CN1715894A - 制造元件安装基板的方法及其检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

在元件安装基板的生产线上，为依次进行的多个制造过程(例如焊料印刷、元件安装和焊接过程)中的不同制造过程分别设置能互相通信的检测设备。每个检测设备均可以产生该基板的X射线透射图像。在与其自身相关的制造过程完成后，位于下游侧的检测设备输入来自上游侧的另一个检测设备的图像，并产生所输入的图像和其自身产生的同一基板的X射线透射图像的差分图像。由此产生的该差分图像用于检测基板，这样就可以更精确地检测相关制造过程的效果。

Description

制造元件安装基板的方法及其检测方法和系统

技术领域

本发明涉及一种已经完成或仍在制造过程中的安装有元件的基板，并尤其涉及一种通过利用其上的X射线透射图像进行检测的方法和系统。本发明还涉及一种制造该元件安装基板且同时在依次进行的每个制造过程中进行检测的方法。

背景技术

元件安装基板的一般制造过程包括：焊料印刷过程(solder printingprocess)，在该过程中为印刷电路板印刷上焊糊；元件安装过程，在该过程中元件被放置在已经涂布有焊糊的位置上；以及焊接过程，在该过程中加热载有元件的基板，以进行焊接。沿着依次进行这些过程的生产线，通常的操作是在每个过程后进行检测，以使在该过程中产生缺陷的基板不被传送到下一个过程。

公知利用X射线透射图像来进行该类检测。例如，日本专利公告Tokkai6-237076公开了一种通过利用X射线透射图像来检测基板焊接状态的检测设备。日本专利公告Tokkai 2001-50730涉及通过获取差分图像(differentialimage)和检测第二基板表面上的焊料状态来制造双面安装有元件的基板，其中该差分图像表示在基板的一个面上完成元件安装时获取的X射线透射图像和在两个面上完成元件安装时获取的图像间的差异。

然而，在已完成的元件安装基板上，大部分焊料与焊盘(land)重叠，元件在焊料上面。从而难以通过将单个元件与叠置部分分离，来判断单个元件的状态。鉴于该问题已提出一种使用X射线分层摄影法的检测设备，但是由于其结构复杂、并且生产成本受到不利地影响，所以该检测设备不易投入到实际的应用中。

发明内容

因此鉴于以上问题，本发明的目的是使用相对廉价的设备产生单一的X射线透射图像，以对在每个制造过程后的结果进行精确的检测。

本发明的检测方法用于通过依次进行的多个制造过程制造的元件安装基板进行检测，并且其特征是包括以下步骤：为每个制造过程提供具有用于产生X射线透射图像的装置的检测设备；以及，在每个制造过程后，通过利用由与该检测设备中的一个检测设备相关的图像产生装置产生的X射线透射图像(或检测图像)进行基板的检测。除了与第一个制造过程相关的检测设备以外的每个检测设备，输入由上游侧的检测设备产生的X射线透射图像，并通过利用输入的图像和其自身产生的差分图像来检测基板。

如上，依次进行的制造过程可以包括：两个过程的组合，例如：印刷电路板的制造过程和焊料印刷过程的组合、焊料印刷过程与元件安装过程的组合、元件安装过程和焊接过程的组合；以及三个过程的组合，例如：焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程的组合。当制造双面型元件安装基板时，一个面上的焊接过程和其反面的焊接过程可以看作是依次进行的多个制造过程的例子。

这些依次进行的过程不是必须在第一个过程一结束就开始第二个过程。在两个接连进行的过程之间可以设置有传送带，但这样的设置不是必需的。这些过程可以物理上地分隔开。

根据本发明的检测设备，优选不仅包括含有X射线发生器和摄像机的产生X射线透射图像的装置，还可以包括图像处理器。优选地，这些检测设备被设置成其间可以通信，且产生的X射线透射图像能在其间输入和输出。X射线透射图像的传输不一定要通过通信装置，而是也可以通过使用例如可记录光盘驱动器(CD-R)或磁光(MO)盘等存储介质。

产生X射线透射图像(或检测图像)的装置优选是产生具有对数变换透射的X射线的量的图像的类型。这是因为透射的X射线的量能被表示为指数函数，并且如果由每个检测设备产生对数变换图像，则通过差分过程可以容易地提取透射的X射线的量之间的差异。优选地，使用对数变换摄像机来产生该图像，但可以通过利用普通的摄像机，通过逐步地改变曝光时间来拍摄图像而获取类似图像。

同样优选地，在每个检测设备处调整X射线发射量和图像的增益，这样单一样品的图像浓度将在检测设备中保持恒定。

根据本发明的方法，在每个制造过程已经进行之后，产生基板的X射线透射图像，以通过图像处理进行检测。除了与第一个制造过程相关的检测设备以外的每个检测设备均适合于输入由其上游侧(与紧邻的上一个制造过程相关)的检测设备产生的同一基板的X射线透射图像，并通过利用该输入图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像(或表示两者间差异的图像)来进行该检测过程。从而，可以隔离因为与检测设备相关的制造过程影响而变化的图像。换句话说，每个该检测设备通过排除上一个(在上游的)制造过程的影响，仅检测相关制造过程的影响。

因此优选地，每个该检测设备设有用于输入关于基板的识别(ID)数据的装置，这样将无误差地从另一个检测设备中接受要检测的目标基板。该ID数据可被设置为具有特定位数的数字的代码数据。该ID数据可以在检测开始时通过键盘输入。如果该ID数据以明显可识别的形式粘在基板上，例如条形码或二维码，则优选配有自动读出该ID数据的装置。

如果提供了该输入装置，则上游的检测设备可以适合于由其自身产生的、与基板的ID数据相关联的X射线透射图像，从而基于该ID数据，用于传输所需图像的请求可以从下游侧的检测设备传输过来。上游的检测设备不一定要检查是否存在缺陷，其可以只适合于产生X射线透射图像，并将请求的图像传输到下游侧的检测设备。

如果制造过程的特征是包括印刷板制造过程和焊料印刷过程，则与焊料印刷过程相关的检测设备可适合于输入通过与印刷板制造过程相关的检测设备产生的X射线透射图像，以及通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像来检测基板的印刷状态。如果制造过程包括焊料印刷过程和元件安装过程，则与元件安装过程相关的检测设备可以适合于输入由与焊料印刷过程相关的检测设备产生的X射线透射图像，以及通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像来检测基板的元件安装状态。

如果制造过程包括元件安装过程和焊接过程，则与焊接过程相关的检测设备可以适合于输入由与元件安装过程相关的检测设备产生的X射线透射图像，以及通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像来检测焊接过程后的基板的焊料状态。这是因为从这样的差分图像可以提取焊料由于熔化而产生的厚度分布的变化。

如果制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程，则基板的X射线透射图像可以在焊料印刷过程前预先产生，并且与焊料印刷过程相关的检测设备可以适合于产生在焊料印刷过程前的基板的X射线透射图像和焊料印刷过程后的基板的图像的差分图像，以及通过该差分图像检测该基板的印刷状态。该预先产生的图像可以在印刷电路板制造后产生；并且待由与焊料印刷过程相关的检测设备检测的该过程的结果，在焊料印刷过程发生前可用于该目的。通过输入来自与紧接的上一个制造过程相关的检测设备的基板的X射线透射图像，产生差分图像，这些差分图像用于在元件安装过程和焊接过程中进行检测。

当制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程时，该制造过程可在单个目标基板上重复两次，以制造双面型元件安装基板。为此目的，与焊料印刷过程相关的检测设备可以适于：在第二次焊料印刷过程完成后检测该基板时，输入由与第一次焊料印刷过程中的焊接过程相关的检测设备产生的基板的X射线透射图像，并通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像来检测第二次焊接过程后的基板的印刷状态。

当制造如上所述的双面型元件安装基板时，基板的X射线透射图像可以在焊料印刷过程前预先产生，并且与焊料印刷过程相关的检测设备适合于产生在焊料印刷过程前的基板的X射线透射图像和在焊料印刷过程后的基板的图像的差分图像，并通过使用其自身产生的差分图像来检测第一次焊料印刷过程后的基板的印刷状态。

双面型元件安装基板的检测方法适用于包括印刷电路板的制造过程、焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程的生产线上。检测设备也可用于制造印刷电路板的过程，使得来自该检测设备的X射线透射图像能被输入，并被用于第一次焊料印刷过程后的检测过程，对基板进行检测。当处理基板的背面时，首先进行焊料印刷过程。

本发明还涉及一种检测方法，其特征为：用于通过包括焊料印刷过程的多个制造过程制造的元件安装基板，以及包括以下步骤：提供用于产生与焊料印刷过程相关的X射线透射图像的图像产生设备；预先产生基板的X射线透射图像；随后在基板上进行焊料印刷过程；随后使用图像产生装置产生已进行了焊料印刷过程的基板的X射线透射图像；将该预先产生的X射线透射图像输入到检测设备；和通过利用该输入的X射线透射图像和该图像产生装置产生的X射线透射图像的差分图像来检测基板的印刷状态。

在该方法中，印刷电路板(即，在实施焊料印刷过程之前的基板)的X射线透射图像可以由除了上述检测设备包含的装置以外的装置产生。

通过利用如上所述的差分图像，在印刷电路板上形成的结构(例如焊盘、抗蚀图案和通孔)的影响可被忽略；在焊料印刷过程中产生的变化(即焊糊部分)的图像能被提取，用于精确地检测焊糊的印刷状态。

本发明的检测系统用于对通过依次进行的多个制造过程制造的元件安装基板进行检测，其特征是包括检测设备，每个检测设备设有用于产生X射线透射图像的装置，并与不同的制造过程之一相关；以及图像输出装置，除了与最后一个制造过程相关的检测设备以外，每个图像输出装置与不同的检测设备之一相关，并适合于将由与其相关的检测设备产生的元件安装基板的X射线透射图像输出到与下一个制造过程相关的检测设备。除了与第一个制造过程相关的检测设备以外的每个检测设备均设有：图像输入装置，其用于输入由另一个检测设备产生并传送来的元件安装基板的X射线透射图像；差分图像产生装置，其用于产生输入的X射线透射图像和由与其自身相关的检测设备产生的X射线透射图像的差分图像；以及检测设备，其用于通过利用由差分图像产生装置产生的差分图像来检测元件安装基板。

每个检测设备可以设有图像处理装置和与其它检测设备通信的通信装置。上述图像输入和输出装置可以与其它检测设备通信以输入和输出图像。通信可以经由有线或无线方式。只有产生X射线透射图像的装置和图像输出装置是与第一个制造过程相关的检测设备所必需的。差分图像产生装置和检测装置不是必需的。

差分图像产生装置和检测装置可以认为是图像处理装置的一部分，且均可以优选以计算机存储程序方式实现。同样优选地，差分图像产生装置具有校准两个图像间的位移、浓度上的差异以及放大率上的差异的功能，并适合于在校准后进行图像的差分过程。

根据较佳实施例，多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程；与焊料印刷过程相关的检测设备适合于利用图像输入装置来输入通过焊料印刷过程前的元件安装基板的X射线透射图像，并进行由差分图像产生装置执行的过程；检测装置使用由该差分图像产生装置产生的差分图像来检测该元件安装基板。如果类似的检测设备也适用于制造印刷电路板的过程，其也可成为本发明系统的一部分。在这种情况下，与焊料印刷过程相关的检测设备可以适合于输入来自与印刷电路板的制造过程相关的检测设备的、在焊料印刷过程前的基板的X射线透射图像。如果没有与印刷电路板的制造过程相关的检测设备，则优选与焊料印刷过程相关的检测设备适合于产生在焊料印刷过程之前和之后的基板的X射线透射图像。

根据另一个较佳实施例，多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程；检测系统适合于在双面型元件安装基板上两次进行这些制造过程。与焊接过程相关的检测设备包括图像输出设备，其用于将在元件安装基板上进行第一次焊接过程后产生的X射线透射图像输出到与焊料印刷过程相关的检测设备。与焊料印刷过程相关的检测设备适合于通过在焊料印刷过程前输入X射线透射图像，来检测第一次焊接印刷过程后的元件安装基板，并通过输入由与焊接过程相关的检测设备产生的X射线透射图像来检测第二次焊料印刷过程后的元件安装基板。其检测装置适用于检测通过焊料印刷过程的元件安装基板的印刷状态。

本发明的制造元件安装基板的方法的特征是包括以下步骤：使基板依次经过多个制造过程；提供互相通信的检测设备，每个检测设备与不同的制造过程之一相关，且均包括产生X射线透射图像的图像产生装置；通过由与其相关的图像产生装置产生的制造过程后的基板的X射线透射图像，由与其相关的检测设备检测每个制造过程后的基板。除了与第一个制造过程相关的检测设备以外的每个检测设备均适合于通过输入从上游的检测设备接收到的X射线透射图像，并利用输入的图像和自身产生的X射线透射图像的差分图像来进行基板的检测。

根据较佳实施例，多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程。该检测方法进一步包括以下步骤：在焊料印刷过程前，预先产生基板的X射线透射图像；与焊料印刷过程相关的检测设备适合于产生焊料印刷过程前的基板的X射线透射图像和焊料印刷过程后的基板的图像的差分图像，并通过利用该差分图像来检测基板的印刷状态。

根据本发明，在基板上完成特定制造过程后，可以从该过程前和该过程后的基板的X射线透射图像中获取差分图像，且该差分图像用于进行该检测。从而，只检测由该制造过程增加的结构上的特征。由于待检测的图像能被容易地提取，所以可以使用相对廉价的结构的检测设备进行精确地检测。

附图说明

图1是使用本发明的基板生产线的实施例的示意图。

图2是实施本发明的检测设备的方框图。

图3A和图3B(一起称为图3)是分别在裸板检测设备和焊料印刷检测设备处检测的目标基板的示意图和图像。

图4A和图4B(一起称为图4)是分别在元件安装检测设备和焊料检测设备处被检测的目标基板的示意图和图像。

图5是焊料印刷设备、元件安装设备和焊料检测设备共同进行的过程的流程图。

图6是由焊料印刷检测设备产生的差分图像的实施例。

图7是焊料印刷检测过程的流程图。

图8是用于消除噪声的羽化面图像(mask image)的实施例。

图9是由元件安装检测设备产生的差分图像的实施例。

图10是元件安装检测过程的流程图。

图11是由焊接检测设备产生的差分图像的实施例。

具体实施方式

图1表示使用本发明的基板生产线的结构，其包括多个检测设备1，此外还包括多种制造设备：例如焊料印刷机3、高速安装机4、变形元件安装机5和回流焊炉(reflow oven)6。总共有四个检测设备，其中之一(“裸板检测设备”1A)设置于焊料印刷机3的前面，另一个(“焊料印刷检测设备”1B)在焊料印刷机3和高速安装机4之间，第三个(“元件安装检测设备”1C)在变形元件安装机5和回流焊炉6之间，第四个(“焊料检测设备”1D)在回流焊炉6后面。

每个检测设备1均适合于借助X射线透射图像进行检测，并装配成能够通过例如局域网传输线的网络传输线2互相通信。在按照图例顺序排列的这些制造设备和检测设备之间传送基板的传送装置在图1中没有示出。

焊料印刷机3适合于具有供应来的印刷电路板，并进行焊料印刷过程，由此将焊糊涂布在每个元件的焊接位置。高速安装机4用于以高速安装芯片元件。变形元件安装机5用于安装除了芯片元件以外的其它元件。通过这两种安装机4和5完成元件安装过程。回流焊炉6用于在元件安装过程后通过加热基板进行焊接过程。裸板检测设备1A适用于检测传送到该装配线的裸板(即，焊料印刷前已形成有抗蚀图案和焊盘的印刷电路板)上的焊盘等的状态。焊料印刷检测设备1B适用于在焊料印刷过程后检测基板上的焊料量和印刷位置的正确性。元件安装检测设备1C适用于在元件安装过程后检测元件存在与否、以及基板的位移和方向的适合程度。焊料检测设备1D适用于在焊接过程后检测焊料在基板上熔化后的分布状况的适合程度。

每个检测设备1均设有用于支撑待检测的目标基板的基板平台(未示出)，并适合于通过利用X射线发射机11、对数转换摄像机12(如图2所示)、以及具有图像处理能力的计算机来进行检测过程。在检测前，为每个检测设备1记录检测区域的设置参数、为检测区域内的每个目标检测位置设置的小区域(称为“窗口”)以及与这些检测区域和窗口相关的已测定数据的标准值。为检测而记录的这些数据在下文中被称为检测数据。

关于与检测区域和窗口相关的设置参数，输入所有这些设置参数共有的部分。根据附图实施例，通过所有检测设备1使用同一样品(例如具有特定厚度的铅板)预先进行图像产生过程，以调整辐射量和摄像机12的输出增益，使与该样品相对应的图像浓度(image density)变为相同。

根据该实施例，通过生产线传送来的单个基板被这些检测设备1依次检测。每个检测设备1被设置成进行检测，同时通过网络传输线2与其它检测设备通信。特别是，焊料印刷检测设备1B、元件安装检测设备1C、以及焊料检测设备1D均适合于接收待检测基板的、来自其上游侧的设备1的X射线透射图像，并通过利用所接收的图像和其自身产生的图像进行检测。

为了传输和接收这些图像，在基板上安装具有识别(ID)码的条形码标记(未示出)，每个检测设备1配有一个用于读取该条形码的条形码阅读机13(如图2所示)。在检测时，通过条形码阅读机13从条形码标记上读出条形码，产生包含该ID码的图像请求信号并将该信号传送到上游侧的检测设备1。某个检测设备自身产生的X射线透射图像存储在与相应基板的ID码相关联的存储器中。当从另一个检测设备1接收到图像请求信号时，该接收信号中与ID码对应的图像从存储器中读出并传输到发出请求的检测设备1。

每个检测设备1包括由计算机构成的控制部分10，该控制部分10不仅与X射线发射机11、对数转换摄像机(以下简称为摄像机)12和条形码阅读机13相连接，还与输入部分14、监视器15、工作存储器(随机存储器(RAM))16、检测结果存储器17、检测结果存储部分18、以及通信接口19相连接。控制部分10不仅包括中央处理器(CPU)，还包括用于存储basic语言程序的只读存储器(ROM)。图像输入接口电路和模/数(A/D)转换电路设置于摄像机12和控制部分10之间，但在图1中没有示出。

X射线发射机11和摄像机12设置为可使基板平台夹在其中间。条形码阅读机13设置在基板平台上面的位置，以使其能够获取条形码标记的图像。摄像机12产生的X射线透射图像通过模/数(A/D)转换电路转换，然后存储在工作存储器16中。在工作存储器16中设置专用存储区，其不仅用于存储某个检测设备自身产生的X射线透射图像，还用于存储从上游侧的检测设备1传输来的图像以及将在下面说明的差分图像。

输入部分14包括键盘和鼠标，其用于在检测开始时输入基板的类型，以及在教学过程中输入各种设置参数。监视器15用于显示教学时的用户界面、待检测的目标图像、以及检测结果。

检测结果存储器17是用于存储上述检测数据的存储器。检测数据根据基板的类型形成为文件形式。当检测时从输入部分14输入基板的名称时，与该输入相对应的检测数据文件被读出并设置于工作存储器16中。如果来自检测设备1的图像中的基板的尺寸有波动，则可以获取根据当前图像校准后的图像的放大率，将其作为校准该波动所必需的参数，而且该放大率也被存储在检测结果存储器17中。焊料印刷检测设备1B和焊料检测设备1D适合于预先获取经过校准的X射线透射图像中显示的焊料厚度和浓度之间的关系，并将表示该关系的公式或表格保存在检测结果存储器17中。

检测结果存储部分18的目的是存储检测结果和已完成检测的基板的X射线透射图像，并由具有大容量的硬盘设备构成。根据本实施例，为每个基板设置文件夹，用该基板的ID码作为文件夹名，相应基板的图像和检测结果存储在该文件夹中。

通信接口19用于通过网络传输线2与其它检测设备1进行通信。

采用上述的结构，当被检测的目标基板传送过来时，控制部分10利用条形码阅读机13读取其识别码，然后驱动X射线发射机11和摄像机12，以产生该目标基板的X射线透射图像。这样获取的图像在下文中也被称为检测图像。图3和图4示出了与通过检测设备1的目标基板相关的外视图101、102、103、和104，以及分别由检测设备1A、1B、1C、和1D产生的图像101a、102a、103a、和104a。

在裸板检测设备1A处，如图3A所示，目标基板101具有在基板上形成的焊盘110、抗蚀图案111、通孔112、位标113等，并且在此获得的其图像101a包括分别与其相对应的图像110a、111a、112a、以及113a。裸板检测设备1A提取焊盘的图像110a并检测其位置、尺寸和方向的适当程度。这是通过为每个焊盘设置一个窗口(以下称为焊盘窗口)来完成的。

图3B表示在焊料印刷过程后，在焊料印刷检测设备1B处的目标基板102的视图及其图像102a。此时，目标基板102具有涂布在焊盘110上的焊料114，从而基板的图像102a显示焊盘的图像110a与焊料部分的图像114a重叠。

图4A表示在元件安装后，在元件安装检测设备1C处的目标基板103的视图。此时，目标基板103具有位于两块焊盘110之间的元件115，从而每个焊盘的图像110a、焊料部分的图像114a以及被安装的元件的图像115a全都重叠。

图4B表示在焊接过程后，在焊料检测设备1D处的目标基板104的视图。图4A和图4B的基板的外视图基本相同，但焊料的厚度由于熔化而改变，并且元件可能更接近电极。因此，图像104a表示改变了浓度的分布。

通过该实施例，四个检测设备1中除了裸板检测设备1A以外的每一个检测设备均接收由其上游侧的检测设备1A产生的检测图像。该输入过程利用图像请求信号通过上述通信完成。为了提取目标检测位置的图像，由检测设备所接收的检测图像和其自身产生的检测图像产生差分图像，并因此完成必需的检测。

根据本实施例，由于利用对数转换摄像机产生检测图像，所以图像间的透射X射线的量的差异能通过差分过程精确地提取。特别是在焊料114位于焊盘110之上且一个目标检测位置重叠于另一个目标位置上的情况下，可以获取重叠前后的图像的差异，因此可以得到能良好地反映由检测目标产生的透射X射线的量的差异的图像。从而，可以在不受其背面的其它检测目标的影响下，精确地测量该检测目标的位置和形状。

下面说明检测的细节。首先参考流程图图5说明在从上游侧传送来的基板上通过检测设备1B、1C以及1D共同进行的过程。

当传送来的基板被放置于基板平台上(步骤ST1)后，条形码阅读机13用于读取基板的识别码(步骤ST2)。接着，包含已被读取的识别码的图像请求信号被传输到上游侧的检测设备1(步骤ST3)。当上游侧的检测设备1通过读出与来自检测结果存储部分18的该图像请求信号相对应的检测图像而响应并将其返回时，该返回图像被存储在工作存储器16中。

接着，X射线发射机11和摄像机12通过其自身的检测设备1驱动产生检测图像，且所产生的检测图像也被存储在工作存储器16中(步骤ST4)。然后，校准在步骤ST4产生的检测图像和在步骤ST3接收到的检测图像之间的位移以及它们之间的尺寸差异(步骤ST5)。上述位移不仅包括沿水平方向(x方向)和垂直方向(y方向)的位移，也包括旋转位移。这些位移的大小能够通过图像间的相关计算或利用下面将要说明的关于安装检测的边缘码的匹配过程来提取。上述放大率可以作为图像间尺寸差异的校准参数使用。图像的校准能受到仿变换(affinconversion)影响。

在图像校准过程完成后，图像数据间的差异可以从校准后的检测图像的每个相应像素获取；并且，差分图像通过这些单个像素的差分数据产生并存储在工作存储器16中(步骤ST6)。

接着，通过利用由此产生的差分图像来进行检测过程(步骤ST7)。步骤ST4中产生的检测过程的结果和检测图像存储在与步骤ST2中读取的识别码相关联的检测结果存储部分18中(步骤ST8)。输出检测结果后(步骤ST9)，检测的目标基板被传送出(步骤ST10)，从而完成了该过程。

下面针对每个检测设备1，说明步骤ST7中进行检测的细节。

图6表示由焊料印刷检测设备1B检测使用的差分图像的实施例。该差分图像是从裸板检测设备1A输入的检测图像101a和由焊料印刷检测设备1B自身产生的检测图像102a之间产生的差分图像。图像间相同的(例如焊盘和抗蚀图案)结构消失，只保留在焊料印刷过程中新添加的焊料部分的图像114a。在图6中，附图标记121表示每个元件的单个检测区域。附图标记122均表示为每个焊盘单独设置的焊盘窗口。

图7是由焊料印刷检测设备1B进行的检测过程的流程图。在该过程中，首先建立上述检测区域121和焊盘窗口(步骤ST101)。然后，为差分图像的每个焊盘窗口122进行所谓的边缘提取过程。提取的边缘由几个像素扩展而成，通过乘以增益或对扩展部分增加特定位移值(offset)产生如图8所示的羽化面图像(mask image)(步骤102)。如此产生的羽化面图像与原始的差分图像在每个像素上进行比较。在差分图像中，如果某个像素的浓度比羽化面图像的相应像素浓度小，则该浓度替换为0，同时其它像素的浓度保持不变(步骤S103)。通过该过程，如果靠近焊料边缘的部分的浓度与焊盘的图像上的浓度基本相等，则该部分可以作为噪声被消除。

步骤S102和ST103的目的是为了消除在差分图像上产生的噪声。根据本实施例，如上述说明，首先使用同一样品做调整，以使检测设备产生的图像将具有基本相同的浓度和位移，并且在进行差分过程前校准放大率，但是这些图像的浓度和尺寸也仍然存在小的差异。该差异可以作为噪声在差分图像上出现。特别是，如果由于位移产生的噪声出现在靠近焊料的图像114a的边缘，则焊料的实测量就不正确。这就是例如步骤S102和ST103的过程是必要的原因。

在消除噪声的过程完成后，根据消除噪声后焊料的图像来校准焊盘窗口122的位移(步骤ST104)。而在调整焊盘窗口122的位移之前，焊料的图像114a可以稍微扩展以使其覆盖由于消除噪声过程而减小的区域。

因此，需要考虑焊盘窗口122其中之一，并且采用由校准得到的数据，将焊盘窗口122上的每个像素的浓度替换成焊料的厚度，并对焊盘窗口122上的所有像素厚度进行积分计算。由此得到的积分值被认为是表示焊料的量(步骤ST105)，并将其与最初记录的标准数据值相比较来判断焊料量的适合程度(步骤ST106)。在所有焊盘窗口重复步骤ST105和ST106，即，直到步骤ST107的判断变为是(YES)，过程才结束。

图9表示元件安装检测设备1C进行检测所使用的差分图像的实施例。该差分图像是由焊料印刷检测设备1B输入的检测图像102a和由元件安装检测设备1C自身产生的检测图像103a之间产生的差分图像。图像间相同的结构消失，只保留了在元件安装过程中新添加的元件的图像115a。同样在图9中，在类似情况下设置单个检测区域121。

图10是元件安装检测设备1C进行的检测过程的流程图。在该过程中，首先类似地为差分图像上的单个元件建立检测区域121(步骤ST201)，接着在各检测区域121中重复下述步骤ST202-ST206。

在步骤ST202中，在检测区域121内进行上述边缘提取过程。在步骤ST203中，通过用边缘码代替检测区域121内的每个像素的图像数据而产生虚像(以下称为边缘码图像)。如上，边缘码是表示方向的角度数据，其中浓度梯度根据边缘像素而改变，这在日本专利公告Tokkai2002-203233中有详细说明。根据本实施例，只对在步骤ST202的边缘提取过程中提取的边缘像素计算边缘码，同时将其它像素的边缘码都设置为等于0。

在步骤ST204中，通过利用标准边缘码图像在产生于步骤ST203的边缘码图像上进行匹配过程。标准边缘码图像是通过下述过程产生的图像：预先由在模块基板上安装元件前后的X射线透射图像的差分图像提取元件图像，将除了边缘像素以外的像素的边缘码设置为等于0。在步骤ST204中，当在待处理的目标边缘码图像上扫描标准边缘码图像时，可以为在每个扫描位置相对应的像素之间的每个像素获取边缘码间的差异，并可得到所有这些差异的总和。扫描后，边缘码间的差异的总和最小的位置被识别为元件的位置(步骤ST205)。

其后通过比较步骤ST205中识别的位置坐标和标准坐标来确定元件是否放置正确(步骤ST206)。然而，如果上述差异的总和比特定的门限值大，则可以通过断定元件的方位不准确而确定元件放置不正确。尽管在流程图中没有显示，但是如果提取的边缘像素的数量比特定值小，则可以跳过步骤ST203-ST205的过程，并在步骤ST206中断定漏掉该元件。

对每个检测区域121重复步骤ST202-ST206。当确定所有检测区域121的过程都已结束时(步骤ST207为“是(YES)”)，图10的过程结束。

图9表示元件安装检测设备1C进行检测所使用的差分图像的实施例。该差分图像是从焊料印刷检测设备1B输入的检测图像102a和由元件安装检测设备1C自身产生的检测图像103a之间产生的差分图像。图像间相同的结构消失，只保留了在元件安装过程中新添加的元件的图像115a。同样在图9中，在类似情况下设置单个检测区域121。

图11表示焊料检测设备1D进行检测所使用的差分图像的实施例。该差分图像是从元件安装检测设备1C输入的检测图像103a和由焊料检测设备1D自身产生的检测图像104a之间产生的差分图像。例如元件和焊盘等固定结构消失，只提取了反映焊料厚度变化的图像114b。如上述说明，熔化的焊料由于其表面张力，趋向于向具有电极的元件一侧移动。从而，提取的图像114b形成延伸在元件的电极部分附近的图案。

焊料检测设备1D在由焊料印刷检测设备1B完成的差分图像上建立焊盘窗口122，并在焊盘窗口122内每个像素上提取焊料的厚度。记录每个焊盘窗口内焊料的标准厚度分布的标准图用于对比并确定焊料状态是否合适。

总之，焊料印刷检测设备1B、元件安装检测设备1C和焊料检测设备1D均适合于为从上游的检测设备1产生和接收的检测图像和其自身产生的检测图像产生差分图像，并因此能够精确地提取待检测部分的图像。

最上游的裸板检测设备1A不能通过利用由在其下游的其它检测设备1B、1C以及1D产生的任何图像而进行检测，但其适合于通过利用基板的计算机设备辅助设计(CAD)数据进行检测，即，通过由CAD数据显示的焊盘和抗蚀区的图案以及穿过该结构的透射X射线的量，产生X射线透射图像的理论数据，测量由此获取的理论数据和实际产生的检测图像间的差异。从差分图像中可以提取差异部分的区域，并且，可以基于由此提取的区域是否大于指定的标准值来做出判断。

如图1所示的生产线可以用于制造两面都安装有元件的基板。在这种情况下，上述参照图1描述的制造和检测过程是依次在每个基板的一个表面上进行，然后在下一系列过程开始之前把该基板翻过来。在这种情况下，裸板检测设备1A将不进行第二次检测，基板将由此通过。在第二次检测时，焊料印刷检测设备1B将输入来自焊料检测设备1D的检测图像，然后将所输入的来自焊料检测设备1D的检测图像旋转180度后，通过利用该旋转图像和其自身产生的检测图像，进行上述图像校准和差分过程。

在第二次检测时，焊料印刷检测设备1B产生的检测图像将不仅显示当前检测的上表面的结构，还显示之前检测的下表面的结构。然而，利用在下表面的检测完成后的检测图像，通过差分过程能提取在其上表面的焊料的图像。从而，能精确地检测两个表面的焊料印刷的状态。

与之相比，元件安装检测设备1C和焊料检测设备1D同样都适合于在第二次检测时，输入来自上游的检测设备1的检测图像。显而易见它们接收到的是同样在检测第二个面时产生的检测图像，因此可以通过差分提取关于添加的结构(元件)的数据，或提取就在将要进行的检测前(焊料的)的变化。这样，可以在两个表面上进行精确的检测。

Claims (13)

1、一种检测方法，其用于对通过依次进行的多个制造过程制造的元件安装基板进行检测，所述检测方法包括下述步骤：

为每个所述制造过程提供检测设备，该检测设备设有用于产生X射线透射图像的图像产生装置；以及

在各所述制造过程后，通过利用由相关的所述检测设备之一的图像产生装置产生的X射线透射图像，对所述基板进行检测；

其中，除了与所述制造过程中的第一个制造过程相关的检测设备以外的每个检测设备，均输入由上游侧的检测设备产生的X射线透射图像，并通过利用输入的图像和其自身产生的图像的差分图像来检测基板。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述多个制造过程包括印刷板制造过程和焊料印刷过程；以及

其中，与所述焊料印刷过程相关的检测设备适合于输入由与所述印刷板制造过程相关的检测设备产生的X射线透射图像，并通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像来检测所述基板的印刷状况。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述多个制造过程包括焊料印刷过程和元件安装过程；以及

其中，与所述元件安装过程相关的检测设备适合于输入由与所述焊料印刷过程相关的检测设备产生的X射线透射图像，并通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像来检测所述基板的元件安装状况。

4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述多个制造过程包括元件安装过程和焊接过程；以及

其中，与所述焊接过程相关的检测设备适合于输入由与所述元件安装过程相关的检测设备产生的X射线透射图像，并在所述焊接过程后，通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像来检测所述基板的焊料状况。

5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程；

其中，所述检测方法进一步包括：在所述焊料印刷过程之前，预先产生所述基板的X射线透射图像的步骤；以及

其中，与所述焊料印刷过程相关的检测设备适合于产生在所述焊料印刷过程之前的所述基板的X射线透射图像与在所述焊料印刷过程后的所述基板的图像的差分图像，并通过利用其自身产生的所述差分图像，检测所述基板的印刷状况。

6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述元件安装基板是两面型基板；

其中，所述多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程；

其中，在各所述制造过程后对所述基板进行检测的步骤依次进行第一次，随后该步骤进行第二次；

其中，与所述焊料印刷过程相关的检测设备适合于：当在第二次完成焊料印刷过程后检测所述基板时，输入由与第一次焊接过程中的所述焊接过程相关的检测设备产生的所述基板的X射线透射图像；并通过利用输入的X射线透射图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像，来检测第二次焊接过程后的所述基板的印刷状况。

7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，该方法进一步包括：在所述焊料印刷过程前，预先产生所述基板的X射线透射图像的步骤；以及

其中，与所述焊料印刷过程相关的检测设备适合于产生所述焊料印刷过程前的所述基板的X射线透射图像与所述焊料印刷过程后的所述基板的图像的差分图像，并通过利用其自身产生的所述差分图像，来检测第一次所述焊料印刷过程后的所述基板的印刷状况。

8.一种检测方法，其用于对通过包括焊料印刷过程的多个制造过程制造的元件安装基板进行检测，所述检测方法包括下述步骤：

提供检测设备，其具有用于产生与所述焊料印刷过程相关的X射线透射图像的图像产生装置；

预先产生基板的X射线透射图像；

随后在所述基板上进行所述焊料印刷过程；

随后利用所述图像产生装置，产生已经进行了所述焊料印刷过程的所述基板的X射线透射图像；

将预先产生的X射线透射图像输入到检测设备；以及

通过利用输入的X射线透射图像和由所述图像产生装置产生的X射线透射图像的差分图像，来检测所述基板的印刷状况。

9.一种检测系统，其用于对通过依次进行的多个制造过程制造的元件安装基板进行检测，所述检测系统包括：

检测设备，每个检测设备均设有用于产生X射线透射图像的装置，并与不同的所述制造过程之一相关；以及

图像输出装置，除了与最后一个制造过程相关的检测设备以外，每个图像输出装置均与不同的所述检测装置之一相关，并适合于将由与其相关的检测设备产生的所述元件安装基板的X射线透射图像输出到与下一个制造过程相关的检测设备；

其中，除了与所述制造过程中的第一个制造过程相关的检测设备以外的每个检测设备均设有：

图像输入装置，其用于输入由另一个检测设备产生并传来的所述元件安装基板的X射线透射图像；

差分图像产生装置，其用于产生输入的X射线透射图像和由与其自身相关的检测设备产生的X射线透射图像的差分图像；以及

检测装置，其通过利用由所述差分图像产生装置产生的所述差分图像来检测所述元件安装基板。

10.如权利要求9所述的检测系统，其特征在于，所述多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程；

其中，与所述焊料印刷过程相关的检测设备适合于利用所述图像输入装置，输入经过所述焊料印刷过程之前的所述元件安装基板的X射线透射图像，并运行所述差分图像产生装置；以及

其中，所述检测设备利用由所述差分图像产生装置产生的差分图像，来检测通过所述焊料印刷过程印刷的焊料状态。

11.如权利要求9所述的检测系统，其特征在于，所述元件安装基板是双面型基板，所述检测系统适合于在所述元件安装基板上第一次依次进行所述制造过程，且随后第二次进行该制造过程；

其中，所述多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程；

其中，与所述焊接过程相关的检测设备包括图像输出装置，该图像输出装置用于将在所述元件安装基板上第一次进行所述焊接过程后产生的X射线透射图像输出到与所述焊料印刷过程相关的检测设备；

其中，与所述焊料印刷过程相关的检测设备适合于：通过输入在所述焊料印刷过程之前的X射线透射图像，来检测第一次所述焊料印刷过程后的元件安装基板；以及，通过输入由与所述焊接过程相关的检测设备产生的X射线透射图像，来检测第二次所述焊料印刷过程后的元件安装基板，其检测装置用于检测通过所述焊料印刷过程的所述元件安装基板的印刷状况。

12.一种制造元件安装基板的方法，所述方法包括下述步骤：

使基板依次经受多个制造过程；

提供互相通信的检测设备，每个检测设备均与不同的所述制造过程之一相关，并且每个检测设备均包括用于产生X射线透射图像的图像产生装置；以及

在每个所述制造过程后，通过与其相关的检测设备，利用由与其相关的图像产生装置产生的、经过各所述制造过程后的所述基板的X射线透射图像，检测所述基板；

其中，除了与所述制造过程的第一个制造过程相关的检测设备以外的每个检测设备，均适合于通过输入从上游侧的检测设备接受的X射线透射图像、并利用输入的图像和其自身产生的X射线透射图像的差分图像，来检测所述基板。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个制造过程包括焊料印刷过程、元件安装过程和焊接过程；

其中，所述检测方法进一步包括：在所述焊料印刷过程之前，预先产生所述基板的X射线透射图像步骤；以及

其中，与所述焊料印刷过程相关的检测设备适合于：产生在所述焊料印刷过程前的所述基板的X射线透射图像和在所述焊料印刷过程后的所述基板的图像的差分图像，以及通过利用所述差分图像检测所述基板的印刷状况。

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