JP4877100B2 - 実装基板の検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は，はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査装置および検査方法に関する。さらに詳細には，はんだフィレットの高さを高精度に測定する実装基板の検査装置および検査方法に関するものである。

従来から，半導体チップなどの電子部品をはんだによって基板に接合した後に，そのはんだ付け状態の良否をはんだフィレットの外観によって判定する実装状態検査が行われている。一般的な検査手順としては，はんだフィレットに対してレーザ光を当て，ＣＣＤカメラによってはんだフィレットを撮像し，その画像データからはんだフィレットの外観形状を測定してはんだ付け状態の良否を判定している。

具体的に，はんだ付け状態の検査を実現する検査装置としては，例えば特許文献１に一般的なレーザ変位計の原理を利用した実装基板検査装置が開示されている。この実装基板検査装置では，複数のシート状のレーザ光（ラインレーザ）を，被検体である電子部品およびはんだフィレットに跨るように照射し，はんだフィレット上に映るラインレーザの線（形状線）を複数台のＣＣＤで撮像し，その形状線と基板上に映るラインレーザの線（基準線）とを基に三角測量法によって電子部品の高さを測定する。

また，例えば特許文献２に開示された検査装置では，２種類のラインレーザを別角度で照射し，被検体から反射される散乱光と正反射光とを２台のＣＣＤで受光し，その受光データを基に被検体であるウェハのバンプの高さを測定する。詳細には，平面鏡面（ウェハ）の位置を測定するための一対の測定系（光源とカメラとの組合せ）と，非平面（バンプ）の位置を測定するための一対の測定系（光源とカメラとの組合せ）との，異なる２系統の測定系を備え，バンプの位置とウェハの位置とを基にバンプ頂点の高さを測定する。

また，例えば特許文献３に開示された外観状態検査装置は，照射角度が異なる環状の多段の照明装置が配置され，各照明装置の色が異なっている。そして，照明の明かりに照らされた被検体をカメラで撮像し，その画像を基に被検体であるはんだフィレットの角度情報を得る。そして，その角度情報を基に被検体の形状を推定する。
特開２００２−１０７３１１号公報 特開２０００−１９５８８６号公報 特開平６−２０１３３８号公報

しかしながら，前記した従来の実装基板の検査装置には，次のような問題があった。すなわち，はんだフィレットの表面は概ね鏡面であり，殆どの入射光が正反射する。そのため，照射部位の傾斜によっては，反射光がＣＣＤに入らない。つまり，図２０に示すような，一対の測定系（レーザ光源８とカメラ１１との組合せ）では，はんだフィレット５全面のうち，レーザ光源８の正反射光がカメラ１１に入る傾斜となる部分しか測定できない。特にはんだ付け状態の良否判定では，はんだフィレット５の高さが重要な要素となるが，最頂部でのデータを得られなければ判断が曖昧になる。

この問題を解決するために，ラインレーザＬの光量を多くし，できる限り散乱光を取り込むようにすることが考えられる。しかし，はんだフィレット５の傾斜によっては，ラインレーザＬの正反射光がＣＣＤ１１に入射する。その際，光量が多すぎると，ＣＣＤ１１がハレーションを起こして測定できない。つまり，散乱光を受光することとハレーションを抑制することとが背反関係にあり，結果としてはんだフィレット５の形状を上手く特定できない。

特許文献１の検査装置では，基準線の方向に複数台のレーザ光源およびＣＣＤをずらして配置し，各レーザ光をそれぞれ異なる位置から照射していることから死角を回避できるとしている。しかし，この検査装置では，死角となる部分を別のレーザ光で照射し，その画像を正面から照射したレーザ光の画像と合わせて全体の形状を判断している。つまり，各レーザ光は，被検体の領域ごとに選択される。そのため，各領域に照射されるレーザは基本的に１本である。よって，はんだの形状全体の計測に着目すると，前述した問題が発生する。

特許文献２の検査装置では，１台のＣＣＤが受光する散乱光を基にバンプの位置を推測しているが，前述したようにはんだフィレットの形状によっては殆ど散乱光が得られないこともある。また，基準となるウェハの位置を測定する系と，被検体となるバンプの位置を測定する系との２系統によって高さを測定するため，必然的に測定系（レーザ光源とカメラ）が２つ以上必要となる。

特許文献３の検査装置では，各色の照明が被検体の所定の傾斜範囲に対応しており，はんだフィレットの大まかな外観形状を推定できる。例えば，照明が３色であれば，３段階の角度情報を取得できる。しかし，この検査装置では，傾斜を取得するだけであり，直接的にはんだフィレットの高さが得られるわけではない。また，良品のはんだフィレットにはさまざまな形状が考えられ，３段階の角度情報のみでは分解能が低く，良否判定の閾値と角度情報との関連性が不明確になり易い。現状，サンプルを基に良否基準を定めているが，高精度の基準を設けるには多くの基準作成工数がかかる。また，良否基準を作成しても十分な正答率は得られず，不良の可能性がある被検体は全て不良と判定し，その後の不良と判定した被検体に対する検査者による目視と併せて検査精度を確保している。

本発明は，前記した従来の実装基板の検査装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，はんだフィレットの外観形状を高精度に測定する実装基板の検査装置および検査方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた実装基板の検査装置は，はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査装置であって，電子部品が実装された基板を載置するテーブルと，はんだフィレットを上方から撮像する撮像部と，ラインレーザを発光するレーザ光源を複数有し，各レーザ光源から出力されたラインレーザが，当該電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対し，当該ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見て，それぞれ異なる角度で入射するように各レーザ光源が配置された第１レーザ光源群と，撮像部から画像データを取得し，ラインレーザごとに当該ラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さを測定する高さ測定部とを備えることを特徴としている。

本発明の実装基板の検査装置は，ラインレーザを，電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に照射する。各レーザ光源は，各ラインレーザが基板上に描く基準線の方向（第１方向）から見てそれぞれ異なる角度ではんだフィレットに入射するように配置されている。すなわち，本発明の実装基板の検査装置では，複数のラインレーザが，第１方向上の同一の領域内に，それぞれ異なる角度で照射される。そして，撮像部によって，はんだフィレット上に映し出される各ラインレーザを撮像する。

ラインレーザ１つ１つは，鏡面であるはんだフィレットに入射すると，その殆どが正反射する。そのため，正反射先に撮像部があったときに撮像部に映し出される。すなわち，ラインレーザは，はんだフィレットの全領域に映し出されるのではなく，はんだフィレット表面のうち，特定の傾斜範囲内の部分で映し出される。本検査装置では，ラインレーザはそれぞれ異なる角度から入射することから，撮像部に映し出されるラインレーザの範囲はそれぞれ異なる。

そして，高さ測定部によって，ラインレーザごとに，当該ラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さを測定する。すなわち，ラインレーザごとに部分的にはんだフィレットの高さを測定する。そして，各測定結果を組み合わせることではんだフィレット全体の高さが得られる。つまり，１つのラインレーザで撮像できない範囲を，異なる角度から照射したラインレーザで補填することにより，ラインレーザが照射した領域の全域を網羅する。これにより，ラインレーザの光量を上げなくてもはんだフィレットの全領域の形状が得られる。よって，ハレーションを起こすことなく，はんだフィレットの外観形状を高精度に測定することができる。

また，上記の検査装置の第１レーザ光源群から照射されるラインレーザは，ラインレーザごとに色が異なることとするとよりよい。

すなわち，ラインレーザを色分けして照射すると，はんだフィレット上に映し出される形状線も色分けされる。そのため，複数のラインレーザが同時に発光された状態で撮像されたとしても，各形状線がどのラインレーザに対応しているのかを区別することができる。よって，１回の撮像で，同時に複数のラインレーザを利用した高さ測定を行うことができる。そのため，検査時間の短縮化が図られる。

また，上記の検査装置は，ラインレーザを発光するレーザ光源を複数有し，各レーザ光源から出力されたラインレーザ群が，第１方向から見て，第１レーザ光源群からのラインレーザ群に対して撮像部を挟んで左右対称になるように各レーザ光源が配置された第２レーザ光源群を備えることとするとよりよい。

すなわち，第２レーザ光源群の各レーザ光源を，撮像部を挟んで第１レーザ光源群のレーザ光源と左右対称に配置することにより，はんだフィレットの曲面の状態によって利用するラインレーザを切り替えることができる。ラインレーザの切替えではんだフィレットの左右の傾斜面に対応可能であることから，第１レーザ光源群を回転移動させることなく，様々なはんだフィレットのレイアウトに対応することができる。そのため，検査時間の短縮化が図られる。

また，上記の検査装置は，ラインレーザを発光するレーザ光源を複数有し，各ラインレーザが，基板平面上の前記第１方向に直交する第２方向に基準線を描く第３レーザ光源群を備えることとするとよりよい。

すなわち，第１方向に直交する第２方向に基準線を描く第３レーザ光源群からの各ラインレーザを，はんだフィレットと接合する電子部品に照射する。これにより，第１方向の第１レーザ光源群からのラインレーザによって，はんだフィレットの形状を測定する。さらには，電子部品の高さおよび第１方向上の位置を測定する。さらに，第３レーザ光源群からのラインレーザによって，電子部品の高さおよび第２方向上の位置を測定する。すなわち，第１方向のラインレーザに加え，第２方向のラインレーザを少なくとも２本設けることで，はんだフィレットの外観形状に加え，電子部品の外観形状および基板平面座標上の位置を測定することができる。よって，より多くの情報が得られ，検査の多機能化が図られる。

また，本発明の別の実装基板の検査装置は，はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査装置であって，電子部品が実装された基板を載置するテーブルと，前記電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対してラインレーザを発光するレーザ光源と，はんだフィレットを撮像する撮像部を複数有し，各撮像部は，当該はんだフィレットの所定の領域に対し，ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見てそれぞれ異なる角度から撮像する撮像部群と，撮像部群の各撮像部から画像データを取得し，画像データごとにラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さを測定する高さ測定部とを備えることを特徴としている。

本発明の実装基板の検査装置は，１本のラインレーザを前記電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対して照射し，複数の撮像部によって画像データを取得する。撮像部群の各撮影部は，第１方向から見てそれぞれ異なる角度からはんだフィレットを撮像するように配置されている。すなわち，本発明の実装基板の検査装置は，複数の撮像部が，第１方向上の同一の領域内を，それぞれ異なる角度から撮像する。

ラインレーザは，前述したように，正反射先に撮像部があったときに撮像部に映し出される。すなわち，各撮像部では，はんだフィレット表面のうち，特定の傾斜範囲内の部分でラインレーザの撮像が可能になる。撮像部はそれぞれ異なる角度から撮像することから，撮像部に映し出されるラインレーザの範囲はそれぞれ異なる。

そして，高さ測定部によって，画像データごとに，ラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さを測定する。すなわち，画像データごとに部分的にはんだフィレットの高さを測定する。そして，各測定結果を組み合わせることではんだフィレット全体の高さが得られる。つまり，１つの撮像部で撮像できない範囲を，異なる角度から撮像した画像データにより，撮像部が撮像した領域の全域を網羅する。これにより，ラインレーザの光量を上げなくてもはんだフィレットの全領域の形状が得られる。よって，はんだフィレットの外観形状を高精度に測定することができる。

また，上記の検査装置は，レーザ光源からのラインレーザを反射するとともに，その反射角度を制御するガルバノメータと，ガルバノメータから反射されたラインレーザの向きを，テーブルに向けて一定の角度に変えるレンズ系（例えば，シリンドリカルレンズ）とを備えることとするとよりよい。

すなわち，ガルバノメータにてラインレーザの反射角度を調節することで，ラインレーザの，第２方向上の照射位置を制御する。これにより，基板を第２方向に移動させる手間がなく，基板の位置決め時間が大幅に短縮される。この結果，検査時間の大幅な短縮が図られる。

本発明は，はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査方法であって，複数のラインレーザを，前記電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対し，当該ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見てそれぞれが異なる角度で照射するレーザ発光ステップと，ラインレーザのうち少なくとも１本が入射しているはんだフィレットを上方から撮像する撮像ステップと，撮像部からの画像データ取得し，ラインレーザごとに当該ラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さの検出する高さ測定ステップとを含むことを特徴とする実装基板の検査方法を含んでいる。

また，本発明は，はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査方法において，ラインレーザを電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対して発光するレーザ発光ステップと，複数の撮像部により，はんだフィレットの所定の領域を，ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見てそれぞれ異なる角度から撮像する撮像ステップと，撮像ステップにて撮像された画像データを取得し，画像データごとにラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さの検出する高さ測定ステップとを含むことを特徴とする実装基板の検査方法を含んでいる。

本発明によれば，はんだフィレットの外観形状を高精度に測定する実装基板の検査装置および検査方法が実現されている。

以下，本発明にかかる実装基板の検査装置を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子部品をはんだによって実装した後に，そのはんだ付け状態の良否をはんだフィレットの外観によって判定するはんだ付け状態検査の検査装置に本発明を適用したものである。

［第１の形態］
［検査装置の構成］
第１の形態の検査装置１００は，図１に示すように，テーブル３と，光源群（レーザ光源８，９，１０）と，カメラ１１と，レーザ制御部１２と，カメラ制御部１３と，画像処理装置１４と，判定部１５と，テーブル駆動制御部１６と，主制御部１７とを備えている。検査装置１００は，被検体（本形態では電子部品７を基板４に接合するはんだフィレット５）の外観形状を測定し，はんだ付け状態の良否を判定する。

テーブル３は，テーブル３を図１中のＸ軸方向（以下，単に「Ｘ軸方向」とする）に移動させるＸ軸駆動源１と，テーブル３を図１中のＹ軸方向（以下，単に「Ｙ軸方向」とする）に移動させるＹ軸駆動源２とを備えた可動テーブルである。テーブル３上には，実装基板である基板４が載置される。検査装置１００は，テーブル駆動制御部１６によってＸ軸駆動源１およびＹ軸駆動源２を制御してテーブル３をＸ軸方向やＹ軸方向に水平移動させ，基板４の位置を調節する。

カメラ１１は，テーブル３の上方に配置され，テーブル３に垂直する方向（図１のＺ軸方向）に撮像する。カメラ１１としては，ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等が適用可能である。なお，カメラ１１の下方に電子部品７が配置されるように，基板４が位置決めされる。また，カメラ１１の撮像タイミングは，カメラ制御部１３によって制御される。そして，撮像された画像データは画像処理装置１４に送られる。

光源群を構成する各レーザ光源８，９，１０は，それぞれラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３を発光するものである。レーザ光源８，９，１０は，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３を電子部品７およびはんだフィレット５，６に跨るように照射する。また，各レーザ光源８，９，１０は，図２に示すように，Ｘ軸方向から見てＹ軸上の位置が重なるように配置されている。また，各レーザ光源８，９，１０は，図３に示すように，Ｙ軸方向から見てカメラ１１に対して同一側に配置されている。

また，検査装置１００は，基板４上に映し出される各ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３の線（高さ測定時の基準線）が重なるように各レーザ光源８，９，１０の照射方向が調節される。なお，ここでいう「重なる」は，必ずしも厳密な同一性を要求するものではなく，検査の要求精度によって多少のばらつきは許容する。すなわち，検査装置１００は，Ｙ軸方向上の所定の検査領域内に３本のラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３をすべて照射する。

また，各レーザ光源８，９，１０は，図１ないし図３に示したように，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３をはんだフィレット５に対してそれぞれ異なる角度で照射する。なお，本形態では，カメラ１１に近接するレーザ光源から順に，レーザ光源８，レーザ光源９，レーザ光源１０とし，レーザ光源８から照射されるラインレーザをラインレーザＬ１と，レーザ光源９から照射されるラインレーザをラインレーザＬ２と，レーザ光源１０から照射されるラインレーザをラインレーザＬ３とする。

また，各レーザ光源８，９，１０の発光タイミングは，レーザ制御部１２によって制御される。本形態では，一度にすべてのレーザ光源を発光させると，カメラ１１で撮像された形状線がどのレーザ光源からのものかわからなくなる。そのため，各レーザ光源８，９，１０がそれぞれ異なるタイミングで発光する。そして，各ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３の形状線がカメラ１１にてそれぞれ撮像される。

画像処理装置１４は，カメラ１１から各ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３の撮像データを取得し，２値化処理等の一般的な画像処理技術を利用して各ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３形状線および基準線を抽出する。画像処理後のデータは判定部１５に送られる。

判定部１５は，この形状線のデータを基に，一般的な三角測量法の技術を利用して高さを推測する。すなわち，基板４上に映し出されるラインレーザ（基準線）とはんだフィレット５上に映し出されるラインレーザ（形状線）とのＸ軸方向へのずれ量を基に，形状線部分の高さを推測する。これにより，はんだフィレット５の外観形状が得られる。そして，抽出された外観形状を基にはんだの実装状態の良否を判定する。

具体的にはんだフィレット５の外観形状は，次のように測定される。図４は，ラインレーザＬ１の照射時に撮像される画像データ１８の一例を示し，図５は，ラインレーザＬ２の照射時に撮像される画像データ１９の一例を示し，図６は，ラインレーザＬ３の照射時に撮像される画像データ２０の一例を示している。

被検体であるはんだフィレット５は，その表面が曲面であるとともに概ね鏡面である。そのため，１本のラインレーザを照射したとしても，図４〜図６に示したように，カメラ１１にははんだフィレット５の一部の形状線Ｌｆしか映らない。すなわち，はんだフィレット５の表面のうち，所定の範囲内の傾きの部分しか映らない。しかし，３つのラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３は，それぞれはんだフィレット５への入射角度が異なることから，カメラ１１にはそれぞれ異なる傾斜部分の形状線Ｌ１ｆ，Ｌ２ｆ，Ｌ３ｆが映る。そして，判定部１５では，各画像データ１８，１９，２０から，各形状線Ｌ１ｆ，Ｌ２ｆ，Ｌ３ｆと，非鏡面の基板４に映る各基準線Ｌ１ｍ，Ｌ２ｍ，Ｌ３ｍとを基に，測定可能な部分の高さを測定する。そして，それらを組み合わせることではんだフィレット５全体の外観形状を測定する。

なお，本形態では，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３を実装基板４に対して同じ位置に照射している（すなわち，高さを測定する際の基準線Ｌ１ｍ，Ｌ２ｍ，Ｌ３ｍの位置が同じである）が，必ずしも一致している必要はなく，多少ずれていてもはんだフィレット５全体の外観形状の測定に支障はない。

［検査の手順］
検査装置１００の検査処理手順を，図７のフローチャートを基に説明する。以下，図１に示した基板４のはんだフィレット５の検査をベースに本検査手順を説明する。

まず，基板４をテーブル３上に載置し，Ｘ軸駆動源１ないしＹ軸駆動源２を制御して基板４の位置決めを行う（Ｓ１）。本形態では，はんだフィレット５ないし電子部品７がカメラ１１の直下に位置するようにテーブル３を水平移動させる。

次に，ラインレーザＬ１を利用して，はんだフィレット５の高さを取得する（Ｓ２）。詳細には，レーザ光源８を点灯し，ラインレーザＬ１をはんだフィレット５に照射する。そして，その状態のはんだフィレット５の表面を撮像する。レーザ光源８はカメラ１１に隣接配置されており，はんだフィレット５の比較的水平面に近い部分の表面に入射したラインレーザＬ１が映し出される。撮像データは，画像処理装置１４に送られ，形状線Ｌ１ｆおよび基準線Ｌ１ｍが抽出される（図４参照）。そして，はんだフィレット５上の形状線Ｌ１ｆと基板４上の基準線Ｌ１ｍとを基に，三角測量法によって形状線Ｌ１ｆ部分の高さを推測する。撮像後は，レーザ光源８を消灯し，ラインレーザＬ１を消去する。

次に，ラインレーザＬ２を利用して，はんだフィレット５の高さを取得する（Ｓ３）。次に，ラインレーザＬ３を利用して，はんだフィレット５の高さを取得する（Ｓ４）。これにより，はんだフィレット５のうち，それぞれ傾斜が異なる場所の高さが取得される。そして，これらの高さ推測結果を併合することで，図８に示すようにＹ軸方向におけるはんだフィレット５全体の断面形状が得られる。

なお，はんだフィレット５の高さデータは，必ずしも全領域をカバーする必要はない。また，測定範囲を広げるには，ハレーションが生じない程度に光量を多くしたり，レーザ光源を増やして測定できる傾斜の範囲を広げることで対応できる。

また，点灯するラインレーザの順序は上記の順に限るものではない。すなわち，ラインレーザＬ２やラインレーザＬ３を最初に利用してもよい。１つのレーザ光源が点灯している間は他のレーザ光源を点灯しない。

次に，はんだフィレット５の実装状態の良否を判定する（Ｓ５）。すなわち，取得したはんだフィレット５の外観形状が許容範囲内であるか否かについて判断する。判断基準としては，例えば，はんだフィレット５のうち，電子部品７との接合箇所近傍の高さが閾値範囲内であるか否かについて判断する。

以上詳細に説明したように本形態の実装基板の検査装置１００は，３本のラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３を，はんだフィレット５の所定の領域に照射する。各レーザ光源８，９，１０は，各ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３がＹ軸方向（第１方向）から見てそれぞれ異なる角度ではんだフィレット５に入射するように配置されている。すなわち，本形態の検査装置１００では，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３が，Ｙ軸方向上の同一の領域内にそれぞれ異なる角度で照射される。そして，カメラ１１によって，はんだフィレット５上に映し出されるラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ撮像する。

ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３は，鏡面であるはんだフィレット５に入射すると，その殆どが正反射する。そのため，正反射先にカメラ１１があったときにカメラ１１に映し出される。すなわち，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３は，はんだフィレット５の全範囲が映し出されるのではなく，はんだフィレット５表面のうち，特定の傾斜範囲内の部分で映し出される。本検査装置１００では，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ異なる角度から入射することから，カメラ１１に映し出されるラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３の範囲はそれぞれ異なる。

そして，判定部１５によって，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに，当該ラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレット５の表面高さを測定する。すなわち，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに部分的にはんだフィレット５の高さを測定する。そして，各測定結果を組み合わせることではんだフィレット５全体の高さが得られる。つまり，１つのラインレーザで撮像できない範囲を，異なる角度から照射したラインレーザで補填することにより，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３が照射した領域の全域を網羅する。これにより，ラインレーザの光量を上げなくてもはんだフィレット５の全領域の形状が得られる。よって，ハレーションを起こすことなく，はんだフィレット５の外観形状を高精度に測定することができる。

［第２の形態］
第２の形態の検査装置２００は，ラインレーザＬ１ｒ，Ｌ２ｇ，Ｌ３ｂにそれぞれ異なる色を用いる。例えば，図９に示すように，ラインレーザＬ１ｒを「赤」，ラインレーザＬ２ｇを「緑」，ラインレーザＬ３ｂを「青」にする。この点，ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３の色分けをしない第１の形態と異なる。

本形態の検査装置２００では，ラインレーザＬ１ｒ，Ｌ２ｇ，Ｌ３ｂを色分けして照射していることから，図１０に示すように，はんだフィレット５上に映し出される形状線Ｌ１ｆｒ，Ｌ２ｆｇ，Ｌ３ｆｂも色分けされる。そのため，すべてのラインレーザＬ１ｒ，Ｌ２ｇ，Ｌ３ｂが同時に発光された状態で撮像されたとしても，各形状線Ｌ１ｆｒ，Ｌ２ｆｇ，Ｌ３ｆｂがどのラインレーザＬ１ｒ，Ｌ２ｇ，Ｌ３ｂに対応しているのかを区別することができる。よって，１回の撮像で，同時に３つのラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３を利用した高さ測定を行う。

検査装置２００では，１回の撮像で形状線Ｌ１ｆｒ，Ｌ２ｆｇ，Ｌ３ｆｂの高さ測定を行うことが可能であることから，第１の形態では３ステップが必要（図７中のＳ２からＳ４）であった検査ステップが１ステップで行われる。そのため，本形態の検査方法は，第１の形態と比較して検査時間の短縮化が図られる。

なお，本形態では，説明を簡易化するため，基準線Ｌ１ｍｒ，Ｌ２ｍｇ，Ｌ３ｍｂの位置をずらして表示している（図１０参照）が，第１の形態と同様に基準線Ｌ１ｍｒ，Ｌ２ｍｇ，Ｌ３ｍｂを重ね合わせてもよい。また，色が重なり合うと本来の色と異なる色で映し出される。このことから，意図的にラインレーザＬ１ｒ，Ｌ２ｇ，Ｌ３ｂを基板４に対して僅かに異なる位置に照射してもよい。

［第３の形態］
第３の形態の検査装置は，図１１に示すように，レーザ光源８，９，１０に加え，レーザ光源３８，３９，４０を有している。レーザ光源３８，３９，４０は，それぞれラインレーザＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３３を発光する。各レーザ光源３８，３９，４０は，レーザ光源８，９，１０に対してカメラ１１を挟んで左右対称に配置されている。この点，片側にのみ光源群が配置されている第１の形態とは異なる。

図３のようにカメラ１１の左側からラインレーザを照射する場合，はんだフィレット５の表面が左傾斜している場所では正反射光が得られ，測定が可能になる。一方，図１２に示すように，はんだフィレット５の表面が右傾斜している場所ではラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３がカメラ１１から離れた位置に反射してしまうため，測定ができない。

通常，基板４の位置決めの段階でこのような配置を避けることが検討されるが，他の電子部品の配置との兼ね合いで位置決めが困難な場合もある。この点，図１３に示すように，レーザ光源８，９，１０の位置をカメラ１１を中心に１８０度回転させることで解決することが考えられるが，回転させるためのステップが必要となることから，検査時間の短縮化の妨げになる。

そこで，本形態では，図１１に示したように，レーザ光源３８，３９，４０をカメラ１１を挟んでレーザ光源８，９，１０と左右対称に配置する。これにより，ラインレーザＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３３がラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３と左右対称の角度で照射される。よって，左傾斜のはんだフィレット５表面にラインレーザを照射する場合にはラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３を利用し，右傾斜のはんだフィレット５表面にラインレーザを照射する場合にはラインレーザＬ３１，Ｌ３２，Ｌ３３を利用する。すなわち，はんだフィレット５の曲面状態によって利用するレーザ光源群を切り替える。

レーザ光源群の切替えではんだフィレット５の左右の傾斜面に対応可能であることから，レーザ光源８，９，１０を回転移動させる必要がない。そのため，本形態の検査方法は，第１の形態と比較して検査時間の短縮化が図られる。

［第４の形態］
第４の形態の検査装置では，図１４に示すように，カメラ１１およびレーザ光源群のＹ軸上の位置がはんだフィレット５と接合する電子部品７と重ならないように基板４が位置決めされる。そして，カメラ１１がはんだフィレット５に向かって傾けて配置される。この点，カメラ１１およびレーザ光源群のＹ軸上の位置が電子部品７と重なっている第１の形態とは異なる。

はんだフィレット５の高さは，一般的に電子部品７の高さよりも低い。そのため，カメラ１１やレーザ光源８，９，１０がはんだフィレット５から見て電子部品７側にあると，電子部品７の形状によってはラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３やその反射光を電子部品７自体が遮ってしまうことがある。すなわち，はんだフィレット５に死角が生じてしまうことがある。

そこで，本形態では，カメラ１１およびレーザ光源群を電子部品７の手前に配置する。これにより，電子部品７に起因する死角がなくなる。そのため，本形態の検査方法は，第１の形態と比較して検査の高精度化が図られる。

［第５の形態］
第５の形態の検査装置５００は，図１５に示すように，Ｙ軸方向に基準線を描くラインレーザ群（ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３）とは別に，Ｘ軸方向に基準線を描くラインレーザ群（ラインレーザＬ５４，Ｌ５５）を発光するレーザ光源５８，５９を有している。この点，Ｙ軸方向にのみラインレーザを発光する第１の形態とは異なる。

本形態の検査装置５００は，Ｙ軸方向（第１方向）のラインレーザ群によって，第４の形態と同様にはんだフィレット５の形状を測定する。さらに，基板４をＹ軸方向に移動することにより，Ｙ軸方向のラインレーザ群によって，電子部品７の高さおよびＹ軸方向上の位置を測定する。

さらに，本形態の検査装置５００は，Ｘ軸方向（第２方向）のラインレーザ群によって，電子部品７の高さおよびＸ軸方向上の位置を測定する。電子部品７の表面ははんだフィレット５の表面と比較して散乱光が多く発生することから，１本のラインレーザでも比較的良好に高さ測定を行うことができる。そして，ラインレーザＬ５４，Ｌ５５をＹ軸方向上の位置がそれぞれ異なる部分に照射する。これにより，電子部品７のＸ軸方向上の位置を測定することができる。すなわち，Ｙ軸方向のラインレーザに加え，Ｘ軸方向のラインレーザを設けることで，電子部品７の外観形状および基板平面座標上の位置を測定することができる。

さらに，Ｘ軸方向のラインレーザを少なくとも２本設けることで，電子部品７の向きのずれ量θを測定することができる。具体的に，図１６は，電子部品７をＺ軸方向から見た図である。本検査装置では，電子部品７の外観形状および位置が測定でき，図１６中の実線で描かれた枠Ｆｄのようなデータが得られたとする。一方，図１６中の破線で描かれた枠Ｆｍを設定上の基準位置とする。この２つの枠Ｆｄ，Ｆｍの中心線Ｆｌｄ，Ｆｌｍの向きを比較した際，中心線Ｆｌｄ，Ｆｌｍによってなる角度θが電気部品７の向きのずれ量θとなる。

つまり，本形態の検査装置５００では，Ｙ軸方向のラインレーザ群とＸ軸方向のラインレーザ群とによって，はんだフィレット５の外観形状に加え，電子部品７の位置（Ｘ，Ｙ，θ）を測定することができる。よって，本形態の検査は，第１の形態と比較してより多くの情報が得られ，検査の多機能化が図られる。

［第６の形態］
第６の形態の検査装置６００は，図１７に示すように，テーブル３と，レーザ光源６８と，カメラ６１，６２，６３と，レーザ制御部１２と，カメラ制御部１３と，画像処理装置１４と，判定部１５と，テーブル駆動制御部１６と，主制御部１７とを備えている。すなわち，検査装置６００は，１台のレーザ光源と複数台のカメラとを備えている。この点，複数台のレーザ光源と１台のカメラとを備える第１の形態と異なる。

レーザ光源６８は，ラインレーザＬ６１を発光するものである。レーザ光源６８は，ラインレーザＬ６１を電子部品７およびはんだフィレット５に跨るように照射する。レーザ光源６８は，光軸がテーブル３に直交する方向（図１のＺ軸方向）にラインレーザＬ６１を発光する。なお，レーザ光源６８の直下に電子部品７が配置されるように，基板４が位置決めされる。

カメラ６１，６２，６３は，テーブル３上に配置され，ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等によって構成され，テーブル３上の基板４を撮像する。また，各カメラ６１，６２，６３は，Ｙ軸方向から見て，Ｘ軸およびＺ軸上の位置がそれぞれ異なっている。そして，カメラ６１，６２，６３は，はんだフィレット５に対してそれぞれ異なる角度で撮像する。すなわち，本形態の検査装置６００は，カメラ６１，６２，６３が，Ｙ軸方向上の同一の領域内を，それぞれ異なる角度から撮像する。なお，本形態では，レーザ光源６８に近接するカメラから順に，カメラ６１，カメラ６２，カメラ６３とする。

本形態の検査装置６００は，ラインレーザＬ６１をはんだフィレット５に照射し，撮像方向が異なるカメラ６１，６２，６３にてそれぞれはんだフィレット５を撮像する。そして，各撮像データを基にはんだフィレット５の高さを推測する。はんだフィレット５の高さの推測方法は，第１の形態と同様に三角測量法を利用する。

被検体であるはんだフィレット５は，その表面が曲面であり，ラインレーザＬ６１は傾斜角度によって様々な方向に正反射する。この広範囲の角度に反射したラインレーザＬ６１の反射光を各カメラ６１，６２，６３が部分的に受光する。すなわち，１つの撮像で所定の傾斜角度の部位上に映った形状線の撮像データが得られる。

検査装置６００の判定部１５では，カメラ６１，６２，６３それぞれの撮像データから測定可能な部分の高さを測定する。すなわち，画像データごとに部分的にはんだフィレット５の高さを測定する。そして，各測定結果を組み合わせることではんだフィレット５全体の外観形状を測定する。これにより，第１の形態と同様にはんだフィレット５の正確な高さを取得することができ，検査の高精度化が図られる。

なお，本形態の検査装置６００では，カメラ群をラインレーザＬ６１に対して一方の側にのみ配置しているが，図１８に示すようにカメラ６４，６５，６６をラインレーザＬ６１を挟んでカメラ６１，６２，６３と左右対称に配置してもよい。これにより，ラインレーザＬ６１を挟んで反対側からの撮像も可能になり，カメラ６１，６２，６３を回転移動させることなく，はんだフィレット５の様々な曲面を撮像できる。よって，第３の形態と同様に検査時間の短縮が図られる。

［第７の形態］
第７の形態の検査装置は，図１９に示すように，Ｘ軸方向にラインレーザＬ７１を照射するレーザ光源７８と，ラインレーザＬ７１を反射するとともにその反射方向を制御するガルバノメータ７９と，ガルバノメータ７９から反射されたラインレーザＬ７１の向きをテーブル３に対して直交する方向に変えるシリンドリカルレンズ７７と，カメラ７１，７２，７３，７４，７５，７６とを備えている。

本形態の検査装置は，第６の形態と同様に，ラインレーザＬ７１をＺ軸方向からはんだフィレット５に照射し，撮像方向が異なるカメラ群７１，７２，７３あるいはカメラ群７４，７５，７６にてそれぞれはんだフィレット５を撮像し，各撮像データを基にはんだフィレット５の高さを推測する。

はんだフィレット５の外観形状の検査では，１回の検査によってはんだフィレット５の１つのＹ軸方向断面の形状を取得する。そして，このようなＹ軸方向断面の形状をＸ軸方向にずらして複数得ることにより，はんだフィレット５の全体の表面形状を得る。このとき，第６の形態のように，ラインレーザＬ６１のレーザ光源６８が固定されている場合，テーブル３をＸ軸方向に移動させ，基板４の位置決めを行う。テーブル３の移動には時間を要するため，検査時間の長時間化の要因となる。

一方，本形態の検査装置では，ガルバノメータ７９にてラインレーザＬ７１の照射位置を制御している。すなわち，ガルバノメータ７９の反射板の傾斜角度を調節することで，ラインレーザＬ７１のＸ軸方向の照射位置を制御している。これにより，テーブル３をＸ軸方向に移動させる手間がなく，基板４の位置決め時間が大幅に短縮される。この結果，検査時間の大幅な短縮が図られる。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，第２の形態と第３の形態とを組み合わせて，色が異なるラインレーザ群がカメラに対して左右対称に照射されるようにしてもよい。また，第２の形態と第４の形態とを組み合わせて，色が異なるラインレーザ群を電子部品の外側から照射してもよい。また，第２の形態と第５の形態とを組み合わせて，色が異なる５本のラインレーザによってはんだフィレットおよび電子部品の形状を測定してもよい。

第１の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す斜視構成図である。 第１の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す側面視（Ｘ軸方向）構成図である。 第１の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す側面視（Ｙ軸方向）構成図である。 ラインレーザＬ１の照射時に撮像される画像データの一例を示す図である。 ラインレーザＬ２の照射時に撮像される画像データの一例を示す図である。 ラインレーザＬ３の照射時に撮像される画像データの一例を示す図である。 第１の形態にかかる実装基板の検査装置の検査手順を示すフローチャートである。 各画像データから得られた高さ情報を組み合わせ，はんだフィレットの断面を測定した状態を示す図である。 第２の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す側面視（Ｙ軸方向）構成図である。 ラインレーザＬ１，Ｌ２，Ｌ３の照射時に撮像される画像データの一例を示す図である。 第３の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す側面視（Ｙ軸方向）構成図である。 カメラ１１の左側からラインレーザ群を発光し，右傾斜部分に照射する概念を示す図である。 ラインレーザ群を１８０度回転させる概念を示す図である。 第４の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す側面視（Ｘ軸方向）構成図である。 第５の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す斜視構成図である。 電子部品の向きのずれ量θの概念を示す図である。 第６の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す斜視構成図である。 図１７に示した検査装置のカメラを左右対称に配置した構成を示す側面視（Ｙ軸方向）構成図である。 第７の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す斜視構成図である。 従来の形態にかかる実装基板の検査装置の構成を示す概略構成図である。

符号の説明

３ テーブル
４ 基板
５，６ はんだフィレット
７ 電子部品
８，９，１０ レーザ光源
１１ カメラ
１４ 画像処理装置
１５ 判定部
１７ 主制御部
１００ 検査装置

Claims (10)

1. はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査装置において，
   電子部品が実装された基板を載置するテーブルと，
   はんだフィレットを上方から撮像する撮像部と，
   ラインレーザを発光するレーザ光源を複数有し，各レーザ光源から出力されたラインレーザが，当該電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対し，当該ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見て，それぞれ異なる角度で入射するように各レーザ光源が配置された第１レーザ光源群と，
   前記撮像部から画像データを取得し，ラインレーザごとに当該ラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さを測定する高さ測定部とを備えることを特徴とする実装基板の検査装置。
2. 請求項１に記載する実装基板の検査装置において，
   前記第１レーザ光源群から照射されるラインレーザは，ラインレーザごとに色が異なることを特徴とする実装基板の検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載する実装基板の検査装置において，
   ラインレーザを発光するレーザ光源を複数有し，各レーザ光源から出力されたラインレーザが，当該はんだフィレットの所定の領域に対し，前記第１方向から見てそれぞれ異なる角度で入射し，ラインレーザ群が前記第１方向から見て前記第１レーザ光源群からのラインレーザ群に対して前記撮像部を挟んで左右対称になるように各レーザ光源が配置された第２レーザ光源群を備えることを特徴とする実装基板の検査装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載する実装基板の検査装置において，
   ラインレーザを発光するレーザ光源を複数有し，各ラインレーザが，基板平面上の前記第１方向に直交する第２方向に基準線を描く第３レーザ光源群を備えることを特徴とする実装基板の検査装置。
5. はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査装置において，
   電子部品が実装された基板を載置するテーブルと，
   前記電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対してラインレーザを発光するレーザ光源と，
   はんだフィレットを撮像する撮像部を複数有し，各撮像部は，当該はんだフィレットの所定の領域に対し，前記ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見てそれぞれ異なる角度から撮像する撮像部群と，
   前記撮像部群の各撮像部から画像データを取得し，画像データごとにラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さを測定する高さ測定部とを備えることを特徴とする実装基板の検査装置。
6. 請求項５に記載する実装基板の検査装置において，
   前記レーザ光源からのラインレーザを反射するとともに，その反射角度を制御するガルバノメータと，
   前記ガルバノメータから反射されたラインレーザの向きを，前記テーブルに向けて一定の角度に変えるレンズ系とを備えることを特徴とする実装基板の検査装置。
7. はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査方法において，
   複数のラインレーザを，電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対し，当該ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見てそれぞれが異なる角度で照射するレーザ発光ステップと，
   前記ラインレーザのうち少なくとも１本が入射しているはんだフィレットを上方から撮像する撮像ステップと，
   前記撮像部からの画像データ取得し，ラインレーザごとに当該ラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さの検出する高さ測定ステップとを含むことを特徴とする実装基板の検査方法。
8. 請求項７に記載する実装基板の検査方法において，
   はんだフィレットの撮像時に，当該はんだフィレットと接合する電子部品を，前記第１方向上，前記撮像部と重ならないように配置することを特徴とする実装基板の検査方法。
9. はんだフィレットの外観形状を検査する実装基板の検査方法において，
   前記電子部品およびはんだフィレットに跨る所定の領域に対しラインレーザをはんだフィレットに対して発光するレーザ発光ステップと，
   複数の撮像部により，はんだフィレットの所定の領域を，前記ラインレーザが基板に描く基準線の方向である第１方向から見てそれぞれ異なる角度から撮像する撮像ステップと，
   前記撮像ステップにて撮像された画像データを取得し，画像データごとにラインレーザが映し出された範囲内のはんだフィレットの表面高さの検出する高さ測定ステップとを含むことを特徴とする実装基板の検査方法。
10. 請求項９に記載する実装基板の検査方法において，
    はんだフィレットの撮像時に，当該はんだフィレットと接合する電子部品を，前記第１方向上，前記撮像部と重ならないように配置することを特徴とする実装基板の検査方法。

Images