００ａの第１撮像システム８０ａと反対側には、Ｘ線撮像システム８２が設けられている。Ｘ線撮像システム８２は、センサ支持フレーム１７６、複数（本実施形態では５つ）のレンズ１７４、および複数（本実施形態では５つ）のＣＣＤセンサ１７２、マイクロフォーカスＸ線源１２０、後述するミラーおよびシンチレータを有する。

マイクロフォーカスＸ線源１２０は、搬送される基板２の下方に配置される。センサ支持フレーム１７６、レンズ１７４、およびセンサ支持フレーム１７６は、搬送される基板２より上方に配置される。複数のＣＣＤセンサ１７２は、上部フレーム３６ａ上および下部フレーム３６ｂ上に、後述するミラーを撮像方向として基板２の被撮像面と平行かつ基板２の搬送方向と垂直に並設される。ＣＣＤセンサ１７２の各々には、レンズ１７４が対応して設けられている。ＣＣＤセンサ１７２は、二次元の領域を一括して撮像し、画像データに変換する。レンズ１７４はＣＣＤセンサ１７２により撮像される二次元の領域の大きさを調整する。本実施形態では、ＣＣＤセンサ１７２は、基板２の搬送方向と垂直な方向に、各々の撮像領域が重なるように配置される。このようにして、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２によって、基板２の搬送方向と垂直な方向の長さ全域、および搬送方向の所定の長さを有する二次元領域を同時に撮像することが可能となっている。以下、本明細書において、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２の撮像領域を一撮像単位として説明する。

複数のＣＣＤセンサ１７２は、上部フレーム３６ａ上および下部フレーム３６ｂ上に、基板２の被撮像面と平行かつ基板２の搬送方向と垂直に並設される。ＣＣＤセンサ１７２の各々には、レンズ１７４が対応して設けられている。ＣＣＤセンサ１７２は基板２の二次元の領域を一括して撮像し、画像データを生成する２次元センサとして機能する。レンズ１７４はＣＣＤセンサ１７２により撮像される二次元の領域の大きさを調整する。本実施形態では、ＣＣＤセンサ１７２は、基板２の搬送方向と垂直な方向に、各々の撮像領域が重なるように配置される。このようにして、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２によって、基板２の搬送方向と垂直な方向の長さ全域、および搬送方向の所定の長さを二次元領域を同時に撮像することが可能となっている。以下、本明細書において、並設された複数のＣＣＤセンサ１７２の撮像領域を一撮像単位として説明する。

図３は、本実施形態に係る照明ユニット１００およびＸ線撮像システム８２の構成を示す図である。照明ユニット１００は、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂから構成される。第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂは、第１光源１０２、第２光源１０４、第３光源１０６、アクリルシート１１２などを有する。基板搬送テーブル５０は、まず本図右方向に基板２を搬送し、所定の長さを搬送後、本図左方向に基板２を搬送する。以下本図において右方向を順搬送方向、左方向を逆搬送方向ととして説明する。

第１光源１０２は、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ（発光ダイオード）群により構成される。第１光源１０２は、基板２に落射する光を照射することができるように、ラインセンサ３４が走査する基板２上の走査ラインの真上に配置され、本実施形態においては、第１光源１０２は、基板２の被撮像面と平行に配設された基板に設けられたＬＥＤ群により構成される。なお、効率的に検査中の走査ラインへ落射光を投ずるために、ＬＥＤ群を取り付ける基板を中央からふたつのサブ基板に分け、それぞれのサブ基板に走査方向に列んだＬＥＤ群を構成してもよい。第１光源１０２により落射光を基板２に投じ、この反射光をラインセンサ３４で検出することにより、基板２内の部品の位置ずれ、欠品、ハンダのヌレの判定などを行うことができる。

第２光源１０４は、基板２の被撮像面と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源が走査ラインに落射光を投ずる光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。

第３光源１０６も、第２光源１０４と同様に、基板２の被撮像面と平行に配設された２つの基板に設けられた、ラインセンサ３４の走査方向に被検査体である基板２の長さ以上に列ぶＬＥＤ群により構成される。ＬＥＤが取り付けられた２つの基板は、第１光源および第２光源が走査ラインに光を照射する光路に干渉しないように、基板の搬送方向に走査ラインを挟んで両側に配置される。第２光源１０４により側射光を基板２に投じ、この反射光をラインセンサ３４で検出することにより、基板２内のハンダブリッジの有無、実装部品の間違い、極性の反転などを判定することができる。

これらの光源は、第１光源１０２は緑色の光を照射し、第２光源１０４は白色の光を照射し、第３光源１０６は青色の光を照射する。各々の光源は、異なる入射角度で被検査体である基板２を照射する。このため、照明ユニット１００は被検査体である基板２に複数の入射角度の光を照射する複合光源として機能する。第１光源１０２を緑色とし、第３光源１０６を青色としたのは、近年のＬＥＤ技術の進歩により、緑色ＬＥＤや青色ＬＥＤは、白色ＬＥＤよりも明るく、ＳＮ比のよいクリアな画像が得られるためである。プリント基板は緑色の場合が多いことから、落射光により平明を明るく照射するため、第１光源を緑色としている。また、ＩＣやチップのボディにレーザー印字された文字は、低い角度から青い光を当てることにより認識しやすくなるため、第３光源１０６を青色としている。

第１光源１０２の鉛直下方にハーフミラー１１０が設けられる。第１光源１０２からの落射光は、ハーフミラー１１０を通過して基板２の検査面へ入射角がほぼゼロで投じられる。本実施形態においては、第１光源１０２に幅をもたせており、基板２が反ったときでも入射角がゼロになるような落射光成分が存在するように配慮されている。走査ラインからの反射光は、ハーフミラー１１０で反射し、テレセントリックレンズ４２を通過してラインセンサ３４へ入射する。

第２光源１０４および第３光源１０６と走査ラインの間には、アクリルシート１１２が設けられる。このアクリルシート１１２は、第２光源１０４および第３光源１０６からの光を拡散する。第２光源１０４および第３光源１０６は点光源であるＬＥＤの集合体であるため、拡散作用がなければスポット的な光が画像データに写り込んで検査精度に影響を与える可能性があるからである。

本実施形態では、第２光源１０４による白色の光、第１光源１０２による緑色の光、第３光源１０６による青色の光の順に、各々の光源が独立に点灯する。各々の光源は、一走査単位につき３回点灯する。ラインセンサ３４は１回の点灯ごとに基板２を走査する。

基板２は、基板２の端部から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。また、基板２は孔が設けられていたりハンダで埋めきらなかった孔が残っている場合などがあるため、この孔から対向する照明ユニット１００に光が漏れる場合がある。このように対向する照明ユニット１００から漏れた光がラインセンサ３４により直接走査されると、ブルーミングという現象が生じ基板２の撮像に影響を与えるおそれが生じる。このため、本実施形態において、第２照明ユニット１００ｂは、第１照明ユニット１００ａよりも順搬送方向にオフセットして配設される。

マイクロフォーカスＸ線源１２０は、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂよりも逆搬送方向であって、搬送される基板２よりも下方に配置される。さらに詳細には、マイクロフォーカスＸ線源１２０は、鉛直上方にＸ線を照射したときに、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂに干渉しない位置に配置される。

マイクロフォーカスＸ線源１２０が照射するＸ線の軌跡上に、シンチレータ１１６が設けられている。マイクロフォーカスＸ線源１２０は、鉛直上方にＸ線を照射し、照射されたＸ線は基板２を通過する。したがってマイクロフォーカスＸ線源１２０は基板２にＸ線を照射するＸ線照射装置として機能する。この際、ハンダのように金属を含有する部分はＸ線を吸収するため、基板２を通過するＸ線が減衰する。こうして一部が減衰したＸ線がシンチレータ１１６に照射される。シンチレータ１１６はアルミニウム材料によって形成され、表面にＸ線に反応してＸ線画像を表示する蛍光塗料が塗布されている。シンチレータ１１６にＸ線が照射されると、シンチレータ１１６はＸ線減衰量に応じて可視光によって表面上にＸ線画像を表示する。したがって、シンチレータ１１６は、被検査体を透過したＸ線を可視光によるＸ線画像に変換する光学変換部として機能する。

シンチレータ１１６の上方にはミラー１１４が設けられている。シンチレータ１１６に表示されたＸ線画像は、第１照明ユニット１００ａ近傍に配置されたミラー１１４によって逆搬送方向に反射され、また、レンズ１７４を通過してＣＣＤセンサ１７２に入射する。ＣＣＤセンサ１７２はこのように入射された光を撮像することによって、シンチレータ１１６に表示されたＸ線画像を撮像する。したがって、ＣＣＤセンサ１７２は、基板２のＸ線透過像としてのＸ線画像を撮像するＸ線画像撮像部として機能する。

近年、基板における部品の実装状態の検査は、ますます短時間で実施することが求められている。一方、シンチレータ１１６に表示されたＸ線画像は暗いため、撮像されたＸ線画像も暗いものとなる。Ｘ線画像の暗さは、Ｘ線画像を利用して基板２の検査を実施する場合に、検査精度の低下の一因となる。このため本実施形態では、このように光学画像は一次元センサによって撮像し、Ｘ線画像は二次元センサによって撮像する。これによって、二次元センサを移動して光学画像を撮像するような検査装置に比べ、光学画像を短時間で撮像することができる。また、Ｘ線画像は、二次センサにより撮像するため露光時間を調整するなどして良好な画質を得ることが可能となる。したがって、光学画像およびＸ線画像を利用して基板の実装状態を検査する場合においても、検査時間の増加および検査精度の低下を抑制することができる。

図４は、本実施形態にかかる基板検査装置２００の概念構成図である。本実施形態では、基板検査装置２００は、１つのマスターＰＣ１６０、第１スレーブＰＣ１４０ａ及至第５スレーブＰＣ１４０ｅ（以下、必要に応じて総じて「スレーブＰＣ１４０」という）から成る４つのスレーブＰＣ１４０、および４つの画像処理部１３０を有する。マスターＰＣ１６０と各々のスレーブＰＣ１４０は、スイッチングハブ１５０によって接続されている。

マスターＰＣ１６０は、照明制御部１６１、撮像制御部１６２、搬送制御部１６３、Ｘ線制御部１６４、表示制御部１６５、送受信部１６６、およびディスプレイ１６７を有する。照明制御部１６１は、第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂに接続されている。照明制御部１６１は、一走査単位のラインセンサ３４による走査に伴って光を照射するよう、照明ユニット１００を制御する。

照明制御部１６１は、基板２への光の照射を同期して行う際、同時に同じ色の光を基板２に照射するよう第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂを制御する。本実施形態では、照明制御部１６１は、第２光源１０４による白色の光、第１光源１０２による緑色の光、第３光源１０６による青色の光の順に同時に同じ色で同じ入射角度の光を基板２に照射するよう第１照明ユニット１００ａおよび第２照明ユニット１００ｂを制御する。これによって、例えば第１照明ユニット１００ａによる照射光が、周辺の部品による写り込みなどにより第２照明ユニット１００ｂが光を照射する基板２の照射面に照射されてしまった場合にも、光の干渉による基板２の外観検査への影響を最小限に抑制している。

撮像制御部１６２は、第１光源１０２、第２光源１０４、および第３光源１０６のいずれかが基板２に光を照射するタイミングで、一走査単位で同期して基板２を走査するよう、ラインセンサ３４の各々を制御する。また、Ｘ線制御部１６４は、一走査単位のラインセンサ３４による走査に伴ってＸ線を照射するよう、マイクロフォーカスＸ線源１２０を制御する。撮像制御部１６２は、マイクロフォーカスＸ線源１２０が基板２にＸ線を照射するタイミングで、一撮像単位で同期して基板２を撮像するよう、複数のＣＣＤセンサ１７２を制御する。

搬送制御部１６３は、モータ５８に接続される。モータ５８は基板搬送テーブル５０を移動させることにより基板２を搬送する。したがってモータ５８および基板搬送テーブル５０は、被検査体としての基板２を搬送する被検査体搬送部としての機能を有する。搬送制御部１６３は、一走査単位で基板２が走査されると、基板２を一走査単位分搬送するよう、モータ５８を制御する。

このように、撮像制御部１６２は、基板２の搬送と停止を繰り返しながら基板２を撮像するよう、ラインセンサ３４およびＣＣＤセンサ１７２を制御する。なお、撮像制御部１６２は基板２を搬送しながら基板２を撮像するようラインセンサ３４およびＣＣＤセンサ１７２を制御してもよいことは勿論である。

第１ラインセンサ３４ａ及至第４ラインセンサ３４ｄは、それぞれ画像処理部１３０を介して第１スレーブＰＣ１４０ａ及至第４スレーブＰＣ１４０ｄに接続される。また、複数のＣＣＤセンサ１７２は、第５スレーブＰＣ１４０ｅに接続されている。スレーブＰＣ１４０の各々は、メモリ１４１、解析部１４２、判定基準記憶部１４３、送受信部１４４を有する。画像処理部１３０は、受信した光学画像データおよびＸ線画像データに画像処理を施し、対応するスレーブＰＣ１４０に送信する。スレーブＰＣ１４０は受信した光学画像データおよびＸ線画像データをメモリ１４１に格納する。

解析部１４２は、メモリ１４１に格納された光学画像データおよびＸ線画像データの中で他のスレーブＰＣ１４０において基板２の検査に必要な共用データを解析する。共用データとは、例えば基板２に設けられた、基板２の位置を示す認識マークの位置データ、基板２に設けられたバーコードなどの識別マークを解析することにより得られる基板２シリアルナンバーや製造年月日などの識別データ、別々のラインセンサ３４にまたがって撮像された部品の画像、その他、基板２の検査に必要なデータをいう。

解析部１４２が画像を解析することにより、基板２の検査に必要な共用データを取得すると、スレーブＰＣ１４０は、メモリ１４１に共用データを格納し、他のスレーブＰＣ１４０に共用データを送信する。解析部１４２は受信した共用データを利用してメモリ１４１に格納された光学画像データおよびＸ線画像データを解析する。また、解析部１４２は、判定基準記憶部１４３に格納された判定基準を参照して基板２における部品の実装状態を検査する。したがって、スレーブＰＣ１４０は、撮像された光学画像およびＸ線画像を利用して基板２の部品の実装状態を検査する検査部として機能する。なお、部品の実装状態とは、被検査体としての基板２に実装される素子など部品の有無、位置、適正な部品か等だけではなく、ハンダの有無、ハンダの量、ブリッジの有無等を含む。

スレーブＰＣ１４０の各々は、共用データおよび基板２の検査結果をマスターＰＣ１６０に送信する。マスターＰＣ１６０の表示制御部１６５は、受信した共用データおよび基板２の検査結果を利用して基板２のエラー箇所などをディスプレイ１６７に表示する。

基板検査装置２００は、基板２が一方向に搬送される工程において、まず、対象撮像領域としての基板２の被撮像面の全域の光学画像のラインセンサ３４による撮像を完了させる。基板２の光学画像の撮像を完了すると、モータ５８を逆回転させ、基板２を逆方向に搬送させる。基板検査装置２００は、基板２が逆方向に搬送される工程において、ＣＣＤセンサ１７２により基板２のＸ線画像を撮像する。このように、基板検査装置２００は、光学画像を撮像する撮像工程と、Ｘ線画像を撮像する撮像工程を分けている。これによって、たとえば照明ユニット１００による照射タイミングの制御や、マイクロフォーカスＸ線源１２０によるＸ線の照射タイミングの制御など、光学画像を撮像するための制御やＸ線画像を撮像するための制御も分けて実施することができ、各画像を撮像するための制御を容易化することができる。なお、基板検査装置２００は、基板２が一方向に搬送される工程において、まず対象撮像領域としての基板２の被撮像面の全域のＸ線画像の撮像を完了させ、基板２が逆方向に搬送される工程において、基板２の光学画像を撮像してもよいことは勿論である。また、対象撮像領域は基板２の被撮像面の全域でなくてもよく、たとえば基板２に実装された所定の部品が存在する領域のみであってもよい。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

ＣＣＤセンサ１７２は、ラインセンサ３４が基板２の光学画像を撮像しているときに基板２のＸ線画像を撮像してもよい。たとえば、基板２がＣＣＤセンサ１７２とラインセンサ３４の双方の撮像領域まで搬送されたときに、ＣＣＤセンサ１７２は、ラインセンサ３４が基板２の光学画像を走査して撮像しているときに基板２のＸ線画像を撮像する。その後、ラインセンサ３４が基板２の走査を繰り返し、基板２がＣＣＤセンサ１７２の撮像領域の搬送方向の長さと略同一の長さだけ搬送された時点で、ＣＣＤセンサ１７２は再びラインセンサ３４が基板２の光学画像を走査して撮像しているときに基板２のＸ線画像を撮像する。以後この動作を繰り返すことにより、基板検査装置２００は、基板２の撮像領域全体の光学画像およびＸ線画像を撮像する。これによって、ラインセンサ３４による光学画像の撮像とＣＣＤセンサ１７２によるＸ線画像の撮像を並行して行うことができ、光学画像およびＸ線画像の双方を撮像するために撮像時間が増加することを抑制することができる。

基板検査装置２００は、一つの基板２の光学画像およびＸ線画像を、ラインセンサ３４により複数回にわたって交互に撮像してもよい。たとえば、基板２がＣＣＤセンサ１７２とラインセンサ３４の双方の撮像領域まで搬送され、且つラインセンサ３４が基板２を走査していないときに、ＣＣＤセンサ１７２は基板２のＸ線画像を撮像する。その後、ラインセンサ３４が基板２の走査を繰り返し、基板２がＣＣＤセンサ１７２の撮像領域の搬送方向の長さと略同一の長さだけ搬送され、且つラインセンサ３４が基板２を走査していないときに、ＣＣＤセンサ１７２は再びＣＣＤセンサ１７２は基板２のＸ線画像を撮像する。以下、この動作を繰り返すことによって、基板検査装置２００は、ラインセンサ３４により基板２全体の光学画像およびＸ線画像を撮像する。これによって、一方向への基板２の搬送において基板２の光学画像およびＸ線画像の双方を撮像することができるため、光学画像およびＸ線画像の双方を撮像するために撮像時間が増加することを抑制することができる。また、交互に基板２を撮像するため、ラインセンサ３４およびＣＣＤセンサ１７２相互間の光の干渉を抑制することができる。

撮像制御部１６２は、ラインセンサ３４が走査する走査速度を変更してもよい。また、撮像制御部１６２は、ラインセンサ３４が走査して光学画像またはＸ線画像を撮像するときのサンプリング周波数を変更してもよい。これによって、光学画像を撮像する場合の走査方向の光学ズーム、およびＸ線画像を撮像する場合の走査方向のＸ線ズームを実現することができる。

第１光源１０２、第２光源１０４、または第３光源１０６を収容する筐体などをアルミニウム材料によって形成してもよい。この表面にＸ線に反応してＸ線画像を表示する蛍光材料を塗布することによって、各光源を収容する筐体をシンチレータとして機能させてもよい。これによって、基板検査装置の構成を簡易なものとすることができ、製造時の組立工数などを低減させることができる。

鉛によって板状に成形されたシェーディングプレートを、搬送する基板２の周辺に配置してもよい。このシェーディングプレートの板厚は正確であることが好ましい。基板検査装置は、このシェーディングプレートを利用して光学画像またはＸ線画像を撮像するためのシェーディング補正を施してもよい。この場合基板検査装置は、第１光源１０２、第２光源１０４、および第３光源１０６を各々単独で点灯させ、撮像した光学画像を利用してシェーディング補正値を校正する。また、基板検査装置は、マイクロフォーカスＸ線源１２０によってＸ線をシェーディングプレートに照射し、シェーディングプレートを通過したＸ線によってシンチレータ１１６に表示されるＸ線画像を撮像して得られたＸ線画像データを利用してシェーディング補正値を校正する。このようにシェーディングプレートをシェーディング補正の校正に利用することによって、光学画像およびＸ線画像の双方のシェーディング補正の校正を実施することが可能となる。

また、このシェーディングプレートに複数の基準穴が設けられていてもよい。この場合、基板検査装置は、搬送された基板２の検査を行う前にシェーディングプレートに照明ユニット１００によって光を照射し、その反射光を撮像する。基板検査装置は、撮像されたシェーディングプレートの画像を利用して、基板２の光学画像およびＸ線画像の原点設定、画像倍率計数計測や画像歪みの補正マップ生成を実施する。このように鉛によって成形されたシェーディングプレートを使用することによって、基板２の光学画像およびＸ線画像の双方の原点およびピクセルサイズを補正することができる。

このシェーディングプレートは、複数の板厚を有していてもよい。この場合、マイクロフォーカスＸ線源１２０はこのシェーディングプレートにＸ線を照射する。複数の板厚を有するシェーディングプレートを通過したＸ線によって、濃淡を有するＸ線画像がシンチレータ１１６上に表示される。基板検査装置は、このようにしてＸ線画像が表示されたシンチレータ１１６を撮像して得られたＸ線画像データを利用して、ガンマ補正の校正を実施する。これによって、Ｘ線画像のガンマ補正の校正を実施することが可能となる。

ＣＣＤセンサ１７２は複数並設されていなくてもよく、単一のＣＣＤセンサ１７２が搬送方向と垂直な方向に移動して順次光学画像またはＸ線画像を撮像してもよい。これによって、ＣＣＤセンサ１７２を複数並設する場合に比べ、コストを低減させることができる。

本実施形態に係る基板検査装置の構成を示す図である。 本実施形態に係るＸ線撮像システムの構成を示す図である。 本実施形態に係る照明ユニットおよび撮像システムの構成を示す図である。 本実施形態にかかる基板検査装置の概念構成図である。

符号の説明

２ 基板、 ３０ 撮像ユニット、 ３４ ラインセンサ、 ４２ テレセントリックレンズ、 １００ 照明ユニット、 １１０ ハーフミラー、 １１４ ミラー、 １１６ シンチレータ、 １２０ マイクロフォーカスＸ線源、 １７２ ＣＣＤセンサ、 ２００ 基板検査装置。

Claims (5)

1. 被検査体の光学画像を撮像する一次元センサと、
   被検査体にＸ線が照射されることにより光学変換部に表示されるＸ線画像を撮像する二次元センサと、
   撮像された光学画像およびＸ線画像を利用して被検査体の部品の実装状態を検査する検査部と、
   を備えることを特徴とする被検査体の検査装置。
2. 被検査体を搬送する被検査体搬送部と、
   被検査体を搬送しながら、または被検査体の搬送と停止を繰り返しながら、被検査体を撮像する撮像制御部と、をさらに備え、
   撮像領域が異なる複数の前記二次元センサが、被検査体の搬送方向と略垂直に並設されることを特徴とする請求項１に記載の被検査体の検査装置。
3. 前記二次元センサは、鏡により反射された被検査体のＸ線画像を撮像することを特徴とする請求項１または２に記載の被検査体の検査装置。
4. 前記二次元センサは、前記一次元センサが被検査体の光学画像を撮像しているときに、被検査体のＸ線画像を撮像することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の被検査体の検査装置。
5. 前記一次元センサおよび前記二次元センサは、複数回にわたって交互に被検査体を撮像することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の被検査体の検査装置。

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