JP6176789B2

JP6176789B2 - 電子部品検査装置

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Publication number: JP6176789B2
Application number: JP2014016477A
Authority: JP
Inventors: 仁彦津田; 春生張; 衛紅郭; 飛成
Original assignee: KYODO DESIGN & PLANNING CORP.
Current assignee: KYODO DESIGN & PLANNING CORP.
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: JP2015143628A; TW201530124A; CN104820299A; TWI560440B

Description

本発明は、各種電子部品の微小な欠陥や異物の有無を検査するために用いられる電子部品検査装置に関するものである。

近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や光デバイス、半導体デバイス等の電子部品において、処理能力の大容量化、高集積化に伴い、実装技術の高度化、細密化が飛躍的に進んでいる。このため、このような高密度で実装される電子部品の製造ラインにおいて、電気回路のパターニングや部材同士の接続が適正になされているか否か、また異物が混入していないか否か等の検査を迅速かつ正確に行うことが、ますます重要な課題となってきている。

例えば、ＬＣＤモジュールは、液晶パネルのガラス基板の端縁に、ＣＯＧ方式によって駆動用チップを実装し、これをフレキシブル印刷基板（ＦＰＣ）等を介して外部回路と接続することによって得られるが、その際、図８（ａ）に示すように、ガラス基板１上に形成された電極パッド２と、駆動用チップ３の電極４とが、バンプ５と異方性導電膜６内の導電粒子７を介して、厚み方向に通電可能な状態になっていることが重要である。

そこで、上記バンプ５が、通電に充分な個数の導電粒子７を挟み込んだ状態で、ガラス基板１側の電極パッド２に圧着しているかどうかを、ガラス基板１の裏面側から観察すると、図８（ｂ）に示すように、上記電極パッド２に食い込んだ導電粒子７の圧痕８が、その裏側から見えるため、この圧痕８の数を数えることにより、圧着の良否を検査することができる。このような考え方にもとづく検査装置がいくつか提案されている（特許文献１、２等を参照）。

しかしながら、これらの検査装置では、いずれも、検査用の移動ステージに電子部品を載置し、これをＸ方向やＹ方向に移動させて、固定された顕微鏡の撮像部に位置決めするようになっているため、検査部位の数が多い場合や電子部品が大型ＬＣＤモジュールのように大きい場合、検査のために移動ステージを移動させるのに時間がかかるという問題や、移動ステージ上での電子部品の位置決めにも手間がかかるという問題がある。また、検査対象品が大きくなればなるほど、これを水平方向に動かして検査するには、水平方向に大きなスペースが必要となるため、装置の設置スペースとして、広い空間が必要になるという問題もある。

そこで、本出願人は、検査のために移動ステージを移動させるのではなく、検査のためのカメラを検査位置に順次位置決めして検査を行う、全く新しい検査方法およびそれに用いる装置を開発し、すでに権利を取得している（特許文献３を参照）。

特開２００６−１８６１７９号公報特開２００５−２２７２１７号公報特許第５０３８１９１号公報

上記特許文献３に記載された検査装置は、設置スペースがコンパクトになるだけでなく、検査時間の大幅な短縮と高い検査精度を実現するものであり、ＬＣＤモジュールの検査等において広く賞用されている。

しかしながら、これら従来の検査装置では、一般に、撮像手段としてＣＣＤカメラが用いられており、１回の撮像領域が限られるため、撮像対象の面積が広い場合、複数の検査ポイントをつぎつぎと撮像して検査を繰り返す必要があり、インラインで検査を行おうとすれば、製造ラインのラインタクトとの兼ね合いから全エリア・全数検査ができないという問題がある。このため、その改善が強く望まれている。

ところで、最近、対象物を帯状にスキャンすることのできるラインスキャンカメラが開発され、面状部材の表面検査等に用途が広がっている。そこで、上記ラインスキャンカメラを、上記ＣＣＤカメラに置き換えて、電子部品の検査を行うことも検討されているが、ラインスキャンカメラがスキャン中に振動を受けると画像が乱れるため、特許文献３に記載された装置のように、撮像用のカメラを検査位置まで移動させると、カメラの移動と停止に伴って生じる振動がラインスキャンカメラに悪影響を及ぼして検査精度を低下させることが判明した。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電子部品の、従来にない広い領域における良否を、迅速かつ正確に検査することのできる、優れた電子部品検査装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、電子部品を載置するための移動ステージと、上記移動ステージ上に載置された電子部品の所定部位を撮像するための撮像手段と、上記撮像手段を上記移動ステージ面に対し平行に移動させ、撮像のための適正位置に位置決めするための位置決め手段と、上記撮像手段によって得られた画像データにもとづいて、その撮像部位の良否を検査するよう設定された情報処理手段とを備えた電子部品検査装置であって、上記撮像手段が、上記位置決め手段に取り付け固定される本体部と、この本体部に、撮像部位に向かって進退自在に取り付けられる顕微鏡部とを備え、上記顕微鏡部には、撮像部位の拡大画像を得るための対物レンズと微分干渉プリズムが内蔵されており、上記本体部には、上記対物レンズが撮像部位に対し最適焦点距離となるよう顕微鏡部を進退させてピント合わせを行う顕微鏡部進退手段と、上記顕微鏡部によって得られる拡大画像を取り込んで上記情報処理手段に出力するラインスキャンカメラとが設けられている電子部品検査装置を第１の要旨とする。

また、本発明は、そのなかでも、特に、上記本体部に、同軸型レーザ変位センサが内蔵されたオートフォーカス部が設けられており、このオートフォーカス部からの指示によって、上記顕微鏡部進退手段によるピント合わせが行われるようになっている電子部品検査装置を第２の要旨とする。

さらに、本発明は、そのなかでも、特に、上記情報処理手段に、画像データから最適焦点距離を求め、その値から上記顕微鏡部進退手段に指示を与えてピント合わせを行う下記の画像基準フォーカス機構Ｓが設けられており、上記オートフォーカス部によるピント合わせと、上記画像基準フォーカス機構Ｓによるピント合わせとが、スイッチにより選択できるようになっている電子部品検査装置を第３の要旨とする。
（Ｓ）上記顕微鏡部の対物レンズと撮像部位との距離Ｌを変えながら画像を撮像し、その画像データにもとづいて、上記情報処理手段において最適焦点距離の絞り込みを行い、最適焦点距離が決定するまで上記距離Ｌの変更および撮像を繰り返すことによって、ピント合わせが行われるようになっており、初回、上記距離Ｌが予め設定された所定距離に設定され、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返し、決定された最適焦点距離が上記情報処理手段に記憶され、次回以降、上記情報処理手段において、前回以前に記憶された最適焦点距離のばらつきから一定の傾向を抽出し、そのばらつきに対応した補正を加えて予測最適焦点距離を導出し、上記対物レンズと撮像部位との距離Ｌを、まず、上記予測最適焦点距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離Ｌの変更と撮像を繰り返すことによって行われるとともに、その決定された最適焦点距離が、上記情報処理手段に記憶されるようになっている画像基準フォーカス機構。

すなわち、本発明の電子部品検査装置は、移動ステージ面に載置された電子部品の検査対象部位を、固定された撮像手段の撮像部に移動させて位置決めするのではなく、撮像手段の方を、電子部品の検査しようとする部位に移動させて検査を行うようにしたものであり、装置をコンパクトに設計することができるとともに、動作の高速化を実現することができる。

そして、顕微鏡部によって得られる画像を取り込んで画像データとして情報処理手段に出力するカメラとして、ラインスキャンカメラを用いているため、従来、複数の検査ポイントを設け、各検査ポイントに撮像手段を順次位置決めして撮像することを繰り返して、複数の、限られた区画の画像データを取り込んでいたのに対し、一般的なサイズのＦＰＣやＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）であれば、通常、１個当たり１回の撮像だけで、検査対象となるその全エリアを、途切れることなく高い解像度で取り込むことができる。したがって、インラインで用いる際、そのラインタクトに応じた短い処理時間で、全エリア・全数検査を高精度で行うことができる。

本発明の装置において、上記ラインスキャンカメラの搭載を実現したのは、従来の装置が、撮像手段全体を、まず移動ステージ面に平行な方向に位置決めし、つぎに撮像手段全体を垂直方向に位置決めしていたのに対し、撮像手段のうち、軽量な顕微鏡部のみを、撮像対象に向かって垂直に進退させるようにしたことによるものである。この構成によれば、ピント合わせのために上下動する、対物レンズと微分干渉プリズムが内蔵された顕微鏡部の、動作指示に対する応答性が良好となり、従来に比べて格段に正確で迅速なピント合わせが可能となる。しかも、上記顕微鏡部以外の本体部が、撮像手段全体を移動ステージ面に対し平行移動させる位置決め手段に、しっかりと固定されているため、全体として振動等によるぶれが生じることがない。したがって、移動→停止→画像取り込み、という一連の動作において、従来のタイミングを遅らせることのない、素早い動作を維持しながら、ラインスキャンカメラが振動によって影響を受けることがなく、鮮明な画像取り込みを実現することができたのである。

また、本発明のなかでも、特に、ピント合わせのために、同軸型レーザ変位センサが内蔵されたオートフォーカス部を用いたものは、上記オートフォーカス部において、顕微鏡部の光学系とレーザ系とが同軸であるため、撮像エリアと距離測定ポイントとの位置合わせが簡単で、これを高精度で行うことができる。したがって、ピント合わせ動作時における顕微鏡部の追従性が良好であることと相俟って、とりわけ高精度、高速のピント合わせを実現することができる。

そして、そのなかでも、特に、上記オートフォーカス部とは別に、画像データから最適焦点距離を求めてピント合わせを行う特殊な画像基準フォーカス機構Ｓを設け、上記オートフォーカス部と画像基準フォーカス機構とを、スイッチにより選択できるようにしたものは、検査の対象となる電子部品の種類や、要求される検査精度、ラインタクト等に応じて、ピント合わせ方法を選択することができ、使い勝手のよいものとなる。

本発明の一実施の形態において、検査の対象となるＬＣＤモジュールの一例を示す模式的な説明図である。上記実施の形態における動作の概略を示す模式的な説明図である。図２のＡ−Ａ′矢視図として示される撮像手段の説明図である。図３のＢ−Ｂ′矢視図である。上記撮像手段を上から見下ろした平面図である。上記実施の形態において撮像される拡大画像の模式的な説明図である。上記実施の形態における他の動作の概略を示す模式的な説明図である。（ａ）はＬＣＤモジュールの実装部分の説明図、（ｂ）は上記実装部分の検査方法の説明図である。本発明による動作のバリエーションを模式的に示す説明図である。本発明による動作の他のバリエーションを模式的に示す説明図である。上記バリエーションのうち、一例の動作を模式的に示す説明図である。上記バリエーションのうち、他の例の動作を模式的に示す説明図である。上記バリエーションのうち、さらに他の例の動作を模式的に示す説明図である。上記バリエーションのうち、他の例の動作を模式的に示す説明図である。

つぎに、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である電子部品検査装置（以下、単に「検査装置」という）において、検査に用いられるＬＣＤモジュールＰの模式的な平面図である。このＬＣＤモジュールＰは、ＬＣＤパネル３０と、ＬＣＤパネル３０の上縁部（ＬＣＤパネル３０を水平に置いた状態における奥縁部）に横一列に並ぶ３個のソースチップ３１と、同じくＬＣＤパネル３０の右縁部に設けられた１個のゲートチップ３２と、これらのチップ３１、３２を駆動するための駆動回路基板（ＦＰＣ）３４とで構成されている。そして、上記各チップ３１、３２は、図８（ａ）に示すものと同様、そのバンプが、異方性導電膜を介して、ＬＣＤパネル３０側の電極パッドと圧着されている（図示は省略）。

上記ＬＣＤモジュールＰの検査に用いられる検査装置１０は、図２において模式的に示すように、上記ＬＣＤモジュール（以下、単に「モジュール」という場合がある）Ｐの製造ラインの下流端に接続されており、搬送コンベア１１上を順次搬送されてくるＬＣＤモジュールＰを、２枚ずつ検査装置１０内に取り込み、所定間隔で２個並設された撮像手段４０により、２枚一組で同時に検査を行った後、その検査結果にもとづいて、各モジュールＰを、良品と不良品に仕分けて排出するようになっている。

上記動作をより詳しく説明すると、まず、検査装置１０の上流に設けられたワーク取り込み手段（図示せず）によって、搬送コンベア１１上の２枚のＬＣＤモジュールＰを、同時もしくは順次、検査装置１０内の所定位置ａ、ａ′に取り込む。そして、取り込んだモジュールＰを、第１の移載アーム（図示せず）を用いて、ＸＹ二方向に移動可能でかつＺ方向の高さ調節とθ軸周りに回転可能な吸着パッド付き移動ステージ１２、１２′（それぞれ外形は省略、吸着パッド部のみ破線で示す）に移載した後、各モジュールＰの中央部を、移動ステージ１２、１２′の上面の吸着パッドにより吸着・固定する（ｂ、ｂ′位置）。なお、上記「Ｘ方向」とは、装置正面からみて左右方向をいい、上記「Ｙ方向」とは、同じく前後方向をいう。そして、上記「Ｚ方向」とは、移動ステージ面に対し垂直方向、すなわち上下方向をいう。

そして、この移動ステージ１２、１２′をＹ方向（装置手前側から奥側）にスライドさせて、各モジュールＰの短辺側の一端を、各撮像手段４０の撮像開始位置に配置させる（ｃ、ｃ′位置）。この状態で、各撮像手段４０を、Ｘ方向に延びるリニア駆動レール４６ｂと移動ブロック４６ａからなるＸ方向位置決め手段４６によって、Ｘ方向にスライド移動させながら、各モジュールＰの短辺側のチップ実装部（この例では、パネル短辺側に並ぶゲートチップ３２、図１を参照）の拡大画像を撮像して、全エリア検査を行う。撮像された画像データ（微分干渉像）は、図示しない情報処理手段に送られ、撮像された検査対象部位のチップ実装状態の良否が判定される。

つぎに、上記移動ステージ１２、１２′を軸方向に９０℃回転させるとともにＸＹ方向に移動させて、各モジュールＰの長辺側の一端を、各撮像手段４０の撮像開始位置に配置させる（図示せず）。そして、短辺側の検査と同様にして、長辺側のチップ実装部（この例では、パネル長辺側に並ぶソースチップ３１、図１を参照）に対して、全エリア全数検査を行い、そのチップ実装状態の良否を判定する。

つぎに、上記移動ステージ１２、１２′を初期位置（ｂ、ｂ′位置）に戻し、各モジュールＰに対する吸着を解除後、第２の移載アーム（図示せず）によって、移動ステージ１２、１２′上の各モジュールＰを、ｄ、ｄ′位置に配置された隣の移動ステージ１３、１３′に移載する。このとき、第１の移載アームによって、つぎに検査する２枚のモジュールＰを、ｂ、ｂ′位置の移動ステージ１２、１２′の上に移載する。つぎの各モジュールＰに対する検査が行われる間に、検査済の各モジュールＰを、順次、ｄ、ｄ′位置から順に排出部（ｆ位置）に移す。

そして、排出部に置かれたモジュールＰが、前記情報処理手段により「良品（Ｇｏｏｄ）」と判定されたものである場合は、この検査装置の下流側に接続される、後処理等の次工程を行う装置内に取り込まれる。また、前記情報処理手段により「不良品（ＮＧ）」と判定されたものである場合は、この検査装置の奥側に設けられた多段式の不良品収納部（ＮＧラック、図示せず）に収納され、適宜取り出されて破棄または再利用される。

上記検査装置１０において、最も重要なのは、検査対象物の拡大画像を取り込んで情報処理手段に画像データを出力する撮像手段４０である。この撮像手段４０とその動きについて、以下に詳細に説明する。

上記撮像手段４０は、図２のＡ−Ａ′矢視図である図３と、そのＢ−Ｂ′矢視図である図４、さらにはこれを上から見た平面図である図５に示すように、本体部４１と、その上面に設けられる顕微鏡部４２とを備えている。そして、上記本体部４１が、撮像手段４０全体を、移動ステージ面に対し平行なＸ方向（図３においては、紙面垂直方向）に移動させて所定の位置に位置決めするためのＸ方向位置決め手段４６に取り付けられている。より具体的には、上記本体部４１を三方向から囲うように取り付けられたガイドベース４７、６１、６２のうち、向かい合うガイドベース４７、６２が、上記Ｘ方向位置決め手段４６の、Ｘ方向に摺動自在な移動ブロック４６ａに一体的に固定されている。４６ｂは、上記移動ブロック４６ａをＸ方向に移動させるためのリニア駆動レールであり、この部分として、例えば高速停止・高速発進が可能なリニアサーボアクチュエータが好適に用いられる。

なお、図３、図５において、６０は、上記ガイドベース４７、６２と移動ブロック４６ａとの固定部を補強するために垂直に設けられた２枚のガイドリブである。

上記撮像手段４０の顕微鏡部４２は、対物レンズ４３と微分干渉プリズム４４とを上下に組み合わせた構成になっており、この部分が、本体部４１の上面において、矢印Ｚで示すように、移動ステージ１２の移動ステージ面に対し垂直方向（Ｚ方向）に進退自在に取り付けられている。なお、上記微分干渉プリズム４４は、被写体の屈折率や厚みの変化を、干渉色の変化や明暗のコントラストに変換して観察することができるという特徴を備えている。

また、上記本体部４１には、その一側面部にオートフォーカス部４５が設けられ、反対側の側面部の上部に、ブラケット４８を介して、上記顕微鏡部４２をＺ軸方向に進退させるためのＺ軸調整手段（顕微鏡部進退手段）４９が設けられている。そして、もう一方の側面部に、上記顕微鏡部４２内に照明を当てる照明手段５０が設けられている。

上記オートフォーカス部４５は、その内側に、同軸型レーザ変位センサが設けられており、本体部４１内から対物レンズ４３を経由して撮像部位に向かって、対物レンズ４３と同軸的にレーザを照射することにより、対物レンズ４３と撮像部位との距離Ｌを計測してその距離Ｌが最適焦点距離となるようＺ軸調整手段４９に指示を出すようになっている。なお、上記変位センサが反射型ではなく、同軸型であるため、顕微鏡部４２の光学系とレーザ系とが同軸となり、撮像エリアと距離測定ポイントとの位置合わせを、簡単かつ高精度で行うことができる。そして、このオートフォーカス部４５では、レーザのターゲットの種類とその制御ソフトを工夫することによって、より一層その位置合わせを短時間かつ高精度で行うことができる。

Ｚ軸調整手段４９は、上記オートフォーカス部４５からの指示を受けて、顕微鏡部４２をＺ軸方向に微小なストローク（μｍ単位で設定可、最大±２．５ｍｍ）で進退させることによりピント合わせを行うもので、その駆動には、例えばマイクロステップ仕様のパルスモータが好適に用いられる。そして、上記パルスモータ等の駆動が、ブラケット４９ａを介して顕微鏡部４２に伝達され、顕微鏡部４２を適正な高さに位置決めしてピント合わせが行われるようになっている。

また、照明手段５０は、斜め下向きに延びる筒状部の下端開口５０ａから光ファイバ（図示せず）を挿入し、本体部４１内に設けられた緑色ＬＥＤに光を当てることにより、顕微鏡部４２に向かって、同軸的に落射照明を行う構成になっている。なお、上記筒状部は、本体部４１の側面部に沿って、図３において矢印Ｑで示すように回動自在に取り付けられており、撮像手段４０の配置に応じて適宜の角度となり、この部分に挿入された光ファイバに無理な力がかからないよう配慮されている。

さらに、上記本体部４１の下端には、ラインスキャンカメラ５１が取り付けられている。上記ラインスキャンカメラ５１は、列状に並ぶセンサ素子によって、帯状領域の画像を連続的に取り込んで画像データとして出力することができるようになっている。なお、５１ａは、上記ラインスキャンカメラ５１のカメラ芯だし機構とカメラ回転調整機構とが内蔵されたガイド筒である。

従来のエリアカメラでは、１回の撮像によって、例えば約１．５ｍｍ×１．５ｍｍの、ごく限られた区画の検査しかできず、図１に示されるような、帯状に延びるチップ３１、３２や駆動回路基板（ＦＰＣ）３４等を検査するには、複数の検査ポイントを決めて、場所を移しながら撮像を繰り返さなければならなかったのに対し、上記ラインスキャンカメラ５１によれば、１回の撮像で、例えば２．４ｍｍ×２０．２ｍｍの展開画像を、１．５〜２秒程度で得ることができる。したがって、汎用されているサイズのチップやＦＰＣであれば、その１個分を検査するのに必要な領域の画像を、１回の撮像で取り込むことができ、全エリア・全数検査が可能になる。

ちなみに、このラインスキャンカメラ５１によって取り込まれたチップ３２の画像の一例を、模式的に図６に示す。この図から、チップ３２の１個分全体の鮮明な画像が、１回の撮像で得られていることがわかる。

上記ラインスキャンカメラ５１によって取り込まれた画像の画像データは、この装置に設けられた管理部の情報処理手段（専用のパーソナルコンピュータ等）に出力され、上記情報処理手段に予め設定された演算プログラムによって変換（例えば２５６階調の輝度スケールにもとづく輝度分布データに変換）される。そして、これを、検査項目ごとに設定された基準データと比較して、その基準から外れているものを不良として検出するようになっている。そして、その比較データは、定期的に、または必要に応じて、プリントアウトされるようになっている。

なお、検査の間、ラインスキャンカメラ５１から情報処理手段に出力された画像データは、その検査結果と併せて、逐次、検査装置１０の正面に設けられるモニター画面（図示せず）に表示されるようになっている。すなわち、検査対象部位の拡大画像が、基準データとの対比に用いられた特定領域にマーキングが施された状態で表示され、不良を検出した部位については、そのマーキング部分の色が、常態の色と異なる色で表示されるようになっている（例えば、良好な場合は、特定領域を緑色の枠で囲い、不良の場合は赤色の枠で囲って表示）。したがって、この装置は自動検査を前提としているが、必要に応じて、人がモニター画面をみて、検査対象部の良、不良を肉眼で把握できるようになっている。

また、上記情報処理手段には、以下に述べるような、画像データにもとづいてピント合わせを行うための、特殊な画像基準フォーカス機構Ｓが設けられている。すなわち、この画像基準フォーカス機構Ｓとは、顕微鏡部４２の対物レンズ４３と撮像部位との距離Ｌを変えながら画像を撮像し、その画像データにもとづいて、上記情報処理手段において最適焦点距離の絞り込みを行い、最適焦点距離が決定するまで上記距離Ｌの変更および撮像を繰り返すことによって、ピント合わせを行う機構である。

そして、前記オートフォーカス部４５によるオートフォーカス機能と、この画像基準フォーカス機構Ｓのいずれか一方を選択して、顕微鏡部４２のピント合わせを行うことができるようになっている。前記オートフォーカス機能と、この画像基準フォーカス機構Ｓとは、管理部側に設けられたスイッチによって簡単に切り替えることができる。

上記画像基準フォーカス機構Ｓによれば、前記ＬＣＤモジュールＰを順次検査する際、その最初のモジュールＰに対しては、検査に先立って、ピント合わせのための撮像を、同じ検査ポイントにおいて複数回繰り返して行い、得られた画像データにもとづいて、最適焦点距離を算出してその値にしたがって撮像手段４０（の対物レンズ４３）をＺ軸方向に移動してピント合わせを行い、その状態で検査のための撮像を行うとともに、そのピント合わせ時に算出された最適焦点距離を、上記情報処理手段において記憶するようになっている。そして、次回以降の検査においては、別途設けられた基準値や、ランダムな値から焦点距離を絞っていくのではなく、その記憶された最適焦点距離から、所定のアルゴリズムにしたがって、予測最適焦点距離を導出し、その距離にしたがって、撮像手段４０のＺ軸方向の初期位置を決め、その位置から自動的にピント合わせを行うことができる。

これは、検査対象であるＬＣＤモジュールＰが、製造時の加熱やテンションによって反りや歪みをもっていることから、検査ポイントごとに適正な焦点距離が変わることを考慮したもので、上記初回のピント合わせ時に記憶した適正焦点距離のデータにもとづいて、次回の焦点距離をキャリブレーションすることによって、検査ポイントごとに、実際の最適焦点距離により近い（と思われる）予測最適焦点距離を設定し、その位置から効率よくピント合わせを行うことができ、短時間で撮影動作に入ることができるという利点を有する。

また、つぎつぎと検査を繰り返す過程で、その都度、ピント合わせ時の最適焦点距離を記憶し、その記憶された最適焦点距離から、検査対象であるＬＣＤモジュールＰの形状のばらつき傾向を把握することができることから、前回以前に記憶された最適焦点距離のばらつきから一定の傾向を抽出し、そのばらつきに対応した補正を加えて予測最適焦点距離を導出するようにしておけば、検査を繰り返すに従い、対象である電子部品のばらつき傾向に応じたピント合わせを、より迅速に行うことができ、全体として大幅な時間短縮を実現することができる。

なお、前回以前に記憶された最適焦点距離から、次回以降の最適焦点距離を予測する手法としては、単純な例をあげれば、例えば、（１）前回の最適焦点距離を、今回の予測最適焦点距離とする、（２）前回以前に蓄積された全ての最適焦点距離の平均値を、今回の予測最適焦点距離とする、（３）例えば前回とその一つ前の回の計２回の最適焦点距離の差（変動値）を前回の最適焦点距離に加えて、今回の予測最適焦点距離とする、等の手法がある。そして、装置の調整時に、検査対象品の特性に応じて、最も高速化が期待できる手法を選択することが好ましい。

また、この検査装置１０では、上記ラインスキャンカメラ５１に対する振動の影響を極力抑制するために、撮像手段４０のＸ方向位置決め手段４６を取り付けるベースプレート５２（図３を参照）として、厚みのある人工大理石盤を用いている。もちろん、その材質は、ステンレス板等であってもよいが、とりわけ、振動抑制と、気温・湿度変化に対する安定性の点から、天然大理石盤もしくは人工大理石盤を用いることが好適である。そして、その厚みは、１２ｍｍ以上、特に好ましくは１６ｍｍ以上のものが好適である。

上記検査装置１０によれば、従来の検査装置が、撮像手段４０全体を、まず移動ステージ面に平行な方向に位置決めし、つぎにこれを垂直方向に位置決めしていたのに対し、この検査装置１０では、撮像手段４０のうち、軽量な顕微鏡部４２のみを、撮像対象に向かって垂直に進退させるようにしているため、この部分の動作指示に対する応答性が良好で、正確かつ迅速に顕微鏡部４２のピント合わせができるようになっている。そして、上記顕微鏡部４２以外の、本体部４１が、撮像手段４０等全体を適正位置に移動させるＸ方向位置決め手段４６等に、しっかりと固定されていることと相俟って、全体として振動等によるぶれが生じることがない。したがって、ラインスキャンカメラ５１による画像取り込み動作中も、その姿勢が安定に保たれ、正確な画像取り込みを行うことができる。

また、上記検査装置１０では、撮像手段４０の本体部４１に、同軸型レーザ変位センサが内蔵されたオートフォーカス部４５が設けられているとともに、情報処理手段において、画像基準フォーカス機構Ｓが設けられており、上記オートフォーカス部４５によるピント合わせと、上記画像基準フォーカス機構Ｓに基づくピント合わせとが、スイッチにより選択できるようになっているため、検査の対象となる電子部品の種類や、要求される検査精度、検査タクト等に応じて、ピント合わせ方法を選択することができる。

そして、上記オートフォーカス部４５には、反射型ではなく、同軸型のレーザ変位センサが用いられているため、撮像エリアと距離測定ポイントとの位置合わせが簡単で、これを高精度で行うことができるという利点を有している。

また、撮像手段４０等においてＺ軸方向に進退する顕微鏡部４２は、できるだけ軽量であることが望ましく、対物レンズ４３と微分干渉プリズム４４とを組み合わせた重量が８００ｇ以下、なかでも、２００〜５００ｇであることが好適である。このような対物レンズ４３と微分干渉プリズム４４の組み合わせとしては、例えば、ＤＩＣ微分干渉光学系が好適である。

さらに、上記撮像手段４０におけるラインスキャンカメラ５１としては、例えば１回のスキャンで取り込める画像の面積が広くかつ画像データの解像度に優れたものが好ましく、例えば、ＴＤＩラインセンサー（ＤＡＬＳＡ社製）が好適である。

そして、上記の例では、顕微鏡部４２のピント合わせを、撮像手段４０等の本体部４１に設けられたオートフォーカス部４５を用いたオートフォーカス機能と、画像データを用いた画像基準フォーカス機構Ｓのいずれか一方を選択して用いるようにしたが、必ずしも画像基準フォーカス機構Ｓは必要ない。また、オートフォーカス部４５の構成も、必ずしも上記構成に限定されるものではない。

なお、上記の例では、検査の効率を向上させるために、２つの移動ステージ１２、１２′を並設し、２枚のＬＣＤモジュールＰに対して、２個の撮像手段４０を用いて、２枚同時に検査を行うようにしたが、１枚ずつ検査を行うこともできる。また、移動ステージ面を大型化して一つとし、ＬＣＤモジュール等、検査対象が大型の場合は、検査対象１枚を移動ステージ面に載置して移動し、検査対象が小さい場合は、２枚を一つの移動ステージ面に並べて移動するようにしてもよい。

また、上記の例において、撮像手段４０は、図４に示すように、ラインスキャンカメラ５１が、中心軸に対し、左右に偏って突出しているため、撮像手段４０の他の装置構成を、ラインスキャンカメラ５１の偏った突出幅Ｈ、Ｈ′以内に収まるよう設定している。このように設定すると、図７に示すように、２個の撮像手段４０を、互いの突出幅が短い方の側を対峙させた状態（互いに左右対象となる形）に配置すれば、互いをごく接近させた状態で配置することができるため、１枚のＬＣＤモジュールＰの複数のチップを２個の撮像手段４０で交互に検知することができ、検査処理速度をさらに高速で行うことができる。

このように、本発明の検査装置は、インラインで用いる際、ラインタクトに応じた検知処理速度を確保するために、撮像手段４０の動かし方や撮像対象Ｐ（上記の例ではＬＣＤモジュール）の動かし方を、随時、最も効率的な形に設定することができ、融通性が高いことも、大きな特徴の一つである。

なお、本発明の検査装置のうち、例えば、上記の例のように、２個の撮像手段４０と２つの移動ステージ１２、１２′を用いてＬＣＤモジュール等の検査対象Ｐの検査を行う場合において、要求される検査速度に応じたレイアウトの例を、図９、図１０に模式的に示す。これらの図において、検査対象Ｐの、検査する領域（実際にはその領域に実装されるＩＣやＦＰＣ等）を斜線で示す。

図９は、検査対象Ｐの１辺のみを検査する場合のレイアウトであり、上段の例は、検査対象Ｐを１枚ずつ検査する例（１枚取）を示している。この例では、移動ステージ１２で検査対象Ｐの検査を行い、移動ステージ１２′でこれを受けとって排出する（Ｌｏａｄｕｎｌｏａｄ）ようになっている（２個の撮像手段４０のうち１個のみを使用）。

また、図９における中段の例は、検査対象Ｐを２枚ずつ一つの移動ステージ１２で同時に検査する例（２枚取）を示している。この例では、移動ステージ１２において、２個の撮像手段４０を用いて２枚の検査対象Ｐに対して同時に検査を行い、移動ステージ１２′で２枚同時に排出するようになっている。この動作の詳細を、図１１に模式的に示す。この動作によれば、例えば２枚の検査を３．０秒で行い、移動に３．０秒かかるとして、２枚の検査処理時間が６．０秒となり、１枚あたり３．０秒、２枚で６．０秒のラインタクトを実現することができる。

さらに、図９における下段の例は、検査対象Ｐを２枚ずつ二つの移動ステージ１２、１２′で同時に検査する例（４枚取）を示している。この例では、移動ステージ１２、１２′で同時に検査対象Ｐの載置と排出が行われるようになっており、１枚当たり３．０秒、２枚で６．０秒の検査処理時間、移動に６．０秒、全体で１２．０秒を要する設定である。しかし、４枚の同時処理であるため、１枚あたり３．０秒のラインタクトを実現することができる（動作の詳細については、図１２を参照）。

一方、図１０は、検査対象Ｐの１辺とその隣りのもう１辺、計２辺を連続して検査する場合のレイアウトであり、上段の例は、検査対象Ｐを１枚ずつ検査する例（１枚取）を示している。この例では、移動ステージ１２で検査対象Ｐの１辺の検査を行い、その場で移動ステージ１２を９０°回転させて向きを変え、さらにもう１辺の検査を行うようになっている。そして、移動ステージ１２′でこれを受けとって排出するようになっている（２個の撮像手段４０のうち１個のみを使用）。

また、図１０における中段の例は、検査対象Ｐを２枚ずつ一つの移動ステージ１２で同時に検査する例（２枚取）を示している。この例では、移動ステージ１２、１２′で、２個の撮像手段４０を用い、２枚の検査対象Ｐに対してそれぞれ同時に検査を行い、各移動ステージ１２、１２′から２枚同時に排出するようになっている。この動作の詳細を、図１３に模式的に示す。この動作によれば、例えば２枚の検査を３．５秒で行い、移動に３．５秒かかるとして、２枚の検査処理時間が７．０秒となり、１枚あたり３．５秒、２枚で７．０秒のラインタクトを実現することができる。

さらに、図１０における下段の例は、大型の検査対象Ｐに対して２個の撮像手段４０を同時に用いて検査する例（１枚取）を示している。この例では、移動ステージ１２、１２′で交互に、検査対象Ｐの検査と移載・排出が行われるようになっており、１枚当たり８．５秒のラインタクトを実現することができる（動作の詳細については、図１４を参照）。

なお、本発明において、撮像手段４０の数や移動方向については、これらの例に限らず、検査対象Ｐの種類や要求される処理速度等に応じて、さらに自由に設定することができる。

また、本発明において、検査対象Ｐを移動させるための移動ステージ１２、１２′が、ＸＹ方向とＺ方向に移動し、θ軸回転可能なものとする必要はないが、このようにすれば、撮像手段４０との位置合わせ時の調整に、上記移動ステージ１２、１２′側の移動手段を利用することができ、好ましい。

さらに、本発明において、検査対象Ｐは、ＬＣＤモジュールの他、画像データを利用して検査することのできる、各種の電子部品（製品を含む）に適用することができる。また、その検査項目についても、目的に応じて適宜に設定される。そして、検査対象、検査項目によっては、必ずしも上記の例のように、微分干渉プリズム４４を用いる必要はない。

本発明の検査装置を用いて、例えば、下記のような検査を行うことができる。
（１）ＩＣチップとパネルパターンとの圧着状態・ずれ。
（２）ＦＰＣとパネルパターンとの圧着状態・ずれ。
（３）導電粒子層のカウント。
（４）圧痕のつぶれ具合。
（５）導電粒子の分布
（６）異物の混入・傷

そして、本発明の検査装置１０において、オートフォーカス部４５によらず、画像基準フォーカス機構Ｓを用いた場合は、その検査ごとに記憶される最適焦点距離の蓄積データから、最適焦点距離の変化を経時的に分析してその傾向を抽出し、その傾向にもとづいて、予測最適焦点距離を導出する際、その傾向を取り込んだ補正を加えるようにすると、より装置の特性、検査対象の特性に即したピント合わせを実現することができ、より高速かつ高精度で画像データを得ることができる。

また、本発明の検査装置１０を用いた検査において、その検査結果を分析してその不良傾向を抽出し、その不良傾向にもとづく情報を、製造ライン側にフィードバックして、生産管理に活かすことができる。また、検査結果の分析だけでなく、上記最適焦点距離の蓄積データの分析によって、例えば「ワークが反りすぎている」といった、検査対象の不良傾向を抽出することができ、その不良傾向にもとづく情報を、製造ライン側にフィードバックして、生産管理に活かすことができる。

上記実施の形態に示す検査装置１０を用いて、実際に、１５．６インチサイズのＬＣＤパネルにソースチップ６個＋ゲートチップ４個の計１０個のチップ、ＦＰＣ４個が実装されたＬＣＤモジュールの圧痕数測定を行うことにより、正しく実装されているか否かの検査を行った。その結果、ＬＣＤモジュール１枚に対し、全チップ、全ＦＰＣの検査処理を１４秒で行うことができ、全数全エリア検査を、高精度で行うことができた。

本発明は、電子部品の良否を迅速かつ正確に検査することのできる電子部品検査装置に利用することができる。

４０撮像手段
４１本体部
４２顕微鏡部
４３対物レンズ
４６Ｘ方向位置決め手段
４９Ｚ軸調整手段
５１ラインスキャンカメラ

Claims

電子部品を載置するための移動ステージと、上記移動ステージ上に載置された電子部品の所定部位を撮像するための撮像手段と、上記撮像手段を上記移動ステージ面に対し平行に移動させ、撮像のための適正位置に位置決めするための位置決め手段と、上記撮像手段によって得られた画像データにもとづいて、その撮像部位の良否を検査するよう設定された情報処理手段とを備えた電子部品検査装置であって、
上記撮像手段が、上記位置決め手段に取り付け固定される本体部と、この本体部に、撮像部位に向かって進退自在に取り付けられる顕微鏡部とを備え、
上記顕微鏡部には、撮像部位の拡大画像を得るための対物レンズと微分干渉プリズムが内蔵されており、
上記本体部には、上記対物レンズが撮像部位に対し最適焦点距離となるよう顕微鏡部を進退させてピント合わせを行う顕微鏡部進退手段と、上記顕微鏡部によって得られる拡大画像を取り込んで上記情報処理手段に出力するラインスキャンカメラとが設けられていることを特徴とする電子部品検査装置。
上記本体部に、同軸型レーザ変位センサが内蔵されたオートフォーカス部が設けられており、このオートフォーカス部からの指示によって、上記顕微鏡部進退手段によるピント合わせが行われるようになっている請求項１記載の電子部品検査装置。
上記情報処理手段に、画像データから最適焦点距離を求め、その値から上記顕微鏡部進退手段に指示を与えてピント合わせを行う下記の画像基準フォーカス機構Ｓが設けられており、上記オートフォーカス部によるピント合わせと、上記画像基準フォーカス機構Ｓによるピント合わせとが、スイッチにより選択できるようになっている請求項２記載の電子部品検査装置。
（Ｓ）上記顕微鏡部の対物レンズと撮像部位との距離Ｌを変えながら画像を撮像し、その画像データにもとづいて、上記情報処理手段において最適焦点距離の絞り込みを行い、最適焦点距離が決定するまで上記距離Ｌの変更および撮像を繰り返すことによって、ピント合わせが行われるようになっており、初回、上記距離Ｌが予め設定された所定距離に設定され、最適焦点距離が決定するまでその距離の変更と撮像を繰り返し、決定された最適焦点距離が上記情報処理手段に記憶され、次回以降、上記情報処理手段において、前回以前に記憶された最適焦点距離のばらつきから一定の傾向を抽出し、そのばらつきに対応した補正を加えて予測最適焦点距離を導出し、上記対物レンズと撮像部位との距離Ｌを、まず、上記予測最適焦点距離に設定し、最適焦点距離が決定するまでその距離Ｌの変更と撮像を繰り返すことによって行われるとともに、その決定された最適焦点距離が、上記情報処理手段に記憶されるようになっている画像基準フォーカス機構。