CN100447526C - 三维测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种三维测定装置，该三维测定装置可在测定对象物的三维形状时，通过适当地在上述对象物内设定高度基准等方式，实现更加正确地测定。通过照明器(10)，对印刷形成有膏状钎焊料的印刷电路衬底(1)，照射多个光图案。从该照明器(10)照射的光为紫外线，其由印刷电路衬底(1)的膏状钎焊料、抗蚀膜等的表面反射。该反射光的紫外线通过CCD照相机(11)拍摄，由此，获得图像数据。该图像数据通过控制器(12)进行处理，以抗蚀膜的表面为高度基准，计算该膏状钎焊料的高度、量等，判断膏状钎焊料的印刷状态是否良好。

Description

三维测定装置
技术领域
本发明涉及测定测定对象物的三维形状等的三维测定装置。
背景技术
一般，在印刷电路衬底中，在由玻璃环氧树脂形成的主衬底上，设置电极图案，其表面通过抗蚀膜而保护。在电子部件安装于上述印刷电路衬底上的场合，首先，在电极图案上的未被抗蚀膜保护的规定部位，印刷膏状钎焊料。接着，根据该膏状钎焊料的粘性，在印刷电路衬底上临时固定电子部件。然后，将上述印刷电路衬底送向软熔炉，通过规定的软熔步骤，进行焊接。最近，必须在送向软熔炉的之前阶段，检查膏状钎焊料的印刷状态，在该检查时，采用三维测定装置。
近年，人们提出各种采用光的所谓的非接触式的三维测定装置。比如，在采用相移法的三维测定装置中，通过照射机构，将具有以可见光作为光源的条纹状的光强度分布的光图案照射到被测定物(在此场合，为印刷电路衬底)。接着，通过CCD照相机，拍摄被测定物，从已获得的图像，对上述光图案的条纹的相位差进行分析，由此，测定膏状钎焊料的三维形状，特别是高度(比如，参照专利文献1)。
专利文献1：JP特开平5-280945号公报
发明内容
但是，膏状钎焊料的抗蚀膜对可见光的透射特性是不稳定的。即，抗蚀膜具有使通过照射机构照射的可见光实现透射，或不透射的情况。可见光在于抗蚀膜中实现透射的场合，由主衬底等反射，在于抗蚀膜中未实现透射的场合，在抗蚀膜的表面上反射。在这样的场合，具有下述的危险，即，在通过CCD照相机获得的图像中的抗蚀膜区域，难于判断反射面是抗蚀膜，还是主衬底的判断，抗蚀膜区域的高度测定困难。本来，为了以更高的精度测定印刷于衬底上的膏状钎焊料的高度，最好，在衬底内采用高度基准。但是，由于无法将抗蚀膜区域适当地用作高度基准面，故具有产生无法在该衬底内采用高度基准的不利情况的危险。
于是，本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种三维测定装置，其可在测定对象物的三维形状时，通过在上述对象物内适当地设定高度基准等的方式，实现更加正确的测定。
下面分段地对适合解决上述目的等的各技术方案进行描述。另外，根据需要，在相对应的技术方案中，附加特有的作用效果等的描述。
技术方案1涉及一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括：照射机构，该照射机构可对衬底上的被测定物仅仅照射蓝色光；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述蓝色光照射的被测定物的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，至少对上述被测定物的高度进行运算。
按照该技术方案1，通过照射机构，对衬底上的被测定物照射蓝色光，紫外线。这样的波长较短的光具有容易通过物体的表面反射的性质。相对波长大于上述照射光的可见光，还存在透射特性不稳定，透射或不透射这样的物体。在此方面，在技术方案1中，即使在被测定物的透射特性不稳定，仍可更加确实地通过被测定物的表面进行反射。由此，可通过拍摄机构，将被测定物的表面作为图像而捕获。另外，通过运算机构，根据图像数据，进行运算，由此，更加正确地计算作为被测定物的表面的位置的高度。另外，各机构的衬底指包括印刷电路衬底、晶片衬底、安装衬底等的含义。
技术方案2涉及一种三维测定装置，其特征在于其包括：照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射蓝色光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述蓝色光照射的衬底的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算。
按照技术方案2，通过照射机构，对衬底照射蓝色光，紫外线。象这样的波长较短的光具有容易通过物体的表面反射的性质。比如，如果通过照射机构，照射波长大于上述光的可见光，则具有覆盖衬底的覆盖膜呈现使已照射的可见光透射，或不使该光透射的、不稳定的透射特性的情况。在此场合，光的反射位置难于判断，具有无法在覆盖膜区域，设定高度基准的危险。在此方面，在技术方案2中，即使在为上述透射特性不稳定的覆盖膜的情况下，仍可更加确实地进行表面反射。由此，可以通过拍摄机构，捕获覆盖膜的表面和被测定物的表面的图像。另外，通过运算机构，根据图像数据，进行演算，由此，可将覆盖膜的表面作为高度基准，计算作为被测定物的表面的位置的高度。于是，由于可在设置有被测定物的衬底内适当地设定高度基准，故可更加正确地测定被测定物的高度。另外，可在被测定物的测定的同时，还对覆盖膜进行测定。因此，可不必通过单独的机构，测定覆盖膜的高度或单独的高度基准，抑制装置变得复杂。
技术方案3涉及一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可对衬底，仅仅照射紫外线，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；拍摄机构，该拍摄机构可仅仅拍摄来自上述光照射的衬底的反射光中的，紫外线；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算。
按照技术方案3，通过照射机构，对衬底照射紫外线。象这样的波长较短的光具有容易通过物体的表面反射的性质。比如，如果通过照射机构，照射波长大于上述紫外线的可见光，则具有覆盖衬底的覆盖膜呈现使可见光透射，或不使该光透射的不稳定的透射特性的情况。在此场合，具有光的反射位置难于判断，无法在覆盖膜区域设定高度基准的危险。在此方面，在技术方案3中，即使在为上述透射特性不稳定的覆盖膜的情况下，仍可更加确实地进行表面反射。由此，可以通过拍摄机构，捕获覆盖膜的表面和被测定物的表面的图像。另外，通过运算机构，根据图像数据，进行演算，由此，可将覆盖膜的表面作为高度基准，计算作为被测定物的表面的位置的高度。于是，由于可在设置有被测定物的衬底内适当地设定高度基准，故可更加正确地测定被测定物的高度。另外，可对被测定物进行测定的同时，还对覆盖膜进行测定。由此，可不必通过单独的机构，测定覆盖膜的高度或单独的高度基准，抑制装置变得复杂。由于拍摄机构可仅仅拍摄紫外线，故即使在来自屋内照明器等的照明器以外的可见光位于衬底的情况下，仍不受该可见光的影响，可获得适合的图像数据。此外，在照射可见光的场合，具有产生下述的不利情况的危险，即，因覆盖膜的颜色反射的光量变少，无法利用拍摄而获得的图像数据，必须对应上述覆盖膜的颜色，改变可见光的波长。在此方面，由于在技术方案3中，由于与覆盖膜的颜色无关，可实现表面反射，故可消除上述危险。另外，也可代替“可仅仅照射紫外线的照射机构”，而采用“可照射具有紫外线的光的照射机构”。同样在此场合，所照射的光中的，紫外线通过覆盖膜的表面反射，通过拍摄机构，仅仅拍摄紫外线。由此，可捕获覆盖膜的表面的图像。
技术方案4涉及的三维测定装置，其特征在于其包括：照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；上述衬底为印刷电路衬底；上述运算机构以作为覆盖膜的抗蚀膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的膏状钎焊料的高度进行运算；还设置有判断机构，该判断机构根据该膏状钎焊料的高度，判断该膏状钎焊料的印刷状态是否良好。
技术方案4还涉及的三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括：照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；拍摄机构，该拍摄机构可仅仅拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；上述衬底为印刷电路衬底；上述运算机构以作为覆盖膜的抗蚀膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的膏状钎焊料的高度进行运算；设置有判断机构，该判断机构根据该膏状钎焊料的高度，判断该膏状钎焊料的印刷状态是否良好。
按照技术方案4，以印刷电路衬底的抗蚀膜的表面为基准，对膏状钎焊料的高度进行运算，根据该运算的高度，进行是否良好的判断。由此，可在测定膏状钎焊料时，获得上述效果，另外，更加正确地进行是否良好的判断。
技术方案5涉及的三维测定装置，其特征在于其包括：照射机构，该照射机构可对衬底，仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；上述衬底为晶片衬底；上述运算机构以作为覆盖膜的氧化膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的焊球的高度进行运算；设置有判断机构，该判断机构根据该焊球的高度，判断该焊球的形状是否良好。
技术方案5还涉及的三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括：照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；拍摄机构，该拍摄机构可仅仅拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；上述衬底为晶片衬底；上述运算机构以作为覆盖膜的氧化膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的焊球的高度进行运算；设置有判断机构，该判断机构根据该焊球的高度，判断该焊球的形状是否良好。
按照技术方案5，以晶片衬底的氧化膜的表面为基准，对焊球的高度进行运算，根据该运算的高度，进行是否良好的判断。由此，可在测定焊球时，获得上述效果，此外，可正确地进行是否良好的判断。
技术方案6涉及的三维测定装置，其特征在于上述运算机构在每次的高度运算中采用多个图像数据，上述拍摄机构每当用于获得上述多个图像数据的拍摄时，上述照射机构照射同一波长的光。
按照技术方案6，在于每次拍摄时，通过照射机构照射的光，不需要改变其波长，采用同一波长的光。因此，即使在上述拍摄机构具有透镜的情况下，光的折射仍不改变。于是，可抑制通过照明的波长获得的图像产生偏差的不利情况。其结果是，可提高被测定物的高度的演算精度。
技术方案7涉及技术方案1～6中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射波长在250～430nm的范围内的光。
按照技术方案7，通过照射机构，照射波长在250～430nm的范围内的光。由此，即使在相对透射特性不稳定的物体，仍可更加确实地进行表面反射。于是，可通过拍摄机构，确实捕获上述覆盖膜或上述被测定物等的表面的图像。另外，也可代替“在250～430nm的范围内”，而“在300～380nm的范围内”，或“在300～350nm的范围内”。在此场合，即使在相对透射特性不稳定的物体，仍可更加确实地进行表面反射。另外，即使在代替“波长在250～430nm的范围内的光”，而为“波长的峰值在250～430nm的范围内的光”，或为“波长的峰值在300～380nm的范围内的光”，或为“波长的峰值在300～350nm的范围内的光”，仍获得相同的作用效果。
技术方案8涉及技术方案1～7中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
按照技术方案8，将通过照射机构照射的光的波长区域设定在60nm以内的较窄的程度。一般，在于透镜中实现透射时的光的折射伴随波长而不同，在波长区域较宽的场合，具有产生色差的危险。在此方面，在技术方案8中，即使在照明器或拍摄机构具有透镜的情况下，波长区域变窄，仍可抑制在照射或拍摄时产生的色差。即，不会发生所照射的光渗出，或所拍摄的图像数据模糊，可获得鲜明的图像数据。于是，可提高基于图像数据的被测定物的高度的计算精度。另外，也可代替“60nm以内”，而为“在30nm以内”。在此场合，可进一步抑制色差，其结果是，可进一步提高基于图像数据的被测定物的高度的计算精度。
技术方案9涉及一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可对衬底上的被测定物仅仅照射红色光和红外线光中的一个；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述光照射的被测定物的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过该拍摄机构拍摄的图像数据，至少对上述被测定物的高度进行运算。
按照技术方案9，通过照射机构，对衬底上的被测定物照射红色光、红外线。这样的波长较长的光具有容易在物体中实现透射的性质。相对波长小于上述照射光的可见光，还存在透射特性不稳定，透射或不透射这样的物体。比如，即使在被测定物的透射特性稳定，可对可见光进行表面反射的情况下，仍具有衬底上的被测定物以外的物体的透射特性不稳定的情况。在此方面，在技术方案9中，由于照射光为红色光、红外线，故可相对上述透射特性的不稳定的物体，使照射光透射。因此，可通过拍摄机构，更加确实地仅仅捕获可进行表面反射的物体(被测定物等)的表面的图像。此外，通过运算机构，根据图像数据，进行运算，由此，更加正确地计算作为被测定物的表面的位置的高度。另外，各机构的衬底指包括印刷电路衬底、晶片衬底、安装衬底等的含义。
技术方案10涉及一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射红色光和红外线光中的至少一个，该衬底包括主衬底、形成于该主衬底上的电极图案、覆盖上述主衬底和电极图案的表面的覆盖膜、被测定物；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述光照射的衬底的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以上述电极图案，或主衬底为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算。
按照技术方案10，通过照射机构，将红色光、红外线照射到衬底上。这样的波长较长的光具有容易使物质透射的性质。比如，如果通过照射机构，照射波长小于上述光的可见光，则具有覆盖衬底的覆盖膜呈现使已照射的可见光透射，或不使该光透射的，不稳定的透射特性的情况。在此场合，具有光的反射位置难于判断，无法在覆盖膜区域设定高度基准的危险。在此方面，由于照射光为红色光、红外线，故相对上述透射特性不稳定的覆盖膜，可更加确实地使照射光实现透射，通过位于覆盖膜下面的电极图案、主衬底，对该光进行反射。由此，可通过拍摄机构，捕获被测定物、以及电极图案、主衬底的图像。另外，可通过运算机构，根据图像数据，进行运算，由此，以电极图案、主衬底为高度基准，计算被测定物的表面的位置的高度。于是，由于可在设置有被测定物的衬底内适当地设定高度基准，故可更加正确地测定被测定物的高度。
技术方案11涉及一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射红外线光，该衬底包括主衬底、形成于该主衬底上的电极图案、覆盖上述主衬底和电极图案的表面的覆盖膜、被测定物；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述红外线光照射的衬底的反射光；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄结构拍摄的图像数据，以上述电极图案，或主衬底为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算。
按照技术方案11，通过照射机构，对衬底照射红外线。这样的波长较长的光具有容易在物体的表面实现透射的性质。比如，如果通过照射机构，照射波长小于上述红外线的可见光，则具有覆盖衬底的覆盖膜使已照射的可见光透射，或不使其透射的，呈现不稳定的透射特性的情况。在此场合，具有该光的反射位置难于判断，在覆盖膜区域无法设定高度基准的危险。在此方面，在技术方案11中，由于照射光为红色光、红外线，故相对上述透射特性的不稳定的覆盖膜，可更加确实地使照射光透射，通过位于覆盖膜下的电极图案、主衬底反射。由此，通过拍摄机构，可捕获被测定物，以及电极图案、主衬底的图像。另外，通过运算机构，根据图像数据，进行运算，由此，可以电极图案、主衬底作为高度基准，可计算作为被测定物的表面的位置的高度。于是，由于可适当地在设置有被测定物的衬底内设定高度基准，故即使在来自屋内照明器等的照明器以外的可见光照射衬底的情况下，仍不受该可见光的影响，可获得适合的图像数据。此外，在照射可见光的场合，具有产生下述的不利情况的危险，即，因覆盖膜的颜色反射的光量变少，无法利用拍摄而获得的图像数据，必须对应上述覆盖膜的颜色，改变可见光的波长。在此方面，由于在技术方案11中，由于与覆盖膜的颜色无关，可使照射光在覆盖膜中实现透射，通过覆盖膜下的电极图案、主衬底反射该光，故可消除上述危险。另外，也可代替“可仅仅照射红外线的照射机构”，而采用“可照射具有红外线的光的照射机构”。同样在此场合，所照射的光中的，红外线在覆盖膜的表面中实现透射，由电极图案、主衬底反射，通过拍摄机构，仅仅拍摄红外线。因此，覆盖膜不会形成图像，捕获形成高基准的电极图案、主衬底的图像。
技术方案12涉及技术方案10，11所述的三维测定装置，其特征在于上述衬底为印刷电路衬底，上述运算机构以作为覆盖膜的抗蚀膜下的电极图案或主衬底为高度基准，至少对作为上述被测定物的膏状钎焊料的高度进行运算，设置有判断机构，该判断机构根据该膏状钎焊料的高度，判断该印刷状态是否良好。
按照技术方案12，以印刷电路衬底的抗蚀膜下的电极图案，或主衬底为基准，对膏状钎焊料的高度进行演算，根据该运算的高度，进行是否良好的判断。由此，在该膏状钎焊料的测定时，实现上述效果，另外，可更加正确地进行是否良好的判断。
技术方案13涉及技术方案10或11所述的三维测定装置，其特征在于上述衬底为晶片衬底，上述运算机构以作为覆盖膜的氧化膜下的晶片面为基准，至少对作为上述被测定物的焊球的高度进行运算，设置有判断机构，该判断机构根据该焊球的高度，判断该焊球的形状是否良好。
按照技术方案13，以晶片衬底的氧化膜下的晶片面为基准，对焊球的高度进行运算，根据该运算的高度，进行是否良好的判断。因此，在测定焊球时，实现上述效果，另外，可更加正确底进行是否良好的判断。
技术方案14涉及技术方案9～13中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述运算机构在每次的高速演算中，采用多个图像数据，上述拍摄机构每当用于获得上述多个图像的拍摄时，上述照射机构照射同一波长的光。
按照技术方案14，通过照射机构照射的光每次拍摄时，不改变光的波长，采用同一波长的光。因此，即使在上述拍摄机构具有透镜的情况下，光的折射仍没有变化。于是，可抑制伴随照明的波长所获得的图像产生偏差的不利情况。其结果是，可提高被测定物的高度的计算精度。
技术方案15涉及技术方案9～14中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射波长在680～1500nm的范围内的光。
按照技术方案15，通过照射机构，照射波长在680～1500nm的光。由此，即使相对透射特性不稳定的物体，仍可更加确实地进行表面反射。于是，可通过拍摄机构，确实捕获上述覆盖膜、上述被测定物等的表面的图像。另外，也可代替“在680～1500nm的范围内”，而“在680～1000nm的范围内”，或“在1000～1500nm的范围内”，此外，还可“在780～900nm的范围内”，或“在1100～1400nm的范围内”。并且，也可代替“波长在680～1500nm的范围内的光”，而为“波长的峰值在680～1500nm的范围内的光”，或“波长的峰值在680～1000nm的范围内的光”，或者“波长的峰值在1000～1500nm的范围内的光”，还可为“波长的峰值在780～900nm的范围内的光”，或“波长的峰值在1100～1400nm的范围内的光”。
技术方案16涉及技术方案9～15中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
按照技术方案16，将通过照射机构照射的光的波长区域设定在60nm以内的较窄的程度。一般，在于透镜中实现透射时的光的折射伴随波长而不同，在波长区域较宽的场合，具有产生色差的危险。在此方面，在技术方案16中，即使在照明器、拍摄机构具有透镜的情况下，波长区域变窄，仍可抑制在照射、拍摄时产生的色差。即，不会发生所照射的光渗出，所拍摄的图像数据模糊，可获得鲜明的图像数据。于是，可提高基于图像数据的被测定物的高度的计算精度。另外，也可代替“在60nm以内”，而“在30nm以内”。在此场合，可进一步抑制色差，其结果是，可进一步提高基于图像数据的被测定物的高度的计算精度。
附图说明
图1为以示意方式表示印刷状态检查设备的组成的概略组成图；
图2为印刷电路衬底的局部剖视图；
图3为以示意方式表示更具体的印刷状态检查设备的组成的概略组成图；
图4为用于说明印刷电路衬底的从照明器照射的光的反射的示意图；
图5为另一实施形式，用于说明照射红外线、红外光的场合的，照射光的反射的示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对一个实施例进行描述。象图2所示的那样，作为衬底的印刷电路衬底1呈平板状(具有平面)，在由玻璃环氧树脂等形成的主衬底2上，设置有由铜箔形成的电极图案3。另外，在上述电极图案3上，印刷形成有作为被测定物的膏状钎焊料4。此外，在印刷电路衬底1上，按照在电极图案3的规定布线部分以外区域不附着膏状钎焊料4的方式，涂敷作为覆盖膜的半透明的抗蚀膜5。另外，该抗蚀膜5的表面构成基本一定的高度的平面。
图1为以示意方式表示具有本实施例的三维测定装置的印刷状态检查设备8的概略组成图。象该图所示的那样，印刷状态检查设备8包括台9，该台用于放置印刷电路衬底1；照明器10，该照明器10构成照射机构；该照射机构用于对该印刷电路衬底1，从斜上方照射规定的光成分图案；CCD照相机11，该CCD照相机11构成用于拍摄印刷电路衬底1上的照射部分；控制器12，该控制器12用于进行印刷状态检查设备8内的各种控制、图像处理、运算处理。
在上述台9上，设置电动机15，16，通过控制器12，对该电动机15，16进行驱动控制，由此，可使放置于台9上的印刷电路衬底1沿任意的方向(X轴方向和Y轴方向)滑动。
另外，象图3所示的那样，上述照明器10包括光源17，将来自光源17的光聚集的聚光透镜18，照射透镜19，设置于该两个透镜18，19之间的液晶光阀21。来自光源17的光通过液晶光阀21，照射到印刷电路衬底1上，由此，特别是，相对印刷电路衬底1，照射照度呈正弦波状变化的条纹状的光图案。此外，液晶光阀21使上述光图案的相位每次按规定间距，变化。
此外，按照从上述光源17照射的光象图4所示的那样，不仅在膏状钎焊料4的表面，而且在抗蚀膜5的表面反射的方式设定其波长。但是，在本实施例中，光源17照射紫外线，比如，采用LED，UV灯等。由于紫外线这样的较短的波长的光容易在表面反射，故即使相对抗蚀膜5这样的半透明的物体也可在其表面更确实地反射。另外，聚光透镜18和照射透镜19可使上述波长的光透射，CCD照相机11可仅仅对紫外线进行拍摄。
特别是，上述照射的光的波长区域按照较窄的程度设定。一般，在透镜中实现透射时的光的折射伴随波长而不同，在波长区域较宽的场合，具有产生色差的危险。在此方面，在本实施例中，通过使波长区域变窄，可抑制在照射、拍摄时产生的色差，获得鲜明的图像。
在这里，对印刷状态检查设备8的检查步骤进行描述。首先，如果将印刷电路衬底1放置于台9上，则控制器12对电动机15，16进行驱动控制，将其移动到规定的位置，将印刷电路衬底1移动到初始位置。该初始位置为比如，以CCD照相机11的视野的大小为1个单位，预先将印刷电路衬底1的表面分割的其中的1个位置。
另外，控制器12驱动控制照明器10，开始光图案的照射。已照射的光在膏状钎焊料4，抗蚀膜5等的印刷电路衬底1的表面反射，该反射光通过CCD照相机11拍摄。另外，此时，比如，每次按照4分之1的间距，实现光图案的相移，依次切换控制4种光图案。另外，在象这样，进行各光图案的照射的期间，控制器12对CCD照相机11进行驱动控制，针对每个光图案，拍摄检查区域部分，分别获得4画面量的图案数据。
此外，控制器12包括图像存储器，依次存储图像数据。根据已存储的图像数据，控制器12进行各种图像处理。在进行该图像处理的期间，控制器12对电动机15，16进行驱动控制，将台9移动到下一检查区域。控制器12也将在这里的图像数据，存储于图像存储器中。另一方面，在一旦图像存储器的图像处理结束的场合，由于已在图像存储器中存储下一图像数据，故控制器12可快速地进行下一图像处理。即，检查一方面，进行下一检查区域(第(m+1)个)的移动和图像输入，另一方面，进行第m个的图像处理和比较判断。然后，反复进行相互相同的上述并行处理，直至全部的检查区域的检查完成。象这样，在本实施例的印刷状态检查设备8中，通过控制器12的控制，移动检查区域，同时，依次进行图像处理，由此，可高速地并且确实地检查印刷电路衬底1上的膏状钎焊料4的印刷状态。
下面对控制器12所进行的图像处理和运算处理，以及比较判断处理进行描述。控制器1 2采用已获得的4画面的图像数据，对检查区域内的高度进行计算。就投影到检查区域的光图案来说，产生基于高度的不同的相位的偏差。于是，在控制器12中，采用各光图案的图像数据，根据相移法(条纹扫描法)的原理，计算反射面的高度。象这样获得的高度数据按照拍摄画面的象素单元运算，存储于控制器12的存储器中。
在已获得的高度数据中，将呈平面状的抗蚀膜5的区域的高度作为印刷电路衬底1的高度基准，计算印刷于该印刷电路衬底1上的印刷的膏状钎焊料4的高度。另外，对上述膏状钎焊料4的高度进行积分处理，由此，计算印刷的膏状钎焊料4的量。另外，将象这样求出的膏状钎焊料4的高度、量等的数据与预先存储的数据进行比较判断，根据该比较结果是否在允许范围内，判断该检查区域的膏状钎焊料4的印刷状态是否良好。
象上面具体描述的那样，按照本实施例，通过照明器10，照射紫外线，由此，即使为半透明的抗蚀膜5，仍可确实使光在其表面反射。因此，可检查印刷有打算判断印刷状态是否良好的膏状钎焊料4的印刷电路衬底1内的抗蚀膜5的表面，可将该表面用作基准高度。其结果是，与在同一印刷电路衬底1以外的区域采用高度基准的场合相比较，可更加正确地计算膏状钎焊料4的高度。
另外，在膏状钎焊料4的高度测定的同时，还可测定抗蚀膜5的高度。因此，不必通过单独的机构，测定抗蚀膜的高度或单独的高度基准，可抑制装置的复杂。
此外，印刷状态检查设备8一般设置于具有屋内照明器的屋内。一般，在该屋内照明器中，可见光的辐射能量较大，本实施例所采用的那样的较短的波长的光的辐射能量充分地小于可见光。因此，即使在将来自屋内照明器的光照射到印刷电路衬底1这样的情况下，仍难以产生无法对通过CCD照相机11拍摄的图像进行处理的不利情况。
还有，在照射可见光的场合，具有产生不利情况的危险，该不利情况指通过抗蚀膜5的颜色而反射的光量变少，无法采用可拍摄的图像数据，或对应于上述抗蚀膜5的颜色必须改变可见光的波长。在此方面，在本实施例中，由于与抗蚀膜5的颜色无关，可进行表面反射，故可消除上述危险。
此外，从照明器10照射的光的波长区域象上述那样，按照较窄的程度设定。由此，难于产生色差，不发生光图案渗出，或已拍摄的图像数据模糊的情况，可获得鲜明的图像数据。于是，可提高基于该图像数据的膏状钎焊料4的高度、量等的计算精度。
同时，光图案不针对每个光图案改变光的波长，采用同一波长。即，即使在改变光图案的情况下，在透镜中实现透射时的光的折射仍不变化。由此，可抑制通过照明的波长获得的图像产生的偏差的不利情况。其结果是，可提高基于图像数据的膏状钎焊料4的高度、量等的计算精度。
在上面描述的实施例中，也可比如，象下述这样，适当改变组成的一部分，进行实施。显然，当然还可采用在下面未列举的其它的变更实例。
(a)在上述实施例中，从照明器10照射紫外线，但是，如果可通过抗蚀膜5的表面反射，则也可为蓝色光。在此场合，CCD照相机必须为可拍摄蓝绿色光的类型。另外，最好，通过照明器10照射的光的波长在250～430nm的范围内。特别是最好，该波长在300～380nm的范围内，尤其是最好，该波长在300～350nm的波长的范围内。另外，即使在代替250nm～430nm的范围内的波长，作为波长的峰值在250nm～430nm的范围内的光，波长的峰值在300nm～380nm的范围内的光，或波长的峰值在300nm～350nm的范围内的光，可获得相同的作用效果。
(b)从光源12照射紫外线，但是，到达印刷电路衬底1的光的波长可仅仅为规定的波长，来自光源12的光的波长也可不必一定为规定的波长。比如，光源为照射具有规定的波长的波长区域较宽的光的类型，也可在照明器10与印刷电路衬底1之间，或在照明器10的内部设置仅仅使规定的波长(仅仅规定的较窄的波长区域的波长)透射的滤波器。
(c)在上述实施例中，对于光的波长区域，未特别提及数字，但是，最好，该波长在60nm以内，特别是最好在30nm以内。
(d)在上述实施例中，照射到印刷电路衬底1上的光为紫外线，但是，除了该紫外线，即使在照射其它的波长的光，所拍摄的光仅仅为紫外线的情况下，也没有关系。在此场合，显然，CCD照相机11也可为仅仅拍摄紫外线的类型，还可在CCD照相机与印刷电路衬底1之间，设置仅仅使紫外线透射的滤波器。
(e)在上述实施例中，拍摄次数为4，但是，也可为3次，还可为5次以上。
(f)在上述实施例中，具体描述了测定以印刷方式形成于印刷电路衬底1的膏状钎焊料4的高度等的场合，但是，也可用于晶片衬底、安装衬底等的检查设备。比如，在晶片衬底的场合，以氧化膜的表面作为基准高度，可计算焊球的高度、形状、体积等。
(g)在上述实施例中，三维测定方法采用相移法，但是，此外，也可采用光切断法、莫尔条纹法、对焦法、共焦点法、空间编码(cord)法、格子条纹投影法等的各种三维测定方法。
(h)也可代替上述实施例的照明器10，将在抗蚀膜5中实现透射的，通过膏状钎焊料4、电极图案3等的表面反射这样的波长的光照射到印刷电路衬底1，对该波长的光进行拍摄。即，也可代替上述实施例的紫外线，照射光采用红外线、红色光，对红外线、红色光进行拍摄。由于红外线和红色光这样的较长的波长的光容易在物体中实现透射，故相对抗蚀膜5这样的半透明的膜场合，可实现透射。
通过象这样构成，则象图5所示的那样，红外线通过膏状钎焊料4的表面反射，同时在半透明的抗蚀膜5中实现透射，通过电极图案3等反射。因此，比如，可以电极图案3为高度基准，计算膏状钎焊料4的高度。另外，在同样对于主衬底2获得反射光的场合，也可以主衬底2为高度基准。
在此场合，最好，照射的光的波长在680～1500nm的范围内。另外，也可为680～1000nm的范围内的波长，或1000～1500nm的范围内的波长，或780～900nm的范围内的波长，1100～1400nm的范围内的波长。即使代替680～1500nm的范围内的波长，而波长的峰值在680nm～1500nm的范围内的光，波长的峰值在680nm～1000nm的范围内的光，波长的峰值在1000nm～1500nm的范围内的光，波长的峰值在780nm～900nm的范围内的光，或波长的峰值在1100nm～1400nm的范围内的光，仍可获得同样的作用效果。
此外，显然，也可按照象上述(b)，(c)，(e)，(f)，(g)这样，适当地改变的方式进行实施。

Claims (20)

1.一种三维测定装置，其特征在于其包括：
照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；
拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；
运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；
上述衬底为印刷电路衬底；
上述运算机构以作为覆盖膜的抗蚀膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的膏状钎焊料的高度进行运算；
还设置有判断机构，该判断机构根据该膏状钎焊料的高度，判断该膏状钎焊料的印刷状态是否良好。
2.一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括：
照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；
拍摄机构，该拍摄机构可仅仅拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光；
运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；
上述衬底为印刷电路衬底；
上述运算机构以作为覆盖膜的抗蚀膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的膏状钎焊料的高度进行运算；
设置有判断机构，该判断机构根据该膏状钎焊料的高度，判断该膏状钎焊料的印刷状态是否良好。
3.一种三维测定装置，其特征在于其包括：
照射机构，该照射机构可对衬底，仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；
拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；
运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；
上述衬底为晶片衬底；
上述运算机构以作为覆盖膜的氧化膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的焊球的高度进行运算；
设置有判断机构，该判断机构根据该焊球的高度，判断该焊球的形状是否良好。
4.一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括：
照射机构，该照射机构可对衬底仅仅照射紫外线光，该衬底包括主衬底、平面的覆盖膜、被测定物，该覆盖膜覆盖主衬底的表面；
拍摄机构，该拍摄机构可仅仅拍摄来自上述紫外线光照射的衬底的反射光；
运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以通过上述覆盖膜形成的平面为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算；
上述衬底为晶片衬底；
上述运算机构以作为覆盖膜的氧化膜的表面为高度基准，至少对作为上述被测定物的焊球的高度进行运算；
设置有判断机构，该判断机构根据该焊球的高度，判断该焊球的形状是否良好。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述运算机构在每次的高度运算中采用多个图像数据；
上述拍摄机构每当用于获得上述多个图像数据的拍摄时，上述照射机构照射同一波长的光。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
7.一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可对印刷电路衬底上的被测定物仅仅照射红色光和红外线光中的一个；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述光照射的被测定物的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过该拍摄机构拍摄的图像数据，至少对上述被测定物的高度进行运算。
8.一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可对印刷电路衬底仅仅照射红色光和红外线光中的至少一个，该印刷电路衬底包括主衬底、形成于该主衬底上的电极图案、覆盖上述主衬底和电极图案的表面的覆盖膜、被测定物；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述光照射的印刷电路衬底的反射光中的通过上述照射机构照射的波长；运算机构，该运算机构根据通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以上述电极图案，或主衬底为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算。
9.一种三维测定装置，其特征在于该三维测定装置包括照射机构，该照射机构可对印刷电路衬底仅仅照射红外线光，该印刷电路衬底包括主衬底、形成于该主衬底上的电极图案、覆盖上述主衬底和电极图案的表面的覆盖膜、被测定物；拍摄机构，该拍摄机构可拍摄来自上述红外线光照射的印刷电路衬底的反射光；运算机构，该运算机构根据上述通过上述拍摄机构拍摄的图像数据，以上述电极图案，或主衬底为高度基准，至少对被测定物的高度进行运算。
10.根据权利要求8所述的三维测定装置，其特征在于，上述运算机构以作为上述覆盖膜的抗蚀膜下的电极图案，或主衬底为高度基准，至少对作为被测定物的膏状钎焊料的高度进行运算，设置有判断机构，该判断机构根据该膏状钎焊料的高度，判断该印刷状态是否良好。
11.根据权利要求9所述的三维测定装置，其特征在于，上述运算机构以作为上述覆盖膜的抗蚀膜下的电极图案，或主衬底为高度基准，至少对作为被测定物的膏状钎焊料的高度进行运算，设置有判断机构，该判断机构根据该膏状钎焊料的高度，判断该印刷状态是否良好。
12.根据权利要求7、8、10中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述运算机构在每次的高度运算中，采用多个图像数据，上述拍摄机构每当用于获得上述多个图像数据的拍摄时，上述照射机构照射同一波长的光。
13.根据权利要求7、8、10中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射波长在680～1500nm的范围内的光。
14.根据权利要求12中所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射波长在680～1500nm的范围内的光。
15.根据权利要求9或11中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述运算机构在每次的高度运算中，采用多个图像数据，上述拍摄机构每当用于获得上述多个图像数据的拍摄时，上述照射机构照射同一波长的光。
16.根据权利要求7～11中任一项所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
17.根据权利要求12中所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
18.根据权利要求13中所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
19.根据权利要求14中所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
20.根据权利要求15中所述的三维测定装置，其特征在于上述照射机构照射60nm以内的波长区域的光。
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