JPH07120237A

JPH07120237A - 画像認識装置

Info

Publication number: JPH07120237A
Application number: JP5264454A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Honda; 素春本多
Original assignee: Nichiden Machinery Ltd
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1995-05-12
Also published as: US5621814A; KR0163780B1; KR950012278A

Abstract

(57)【要約】【目的】基板１５上に配設された多数の被検出物体１
６が迅速に高さ判別できる画像認識装置を得る。【構成】被検出物体１６が多数突設された基板１５上
をテレビカメラ４で撮像して得られた映像信号とメモリ
７に記憶された標準パターン信号とを比較して被検出物
体１６を検出する画像認識装置において、前記基板１５
に対して斜め方向に傾斜する互いに平行な２条のスリッ
ト光Ｌ１，Ｌ２を照射し、基板１５上に形成された輝線
Ｍ１，Ｍ２の被検出物体１６の遮光により生じた輝線の
欠落１４の有無を識別し、被検出物体１６の高さが所定
範囲内か否かを判別する．

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像認識装置、特に、
基板上に突設された被検出物体、例えば半導体ウエーハ
等におけるバンプ電極等をテレビカメラで検出し、その
高さが所定範囲内か否かを判別する画像認識装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種画像認識装置は、例えば図５に示
すように、被検出物体１を搭載した基板２を光源３で照
明し、照明された基板２の表面画像をテレビカメラ４で
撮像し、撮像した映像信号を増幅部５で増幅し、この増
幅された映像信号を、比較部６でメモリ７に記憶した標
準パターン信号と比較して、基板２上に搭載された被検
出物体１の配置や形状を画像パターンで検出するもので
あり、基板２上の画像パターンが表示部８で拡大して視
認でき、各種の自動組立装置や検査装置として使用され
ている。

【０００３】ところで、上記画像認識装置は被検出物体
１が、例えば上記基板２をプリント基板９とし、このプ
リント基板９の導電パターン１０上にマウントされたチ
ップ部品１１である場合、チップ部品１１と導電パター
ン１０とのコントラストの差がないと、テレビカメラ４
の映像信号をメモリ７に記憶した標準パターン信号と比
較部６で比較するとき、明確な閾値を保って判別するこ
とができず、誤認識することがあった。また、上記画像
認識装置はテレビカメラ４で基板２の表面画像を上方よ
り撮像する手法であるため、被検出物体１の高さ寸法ま
では検出し難いものであり、特に、被検出物体１が半導
体ウエーハにおけるバンプ電極等のように小さい突起物
の場合には、その高さ寸法は検出し得ないものであっ
た。

【０００４】このため、図６に示すように、光源３の前
方に１条のスリット１２を形成した遮光板１３を配置さ
せ、プリント基板９上に斜め方向にスリット光Ｌを照射
して、チップ部品１１上面とプリント基板９上面に投射
されたスリット光Ｌの輝線Ｍの断続を識別してチップ部
品１１を検出するようにした画像認識装置が提案されて
いる（特開昭６３−３７４７９）。

【０００５】この装置によれば、テレビカメラ４によっ
て捕らえられた画像の輝線Ｍが、図７に示すように、プ
リント基板９、チップ部品１１の隣接部で不連続とな
り、画像の識別が明確になる。更に、スリット光Ｌがプ
リント基板９に対して、図８に示すように、角α傾斜し
て照射されるため、チップ部品１１上の輝線位置Ｍａが
プリント基板９上の輝線位置Ｍｂに対してｄ＝ｈ・ｔａ
ｎα（但しｈはチップ部品１１の高さ）だけ光源側にず
れる。従って、輝線の不連続長さｄを測定することによ
りチップ部品１１の高さを求めることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに基板上に突設された被検出物体に、基板に斜め方向
にスリット光を投射して、輝線位置のずれ量を検出する
ものは、被検出物体が輝線位置のずれ量で検出されるた
め、基板上における被検出物体の画像パターンのコント
ラストの問題や被検出物体の高さ寸法の検出問題は解決
されるものの、半導体ウエーハ等におけるバンプ電極の
ように、基板上に多数の小突起物を配設させ、該小突起
物の高さが所定範囲内か否かを判別する場合には、高さ
変動範囲に対応する２次元エリア内を輝線サーチし、且
つ輝線位置のずれ量の演算算出おいても時間がかかり、
判別時間を要するものであった。

【０００７】従って、本発明は上記画像認識装置におけ
る被検出物体の高さ判別における問題点に鑑みなされた
ものであり、半導体ウエーハ等におけるバンプ電極のよ
うに、基板上に配設された多数の小突起物が迅速に高さ
判別できる画像認識装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の画像
認識装置は被検出物体が突設された基板上をテレビカメ
ラで撮像して得られた映像信号とメモリに記憶された標
準パターン信号とを比較して基板上に突設された被検出
物体を検出する画像認識装置において、前記基板に対し
て斜め方向に傾斜する互いに平行な２条のスリット光を
照射し、基板上に形成された輝線の被検出物体の遮光に
より生じた前記輝線の欠落の有無を識別し、被検出物体
の高さが所定範囲内か否かを判別することを特徴として
いる。

【０００９】また、本発明の画像認識装置は前記テレビ
カメラの前面側にシリンドリカルレンズを配設し、基板
上に形成された輝線の幅方向の画像を拡大させることを
特徴としている。

【００１０】また、本発明の画像認識装置は前記基板に
スリット光を照射し基板上の輝線を撮像する光学系部側
又は／及び被検出物体支持部側に上下方向の駆動機構を
配設し、両者を相対的に移動させることを特徴としてい
る。

【００１１】また、本発明の画像認識装置は前記駆動機
構は被検出物体支持部を光学系部に対して９０°回転さ
せる回転機構を具備したことを特徴としている。

【００１２】また、本発明の画像認識装置は前記２条の
スリット光は基板に対して６０度の投射角度に設定され
たことを特徴としている。

【００１３】

【作用】基板に対して斜め方向に投射される互いに平行
な２条のスリット光は被検出物体の判別高さの上下限値
に合わせてその投射角度およびスリット光の間隔が設定
され、図９に示すように、基板２上に突設された各被検
出物体１に対して、その判別高さの上下限値の位置に対
応した上限光Ｌ１と下限光Ｌ２として被検出物体１に向
けて投射される。

【００１４】従って、高さｈ１が良品範囲内の被検出物
体１ａは、図１０（ａ）に示すように、上限光Ｌ１の基
板２上の輝線Ｍ１は欠けないが、下限光Ｌ２の輝線Ｍ２
は被検出物体１ａに遮光されて欠落する。また、良品範
囲より高い高さｈ２か、低い高さｈ３の被検出物体１ｂ
か１ｃは、それぞれ図１０（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、上限光Ｌ１および下限光Ｌ２の基板２上の輝線Ｍ１
およびＭ２は両者共に欠落するか、両者共欠けない。従
って、基板２上の輝線Ｍ１、輝線Ｍ２の欠落１４の有無
を検出することで、被検出物体１の高さが所定範囲内か
否かが判別できる。

【００１５】上記輝線Ｍ１およびＭ２の輝線の欠落１４
有無の検出位置は被検出物体と光学系の相対位置で決定
され、基板２上の極限られた狭い範囲内に設定される。
従って、基板２上の被検出物体１の配置位置を予めメモ
リに記録して設定することで、上記検出位置が自動的に
設定され、判別作業が自動化でき、かつ検出範囲が狭く
輝線の有無判断のみであるため判別速度が早くなる。

【００１６】また、シリンドリカルレンズで基板上に照
射されたスリット光の輝線画像を幅方向に拡大させるこ
とで、画像の幅方向の分解能が高められる。従って、ス
リット光の幅により検査精度が左右される本発明の特長
において幅狭のスリット光が使用でき、半導体ウエーハ
等におけるバンプ電極等のように背丈の小さい小突起物
の被検出物体の高さが精度よく検出できる。

【００１７】また、光学系側又は及び被検出物体側に上
下方向の駆動機構を配設し、両者を相対的に移動させる
構成にしたから、半導体ウエーハ等におけるバンプ電極
等のように、基板が上下に反る被検出物体の場合でも、
高さ補正が容易にできる。また、被検出物体側を光学系
側に対して９０°回転させる構成により、半導体ウエー
ハ等におけるバンプ電極等のように基板周縁上に被検出
物体を多数個整列して配置した被検出物体の判別作業が
効率的にできる。

【００１８】また、スリット光は基板に対して６０度の
投射角度に設定することで、半導体ウエーハ等における
バンプ電極等において、バンプ電極の位置ずれ時の高さ
検出精度が４５度の投射角度に設定したものに対して向
上する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳
述する。

【００２０】図１は本発明の１実施例で、基板上に突設
された被検出物体をテレビカメラで検出し、その高さが
所定範囲内か否かを判別する画像認識装置であり、被判
別物体として、半導体基板１５上に多数個のバンプ電極
１６を形成したバンプ電極型半導体ペレット１７を適用
したものである。

【００２１】上記半導体ペレット１７は、不図示の半導
体ウエーハから縦横の四角片にスライスしたもので、図
２乃至図３に示すように、半導体基板１５の表面周縁上
に半球状のバンプ電極１６を多数個整列して形成してい
る。バンプ電極１６はペレット１７の組立時、不図示の
ＴＡＢリードやプリント基板の印刷リードと重合して接
続される。それ故、バンプ電極型半導体ペレット１７は
上記ＴＡＢリードやプリント基板の印刷リードとの接続
不良を防止するため、バンプ電極１６の基板表面からの
高さ寸法ｈが所定範囲内に入るように選別している。

【００２２】この画像認識装置は被判別物体の半導体ペ
レット１７を載置支持する被検出物体支持部１８と、被
判別物体上にスリット光を投射すると共に被判別物体上
の前記スリット光の輝線画像を撮像する光学系部１９
と、撮像された映像信号をメモリ７に記憶した標準パタ
ーン信号を比較して画像処理する画像処理部２０から構
成されており、画像処理自体は前記図６の画像認識装置
と同一であり、同じ構成物は同一参照符号を付し、その
説明を省略する。

【００２３】図６の画像認識装置と相違する点は以下の
とうりである。

【００２４】まず、光学系部１９はスリット光を投射す
るための光源３やスリット光の輝線画像を撮像するテレ
ビカメラ４を含み、これらは図示しないヘッド機構に一
体に組込まれ、被検出物体支持部１８と対峙して相対的
に位置調整可能に配設されている。

【００２５】光源３の前面には２条の平行なスリット２
１、２２を形成した遮光板２３が配設され、半導体ペレ
ット１７上に所定角θ、例えば４５度傾斜した、互いに
平行なスリット光Ｌ１、Ｌ２が投射される。スリット２
１、２２の間隔はスリット光Ｌ１、Ｌ２の傾斜角が４５
度の場合、半導体ペレット１７のバンプ電極１６の判別
高さの上下限値の差を例えば４０μｍとすると、４０μ
ｍ／√２に設定され、２条のスリット光Ｌ１，Ｌ２は、
図９と同様に、それぞれ半導体ペレット１７のバンプ電
極１６の判別高さの上下限値に位置する上限光Ｌ１と下
限光Ｌ２として投射される。従って、半導体基板１５上
には、図１０と同様に、バンプ電極１６の判別範囲の高
さに応じて欠落するスリット光Ｌ１，Ｌ２の輝線Ｍ１お
よびＭ２が形成される。

【００２６】テレビカメラ４はスリット光Ｌ１，Ｌ２が
照射される半導体基板１５の正反射方向に配設されてお
り、その前面側に集光用の対物レンズ２４と一方向のみ
拡大するシリンドリカルレンズ２５が配設され、半導体
基板１５上に形成されたスリット光Ｌ１，Ｌ２の輝線Ｍ
１，Ｍ２画像を幅方向のみ倍率を上げて撮像する。従っ
て、画像処理部２０にはシリンドリカルレンズ２５によ
り幅方向に拡大された輝線Ｍ１，Ｍ２画像の映像信号が
送出され、画像の分解能が高められる。従って、幅狭の
スリット光が使用でき、背丈の小さい被検出物体のバン
プ電極１６も充分精度よく検出できる。

【００２７】画像処理部２０は前記図６の画像認識装置
と同様の構成であり、テレビカメラ４の映像信号を増幅
する増幅部５、増幅された映像信号をメモリ７に記憶し
た標準パターン信号と比較する比較部６、および上記映
像信号を表示する表示部８などから構成されている。

【００２８】被検出物体支持部１８は半導体ペレット１
７を載置支持するステージ２６、このステージ２６を光
学系部１９に対してＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向に移動する駆動
部２７及び駆動部２７を駆動するモータコントロール部
２８から構成される。

【００２９】従って、ステージ２６をＺ方向に移動調整
することにより光学系部１９に対する相対距離を容易に
設定できる。また、設定されたステージ２６をＸ，Ｙ，
θ方向に駆動することで、ステージ２６上に載置された
半導体ペレット１７の各バンプ電極１６を所定位置に移
動することができる。

【００３０】また、バンプ電極１６を、図示しないが、
半導体ウエーハ状態で測定する場合、半導体基板１５に
反りが生じることがあるが、この場合、光学系部１９に
対してズレを生じ、高さ判別に誤差が出る。しかし、半
導体基板１５上の指定ポイント（例えば５点）の高さ計
測によりウエーハ反りの分布地図を作成しそのデータに
よりステージ２６をＺ方向に移動調整することで半導体
基板１５の反り補正ができる。高さ計測としては本光学
系による従来の光切断法、レーザ変位計、接触型変位
計、非接触型変位計等で計測することができる。また、
光学系１９をＺ方向に移動調整してもよい。

【００３１】図４は本発明の他の実施例であり、上記実
施例における被検出物体支持部１８のステージ２６の駆
動部に回転機構ψ２９を設け、光学系部１９に対して９
０°回転させる駆動部３０としたものである。

【００３２】かかる構成において、被判別物体の半導体
ペレット１７をステージ２６で光学系部１９に対して９
０°回転させることが出来、例えば、図２の半導体ペレ
ット１７を、まず矢示するａ，ｂ列のバンプ電極１６を
選別した後、これを９０°回転させ、次いで矢示する
ｃ，ｄ列のバンプ電極１６を選別する操作により、半導
体ウエーハ等におけるバンプ電極等のように基板周縁上
に被検出物体を多数個整列して配置した被検出物体の判
別作業を４回の検査で行え効率的に行うことができる。

【００３３】また、図１１は被検出物体１に投射するス
リット光の投射角度αを４５度から６０度に拡大した場
合の作動特性を示すものであり、被検出物体１の高さ判
別範囲の下限値ｈに対応する両下限光Ｌ２，Ｌ２′に対
して、今被検出物体１が実線図示した正規の位置から、
光源側に距離ａだけ位置ずれした場合、投射角度αを４
５度に設定したものは下限値ｈがａだけ大きくなるのに
対して、投射角度αを６０度に設定すると１／√３倍と
小さく押さえることができる。従って、スリット光は基
板に対して６０度の投射角度に設定することで、半導体
ウエーハ等におけるバンプ電極等において、バンプ電極
の位置ずれ時の高さ検出精度が４５度の投射角度に設定
したものに対して向上する。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明は基板に対して斜
め方向に傾斜した２条のスリット光を照射し、基板上の
輝線の欠落の有無を識別し、輝線位置のずれ量などを検
出しない構成としたから、被検出物体の高さ判別が迅速
にできる。また、シリンドリカルレンズにより輝線の横
方向の画像を拡大するから、半導体ウエーハ等における
バンプ電極等のように小形の被検出物体も感度よく選別
できる。また、光学系部又は／及び被検出物体支持部に
上下方向および９０°回転駆動機構を配設して、両者を
相対的に移動させる構成としたから、光学系に対する被
検出物体の配置設定や被検出物体の配置方向の変更が容
易になり、半導体ウエーハ等の基板の反り補正や選別作
業性の良い画像認識装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例で画像認識装置の構成を示す
概略図

【図２】図１の被検出物体で、バンプ電極形半導体ペレ
ットの正面図

【図３】図２のＡ−Ａ線から見た断面図

【図４】本発明の他の実施例で、画像認識装置の要部構
成を示す概略図

【図５】従来の画像認識装置の構成を示す概略図

【図６】他の従来の画像認識装置の構成を示す概略図

【図７】図６の画像認識装置の作動原理を説明する概略
図

【図８】同じく図６の画像認識装置の作動原理を説明す
る概略図

【図９】図１の画像認識装置の作動原理を説明する概略
図

【図１０】同じく図１の画像認識装置の作動原理を説明
する概略図

【図１１】同じく図１の画像認識装置の作動特性を説明
する概略図

【符号の説明】

1 被検出物体（１６バンプ電極） 2 基板（１５半導体基板） 4 テレビカメラ 7 メモリ 14 輝線の欠落 18 被検出物体支持部 19 光学系部 20 画像処理部 25 シリンドリカルレンズ 29 回転機構

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｆ 15/64 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２条の平行スリット光を光源より基板に
対して斜め方向に照射し、この基板上に突設する被検出
物体により生じた輝線の遮光の有無を、カメラで撮像し
た映像信号とメモリに記憶したパターン信号とを比較す
る画像処理部で識別し、前記被検出物体の高さを判別す
る画像認識装置。
【請求項２】前記テレビカメラの前面側にシリンドリ
カルレンズを配設し、基板上に形成された輝線の幅方向
の画像を拡大させることを特徴とする請求項１記載の画
像認識装置。
【請求項３】被検出物体が突設する基板を載置するス
テージを有する被検出物体支持部と、２条の平行スリッ
ト光をこの基板に対して斜め方向に照射する光源および
この基板上を撮像するカメラを有する光学系部と、前記
カメラで撮像した映像信号とメモリに記憶された標準パ
ターン信号とを比較する画像処理部とからなる画像認識
装置であって、前記光学系部および前記ステージのいず
れかに駆動機構を配設し、両者を相対的移動させること
を特徴とした前記基板上に突設する被検出物体により生
じた輝線の遮光の有無を前記画像処理部で識別し、前記
被検出物体の高さを判別する画像認識装置。
【請求項４】前記駆動機構はステージを光学系部に対
して９０°回転させる回転機構を具備したことを特徴と
する請求項３記載の画像認識装置。