KR101816616B1

KR101816616B1 - 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법

Info

Publication number: KR101816616B1
Application number: KR1020167010036A
Authority: KR
Inventors: 요시쿠니 스즈키
Original assignee: 야마하하쓰도키 가부시키가이샤
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2034-01-08
Also published as: CN106030240A; EP3070431B1; JPWO2015104799A1; US9933371B2; EP3070431A1; WO2015104799A1; US20160320314A1; KR20160056936A; JP6116710B2; EP3070431A4; CN106030240B

Abstract

땜납의 상태의 양부를 적절하게 판단하는 것을 가능하게 하는 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법을 제공한다. 구체적으로는 이들 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법에서는 땜납(B)의 표면(Bs)에 존재하는 경사(오목 경사 영역(Gc))를 탐색하고, 그 결과에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단한다. 이렇게 땜납(B)의 높이가 아니라 땜납(B)의 표면(Bs)의 경사에 의거함으로써 땜납(B)의 상태의 양부를 적절하게 판단하는 것이 가능해지고 있다.

Description

외관 검사 장치 및 외관 검사 방법{VISUAL INSPECTION DEVICE AND VISUAL INSPECTION METHOD}

본 발명은 땜납의 외관을 검사하는 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1, 2에서는 대상물의 삼차원 형상을 측정하는 기술이 제안되어 있다. 특히, 특허문헌 1의 기판 외관 검사 장치는 기판에 부품을 접합하는 땜납의 필릿의 높이를 측정한다. 구체적으로는 이 기판 외관 검사 장치는 서로 색이 다른 복수의 광을 각각 다른 방향으로부터 땜납에 조사하고, 땜납의 상방에 배치된 카메라로 땜납을 촬상한다. 그리고, 촬상 결과에 비친 땜납의 표면의 각 영역의 색에 의거하여 땜납의 표면의 경사 각도의 변화를 나타내는 근사 곡선이 설정되고, 상기 근사 곡선을 적분함으로써 땜납의 높이가 특정된다. 이렇게 하여 특정된 땜납의 높이는 땜납의 상태의 양부를 판단하는 기준으로 사용된다.

일본 특허 공개 2010-071844호 공보 일본 특허 공개 2008-122361호 공보

그러나, 땜납의 높이를 기준으로 하는 방법에서는 땜납의 상태의 양부를 적절하게 판단할 수 없는 우려가 있었다. 예를 들면, 땜납의 젖음성이 나쁘기 때문에 부품이 땜납을 튕기고 있으면 부품의 근방에서는 땜납의 양이 적은 한편, 부품으로부터 멀어짐에 따라 땜납이 부풀어 오른다는 불량 형상을 땜납이 가질 수 있다. 이러한 불량 형상은 부품으로부터 떨어진 위치에서는 어느 정도의 높이를 갖는다. 그 때문에 땜납의 높이를 기준으로 하는 방법에서는 이러한 불량 형상을 갖는 땜납의 상태를 양호하다고 잘못 판단할 우려가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 땜납의 상태의 양부를 적절하게 판단하는 것을 가능하게 하는 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 외관 검사 장치는 상기 목적을 달성하기 위해서 부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 계측부와, 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 땜납의 표면에 존재하는 경사를 탐색하는 제어부를 구비하고, 제어부는 경사를 탐색한 결과에 의거하여 땜납의 상태의 양부를 판단한다.

본 발명에 의한 외관 검사 방법은 상기 목적을 달성하기 위해서 부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 공정과, 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 땜납의 표면에 존재하는 경사를 탐색하는 공정과, 경사를 탐색한 결과에 의거하여 땜납의 상태의 양부를 판단하는 공정을 구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명(외관 검사 장치, 외관 검사 방법)에서는 땜납의 표면에 존재하는 경사를 탐색하고, 그 결과에 의거하여 땜납의 상태의 양부를 판단한다. 이렇게 땜납의 높이가 아니라 땜납의 표면의 경사에 의거함으로써 땜납의 상태의 양부를 적절하게 판단하는 것이 가능해지고 있다.

이 때, 제어부는 구배의 각도 및 방향이 소정의 탐색 조건을 만족시키는 경사를 탐색하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다.

또한, 제어부는 삼차원 형상의 계측 결과로부터 경사의 구배의 각도 및 방향을 산출한 결과에 의거하여 경사를 탐색하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다.

또한, 제어부는 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 땜납의 표면과 기판의 거리가 부품에 가까워짐에 따라 작아지는 오목 경사 영역을 땜납의 표면으로부터 탐색하고, 오목 경사 영역을 탐색한 결과에 의거하여 땜납의 상태의 양부를 판단하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다.

이와 같이 오목 경사 영역을 땜납의 표면으로부터 탐색하는 구성에서는 부품의 근방에서는 땜납의 양이 적은 한편, 부품으로부터 멀어짐에 따라 땜납이 부풀어 오른다는 불량 형상을 땜납이 가질 경우에는 이러한 불량 형상에 존재하는 오목 경사 영역을 탐지할 수 있다. 따라서, 이러한 불량 형상을 땜납이 갖는 경우에도 오목 경사 영역을 탐색한 결과에 의거함으로써 땜납의 상태의 양부를 적절하게 판단할 수 있다.

또한, 제어부는 소정의 탐색 조건을 만족시키는 오목 경사 영역을 탐색하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이렇게 오목 경사 영역을 만족시키는 탐색 조건을 부과함으로써 이후에 예시하는 바와 같이 땜납의 상태의 양부를 보다 적절하게 판단할 수 있다.

구체적으로는 제어부는 경사의 방향이 소정의 경사 각도 범위 내에 있다는 탐색 조건을 만족시키는 오목 경사 영역을 탐색하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 또는 제어부는 구배의 각도가 소정의 구배 각도 범위 내에 있다는 탐색 조건을 만족시키는 오목 경사 영역을 탐색하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다.

또한, 유저로부터 입력된 내용에 따라 탐색 조건을 설정하는 설정부를 더 구비하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이러한 구성에서는 유저가 땜납의 상태의 양부를 판단하는 기준을 설정할 수 있다. 그 결과, 유저가 요구하는 정밀도에 의해 땜납의 상태의 양부를 판단할 수 있다.

참고로, 오목 경사 영역을 탐색한 결과에 의거하는 땜납의 상태의 양부 판정의 구체적 실시형태로서는 여러 가지가 고려된다. 따라서, 오목 경사 영역을 탐지했을 경우에는 땜납의 상태가 나쁘다고 판단하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 단, 탐지된 오목 경사 영역의 면적이 좁은 경우 등에는 반드시 땜납의 상태를 나쁘다고 즉단하는 것이 적당하다고는 할 수 없다. 그래서, 제어부는 오목 경사 영역을 탐색한 결과, 소정의 면적보다 넓은 오목 경사 영역을 탐지했을 경우에는 땜납의 상태가 나쁘다고 판단하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이러한 구성에서는 오목 경사 영역의 면적의 넓이에 따라 땜납의 상태가 나쁜 것을 적절하게 판단할 수 있다.

이 때, 상태가 양호한 땜납의 표면에 나타나는 경향이 있는 볼록 경사 영역을 탐색한 결과를 병용하여 땜납의 상태의 양부를 판단해도 좋다. 즉, 제어부는 계측부의 계측 결과에 의거하여 땜납의 표면과 기판의 거리가 부품에 가까워짐에 따라 커지는 볼록 경사 영역을 땜납의 표면으로부터 탐색하고, 볼록 경사 영역을 탐색한 결과에 의거하여 땜납의 상태의 양부를 판단하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이렇게 오목 경사 영역을 탐색한 결과 및 볼록 경사 영역을 탐색한 결과에 의거함으로써 땜납의 상태의 양부를 보다 적절하게 판단할 수 있다.

보다 구체적으로는 제어부는 볼록 경사 영역을 탐색한 결과, 소정의 면적보다 넓은 볼록 경사 영역을 탐지하지 않는 경우에는 땜납의 상태가 나쁘다고 판단하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이러한 구성에서는 땜납의 상태가 나쁜 것을 적절하게 판단할 수 있다.

그런데, 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 구성으로서는 여러 가지의 구체적 실시형태가 고려된다. 그래서, 계측부는 땜납의 표면에 광을 조사하는 조사기 및 광 검출기를 갖고, 조사기로부터 조사되어 땜납의 표면에서 반사된 광을 광 검출기에서 검출하여 광 검출 결과를 취득하는 광 검출 동작을 실행하고, 제어부는 광 검출 결과에 의거하여 삼차원 형상을 산출하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다.

또한, 조사기로부터 광을 조사하는 구성에서는 조사기로부터 조사되어 땜납에 직접 입사하는 광 외에 조사기로부터 조사되어, 예를 들면 기판이나 부품에서 반사된 후에 땜납에 입사하는 반사광이 존재할 수 있다. 이러한 반사광은 땜납의 표면의 삼차원 형상의 산출 정밀도를 저하시킬 우려가 있다. 그래서, 제어부는 조사기로부터 사출되고나서 반사된 후에 땜납에 입사하는 반사광을 탐색한 결과에 의거하여 삼차원 형상을 산출하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이러한 구성에서는 반사광의 영향을 억제하여 땜납의 표면의 삼차원 형상을 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 계측부는 복수의 상기 조사기를 가져 각 조사기를 개별적으로 점등시키고, 광 검출 동작을 실행하여 각 조사기에 대해서 광 검출 결과를 취득하고, 제어부는 반사광이 탐지된 경우에는 반사광을 조사하는 조사기를 특정한 결과에 의거하여 삼차원 형상을 산출하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이러한 구성에서는 반사광의 영향을 억제하여 땜납의 표면의 삼차원 형상을 고정밀도로 산출할 수 있다.

여기서, 반사광을 조사하는 조사기의 특정 결과에 의거하여 삼차원 형상을 산출하는 구체적 실시형태는 여러 가지가 고려된다. 일례를 들면, 제어부는 삼차원 형상을 산출하기 위해서 반사광이 입사하는 반사 개소와 기판의 거리를 산출할 때에는 소정의 광량보다 큰 반사광을 조사하는 조사기를 점등시킴으로써 취득된 광 검출 결과를 제외하고 반사 개소의 높이를 산출하도록 외관 검사 장치를 구성해도 좋다. 이러한 구성에서는 반사광의 영향을 억제하여 땜납의 표면의 삼차원 형상을 고정밀도로 산출할 수 있다.

(발명의 효과)

땜납의 표면에 존재하는 경사를 탐색하고, 그 결과에 의거하여 땜납의 상태의 양부를 판단한다. 이렇게 땜납의 높이가 아니라 땜납의 표면의 경사에 의거함으로써 땜납의 상태의 양부를 적절하게 판단하는 것이 가능해지고 있다.

도 1은 본 발명에 의한 외관 검사 장치를 모식적으로 예시하는 블록도이다.
도 2는 부품을 기판에 접합하는 땜납의 상태가 나쁜 경우를 모식적으로 예시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 있어서 부품의 우측에 배치된 땜납의 형상을 모식적으로 예시하는 사시도이다.
도 4는 미소 경사가 갖는 경사의 방향 및 구배의 각도를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 유저 인터페이스의 구성을 모식적으로 예시하는 도면이다.
도 6은 외관 검사 장치에서 실행되는 검사의 내용을 예시하는 플로우 차트이다.
도 7은 외관 검사 장치에서 실행되는 검사의 내용의 변형예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은 반사광의 탐색 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 부품을 기판에 접합하는 땜납의 상태가 양호한 경우를 모식적으로 예시하는 도면이다.

도 1은 본 발명에 의한 외관 검사 장치를 모식적으로 예시하는 블록도이다. 이 외관 검사 장치(1)는 제어 장치(100)에 의해 반송 컨베이어(2), 검사 헤드(3) 및 구동 기구(4)를 제어함으로써 기판(10)(프린트 기판)에 부품(전자 부품)을 접합하는 땜납(B)의 상태의 양부를 검사한다.

반송 컨베이어(2)는 기판(10)을 소정의 반송 경로에 따라 반송한다. 구체적으로는 반송 컨베이어(2)는 검사 전의 기판(10)을 외관 검사 장치(1) 내의 검사 위치에 반입하여 기판(10)을 검사 위치에서 수평으로 유지한다. 또한, 검사 위치에 있어서의 기판(10)으로의 검사가 종료되면 반송 컨베이어(2)는 검사 후의 기판(10)을 외관 검사 장치(1)의 외부로 반출한다.

검사 헤드(3)는 촬상 영역(R31) 내부를 상방으로부터 촬상하는 촬상 카메라(31)를 갖고 있고, 검사 위치에 반입된 기판(10)의 땜납(B)(검사 대상 부위)을 촬상 영역(R31)에 넣어 촬상 카메라(31)에 의해 촬상한다. 이러한 촬상 카메라(31)로서는, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 사용할 수 있다. 또한, 검사 헤드(3)는 광 강도 분포가 정현파 형상으로 변화하는 스트라이프 형상의 패턴의 광(패턴광)을 촬상 영역(R31)에 투영하는 투영기(32)를 갖는다. 투영기(32)는 LED(Light Emitting Diode) 등의 광원과, 광원으로부터의 광을 촬상 영역(R31)을 향해 반사하는 디지털·마이크로 미러·디바이스를 갖고 있다. 이러한 투영기(32)는 디지털·마이크로 미러·디바이스의 각 마이크로 미러의 각도를 조정함으로써 서로 위상이 다른 복수종의 패턴광을 촬상 영역(R31)에 투영할 수 있다. 즉, 검사 헤드(3)는 투영기(32)로부터 투영하는 패턴광의 위상을 변화시키면서 촬상 카메라(31)에 의해 촬영을 행함으로써 위상 시프트법에 의해 촬상 영역(R31) 내의 땜납(B)의 삼차원 형상을 계측할 수 있다.

참고로, 검사 헤드(3)는 8개의 투영기(32)를 갖고 있다(도 1에서는 도시를 간편화하기 위해서 2개의 투영기(32)가 대표적으로 나타나 있음). 8개의 투영기(32)는 촬상 카메라(31)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있고, 연직 방향(Z)을 중심으로 하여 원주 형상으로 동일한 간격으로 정렬된다. 그리고, 각 투영기(32)는 촬상 카메라(31)의 촬상 영역(R31)에 대하여 비스듬히 상방으로부터 패턴광을 투영한다. 이렇게 하여 서로 다른 방향으로부터 촬상 영역(R31)에 패턴광을 투영하는 것이 가능해지고 있다.

구동 기구(4)는 검사 헤드(3)를 지지하면서 모터에 의해 수평 방향 및 연직 방향으로 검사 헤드(3)를 구동시킨다. 이 구동 기구(4)의 구동에 의해 검사 헤드(3)는 땜납(B)의 상방으로 이동하여 땜납(B)을 촬상 영역(R31) 내에 잡아둘 수 있어 촬상 영역(R31) 내의 땜납(B)의 삼차원 형상을 계측할 수 있다.

제어 장치(100)는 CPU(Central Processing Unit) 및 메모리로 구성된 주제어부(110)를 갖고 있고, 주제어부(110)가 장치 각 부의 제어를 통괄함으로써 검사가 실행된다. 또한, 제어 장치(100)는 디스플레이, 키보드 및 마우스 등의 입출력 기기로 구성된 유저 인터페이스(200)를 갖고 있고, 유저는 유저 인터페이스(200)를 통해 제어 장치(100)에 지령을 입력하거나 제어 장치(100)에 의한 검사 결과를 확인하거나 할 수 있다. 또한, 제어 장치(100)는 투영기(32)를 제어하는 투영 제어부(120), 촬상 카메라(31)를 제어하는 촬상 제어부(130) 및 구동 기구(4)를 제어하는 구동 제어부(140)를 갖는다. 반송 컨베이어(2)가 검사 위치에 기판(10)을 반입하면 주제어부(110)는 구동 제어부(140)에 의해 구동 기구(4)를 제어하여 기판(10)의 땜납(B)의 상방으로 검사 헤드(3)를 이동시킨다. 이것에 의해 촬상 카메라(31)의 촬상 영역(R31) 내에 땜납(B)이 들어간다.

이어서, 주제어부(110)는 투영기(32)로부터 땜납(B)을 포함하는 촬상 영역(R31)으로 패턴광을 투영하면서 촬상 영역(R31)에 투영된 패턴광을 촬상 카메라(31)에 의해 촬상한다(패턴 촬상 동작). 구체적으로는 주제어부(110)는 불휘발성 메모리로 구성된 기억부(150)를 갖고 있고, 기억부(150)에 기억된 투영 패턴 데이터[Dp(S)]를 판독한다. 그리고, 주제어부(110)는 기억부(150)로부터 판독한 투영 패턴 데이터[Dp(S)]에 의거하여 투영 제어부(120)를 제어함으로써 투영기(32)의 디지털·마이크로 미러·디바이스의 각 마이크로 미러의 각도를 투영 패턴 데이터[Dp(S)]에 따라 조정한다. 이렇게 하여 촬상 영역(R31)에는 투영 패턴 데이터[Dp(S)]에 따른 패턴광이 투영된다. 또한, 주제어부(110)는 촬상 제어부(130)를 제어함으로써 촬상 영역(R31)에 투영된 패턴광을 촬상한다. 이 촬상 결과는 주제어부(110)가 갖는 화상 처리부(160)에 있어서 촬상 데이터[Ds(S)]로 변환되어 기억부(150)에 기억된다. 또한, 기억부(150)에는 서로 위상이 다른 4종류의 투영 패턴 데이터[Dp(S)]가 기억되어 있고(S=1, 2, 3, 4), 패턴 촬상 동작은 투영 패턴 데이터[Dp(S)]를 변경하면서 4회 실행된다. 그 결과, 각각 위상이 다른 패턴광을 촬상한 4종류의 촬상 데이터[Ds(S)]가 취득된다.

주제어부(110)는 이렇게 하여 취득된 4종류의 촬상 데이터[Ds(S)]로부터 위상 시프트법에 의해 촬상 영역(R31)의 높이를 촬상 카메라(31)의 화소마다 구한다. 이것에 의해 땜납(B)의 표면의 높이(h)(도 2)가 촬상 카메라(31)의 화소마다 구해지게 된다. 또한, 촬상 영역(R31)의 높이는, 예를 들면 대상 화소에 대응하는 촬상 영역(R31) 내의 점과 기판(10)의 거리로서 구해진다. 또한, 땜납(B)의 표면의 높이(h)는, 예를 들면 기판(10)(또는 기판(10)에 평행한 기준 평면)과 땜납(B)의 표면의 거리로서 구해지고, 기판(10)이 수평으로 유지되어 있는 구성에서는 연직 방향(Z)(즉, 기판(10)에 수직인 방향)에 있어서의 기판(10)(또는 기판(10)에 평행한 기준 평면)과 땜납(B)의 표면의 거리로서 구해진다. 이렇게 하여 땜납(B)의 표면의 높이(h)를 화소마다 나타내는 데이터를 포함한 삼차원 형상 데이터(Dt)가 산출되어 기억부(150)에 기억된다.

주제어부(110)는 이렇게 하여 취득된 삼차원 형상 데이터(Dt)에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단한다. 특히, 주제어부(110)는 땜납(B)의 표면과 기판(10)의 거리(높이(h))가 부품(A)에 가까워짐에 따라 작아지는 오목 경사 영역(바꿔 말하면, 부품(A)에 가까워짐에 따라 내려가는 내리막 영역)을 땜납(B)의 표면으로부터 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단한다.

도 2는 부품을 기판에 접합하는 땜납의 상태가 나쁜 경우를 모식적으로 예시하는 도면이다. 도 3은 도 2에 있어서 부품의 우측에 배치된 땜납의 형상을 모식적으로 예시하는 사시도이다. 여기서의 예에서는 기판(10)의 표면에 부품 배치 영역(10a)과 상기 부품 배치 영역(10a)에 인접하는 땜납 배치 영역(10b)(랜드)이 형성되어 있다. 그리고, 부품 배치 영역(10a)에 배치된 부품(A)이 땜납 배치 영역(10b)에 부착된 땜납(B)에 의해 기판(10) 표면에 접합되어 있다. 또한, 양 도면 및 이하의 도면에서는 부품 배치 영역(10a)과 땜납 배치 영역(10b)이 정렬하는 방향을 X 방향으로 하는 XYZ 직교 좌표축을 적당하게 나타낸다. 예를 들면, 이 XYZ 직교 좌표축은 검사 대상이 되는 땜납(B)마다 설정할 수 있고, X 방향은 땜납(B)으로부터 부품(A)으로 향하는 방향을 양으로 취할 수 있다.

여기서의 예에서는 땜납(B)의 젖음성이 나쁘기 때문에 부품(A)이 땜납(B)을 튕기고 있다. 그 때문에 부품(A)의 근방에서는 땜납(B)의 양이 적은 한편, 부품(A)으로부터 X 방향으로 멀어짐에 따라 땜납(B)이 부풀어 오른다는 불량 형상을 땜납(B)이 갖는다. 이러한 불량 형상이 발생하면 부품(A)과 땜납(B)의 경계 근방에 있어서 땜납(B)의 표면(Bs)에 오목 경사 영역(Gc)이 발생한다. 주제어부(110)는 이러한 불량 형상에 대응 가능한 적절한 검사를 행하기 위해서 땜납(B)의 불량 형상이 갖는 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 양부를 판단한다.

참고로, 오목 경사 영역(Gc)은 땜납(B)의 상태가 나쁜 경우에 현저하게 나타나지만, 땜납(B)의 상태가 양호한 경우에도 나타날 수 있다. 그 때문에 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 즉단했을 경우, 땜납(B)의 상태가 양호함에도 불구하고 땜납(B)의 상태가 나쁘다고 판단하는 것도 상정된다. 단, 땜납(B)의 상태가 양호한 경우와 나쁜 경우에서는 오목 경사 영역(Gc)의 경사의 방향 또는 구배의 각도 등의 경향에 차이가 있다. 구체적으로는 땜납의 상태가 나쁜 경우에는 경사의 방향이 보다 X 방향으로 향한(바꿔 말하면, X 방향과의 사이에 이루는 각도가 작은) 오목 경사 영역(Gc)이 현저하게 나타나는 경향이 있음과 아울러 구배의 각도가 급한 오목 경사 영역(Gc)이 현저하게 나타나는 경향이 있다.

이러한 경향을 이용하여 주제어부(110)는 경사의 방향 및 구배의 각도가 소정의 조건을 만족시키는 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한다. 이 때, 오목 경사 영역(Gc)의 경사의 방향이나 구배의 각도는 균일한 것이 아니라 분포를 갖는다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이 경사의 방향이나 구배의 각도는 땜납(B)의 표면(Bs)을 구성하는 미소 경사(g)(예를 들면, 1화소에 대응하는 영역의 경사)에 따라 다르다. 또한, 도 3에서는 미소 경사(g)는 상기 영역의 경사의 방향 및 구배의 각도를 갖는 파선 화살표로 대표하여 나타내어져 있다.

도 4는 미소 경사가 갖는 경사의 방향 및 구배의 각도를 설명하기 위한 모식도이다. 동 도면에서는 미소 경사(g)에 대해서 경사의 방향(θ) 및 구배의 각도(φ)가 나타내어져 있다. 경사의 방향(θ)은 미소 경사(g)를 XY 평면에 투영한 그림자(g)(xy)와 X 방향이 이루는 각도로서 구해지고, 미소 경사(g)의 방위각에 상당한다. 구배의 각도(φ)는 그림자(g)(xy)에 평행인 직선(l)과 미소 경사(g)가 이루는 각도로서 구해지고, 미소 경사(g)의 앙각에 상당한다.

그래서, 주제어부(110)는 경사의 방향(θ)이 소정의 경사 각도 범위 내에 있음과 아울러 구배의 각도(φ)가 소정의 구배 각도 범위에 있는 미소 경사(g)로 구성되는 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한다. 이 때, 유저는 유저 인터페이스(200)에 있어서 경사 각도 범위 및 구배 각도 범위를 설정할 수 있다.

도 5는 유저 인터페이스의 구성을 모식적으로 예시하는 도면이다. 유저 인터페이스(200)는 각도 설정 화면(210), θ 설정부(220) 및 φ 설정부(230)를 갖는다. 유저는 θ 설정부(220)를 조작함으로써 경사 각도 범위의 최소값(θmin)(동 도면의 예에서는 -30°) 및 최대값(θmax)(동 도면의 예에서는 ＋30°)의 각각을 변경할 수 있다. 마찬가지로, 유저는 φ 설정부(230)를 조작함으로써 구배 각도 범위의 최소값(φmin)(동 도면의 예에서는 30°) 및 최대값(φmax)(동 도면의 예에서는 60°)의 각각을 변경할 수 있다. 그리고, 각도 설정 화면(210)에서는 이렇게 설정된 각도(θ, φ)를 시각적으로 확인하는데 적합한 화상이 표시된다. 동 도면의 예의 각도 설정 화면(210)에서는 원추형을 사용하여 경사 각도 범위(Δθ)가 표시됨과 아울러 구배 각도 범위의 대표적인 구배의 각도(φ)(예를 들면, 중앙값)가 표시되어 있다. 또한, 유저 인터페이스(200)는 표시 화면(240)을 갖고 있다. 이 표시 화면(240)에는, 예를 들면 검사의 결과 오목 경사 영역(Gc)이 탐지된 땜납(B)을 오목 경사 영역(Gc)을 하이라이팅하면서 표시할 수 있다.

도 6은 외관 검사 장치에서 실행되는 검사의 내용을 예시하는 플로우 차트이다. 동 플로우 차트는 주제어부(110)가 장치 각 부를 제어함으로써 실행된다. 스텝 S101에서는 기판(10)이 검사 위치에 반입된다. 이어서, 스텝 S102에 있어서 촬상 카메라(31)의 촬상 위치(뷰)를 나타내는 변수(V)가 제로로 설정된 후, 스텝 S103에 있어서 변수(V)가 인크리먼트된다. 그리고, 스텝 S104에서는 변수(V)가 Vmax 이하인지 여부가 판단된다. 즉, 기판(10)에 대해서는 복수개(Vmax)의 촬상 위치가 설정되어 있고, 변수(V)가 Vmax가 될 때까지 변수(V)를 인크리먼트함으로써 복수의 촬상 위치에 대하여 순서대로 촬상 카메라(31)를 이동시키면서 각 촬상 위치에 대해서 이후의 스텝 S105~S118의 동작을 행한다. 즉, 스텝 S104에서 변수(V)가 Vmax 이하로(즉, 「YES」로) 판단되면 스텝 S105로 진행되어 촬상 카메라(31)를 변수(V)가 나타내는 촬상 위치로 이동시킨다. 이것에 의해 변수(V)에 대응하는 땜납(B) 및 땜납(B)의 주위(기판(10), 부품(A))가 조사 영역(R31) 내에 들어간다.

이어서, 스텝 S106에 있어서 8개의 투영기(32)를 식별하는 변수(P)가 제로로 설정된 후, 스텝 S107에 있어서 변수(P)가 인크리먼트된다. 그리고, 스텝 S108에서는 변수(P)가 Pmax(=8) 이하인지 여부가 판단된다. 즉, 변수(P)가 Pmax가 될 때까지 변수(P)를 인크리먼트함으로써 패턴광을 투영하는 투영기(32)를 8개의 투영기(32) 사이에서 1개씩 순서대로 스위칭하면서 이후의 스텝 S109~S112의 동작을 실행한다.

스텝 S109에 있어서 서로 위상이 다른 패턴광을 나타내는 4개의 투영 패턴 데이터[Dp(S)]를 식별하는 변수(S)가 제로로 설정된 후, 스텝 S110에 있어서 변수(S)가 인크리먼트된다. 그리고, 스텝 S111에서는 변수(S)가 Smax(=4) 이하인지 여부가 판단된다. 즉, 변수(S)가 Smax가 될 때까지 변수(S)를 인크리먼트함으로써 투영하는 패턴광의 위상을 4패턴 사이에서 스위칭하면서 이후의 스텝 S112의 동작을 실행한다.

구체적으로는 투영기(32)로부터 촬상 영역(R31)에 패턴광을 투영하면서 촬상 영역(R31)에 투영된 패턴광을 촬상 카메라(31)에 의해 촬상하는 패턴 촬상 동작을 4종류의 패턴광 각각에 대해서 행하여 4종류의 촬상 데이터[Ds(S)]를 취득한다. 그리고, 4종류의 촬상 데이터[Ds(S)]의 취득이 종료되면(스텝 S111에서 「NO」로 판단되면) 스텝 S113으로 진행하여 땜납(B)을 포함하는 촬상 영역(R31)의 삼차원 형상 데이터(Dt)를 위상 시프트법에 의해 산출하고, 스텝 S107으로 리턴한다. 이렇게 하여 변수(P)를 인크리먼트하면서 스텝 S108~S113을 반복함으로써 서로 다른 투영기(32)로부터 패턴광을 투영했을 때의 8가지의 삼차원 형상 데이터(Dt)를 얻을 수 있다. 참고로, 이렇게 하여 구해지는 삼차원 형상 데이터(Dt)는 땜납(B)의 삼차원 형상을 나타내는 데이터 및 땜납(B)의 주위(기판(10), 부품(A) 등)의 삼차원 형상을 나타내는 데이터를 포함한다.

8개의 투영기(32) 모두에 대해서 삼차원 형상 데이터(Dt)의 취득이 종료되면(스텝 S108에서 「NO」로 판단되면) 스텝 S114로 진행한다. 이 스텝 S114에서는 8가지의 삼차원 형상 데이터(Dt)로부터 땜납(B)을 포함하는 촬상 영역(R31)의 삼차원 형상을 최종적으로 결정한다. 구체적으로는 8가지의 삼차원 형상 데이터(Dt)가 나타내는 높이(h)를 화소마다 평균함으로써 촬상 영역(R31)의 삼차원 형상을 결정해도 좋고, 8가지의 삼차원 형상 데이터(Dt)가 나타내는 높이(h) 중 극단값을 제거한 나머지의 높이(h)를 화소마다 평균함으로써 촬상 영역(R31)의 삼차원 형상을 결정해도 좋다.

스텝 S114에 있어서 땜납(B)을 포함하는 촬상 영역(R31)의 삼차원 형상을 나타내는 삼차원 형상 데이터(Dt)가 최종적으로 결정되면 스텝 S115에 있어서 각도(θ, φ)가 화소마다 산출된다. 예를 들면, 촬상 영역(R31)의 표면(땜납(B)의 표면(Bs)을 포함)을 구성하는 미소 영역(산출 대상의 화소에 대응하는 영역)에 대한 접평면 또는 이것에 근사하는 평면의 경사의 기울기(θ) 및 구배의 각도(φ)가 구해진다. 산출 방법의 일례를 설명하면 다음과 같다. 우선, 산출 대상의 화소 및 이것에 사방으로부터 인접하는 4화소 각각이 나타내는 높이(h)를 따르는 평면을 근사적으로 구한다. 평면 근사의 방법은, 예를 들면 최소 제곱법 등을 사용할 수 있다. 그리고, 이 평면의 경사의 방향(θ) 및 구배의 각도(φ)를 산출 대상의 화소의 경사의 방향(θ) 및 구배의 각도(φ)로서 구하면 좋다. 구체예를 들면, 평면의 식을

z=α×x＋β×y＋γ

로 했을 때, 각도(θ, φ)는 다음의 식으로 구할 수 있다.

스텝 S115에 있어서 촬상 영역(R31)에 대응하는 각 화소(땜납(B)의 표면(Bs)의 각 화소를 포함)에 대해서 각도(θ, φ)가 산출되면 스텝 S116, S117이 실행된다. 즉, 유저에 의해 설정된 검색 조건(θmin≤θ≤θmax, φmin≤φ≤φmax)의 범위 내의 각도(θ, φ)를 갖는 화소가 탐색되고(스텝 S116), 탐색 조건을 만족시키는 화소로 구성되는 오목 경사 영역(Gc)이 추출된다(스텝 S117). 스텝 S118에서는 이렇게 하여 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 양부가 판단된다. 구체적으로는 소정의 면적(오목 경사용 역면적)보다 넓은 오목 경사 영역(Gc)을 탐지했을 경우에는 상기 오목 경사 영역(Gc)을 표면에 갖는 땜납(B)의 상태를 불량으로 판단한다.

스텝 S118에서의 양부 판단이 완료되면 스텝 S103으로 리턴한다. 그리고, 변수(V)가 Vmax가 될 때까지 변수(V)를 인크리먼트함으로써 복수의 촬상 위치에 대하여 순서대로 촬상 카메라(31)를 이동시키면서 각 촬상 위치에 대해서 이후의 스텝 S105~S118의 동작을 행하여 땜납(B)의 양부 판단을 행한다. 변수(V)가 Vmax가 되어 모든 촬상 위치에 있어서 땜납(B)의 양부 판단이 완료되면 기판(10)을 반출하여(스텝 S119) 도 6의 플로우 차트를 종료한다.

이상에 설명한 바와 같이 이와 같이 구성된 본 실시형태에서는 땜납(B)의 표면(Bs)에 존재하는 경사(오목 경사 영역(Gc))를 탐색하고, 그 결과에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단한다. 이렇게 땜납(B)의 높이가 아니라 땜납(B)의 표면(Bs)의 경사(오목 경사 영역(Gc))에 의거함으로써 땜납(B)의 상태의 양부를 적절하게 판단하는 것이 가능해지고 있다.

또한, 본 실시형태는 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 계측한 결과에 의거하여 땜납(B)의 표면(Bs)과 기판(10)의 거리(높이(h))가 부품(A)에 가까워짐에 따라 작아지는 오목 경사 영역(Gc)을 땜납(B)의 표면(Bs)으로부터 탐색한다. 이러한 구성에서는 부품(A)의 근방에서는 땜납(B)의 양이 적은 한편, 부품(A)으로부터 멀어짐에 따라 땜납(B)이 부풀어 오른다는 불량 형상을 땜납(B)이 갖는 경우에는 이러한 불량 형상에 존재하는 오목 경사 영역(Gc)을 탐지할 수 있다. 따라서, 이러한 불량 형상을 땜납(B)이 갖는 경우에도 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거함으로써 땜납(B)의 상태의 양부를 적절하게 판단할 수 있다.

참고로, 상기와 같은 오목 경사 영역(Gc)은 땜납(B)의 상태가 나쁜 경우에 현저하게 나타난다. 그러나, 땜납(B)의 상태가 양호한 경우에도 오목 경사 영역(Gc)은 나타날 수 있다. 그 때문에 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단했을 경우, 땜납(B)의 상태가 양호함에도 불구하고 땜납(B)의 상태가 나쁘다고 판단하는 것도 상정된다. 단, 땜납(B)의 상태가 양호한 경우와 나쁜 경우에서는 상술한 바와 같이 오목 경사 영역(Gc)의 경사의 방향(θ) 또는 구배의 각도(φ) 등의 경향에 차이가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는 제어 장치(100)는 소정의 탐색 조건(경사 각도 범위, 구배 각도 범위)을 만족시키는 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한다. 이렇게 오목 경사 영역(Gc)을 만족시키는 탐색 조건을 부과함으로써 땜납(B)의 상태가 양호함에도 불구하고 땜납(B)의 상태가 나쁘다고 판단하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 유저로부터 입력된 내용에 따라 탐색 조건을 설정하는 유저 인터페이스(200)가 구비되어 있다. 이러한 구성에서는 유저가 땜납(B)의 상태의 양부를 판단하는 기준을 설정할 수 있다. 그 결과, 유저가 요구하는 정밀도에 의해 땜납(B)의 상태의 양부를 판단할 수 있다.

참고로, 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하는 땜납(B)의 상태의 양부 판정의 구체적 실시형태로서는 여러 가지가 고려된다. 따라서, 오목 경사 영역(Gc)을 탐지했을 경우에는 땜납(B)의 상태가 나쁘다고 판단해도 상관없다. 단, 탐지된 오목 경사 영역(Gc)의 면적이 좁은 경우 등에는 반드시 땜납(B)의 상태를 나쁘다고 즉단하는 것이 적당하다고는 할 수 없다. 그래서, 본 실시형태의 제어 장치(100)는 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과, 소정의 면적(오목 경사용 역면적)보다 넓은 오목 경사 영역(Gc)을 탐지했을 경우에는 땜납(B)의 상태가 나쁘다고 판단한다. 이러한 구성에서는 오목 경사 영역(Gc)의 면적의 넓이에 따라 땜납(B)의 상태가 나쁜 것을 적절하게 판단할 수 있다.

이 때, 오목 경사용 역면적의 값은 유저 인터페이스(200)에 의해 유저를 설정할 수 있도록 해도 좋다. 이것에 의해 유저가 요구하는 정밀도에 의해 땜납(B)의 상태의 양부를 판단할 수 있다.

이와 같이 본 실시형태에서는 외관 검사 장치(1)가 본 발명의 「외관 검사 장치」의 일례에 상당하고, 검사 헤드(3) 및 제어 장치(100)가 협동하여 본 발명의 「계측부」의 일례로서 기능하고, 제어 장치(100)가 본 발명의 「제어부」의 일례에 상당하고, 유저 인터페이스(200)가 본 발명의 「설정부」의 일례에 상당하고, 오목 경사 영역(Gc)이 본 발명의 「오목 경사 영역」의 일례에 상당한다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 상술한 것에 대하여 여러 가지의 변경을 추가하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 플로우 차트를 실행하도록 제어 장치(100)를 구성해도 좋다. 여기서, 도 7은 외관 검사 장치에서 실행되는 검사의 내용의 변형예를 나타내는 플로우 차트이다. 이하에서는 상기 실시형태와의 차이점을 중심으로 설명하는 것으로 하고, 공통점에 대해서는 상당 부호를 붙여 설명을 생략한다.

상술한 바와 같이 외관 검사 장치(1)에서는 서로 다른 방향으로부터 땜납(B)의 표면(Bs)에 패턴광을 조사하는 복수의 투영기(32)(조사기)와 촬상 카메라(31)(광 검출기)가 설치되어 있었다. 그리고, 투영기(32)로부터 땜납(B)에 투영된 패턴광을 촬상 카메라(31)에 의해 촬상하여 촬상 데이터[Ds(S)]를 취득하는 패턴 촬상 동작(광 검출 동작)이 복수의 투영기(32)를 개별적으로 점등시켜 실행하고 있었다.

이러한 구성에서는 투영기(32)로부터 조사되어 땜납(B)에 직접 입사하는 광 외에 투영기(32)로부터 조사되어, 예를 들면 기판(10)이나 부품(A)에서 반사된 후에 땜납(B)에 입사하는 반사광이 존재할 수 있다. 이러한 반사광은 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상의 산출 정밀도를 저하시킬 우려가 있다. 이것에 대하여 도 7의 플로우 차트에서는 반사광의 영향을 보정하면서 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 산출한다.

구체적으로는 스텝 S108에서 「NO」로 판단되면 스텝 S201에 있어서 변수(T)가 제로로 설정된다. 이러한 변수(T)는 반사광의 영향을 보정하기 위한 스텝 S114, S115, S202~S205의 루프 연산을 변수(T)가 Tmax가 될 때까지 행하기 위해서 설정된다. 이어서, 상기 실시형태와 마찬가지로 스텝 S114에서 땜납(B)의 표면(Bs)을 포함하는 촬상 영역(R31)의 삼차원 형상이 결정되어 스텝 S115에서 각도(θ, φ)가 구해진다. 이어서, 스텝 S202에 있어서 변수(T)가 인크리먼트되어 스텝 S203에 있어서 변수(T)가 Tmax 이하인지 여부가 판단된다. 그리고, 스텝 S203에서 변수(T)가 Tmax 이하라고 판단되면 스텝 S204로 진행한다.

스텝 S204에서는 반사광의 탐색이 실행된다. 도 8은 반사광의 탐색 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 동 도면에서는 동일한 투영기(32)로부터 사출된 광(L1, L2)이 예시되어 있다. 광(L1)은 땜납(B)에 직접 입사하는 한편, 광(L2)은 기판(10)에서 반사된 후에 땜납(B)에 입사하고 있어 반사광이 되어 있다. 참고로, 동 도면에서 예시하는 데이터((X1, Y1, Z1), (X2, Y2, Z2), (X3, Y3, Z3))는 모두 스텝 S114에서 각 위치(X, Y)에서의 높이(Z)를 구한 결과이다.

반사광의 탐색에 있어서는 스텝 S114에서 구한 촬상 영역(R31)의 삼차원 형상(X, Y, Z)이나 각도(θ, φ) 등에 의거하여 땜납(B), 기판(10) 및 부품(A) 상의 각 점에서 반사된 광의 궤적을 나타내는 방정식을 구한다. 예를 들면, 도 8에서는 땜납(B) 상의 점(X1, Y1, Z1)에서 반사된 후의 광(L1)의 궤적을 나타내는 방정식으로서,

Z=f1(X, Y) …방정식 1

이 구해지고, 기판(10) 상의 점(X2, Y2, Z2)에서 반사된 후의 광(L2)의 궤적을 나타내는 방정식으로서,

Z=f2(X, Y) …방정식 2

가 구해진다. 방정식 1로 나타내어지는 광의 궤적은 점(X1, Y1, Z1) 이외에서는 땜납(B)의 표면에 일치하지 않기 때문에 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 나타내는 데이터 중 방정식 1을 만족시키는 데이터는 (X1, Y1, Z1) 1개뿐이다. 한편, 방정식 2로 나타내어지는 광의 궤적은 점(X2, Y2, Z2) 이외의 점(X3, Y3, Z3)에서도 땜납(B)의 표면(Bs)에 일치한다. 그 때문에 데이터(X2, Y2, Z2)뿐만 아니라 데이터(X3, Y3, Z3)도 방정식 2를 만족시키게 된다. 이렇게 반사가 발생하고 있는 경우에는 스텝 S114에서 구해진 데이터 중 2개(또는 그 이상)의 데이터가 반사광을 나타내는 방정식을 만족시킨다. 바꿔 말하면, 각 점에 있어서의 반사광의 궤적을 나타내는 방정식을 구하여 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 나타내는 데이터 중으로부터 동일한 방정식을 만족시키는 데이터가 2개 이상 발견된 경우에는 상기 방정식에 대응하는 광은 반사광이라고 판단할 수 있다.

또한, 스텝 S204에서는 반사광이 탐지되면 반사광을 사출하는 투영기(32)가 특정됨과 아울러 반사광이 땜납(B)의 표면(Bs)에 입사하는 위치에 대응하는 XY 위치(바꿔 말하면, 화소의 위치)가 특정된다. 그리고, 이렇게 하여 특정된 투영기(32)와, 반사가 입사하는 XY 위치가 관련지어진다.

스텝 S205에서는 각 화소에 대응하는 땜납(B)의 표면(Bs)의 위치로 입사하는 반사광의 광량이 추정된다. 이 때, 동일한 XY 위치에 입사하는 반사광이 복수개 있는 경우에는 각 반사광에 대해서 광량이 구해진다. 그리고, 소정의 광량(역광량)보다 큰 반사광을 조사하는 투영기(32)를 점등시킴으로써 취득된 촬상 데이터[Ds(S)]를 제외하는 처리가 각 XY 위치에 대해서 행해진다.

이어서, 스텝 S114에서는 이렇게 하여 반사광의 영향을 받은 데이터를 제외한 촬상 데이터[Ds(S)]에 의거하여 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상이 재차 구해진다. 이것에 의해 스텝 S114에서는 소정의 광량보다 큰 반사광을 조사하는 투영기(32)를 점등시킴으로써 취득된 촬상 데이터[Ds(S)]를 제외한 후에 삼차원 형상 데이터(Dt)가 구해지게 된다.

그런데, 최초에 스텝 S114에서 구한 삼차원 형상은 반사광의 영향을 받은 것이며, 정밀도가 반드시 높지 않을 가능성이 있다. 그 때문에 이러한 삼차원 형상에 의거하여 탐색된 반사광도 오차를 포함할 수 있다. 이러한 반사광의 탐색 결과의 오차는 실제로는 반사광이 입사하고 있는데도 그렇지 않다고 판단된다는 오판단으로 연결될 수 있다. 단, 상기 루프 연산은 이러한 오판단이 있는 경우에도 삼차원 형상의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 실제로는 반사광이 입사하고 있는데도 그렇지 않다고 판단된 개소에서는 결과는 개선되지 않지만, 악화도 되지 않는다. 한편, 실제로 반사광이 입사하고 있는 개소를 정확하게 판단할 수 있던 경우에는 결과가 개선된다. 따라서, 상기 루프 연산을 행했을 경우, 기본적으로는 삼차원 형상의 정밀도가 개선되게 된다.

또한, 삼차원 형상 데이터(Dt)의 정밀도는 기본적으로는 루프 연산의 횟수(즉, Tmax)가 많을수록 향상될 수 있다. 그래서, 유저 인터페이스(200)에 있어서 유저가 Tmax를 설정할 수 있도록 구성하면 유저가 요구하는 정밀도에 의해 삼차원 형상 데이터(Dt)를 구할 수 있다. 이렇게 하여 소정 횟수(Tmax)의 루프 연산이 종료되면 상기 실시형태와 마찬가지로 스텝 S116 이후의 동작이 실행된다.

이상에 설명한 바와 같이 도 7의 변형예에서는 제어 장치(100)는 투영기(32)로부터 사출되고나서 반사된 후에 땜납(B)으로 입사하는 반사광을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 산출한다. 이러한 구성에서는 반사광의 영향을 억제하여 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 제어 장치(100)는 반사광이 탐지된 경우에는 반사광을 조사하는 투영기(32)를 특정한 결과에 의거하여 삼차원 형상을 산출한다. 이러한 구성에서는 반사광의 영향을 억제하여 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 고정밀도로 산출할 수 있다.

구체적으로는 제어 장치(100)는 삼차원 형상을 산출하기 위해서 반사광이 입사하는 반사 개소와 기판(10)의 거리(높이)를 산출할 때에는 소정의 광량보다 큰 반사광을 조사하는 투영기(32)를 점등시킴으로써 취득된 촬상 데이터[Ds(S)](광 검출 결과)를 제외하고 반사 개소의 높이를 산출한다. 이러한 구성에서는 반사광의 영향을 억제하여 땜납(B)의 표면(Bs)의 삼차원 형상을 고정밀도로 산출할 수 있다.

또한, 반사광을 조사하는 조사기의 특정 결과에 의거하여 삼차원 형상을 산출하는 구체적 실시형태는 상기한 바와 같이 소정의 광량보다 큰 반사광을 조사하는 투영기(32)에 대응하는 촬상 데이터[Ds(S)]를 제외하는 실시형태에 한정되지 않는다. 즉, 반사광이 최소의 투영기(32)에 대응하는 촬상 데이터[Ds(S)]를 사용하여 삼차원 형상을 산출해도 좋고, 반사광이 작은 쪽으로부터 소정 수(예를 들면, 2개)의 투영기(32)에 대응하는 촬상 데이터[Ds(S)]의 평균값을 사용하여 삼차원 형상을 산출해도 좋고, 반사광이 큰 쪽으로부터 소정 수(예를 들면, 2개)의 투영기(32)에 대응하는 촬상 데이터[Ds(S)]를 제외한 나머지 촬상 데이터[Ds(S)]의 중앙값을 사용하여 삼차원 형상을 산출해도 좋다.

그런데, 상기 실시형태에서는 상태가 나쁜 땜납(B)에 발생하는 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 양부를 판단하고 있었다. 그러나, 상태가 양호한 땜납(B)에 발생하는 볼록 경사 영역을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 양부를 판단해도 좋다. 도 9는 부품을 기판에 접합하는 땜납의 상태가 양호한 경우를 모식적으로 예시하는 도면이다. 여기서의 예에서는 땜납(B)의 젖음성이 양호하기 때문에 땜납(B)이 부품(A)에 융합되어 있다. 그 때문에 부품(A)의 단으로부터 X 방향으로 부품(A)으로부터 멀어짐에 따라 땜납(B)의 양이 감소한다는 형상을 땜납(B)이 갖는다. 이러한 땜납(B)의 표면(Bs)은 땜납(B)의 표면(Bs)과 기판(10)의 거리(높이(h))가 부품(A)에 가까워짐에 따라 커지는 볼록 경사 영역(Gv)(바꿔 말하면, 부품에 가까워짐에 따라 올라가는 오르막 영역)을 갖는다.

그래서, 상태가 양호한 땜납(B)의 표면(Bs)에 나타나는 경향이 있는 볼록 경사 영역(Gv)을 탐색한 결과를 병용하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단하도록 도 6 또는 도 7에서 나타내는 실시형태를 변형해도 좋다. 구체적으로는 스텝 S117, S118의 사이에 삼차원 형상 데이터(Dt)에 의거하여 볼록 경사 영역(Gv)을 땜납(B)의 표면(Bs)으로부터 탐색하는 스텝을 추가한다. 이 때, 오목 경사 영역(Gc)의 탐색의 경우와 마찬가지로 각도(θ, φ)가 소정의 탐색 조건을 만족시키는 볼록 경사 영역(Gv)을 탐색하도록 구성할 수 있다. 또한, 볼록 경사 영역(Gv)의 탐색 조건을 나타내는 각도(θ, φ)를 유저 인터페이스(200)에 있어서 유저가 설정할 수 있도록 구성할 수도 있다. 그리고, 추가한 스텝에서 소정의 면적(볼록 경사용 역면적)보다 넓은 볼록 경사 영역(Gv)을 탐지할 수 없는 경우에는 스텝 S118의 양부 판단에 있어서 땜납(B)의 상태가 나쁘다고 판단한다.

이러한 구성에서는 오목 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과 및 볼록 경사 영역(Gv)을 탐색한 결과에 의거함으로써 땜납(B)의 상태의 양부를 보다 적절하게 판단할 수 있다. 특히, 볼록 경사 영역(Gv)을 탐색한 결과, 소정의 면적보다 넓은 볼록 경사 영역(Gv)을 탐지하지 않는 경우에는 땜납(B)의 상태가 나쁘다고 판단한다. 따라서, 상태가 양호한 땜납(B)의 표면(Bs)에 존재해야 하는 볼록 경사 영역(Gv)이 충분한 넓이로 존재하지 않는 것을 가지고 땜납(B)의 상태가 나쁜 것을 적절하게 판단할 수 있다.

이 때, 볼록 경사용 역면적의 값은 유저 인터페이스(200)에 의해 유저가 설정할 수 있도록 해도 좋다. 이것에 의해 유저가 요구하는 정밀도에 의해 땜납(B)의 상태의 양부를 판단할 수 있다.

또한, 오목 경사 영역(Gc)을 탐색하지 않고 볼록 경사 영역(Gv)만을 탐색한 결과에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단하도록 구성해도 좋다. 이러한 구성에 있어서도 땜납(B)의 표면(Bs)에 존재하는 경사(볼록 경사 영역(Gv))를 탐색하고, 그 결과에 의거하여 땜납(B)의 상태의 양부를 판단한다. 이렇게 땜납(B)의 높이가 아니라 땜납(B)의 표면(Bs)의 경사(볼록 경사 영역(Gv))에 의거함으로써 땜납(B)의 상태의 양부를 적절하게 판단하는 것이 가능해지고 있다.

또한, 땜납(B)의 삼차원 형상을 구하는 구체적 방법은 상기 위상 시프트법에 한정되지 않고 스테레오 카메라를 사용한 방법 등의 기타 여러 가지의 방법이어도 좋다.

또한, 오목 경사 영역(Gc) 또는 볼록 경사 영역(Gv)을 탐색할 때의 탐색 조건도 상기 내용에 한정되지 않고 적당하게 변경할 수 있다.

또한, 좌표축을 취하는 방법이나 각도(θ, φ)를 취하는 방법도 상기 예에 한정되지 않고 적당하게 변경이 가능하다.

1 : 외관 검사 장치 10 : 기판
3 : 검사 헤드(계측부) 31 : 촬영 카메라(광 검출기)
32 : 투영기(조사기) 100 : 제어 장치(계측부, 제어부)
110 : 주제어부 120 : 투영 제어부
130 : 촬영 제어부 140 : 구동 제어부
150 : 기억부 160 : 화상 처리부
200 : 유저 인터페이스(설정부) A : 부품
B : 땜납 Bs : 표면
Gc : 오목 경사 영역 Gv : 볼록 경사 영역
θ : 경사의 방향(방위각) φ : 구배의 각도(앙각)
Ds(S) : 촬영 데이터(광 검출 결과)

Claims

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부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 계측부와,
상기 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 상기 땜납의 상기 표면과 상기 기판의 거리가 상기 부품에 가까워짐에 따라 작아지는 경사 영역(Gc)을 상기 땜납의 상기 표면으로부터 탐색하고, 상기 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 상기 땜납의 상태의 양부를 판단하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는 경사의 방향이 소정의 경사 각도 범위 내에 있다는 탐색 조건을 만족시키는 상기 경사 영역(Gc)을 탐색하는 외관 검사 장치.
부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 계측부와,
상기 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 상기 땜납의 상기 표면과 상기 기판의 거리가 상기 부품에 가까워짐에 따라 작아지는 경사 영역(Gc)을 상기 땜납의 상기 표면으로부터 탐색하고, 상기 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 상기 땜납의 상태의 양부를 판단하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는 구배의 각도가 소정의 구배 각도 범위 내에 있다는 탐색 조건을 만족시키는 상기 경사 영역(Gc)을 탐색하는 외관 검사 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
유저로부터 입력된 내용에 따라 상기 경사 영역(Gc)의 상기 탐색 조건을 설정하는 설정부를 더 구비하는 외관 검사 장치.
부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 계측부와,
상기 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 상기 땜납의 상기 표면과 상기 기판의 거리가 상기 부품에 가까워짐에 따라 작아지는 경사 영역(Gc)을 상기 땜납의 상기 표면으로부터 탐색하고, 상기 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과에 의거하여 상기 땜납의 상태의 양부를 판단하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는 상기 경사 영역(Gc)을 탐색한 결과, 소정의 면적보다 넓은 상기 경사 영역(Gc)을 탐지했을 경우에는 상기 땜납의 상태가 나쁘다고 판단하는 외관 검사 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 계측부의 계측 결과에 의거하여 상기 땜납의 상기 표면과 상기 기판의 거리가 상기 부품에 가까워짐에 따라 커지는 경사 영역(Gv)을 상기 땜납의 상기 표면으로부터 탐색하고, 상기 경사 영역(Gv)을 탐색한 결과에 의거하여 상기 땜납의 상태의 양부를 판단하는 외관 검사 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 경사 영역(Gv)을 탐색한 결과, 소정의 면적보다 넓은 상기 경사 영역(Gv)을 탐지하지 않는 경우에는 상기 땜납의 상태가 나쁘다고 판단하는 외관 검사 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 계측부는 상기 땜납의 상기 표면에 광을 조사하는 조사기 및 광 검출기를 갖고, 상기 조사기로부터 조사되어 상기 땜납의 표면에서 반사된 광을 상기 광 검출기로 검출하여 광 검출 결과를 취득하는 광 검출 동작을 실행하고,
상기 제어부는 상기 광 검출 결과에 의거하여 상기 삼차원 형상을 산출하는 외관 검사 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 조사기로부터 사출되고나서 반사된 후에 상기 땜납에 입사하는 반사광을 탐색한 결과에 의거하여 상기 삼차원 형상을 산출하는 외관 검사 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 계측부는 복수의 상기 조사기를 갖고,
상기 각 조사기를 개별적으로 점등시켜 상기 광 검출 동작을 실행하여 상기 각 조사기에 대해서 상기 광 검출 결과를 취득하고,
상기 제어부는 상기 반사광이 탐지된 경우에는 상기 반사광을 조사하는 상기 조사기를 특정한 결과에 의거하여 상기 삼차원 형상을 산출하는 외관 검사 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 삼차원 형상을 산출하기 위해서 상기 반사광이 입사하는 반사 개소와 상기 기판의 거리를 산출할 때에는 소정의 광량보다 큰 반사광을 조사하는 상기 조사기를 점등시킴으로써 취득된 상기 광 검출 결과를 제외하고 상기 반사 개소의 높이를 산출하는 외관 검사 장치.
부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 공정과,
상기 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 상기 땜납의 상기 표면과 상기 기판의 거리가 상기 부품에 가까워짐에 따라 작아지는 경사 영역을 상기 땜납의 상기 표면으로부터 탐색하는 공정과,
상기 경사 영역을 탐색한 결과에 의거하여 상기 땜납의 상태의 양부를 판단하는 공정을 구비하고,
경사의 방향이 소정의 경사 각도 범위 내에 있다는 탐색 조건을 만족시키는 상기 경사 영역을 탐색하는 외관 검사 방법.
부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 공정과,
상기 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 상기 땜납의 상기 표면과 상기 기판의 거리가 상기 부품에 가까워짐에 따라 작아지는 경사 영역을 상기 땜납의 상기 표면으로부터 탐색하는 공정과,
상기 경사 영역을 탐색한 결과에 의거하여 상기 땜납의 상태의 양부를 판단하는 공정을 구비하고,
구배의 각도가 소정의 구배 각도 범위 내에 있다는 탐색 조건을 만족시키는 상기 경사 영역을 탐색하는 외관 검사 방법.
부품을 기판에 접합하는 땜납의 표면의 삼차원 형상을 계측하는 공정과,
상기 삼차원 형상의 계측 결과에 의거하여 상기 땜납의 상기 표면과 상기 기판의 거리가 상기 부품에 가까워짐에 따라 작아지는 경사 영역을 상기 땜납의 상기 표면으로부터 탐색하는 공정과,
상기 경사 영역을 탐색한 결과에 의거하여 상기 땜납의 상태의 양부를 판단하는 공정을 구비하고,
상기 경사 영역을 탐색한 결과, 소정의 면적보다 넓은 상기 경사 영역을 탐지했을 경우에는 상기 땜납의 상태가 나쁘다고 판단하는 외관 검사 방법.