JPH03231105A - Method and apparatus for appearance inspection of soldered part - Google Patents
Method and apparatus for appearance inspection of soldered partInfo
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- JPH03231105A JPH03231105A JP2601690A JP2601690A JPH03231105A JP H03231105 A JPH03231105 A JP H03231105A JP 2601690 A JP2601690 A JP 2601690A JP 2601690 A JP2601690 A JP 2601690A JP H03231105 A JPH03231105 A JP H03231105A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プリント基板等のはんだ付部を検査するはん
だ付部の外観検査方法及びその装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a soldering part appearance inspection method and apparatus for inspecting a soldered part of a printed circuit board or the like.
従来のはんだ付部の外観検査装置としては、特開昭58
−60593号公報等に示すようなものが知られていた
。この方法ははんだ付部に点状のスポットを照明し、こ
のスポットを走査することによりはんだ付部の光切断線
を抽出するものである。As a conventional appearance inspection device for soldered parts, there is a
A device such as that shown in Japanese Patent No.-60593 has been known. In this method, a dot-shaped spot is illuminated on the soldered part, and the optical cutting line of the soldered part is extracted by scanning this spot.
この方法により、はんだ表面の状態に係らず、はんだの
断面形状を計測できるのではんだ無し。With this method, the cross-sectional shape of the solder can be measured regardless of the condition of the solder surface, so there is no need for solder.
はんだ過多等の不良を検査することができる。Defects such as excessive solder can be inspected.
また、特開昭61−121022号公報には。Also, in JP-A-61-121022.
共焦点の光学系を用いて、立体形状を測定できる装置が
紹介されている。この方法は、光束を進行方向に垂直な
平面内でxy力方向走査して検出した光強度信号から2
次元のイメージを作成し、更にZ方向には、試料を載置
したステージを走査し、各(x、y)座標毎に検出した
光強度を最大とするZの値を求め、これにより、2方向
のプロファイルを検出するものである。A device that can measure three-dimensional shapes using a confocal optical system has been introduced. This method is based on the light intensity signal detected by scanning the light beam in the x and y force directions in a plane perpendicular to the traveling direction.
A dimensional image is created, and the stage on which the sample is placed is scanned in the Z direction to find the Z value that maximizes the detected light intensity for each (x, y) coordinate. It detects the directional profile.
前者の従来技術では、はんだ面の断面形状のみ利用して
いるため、はんだ量の計測ができず、はんだ過多、過少
の評価を正確にできないという課題を有していた。In the former conventional technique, since only the cross-sectional shape of the solder surface is used, the amount of solder cannot be measured, and there is a problem in that it is not possible to accurately evaluate whether there is too much or too little solder.
また後者の従来技術は、共焦点光学系が高分解能である
ことを利用した顕微鏡であるため、測定範囲が小さいと
いう課題を有していた。またはんだ表面は鏡面に近いた
め、測定面の角度によって反射光が検出器に戻ってこな
くなり、また角度によってはほぼ100%検出器に戻っ
てくる。従って検出器に何桁ものダイナミックレンジが
必要となるという課題を有していた。Furthermore, the latter conventional technique is a microscope that takes advantage of the high resolution of a confocal optical system, and therefore has the problem of a small measurement range. Since the solder surface is close to a mirror surface, the reflected light may not return to the detector depending on the angle of the measurement surface, and depending on the angle, almost 100% of the reflected light may return to the detector. Therefore, there was a problem in that the detector required a dynamic range of several orders of magnitude.
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、はんだ付部の
立体形状を求め、はんだ無し、はんだ過多・過少、はん
だ付部のショート等の欠陥を高速度で、且つ高信頼度で
もって検査できるようにしたはんだ付部の外観検査方法
及びその装置を提供することにある。The purpose of the present invention is to solve the above problems by determining the three-dimensional shape of soldered parts and inspecting defects such as no solder, too much or too little solder, and short circuits in soldered parts at high speed and with high reliability. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for visually inspecting a soldered part.
本発明は、上記目的を達成するために、はんだ付部を有
する基板をステージ上に載置し、直線偏光の微小スポッ
ト光(直線偏光の微小スポットレーザ光)を上記はんだ
付部に対して2次元的に走査しながら対物レンズを通し
て照射し、上記はんだ付部の表面から反射した光の内、
対物レンズを通して結像される正反射光の像を偏光素子
により遮光して散乱光の像を光電変換手段により受光し
て信号として検出し、上記微小スポット光を相対的に高
さ方向に移動させて上記信号が最大となる高さの値Z
(x、y)を2次元的な座標(x、y)に対して求め、
この求められた高さの値Z(x、y)から上記はんだ付
部について検査することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention places a board having a soldering part on a stage, and directs a minute spot of linearly polarized light (a minute spot laser beam of linearly polarized light) onto the soldering part. The light is irradiated through the objective lens while scanning dimensionally, and among the light reflected from the surface of the soldering part,
The specularly reflected light image formed through the objective lens is blocked by a polarizing element, the scattered light image is received by a photoelectric conversion means and detected as a signal, and the minute spot light is relatively moved in the height direction. The height value Z at which the above signal is maximum
Find (x, y) for two-dimensional coordinates (x, y),
The method is characterized in that the soldered portion is inspected based on the determined height value Z(x, y).
即ち本発明は、検査対象であるはんだ面は鏡面に近いも
のの、表面には0.01μm”0.5μm程度の微小な
凹凸が存在することに着目し、はんだ表面に直線偏光(
レーザ)光を照射し、検出側に該入射光と同じ方向の偏
光光を遮光する偏光フィルタを設置し、はんだ表面から
発生する正反射光を遮光し、微小な凹凸から生じる散乱
光を選択的に検出してはんだの立体形状を測定するよう
にしたことにある。That is, the present invention focuses on the fact that although the solder surface to be inspected is close to a mirror surface, there are minute irregularities of about 0.01 μm to 0.5 μm on the surface, and uses linearly polarized light (
A polarizing filter is installed on the detection side to block the polarized light in the same direction as the incident light, blocking the specularly reflected light generated from the solder surface, and selectively blocking the scattered light generated from minute irregularities. The reason is that the three-dimensional shape of the solder can be measured by detecting the three-dimensional shape of the solder.
また、本発明は、はんだ付部を有する基板をステージ上
に載置し、微小スポットのレーザ光を上記はんだ付部に
対して2次元的に走査しながら対物レンズを通して照射
し、上記はんだ付部の表面から反射した光の内、対物レ
ンズを通して結像される正反射光の像を空間フィルタに
より遮光して散乱光の像を光電変換手段により受光して
信号として検出し、上記微小スポットレーザ光を相対的
に高さ方向に移動させて上記信号が最大となる高さの値
Z(x,y)を2次元的な座標(x、y)に対して求め
、この求められた高さの値Z (x、y)から上記はん
だ付部について検査することを特徴とする。Further, in the present invention, a substrate having a soldered part is placed on a stage, and a minute spot of laser light is irradiated through an objective lens while scanning the soldered part two-dimensionally, and the soldered part is Of the light reflected from the surface of the lens, the image of specularly reflected light formed through the objective lens is blocked by a spatial filter, and the image of the scattered light is received by a photoelectric conversion means and detected as a signal. is relatively moved in the height direction to find the height value Z (x, y) at which the above signal is maximum with respect to the two-dimensional coordinates (x, y), and the value of this found height is The method is characterized in that the soldered portion is inspected based on the value Z (x, y).
また、本発明は、鏡面に近いはんだ表面の立体形状を測
定することができるように、共焦点光学系を用いた光走
査形顕微鏡のN、A、を限定した(N、A、が0.2以
下)対物レンズを用い、更に2方向に走査して光の集光
位置を変えることができる構成にしたことにある。In addition, in the present invention, N and A of an optical scanning microscope using a confocal optical system are limited (N, A are 0. 2 or less) The objective lens is used to further scan in two directions to change the condensing position of the light.
ところで、はんだ試料14のように表面に微小凹凸があ
り、はんだ試料表面から散乱反射された散乱反射光には
直線偏光(S偏光)の10〜20%の成分が90”回転
した方向の偏光成分(P偏光)に変換されている。また
はんだ試料14の表面に微小な凹凸があるため、入射方
向に対して=180°の方向まで散乱する光が存在する
。本発明では、低N、A、の対物レンズを用いて偏光を
利用することにより、正反射光が検出系に入る場合と入
らない場合との両方の光を同時に検出するために検出系
が必要とするダイナミックレンジを3〜4桁減らすこと
ができる。従って、2方向に走査した場合のはんだ試料
の表面が鏡面に近い状態でもはんだ試料から検出される
光の強度を強めることができ、センサから得られる信号
のピーク位置を検査手段は正しく求めることができ、そ
の結果はんだ試料の表面の3次元形状を正しく算出する
ことができる。By the way, the surface of the solder sample 14 has minute irregularities, and in the scattered reflected light from the solder sample surface, 10 to 20% of the linearly polarized light (S polarized light) has a polarized light component rotated by 90''. (P-polarized light).Since there are minute irregularities on the surface of the solder sample 14, there is light scattered up to a direction of =180° with respect to the incident direction.In the present invention, low N, A By utilizing polarized light using an objective lens of Therefore, when scanning in two directions, the intensity of the light detected from the solder sample can be increased even when the surface of the solder sample is close to a mirror surface, and the peak position of the signal obtained from the sensor can be inspected. The means can be determined correctly, and as a result, the three-dimensional shape of the surface of the solder sample can be calculated correctly.
また、正反射光の遮光を、偏光素子によらなくても空間
フィルタによっても実現することができる。Moreover, the blocking of specularly reflected light can also be achieved by using a spatial filter instead of using a polarizing element.
またはんだ試料の表面形状を検出する際、はんだ試料の
表面の微小な凹凸から生じる散乱光強度を高くして正反
射光の成分を低くするためには。When detecting the surface shape of a solder sample, it is necessary to increase the intensity of scattered light generated from minute irregularities on the surface of the solder sample and reduce the specularly reflected light component.
照明光の波長を可視光(700〜400nm)を含め可
視光より短くした方(700nm以下)が望ましい。It is desirable that the wavelength of the illumination light is shorter than visible light (700 nm or less), including visible light (700 to 400 nm).
〔実施例〕
以下1本発明のはんだ付外観検査方法及びその装置の一
実施例を第1図及び第2図に基いて説明する。即ち、本
発明のはんだ付外観検査方法及びその装置は、大別して
ステージ部10.走査光作成部30、光学系部50、検
出部70.及び検出信号処理部9oから構成される。ス
テージ10は、立体形状のはんだ付部を有する試料14
を載置支持する試料支持台11.該試料支持台11を載
置し、且つx、y、z方向に移動するX−Y−Zステー
ジ12、及びx−y−zステージ12を制御するx−y
−zステージコントローラ13から構成される。x−y
−zステージコントローラ13は、検出信号処理部90
内のマイクロコンピュータ91からの信号によって、予
めプログラムされた試料14の検査箇所を光学系部50
の検査可能エリアに自動的に運ぶ(位置決めする)。走
査光作成部3oは1例えばHe−Neレーザ光1fi3
1゜ビームエキスパンダ32、X走査駆動系(x,走査
訃動源及びその制御装置tり36− X走査ミラー33
、偏光ビームスプリッタ34.Y走査駆動系(Y走査駐
動源及びその制御装!り37.Y走査ミラー35より構
成される。ここで例えばHe−Neレーザ光源31は、
この他にArレーザ光源やHe −Cdレーザ光源等の
ように短波長のレーザ光を8力するものが望ましい。即
ちレーザ光源31として、可視光(700〜400nm
)を含め可視光より短くした波長(700nm以下)の
レーザ光を出射するものが望ましい、しかしながら、本
発明のようにはんだ付部の立体形状を検査する上では、
He −N eレーザ光(633nm)でも十分である
。またビームエキスパンダ32は、光学系部50に特定
の拡がりをもった光束を送るためのものである。この光
束の拡がりは、本発明の思想の核になっている入射光の
N、A、 (Numerical Aperture)
を決定するものである。X走査駆動系36、Y走査駆動
系37、X走査ミラー33゜Y走査ミラー35は、ここ
ではガルバノミラ−を用いているが、必ずしもガルバノ
ミラ−である必要はなく、ポリゴンミラー、ホログラフ
ィックスキャナー、音響光学素子等の他の光走査手段で
あってもよい。また走査範囲を大きくして視野を大きく
するために、Y走査ミラー35をX方向に長いものを用
いている。これも他の走査方向により短くすることが可
能である。また第2図に示したように、走査ミラー38
をX走査駆動系36で回転走査し、更にこの系をY走査
駆動系37で回転走査する構成でもよい、この方法は、
X走査駆動系36の高い再現精度が要求される。逆に言
うと。[Embodiment] An embodiment of the soldering visual inspection method and apparatus thereof according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. That is, the soldering appearance inspection method and apparatus of the present invention can be roughly divided into stage parts 10. Scanning light generation section 30, optical system section 50, detection section 70. and a detection signal processing section 9o. The stage 10 has a sample 14 having a three-dimensional soldering part.
A sample support stand 11. An X-Y-Z stage 12 on which the sample support table 11 is placed and moves in the x, y, and z directions, and an x-y stage 12 that controls the x-y-z stage 12.
- Consists of a z stage controller 13. x-y
-z stage controller 13 includes detection signal processing section 90
The optical system section 50 detects a preprogrammed inspection point on the sample 14 according to a signal from the microcomputer 91 in the optical system section 50.
automatically transport (position) it to the inspection area. The scanning light generating section 3o is a 1, for example, a He-Ne laser beam 1fi3.
1° beam expander 32, X scanning drive system (x, scanning motion source and its control device 36-
, polarizing beam splitter 34. The Y-scan driving system (Y-scan parking source and its control device!) is composed of 37 and Y-scan mirror 35.Here, for example, the He-Ne laser light source 31 is
In addition, it is desirable to use a laser light source that emits short wavelength laser light, such as an Ar laser light source or a He-Cd laser light source. That is, the laser light source 31 uses visible light (700 to 400 nm).
), it is desirable to emit a laser beam with a wavelength shorter than visible light (700 nm or less). However, when inspecting the three-dimensional shape of a soldered part as in the present invention,
He-Ne laser light (633 nm) is also sufficient. Furthermore, the beam expander 32 is for sending a light beam with a specific spread to the optical system section 50. The spread of this luminous flux is determined by the N, A, (Numerical Aperture) of the incident light, which is the core of the idea of the present invention.
This is what determines the The X-scan drive system 36, the Y-scan drive system 37, the X-scan mirror 33, and the Y-scan mirror 35 are galvano mirrors, but they do not necessarily have to be galvano mirrors, and may be polygon mirrors, holographic scanners, or acoustic mirrors. Other optical scanning means such as an optical element may also be used. Further, in order to enlarge the scanning range and the field of view, a Y scanning mirror 35 that is long in the X direction is used. This can also be made shorter in other scanning directions. Also, as shown in FIG.
This method may have a configuration in which the
High reproducibility of the X-scan drive system 36 is required. On the contrary.
第1図に示した方法は、CCDリニアセンサによリX座
標が決まるため、X走査駆動系36に、高い再現精度が
要求されないという利点を有する。The method shown in FIG. 1 has the advantage that the X-scan drive system 36 is not required to have high reproducibility because the X coordinate is determined by the CCD linear sensor.
光学系部50は、集光レンズ51、フィールドレンズ5
2、対物レンズ53、Z方向走査レンズ54、及び2方
向走査レンズ54をZ方向に移動走査させるZ方向走査
駆動系55により構成される。The optical system section 50 includes a condenser lens 51 and a field lens 5.
2. It is composed of an objective lens 53, a Z-direction scanning lens 54, and a Z-direction scanning drive system 55 that moves and scans the two-direction scanning lens 54 in the Z direction.
走査光作成部3oによりX、Y方向に走査された光は、
集光レンズ51によりフィールドレンズ52上に集光さ
れる。この像が、対物レンズ53及び2方向走査レンズ
54により、はんだ試料14付近に結像される。The light scanned in the X and Y directions by the scanning light generator 3o is
The light is focused onto a field lens 52 by a focusing lens 51 . This image is formed near the solder sample 14 by the objective lens 53 and the bidirectional scanning lens 54.
ここで、対物レンズ53と2方向走査レンズ54の間の
光束は、平行光束となるように設計されている。これに
より、Z方向走査レンズ54から試料付近の集光点まで
の距離りは常に一定に保たれている。即ち、2方向走査
レンズ54をZ方向に走査することにより、はんだ試料
14と集光点とのZ方向の相対位置を走査(移動)する
ことができる。Here, the light beam between the objective lens 53 and the bidirectional scanning lens 54 is designed to be a parallel light beam. Thereby, the distance from the Z-direction scanning lens 54 to the focal point near the sample is always kept constant. That is, by scanning the bidirectional scanning lens 54 in the Z direction, the relative position of the solder sample 14 and the focal point in the Z direction can be scanned (moved).
しかしながら、Z方向の走査は、必ずしもこのZ方向走
査レンズ54を用いる必要はなく、対物レンズ53とZ
方向走査レンズ54を一つのレンズとして固定してしま
い、Z方向の走査(移動)は、x−y−zステージ12
のZステージを用いても良い。However, scanning in the Z direction does not necessarily need to use this Z direction scanning lens 54;
The direction scanning lens 54 is fixed as one lens, and scanning (movement) in the Z direction is performed by the x-y-z stage 12.
A Z stage may also be used.
上記集光レンズ51及びフィールドレンズ52は、必要
な観察視野を得るためのものである。しかし、視野を十
分数れるのであれば、集光レンズ51及びフィールドレ
ンズ52を用いずに、直接対物レンズ53に入射させて
もよいことは明らかである。The condensing lens 51 and field lens 52 are used to obtain a necessary observation field of view. However, it is clear that the light may be made to directly enter the objective lens 53 without using the condenser lens 51 and the field lens 52 as long as the field of view is sufficiently large.
検出部70は、結像レンズ71、−次元リニアセンサ7
2より構成される。ここで、結像レンズ71は、Z方向
走査レンズ54、対物レンズ53、フィールドレンズ5
2.集光レンズ51と組み合わされ、試料付近の集光位
置と検出器(−次元リニアセンサ)72の受光面とは共
役な関係、即ち結像関係になっている。即ち上記光学系
は共焦点光学系を形成している。そして−次元リニアセ
ンサ72は、X走査ミラー33の走査に合わせた向きに
配置されている。ところで、第2図に示すように、X走
査ミラー35を同一の走査ミラー38で行う場合には、
−次元リニアセンサ72に代えてピンホール73と検出
!j!74を用いる。The detection unit 70 includes an imaging lens 71 and a -dimensional linear sensor 7.
Consists of 2. Here, the imaging lens 71 includes a Z-direction scanning lens 54, an objective lens 53, and a field lens 5.
2. It is combined with a condensing lens 51, and the condensing position near the sample and the light receiving surface of the detector (-dimensional linear sensor) 72 have a conjugate relationship, that is, an imaging relationship. That is, the above optical system forms a confocal optical system. The -dimensional linear sensor 72 is arranged in a direction that matches the scanning direction of the X scanning mirror 33. By the way, as shown in FIG. 2, when the same scanning mirror 38 is used as the X scanning mirror 35,
- Detects pinhole 73 instead of dimensional linear sensor 72! j! 74 is used.
更に、上記偏光ビームスプリッタ34により、はんだ試
料14から戻ってくる光と、偏光ビームスプリッタ34
で反射して一次元リニアセンサ72に入る光との干渉を
抑える効果を有する。Furthermore, the polarizing beam splitter 34 separates the light returning from the solder sample 14 from the polarizing beam splitter 34.
This has the effect of suppressing interference with light that is reflected by and enters the one-dimensional linear sensor 72.
検出信号処理部9oは、マイクロコンピュータ91、通
常のメモリ等で形成された検出信号記憶手段92.比較
器93、及びZ座標記憶手段74等から構成される。The detection signal processing unit 9o includes a microcomputer 91, a detection signal storage means 92. It is composed of a comparator 93, a Z coordinate storage means 74, and the like.
上記検出信号記憶手段92は、光束のX、Y走査に合わ
せて、それぞれのx、yの座標に対応して一次元リニア
センサ72より検出される信号の値を記憶すると共に比
較器93から出力される値に更新して記憶するフレーム
メモリである。上記比較器93は、Z方向の走査(移動
)のたびに各XeY座標毎に、−次元リニアセンサ72
より検出されるそれぞれの検出信号と、上記検出信号記
憶手段92に記憶された同じX+3’座標に対応した信
号の値とを比較し、大きい方の値を出力し、上記検出信
号記憶手段92の値を書き換えると同時にそのときのZ
(x、y)座標をZ座標記憶手段94に出力する。これ
により、検出信号が最大となるZ(x、y)座標が、そ
れぞれのXt’j座標毎に、上記Z座標記憶手段94に
記憶される。従って、該2座標記憶手段94に−Xt’
/座標毎、記憶されたZ(x、y)座標は、そのままは
んだ試料14の3次元プロファイルを示すことになる。The detection signal storage means 92 stores the values of the signals detected by the one-dimensional linear sensor 72 corresponding to the respective x and y coordinates in accordance with the X and Y scanning of the luminous flux, and outputs them from the comparator 93. This is a frame memory that updates and stores the value. The comparator 93 detects the -dimensional linear sensor 72 for each XeY coordinate every time it scans (moves) in the Z direction.
Each detection signal detected by the detection signal storage means 92 is compared with the value of the signal corresponding to the same X+3' coordinate stored in the detection signal storage means 92, and the larger value is outputted. At the same time as rewriting the value, the Z at that time
The (x, y) coordinates are output to the Z coordinate storage means 94. Thereby, the Z (x, y) coordinate at which the detection signal is maximum is stored in the Z coordinate storage means 94 for each Xt'j coordinate. Therefore, -Xt' is stored in the two coordinate storage means 94.
The stored Z (x, y) coordinates for each / coordinate directly indicate the three-dimensional profile of the solder sample 14.
そこで、予めプログラムされたX、Y座標の位置のZ(
x、y)座標を次式のように、積分すれば、それが体積
V、即ちはんだ付部のはんだ量になる。Therefore, Z(
If the x, y) coordinates are integrated as shown in the following equation, it becomes the volume V, that is, the amount of solder in the soldered part.
V = fJ Z (x、y)dxdy以上本発明は、
はんだ付部の表面に微小な凹凸があることを利用してい
る。そのため、この微小な凹凸が多い方が、高い精度で
検査をすることができる。そこで、はんだ付けの処理直
後に、酸素ガスを送り、はんだ付は表面を酸化させ、酸
化膜による表面の凹凸を増してはんだ検査をしやすくす
ることができる。このようにはんだ表面を酸化させるこ
とによって微小な凹凸が増してはんだ表面が鏡面状態か
らくすんできて散乱光が生じやすくなる。V = fJ Z (x, y) dxdy or more The present invention
It takes advantage of the fact that there are minute irregularities on the surface of the soldered part. Therefore, the more microscopic irregularities there are, the more accurate the inspection can be. Therefore, immediately after the soldering process, oxygen gas is sent to oxidize the surface during soldering, thereby increasing the unevenness of the surface due to the oxide film and making it easier to inspect the solder. By oxidizing the solder surface in this way, minute irregularities increase, the solder surface changes from a mirror-like state to a dull state, and scattering light becomes more likely to occur.
また、はんだの表面の酸化を促進させる方法として、上
記はんだに酸化剤を混入させる方法がある。このように
はんだに酸化剤を混入させることによってはんだ表面を
酸化しやすくして微小な凹凸を形成し、散乱光を生じや
すくすることができる。Further, as a method of promoting oxidation of the surface of the solder, there is a method of mixing an oxidizing agent into the solder. By mixing an oxidizing agent into the solder in this way, the solder surface can be easily oxidized to form minute irregularities, thereby making it easier to generate scattered light.
次に上記実施例の作用・動作について具体的に説明する
。即ち、はんだ試料14をステージ部10に載置する。Next, the function and operation of the above embodiment will be specifically explained. That is, the solder sample 14 is placed on the stage section 10.
この際、予め設計データ等に基いて作成され、且つ入力
されたプログラムによりマイクロコンピュータ91は指
令をX−Y−Zステージコントローラ13に与え、x−
y−zステージコントローラ13はステージ10を制御
してはんだ試料14をプログラムされたX+’/l z
位置(各はんだ試料14毎の位置)に動かす、そしてマ
イクロコンピュータ91は駆動指令をX走査駆動系36
とX走査駆動系37とに与え、X走査駆動系36はX走
査ミラー33を回動させ、X走査駆動系37はY走査ミ
ラー35を回動させる。−方例えばHe −N eレー
ザ光源31から発振されたHe−Neレーザビームは、
ビームエキスパンダ32で特定の拡がりをもった光束(
ビーム)に変換されてX走査ミラー33でX方向に走査
され、特定方向に直線偏光したレーザビームだけが偏光
ビームスプリッタ34を通過してY走査ミラー35でY
方向に走査され、光学系部50に入射する。At this time, the microcomputer 91 gives commands to the X-Y-Z stage controller 13 according to a program created and input in advance based on design data, etc.
The y-z stage controller 13 controls the stage 10 to move the solder sample 14 to the programmed X+'/l z
position (position for each solder sample 14), and the microcomputer 91 sends the drive command to the X-scan drive system 36.
and the X-scan drive system 37, the X-scan drive system 36 rotates the X-scan mirror 33, and the X-scan drive system 37 rotates the Y-scan mirror 35. - For example, the He-Ne laser beam oscillated from the He-Ne laser light source 31 is
The beam expander 32 produces a light beam with a specific spread (
Only the laser beam linearly polarized in a specific direction passes through the polarizing beam splitter 34 and is scanned in the X direction by the X scanning mirror 33.
The light is scanned in the direction and enters the optical system section 50.
入射された直線偏光(例えばS偏光)されたレーザビー
ムが集光レンズ51により゛フィールドレンズ52上に
集光され、この像が対物レンズ53及び2方向走査(移
動)レンズ54によりはんだ試料14付近に結像される
。ここで、対物レンズ53とZ方向走査(移動)レンズ
54との間の直線偏光レーザ光束(ビーム)は、平行光
束になるように形成されているので、2方向走査(移動
)レンズ54からはんだ試料14上の集光点までの距離
しは常に一定に保たれている。そしてはんだ試料14の
表面から発生する正反射光と散乱反射光とが生じる。し
かし、正反射光は上記照射集光された直線偏光(例えば
S偏光)として戻っていき。An incident linearly polarized (for example, S-polarized) laser beam is focused onto a field lens 52 by a condensing lens 51, and this image is focused near the solder sample 14 by an objective lens 53 and a bidirectional scanning (moving) lens 54. is imaged. Here, since the linearly polarized laser light flux (beam) between the objective lens 53 and the Z-direction scanning (moving) lens 54 is formed to be a parallel light flux, the solder is emitted from the two-direction scanning (moving) lens 54. The distance to the focal point on the sample 14 is always kept constant. Specularly reflected light and scattered reflected light are generated from the surface of the solder sample 14. However, the specularly reflected light returns as linearly polarized light (for example, S-polarized light) that has been irradiated and focused.
散乱反射光は上記直線偏光成分(例えばS偏光)と該直
線偏光に対して直角な偏光成分(例えばP偏光)を有し
て戻っていく。従って、はんだ試料の表面で反射して戻
る光の像はフィールドレンズ52上に結像され、集光レ
ンズ51を通してY走査ミラー35で反射走査され、偏
光ビームスプリンタ34により正反射光であるS偏光は
遮光され、散乱反射光に含まれるP偏光のみが反射され
て検出部70に入射し、結像レンズ71により一次元リ
ニアセンサ72上に結像され、−次元リニアセンサ72
により光像が受光され、−次元リニアセンサ72から信
号が検出される。The scattered reflected light returns having the above-mentioned linearly polarized light component (for example, S-polarized light) and a polarized light component (for example, P-polarized light) perpendicular to the linearly polarized light. Therefore, the image of the light reflected from the surface of the solder sample and returned is formed on the field lens 52, reflected and scanned by the Y scanning mirror 35 through the condensing lens 51, and S-polarized light, which is specularly reflected light, is transmitted by the polarization beam splinter 34. is blocked, and only the P-polarized light included in the scattered reflected light is reflected and enters the detection unit 70, and is imaged on the one-dimensional linear sensor 72 by the imaging lens 71, and then the -dimensional linear sensor 72
An optical image is received by the -dimensional linear sensor 72, and a signal is detected by the -dimensional linear sensor 72.
はんだ試料14からの反射光を検出し、検出信号記憶手
段92に記憶する。The reflected light from the solder sample 14 is detected and stored in the detection signal storage means 92.
更に、2方向走査駆動系55により、集光点をZ方向に
1ステツプ走査し、上記のX、Y走査をする。このとき
、検出信号と、既に記憶されている検出信号とを比較器
93により比較し、大きな方の値を検出信号記憶手段9
2に記憶し、同時にその時の2の値Z(x+y)をZ座
標記憶手段94に記憶する。Further, the two-direction scanning drive system 55 scans the focal point one step in the Z direction, and performs the above-mentioned X and Y scanning. At this time, the detection signal and the already stored detection signal are compared by the comparator 93, and the larger value is selected by the detection signal storage means 9.
At the same time, the value Z(x+y) of 2 at that time is stored in the Z coordinate storage means 94.
以下、この動作を2を1ステツプずつ走査しながら繰り
返す。こうして作られた3次元形状から所定欠陥のはん
だ量を積分により算出する。Thereafter, this operation is repeated while scanning 2 one step at a time. From the three-dimensional shape created in this way, the amount of solder in a predetermined defect is calculated by integration.
上記走査光作成部30及び光学系部5oに形成された共
焦点光学系を用いた光走査形顕微鏡部は、照明光束の開
口数(N、A、:NumericaI Apertu
re)によって焦点深度が決定される。焦点位置からは
んだ試料面が正負のいずれの方向でも遠ざかった場合に
は、検出信号が弱くなる。従って、はんだ試料14と光
焦点位置を相対的にZ方向に走査(移動)して検出信号
が最大となる位置のZ座標を検出信号処理部90におい
て検出すれば、はんだの表面の2座l1z(x、y)と
なる0本発明のようにはんだ材部の検査では、Xyy方
向に10μm程度2方向に、数μm程度の分解能があれ
ば良く、また検査対象の大きさから数m〜数Loin程
度の視野が必要となる。The optical scanning microscope section using the confocal optical system formed in the scanning light generating section 30 and the optical system section 5o has a numerical aperture (N, A,: Numerical Apertu) of the illumination light beam.
re) determines the depth of focus. When the solder sample surface moves away from the focal position in either positive or negative directions, the detection signal becomes weaker. Therefore, if the solder sample 14 and the optical focal position are scanned (moved) relative to each other in the Z direction and the Z coordinate of the position where the detection signal is maximized is detected in the detection signal processing section 90, the position l1z on the surface of the solder is detected. (x, y) 0 When inspecting a solder material part as in the present invention, it is sufficient to have a resolution of about 10 μm in the Xyy direction and several μm in two directions, and depending on the size of the object to be inspected, it is sufficient to have a resolution of several μm to several meters. A line-of-sight field of view is required.
この視野と分解能を得るために、対物レンズ53として
顕微鏡用の対物レンズではなく、フィルム転写用のレン
ズを用いている。具体的には、例えば波長λ=633
nmのHe−Neレーザを用い5対物レンズ53として
N、A、=0.15のレンズを用いた場合の焦点深度Δ
Zは次の式(1)で算出できる。In order to obtain this field of view and resolution, the objective lens 53 is not an objective lens for a microscope, but a lens for film transfer. Specifically, for example, the wavelength λ=633
Depth of focus Δ when using a He-Ne laser of nm and using a lens with N, A, = 0.15 as the 5 objective lens 53
Z can be calculated using the following equation (1).
ΔZ=0.5X(λハ、A、)2:8.9(u+)
(1)次に、はんだ表面が鏡面に近いために、正反射
光が検出器に入ってくる場合と、入って来ない場合で、
何桁ものダイナミックレンジが必要になるという課題を
解決するための、He −N eレーザ光源31.ビー
ムエキスパンダ32、及び偏光ビームスプリッタ34か
らなる偏光照明と、2方向走査レンズ54.対物レンズ
53.フィールドレンズ52、集光レンズ51、偏光ビ
ームスプリッタ34.結像レンズ71.及び−次元リニ
アセンサ72よりなる偏光検出系との作用について説明
する。即ち、照明された表面が理想的な鏡面の場合、そ
の反射光は入射・射出角度と、材料の屈折率により決定
される方向に偏光して反射する。ΔZ=0.5X(λc,A,)2:8.9(u+)
(1) Next, because the solder surface is close to a mirror surface, there are cases in which specularly reflected light enters the detector and cases in which it does not enter the detector.
A He-N e laser light source 31. to solve the problem of requiring a dynamic range of several orders of magnitude. Polarized illumination consisting of a beam expander 32 and a polarized beam splitter 34, and a two-way scanning lens 54. Objective lens 53. Field lens 52, condensing lens 51, polarizing beam splitter 34. Imaging lens 71. The interaction with the polarization detection system consisting of the and -dimensional linear sensor 72 will be explained. That is, when the illuminated surface is an ideal mirror surface, the reflected light is polarized and reflected in a direction determined by the incident and exit angles and the refractive index of the material.
これの偏光角を、上記の例について計算してみる。入射
角θi、入射面と入射光束の偏光面のなす角をαi、は
んだの屈折率をnsとしたとき、反射光束の偏光面と入
射面とのなす角α。は以下の(2)式で算出できる。Let's calculate this polarization angle for the above example. When the angle of incidence is θi, the angle between the plane of incidence and the plane of polarization of the incident beam is αi, and the refractive index of the solder is ns, the angle α between the plane of polarization of the reflected beam and the plane of incidence is α. can be calculated using the following equation (2).
S = sin a i・(−sin (θi−θi’
)/5in(θi+θ1l)p =cos a i+(
tan(θi−θi’)/1an(θi+θ1j)n
sinθi’ = sinθ1
tanαo ” S / p
・ ・ ・ ・ (2)
そこで対物レンズ53がN、A、=0.15の場合、正
反射光がレンズ内に戻ってくるθjの最大値は8.6°
である。このときはんだの屈折率を4.0として
α。−αiは、αj=45°のとき最大となり、α。−
αi=0.32”となる。この角度変化は、以下の式(
3)に示される成分だけ偏光が乱される。S = sin a i・(-sin (θi−θi'
)/5in(θi+θ1l)p = cos a i+(
tan(θi-θi')/1an(θi+θ1j)n
sinθi' = sinθ1 tanαo ” S / p ・ ・ ・ ・ (2) Therefore, if the objective lens 53 has N, A, = 0.15, the maximum value of θj at which the specularly reflected light returns into the lens is 8.6. °
It is. At this time, the refractive index of the solder is assumed to be 4.0. −αi is maximum when αj=45°, and α. −
αi=0.32''. This angle change is expressed by the following formula (
The polarized light is disturbed by the component shown in 3).
5in(α。−αi)#0.0055 ・ ・ ・ ・
(3)即ち、偏光が乱される成分ははずか0.5%で
ある。この事実に着目すると、検出光学系側に偏光フィ
ルタ34を設置すると、正反射光の99゜5%まで遮光
することができる。ここで、式(2)において、θiが
例えば60’の場合。5in (α.-αi) #0.0055 ・ ・ ・ ・
(3) That is, the component that disrupts polarization is only 0.5%. Focusing on this fact, if the polarizing filter 34 is installed on the detection optical system side, up to 99.5% of the specularly reflected light can be blocked. Here, in equation (2), when θi is, for example, 60'.
α。−α1=20@
sin (α0−α1)=0.34
となり、偏光フィルタを入れても、正反射光の66%し
か遮光できないことを考えると、本発明が照明光学系の
N、A、も考慮に入れた特殊な条件(上記の関係から対
物レンズ53として視野を拡大して対物レンズ53のN
、A、を0.2程度以下にした。)のときに成立するも
のであることがわかる。即ち、はんだ試料14のように
表面に微小凹凸があり、実験によるとはんだ試料表面か
ら散乱反射された散乱反射光には直線偏光(S偏光)の
10〜20%の成分が90”回転した方向の偏光成分(
P偏光)に変換されている。またはんだ試料14の表面
に微小な凹凸があるため、入射方向に対して一180°
の方向まで散乱する光が存在する。(E、1lolf他
:Pr1nciples of 0ptics pp9
50−962参照)
以上前記実施例のように、偏光を利用した場合、はんだ
試料14の表面で反射した正反射光が検出部70に入る
場合と入らない場合とのダイナミックレンジを3〜4桁
減らすことができる。従って、2方向に走査した場合の
はんだ試料14の表面から検出される光の強度を強める
ことができ、センサ72から得られる信号のピーク位置
を比較手段93は正しく求めることができ、その結果メ
モリ94ははんだ試料14の表面の3次元形状を正しく
算出することができる。α. −α1=20@sin (α0−α1)=0.34, and considering that even if a polarizing filter is included, only 66% of the specularly reflected light can be blocked, the present invention can also reduce N and A of the illumination optical system. Special conditions taken into consideration (from the above relationship, the field of view is expanded as the objective lens 53, and the N of the objective lens 53 is
, A, was set to about 0.2 or less. ), it can be seen that it holds true when. In other words, the surface of solder sample 14 has minute irregularities, and experiments have shown that in the scattered reflected light from the solder sample surface, 10 to 20% of linearly polarized light (S-polarized light) has a direction rotated by 90''. The polarization component of (
P-polarized light). Since there are minute irregularities on the surface of the solder sample 14,
There is light that is scattered in the direction of . (E, 1lolf et al.: Pr1nciples of 0ptics pp9
50-962) As in the above embodiment, when polarized light is used, the dynamic range between when the specularly reflected light reflected from the surface of the solder sample 14 enters the detection section 70 and when it does not enter the detection section 70 can be increased by 3 to 4 orders of magnitude. can be reduced. Therefore, the intensity of the light detected from the surface of the solder sample 14 when scanning in two directions can be increased, and the comparing means 93 can correctly determine the peak position of the signal obtained from the sensor 72, and as a result, the memory 94 can correctly calculate the three-dimensional shape of the surface of the solder sample 14.
またはんだ試料14の表面形状を検出する際、はんだ試
料14の表面の微小な凹凸から生じる散乱光強度を高く
して正反射光の成分を低くするためには、照明光の波長
を短く(可視光より波長を短<700nm以下)して散
乱光強度を高くした方が望ましい、これは前記式(2)
及び(EJolf他:Pr1nciples of 0
ptics pp950−962)から明らかである。When detecting the surface shape of the solder sample 14, it is necessary to shorten the wavelength of the illumination light (visible It is preferable to increase the intensity of the scattered light by making the wavelength shorter than that of the light (<700 nm or less), which is expressed by the above formula (2).
and (EJolf et al.: Pr1ciples of 0
ptics pp950-962).
次に前記のようにして検出されたはんだ試料14の3次
元形状から、はんだ検査をするアルゴリズムの1例を第
5図乃至第7図を用いて説明する。Next, an example of an algorithm for inspecting solder based on the three-dimensional shape of the solder sample 14 detected as described above will be explained with reference to FIGS. 5 to 7.
第5図ははんだ試料14の斜視図である。正常部121
、はんだ少量部122、はんだ多量部123、はんだ不
良部124が存在する。第6図は第5図の側面図である
。ウィンドウ125.126.127.128及び切り
出し線129,130.131,132を重ねて示しで
ある。第7図(a)は正常部121の断面図、同図(b
)ははんだ少量部122の断面図、同図(c)ははんだ
多量部123の断面図、同図(d)ははんだ不良部12
4の断面図である。また、第8図は切り呂し線129.
130.131.132部の本発明による検出結果であ
る。第9図は第8図の微分値である。これは閾値133
により良否を判定することができる。FIG. 5 is a perspective view of the solder sample 14. Normal part 121
, a small amount of solder portion 122, a large amount of solder portion 123, and a defective solder portion 124 are present. FIG. 6 is a side view of FIG. 5. Windows 125, 126, 127, and 128 and cutting lines 129, 130, 131, and 132 are shown overlapping each other. FIG. 7(a) is a sectional view of the normal part 121, and FIG. 7(b)
) is a cross-sectional view of the small amount of solder portion 122, (c) is a cross-sectional view of the large amount of solder portion 123, and (d) is a cross-sectional view of the solder defective portion 12.
4 is a sectional view of FIG. In addition, FIG. 8 shows the cut line 129.
These are the detection results of 130.131.132 parts according to the present invention. FIG. 9 shows the differential values of FIG. This is the threshold 133
It is possible to judge whether it is good or bad.
第5図に示したはんだ試料14を検査する場合を考える
。マイクロコンピュータ91には、予めプリント基板の
設計データから検査すべきはんだ付部の位置がプログラ
ムされている。Consider the case where the solder sample 14 shown in FIG. 5 is to be inspected. The positions of the soldered parts to be inspected are programmed in advance in the microcomputer 91 from design data of the printed circuit board.
このプログラムに従って、メモリ94上に生成された3
次元形状の所定の位置に、ウィンド125〜128を設
けて、ウィンド内の体積をzmz(x、y)を積分する
ことによって算出する。3 generated on the memory 94 according to this program.
Windows 125 to 128 are provided at predetermined positions in the dimensional shape, and the volume within the window is calculated by integrating zmz(x, y).
この値が所定の範囲にあれば、良品とする。更にウィン
ド内の切り出し線129〜132の形状を求めて、その
微分値が第8図(b)、(c)。If this value is within a predetermined range, the product is considered non-defective. Furthermore, the shapes of the cutting lines 129 to 132 within the window are determined, and the differential values thereof are shown in FIGS. 8(b) and 8(c).
(d)のように不連続に変わっている場合を不良とし、
同図(a)に示すように、滑らかに変化している場合を
良品とする。If it changes discontinuously like (d), it is considered defective.
As shown in FIG. 5(a), a case where the change is smooth is considered to be a good product.
第3図に本発明の第3の実施例を示す。第1の実施例は
正反射光を偏光板により遮光したのに対し、第3の実施
例は正反射光を積極的に取り込んでいる。即ち第3図に
示したように1球面ミラー56をその中心が集光点57
に一致するように設定し、はんだ試料14の表面上の対
物レンズ58による集光点57から対物レンズ58に入
射しない方向に射出した光束を球面ミラー56で集光点
57に向かって反射させて対物レンズ58の視野内に戻
す構成とした。この構成により、はんだ試料14の表面
の向きに対するダイナミックレンジを緩和した。即ち、
はんだ試料14の表面の向きに影響されることなく、乱
反射した光の殆ど全てが対物レンズ58の視野内に入り
込み、はんだ試料表面の3次元形状を高感度で検出する
ことができる。ここで集光点57は、固定してはんだ試
料14を有する配線基板をした試料支持台11をX・Y
−Zステージ12を駆動制御して走査(移動)させる必
要がある。従ってX走査駆動rfX36、Y走査駆動系
37.Z走査駆動系55を省くことができる。また対物
レンズ53とZ方向走査レンズ54は1合せて対物レン
ズ58とすることができる。この方法は、はんだ試料1
4を有する配線基板を載せた試料支持台11をx−y−
zステージ12を駆動制御して走査するため、このx−
Y・2ステージ12として大きく、且つ高精度のものが
要求される。FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In the first embodiment, specularly reflected light is blocked by a polarizing plate, whereas in the third embodiment, specularly reflected light is actively taken in. That is, as shown in FIG.
The beam is set to coincide with the focal point 57 of the objective lens 58 on the surface of the solder sample 14, and the light beam emitted in a direction that does not enter the objective lens 58 is reflected toward the focal point 57 by the spherical mirror 56. The structure is such that it returns to the field of view of the objective lens 58. With this configuration, the dynamic range with respect to the surface orientation of the solder sample 14 is relaxed. That is,
Almost all of the diffusely reflected light enters the field of view of the objective lens 58 without being affected by the orientation of the surface of the solder sample 14, allowing the three-dimensional shape of the solder sample surface to be detected with high sensitivity. Here, the condensing point 57 is fixed to the sample support stand 11, which is a wiring board having the solder sample 14, in the X and Y directions.
- It is necessary to drive and control the Z stage 12 to scan (move) it. Therefore, the X scan drive rfX36, the Y scan drive system 37. The Z scanning drive system 55 can be omitted. Further, the objective lens 53 and the Z direction scanning lens 54 can be combined into an objective lens 58. This method uses solder sample 1
The sample support stand 11 on which the wiring board with 4 is placed is
This x-
The Y.2 stage 12 is required to be large and highly accurate.
第4図に本発明の第4の実施例を示す。即ち、第4の実
施例は、第1及び第2の実施例に示す偏光素子(偏光ビ
ームスプリンタ34)の代わりに正反射光を空間フィル
タ59によって遮光するものである。これにより、はん
だ試料表面上の集光点からの散乱反射光の像がセンサ(
検出器)74によって検出され、第1図及び第2図に示
した装置と同様な作用効果を有する。即ち例えばHe−
Neレーザ光源31より射出したレーザ光は、ビームエ
キスパンダ32によりビーム径が拡大されて対物レンズ
53とZ方向走査レンズ54との間に設置されたミラー
(空間フィルタの役目もする。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. That is, in the fourth embodiment, specularly reflected light is blocked by a spatial filter 59 instead of the polarizing element (polarized beam splinter 34) shown in the first and second embodiments. This allows the sensor (
It is detected by a detector) 74 and has the same effect as the device shown in FIGS. 1 and 2. That is, for example, He-
The beam diameter of the laser beam emitted from the Ne laser light source 31 is expanded by a beam expander 32, and a mirror (also serving as a spatial filter) is installed between the objective lens 53 and the Z-direction scanning lens 54.
)59により反射して、Z走査駆動系55で走査駆動さ
れるZ方向走査レンズ54を介してはんだ試料14の表
面上に集光する。ここで、He−Neレーザ31、ビー
ムエキスパンダ32.ミラー59、対物レンズ53.及
びZ方向走査レンズ54を2次元的(x,方向、及びY
方向)に固定した場合、x−y−zステージ12をX方
向、及びY方向に走査しても良いことは明らかである。) 59 and is focused on the surface of the solder sample 14 via the Z-direction scanning lens 54 which is scan-driven by the Z-scanning drive system 55. Here, a He-Ne laser 31, a beam expander 32. Mirror 59, objective lens 53. and Z direction scanning lens 54 two-dimensionally (x, direction, and
It is clear that the x-y-z stage 12 may be scanned in the X direction and the Y direction if the stage 12 is fixed in the X direction and the Y direction.
また、検出系70は、第2図に示す実施例と同様に、ピ
ンホール73、及びセンサ74を用いている。このセン
サ74は一次元リニアセンサである必要もないことは明
らかである。Further, the detection system 70 uses a pinhole 73 and a sensor 74, similar to the embodiment shown in FIG. It is clear that this sensor 74 need not also be a one-dimensional linear sensor.
本発明によれば、基板上のはんだ付部の外観検査におい
て、低N、A、の対物レンズを用いた共焦点光学系を有
する顕微鏡で、正反射光を偏光素子または空間フィルタ
により遮光して鏡面に近いはんだ試料表面の立体形状を
計測するようにしたので、はんだ量を算出でき、信頼性
の高く、且つ高速度ではんだ付部について検査すること
ができる効果を奏する。According to the present invention, when inspecting the appearance of soldered parts on a board, a microscope having a confocal optical system using a low N, A objective lens is used to block specularly reflected light with a polarizing element or a spatial filter. Since the three-dimensional shape of the solder sample surface, which is close to a mirror surface, is measured, the amount of solder can be calculated, and the soldered portion can be inspected with high reliability and at high speed.
第1図は本発明のはんだ付部の外観検査装置の一実施例
を示した構成図、第2図は本発明のはんだ付部の外観検
査装置の第2の実施例を示した構成図、第3図は本発明
のはんだ付部の外観検査装置の第3の実施例を示した構
成図、第4図は本発明のはんだ付部の外観検査装置の第
3の実施例を示した構成図、第5図は本発明に係るはん
だ試料を示した斜視図、第6図は第5図の平面図、第7
図は本発明に係るはんだ試料を示した側面図、第8図は
第7図に示すはんだ試料を本発明により算出された形状
信号波形を示す図、第9図は第8図に示す形状信号を微
分して得られる微分信号波形を示す図である。
10・・・ステージ部 11・・・試料支持台12
−X −Y −Zステージ l 3−X −Y −ZX
チーシコントローラ
14・・はんだ試料 30・・・走査光作成部31
・・レーザ光源 32・・・ビームエキスパンダ3
3・・・X走査ミラー 34・・・偏光ビームスプリ
ッタ
35・・・Y走査ミラー 50・・・光学系部51・
集光レンズ 52・・・フィールドレンズ53・・
・対物レンズ 54・・・2方向走査レンズ7o・
・検出部 71・・・結像レンズ72・・・−
次元リニアセンサ
90・・・検出信号処理部 91・・・マイクロコンビ
ュータ
享
2
r力
第
聞
Gり
第
(b)
乙
(C)
(d)FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the soldering part visual inspection apparatus of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the soldering part visual inspection apparatus of the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the soldering part visual inspection apparatus of the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram showing the third embodiment of the soldering part visual inspection apparatus of the present invention. 5 is a perspective view showing a solder sample according to the present invention, FIG. 6 is a plan view of FIG. 5, and FIG.
The figure is a side view showing the solder sample according to the present invention, Figure 8 is a diagram showing the shape signal waveform calculated by the present invention for the solder sample shown in Figure 7, and Figure 9 is the shape signal waveform shown in Figure 8. It is a figure which shows the differential signal waveform obtained by differentiating. 10... Stage section 11... Sample support stand 12
-X -Y -Z stage l 3-X -Y -ZX
Chip controller 14...Solder sample 30...Scanning light generator 31
...Laser light source 32...Beam expander 3
3...X scanning mirror 34...Polarizing beam splitter 35...Y scanning mirror 50...Optical system section 51.
Condensing lens 52...Field lens 53...
・Objective lens 54...2-direction scanning lens 7o・
・Detection unit 71...imaging lens 72...-
Dimensional linear sensor 90...Detection signal processing unit 91...Microcomputer Kyo 2 R force number G number (b) Otsu (C) (d)
Claims (18)
線偏光の微小スポット光を上記はんだ付部に対して2次
元的に走査しながら対物レンズを通して照射し、上記は
んだ付部の表面から反射した光の内、対物レンズを通し
て結像される正反射光の像を偏光素子により遮光して散
乱光の像を光電変換手段により受光して信号として検出
し、上記微小スポット光を相対的に高さ方向に移動させ
て上記信号が最大となる高さの値Z(x,y)を2次元
的な座標(x,y)に対して求め、この求められた高さ
の値Z(x,y)から上記はんだ付部について検査する
ことを特徴とするはんだ付部の外観検査方法。1. A board having a soldered part was placed on a stage, and a minute spot of linearly polarized light was irradiated through an objective lens while scanning the soldered part two-dimensionally, and reflected from the surface of the soldered part. Among the light, the image of specularly reflected light that is formed through the objective lens is blocked by a polarizing element, and the image of the scattered light is received by a photoelectric conversion means and detected as a signal. The height value Z (x, y) at which the above signal becomes maximum when moving in the direction is determined for the two-dimensional coordinates (x, y), and this determined height value Z (x, y ) A method for inspecting the appearance of a soldered part, characterized by inspecting the soldered part.
を特徴とする請求項1記載のはんだ付部の外観検査方法
。2. N. of the above objective lens. A. 2. The method for visually inspecting a soldered part according to claim 1, wherein: 0.2 or less.
射した光の内、上記対物レンズの視野より拡がった光を
上記照射集光点に反射させることを特徴とする請求項1
記載のはんだ付部の外観検査方法。3. Claim 1 further characterized in that a spherical reflecting mirror reflects light that has expanded beyond the field of view of the objective lens, out of the light reflected from the surface of the soldering part, to the irradiation condensing point.
Appearance inspection method for soldered parts described.
あることを特徴とする請求項1記載のはんだ付部の外観
検査方法。4. 2. The method for visually inspecting a soldered part according to claim 1, wherein the irradiation light is a laser beam having a wavelength shorter than that of visible light.
小スポットのレーザ光を上記はんだ付部に対して2次元
的に走査しながら対物レンズを通して照射し、上記はん
だ付部の表面から反射した光の内、対物レンズを通して
結像される正反射光の像を空間フィルタにより遮光して
散乱光の像を光電変換手段により受光して信号として検
出し、上記微小スポットレーザ光を相対的に高さ方向に
移動させて上記信号が最大となる高さの値Z(x,y)
を2次元的な座標(x,y)に対して求め、この求めら
れた高さの値Z(x,y)から上記はんだ付部について
検査することを特徴とするはんだ付部の外観検査方法。5. A board with a soldered part is placed on a stage, and a minute spot of laser light is irradiated through an objective lens while scanning the soldered part two-dimensionally, and the light reflected from the surface of the soldered part is detected. The specularly reflected light image formed through the objective lens is blocked by a spatial filter, and the scattered light image is received by a photoelectric conversion means and detected as a signal. The height value Z (x, y) at which the above signal is maximum when moving in the direction
is determined for two-dimensional coordinates (x, y), and the soldered portion is inspected from the determined height value Z(x, y). .
を特徴とする請求項5記載のはんだ付部の外観検査方法
。6. N. of the above objective lens. A. 6. The method for visually inspecting a soldered part according to claim 5, wherein: 0.2 or less.
射した光の内、上記対物レンズの視野より拡がった光を
上記照射集光点に反射させることを特徴とする請求項5
記載のはんだ付部の外観検査方法。7. Claim 5, further comprising a spherical reflecting mirror that reflects light that has expanded beyond the field of view of the objective lens, out of the light reflected from the surface of the soldering part, to the irradiation condensing point.
Appearance inspection method for soldered parts described.
あることを特徴とする請求項5記載のはんだ付部の外観
検査方法。8. 6. The method for visually inspecting a soldered part according to claim 5, wherein the irradiation light is a laser beam having a wavelength shorter than that of visible light.
テージと、直線偏光の微小スポット光を上記はんだ付部
に対して2次元的に走査しながら対物レンズを通して照
射する照射手段と、上記はんだ付部の表面から反射した
光の内、対物レンズを通して結像される正反射光像を偏
光素子により遮光して散乱光像を光電変換手段により受
光して信号として検出する検出手段と、上記微小スポッ
ト光を相対的に高さ方向に移動させる移動手段と、該移
動手段によって微小スポット光を相対的に高さ方向に移
動させて上記検出手段から検出される信号が最大となる
高さの値Z(x,y)を2次元的な座標(x,y)に対
して求める高さ検出手段と、該高さ検出手段によって求
められた高さの値Z(x,y)から上記はんだ付部につ
いて検査する検査手段とを備えたことを特徴とするはん
だ付部の外観検査装置。9. a stage on which a board having a soldering part is placed and positioned; an irradiation means for irradiating the soldering part with a minute spot of linearly polarized light while scanning the soldering part two-dimensionally through an objective lens; a detection means for blocking a specularly reflected light image formed through an objective lens out of the light reflected from the surface of the object with a polarizing element and receiving a scattered light image by a photoelectric conversion means and detecting it as a signal; a moving means for relatively moving the light spot in the height direction, and a height value Z( x, y) with respect to the two-dimensional coordinates (x, y), and the height value Z(x, y) found by the height detection means for the soldering part. 1. An appearance inspection device for a soldered part, comprising an inspection means for inspection.
.を0.2以下にして形成したことを特徴とする請求項
9記載のはんだ付部の外観検査装置。10. N of the objective lens of the irradiation means and detection means. A
.. 10. The apparatus for inspecting the appearance of a soldered part according to claim 9, wherein the soldering part is formed with a value of 0.2 or less.
上記対物レンズの視野より拡がった光を上記照射集光点
に反射させる球面反射鏡を備えたことを特徴とする請求
項9記載のはんだ付部の外観検査装置。11. Furthermore, among the light reflected from the surface of the soldering part,
10. The soldering part visual inspection apparatus according to claim 9, further comprising a spherical reflecting mirror that reflects light spread out from the field of view of the objective lens to the irradiation condensing point.
長を短くしたレーザ光で形成したことを特徴とする請求
項9記載のはんだ付部の外観検査装置。12. 10. The soldering part visual inspection apparatus according to claim 9, wherein the irradiation means is a laser beam having a wavelength shorter than that of visible light.
ドを設定し、該ウインド内について検査するように構成
したことを特徴とする請求項9記載のはんだ付部の外観
検査装置。13. 10. The soldering part external appearance inspection apparatus according to claim 9, wherein the inspection means is configured to set a window based on design data and inspect the inside of the window.
ステージと、微小スポットレーザ光を上記はんだ付部に
対して2次元的に走査しながら対物レンズを通して照射
する照射手段と、上記はんだ付部の表面から反射した光
の内、対物レンズを通して正反射光像を空間フィルタに
より遮光して散乱光像を光電変換手段により受光して信
号として検出する検出手段と、上記微小スポットレーザ
光を相対的に高さ方向に移動させる移動手段と、該移動
手段によって微小スポットレーザ光を相対的に高さ方向
に移動させて上記検出手段から検出される信号が最大と
なる高さの値Z(x,y)を2次元的な座標(x,y)
に対して求める高さ検出手段と、該高さ検出手段によっ
て求められた高さの値Z(x,y)から上記はんだ付部
について検査する検査手段とを備えたことを特徴とする
はんだ付部の外観検査装置。14. a stage on which a board having a soldered part is placed and positioned; an irradiation means for irradiating the soldered part with a minute spot laser beam through an objective lens while scanning the soldered part two-dimensionally; and a surface of the soldered part. A detection means for blocking a specularly reflected light image through an objective lens with a spatial filter and detecting the scattered light image by a photoelectric conversion means and detecting it as a signal; a moving means for moving in the horizontal direction; and a height value Z (x, y) at which the signal detected by the detecting means is maximum when the moving means relatively moves the minute spot laser beam in the height direction. is the two-dimensional coordinate (x, y)
A soldering device characterized by comprising: a height detecting means for determining the height of the soldering portion; and an inspecting means for inspecting the soldered portion from the height value Z(x, y) determined by the height detecting means. department's visual inspection equipment.
.を0.2以下にして形成したことを特徴とする請求項
14記載のはんだ付部の外観検査装置。15. N of the objective lens of the irradiation means and detection means. A
.. 15. The soldering part visual inspection apparatus according to claim 14, wherein the soldering part appearance inspection apparatus is formed with a value of 0.2 or less.
上記対物レンズの視野より拡がった光を上記照射集光点
に反射させる球面反射鏡を備えたことを特徴とする請求
項14記載のはんだ付部の外観検査装置。16. Furthermore, among the light reflected from the surface of the soldering part,
15. The soldering part visual inspection apparatus according to claim 14, further comprising a spherical reflecting mirror that reflects light spread out from the field of view of the objective lens to the irradiation condensing point.
長を短くしたレーザ光で形成したことを特徴とする請求
項14記載のはんだ付部の外観検査装置。17. 15. The soldering part visual inspection apparatus according to claim 14, wherein the irradiation means is a laser beam whose wavelength is shorter than that of visible light.
ドを設定し、該ウインド内について検査するように構成
したことを特徴とする請求項14記載のはんだ付部の外
観検査装置。18. 15. The soldering part visual inspection apparatus according to claim 14, wherein the inspection means is configured to set a window based on design data and inspect the inside of the window.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02601690A JP3251276B2 (en) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | Appearance inspection method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02601690A JP3251276B2 (en) | 1990-02-07 | 1990-02-07 | Appearance inspection method and apparatus |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001107932A Division JP3314781B2 (en) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | Appearance inspection method of soldered part |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03231105A true JPH03231105A (en) | 1991-10-15 |
| JP3251276B2 JP3251276B2 (en) | 2002-01-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09113236A (en) * | 1995-10-16 | 1997-05-02 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Three-dimensional measuring method and its indication method and three-dimensional measuring device |
| JPH09289373A (en) * | 1996-04-22 | 1997-11-04 | Shimu:Kk | Device for inspecting external appearance of soldering |
| JP2007285839A (en) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Mitsutoyo Corp | Optical apparatus, and optical displacement measuring instrument |
| US7525668B2 (en) | 2005-04-14 | 2009-04-28 | Panasonic Corporation | Apparatus and method for appearance inspection |
| CN111474173A (en) * | 2020-04-26 | 2020-07-31 | 山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队 | Method and system for determining transparent mineral protrusion grade in rock and application |
| JP2021004873A (en) * | 2019-05-22 | 2021-01-14 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Optical imaging and scanning of hole |
-
1990
- 1990-02-07 JP JP02601690A patent/JP3251276B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7525668B2 (en) | 2005-04-14 | 2009-04-28 | Panasonic Corporation | Apparatus and method for appearance inspection |
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| CN111474173A (en) * | 2020-04-26 | 2020-07-31 | 山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队 | Method and system for determining transparent mineral protrusion grade in rock and application |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3251276B2 (en) | 2002-01-28 |
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