印刷焊料检查装置的制造方法

本发明涉及一种对基板进行照明、拍摄来对印刷在该基板上的焊料进行检查的印刷焊料检查装置。

背景技术：
例如，在专利文献1中公开了以下内容：利用具有面阵相机(areacamera)、多层环状照明以及图像处理装置的检查装置，能够对印刷在基板上的焊料进行二维(以下称为2D)检查。但是，焊料印刷是指通过设置在被称为金属掩模的薄的金属板上的开口部将糊状的焊料(膏状焊料(creamsolder))转印到基板的焊盘上的工序。因此，被印刷在基板上的膏状焊料通常具有100μm～150μm左右的厚度。为了可靠地掌握这种厚度方向的转印状况，当然需要三维(以下称为3D)测量技术。然而，3D测量是计量测量对象的高度的技术，不是对构成该高度的材料的差异进行识别，因此具有难以检测膏状焊料薄薄地扩散在焊盘上的被称为“模糊”的印刷不良这种限制。另一方面，2D测量是通过照明色和照明的照射方向的优化来以亮度的差异、颜色的差异、表面状态的差异对膏状焊料与焊盘或者膏状焊料与基板面进行识别的方法，具有能够抽出薄薄地扩散在焊盘上的膏状焊料这样的针对3D测量的补充性。在专利文献2中公开了以下内容：利用具有面阵相机、多层环状照明、狭缝光照明以及图像处理装置的检查装置，能够对印刷在基板上的焊料进行2D或3D检查。另外，在专利文献3中公开了以下内容：从斜方向照射狭缝光，由设置在正上方的摄像装置拍摄因基板的凹凸而产生的狭缝光轨迹的凹凸信息，由此能够对印刷在基板上的焊料进行3D检查。专利文献1：日本特开2003-224353号公报专利文献2：日本特开2004-317126号公报专利文献3：日本特开2005-207918号公报

技术实现要素：
发明要解决的问题在上述的专利文献2、3所记载的印刷焊料检查装置中，通过在一个光学系统中安装2D检查用的多层环状照明和3D检查用的狭缝照明，能够实施2D检查和3D检查这两方。然而，3D检查是在照射狭缝光的同时连续扫描检查对象来进行拍摄的方式，相对于该方式，2D检查是照射多层环状照明并拍摄静止状态的检查对象的方式，由于其动作不同，因此很难同时执行。因此，即使采用共用光学系统结构也不得不单独地实施3D检查和2D检查，在实施2D检查和3D检查这两方的情况下，具有必须对作为检查对象的基板进行两次检查这样的检查时间方面的问题点。因此，例如本案申请人提出了如下一种结构的印刷焊料检查装置(参照日本特开2009-36736号公报)：如图15的3D用的照明11a和11b、2D用的照明21a和21b、31a和31b、41a和41b那样从两个方向彼此相对地进行照射，并且各个照明光的长轴方向的中心被配置成使摄像用透镜60和摄像机50的光轴通过一条直线。从这两个方向照射的目的在于如图16所示那样通过进行扫描来照射作为照射对象物的焊料A的整周。然而，严格地说，在只从这两个方向照射的情况下，在焊料A等立体物处产生死角或者照度降至难以进行拍摄的明亮度的位置，产生摄像图像的缺失，产生拍摄不出焊料的正确形状的情况。即，如图17所示，关于狭缝照明下的焊料照射状态，在狭缝照明短轴方向上通过使成为相对的一对的线照明进行扫描，能够在扫描方向上对前后全部进行照射。作为狭缝光的结构，在长轴方向上从宽度短于照射宽度的光源照射照射光，因此照射光产生扩展角度，在焊料A等立体物处，在狭缝照明的长轴方向上产生死角或者照度降至难以进行拍摄的明亮度的位置(除了图示粗线部分B以外的部分(靠近焊料A的底面的部分))，发生摄像图像的缺失，有时拍摄不出焊料的正确形状。也包括由于直接反射的饱和而颜色信息等消失的问题。另外，该现象在如长方形、椭圆形等那样纵横比不同、具有直线或接近直线的长边的焊料等立体物中显著，存在根据焊料基板的基板角度不同而检测出的面积不同的情况。具体地说，在以如图18那样的焊料基板为例的情况下，在图18的(A)的基板角度旋转0度和图18的(B)的基板角度旋转90度时检测出的面积是不同的。这是因为图18的(A)的照射光L的长度方向中心轴a1和焊料A的长方形、椭圆形等的宽度方向的中心轴a2平行的情况与图18的(B)的照射光L的长度方向中心轴a1和焊料A的长方形、椭圆形等的宽度方向中心轴a2正交的情况相比，明亮度下降的位置(图示粗线部分b1)变得非常长。此外，图示的点部分b2是点。另外，针对焊料印刷检查装置要求检查节拍的高速化。该检查节拍中的从摄像机向数据处理装置传输数据所花费的时间由摄像机50的受光元件70的像素数(数据传输量)决定。即，如图19所示，对于当前的2D和3D同时摄像中使用的摄像机50的摄像元件70的摄像区域的配置，在2D检查中为红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三原色(RGB)照明用各一条线(合计三条线)71R、71G、71B，在3D检查中为后侧、前侧用各40条线(合计80条线)72、73。在2D检查的RGB的照明用的摄像区域中，由于取入影像图像，因此能够通过一条线拍摄，但是在3D检查用的摄像区域中，为了通过光切断法计量高度，需要照射到摄像区域的横穿摄像区域的长轴方向的线照明光的、沿短轴方向的连续位移量的数据，因此需要40条线的宽度。由此，与2D检查用的摄像区域相比数据传输量大幅增加。另外，以往很难对形成于基板上的膜或层进行位置管理和厚度管理，因此无法对形成于基板上的膜或层进行充分的管理。本发明是鉴于如上所述的问题而完成的，其目的在于提供一种能够消除焊料的摄像图像的缺失的印刷焊料检查装置。另外，其目的在于提供一种能够削减摄像图像的数据传输量的印刷焊料检查装置。用于解决问题的方案为了达到上述目的，在本发明的印刷焊料检查装置中，对基板进行照明、拍摄来对印刷在上述基板上的焊料进行检查，该印刷焊料检查装置的特征在于，摄像元件以相对于扫描方向的垂线所形成的角超过0度且小于90度的方式倾斜，以使该摄像元件的摄像区域的长度方向与狭缝照明光的长度方向平行的方式照射并进行扫描，将此时的角度设定为存在率低或不存在的长方形、椭圆形等的上述焊料的旋转角度。由此，能够不使照射光的长度方向中心轴与焊料的宽度方向中心轴平行，防止产生明亮度下降的场所变得非常长的现象，还能够进行饱和部的缺失图像的插值。另外，特征在于，二维和三维同时摄像用光学系统的摄像区域和狭缝照明群使用两种方式，在相对于与摄像元件的操作方向正交的方向的中心倾斜成如下角度、即能够对赋予了倾斜的第一方式的摄像区域的明亮度下降的位置、由于饱和而使颜色信息等消失的部分进行拍摄的角度的第二方式的摄像区域进行摄像、扫描，对获取到的图像数据进行合计，由此通过一次扫描得到实质照射上述焊料的整周时的摄像数据。以往，在面阵相机的从四个方向进行照射的照射技术的情况下，需要时间差来对四个照明进行切换，切换时间被加在了检查节拍中。另外，照明切换所引起的以视场为单位的步进动作成为向对如药片那样如果不连续拍摄则生产节拍来不及的对象进行检查转用的障碍。与此相对地，本发明的照明是始终能够点亮而连续的线扫描方式，因此也容易向药片检查转用。另外，特征在于，狭缝照明相对于摄像透镜的光轴向外侧倾斜。由此，能够提高焊料的侧面的反射强度。另外，特征在于，在三维检查部中采用利用移相法的高度测量。由此，与以往相比能够大幅地削减数据传输量，能够缩短检查节拍。另外，特征在于，通过来自相对的两个方向的相位狭缝照明对不同的两处摄像区域进行照射，由此通过一次的摄像动作对整周进行3D检查，同时获取RGB图像并对它们进行合计来获取实质彩色图像。还包括用彩色图像进行2D检查(包括定位处理)、检查信息的彩色显示的情形。另外，特征在于，二维和三维同时摄像用光学系统的摄像区域和狭缝照明群使用两种方式，一方进行红色～红外线的长波长光的照明，另一方进行紫外线～蓝色的短波长光的照明，由此在2D图像中预先确定形成于基板上的膜或层的位置，通过一方的照明计量膜或层的下层的高度，以该高度为高度的基准，通过另一方的照明计量膜或层的上表面的高度，来测量膜或层的厚度。由此，能够进行形成于基板上的膜或层的位置管理和厚度管理。附图说明图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的印刷焊料检查装置的摄像元件的图。图2是表示图1的印刷焊料检查装置的狭缝照明的立体图。图3是表示狭缝照明的作用的第一图。图4是表示狭缝照明的作用的第二图。图5是表示狭缝照明的作用的第三图。图6是表示另一狭缝照明的作用的第一图。图7是表示另一狭缝照明的作用的第二图。图8是表示另一狭缝照明的作用的图。图9是表示摄像元件的另一例的图。图10是表示摄像元件的另一例的图。图11是表示图1的印刷焊料检查装置的另一狭缝照明的图。图12是表示图1的印刷焊料检查装置的另一狭缝照明的图。图13是表示对摄像元件进行了高速数据处理化的例子的图。图14是表示抗蚀剂高度的测量的图。图15是能够应用于本发明的以往的印刷焊料检查装置的立体图。图16是表示以往的问题点的第一图。图17是表示以往的问题点的第二图。图18是表示以往的问题点的第三图。图19是表示以往的摄像元件的图。具体实施方式参照附图说明本发明的实施方式。此外，下面说明的实施方式并不是用于限定权利要求书要求保护的发明，另外，在实施方式中说明的特征的所有组合在发明的解决方案中不一定是必须的。(1)方法1如图1所示，使摄像元件70以相对于扫描方向的垂线所形成的角θ“超过0度且小于90度”的方式倾斜。通过将此时的角度θ设定为存在率低或不存在的长方形、椭圆形等的焊料的旋转角度，即使在实际使用上使焊料以摄像系统的光轴为轴旋转，也能够得到等同于旋转之前的摄像图像。方法1通过如图2所示那样将狭缝照明L1、L2的长轴方向的照射设为两个方向，来减少长轴方向的摄像的明亮度下降的位置。其结果，能够得到高精度的检查结果，并且即使使焊料以摄像系统的光轴为轴旋转，也能够得到等同于旋转之前的摄像图像。方法1对于如长方形、椭圆形等那样纵横比不同且具有直线或接近直线的长边的焊料等立体物特别有效。具体地说，假设在图18所示的焊料A中旋转了45度的焊料占多数的情况下，如果将图2的照明与摄像元件的旋转角度(所形成的角)设为45度，则产生图18的问题。假设作为焊料A，旋转30度、旋转45度、无旋转这三种存在较多的情况下，如果将图1的摄像元件70的旋转角度θ设为20度，则变得与焊料A的宽度方向中心轴不平行，因此不会产生明亮度下降的位置变得非常长的现象。由于照明是以摄像元件70的摄像区域的长度方向与照明的长度方向平行的方式进行照射，因此当将图1的摄像元件70的旋转角度θ设定为存在率低或不存在的角度时，与焊料A的宽度方向中心轴不平行。以照明光L1的长轴方向与图1的阴影部71R、71G、71B的2D摄像区域的第一方式的长轴方向平行的方式照射2D照明的一方侧。以照明光L2的长轴方向与阴影部71R、71G、71B的2D摄像区域的第二方式的长轴方向平行的方式照射2D照明的相反侧。阴影部的2D摄像区域的第一方式和第二方式为平行关系。因而，2D照明光的一方侧、相反侧以及摄像区域的第一方式和第二方式都是平行关系。在图2中，相对的一对照明是照明的一种方式。另外，仅对2D摄像区域准备两种方式、对照明准备一种方式，在一方侧获取来自后方(此时为斜后方)的照射图像、在相反侧获取来自前方(此时为斜前方)的照射图像，由此不仅能够如图3那样对明亮度下降的位置c1、c2进行插值，还能够对饱和部d1、d2的缺失图像进行插值。从图3可知，为了对饱和部d1、d2的缺失图像进行插值，需要在一方侧和相反侧分别拍摄图像，其结果是摄像区域需要两种方式。关于3D摄像，由于是摄像区域两处(一种方式)和照明一种方式，因此本来就能够在一方侧获取来自后方(此时为斜后方)的照射图像、在相反侧获取来自前方(此时为斜前方)的照射图像。详细说明方法1的结构。与狭缝照射光的长度方向中心轴平行的部分为明亮度下降的位置。其理由是如图4那样狭缝照明光仅存在长度方向中心轴方向的光La(与平行于照射对象的宽度方向中心轴a2的面不相交(不进行照射))、朝向长轴方向的外侧的光Lb(与平行于照射对象的宽度方向中心轴a2的面不相交(不进行照射))以及在短轴方向上扩展的光Lc(与平行于照射对象的宽度方向中心轴a2的面不相交(不进行照射))的成分。因而，虽然进行扫描，但是不存在与狭缝照射光的长度方向中心轴平行的、具有朝向与焊料A的宽度方向中心轴平行的面这种朝向的光，因此成为明亮度下降的位置。在图5、图6的照射方式的情况下，按照之前记述过的狭缝照明光的性质，存在长度方向中心轴方向的光La、朝向长轴方向的外侧的光Lb以及在短轴方向上扩展的光Lc。如图5、图6那样，狭缝照明光的长度方向中心轴方向的光La和在短轴方向上扩展的光Lc与焊料A的左侧的面相交(进行照射)。由于如图2那样对照明进行配置，因此相反侧的狭缝照明光的长度方向中心轴方向的光La和在短轴方向上扩展的光Lc与焊料A的右侧的面相交(进行照射)。另外，通过扫描，一方侧能够照射焊料A的比中心靠左的左半部分，在相反侧能够照射焊料A的比中心靠右的右侧，形成实质上能够遍及全周进行拍摄的明亮度的焊料图像。针对基板旋转时明亮度下降的位置，能够如图7那样在狭缝照明的一方侧和另一方侧获取基板旋转时明亮度下降的位置c3的位置不同的图像，因此通过在一方侧的图像和另一方侧的图像中相互进行插值，能够使基板旋转时明亮度下降的位置减少到不对检查结果带来影响的程度。与此相对地，明亮度下降的位置c1、c2变长。如图6那样，在短轴方向扩展的光Lc由于存在于整个长度方向上，因此即使焊料A处于远离长度方向中心轴的位置处，也能够获得与长度侧中心轴相同的效果。(2)方法2方法2与形状无关，对于所有形状的焊料等立体物都是有效的。在方法2中，狭缝照明使用两种方式。利用以明亮度在与第一方式的狭缝照明L1、L2的明亮度下降的地方不同的位置处下降那样的角度倾斜的第二方式的狭缝照明L1、L2进行照射并拍摄。通过对它们所得到的图像数据进行合计，能够以更稳定的明亮度拍摄各狭缝照明L1、L2产生的小的明亮度下降位置c3，对因饱和产生的颜色信息的消失位置d1、d2相互进行插值，能够得到实质上照射了整周的摄像图像(参照图8)。作为在实现上述方法2时需要的对现在的2D/3D同时摄像焊料印刷检查装置的改造内容，需要变更摄像机的FPG程序等来在摄像元件70中以如图9那样的使2D/3D同时摄像的摄像区域71R、71G、71B、72、73倾斜的状态制作出两种方式。另外，在2D/3D同时摄像中使用的狭缝照明也同样地使用两种方式，使摄像区域71R、71G、71B、72、73的长轴方向的中心与狭缝照明光的长轴方向的中心平行且狭缝照明光对摄像区域进行照射。将第一方式的摄像区域71R、71G、71B、72、73的倾斜设为相对于摄像元件70的Y轴中心形成的角θ“超过0度且小于90度”，将第二方式的摄像区域71R、71G、71B、72、73设置成能够拍摄第一方式的摄像图像的死角的角度。此外，如图8所说明的那样，能够对因饱和产生的颜色信息的消失位置d1、d2进行相互插值，因此如图9所示那样在各个阴影部中2D摄像区域71R、71G、71B只要使用一种方式即可。此外，以如图9那样的摄像元件70的朝向确保倾斜的摄像区域71R、71G、71B、72、73是需要设计摄像元件70的，因此作为替代方案，如图10那样将两个摄像元件70安装在一个摄像机50中，能够实现方法2的摄像区域71R、71G、71B、72、73的配置。(3)方法3方法3与形状无关，对于所有形状的焊料A等立体物都是有效的。作为方法3，使相对的一种方式的狭缝照明L1、L2的长度方向中心轴在a侧和b侧错开为以摄像透镜光轴LA为轴线对称，由此以照射的扩展角，在a侧照射左边，在b侧照射右边，从而能够消除长轴方向的照射死角(参照图11)。此时，狭缝照明光L1、L2使a侧的长度方向中心轴出现在摄像区域的左端，使b侧的长度方向中心轴出现在摄像区域的右端。即，需要各狭缝照明光L1、L2的有效线长是摄像区域的两倍以上的长度。另外，通过使该光轴错开的同时如图12那样使a、b侧两方的狭缝照明相对于摄像透镜光轴LA向外侧倾斜，能够提高焊料A的侧面的反射强度。另外，通过采用在RGB中使照射角度一致而如实地再现焊料A的颜色、同时使用色相数据和亮暗的图像识别，能够防止因照度不均引起的亮暗而对图像进行错误判断。(4)移相法通过将3D检查的高度测量的方法变更为摄像区域为四条线即可的移相法(参照日本特开2003-121115号公报)，与现在的方式相比大幅地削减数据传输量(参照图13)。作为在实现上述方法时所需的对现在的2D/3D同时摄像焊料印刷检查装置的改造内容，变更摄像机的FPG程序等，为3D-1、3D-2制作出各四条线的摄像区域72、73。另外，需要将图15的狭缝照明10a、10b置换为相位狭缝照明。通过上述方法，相位狭缝照明的照射位置分别照射不同的摄像区域，因此能够进行来自相对的两个方向的照射，能够通过一次的摄像动作对整周进行3D检查。(5)形成于基板上的膜或层的高度的测量记载了如下特性(参照专利第3878165号公报)：在3D计量用照明中，“红色～红外线的长波长光透过抗蚀剂”、“紫外线～蓝色的短波长光不透过抗蚀剂”。根据该特性，通过将图15的狭缝照明11a设为红色～红外线的长波长光的照明、将狭缝照明11b设为紫外线～蓝色的短波长光的照明，来在2D图像上预先确定抗蚀剂层R的位置。摄像本身也能够与3D图像获取同时进行。即，在同一摄像元件中设置有2D用、3D用的摄像区域，在进行扫描的同时以2D用和3D用一对一的方式获取图像数据，因此通过一次的扫描动作能够获取2D用、3D用的图像数据，在确定抗蚀剂层R的位置的专门处理中不需要另外获取图像的动作。通过狭缝照明11a计量抗蚀剂层R的下层R1的高度，以该高度为高度的基准(高度为0)，通过狭缝照明11b计量抗蚀剂层R的上表面R2的高度，从而能够测量出抗蚀剂层R的厚度Rh(参照图14)。该情况通过对本来以基板的绝缘处理为目的的抗蚀剂进行位置管理和厚度管理，能够进行对基板的抗蚀剂开口部的生产的反馈和用于使基板的抗蚀剂部的绝缘性能稳定的管理。抗蚀剂层的高度测量的具体过程1.事先决定红色～红外线的长波长光在摄像对象的高度为0时的照射位置。关于位置的决定方式，以摄像透镜聚焦在与摄像面平行的平面(以后称为装配基准面)上的地方为基准装配光学系统。准备如陶瓷板等那样的平坦的板，将其上表面设置成相对于装配基准面的高度为0。在该状态下对平坦的板进行照射时，例如设置成11a的线照射摄像图像的第212个像素。另外，设置成11b照射第812个像素。由此，当摄像对象的高度变化时，例如11a的照射位置移动到第204个像素、11b的照射位置移动到第820个像素。根据照射角度和每一像素的距离，基于照射位置的移动量能够测量高度。红色～红外线的光源和紫外线～蓝色的光源是照射各自的波长的光源，使用白色那样的由多个波长构成的光源的光，利用滤波器仅使红色～红外线或紫外线～蓝色透过进行照射。或者，也能够是在摄像机侧利用滤波器仅使红色～红外线或紫外线～蓝色的波长透过并接收的方法。2.事先决定紫外线～蓝色的短波长光在摄像对象的高度为0时的照射位置。3.在之前计算出的抗蚀剂层的位置，根据红色～红外线的长波长光的位置移动量计算高度。例如是40μm。4.在之前计算出的抗蚀剂层的位置，根据紫外线～蓝色的短波长光的位置移动量计算高度。例如是100μm。5.在红色～红外线的长波长光中，测量出40μm的高度，因此该基板在该地点凸起40μm，因此从紫外线～蓝色的短波长光的高度100μm中减去40μm，可知抗蚀剂的厚度为60μm。上述的形成于基板上的膜或层的高度的测量技术不仅仅是对涂布在电子基板上的抗蚀剂层，只要是由不使紫外线～蓝色透过而使红色～红外线透过的材质构成的膜或层，就能够同样地测量该膜或层的厚度。作为例子，存在以刚性强化和防湿等保护基板为目的对回流焊后的完成基板施加透明或半透明的涂敷层的情况。通过将装载有本技术的装置设置在电子基板生产工序的涂敷工序的下游，除了上述涂敷层的二维的有无、涂抹不均之外，由于进行以厚度测量为基础的检查，因此还能够进行厚度的不均或涂敷层的灰尘掩埋、厚度的管理。在本例的情况下，测量出的厚度为抗蚀剂层和涂敷层相加的厚度，因此在需要仅对涂敷层进行厚度管理的情况下，需要获取前工序(例如装载有本技术的印刷焊料检查装置)的抗蚀剂层的厚度信息，将从测量出的厚度中减去抗蚀剂层的厚度得到的值设为涂敷层的厚度。其中，回流焊后的涂敷层的涂布状况的管理很重要的部分是将芯片的肋部分等的抗蚀剂切下而得到的开口部，因此如果只是该部分的涂敷层的厚度测量，则不需要前工序的抗蚀剂层的厚度的信息。如以上那样，形成于基板上的膜或层的高度的测量技术能够对由不使紫外线～蓝色透过而使红色～红外线透过的材质构成的膜或层的厚度进行测量。附图标记说明L1、L2：狭缝照明；50：摄像机；60：透镜；70：摄像元件。