DE112012005755T5

DE112012005755T5 - Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung

Info

Publication number: DE112012005755T5
Application number: DE112012005755.4T
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2032-04-26
Also published as: JP2013156045A; CN103827626A; CN103827626B; US20140333727A1; KR101578056B1; WO2013111354A1; KR20140059773A; DE112012005755T8; US9417053B2; DE112012005755B4; JP5640025B2

Abstract

Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, die die Messgenauigkeit verbessern kann, wenn dreidimensionale Messungen durchgeführt werden. Eine Substratuntersuchungsvorrichtung (10) umfasst: Eine Fördervorrichtung (13), die ein Leitersubstrat (1) transportiert, eine Beleuchtungsvorrichtung (14), die vier Lichtmuster unterschiedlicher Leuchtdichte auf das Leitersubstrat (1) strahlt, und eine Kamera (15), die das Leitersubstrat (1), auf das das Lichtmuster gestrahlt wird, abbildet. Ferner sind, wenn vier Teile von Bilddaten, die unter einem Lichtmuster mit der gleichen Leuchtdichte, deren Phase um einen vorbestimmten Betrag geändert worden ist, als eine Gruppe behandelt werden, vier Gruppen von unter den vier Lichtmustern abgebildeter Bilddaten für jeden vorbestimmten Transportbetrag des Leitersubstrats (1) erforderlich. Als nächstes wird bestimmt, ob der Leuchtdichtewert für jedes Pixel der Bilddaten einen Leuchtdichtewert für jedes Pixel der Bilddaten hat, der sich innerhalb des effektiven Bereichs (H) befindet, eine Gruppe von Daten, die einen Leuchtdichtewert für jedes Pixel der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs (H) besitzt, wird von den vier Gruppen von Daten extrahiert, und dreidimensionale Messungen werden auf der Grundlage der extrahierten Gruppen von Daten durchgeführt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung.
Stand der Technik
Allgemein wird, wenn eine elektrische Komponente auf einem Leitersubstrat befestigt wird, zuerst eine a Lötpaste auf ein vorbestimmtes, auf dem Leitersubstrat angeordnetes Elektrodenmuster aufgedruckt. Anschließend wird die elektrische Komponente unter Ausnutzung der Viskosität der Lötpaste vorübergehend auf dem Leitersubstrat befestigt. Anschließend wird das Leitersubstrat in einen Reflow-Lötofen gebracht, und es wird in einem vorbestimmten Reflow-Prozess ein Lötvorgang durchgeführt. In jüngster Zeit hat sich die Notwendigkeit gezeigt, einen Druckzustand der Lötpaste in einem Schritt vor dem Einbringen in den Reflow-Lötofen zu überprüfen, wobei für eine solche Untersuchung manchmal eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung verwendet wird.
In den vergangenen Jahren sind verschiedene Vorrichtungen zur dreidimensionalen Messung vom so genannten Nicht-Kontakt-Typ vorgeschlagen worden, die Licht verwenden, und es ist zum Beispiel eine mit einer Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung in Beziehung stehende Technik vorgeschlagen worden, die eine Phasenverschiebung verwendet.
In der Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung, die ein Phasenverschiebungsverfahren verwendet, wird ein Lichtmuster mit einer sinusförmigen (streifenförmigen) Lichtstärkenverteilung mit Hilfe eines Bestrahlungsmittels, das eine Kombination aus einer Lichtquelle und einem Filter mit einem sinusförmigen Muster bildet, auf ein Messobjekt (in diesem Fall das Leitersubstrat) gestrahlt. Das Objekt wird dann mit einem direkt über einem Punkt des Substrats angeordneten Abbildungsmittel beobachtet. Als das Abbildungsmittel werden eine CCD-Kamera oder dergleichen, die aus einer Linse, einem Abbildungselement und dergleichen gebildet ist, verwendet. In diesem Fall ist eine Intensität I eines Lichts eines Messpunkts P auf einem Bildschirm durch die nachstehende Formel gegeben. I = B + A·cosϕ [Jedoch, B: Gleichstrom-Lichtrauschen (Offset-Komponente), A: Kontrast der Sinuswelle (Reflexionsgrad), ϕ: durch die Ungleichmäßigkeit des Objekts gegebene Phase]
Zu diesem Zeitpunkt wird das Lichtmuster bewegt, die Phase wird zum Beispiel in vier Schritten geändert (ϕ + 0, ϕ + π/2, ϕ + π, ϕ + 3π/2), Bilder mit Intensitätsverteilungen von I1, I2, I3, und I4 werden berücksichtigt, und ein Modulationsbetrag (Positionsinformation zur Ableitung einer Höhe) θ wird auf der Grundlage der unten genannten Formel gesucht. θ = arctan{(I4 – I2)/(I1 – I3)}
Dieser Modulationsbetrag θ wird verwendet, um eine dreidimensionale Koordinate (X, Y, Z des zu messenden Punkts P der Lötpaste oder dergleichen auf dem Leitersubstrat zu finden, die verwendet wird, um eine dreidimensionale Form des Messobjekts, insbesondere eine Höhe davon, zu messen.
Jedoch ist zu befürchten, dass eine Ermittlung von genaueren Daten für jeden Abschnitt unter einem Lichtmuster derselben Leuchtdichte aufgrund unterschiedlicher Reflexionsgrade des Lichts und dergleichen in dem gedruckten Abschnitt der Lötpaste auf dem Leitersubstrat (Lötdruckbereich) und in anderen Bereichen (Hintergrundbereiche) schwierig wird.
Zum Beispiel ist bezüglich des Lötdruckbereichs, der einen vergleichsweise hohen Reflexionsgrad besitzt, zu befürchten, dass eine genauere Höhenmessung schwierig wird, wenn die Leuchtdichte des Lichtmusters zu hoch ist, was einen Leuchtdichtesättigungszustand (Sättigung) der dem Lötdruckbereich entsprechenden Pixel in den durch das Abbildungsmittel abgebildeten Bilddaten bewirkt. Ferner ist bezüglich des Hintergrundbereichs, der einen relativ niedrigen Reflexionsgrad besitzt, zu befürchten, dass eine Höhenmessung schwierig wird, wenn die Leuchtdichte des Lichtmusters zu gering ist, wodurch ein Unterschied zwischen hell und dunkel (Leuchtdichtedifferenz) in dem Lichtmuster der Bilddaten verringert wird.
Demgegenüber ist in den vergangenen Jahren eine Technik für eine geeignete Durchführung einer Höhenmessung durch separates Durchführen einer Abbildung unter Abbildungsbedingungen (Leuchtdichte), die für den Lötdruckbereich geeignet sind, und einer Abbildung unter Abbildungsbedingungen, die für den Hintergrundbereich geeignet sind (siehe z. B. die Patentschrift 1).
Druckschrift des Standes der Technik
Patentschrift

Patentschrift 1: JPA No. 2006-300539

Kurzdarstellung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Jedoch ist selbst innerhalb desselben Lötdruckbereichs oder Hintergrundbereichs der Reflexionsgrad des an dem Leitersubstrat und in die Kamera einfallenden Lichtmusters an jeder Position des Leitersubstrats aufgrund von zum Beispiel einer räumlichen Beziehung zwischen der Kamera und dem Leitersubstrat, einer Oberfläche der Lötpaste oder dergleichen verschieden.
Zum Beispiel treten, wenn eine vorbestimmte Oberflächenform der Lötpaste sphärisch oder dergleichen ist, Abschnitte mit hohem und niedrigem Reflexionsgrad auf, und zwar sogar innerhalb des gleichen, der Lötpaste entsprechenden Bereichs. Aus diesem Grund ist zu befürchten, dass, wenn eine Abbildung unter Abbildungsbedingungen (Leuchtdichte) durchgeführt wird, die für den Abschnitt mit dem hohen Reflexionsgrad geeignet sind, die Messgenauigkeit abnehmen wird, da der Abschnitt mit dem niedrigen Reflexionsgrad ein dunkles Bild ergibt. Ferner ist zu befürchten, dass, wenn eine Abbildung unter Abbildungsbedingungen durchgeführt wird, die für den Abschnitt mit dem niedrigen Reflexionsgrad geeignet sind, der Abschnitt mit dem hohen Reflexionsgrad ein helles Bild ergibt. Dadurch ist zu befürchten, dass die Messgenauigkeit abnehmen wird.
Es ist zu beachten, dass die oben beschriebenen Probleme nicht notwendigerweise auf die Durchführung von Höhenmessungen der auf das Leitersubstrat oder dergleichen aufgedruckten Lötpaste beschränkt sind, sondern auch für andere Gebiete von Vorrichtungen zur dreidimensionalen Messung relevant sind. Unnötig zu erwähnen ist auch, dass diese Probleme nicht auf das Phasenverschiebungsverfahren beschränkt sind.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen gemacht worden, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung Objekt, eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung bereitzustellen, die versucht, die Messgenauigkeit und dergleichen bei der Durchführung der dreidimensionalen Messung zu verbessern.
Mittel zum Lösen der Probleme
Alle Mittel, die zum Lösen der oben beschriebenen Probleme geeignet sind, sind nachstehend aufgeführt und beschrieben. Es ist zu beachten, dass bedarfsweise besondere Aktionen und Effekte angeführt sind, die dem jeweiligen Mittel entsprechen.
Mittel 1. Eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung mit:
einem Bestrahlungsmittel, das eine streifenförmige Lichtstärkenverteilung entlang einer Transportrichtung eines Messobjekts besitzt und das mehrere Typen von Lichtmustern unterschiedlicher Leuchtdichte zu dem kontinuierlich transportierten Messobjekt ausstrahlen und zwischen diesen umschalten kann;
einem Abbildungsmittel, das ein von dem mit den verschiedenen Typen von Lichtmustern bestrahltes Messobjekt reflektiertes Licht abbildet und Bilddaten mit wenigstens einem Leuchtdichtewert ausgibt;
einem Bilddaten-Ermittlungsmittel, das immer dann, wenn das Messobjekt um einen vorbestimmten Betrag transportiert ist, Bilddaten in mehreren Gruppen, abgebildet unter dem Lichtmuster der gleichen Leuchtdichte, dessen Phase jeweils um einen vorbestimmten Betrag verändert wird, einen Satz bildet, und das mehrere, unter den mehreren Typen von Lichtmustern abgebildete Bilddatensätze ermittelt;
einem Bestimmungsmittel, das bestimmt, ob sich alle Leuchtdichtewerte der Pixel der Bilddaten, die den jeweiligen Koordinatenpositionen auf dem Messobjekt entsprechen, innerhalb eines vorbestimmten effektiven Bereichs befinden;
einem Extraktionsmittel, das von den mehreren Bilddatensätzen bei der Koordinatenpositionen des Messobjekts einen Bilddatensatz extrahiert, bei dem sich der Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs befindet; und
einem Mittel zur dreidimensionalen Messung, das eine dreidimensionale Messung bezüglich jeder der Koordinatenpositionen des Messobjekts auf der Grundlage des extrahierten Bilddatensatzes durchführt.
Gemäß dem oben beschriebenen Mittel 1 wird das Lichtmuster mit der streifenförmigen Lichtstärkenverteilung auf das kontinuierlich transportierte Messobjekt gestrahlt und das mit dem Lichtmuster bestrahlte Messobjekt wird jedes Mal, wenn das Messobjekt um den vorbestimmten Betrag (zum Beispiel um eine Distanz, die π/2 der Phase des Lichtmusters entspricht) transportiert ist, durch das Abbildungsmittel abgebildet. Auf diese Weise werden die Bilddaten der mehreren Muster (zum Beispiel vier Muster), deren Phase des gestrahlten Lichtmusters sich um den vorbestimmten Betrag (zum Beispiel jeweils um π/2) unterscheidet, ermittelt. Die dreidimensionale Messung des Messobjekts wird dann auf der Grundlage dieser Bilddaten durchgeführt.
Ferner werden in dem vorliegenden Mittel die mehreren Sätze der Bilddatensätze, die aus den Bilddaten der mehreren Muster unter den mehreren Typen der Lichtmuster unterschiedlicher Leuchtdichte gebildet wurden, ermittelt. Anschließend wird zusammen mit der Bestimmung, ob sich der Leuchtdichtewert der Pixel in den Bilddaten, die jeweils einem der Koordinatenpositionen (Messpunkten) auf dem Messobjekt entsprechen, innerhalb des vorbestimmten effektiven Bereichs befinden oder nicht, der Bilddatensatz mit dem Leuchtdichtewert jedes der Pixel in den Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs von den mehreren Bilddatensätzen extrahiert, und die dreidimensionale Messung betreffend jede der Koordinatenpositionen des Messobjekts wird durch zum Beispiel ein Phasenverschiebungsverfahren auf der Grundlage der extrahierten Bilddatensätze durchgeführt.
Dadurch kann für jede der Koordinatenpositionen des Messobjekts unter Verwendung von Bilddaten mit einer geeigneteren Leuchtdichte eine dreidimensionale Messung durchgeführt werden, und eine Verbesserung der Messgenauigkeit kann versucht werden.
Mittel 2. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Mittel 1, wobei das Bestimmungsmittel wenigstens bestimmt, ob der Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten kleiner als ein Wert ist, der einem Sättigungspegel entspricht oder nicht.
Gemäß dem oben beschriebenen Mittel 2 ermöglicht die Einstellung eines Werts, der kleiner ist als der Wert, der dem Sättigungspegel als dem oberen Grenzwert des effektiven Bereichs entspricht, eine Verhinderung einer Verringerung der durch die Leuchtdichtesättigung bewirkten Messgenauigkeit.
Mittel 3. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß dem Mittel 1 oder 2, wobei das Extraktionsmittel den unter dem Lichtmuster mit der höchsten Leuchtdichte von den mehreren Typen von Lichtmustern abgebildeten Bilddatensatz extrahiert, wenn es mehrere Sätze der Bilddatensätze von den mehreren der Bilddatensätze gibt, bei denen sich der Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs befindet (der Bilddatensatz kleiner als der Wert ist, der dem Sättigungspegel entspricht).
Gemäß dem oben beschriebenen Mittel 3 können die Bilddaten mit dem größeren Leuchtdichtewert extrahiert werden, und es kann eine geeignetere dreidimensionale Messung durchgeführt werden.
Mittel 4. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung nach dem Mittel 1 oder 2, ferner umfassend ein Durchschnittswert-Berechnungsmittel, das einen Durchschnittswert der mehreren Sätze der Bilddatensätze berechnet, wenn es mehrere der durch das Extraktionsmittel extrahierten Sätze der Bilddatensätze gibt; wobei das Mittel zur dreidimensionalen Messung die dreidimensionale Messung auf der Grundlage des durch das Durchschnittswert-Berechnungsmittel berechneten Durchschnittswerts der Bilddatensätze durchführt.
Gemäß dem oben beschriebenen Mittel 4 können die Bilddaten, die eine geeignetere dreidimensionale Messung durchführen können, extrahiert werden.
Mittel 5. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem der Mittel 1 bis 4, wobei ein Wert, der größer als ein unterer Grenzwert ist, der durch den Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten gewonnen wird, als der untere Grenzwert des effektiven Bereichs eingestellt wird.
Gemäß dem oben beschriebenen Mittel 5 können die Bilddaten mit ausreichender Leuchtdichte zur Durchführung einer geeigneteren dreidimensionalen Messung extrahiert werden.
Mittel 6. Die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem der Mittel 1 bis 5, ferner umfassend ein Ausrichtungsmittel, das ein Koordinatensystem zwischen den bei jeweils unterschiedlichen Positionen in der Transportrichtung des Messobjekts abgebildeten Bilddaten ausrichtet.
Gemäß dem oben beschriebenen Mittel 6 kann eine Verbesserung der Messeffizienz und dergleichen versucht werden, da alle Bilddaten ermittelt werden können, ohne den Transport des Messobjekts zu stoppen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die schematisch eine Substratuntersuchungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Leitersubstrats.
3 ist ein Blockdiagramm, das Hauptkomponenten der Substratuntersuchungsvorrichtung zeigt.
4 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung einer Beziehung zwischen einem Abbildungsbereich einer Kamera, der sich im Laufe der Zeit ändert, und einer Koordinatenposition des Leitersubstrats.
5 ist eine Korrenspondenztabelle zum Beschreiben von Typen von Lichtmustern, die sich im Laufe der Zeit ändern (Leuchtdichte), und von Phasen des Lichtmusters an jeder Koordinatenposition des Leitersubstrats.
6 ist ein Diagramm, das schematisch einen Zustand zeigt, in dem mehrere Koordinatenpositionen von Bilddaten ausgerichtet sind.
7 ist ein Diagramm, das schematisch einen Zustand zeigt, in dem alle Daten betreffend aller Koordinatenpositionen des Leitersubstrats organisiert und entsprechend in vorbestimmte Gruppen sortiert sind.
8 ist ein Diagramm, das ein bestimmtes Beispiel von Daten aus sechzehn Mustern (Leuchtdichtewert) betreffend vorbestimmten Koordinatenpositionen des Leitersubstrats zeigt.
9 ist ein Diagramm, das theoretische numerische Wert zum Beschreiben eines Leuchtdichtesättigungszustand im Vergleich mit den Daten von 8 zeigt.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend ist eine Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zuerst ist eine Konfiguration eines Leitersubstrats als ein Messobjekt ausführlich beschrieben.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist ein Leitersubstrat 1 flach und weist ein aus einer Kupferfolie gebildetes Elektrodenmuster 3 auf, das auf einem Basissubstrat 2 angeordnet ist, das aus gläsernem Epoxidharz oder dergleichen gebildet ist. Ferner ist eine Lötpaste 4 auf dem vorbestimmten Elektrodenmuster 3 aufgedruckt und gebildet. Dieser Bereich, auf dem die Lötpaste 4 aufgedruckt ist, ist nachfolgend als ”Lötpastendruckbereich” bezeichnet. Andere Abschnitte als der Lötpastendruckbereich sind nachfolgend zusammenfassend als ”Hintergrundbereich” bezeichnet, jedoch umfasst dieser Hintergrundbereich einen Bereich, wo das Elektrodenmuster 3 offenliegt (Symbol A), einen Bereich, wo das Basissubstrat 2 offenliegt (Symbol B), einen Bereich, wo das Basissubstrat 2 mit einem Resistfilm 5 beschichtet ist (Symbol C), und einen Bereich, wo das Elektrodenmuster 3 mit dem Resistfilm 5 beschichtet ist (Symbol D). Es ist zu beachten, dass eine Oberfläche des Leitersubstrats 1 so mit dem Resistfilm 5 beschichtet ist, dass die Lötpaste 4 außer auf bestimmten Verdrahtungsabschnitten nicht darauf aufgebracht wird.
Nachfolgend ist eine Konfiguration einer mit der Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Substratuntersuchungsvorrichtung ausführlich beschrieben. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das schematisch eine Substratuntersuchungsvorrichtung 10 zeigt.
Die Substratuntersuchungsvorrichtung 10 umfasst eine Fördervorrichtung 13 als ein Transportmittel, die das Leitersubstrat 1 transportiert, eine Beleuchtungsvorrichtung 14 als ein Bestrahlungsmittel, das ein vorbestimmtes Licht von diagonal oben relativ zu der Oberfläche des Leitersubstrats 1 strahlt, eine Kamera 15 als ein Abbildungsmittel, das ein von dem mit Licht bestrahlten Leitersubstrat 1 reflektiertes Licht abbildet, und eine Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 zum Durchführen verschiedener Steuerungen/Regelungen, Bildverarbeitung und Berechnungsverarbeitung innerhalb der Substratuntersuchungsvorrichtung 10 (siehe 3).
Ein nicht dargestellter Motor ist mit der Fördervorrichtung 13 gekoppelt, und das auf der Fördervorrichtung 13 befestigte Leitersubstrat 1 wird durch die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16, die den Betrieb des Motors steuert, kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit in eine vorbestimmte Richtung (nach rechts in 1) transportiert. Dadurch wird erreicht, dass sich ein Abbildungsbereich W der Kamera 15 relativ zu dem Leitersubstrat 1 in einer umgekehrten Richtung (nach links in 1) bewegt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 14 umfasst vier Beleuchtungen (Lichtquellen), die ein vorbestimmtes Licht aussenden. Insbesondere sind eine erste Beleuchtung 14A bis eine vierte Beleuchtung 14D angeordnet.
Die erste Beleuchtung 14A bis die vierte Beleuchtung 14D umfassen jeweils eine optische Flüssigkristall-Verschlussblende und dienen dazu, ein Lichtmuster mit streifenförmiger (sinusförmiger) Lichtstärkenverteilung entlang der Transportrichtung relativ zu dem Leitersubstrat 1 auszustrahlen. Das heißt, es wird ein Lichtmuster ausgestrahlt, bei dem eine Richtung der Streifen senkrecht zur Transportrichtung des Leitersubstrats erstreckt.
Jedoch haben alle der von der ersten Beleuchtung 14A bis zu der vierten Beleuchtung 14D ausgestrahlten Lichtmuster eine unterschiedliche Leuchtdichte.
Insbesondere wird ein Lichtmuster mit einer ersten Leuchtdichte von der ersten Beleuchtung 4A ausgestrahlt. Ein Lichtmuster einer zweiten Leuchtdichte, die das Zweifache der ersten Leuchtdichte ist, wird von der zweiten Beleuchtung 4B ausgestrahlt. Ein Lichtmuster einer dritten Leuchtdichte, die das Zweifache der zweiten Leuchtdichte ist, wird von der dritte Beleuchtung 4C ausgestrahlt. Ein Lichtmuster einer vierten Leuchtdichte, die das Zweifache der dritten Leuchtdichte ist, wird von der vierten Beleuchtung 4D ausgestrahlt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird zum Beispiel die erste Leuchtdichte auf ”50 (cd/m2)”, die zweite Leuchtdichte auf ”100 (cd/m2)”, die dritte Leuchtdichte auf ”200 (cd/m2)” und die vierte Leuchtdichte auf ”400 (cd/m2)” eingestellt.
Ferner wird in der Kamera 15 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Monochrom-CCD-Kamera mit 256 Stufen unter Verwendung eines CCD-Sensors als einem Abbildungselement verwendet. Das heißt, ein durch die Kamera 15 abgebildetes Bild wird bei der Umwandlung in ein digitales Signal in der Kamera 15 einer Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 in Form von Bilddaten zugeführt, die einen Leuchtdichtewert mit einem Wert von ”0” bis ”255” für wenigstens jedes Pixel enthalten. Die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 führt dann auf der Grundlage der Bilddaten einen Bildverarbeitungsprozess, einen Prozess zur dreidimensionalen Messung, einen Untersuchungsprozess oder dergleichen durch, wie es weiter unten beschrieben ist.
Nachfolgend ist eine elektrische Konfiguration der Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 mit Bezug auf 3 ausführlich beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm, das wesentliche Komponenten der Substratuntersuchungsvorrichtung 10 zeigt.
Wie es in 3 gezeigt ist, umfasst die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 eine CPU und eine Eingabe- und Ausgabe-Schnittstelle 21, die die Gesamtsteuerung/-regelung der Substratuntersuchungsvorrichtung 10 durchführen, eine Eingabevorrichtung 22 als ein Eingabemittel, die durch eine Tastatur, eine Maus oder ein Bildschirm-Tastfeld gebildet ist, eine Anzeigevorrichtung 23 als ein Anzeigemittel, die einen Anzeigebildschirm vom Röhrentyp, vom Flüssigkristalltyp oder dergleichen umfasst, eine Bilddatenspeicherungsvorrichtung 24 zum Speichern der durch die Kamera 15 abgebildeten Bilddaten, eine Berechnungsergebnis-Speicherungsvorrichtung 25 zum Speichern von verschiedenen Typen von Berechnungsergebnissen wie etwa Ergebnissen einer dreidimensionale Messung, die auf der Grundlage der Bilddaten gewonnen werden, und dergleichen. Es ist zu beachten, dass jede dieser Vorrichtungen 22 bis 25 elektrische mit der CPU und der Eingabe- und Ausgabe-Schnittstelle 21 verbunden ist.
Nachfolgend sind verschiedene Prozesse des Prozesses zur dreidimensionalen Messung und dergleichen, die in der Substratuntersuchungsvorrichtung 10 durchgeführt werden, ausführlich beschrieben.
Die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 steuert die Fördervorrichtung 13 an und transportiert kontinuierlich das Leitersubstrat 1 mit konstanter Geschwindigkeit. Die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 steuert ferner auf der Grundlage von Signalen von einem nicht dargestellten, an der Fördervorrichtung 13 angeordneten Kodierer die Beleuchtungsvorrichtung 14 und die Kamera 15 an.
Insbesondere wird immer dann, wenn das Leitersubstrat 1 um einen vorbestimmten Betrag Δx transportiert ist, das heißt immer dann, wenn eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist, das von der Beleuchtungsvorrichtung 14 ausgestrahlte Licht in einer vorbestimmten Abfolge umgeschaltet, und das mit Licht bestrahlte Leitersubstrat wird durch die Kamera 15 abgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der vorbestimmte Betrag Δx auf eine Distanz eingestellt, die π/8 (22.5°) einer Phase des von der Beleuchtungsvorrichtung 14 (der ersten Beleuchtung 14A bis zu der vierten Beleuchtung 14D) ausgestrahlten Lichtmusters entspricht. Ferner wird der Abbildungsbereich W der Kamera 15 auf eine Länge eingestellt, die 2π (360°) der Phase des Lichtmusters entspricht.
Nachfolgende ist eine Beziehung zwischen dem von der Beleuchtungsvorrichtung 14 ausgestrahlten Licht und dem Abbildungsbereich W der Kamera 15 unter Angabe von bestimmten Beispielen ausführlich beschrieben. 4 ist ein schematisches Diagramm zum Beschreiben der Beziehung zwischen dem Abbildungsbereich W der Kamera 15, der mit der Zeit relativ bewegt wird, und der Koordinatenposition des Leitersubstrats 1 beschrieben. 5 ist eine Korrenspondenztabelle zur Beschreibung von Lichtmustern, die sich mit der Zeit ändern (Leuchtdichte), und Phasen des Lichtmusters an einer jeweiligen Koordinatenposition des Leitersubstrats 1.
Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, wird das Lichtmuster der ersten Leuchtdichte von der ersten Beleuchtung 4A zu einem vorbestimmten Abbildungszeitpunkt t1 auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt. Zu diesem Zeitpunkt ist innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 ein Bereich, der den Koordinaten P1 bis P17 in der Transportrichtung davon (X-Richtung) entspricht, in dem Leitersubstrat 1 positioniert. Das heißt, es werden zu dem Abbildungszeitpunkt t1 Bilddaten G1 in dem Bereich der Koordinaten P1 bis P17 auf der Oberfläche des Leitersubstrats 1, die mit dem Lichtmuster der ersten Leuchtdichte bestrahlt werden, ermittelt. Es ist zu beachten, dass bezüglich der Richtung senkrecht zu der Transportrichtung (Y-Richtung) der gesamte Y-Richtungsbereich des Leitersubstrats 1 in dem Abbildungsbereich der Kamera 15 enthalten ist und dass bezüglich jeder Koordinatenposition in der Y-Richtung an derselben Koordinatenposition in der X-Richtung kein Unterschied im Typ oder in der Phase des Lichtmusters besteht (das Gleiche unten).
Wie es in 5 gezeigt ist, werden zum Abbildungszeitpunkt t1 dort Bilddaten ermittelt, wo die Phase des Lichtmusters bei jeder Koordinate P1 bis P17 um ”22.5°” verschoben ist. Zum Beispiel beträgt die Phase des auf das Leitersubstrat 1 gestrahlten Lichtmusters bei der Koordinate P17 ”0°”, bei der Koordinate P16 ”22.5°”, bei der Koordinate P15 ”45°”, ..., und bei der Koordinate P1 ”360°”.
Das Lichtmuster der zweiten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t2 von der zweiten Beleuchtung 4B auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t1 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der den Koordinaten P2 bis P18 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G2 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der dritten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t3 von der dritten Beleuchtung 4C auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t2 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der den Koordinaten P3 bis P19 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G3 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der vierten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t4 von der vierten Beleuchtung 4D auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t3 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P4 bis P20 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G4 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der ersten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t5 von der erste Beleuchtung 4A auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t4 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P5 bis P21 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G5 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der zweiten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t6 von der zweiten Beleuchtung 4B auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t5 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P6 bis P22 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G6 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der dritten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t7 von der dritten Beleuchtung 4C auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t6 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P7 bis P23 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G7 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der vierten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t8 von der vierten Beleuchtung 4D auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t7 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P8 bis P24 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G8 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der ersten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t9 von der ersten Beleuchtung 4A auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t8 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P9 bis P25 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G9 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der zweiten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t10 von der zweiten Beleuchtung 4B auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t9 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P10 bis P26 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G10 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der dritten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t11 von der dritten Beleuchtung 4C auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t10 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P11 bis P27 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G11 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der vierten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t12 von der vierten Beleuchtung 4D auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t11 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P12 bis P28 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G12 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der ersten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t13 von der ersten Beleuchtung 4A auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t12 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P13 bis P29 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G13 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der zweiten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t14 von der zweite Beleuchtung 4B auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t13 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P14 bis P30 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G14 des Bereichs ermittelt.
Das Lichtmuster der dritten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t15 von der dritten Beleuchtung 4C auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t14 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P15 bis P31 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G15 des Bereichs gewonnen.
Das Lichtmuster der vierten Leuchtdichte wird zu einem Abbildungszeitpunkt t16 von der vierten Beleuchtung 4D auf das Leitersubstrat 1 gestrahlt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t15 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Bereich, der Koordinaten P16 bis P32 des Leitersubstrats 1 entspricht, innerhalb des Abbildungsbereichs W der Kamera 15 positioniert, und es werden Bilddaten G16 des Bereichs ermittelt.
Der gleiche Prozess wie der oben beschriebene Prozess zum Abbildungszeitpunkt t1 wird erneut durchgeführt, wenn seit dem Abbildungszeitpunkt t16 eine vorbestimmte Zeit Δt verstrichen ist. Danach werden die gleichen Prozesse wie die oben beschriebenen Prozesse zu den Abbildungszeitpunkten t1 bis t16 wiederholt durchgeführt.
Wenn auf diese Weise alle die vorbestimmten Koordinatenpositionen des Leitersubstrats 1 betreffenden Daten gewonnen sind, wird ein Ausrichtungsprozess durchgeführt, der die Koordinatenpositionen aller oben beschriebenen Bilddaten G1 bis G16 ausrichtet (siehe 6). Eine Funktion, die diesen Prozess durchführt, bildet das Ausrichtungsmittel gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 6 ist ein Diagramm, das schematisch einen Zustand zeigt, in dem mehrere, zu den Abbildungszeitpunkten t1 bis t16 ermittelte Koordinatenpositionen der Bilddaten G1 bis G16 ausgerichtet sind.
Anschließend werden alle dieselben Koordinatenpositionen der mehreren Bilddaten G1 bis G16 betreffende Daten entsprechend jeder Koordinatenposition zusammengefasst, entsprechend vorbestimmter Gruppen organisiert und in der Berechnungsergebnis-Speicherungsvorrichtung 25 gespeichert (siehe 7). 7 ist ein Diagramm, das schematisch einen Zustand zeigt, in dem alle einer jeweiligen Koordinatenposition des Leitersubstrats 1 betreffende Daten, dargestellt in 6, organisiert und entsprechend vorbestimmter Gruppen sortiert. Jedoch ist in 7 nur ein Abschnitt gezeigt, der die Koordinate P17 betrifft.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Koordinatenpositionen des Leitersubstrats 1 in erste Gruppendaten, die aus Daten aus vier Mustern (Bilddaten G1, G5, G9, G13) gebildet sind, die unter dem Lichtmuster der ersten Leuchtdichte abgebildet werden, wobei die Phase des Lichtmusters jeweils um 90° verschoben ist, zweite Gruppendaten, die aus Daten aus vier Mustern (Bilddaten G2, G6, G10, G14) gebildet sind, die unter dem Lichtmuster der zweiten Leuchtdichte abgebildet sind, wobei die Phase des Lichtmusters jeweils um 90° verschoben ist, dritte Gruppendaten, die aus Daten aus vier Mustern (Bilddaten G3, G7, G11, G15) gebildet sind, die unter dem Lichtmuster der dritten Leuchtdichte abgebildet sind, wobei die Phase des Lichtmusters jeweils 90° verschoben ist, und vierte Gruppendaten, die aus Daten aus vier Mustern (Bilddaten G4, G8, G12, G16) gebildet sind, die unter dem Lichtmuster der vierten Leuchtdichte abgebildet sind, wobei die Phase des Lichtmusters jeweils um 90° verschoben ist, unterteilt und gespeichert. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Gruppendaten jeweils einem Bilddatensatz, und eine Verarbeitungsfunktion, die diese ermittelt, bildet ein Bilddaten-Ermittlungsmittel.
In 8 ist ein bestimmtes Beispiel der Daten aus sechzehn Mustern (Leuchtdichtewert) dargestellt, die den vorbestimmten Koordinatenpositionen des Lötpastendruckbereichs entsprechen. In dem in 8 gezeigten Beispiel der dritten und vierten Gruppendaten sind die Leuchtdichtewerte von Orten, die Verschiebungsbeträgen des Lichtmusters gegenüber einer Anfangsphase von ”0°” und ”90°” entsprechen, auf ”255” festgelegt, was dem Sättigungspegel entspricht (siehe den schraffierten Abschnitt).
Jedoch besteht hinsichtlich des oben beschriebenen Orts, wo der Leuchtdichtewert die Sättigungsstufe ”255” ist, das heißt in dem Leuchtdichtesättigungszustand, die Möglichkeit, dass die Leuchtdichtestufe des Lichts, das tatsächlich auf die Kamera 15 fällt, und der als die Bilddaten gespeicherte Leuchtdichtewert nicht proportional sind. Zum Beispiel, wie es in 9 gezeigt ist, besteht die Möglichkeit, dass die Leuchtdichtestufe des einfallenden Lichts gleich groß wie oder größer als eine Stufe ist, die dem Leuchtdichtewert ”255” entspricht. Es ist zu beachten, dass der Wert, der dem obigen, in 9 gezeigten Ort entspricht, ein theoretischer numerischer Wert ist, der die Leuchtdichtestufe des einfallenden Lichts durch einen Wert ersetzt, der Daten mit 256 Stufen eines weiteren Abschnitts entspricht.
Anschließend wird von jeder Koordinatenposition des Leitersubstrats 1 bestimmt, ob die Werte der Leuchtdichtewerte, die in den oben beschriebenen vier Gruppen von Daten aus vier Mustern enthalten sind (insgesamt die Bilddaten aus sechzehn Mustern G1 bis G16), sich jeweils innerhalb eines vorbestimmten effektiven Bereichs H befinden. Eine Funktion, die diesen Bestimmungsprozess durchführt, bildet ein Bestimmungsmittel gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform wird bestimmt, ob sich der Leuchtdichtewert in einem Bereich zwischen ”11” und ”254” einschließlich befindet (siehe 8).
Anschließend werden an jeder Koordinatenposition des Leitersubstrats 1 die Gruppendaten mit dem Leuchtdichtewert eines jeweiligen Pixels der Bilddaten G1 bis G16 innerhalb des oben beschriebenen effektiven Bereichs H (11 ≤ H ≤ 254) aus den vier Gruppendaten extrahiert. Dadurch werden die Gruppendaten, die die Bilddaten in dem Leuchtdichtesättigungszustand enthalten, von den Daten entfernt, auf denen die dreidimensionale Messung basiert. Eine Funktion, die diesen Extraktionsprozess durchführt, bildet ein Extraktionsmittel gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
In dem in 8 gezeigten Beispiel werden die unter dem Lichtmuster der zweiten Leuchtdichte abgebildeten zweiten Gruppendaten extrahiert. Es ist zu beachten, dass, wenn es mehrere Gruppendaten gibt, bei denen sich der Leuchtdichtewert jedes Pixels der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs H befindet (einschließlich des Falls, dass alle vier Gruppendaten diese Bedingung erfüllen), werden die unter dem Lichtmuster mit der höchsten Leuchtdichte von den Lichtmustern von mehreren oben beschriebenen Typen abgebildeten Gruppendaten extrahiert. Zum Beispiel werden, wenn alle Gruppendaten die oben beschriebene Bedingung erfüllen, die unter dem Lichtmuster der vierten Leuchtdichte abgebildeten vierten Gruppendaten extrahiert.
Anschließend führt die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 16 auf der Grundlage der wie oben beschrieben extrahierten Gruppendaten eine Höhenmessung für jede Koordinate mit Hilfe des bekannten, auch im Stand der Technik gezeigten Phasenverschiebungsverfahrens durch. Anschließend werden durch Wiederholen des Prozesses für jede Koordinate die Gesamthöhendaten des Leitersubstrats 1 berechnet und als dreidimensionale Daten des Leitersubstrats 1 in der Berechnungsergebnis-Speicherungsvorrichtung 25 gespeichert. Diese Verarbeitungsfunktion bildet ein Mittel zur dreidimensionalen Messung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Basierend auf dem wie oben beschriebenen Messergebnis wird dann eine Qualitätsbestimmung des Druckzustands der Lötpaste 4 durchgeführt. Insbesondere wird der Druckbereich der Lötpaste 4, dessen Höhe um eine vorbestimmte Länge oder mehr über eine Höhenstandardoberfläche zugenommen hat, erfasst, und ein Volumen eines Abschnitts innerhalb dieses Bereichs wird berechnet. Danach wird das Volumen im Vergleich zu einem vorbestimmten Standardwert bestimmt, und die Qualität des Druckzustands der Lötpaste 4 wird dadurch bestimmt, dass festgestellt wird, ob dieses Vergleichsergebnis innerhalb eines erlaubten Bereichs liegt oder nicht.
Wie es oben ausführlich beschrieben ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform das Lichtmuster mit der streifenförmigen Lichtstärkenverteilung auf das kontinuierlich transportierte Leitersubstrat 1 gestrahlt, und das mit dem Lichtmuster bestrahlte Leitersubstrat 1 wird durch die Kamera 15 immer dann abgebildet, wenn das Leitersubstrat 1 um einen vorbestimmten Betrag transportiert ist. Dadurch werden die Bilddaten mit vier Mustern, bei denen die Phase des gestrahlten Lichtmusters jeweils um π/2 verschieden ist, ermittelt. Die dreidimensionale Messung des Leitersubstrats 1 wird anschließend auf der Grundlage dieser Bilddaten durchgeführt.
Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform mehrere Sätze der Gruppendaten, die aus den Bilddaten mit vier Mustern unter vier unterschiedlichen Typen von Lichtmustern unterschiedlicher Leuchtdichte gebildet werden, ermittelt. Anschließen werden zusammen mit der Bestimmung, ob sich die Leuchtdichtewerte jedes Pixels der Bilddaten, die den Koordinatenpositionen auf dem Leitersubstrat 1 entsprechen, innerhalb des vorbestimmten effektiven Bereichs H befindet oder nicht, die Gruppendaten mit dem Leuchtdichtewert jedes Pixels der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs H aus den vier Gruppendaten extrahiert, und die dreidimensionale Messung bezüglich jeder Koordinatenposition des Leitersubstrats 1 wird auf der Grundlage der extrahierten Gruppendaten durch das Phasenverschiebungsverfahren durchgeführt.
Als Ergebnis kann für jede Koordinatenposition des Leitersubstrats 1 unter Verwendung der Bilddaten geeigneterer Leuchtdichte eine dreidimensionale Messung durchgeführt werden, und eine Verbesserung der Messgenauigkeit kann versucht werden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in der oben beschriebenen Ausführungsform beschriebenen Inhalte beschränkt ist, sondern zum Beispiel wie folgt implementiert sein kann. Unnötig zu erwähnen, dass natürlich weitere Anwendungsbeispiele und modifizierte Beispiele, die nachfolgend nicht gezeigt sind, möglich sind.

(a) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung in der Substratuntersuchungsvorrichtung 10 verkörpert, die die Höhe der aufgedruckten und auf dem Leitersubstrat 1 gebildeten Lötpaste 4 misst. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung in einer Konfiguration verkörpert sein, die eine Höhe von etwas anderem misst, das auf dem Substrat montiert ist, wie etwa eine elektrische Komponente.
(b) Das Phasenverschiebungsverfahren der oben beschriebenen Ausführungsform ist ausgelegt, um die Phase des Lichtmusters um jeweils eine Viertel Periode zu ändern. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern die Phasenverschiebungsverfahren kann ausgelegt sein, um die Phase des Lichtmusters um jeweils eine Drittel Periode zu ändern.
(c) Die Konfiguration der Beleuchtungsvorrichtung 14 ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel ist die oben beschriebene Ausführungsform eine Konfiguration, die vier Beleuchtungen (Lichtquellen) mit unterschiedlicher Leuchtdichte liefert. Jedoch kann statt dieser Konfiguration eine Lichtquelle vorgesehen sein, deren Leuchtdichte in geeigneter Weise geregelt und geändert wird.

Ferner ist die Leuchtdichte jeder Beleuchtung 4A bis 4D nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann die erste Leuchtdichte auf ”100 (cd/m2)”, die zweite Leuchtdichte auf ”200 (cd/m2)”, die dritte Leuchtdichte auf ”300 (cd/m2)”, die vierte Leuchtdichte auf ”400 (cd/m2)” und dergleichen eingestellt werden, also anders als in der oben beschriebenen Ausführungsform.

(d) Die Konfiguration der Kamera 15 ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann eine Kamera, die einen CMOS-Sensor als das Abbildungselement oder dergleichen verwendet, verwendet werden. Ferner sind die Ausgangsstufen der Kamera 15 nicht auf die 256 Stufen der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, sondern können zum Beispiel auf eine von der oben beschriebenen Ausführungsform verschiedenen Einstellung eingestellt werden.
(e) Die oben beschriebene Ausführungsform ist so aufgebaut, dass, wenn die Bestimmung, ob sich der Leuchtdichtewert jedes Pixels der Bilddaten G1 bis G16, die den jeweiligen Koordinatenposition auf dem Leitersubstrat 1 entsprechen, in dem vorbestimmten effektiven Bereich H befinden oder nicht, bestimmt, ob ein oberer Grenzwert bei oder unterhalb ”254” liegt, der kleiner als der Wert ”255” ist, der dem Sättigungspegel entspricht. Der obere Grenzwert ist darauf beschränkt und kann auf einen anderen Wert eingestellt werden.

Ferner wird in der oben beschriebenen Ausführungsform ein unterer Grenzwert des effektiven Bereichs H auf ”11” eingestellt, was ein größerer Wert ist als der untere Grenzwert ”0”, der dazu geeignet ist, als der Leuchtdichtewert jedes Pixels der Bilddaten G1 bis G16 gehalten zu werden. Jedoch ist der untere Grenzwert nicht darauf beschränkt und kann auf einen anderen Wert eingestellt werden. Es ist zu beachten, dass der untere Grenzwert eine Konfiguration sein kann, die nicht den unteren Grenzwert des effektiven Bereichs H auf ”0” einstellt, das heißt, die keinen unteren Grenzwert einstellt, da Fehler der Leuchtdichtesättigung und dergleichen des oberen Grenzwerts nicht auftreten.

(f) Die oben beschriebene Ausführungsform hat die Konfiguration, die vier Gruppendaten erfordert, die unter vier unterschiedlichen Typen von Lichtmustern unterschiedlicher Leuchtdichte abgebildet werden, wenn die Gruppendaten mit dem Leuchtdichtewert jedes Pixels der Bilddaten C1 bis G16 innerhalb des effektiven Bereichs H extrahiert werden, jedoch ist die Anzahl der Gruppendaten nicht darauf beschränkt und ist ausreichend, wenn sie zwei oder drei beträgt.
(g) Die oben beschriebene Ausführungsform ist so ausgelegt, dass die unter dem Lichtmuster der höchsten Leuchtdichte von den vier Typen von Lichtmustern abgebildeten Gruppendaten extrahiert werden, wenn es mehrere Gruppendaten mit dem Leuchtdichtewert jedes Pixels der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs H gibt. Das zur dreidimensionalen Messung verwendete Extraktionsverfahren der Gruppendaten ist nicht hierauf beschränkt, sondern kann ein anderes Verfahren verwenden.

Zum Beispiel kann, wenn es mehrere Gruppendaten mit dem Leuchtdichtewert jedes Pixels der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs H gibt, das Extraktionsverfahren so ausgelegt sein, dass ein Durchschnittswert der mehreren Gruppendaten berechnet und eine dreidimensionale Messung auf der Grundlage des Durchschnittswert der Gruppendaten durchgeführt wird. Hier bildet eine Verarbeitungsfunktion, die den Durchschnittswert der Gruppendaten berechnet, ein Durchschnittswert-Berechnungsmittel gemäß der vorliegenden Ausführungsform.

(h) Die oben beschriebene Ausführungsform verwendet das Phasenverschiebungsverfahren als das Verfahren zur dreidimensionalen Messung unter Verwendung der Lichtmuster. Jedoch können ebenso andere Verfahren zur dreidimensionalen Messung wie etwa ein Raumcodeverfahren, ein Moiréverfahren oder ein Fokusverfahren verwendet werden.

Erläuterung von Bezugszeichen

1 ... Bedrucktes Substrat, 4 ... Lötpaste, 10 ... Substratuntersuchungsvorrichtung, 13 ... Fördervorrichtung, 14 ... Bestrahlungsvorrichtung, 15... Kamera, 16 ... Steuerungs-/Regelungsvorrichtung, P1 bis P32 ... Koordinaten, G1 bis G16 ... Bilddaten, H ... Effektiver Bereich, W ... Abbildungsbereich.

Claims

Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung mit: einem Bestrahlungsmittel, das eine streifenförmige Lichtstärkenverteilung entlang einer Transportrichtung eines Messobjekts besitzt und das mehrere Typen von Lichtmustern unterschiedlicher Leuchtdichte zu dem kontinuierlich transportierten Messobjekt ausstrahlen und zwischen diesen umschalten kann; einem Abbildungsmittel, das ein von dem mit den verschiedenen Typen von Lichtmustern bestrahltes Messobjekt reflektiertes Licht abbildet und Bilddaten mit wenigstens einem Leuchtdichtewert ausgibt; einem Bilddaten-Ermittlungsmittel, das immer dann, wenn das Messobjekt um einen vorbestimmten Betrag transportiert ist, Bilddaten in mehreren Gruppen, abgebildet unter dem Lichtmuster der gleichen Leuchtdichte, dessen Phase jeweils um einen vorbestimmten Betrag verändert wird, einen Satz bildet, und das mehrere, unter den mehreren Typen von Lichtmustern abgebildete Bilddatensätze ermittelt; einem Bestimmungsmittel, das bestimmt, ob sich alle Leuchtdichtewerte der Pixel der Bilddaten, die den jeweiligen Koordinatenpositionen auf dem Messobjekt entsprechen, innerhalb eines vorbestimmten effektiven Bereichs befinden; einem Extraktionsmittel, das von den mehreren Bilddatensätzen bei der Koordinatenpositionen des Messobjekts einen Bilddatensatz extrahiert, bei dem sich der Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs befindet; und einem Mittel zur dreidimensionalen Messung, das eine dreidimensionale Messung bezüglich jeder der Koordinatenpositionen des Messobjekts auf der Grundlage des extrahierten Bilddatensatzes durchführt.
Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß Anspruch 1, wobei das Bestimmungsmittel wenigstens bestimmt, ob der Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten kleiner als ein Wert ist, der einem Sättigungspegel entspricht, oder nicht.
Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Extraktionsmittel den unter dem Lichtmuster mit der höchsten Leuchtdichte von den mehreren Typen von Lichtmustern abgebildeten Bilddatensatz extrahiert, wenn es mehrere Sätze der Bilddatensätze von den mehreren der Bilddatensätze gibt, bei denen sich der Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten innerhalb des effektiven Bereichs befindet.
Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: ein Durchschnittswert-Berechnungsmittel, das einen Durchschnittswert der mehreren Sätze der Bilddatensätze berechnet, wenn es mehrere der durch das Extraktionsmittel extrahierten Sätze der Bilddatensätze gibt; wobei das Mittel zur dreidimensionalen Messung die dreidimensionale Messung auf der Grundlage des durch das Durchschnittswert-Berechnungsmittel berechneten Durchschnittswerts der Bilddatensätze durchführt.
Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Wert, der größer als ein unterer Grenzwert ist, der durch den Leuchtdichtewert jedes der Pixel der Bilddaten gewonnen wird, als der untere Grenzwert des effektiven Bereichs eingestellt wird.
Vorrichtung zur dreidimensionalen Messung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: ein Ausrichtungsmittel, das ein Koordinatensystem zwischen den bei jeweils unterschiedlichen Positionen in der Transportrichtung des Messobjekts abgebildeten Bilddaten ausrichtet.