DE112020002626T5

DE112020002626T5 - Dreidimensionale Messvorrichtung und dreidimensionales Messverfahren

Info

Publication number: DE112020002626T5
Application number: DE112020002626.4T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Shinyama; Tsuyoshi Ohyama; Norihiko Sakaida
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2022-02-17
Also published as: JP7000380B2; CN113767263A; JP2020193880A; US20220071073A1; WO2020241061A1; US11930600B2; CN113767263B; MX2021013700A

Abstract

Es ist eine dreidimensionale Messvorrichtung und ein dreidimensionales Messverfahren vorgesehen, die eine Verbesserung der Messgenauigkeit und dergleichen erzielen. Eine Substratprüfvorrichtung 10 weist einen Messkopf 12 auf, der mit einer Bestrahlungsvorrichtung 13, einer Projektionsvorrichtung 14 und einer Kamera 15 vorgesehen ist. Die Substratprüfvorrichtung 10 bestrahlt zuerst einen Prüfbereich auf einer gedruckten Leiterplatte 1 mit Schlitzlicht von der Bestrahlungsvorrichtung 13 und misst die Höhe des Prüfbereichs. Die Substratprüfvorrichtung 10 bestimmt anschließend die Höhe einer Messreferenzoberfläche jeder in dem Prüfbereich enthaltenen Lötpaste, basierend auf der Höhe dieses Prüfbereichs, und spezifiziert einen erforderlichen Fokussierbereich, der für die Bildgebung eines gesamten Bereichs in einer Höhenrichtung jeder Lötpaste in einem Fokussierzustand erforderlich ist. Die Substratprüfvorrichtung 10 bildet anschließend eine Höhenposition eines Messkopfs 12 auf die Lötpaste ab, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist, basierend auf den erforderlichen Fokussierbereichen der jeweiligen Lötpasten und einem Tiefenschärfenbereich der Kamera 15. Die Substratprüfvorrichtung 10 bewegt den Messkopf 12 sukzessive zu einer vorgegebenen Höhenposition, die durch das Abbilden bestimmt wird, und führt eine Messung des Lots in Bezug auf die Lötpaste 5 durch, die das gemessene Ziel an der Höhenposition ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine dreidimensionale Messvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung einer gedruckten Leiterplatte oder dergleichen durchzuführen, und ein dreidimensionales Messverfahren.
Stand der Technik
Im Fall des Anbringens einer elektronischen Komponente auf einer gedruckten Leiterplatte druckt ein allgemeines Verfahren zuerst Lötpaste auf ein vorgegebenes Elektrodenmuster, das auf die gedruckte Leiterplatte gelegt ist. Das Verfahren befestigt dann temporär die elektronische Komponente auf der gedruckten Leiterplatte, indem es die Viskosität der Lötpaste ausnutzt. Die gedruckte Leiterplatte wird dann in einen Reflow-Ofen eingeführt, um einem vorgegebenen Reflow-Prozess unterzogen zu werden, der ein Löten implementiert. Ein neuer Trend ist die Notwendigkeit, den Druckzustand von Lötpaste in einem Stadium zu überprüfen, bevor die Leiterplatte in den Reflow-Ofen eingeführt wird. Für eine solche Prüfung kann eine dreidimensionale Messvorrichtung verwendet werden.
Herkömmlicherweise werden verschiedene Konfigurationen einer dreidimensionalen Messvorrichtung vorgeschlagen, um eine dreidimensionale Messung durch Projizieren eines vorgegebenen gemusterten Lichts durchzuführen. Eine besonders bekannte Konfiguration der dreidimensionalen Messvorrichtung verwendet ein Phasenverschiebungsverfahren.
Die dreidimensionale Messvorrichtung, die das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, enthält eine Projektionsvorrichtung, die konfiguriert ist, um gemustertes Licht mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer Streifenform (im Folgenden als „Streifenmuster“ bezeichnet) schräg nach unten auf einen vorgegebenen Prüfbereich auf einer gedruckten Leiterplatte zu projizieren; und eine Bildgebungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Bild des Prüfbereichs mit dem darauf projizierten Streifenmuster aufzunehmen.
Die dreidimensionale Messvorrichtung mit der zuvor beschriebenen Konfiguration verschiebt die Phase des Streifenmusters, das in dem vorgegebenen Prüfbereich auf die gedruckte Leiterplatte projiziert wird, in einer Mehrzahl verschiedener Verschiebungen (zum Beispiel vier verschiedenen Verschiebungen) und nimmt Bilder der jeweiligen Streifenmuster mit unterschiedlichen Phasen auf, um eine Mehrzahl von Bilddaten in Bezug auf den Prüfbereich zu erhalten. Die dreidimensionale Messvorrichtung führt dann eine dreidimensionale Messung des Prüfbereichs basierend auf der Mehrzahl von Bilddaten durch das Phasenverschiebungsverfahren durch.
Wenn die gedruckte Leiterplatte eine Wölbung oder dergleichen aufweist, macht es dies jedoch schwierig, einen Teil des Prüfbereichs in dem Tiefenschärfenbereich der Bildgebungsvorrichtung zu halten. Dies führt dazu, dass unscharfe Bilddaten erhalten werden und wahrscheinlich die Messgenauigkeit verringert wird.
Eine kürzlich vorgeschlagene Technik bewegt und justiert einen Messkopf, der einstückig bzw. integral mit einer Projektionsvorrichtung und einer Bildgebungsvorrichtung vorgesehen ist, in einer Höhenrichtung vor Beginn der Messung in Bezug auf einen vorgegebenen Prüfbereich auf einer gedruckten Leiterplatte, um beispielsweise eine Distanz zwischen dem Messkopf und dem vorgegebenen Prüfbereich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zu halten (wie zum Beispiel in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 beschrieben).
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2004-198129A
Patentliteratur 2: JP 2014-504721A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Herkömmlicherweise hat eine Bildgebungsvorrichtung ein enges Sichtfeld mit einer kleinen Anzahl von Pixeln in einem Bildgebungselement, und auf eine gedruckte Leiterplatte gedruckte Lötpasten werden für arithmetische Schaltungen verwendet und haben alle geringe Höhen. Somit kann durch eine einmalige Höheneinstellung des Messkopfes vor Beginn der Messung in Bezug auf einen vorgegebenen Prüfbereich auf einer gedruckten Leiterplatte die Messung aller Lötpasten, die in diesem einen Prüfbereich (Sichtfeld der Bildgebung) enthalten sind, abgeschlossen werden, ohne dass eine weitere Höheneinstellung erforderlich ist.
In letzter Zeit hat sich jedoch die Anzahl von Pixeln in dem Bildgebungselement deutlich erhöht, und eine identische Auflösung hat die Bildgebung eines größeren Bereichs ermöglicht. Dementsprechend ist es wahrscheinlicher, dass eine Prüfung durch eine Wölbung oder dergleichen der gedruckten Leiterplatte selbst in einem Prüfbereich beeinflusst wird.
Darüber hinaus ist mit der Entwicklung der Halbätztechnik einer Metallmaske für den Lötdruck und der Dosierlöt-Auftragstechnik die Nachfrage nach fahrzeuginternen gedruckte Leiterplatten gestiegen, die Lötpasten mit großer Höhe für Leistungsschaltungen und Motorschaltungen zusätzlich zu Lötpasten mit geringen Höhen für arithmetische Schaltungen enthalten, was mit der Elektrifizierung des Automobils einhergeht. Dementsprechend gibt es in einigen Fällen einen großen Unterschied zwischen den Höhen von Lötpasten, die in einem Prüfbereich enthalten sind.
Infolgedessen kann es schwierig sein, alle Lötpasten, die in einem Prüfbereich enthalten sind (in einem Höhenbereich von der Lötpaste, die sich an der niedrigsten Position befindet, bis zu der Lötpaste, die sich an der höchsten Position befindet), in der Tiefenschärfe bzw.dem Tiefenschärfenbereich der Bildgebungsvorrichtung zu halten.
Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass die herkömmliche Konfiguration, welche die Messung aller in einem Prüfbereich enthaltenen Lötpasten durch nur einen Messvorgang abschließt, scharfe Bilddaten in Bezug auf alle in einem Prüfbereich enthaltenen Lötpasten erhält. Dies kann zu einer Verringerung der Messgenauigkeit führen.
Die zuvor beschriebenen Probleme sind nicht notwendigerweise auf die dreidimensionale Messung von zum Beispiel Lötpaste beschränkt, die auf die gedruckte Leiterplatte gedruckt ist, sondern werden auf anderen Gebieten der dreidimensionalen Messung beobachtet. Diese Probleme sind auch nicht auf das Phasenverschiebungsverfahren beschränkt.
Unter Berücksichtigung der zuvor beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine dreidimensionale Messvorrichtung und ein dreidimensionales Messverfahren bereitzustellen, die eine Verbesserung der Messgenauigkeit und dergleichen erzielen.
Lösung des Problems
Das Folgende beschreibt jeden der verschiedenen Aspekte, die angemessen bereitgestellt werden, um die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen. Funktionen und vorteilhafte Effekte, die für jeden der Aspekte charakteristisch sind, werden ebenfalls entsprechend beschrieben.
Aspekt 1. Es ist eine dreidimensionale Messvorrichtung vorgesehen, die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Messmodul (zum Beispiel einen Messkopf) auf einen vorgegebenen Zielmessbereich (zum Beispiel ein ganzer Bereich oder ein Teilbereich des gemessenen Objekts) an einem vorgegebenen gemessenen Objekt (zum Beispiel eine gedruckte Leiterplatte) auszurichten und um eine dreidimensionale Messung in Bezug auf ein Messobjekt (zum Beispiel Lötpaste), das in dem Zielmessbereich platziert ist, durch eine vorgegebene dreidimensionale Messtechnik (zum Beispiel eine Musterprojektionstechnik) durchzuführen. Das Messmodul weist auf: eine erste Bestrahlungseinheit, die konfiguriert ist, um den Zielmessbereich mit vorgegebenen Licht (zum Beispiel Schlitzlicht) zu bestrahlen, um eine Höhenmessung in dem Zielmessbereich durchzuführen; eine zweite Bestrahlungseinheit, die konfiguriert ist, um den Zielmessbereich mit vorgegebenen gemustertem Licht zu bestrahlen, um eine dreidimensionale Messung des Messobjekts durchzuführen; und eine Bildgebungseinheit, die konfiguriert ist, ein Bild des Zielmessbereichs aufzunehmen, der mit dem vorgegebenen Licht oder mit dem vorgegebenen gemusterten Licht bestrahlt wird. Die dreidimensionale Messvorrichtung weist auf: ein Bereichshöhe-Erlangungsmodul, das konfiguriert ist, um Höheninformationen des Zielmessbereichs basierend auf Bilddaten zu erhalten, die von der Bildgebungseinheit aufgenommen werden, wenn der Zielmessbereich mit dem vorgegebenen Licht bestrahlt wird; ein Referenzoberflächenhöhe-Erlangungsmodul, das konfiguriert ist, um Höheninformationen einer Messreferenzoberfläche in Bezug auf jedes einer Mehrzahl von Messobjekten, die in dem Zielmessbereich enthalten sind, basierend auf den Höheninformationen des Zielmessbereichs zu berechnen; ein Erforderlicher-Fokussierbereich-Spezifikationsmodul, das konfiguriert ist, um einen erforderlichen Fokussierbereich zu spezifizieren, der für die Bildgebung eines gesamten Bereichs in einer Höhenrichtung des Messobjekts in einem Fokussierzustand erforderlich ist, basierend auf den Höheninformationen der Messreferenzoberfläche in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten; ein Abbildungsmodul, das konfiguriert ist, um eine Höhenposition des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) auf das Messobjekt abzubilden, das ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist, basierend auf den erforderlichen Fokussierbereichen in Bezug auf die Mehrzahl von Messobjekten und einer Tiefenschärfe bzw. einem Tiefenschärfenbereich der Bildgebungseinheit; ein Höheneinstellmodul, das konfiguriert ist, um das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) in der Höhenrichtung zu bewegen und das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) sukzessive an einer vorgegebenen Höhenposition zu positionieren, die durch das Abbilden bestimmt wird; und ein dreidimensionales Messmodul, das konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung in Bezug auf das Messobjekt, welches das gemessene Ziel ist, an der vorgegebenen Höhenposition, an der das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) positioniert ist, durchzuführen, basierend auf Bilddaten, die von der Bildgebungseinheit unter dem vorgegebenen gemusterten Licht, das von der zweiten Bestrahlungseinheit abgestrahlt wird, aufgenommen werden.
Die dreidimensionale Messvorrichtung des zuvor beschriebenen Aspekts 1 ist konfiguriert, um die Höhe des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) in dem Prozess des Durchführens der dreidimensionalen Messung des Messobjekts in dem vorgegebenen Zielmessbereich an dem gemessenen Objekt einzustellen.
Insbesondere bestrahlt die dreidimensionale Messvorrichtung dieses Aspekts zuerst den Zielmessbereich mit vorgegebenen Licht und misst die Höhe des Zielmessbereichs. Die dreidimensionale Messvorrichtung bestimmt anschließend die Höhe der Messreferenzoberfläche jedes der im Zielmessbereich enthaltenen Messobjekte basierend auf dieser Höheninformation des Zielmessbereichs und spezifiziert den erforderlichen Fokussierbereich, der für die Bildgebung des gesamten Bereichs jedes Messobjekts in der Höhenrichtung in dem Fokussierzustand erforderlich ist.
Die dreidimensionale Messvorrichtung bildet anschließend die Höhenposition des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) auf das Messobjekt ab, welches das gemessene Ziel in der Höhenposition ist, basierend auf den erforderlichen Fokussierbereichen der jeweiligen Messobjekte und dem Tiefenschärfenbereich der Bildgebungseinheit. Die dreidimensionale Messvorrichtung bewegt dann sukzessive das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) zu der vorgegebenen Höhenposition, die durch das Abbilden bestimmt wird, und führt eine Messung des Lots in Bezug auf das Messobjekt durch, welches das gemessene Ziel an der Höhenposition ist.
Diese Konfiguration ermöglicht das Durchführen einer dreidimensionalen Messung in Bezug auf alle Messobjekte, die in einem Zielmessbereich enthalten sind (in dem Höhenbereich von dem Messobjekt an der niedrigsten Position bis zu dem Messobjekt an der höchsten Position) durch Verwendung der Bilddaten, die in dem geeigneten Fokussierzustand aufgenommen wurden. Infolgedessen erreicht diese Konfiguration eine Verbesserung der Messgenauigkeit und dergleichen.
Aspekt 2. Die in dem vorherigen Aspekt 1 beschriebene dreidimensionale Messvorrichtung kann des Weiteren ein Frequenzbestimmungsmodul aufweisen, das konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob das Durchführen der dreidimensionalen Messung durch das dreidimensionale Messmodul an einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, eine erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen für den Zielmessbereich erhöht, in einem vorherigen Schritt vor der Höheneinstellung durch das Höheneinstellmodul. Wenn die erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen nicht erhöht wird, kann das dreidimensionale Messmodul eine erste dreidimensionale Messung an der anfänglichen Höhenposition durchführen.
Die Konfiguration des vorherigen Aspekts 2 verringert die Anzahl der Bewegungen (die Anzahl von Malen der Höheneinstellungen) des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) in der Höhenrichtung um eins. Diese Konfiguration verkürzt dementsprechend die Gesamtmesszeit in Bezug auf einen Zielmessbereich.
Aspekt 3. Die entweder im vorherigen Aspekt 1 oder im vorherigen Aspekt 2 beschriebene dreidimensionale Messvorrichtung kann des Weiteren ein Distanzbestimmungsmodul aufweisen, das konfiguriert ist, um zu bestimmen, welche der Distanzen, eine Bewegungsdistanz von einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, zu einer niedrigsten Höhenposition unter einer Mehrzahl von Höhenpositionen des Messmoduls, die durch das Abbilden bestimmt werden, und eine Bewegungsdistanz von der anfänglichen Höhenposition zu einer höchsten Höhenposition, kürzer ist, in einem Fall, in dem eine Höheneinstellung durch das Höheneinstellmodul durchgeführt wird. Das Höheneinstellmodul kann das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) von der anfänglichen Höhenposition entweder in die niedrigste Höhenposition oder in die höchste Höhenposition mit der kürzeren Bewegungsdistanz bewegen.
Die Konfiguration des vorherigen Aspekts 3 verkürzt die Gesamtbewegungsdistanz in der Höhenrichtung, die zum Abschließen der Messung aller Messobjekte erforderlich ist, die in einem Zielmessbereich enthalten sind. Infolgedessen verkürzt diese Konfiguration die Gesamtmesszeit in Bezug auf einen Zielmessbereich.
Aspekt 4. In der dreidimensionalen Messvorrichtung, die in einem der vorherigen Aspekte 1 bis 3 beschrieben ist, kann das Abbildungsmodul die Höhenposition des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) auf das Messobjekt in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten abbilden, so dass das Messobjekt zumindest eine Tiefenschärfe bzw. einen Tiefenschärfenbereich hat, die/der einen gesamten erforderlichen Fokussierbereich des Messobjekts aufweist.
Die Konfiguration des vorherigen Aspekts 4 ermöglicht, dass eine dreidimensionale Messung in Bezug auf die Gesamtheit in der Höhenrichtung des Messobjekts gleichzeitig zumindest einmal durchgeführt wird, ohne das Messobjekt in der Höhenrichtung zu teilen. Dadurch wird eine Verbesserung der Messgenauigkeit erzielt.
Aspekt 5. Es ist ein dreidimensionales Messverfahren vorgesehen, das ein vorgegebenes Messmodul (zum Beispiel einen Messkopf), das eine vorgegebene Bestrahlungseinheit und eine vorgegebene Bildgebungseinheit enthält, auf einen vorgegebenen Zielmessbereich (einen ganzen Bereich oder einen Teilbereich des gemessenen Objekts) an einem vorgegebenen gemessenen Objekts (zum Beispiel eine gedruckte Leiterplatte) ausrichtet und das eine dreidimensionale Messung in Bezug auf ein Messobjekt (zum Beispiel Lötpaste) durchführt, das in dem Zielmessbereich platziert ist, durch eine vorgegebene dreidimensionale Messtechnik (zum Beispiel eine Musterprojektionstechnik). Das dreidimensionale Messverfahren weist auf: einen Bereichshöhe-Erlangungsprozess zum Erhalten von Höheninformationen des Zielmessbereichs basierend auf Bilddaten, die durch Bestrahlen des Zielmessbereichs mit vorgegebenen Licht (zum Beispiel Schlitzlicht) aufgenommen werden; einen Referenzoberflächenhöhe-Erlangungsprozess zum Berechnen von Höheninformationen einer Messreferenzoberfläche in Bezug auf jedes einer Mehrzahl von Messobjekten, die in dem Zielmessbereich enthalten sind, basierend auf den Höheninformationen des Zielmessbereichs; einen Erforderlicher-Fokussierbereich-Spezifikationsprozess zum Spezifizieren eines erforderlichen Fokussierbereichs, der für die Bildgebung eines gesamten Bereichs in einer Höhenrichtung des Messobjekts in einem Fokussierzustand erforderlich ist, basierend auf den Höheninformationen der Messreferenzoberfläche in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten; einen Abbildungsprozess zum Abbilden einer Höhenposition des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) auf das Messobjekt, das ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist, basierend auf den erforderlichen Fokussierbereichen in Bezug auf die Mehrzahl von Messobjekten und einem Tiefenschärfenbereich der Bildgebungseinheit; einen Höheneinstellprozess zum Bewegen des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) in der Höhenrichtung zum sukzessiven Positionieren des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) an einer vorgegebenen Höhenposition, die durch das Abbilden bestimmt wird; und einen dreidimensionalen Messprozess zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung in Bezug auf das Messobjekt, welches das gemessene Ziel ist, an der vorgegebenen Höhenposition, an der das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) positioniert ist, basierend auf Bilddaten, die durch Bestrahlen des Zielmessbereichs mit vorgegebenen gemusterten Licht aufgenommen werden.
Die Konfiguration des zuvor beschriebenen Aspekts 5 hat gleiche bzw. ähnliche Funktionen und vorteilhafte Effekte wie die des zuvor beschriebenen Aspekts 1.
Aspekt 6. Das in dem vorherigen Aspekt 5 beschriebene dreidimensionale Messverfahren kann des Weiteren einen Frequenzbestimmungsprozess zum Bestimmen aufweisen, ob das Durchführen der dreidimensionalen Messung an einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, eine erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen für den Zielmessbereich erhöht, in einem vorherigen Schritt vor der Höheneinstellung durch das Höheneinstellmodul. Wenn die erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen nicht erhöht wird, kann eine erste dreidimensionale Messung an der anfänglichen Höhenposition durchgeführt werden.
Die Konfiguration des zuvor beschriebenen Aspekts 6 hat gleiche bzw. ähnliche Funktionen und vorteilhafte Effekte wie die des zuvor beschriebenen Aspekts 2.
Aspekt 7. Das entweder im vorherigen Aspekt 5 oder im vorherigen Aspekt 6 beschriebene dreidimensionale Messverfahren kann des Weiteren einen Distanzbestimmungsprozess zum Bestimmen aufweisen, welche der Distanzen, eine Bewegungsdistanz von einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, zu einer niedrigsten Höhenposition unter einer Mehrzahl von Höhenpositionen des Messmoduls, die durch das Abbilden bestimmt werden, und eine Bewegungsdistanz von der anfänglichen Höhenposition zu einer höchsten Höhenposition, kürzer ist, in einem Fall, in dem der Höheneinstellprozess durchgeführt wird. Der Höheneinstellprozess kann das Messmodul (zumindest dessen Bildgebungseinheit) von der anfänglichen Höhenposition entweder in die niedrigste Höhenposition oder in die höchste Höhenposition mit der kürzeren Bewegungsdistanz bewegen.
Die Konfiguration des zuvor beschriebenen Aspekts 7 hat gleiche bzw. ähnliche Funktionen und vorteilhafte Effekte wie die des zuvor beschriebenen Aspekts 3.
Aspekt 8. Bei dem dreidimensionalen Messverfahren, das in einem der vorherigen Aspekte 5 bis 7 beschrieben ist, kann der Abbildungsprozess die Höhenposition des Messmoduls (zumindest dessen Bildgebungseinheit) auf das Messobjekt in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten abbilden, so dass das Messobjekt zumindest einen Tiefenschärfenbereich hat, der einen gesamten erforderlichen Fokussierbereich des Messobjekts aufweist.
Die Konfiguration des zuvor beschriebenen Aspekts 8 hat gleiche bzw. ähnliche Funktionen und vorteilhafte Effekte wie die des zuvor beschriebenen Aspekts 4.
Das vorherige „gemessenen Objekt“ ist zum Beispiel eine gedruckte Leiterplatte mit darauf aufgedruckter (oder aufgebrachter) Lötpaste. Die Verwendung der dreidimensionalen Messvorrichtung (des dreidimensionalen Messverfahrens), die in jedem der vorherigen Aspekte beschrieben ist, ermöglicht die Durchführung einer dreidimensionalen Messung in Bezug auf die Lötpaste, die auf die gedruckte Leiterplatte gedruckt ist oder dergleichen. Dies ermöglicht die Durchführung einer Beurteilung von guter/schlechter Qualität der Lötpaste basierend auf diesen Messwerten bei der Prüfung der Lötpaste. Diese Prüfung hat dementsprechend die zuvor beschriebenen Funktionen und vorteilhaften Effekte und ermöglicht es, die Beurteilung von guter/schlechter Qualität mit hoher Genauigkeit durchzuführen. Infolgedessen erzielt diese Konfiguration eine Verbesserung der Prüfgenauigkeit bei der Lötmittelprüfung.
Das zuvor beschriebene „vorgegebenes gemustertes Licht zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung“ ist zum Beispiel gemustertes Licht (Streifenmuster) mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer Streifenform (zum Beispiel in einer sinusförmigen Form). Die Bestrahlung mit einem solchen gemusterten Licht ermöglicht die Durchführung einer dreidimensionalen Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren. Infolgedessen wird dadurch eine Verbesserung der Messgenauigkeit bei der dreidimensionalen Messung und dergleichen erzielt.
In einer Konfiguration zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung basierend auf einer Differenz im Leuchtdichtewert unter einer Mehrzahl von Bilddaten, die durch Verwendung von gemustertem Licht mit unterschiedlichen Phasen aufgenommen und erhalten werden, wie im Fall des Phasenverschiebungsverfahrens, kann selbst ein geringfügiger Fehler des Leuchtdichtewerts die Messgenauigkeit sehr wahrscheinlich erheblich beeinflusst. Die Funktionen und die vorteilhaften Effekte der jeweiligen zuvor beschriebenen Aspekte sind somit bei der Konfiguration zum Durchführen der dreidimensionalen Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren effektiver. Insbesondere erfordert das gemusterte Licht mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer sinusförmigen Form eine höhere Genauigkeit, da diese Lichtintensitätsverteilung (Wellenform) leicht verformbar ist.
Das dreidimensionale Messmodul (der dreidimensionale Messprozess) in der dreidimensionalen Messvorrichtung (das dreidimensionale Messverfahren), das das Phasenverschiebungsverfahren verwendet, ist konfiguriert, um eine dreidimensionale Messung in Bezug auf ein Messobjekt durch das Phasenverschiebungsverfahren durchzuführen, basierend auf einer Mehrzahl von Bilddaten mit unterschiedlichen Lichtintensitätsverteilungen, die durch Bestrahlen des Messobjekts mit zum Beispiel vorgegebenen gemustertem Licht mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Phasen aufgenommen werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das die schematische Konfiguration einer Substratprüfvorrichtung darstellt;
2 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer gedruckten Leiterplatte;
3 ist eine schematische Draufsicht, welche die schematische Konfiguration der gedruckten Leiterplatte darstellt;
4 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration der Substratprüfvorrichtung darstellt;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Sichtfeld-Prüfprozess zeigt;
6 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Abbildungsbeziehung zwischen der Höhenposition eines Messkopfs und der Lötpaste darstellt, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist; und
7 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Abbildungsbeziehung zwischen der Höhenposition des Messkopfs und der Lötpaste darstellt, die das gemessene Ziel an der Höhenposition ist.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zuerst wird die Konfiguration einer gedruckten Leiterplatte 1, die ein gemessenes Objekt gemäß dem Ausführungsbeispiel ist, im Detail beschrieben (in Bezug auf 2 und 3). 2 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der gedruckten Leiterplatte 1. 3 ist eine schematische Draufsicht, welche die schematische Konfiguration der gedruckten Leiterplatte 1 darstellt.
Wie in 2 und 3 gezeigt, hat die gedruckte Leiterplatte 1 ein Elektrodenmuster 3A und Anschlussflächen 3B, die aus Kupferfolie hergestellt sind und die auf einer Oberfläche einer flachen plattenartigen Grundplatte 2 aus einem Glasepoxidharz ausgebildet sind. Ein anderer Teil der Oberfläche der Grundplatte 2 als die Anschlussflächen 3B und deren Ränder ist mit einer Schutzschicht 4 beschichtet. Lötpaste 5, die ein Messobjekt ist, wird auf die Anschlussflächen 3B gedruckt (oder aufgetragen).
Die gedruckte Leiterplatte 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist zum Beispiel eine fahrzeuginterne gedruckte Leiterplatte, die an einem Elektrofahrzeug angebracht bzw. montiert ist, und ist konfiguriert, um sowohl einen Leistungsschaltungsabschnitt PA, wie beispielsweise eine Wechselrichterschaltung, in dem elektronische Komponenten mit relativ hohem Laststromfluss angebracht sind, als auch einen Steuerschaltungsabschnitt PB aufzuweisen, wie beispielsweise eine Steuerschaltung zum Steuern des Leistungsschaltungsabschnitts PA, in dem elektronische Komponenten mit einem relativ geringen Signalstromfluss montiert sind.
Das Folgende beschreibt im Detail eine Substratprüfvorrichtung 10, welche die dreidimensionale Messvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel (wie in 1 gezeigt) bildet. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die schematische Konfiguration der Substratprüfvorrichtung 10 darstellt. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Links-Rechts-Richtung der Bogenoberfläche von 1 als „X-Achsenrichtung“ angegeben, eine Vorne-Hinten-Richtung der Bogenoberfläche wird als „Y-Achsenrichtung“ angegeben und eine Oben-Unten-Richtung der Bogenoberfläche (vertikale Richtung) wird als „Z-Achsen-Richtung“ angegeben.
Die Substratprüfvorrichtung 10 ist eine Lötdruckprüfvorrichtung, die konfiguriert ist, den Druckzustand von Lötpasten 5 zu prüfen, die auf der gedruckten Leiterplatte 1 gedruckt sind. Die Substratprüfvorrichtung 10 enthält einen Transportmechanismus 11, der konfiguriert ist, um zum Beispiel die gedruckte Leiterplatte 1 zu transportieren und zu positionieren; einen Messkopf 12 als das Messmodul, der konfiguriert ist, um eine Messung der gedruckten Leiterplatte 1 durchzuführen; und eine Steuervorrichtung 40 (in 4 gezeigt), die konfiguriert ist, um verschiedene Steuerungen in der Substratprüfvorrichtung 10 durchzuführen, zum Beispiel Antriebssteuerungen des Transportmechanismus 11 und des Messkopfs 12, Bildverarbeitung und arithmetische Operationen.
Der Transportmechanismus 11 enthält ein Paar Transportschienen 11a, die entlang einer Transportrichtung (Y-Achsenrichtung) der gedruckten Leiterplatte 1 angeordnet sind; ein endloses Transportband 11b, das relativ zu den jeweiligen Transportschienen 11a drehbar angeordnet ist; eine Antriebseinheit (nicht gezeigt), wie beispielsweise ein Motor, die konfiguriert ist, um das Transportband 11b anzutreiben; und einen (nicht gezeigten) Spannmechanismus, der konfiguriert ist, um die gedruckte Leiterplatte 1 an einer vorgegebenen Position zu positionieren. Der Transportmechanismus 11 wird von der Steuervorrichtung 40 angetrieben und gesteuert.
Die in die Substratprüfvorrichtung 10 der vorherigen Konfiguration eingebrachte gedruckte Leiterplatte 1 hat jeweilige Enden, die in die Transportschienen 11a gedrückt sind, in einer Breitenrichtung (X-Achsenrichtung) senkrecht zu der Transportrichtung, und sind auf dem Transportband 11b angebracht. Das Transportband 11b beginnt sich dann zu bewegen, um die gedruckte Leiterplatte 1 in eine vorgegebene Prüfposition zu transportieren. Wenn die gedruckte Leiterplatte 1 die Prüfposition erreicht, stoppt das Transportband 11 b und der Spannmechanismus wird betätigt. Dieser Vorgang des Spannmechanismus drückt das Transportband 11b nach oben und bewirkt, dass die jeweiligen Enden der gedruckten Leiterplatte 1 zwischen dem Transportband 11b und den oberen Seiten der Transportschienen 11a gehalten werden. Dadurch wird die gedruckte Leiterplatte 1 an der Prüfposition positioniert und fixiert. Wenn die Prüfung beendet ist, wird die Fixierung durch den Spannmechanismus gelöst und das Transportband 11b beginnt sich zu bewegen. Die gedruckte Leiterplatte 1 wird dann von der Substratprüfvorrichtung 10 getragen. Die Konfiguration des Transportmechanismus 11 ist jedoch nicht auf die vorherige Konfiguration beschränkt, sondern es kann eine andere Konfiguration verwendet werden.
Der Messkopf 12 ist oberhalb eines Transportweges der gedruckten Leiterplatte 1 (oberhalb des Paars von Transportschienen 11a) platziert. Der Messkopf 12 enthält eine Bestrahlungsvorrichtung 13, die konfiguriert ist, um einen vorgegebenen Prüfbereich W (in 3 gezeigt) auf der gedruckten Leiterplatte 1 schräg nach unten mit Schlitzlicht (Linienlicht) zu bestrahlen; eine Projektionsvorrichtung 14, die konfiguriert ist, um gemustertes Licht (im Folgenden als „Streifenmuster“ bezeichnet) mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer Streifenform schräg nach unten auf den vorgegebenen Prüfbereich W zu projizieren; eine Kamera 15 als die Bildgebungseinheit, die konfiguriert ist, um ein Bild des Prüfbereichs W, der mit dem Schlitzlicht bestrahlt wird, oder des Prüfbereichs W, auf den das Streifenmuster projiziert wird, von direkt oberhalb des Prüfbereichs W aufzunehmen; einen X-Achsen-Bewegungsmechanismus 16 (in 4 gezeigt), der konfiguriert ist, um den Messkopf 12 in der X-Achsenrichtung zu bewegen; einen Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 17 (in 4 gezeigt), der konfiguriert ist, um den Messkopf 12 in der Y-Achsenrichtung zu bewegen; und einen Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 (in 4 gezeigt), der konfiguriert ist, um den Messkopf 12 in der Z-Achsenrichtung zu bewegen. Der Messkopf 12 wird von der Steuervorrichtung 40 angetrieben und gesteuert.
Wie in 3 gezeigt, ist der vorgegebene Prüfbereich W auf der gedruckten Leiterplatte 1 ein Bereich unter einer Mehrzahl von Bereichen (Prüfbereiche W1, W2, W3 und W4), die vorab auf der gedruckten Leiterplatte 1 gemäß einem Bildgebungssichtfeld (Bildgebungsbereich) K der Kamera 15 festgelegt wurden. Dementsprechend ist die Größe des Prüfbereichs W ungefähr gleich der Größe des Bildgebungssichtfelds K der Kamera 15. Der „Prüfbereich W“ entspricht dem „Zielmessbereich“ gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Die Steuervorrichtung 40 treibt und steuert den X-Achsen-Bewegungsmechanismus 16 und den Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 17 an, um den Messkopf 12 (Bildgebungssichtfeld K) in eine Position über einem beliebigen Prüfbereich W auf der gedruckten Leiterplatte 1 zu bewegen, die an der Prüfposition positioniert und fixiert ist. Die Steuervorrichtung 40 ist konfiguriert, um einen Sichtfeld-Prüfprozess in Bezug auf jeden Prüfbereich W durchzuführen und dadurch eine Lötdruckprüfung in Bezug auf den gesamten Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 durchzuführen, während der Messkopf 12 sukzessive zu der Mehrzahl von Prüfbereichen W1 bis W4 bewegt wird, die auf der gedruckten Leiterplatte 1 festgelegt sind.
Darüber hinaus treibt und steuert die Steuervorrichtung 40 den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 an, um eine relative Höhenbeziehung zwischen dem Messkopf 12 (der Kamera 15) und der gedruckten Leiterplatte 1 zu ändern. Der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 und die Funktion der Steuervorrichtung 40 zum Antreiben und Steuern des Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 konfigurieren das „Höheneinstellmodul“ gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Die Bestrahlungsvorrichtung 13 ist dem Fachmann bekannt, so dass die detaillierte Darstellung weggelassen wird. Die Bestrahlungsvorrichtung 13 beinhaltet eine Lichtquelle, die konfiguriert ist, vorgegebenes Licht zu emittieren, einen Umwandlungsabschnitt, der konfiguriert ist, um das Licht von der Lichtquelle in Schlitzlicht umzuwandeln, und dergleichen, und wird von der Steuervorrichtung 40 angetrieben und gesteuert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Bestrahlungsvorrichtung 13 konfiguriert, um die Leiterplatte 1 schräg nach unten mit einer Mehrzahl von Linien leichten Lichts zu bestrahlen, die parallel zu der Y-Achsenrichtung sind. Die „Bestrahlungsvorrichtung 13“ konfiguriert die „erste Bestrahlungseinheit“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und das „Schlitzlicht“ entspricht dem „vorgegebenen Licht zum Durchführen einer Höhenmessung“.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Projektionsvorrichtung 14 eine Lichtquelle 19, die konfiguriert ist, um vorgegebenes Licht zu emittieren; eine Gitterplatte 20, die konfiguriert ist, um das Licht von der Lichtquelle 19 in ein Streifenmuster umzuwandeln; eine Projektionslinseneinheit 21 als ein optisches Projektionssystem, das konfiguriert ist, um ein Bild des von der Gitterplatte 20 erzeugten Streifenmusters auf der gedruckten Leiterplatte 1 zu erzeugen; und einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt), wie etwa beispielsweise ein piezoelektrisches Element, der konfiguriert ist, um die Gitterplatte 20 zu verrutschen und zu verschieben und die Phase des Streifenmusters zu verschieben, das auf die gedruckte Leiterplatte 1 projiziert wird. Die Projektionsvorrichtung 14 wird von der Steuervorrichtung 40 angetrieben und gesteuert.
Die Projektionsvorrichtung 14 ist so angeordnet, dass ihre optische Achse J1 parallel zu einer X-Z-Ebene ist und um einen vorgegebenen Winkel α (zum Beispiel 30 Grad) zu der Z-Achsenrichtung geneigt ist. Die „Projektionsvorrichtung 14“ konfiguriert die „zweite Bestrahlungseinheit“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und das „Streifenmuster“ entspricht dem „vorgegebenen gemusterten Licht zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung“.
Die Lichtquelle 19 ist durch eine Halogenlampe konfiguriert, um weißes Licht zu emittieren. Das von der Lichtquelle 19 emittierte Licht geht durch eine nicht dargestellte Vorverarbeitungslinsengruppe und dergleichen, um paralleles Licht zu werden, und dann im Zustand vom parallelen Licht entlang der optischen Achse J1 in die Gitterplatte 20 einzutreten. Die Lichtquelle 19 kann anstelle der Halogenlampe durch eine andere Lichtquelle, wie zum Beispiel eine weiße LED, konfiguriert sein.
Die Gitterplatte 20 wird durch Drucken (Aufdampfen) eines nicht dargestellten Gittermusters auf einem Basiselement ausgebildet, das in einer flachen plattenähnlichen Form oder in einer folienähnlichen Form aus einem vorgegebenen durchscheinenden Material (zum Beispiel Glas einem Acrylharz) ausgebildet ist. Das Gittermuster enthält Lichttransmissionsabschnitte, die linear entlang der Y-Achsenrichtung ausgebildet sind, um Licht mit einem vorgegebenen Transmissionsfaktor zu transmittieren bzw. zu übertragen, und Lichtabschirmungsabschnitte, die linear entlang der Y-Achsenrichtung ausgebildet sind, um zumindest einen Teil des Lichts zu blockieren, und ist konfiguriert um die Lichttransmissionsabschnitte und die Lichtabschirmungsabschnitte abwechselnd in der XZ-Ebene anzuordnen.
Die Projektionslinseneinheit 21 ist durch beidseitige telezentrische Linsen (beidseitiges telezentrisches optisches System) konfiguriert, die integral bzw. einstückig mit einer einfallsseitigen Linse und einer emissionsseitigen Linse vorgesehen sind. Zur Vereinfachung stellt 1 jedoch die Projektionslinseneinheit 21 als eine Linse dar.
Die einfallsseitige Linse ist konfiguriert, um das von der Gitterplatte 20 emittierte Licht (Streifenmuster) zu sammeln, und hat eine telezentrische Struktur, bei welcher der Hauptstrahl parallel zu der optischen Achse J1 auf der Einfallsseite geführt wird. Die emissionsseitige Linse ist konfiguriert, um ein Bild des Lichts (Streifenmuster) auszubilden, das durch die einfallsseitige Linse auf die gedruckte Leiterplatte 1 transmittiert, und hat eine telezentrische Struktur, bei welcher der Hauptstrahl parallel zu der optischen Achse J1 auf der Emissionsseite geführt wird.
In der Projektionsvorrichtung 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Gitterplatte 20 so festgelegt, um zu der optischen Achse J1 geneigt ist, so dass das auf die gedruckte Leiterplatte 1 projizierte Streifenmuster über den gesamten Projektionsbereich fokussiert wird (einen Bereich ungefähr identisch mit dem Bildgebungssichtfeld K gemäß dem Ausführungsbeispiel), d.h. so, dass die Gitterplatte 20 und eine Hauptebene der Projektionslinseneinheit 21 festgelegt sind, um die Scheimpflug-Bedingung relativ zu der gedruckten Leiterplatte 1 zu erfüllen (die Darstellung ist in 1 vereinfacht dargestellt).
Bei der Projektionsvorrichtung 14 der vorherigen Konfiguration tritt das von der Lichtquelle 19 emittierte Licht in die Gitterplatte 20 ein. Das durch die Gitterplatte 20 transmittierte Licht wird in Form eines Streifenmusters emittiert und wird über die Projektionslinseneinheit 21 auf die gedruckte Leiterplatte 1 projiziert. Die Konfiguration dieses Ausführungsbeispiels bewirkt dementsprechend, dass das Streifenmuster parallel zu der Transportrichtung (Y-Achsenrichtung) der gedruckten Leiterplatte 1 projiziert wird.
Das durch ein Netz bzw. Gitter hindurchtretende Licht ist im Allgemeinen kein perfekt paralleles Licht, sondern erzeugt aufgrund des Beugungseffekts oder dergleichen an der Grenze zwischen dem Lichttransmissionsabschnitt und dem Lichtabschirmungsabschnitt einen Zwischenabstufungsbereich an der Grenze zwischen einem „hellen Abschnitt“ und einem „dunklen Abschnitt“ des projizierten Streifenmusters. Dementsprechend ist das auf die gedruckte Leiterplatte 1 projizierte Streifenmuster gemustertes Licht mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer sinusförmigen Form entlang der Richtung (X-Achsenrichtung) senkrecht zu der Transportrichtung (Y-Achsenrichtung) der gedruckten Leiterplatte 1.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Kamera 15 ein Bildgebungselement 15a mit einer Lichtempfangsfläche mit einer Mehrzahl von Lichtempfangselementen, die zweidimensional angeordnet sind, und eine Bildgebungslinseneinheit 15b als ein optisches Bildgebungssystem, das konfiguriert ist, um ein Bild in dem Bildgebungssichtfeld K (der Prüfbereich W der gedruckten Leiterplatte 1 mit dem darauf projizierten Streifenmuster) auf dem Bildgebungselement 15a auszubilden. Die Kamera 15 hat eine optische Achse J2, die entlang der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) senkrecht zu einer oberen Fläche der gedruckten Leiterplatte 1 festgelegt ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird ein CCD-Flächensensor als das Bildgebungselement 15a verwendet.
Die Bildgebungslinseneinheit 15b ist durch beidseitige telezentrische Linsen (beidseitiges telezentrisches optisches System) konfiguriert, die integral bzw. einstückig mit einer objektseitigen Linse, einer Aperturblende, einer bildgebungsseitigen Linse und dergleichen vorgesehen sind. Zur Vereinfachung stellt 1 jedoch die Bildgebungslinseneinheit 15b als eine Linse dar.
Die objektseitige Linse ist konfiguriert, um das von der gedruckten Leiterplatte 1 reflektierte Licht zu sammeln, und hat eine telezentrische Struktur, bei welcher der Hauptstrahl parallel zu der optischen Achse J2 auf der Objektseite geführt wird. Die bildgebungsseitige Linse ist konfiguriert, um ein Bild des von der objektseitigen Linse emittierten und durch die Aperturblende transmittierten Licht auf der Lichtempfangsfläche des Bildgebungselements 15a auszubilden, und hat eine telezentrische Struktur, bei welcher der Hauptstrahl parallel zu der optischen Achse J2 auf der Bildgebungsseite geführt wird.
Die von der Kamera 15 aufgenommenen und erhaltenen Bilddaten werden gelegentlich in der Kamera 15 in ein digitales Signal umgewandelt, in Form des digitalen Signals in die Steuervorrichtung 40 eingegeben und in einer später beschriebenen Bilddatenspeichervorrichtung 44 gespeichert. Die Steuervorrichtung 40 führt eine Bildverarbeitung, arithmetische Operationen und dergleichen, die später beschrieben werden, basierend auf den Bilddaten durch.
Im Folgenden wird die elektrische Konfiguration der Steuervorrichtung 40 in Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration der Substratprüfvorrichtung 10 darstellt.
Wie in 4 gezeigt, enthält die Steuervorrichtung 40 einen Mikrocomputer 41, der konfiguriert ist, um die gesamte Substratprüfvorrichtung 10 zu steuern, eine Eingabevorrichtung 42, die durch eine Tastatur und eine Maus, durch ein Touchpanel oder dergleichen als eine „Eingabeeinheit“ konfiguriert ist, eine Anzeigevorrichtung 43, die als eine „Anzeigeeinheit“ konfiguriert ist, die einen Anzeigebildschirm wie beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre (CRT) oder einen Flüssigkristallbildschirm enthält, eine Bilddatenspeichervorrichtung 44, die konfiguriert ist, um Bilddaten und dergleichen zu speichern, die von der Kamera 15 aufgenommen und erhalten werden, ein Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 45, die konfiguriert ist, um Ergebnisse verschiedener Berechnungen zu speichern, zum Beispiel Ergebnisse einer dreidimensionalen Messung, die basierend auf den Bilddaten erhalten werden, und eine Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46, die konfiguriert ist, um verschiedene Informationen, wie beispielsweise Gerber-Daten, im Voraus zu speichern.
Der Mikrocomputer 41 enthält eine CPU 41a, die als arithmetische Vorrichtung dient, einen ROM 41b, der konfiguriert ist, um verschiedene Programme zu speichern, und einen RAM 41c, konfiguriert ist, um temporär verschiedene Daten zu speichern, wie beispielsweise Berechnungsdaten und Eingabe-/Ausgabedaten, und ist elektrisch mit den jeweiligen Vorrichtungen 42 bis 46 verbunden, wie zuvor beschrieben. Der Mikrocomputer 41 dient zum Steuern der Eingabe und der Ausgabe verschiedener Daten und Signale zu und von den jeweiligen Vorrichtungen 42 bis 46.
Die Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46 speichert zum Beispiel eine Mehrzahl von Prüfbereichen W1 bis W4, die auf der gedruckten Leiterplatte 1 festgelegt sind, und Informationen in Bezug auf eine Bewegungssequenz des Bildgebungssichtfeld K der Kamera 15 zu diesen Prüfbereichen W1 bis W4. Die „Bewegungssequenz des Bildgebungssichtfeld K“ bezeichnet hier, in welcher Reihenfolge das Bildgebungssichtfeld K der Kamera 15 in Bezug auf die Mehrzahl von Prüfbereichen W1 bis W4, die auf der gedruckten Leiterplatte 1 festgelegt sind, zu bewegen ist.
Die Mehrzahl von Prüfbereichen W (W1 bis W4 gemäß dem Ausführungsbeispiel) in Bezug auf die gedruckte Leiterplatte 1 und die Bewegungssequenz des Bildgebungssichtfeld K zu diesen Prüfbereichen W können im Voraus automatisch durch ein vorgegebenes Programm oder manuell durch einen Operator festgelegt werden, basierend auf den Gerber-Daten oder dergleichen.
Zum Beispiel ist ein dargestelltes Beispiel von 3 so festgelegt, um eine Prüfung im oberen rechten Prüfbereich W1 als den Startpunkt zu beginnen und um die Prüfung in Bezug auf die jeweiligen Prüfbereiche W durchzuführen, während das Bildgebungssichtfeld K in der Reihenfolge des „Prüfbereichs W1“ → des „Prüfbereichs W2“ → des „Prüfbereichs W3“ → des „Prüfbereichs W4“ bewegt wird. Dadurch wird der gesamte Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 geprüft.
Das Folgende beschreibt eine Prüfroutine der gedruckten Leiterplatte 1, die in der Substratprüfvorrichtung 10 durchgeführt wird. Diese Prüfroutine wird von der Steuervorrichtung 40 (dem Mikrocomputer 41) ausgeführt.
Wie zuvor beschrieben, führt die Steuervorrichtung 40, wenn die in die Substratprüfvorrichtung 10 transportierte gedruckte Leiterplatte 1 an einer vorgegebenen Prüfposition positioniert und fixiert ist, zuerst einen Positionserfassungsprozess der gedruckten Leiterplatte 1 durch.
Insbesondere erfasst die Steuervorrichtung 40 eine (nicht gezeigte) Positionierungsmarkierung, die auf der gedruckten Leiterplatte 1 vorgesehen ist, und berechnet Positionsinformationen der gedruckten Leiterplatte 1 (eine Neigung, eine Positionsfehlausrichtung und dergleichen) basierend auf Positionsinformationen (Koordinaten) der erfassten Markierung und Positionsinformationen (Koordinaten) der in den Gerber-Daten gespeicherten Markierung. Damit ist die Positionserfassung der gedruckten Leiterplatte 1 abgeschlossen. Die Steuervorrichtung 40 führt anschließend einen Korrekturprozess durch, um eine Fehlausrichtung in einer relativen Lagebeziehung zwischen dem Messkopf 12 (der Kamera 15) und der gedruckten Leiterplatte 1 basierend auf diesen Positionsinformationen der gedruckten Leiterplatte 1 zu korrigieren.
Die Steuervorrichtung 40 führt anschließend einen Bewegungsprozess durch, der den X-Achsen-Bewegungsmechanismus 16 und den Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 17 antreibt und steuert, um den Messkopf 12 in eine Position zu bewegen, die dem „ersten“ Prüfbereich W1 auf der gedruckten Leiterplatte 1 gemäß einer in der Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46 gespeicherten Prüfsequenz entspricht.
Wenn der Bewegungsprozess des Messkopfes 12 abgeschlossen ist und das Bildgebungssichtfeld K der Kamera 15 auf den „ersten“ Prüfbereich W1 auf der gedruckten Leiterplatte 1 eingestellt ist, führt die Steuervorrichtung 40 einen Sichtfeld-Prüfprozess in Bezug auf den Prüfbereich W1 fest. Die Details dieses Sichtfeld-Prüfprozess werden später beschrieben (dasselbe gilt für den Sichtfeld-Prüfprozess in Bezug auf die anderen Prüfbereiche W2, W3 und W4).
Nach Beendigung des Sichtfeld-Prüfprozesses in Bezug auf den „ersten“ Prüfbereich W1 auf der gedruckten Leiterplatte 1 beginnt die Steuervorrichtung 40 den Bewegungsprozess, um den Messkopf 12 in eine Position entsprechend dem „zweiten“ Prüfbereich W2 auf der gedruckten Leiterplatte 1 gemäß der in der Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46 gespeicherten Prüfsequenz zu bewegen.
Die Steuervorrichtung 40 führt in gleicher bzw. ähnlicher Weise den Sichtfeld-Prüfprozesses in Bezug auf den „zweiten“ bis „vierten“ Prüfbereich W2 bis W4 auf der gedruckten Leiterplatte 1 durch, um die Lötdruckprüfung in Bezug auf die gesamte gedruckte Leiterplatte 1 durchzuführen.
Der in Bezug auf jeden der Prüfbereiche W auf der gedruckten Leiterplatte 1 durchgeführte Sichtfeld-Prüfprozess wird unten im Detail in Bezug auf das Ablaufdiagramm von 5 beschrieben. Dieser Sichtfeld-Prüfprozess wird von der Steuervorrichtung 40 (dem Mikrocomputer 41) ausgeführt.
Die Steuervorrichtung 40 führt zuerst in Schritt S1 eine Höhenmessung des Prüfbereichs W durch. Eine Höhenposition in dem Prüfbereich W der gedruckten Leiterplatte 1 wird grob gemessen, indem die Höhenpositionen der Oberflächen der Anschlussflächen 3B und der Oberfläche der Schutzschicht 4 in dem Prüfbereich W gemessen werden. Der Prozess von Schritt S1 entspricht dem „Bereichshöhe-Erlangungsprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „Bereichshöhe-Erlangungsmodul“.
Insbesondere führt dieses Ausführungsbeispiel eine Höhenmessung durch eine bekannte Lichtschnitttechnik durch. Die Steuervorrichtung 40 steuert die Bestrahlungsvorrichtung 13 an, um den Prüfbereich W schräg nach unten mit mehreren parallel zueinander verlaufenden Schlitzlichtlinien zu bestrahlen, und nimmt mit der Kamera 15 ein Bild des Prüfbereichs W auf. Die Steuervorrichtung 40 analysiert das Bild des Schlitzlichts basierend auf von der Kamera 15 erhaltenen Bilddaten nach dem Triangulationsprinzip, um die Höhe des Prüfbereichs W (der gedruckten Leiterplatte 1) zu messen. Höheninformationen (verschiedene Informationen, wie beispielsweise die Höhe, die Wölbung und die Neigung), die in Bezug auf den Prüfbereich W erhalten werden, werden in der Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 45 gespeichert.
In Schritt S2 berechnet die Steuervorrichtung 40 anschließend eine Höhenposition der Oberfläche jeder Anschlussfläche 3B, die als Messreferenzoberfläche jeder Lötpaste 5 dient. Der Prozess von Schritt S2 entspricht dem „Referenzoberflächenhöhe-Erlangungsprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „Referenzoberflächenhöhe-Erlangungsmodul“.
Insbesondere berechnet die Steuervorrichtung 40 gemäß dem Ausführungsbeispiel grob Höhenpositionen der Oberflächen aller Anschlussflächen 3B, die in dem Prüfbereich W enthalten sind, indem sie verschiedene Informationen berücksichtigt, wie beispielsweise Gerver-Daten, die im Voraus in dem Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46 gespeichert sind, basierend auf den Höheninformationen des Prüfbereichs W, die in Schritt S1 erhalten werden. Die berechneten Höheninformationen der Oberflächen der jeweiligen Anschlussflächen 3B werden in der Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 45 gespeichert. Die Genauigkeit ist bei der Berechnung von Schritt S2 nicht erforderlich. Die Höhe der Oberfläche der Schutzschicht 4 in der Nähe der Anschlussfläche 3B kann somit als die Höhe der Messreferenzoberfläche ersetzt werden.
In Schritt S3 berechnet die Steuervorrichtung 40 anschließend einen erforderlichen Fokussierbereich, der für die Bildgebung eines gesamten Bereichs in der Höhenrichtung jeder Lötpaste 5 in dem Fokussierzustand erforderlich ist, in Bezug auf alle Lötpasten 5, die in dem Prüfbereich W enthalten sind. Der Prozess von Schritt S3 entspricht dem „Erforderlicher-Fokussierbereich-Spezifikationsprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „Erforderlicher-Fokussierbereich-Spezifikationsmodul“.
Insbesondere legt die Steuervorrichtung 40 zuerst die Höhenposition der Oberfläche jeder Anschlussfläche 3B, die in Schritt S2 erhalten wird, als einen unteren Grenzwert in dem erforderlichen Fokussierbereich der Lötpaste 5 fest, die auf die Anschlussfläche 3B gedruckt ist. Die Steuervorrichtung 40 legt anschließend einen Wert fest, der durch Addieren eines zulässigen Höhenmaximalwerts T (in 6 und 7 gezeigt) der im Voraus in der Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46 gespeicherten nicht-fehlerhaften Lötpaste 5 zu diesem unteren Grenzwert erhalten wird, als einen oberen Grenzwert in dem erforderlichen Fokussierbereich jeder Lötpaste 5.
In Schritt S4 bildet die Steuervorrichtung 40 anschließend die Höhenposition des Messkopfs 12 auf die Lötpaste 5 ab, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist. Der Prozess von Schritt S4 entspricht dem „Abbildungsprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „Abbildungsmodul“.
Insbesondere führt die Steuervorrichtung 40 das Abbilden basierend auf dem erforderlichen Fokussierbereichs jeder Lötpaste 5 durch, der in Schritt S3 erhalten wird, und einer Tiefenschärfe bzw. ein Tiefenschärfenbereich der Kamera 15, der im Voraus in der Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46 gespeichert wird.
Das Abbilden wird anhand von zwei Beispielen beschrieben, die in den 6 und 7 gezeigt sind. Die 6 und 7 sind schematische Diagramme, die Beispiele einer Abbildungsbeziehung zwischen der Höhenposition des Messkopfs 12 und der Lötpaste 5 darstellen, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist.
In 6 und 7 werden unter der Annahme, dass sich neun Lötpasten 5 (Lötpasten 5A bis 51) in einem vorgegebenen Prüfbereich W befinden, diese neun Lötpasten 5A bis 5I an entsprechenden Höhenpositionen angeordnet, wobei ihre Lagebeziehung in einer horizontalen Richtung (XY-Ebene) ignoriert wird.
In den 6 und 7 bezeichnet „Q0“ einen Tiefenschärfenbereich, wenn sich der auf den Prüfbereich W ausgerichtete Messkopf 12 in einer „anfänglichen Höhenposition“ befindet. In gleicher Weise bezeichnen „Q1“, „Q2“ und „Q3“ jeweils Tiefenschärfenbereiche, wenn sich der Messkopf 12 in einer „ersten Höhenposition“, in einer „zweiten Höhenposition“ und in einer „dritten Höhenposition“ in der Z-Achsenrichtung befindet.
In den dargestellten Beispielen der 6 und 7 wird das Abbilden so durchgeführt, dass vier Lötpasten 5A, 5B, 5C und 5D in dem Fokussierzustand mit dem Tiefenschärfenbereich Q1 abgebildet und gemessen werden können, wenn sich der Messkopf 12 in der „erste Höhenposition“ befindet, zwei Lötpasten 5E und 5F in dem Fokussierzustand mit dem Tiefenschärfenbereich Q2 abgebildet und gemessen werden können, wenn sich der Messkopf 12 in der „zweiten Höhenposition“ befindet, und drei Lötpasten 5G, 5H und 5I in dem Fokussierzustand mit dem Tiefenschärfenbereich Q3 abgebildet und gemessen werden können, wenn sich der Messkopf 12 in der „dritten Höhenposition“ befindet.
In Schritt S5 berücksichtigt die Steuervorrichtung 40 anschließend das Ergebnis der in Schritt S4 durchgeführten Abbildung und bestimmt, ob die später beschriebene erforderliche Anzahl von Malen der „Lötmessungen (dreidimensionale Messung der Lötpaste 5 durch Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens), in dem Prüfbereich W erhöht wird, wenn die „Lötmessung“ an der aktuellen Höhenposition des Messkopfs 12 durchgeführt wird, d.h. in der „anfänglichen Höhenposition“ des Messkopfs 12, der auf den Prüfbereich W ausgerichtet ist.
Der Prozess von Schritt S5 entspricht dem „Frequenzbestimmungsprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „Frequenzbestimmungsmodul“.
Im Fall einer positiven Bestimmung, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ erhöht wird, schreitet die Steuervorrichtung 40 zu Schritt S8 voran. Im Falle einer negativen Bestimmung, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ nicht erhöht wird, schreitet die Steuervorrichtung 40 dagegen zu Schritt S6 voran.
In Schritt S6 führt die Steuervorrichtung 40 eine erste „Lötmessung“ an der aktuellen Höhenposition (an der anfänglichen Höhenposition) durch.
In dem Beispiel von 6 (Fall 1) befinden sich die Lötpasten 5E und 5F in einem solchen Zustand, um in dem Fokussierzustand abbildbar und messbar zu sein, während der Messkopf 12 in der „anfänglichen Höhenposition“ gehalten wird. In diesem Fall führt der Messkopf 12 eine „Lötmessung (erste Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5E und 5F durch, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q0“ in der „anfänglichen Höhenposition“ vorhanden sind.
Danach kann in dem Beispiel von 6 (Fall 1) der Messkopf 12 zum Beispiel in die „erste Höhenposition“ bewegt werden, um eine „Lötmessung (zweite Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5A, 5B, 5C und 5D durchzuführen, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q1“ vorhanden sind, und kann anschließend in die „dritte Höhenposition“ bewegt werden, um eine „Lötmessung (dritte Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5G, 5H und 5I durchzuführen, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q3“ vorhanden sind.
In dem Beispiel von 6 (Fall 1) wird dadurch der Prozess des Bewegens des Messkopfs 12 in die „zweite Höhenposition“ ausgelassen und die Frequenz der Bewegung in der Z-Achsenrichtung (die Anzahl von Malen der Höheneinstellungen) wird um eins verringert. In diesem Fall wird gemäß dem Ausführungsbeispiel in Schritt S5 eine negative Bestimmung durchgeführt (es wird bestimmt, dass die Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ nicht erhöht wird).
In dem Beispiel von 7 (Fall 2) befinden sich dagegen, während der Messkopf 12 in der „anfänglichen Höhenposition“ gehalten wird, drei Lötpasten 5C, 5D und 5E in einem solchen Zustand, um abbildbar und messbar in dem Fokussierzustand zu sein.
In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass der Messkopf 12 eine „Lötmessung (erste Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die drei Lötpasten 5C, 5D und 5E durchführt, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q0“ in der „anfänglichen Höhenposition“ vorhanden sind. Der Messkopf 12 wird dann zum Beispiel in die „erste Höhenposition“ bewegt und führt eine „Lötmessung (zweite Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5A und 5B durch, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q1“ vorhanden sind. Danach muss jedoch der Messkopf 12 in die „zweite Höhenposition“ bewegt werden und eine „Lötmessung (dritte Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpaste 5F durchführen, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q2“ vorhanden ist, und muss des Weiteren in die „dritte Höhenposition“ bewegt werden und eine „Lötmessung (vierte Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5G, 5H und 5I durchführen, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q3“ vorhanden sind. Dies erhöht die erforderliche Anzahl von Malen von „Lötmessungen“ auf viermal.
In diesem Fall wird gemäß dem Ausführungsbeispiel in Schritt S5 eine positive Bestimmung getroffen (es wird bestimmt, dass die Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ erhöht wird). Im Beispiel von 7 (Fall 2) bewirkt der Prozess von Schritt S5, dass der Messkopf 12 zum Beispiel in die „erste Höhenposition“ bewegt wird und eine „Lötmessung“ (erste Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5A, 5B, 5C und 5D durchführt, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q1“ vorhanden sind, ohne eine „Lötmessung“ in Bezug auf den „Tiefenschärfenbereich Q0“ in der anfänglichen Höhenposition“ durchzuführen. Anschließend wird der Messkopf 12 in die „zweite Höhenposition“ bewegt und führt eine „Lötmessung (zweite Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5E und 5F durch, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q2“ vorhanden sind. Der Messkopf 12 wird des Weiteren in die „dritte Höhenposition“ bewegt und führt eine „Lötmessung (dritte Lötmessung in diesem Prüfbereich W)“ in Bezug auf die Lötpasten 5G, 5H und 5I durch, die in dem „Tiefenschärfenbereich Q3“ vorhandenen sind. Dementsprechend ist die erforderliche Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ dreimal.
In Schritt S7 nach dem Schritt S6 bestimmt die Steuervorrichtung 40, ob die „Lötmessung“ in Bezug auf alle in dem Prüfbereich W enthaltenen Lötpasten 5 abgeschlossen ist. Insbesondere bestimmt die Steuervorrichtung 40, ob eine „Lötmessung“, die von dem Messkopf 12 in dem „Tiefenschärfenbereich Q0“ in der „anfänglichen Höhenposition“ durchgeführt wird, die „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in der Prüfbereich W abschließt.
Im Fall einer positiven Bestimmung, d.h. wenn die „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten in dem Prüfbereich W abgeschlossen ist, beendet die Steuervorrichtung 40 diesen Prozess. Im Falle einer negativen Bestimmung in Schritt S7, d.h. wenn die „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten in dem Prüfbereich W noch nicht abgeschlossen ist, schreitet die Steuervorrichtung 40 dagegen zu Schritt S8 voran.
In Schritt S8 bestimmt die Steuervorrichtung 40, ob eine Höheneinstellung des Messkopfs 12 mehrmals zum Messen von ungemessenen Lötpasten 5 erforderlich ist.
Im Fall einer positiven Bestimmung, d.h. wenn eine Höheneinstellung des Messkopfes 12 mehrmals erforderlich ist, schreitet die Steuervorrichtung 40 zu Schritt S11 voran. Im Falle einer negativen Bestimmung, d.h. wenn eine Höheneinstellung des Messkopfes 12 nur einmal erforderlich ist, schreitet die Steuervorrichtung 40 dagegen zu Schritt S9 voran.
In Schritt S9 treibt und steuert die Steuervorrichtung 40 den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 an, um den Messkopf 12 in eine vorgegebene Höhenposition zu bewegen und den Messkopf 12 in der vorgegebenen Höhenposition zu positionieren. Im nachfolgenden Schritt S10 führt die Steuervorrichtung 40 eine „Lötmessung“ in Bezug auf ungemessene Lötpasten 5 in dieser Höhenposition durch und beendet dann diesen Prozess. Die Details der „Lötmessung“ werden später beschrieben.
Der Prozess von Schritt S9 (dasselbe gilt für die später beschriebenen Schritte S12, S14 und S16) entspricht dem „Höheneinstellprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „Höheneinstellmodul“. Der Prozess (Lötmessung) von Schritt S10 (dasselbe gilt für die später beschriebenen Schritte S13, S15 und S17) entspricht dem „dreidimensionalen Messprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „dreidimensionale Messmodul“.
In Schritt S11, zu dem die Steuervorrichtung 40 als Reaktion auf eine positive Bestimmung in Schritt S8 voranschreitet, bestimmt die Steuervorrichtung 40 dagegen, ob eine Bewegungsdistanz des Messkopfs 12 von der aktuellen Höhenposition des Messkopfs 12, d.h. von der „anfänglichen Höhenposition“ des Messkopfs 12, der auf den Prüfbereich W ausgerichtet ist, zu einer am niedrigsten gelegenen Höhenposition (niedrigste Höhenposition) unter einer Mehrzahl von Höhenpositionen des Messkopfs 12, die wie zuvor beschrieben durch das Abbilden in Schritt S4 bestimmt werden, kürzer ist als eine Bewegungsdistanz des Messkopfs 12 von der aktuellen Höhenposition des Messkopfs 12 zu einer am höchsten gelegenen Höhenposition (höchste Höhenposition).
Die Bewegungsdistanz des nacheinander in der Z-Achsenrichtung nach oben bewegten Messkopfs 12 von der niedrigsten Höhenposition zu jeder der Mehrzahl von Höhenpositionen, die durch das Abbilden bestimmt wird, ist gleich der Bewegungsdistanz des nacheinander in der Z-Achsenrichtung nach unten bewegten Messkopfs 12 von der höchsten Höhenposition aus. Dementsprechend verkürzt das Bewegen zu der Höhenposition mit der kürzeren Bewegungsdistanz von der „anfänglichen Höhenposition“ zwischen der niedrigsten Höhenposition und der höchsten Höhenposition die Summe der Bewegungsdistanzen (Gesamtbewegungsdistanz) des Messkopfs 12, der sich bis zum Abschluss der „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W bewegt.
Der Prozess von Schritt S11 entspricht dem „Distanzbestimmungsprozess“ gemäß dem Ausführungsbeispiel, und die Funktion der Steuervorrichtung 40, die diesen Prozess durchführt, konfiguriert das „Distanzbestimmungsmodul“.
Im Fall einer positiven Bestimmung, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Bewegungsdistanz des Messkopfs 12 zu der niedrigsten Höhenposition kürzer ist, schreitet die Steuervorrichtung 40 zu Schritt S12 voran.
Die Steuervorrichtung 40 treibt und steuert den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 an, um den Messkopf 12 in die niedrigste Höhenposition zu bewegen und den Messkopf 12 in dieser niedrigsten Höhenposition in Schritt S12 zu positionieren und führt eine „Lötmessung“ in dieser niedrigsten Höhenposition im nachfolgenden Schritt S13 durch. Die Steuervorrichtung 40 schreitet anschließend zu Schritt S16 voran.
Im Fall einer negativen Bestimmung in Schritt S11, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Bewegungsdistanz des Messkopfs 12 zu der höchsten Höhenposition kürzer ist, schreitet die Steuervorrichtung zu Schritt S14 voran.
Die Steuervorrichtung 40 treibt und steuert den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 an, um den Messkopf 12 in die höchste Höhenposition zu bewegen und den Messkopf 12 in dieser höchsten Höhenposition in Schritt S14 zu positionieren und führt eine „Lötmessung“ in dieser höchsten Höhenposition im nachfolgenden Schritt S15 durch. Die Steuervorrichtung 40 schreitet anschließend zu Schritt S16 voran.
In beiden Beispielen der 6 und 7 (sowohl im Fall 1 als auch 2) wird der Messkopf 12 in die „erste Höhenposition“ bewegt, die näher an der „anfänglichen Höhenposition“ liegt, und führt eine „Lötmessung“ in Bezug auf den „Tiefenschärfenbereich Q1“ durch.
Es wird hier angenommen, dass der Messkopf 12 in die „dritte Höhenposition“, die weiter von der „anfänglichen Höhenposition“ entfernt ist, bewegt wird und eine „Lötmessung“ in Bezug auf den „Tiefenschärfenbereich Q3“ durchführt. Dies erhöht die Gesamtbewegungsdistanz des Messkopfes 12, der sich bis zum Abschluss der „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W bewegt.
Die Steuervorrichtung 40 treibt und steuert den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 an, um den Messkopf 12 in eine nicht gemessene Höhenposition zu bewegen, die der aktuellen Höhenposition am nächsten ist, und positioniert den Messkopf 12 in dieser Höhenposition in Schritt S16 und führt in dieser Höhenposition im nachfolgenden Schritt S17 eine „Lötmessung“ durch. Die Steuervorrichtung 40 schreitet anschließend zu Schritt S18 voran.
In Schritt S18 bestimmt die Steuervorrichtung 40, ob die „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W abgeschlossen wurde. In dem Fall einer positiven Bestimmung, d.h. wenn die „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W abgeschlossen ist, beendet die Steuervorrichtung 40 diesen Prozess.
Im Falle einer negativen Bestimmung in Schritt S18, d.h. wenn die „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W noch nicht abgeschlossen ist, wiederholt die Steuervorrichtung 40 dagegen die Reihe von den zuvor beschriebenen Verarbeitungen bis zum Abschluss der „Lötmessung“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W.
Das Folgende beschreibt im Detail die „Lötmessung (dreidimensionale Messung der Lötpaste 5 durch Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens)“, die in Schritt S10 durchgeführt wird, und andere zuvor beschriebene Schritte.
Die Prozedur der „Lötmessung“ gemäß dem Ausführungsbeispiel führt den Bildgebungsprozess in Bezug auf den Prüfbereich W viermal mit Streifenmustern mit unterschiedlichen Phasen durch, während die Phase des Streifenmusters, das von der Projektionsvorrichtung 14 projiziert wird, geändert wird. Das Verfahren erhält dementsprechend vier unterschiedliche Bilddaten mit unterschiedlichen Lichtintensitätsverteilungen. Dieses Verfahren wird im Folgenden im Detail beschrieben.
Wie zuvor beschrieben, verrutscht und verschiebt die Steuervorrichtung 40 nach Abschluss der Höheneinstellung des Messkopfs 12 in einem vorgegebenen Prüfbereich W zuerst die Gitterplatte 20 der Projektionsvorrichtung 14, um die Position eines in der Gitterplatte 20 ausgebildeten Gittermusters in eine vorgegebene Referenzposition festzulegen (zum Beispiel die Position einer Phase „0 Grad“).
Nach Abschluss der Positionierung der Gitterplatte 20 schaltet die Steuervorrichtung 40 die Lichtquelle 19 der Projektionsvorrichtung 14 ein, um ein vorgegebenes Streifenmuster zu projizieren, und treibt und steuert die Kamera 15 an, um einen ersten Bildgebungsprozess unter dem vorgegebenen Streifenmuster durchzuführen.
Danach schaltet die Steuervorrichtung 40 gleichzeitig mit der Beendigung des ersten Bildgebungsprozesses unter dem vorgegebenen Streifenmuster die Lichtquelle 19 aus und verrutscht und verschiebt die Gitterplatte 20. Insbesondere verrutscht und verschiebt die Steuervorrichtung 40 die Position des in der Gitterplatte 20 ausgebildeten Gittermusters von der Referenzposition in eine zweite Position, bei der die Phase des Streifenmusters um eine 1/4 Teilung (90 Grad) verschoben ist.
Nach Abschluss des Verrutschens und Verschiebens der Gitterplatte 20 schaltet die Steuervorrichtung 40 die Lichtquelle 19 ein, um ein vorgegebenes Streifenmuster zu projizieren, und treibt und steuert die Kamera 15 an, um einen zweiten Bildgebungsprozess unter dem vorgegebenen Streifenmuster durchzuführen.
Danach wiederholt die Steuervorrichtung 40 eine ähnliche Reihe von Verarbeitungen, um vier unterschiedliche Bilddaten mit unterschiedlichen Lichtintensitätsverteilungen unter Streifenmustern mit unterschiedlichen Phasen um jeweils 90 Grad (jeweils um 1/4 Teilung) zu erhalten. Dementsprechend erhält die Steuervorrichtung 40 vier verschiedene Bilddaten, bei denen die Phase des Streifenmusters mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer sinusförmigen Form jeweils um 90 Grad verschoben ist.
Die Steuervorrichtung 40 führt anschließend eine dreidimensionale Messung (Höhenmessung an jeder Koordinatenposition) in Bezug auf jede Lötpaste 5 durch, die ein gemessenes Ziel an einer vorgegebenen Höhenposition ist, basierend auf vier verschiedenen Bilddaten, die wie zuvor beschrieben in Bezug auf die vorgegebene Höhenposition (vier verschiedene Leuchtdichtewerte an jeder Koordinatenposition) durch ein bekanntes Phasenverschiebungsverfahren erhalten werden. Die Ergebnisse dieser dreidimensionalen Messung werden in der Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 45 gespeichert.
Das bekannte Phasenverschiebungsverfahren wird nachfolgend beschrieben. Lichtintensitäten (Leuchtdichtewerte) 10, 11, 12 und 13 der zuvor beschriebenen vier verschiedenen Bilddaten an einer vorgegebenen Koordinatenposition auf der gedruckten Leiterplatte 1 werden jeweils durch die Ausdrücke (1), (2), (3) und (4) nachfolgend angegeben:
$I 0 = α sin θ + β$
$I 1 = α sin (θ + 90 °) + β=α cos θ + β$
$I 2 = α sin (θ + 180 °) + β= - α sin θ + β$
$I 3 = α sin (θ + 270 °) + β= - α cos θ + β$
wobei α eine Verstärkung bezeichnet, β einen Offset bezeichnet und θ eine Phase des Streifenmusters bezeichnet.
Das Lösen der zuvor angegebenen Ausdrücke (1), (2), (3) und (4) in Bezug auf die Phase θ liefert den nachfolgend angegebenen Ausdruck (5)::
$θ = {tan}^{- 1} {(I 0 - I 2) / (I 1 - I 3)}$
Die Verwendung der wie zuvor beschrieben berechneten Phase θ ermöglicht es, die Höhe (Z) an jeder Koordinatenposition (X, Y) auf der gedruckten Leiterplatte 1 basierend auf dem Prinzip der Triangulation zu bestimmen.
Die Steuervorrichtung 40 führt anschließend basierend auf den Ergebnissen der dreidimensionalen Messung (Höhendaten an jeder Koordinatenposition), die wie zuvor beschrieben erhalten werden, einen Beurteilungsprozess von guter/schlechter Qualität des Druckzustands jeder Lötpaste 5 durch. Insbesondere erfasst die Steuervorrichtung 40 einen Druckbereich jeder Lötpaste 5, der um eine vorgegebene Länge oder mehr als ein Referenzwert höher ist, der für jede Anschlussfläche 3B (eine Anschlussfläche für den Leistungsschaltungsabschnitt PA oder eine Anschlussfläche für den Steuerschaltungsabschnitt PB) bestimmt wird, basierend auf dem Messergebnis der Lötpaste 5, das wie zuvor beschrieben erhalten wird, und integriert die Höhen an jeweiligen Stellen in diesem erfassten Bereich, um die Druckmenge der Lötpaste 5 zu berechnen.
Die Steuervorrichtung 40 vergleicht anschließend Daten, wie beispielsweise die Position, den Bereich und die Höhe oder die Menge jeder Lötpaste 5, die wie zuvor beschrieben bestimmt werden, mit Referenzdaten (zum Beispiel Gerber-Daten), die im Voraus in der Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung 46 gespeichert sind, und bestimmt, ob der Druckzustand der Lötpaste 5 gut oder schlecht ist, basierend darauf, ob das Ergebnis dieses Vergleichs in einem zulässigen Bereich liegt. Die Ergebnisse der Bewertung von guter/schlechter Qualität der jeweiligen Lötpasten 5 werden in der Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung 45 gespeichert.
Wenn die „Lötmessung (einschließlich der Beurteilung von guter/schlechter Qualität)“ in Bezug auf alle Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W abgeschlossen ist und der Sichtfeld-Prüfprozess in Bezug auf den Prüfbereich W beendet ist, bewegt die Steuervorrichtung 40 den Messkopf 12 in einen nächsten Prüfbereich W. Danach wird die vorherige Reihe von Verarbeitungen in Bezug auf alle Prüfbereiche W1 bis S4 auf der gedruckten Leiterplatte 1 wiederholt durchgeführt. Damit ist die Lötdruckprüfung in Bezug auf die gesamte gedruckte Leiterplatte 1 beendet.
Wie zuvor im Detail beschrieben, ist dieses Ausführungsbeispiel konfiguriert, eine Höheneinstellung des Messkopfs 12 während des Prozesses des Durchführens einer dreidimensionalen Messung jeder Lötpaste 5 (Lötmessung) in einem vorgegebenen Prüfbereich W auf der gedruckten Leiterplatte 1 durchzuführen.
Insbesondere bestrahlt die Konfiguration des Ausführungsbeispiels einen Prüfbereich W mit Schlitzlicht von der Bestrahlungsvorrichtung 13 und misst die Höhe des Prüfbereichs W. Die Konfiguration des Ausführungsbeispiels bestimmt anschließend die Höhe der Oberfläche jeder Anschlussfläche 3B, die als eine Messreferenzoberfläche jeder der in dem Prüfbereich W enthaltenen Lötpasten 5 dient, basierend auf dieser Höheninformation des Prüfbereichs W, und spezifiziert einen erforderlichen Fokussierbereich, der für die Bildgebung des gesamten Bereichs in Höhenrichtung jeder Lötpaste 5 im Fokussierzustand erforderlich ist.
Die Konfiguration des Ausführungsbeispiels bildet anschließend die Höhenposition des Messkopfs 12 auf jede Lötpaste 5 ab, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist, basierend auf den erforderlichen Fokussierbereichen der jeweiligen Lötpasten 5 und der Tiefenschärfe bzw.dem Tiefenschärfenbereich der Kamera 15. Die Konfiguration des Ausführungsbeispiels bewegt den Messkopf 12 sukzessive zu einer vorgegebenen Höhenposition, die durch das Abbilden bestimmt wird, und führt eine Lötmessung in Bezug auf jede Lötpaste 5 durch, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist.
Diese Konfiguration ermöglicht das Durchführen einer dreidimensionalen Messung durch Verwendung von Bilddaten, die in dem geeigneten Fokussierzustand in Bezug auf alle Lötpasten 5 aufgenommen werden, die in einem Prüfbereich W enthalten sind (in einem Höhenbereich von der Lötpaste 5, die sich an der niedrigsten Position befindet, bis zu der Lötpaste 5, die sich an der höchsten Position befindet). Infolgedessen wird eine Verbesserung der Messgenauigkeit und dergleichen erzielt.
Darüber hinaus ist das Ausführungsbeispiel in dem Prozess des Abbildens der Höhenposition des Messkopfs 12 zu jeder Lötpaste 5, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist (Schritt S4), so konfiguriert, um das Abbilden so durchzuführen, dass dort zumindest ein Tiefenschärfenbereich der Kamera 15 ist, einschließlich eines gesamten erforderlichen Fokussierbereichs jeder der Mehrzahl von Lötpasten 5 in dem dargestellten Beispiel der 6 und 7.
Diese Konfiguration ermöglicht, dass eine dreidimensionale Messung (Lötmessung) in Bezug auf die Gesamtheit in der Höhenrichtung der Lötpaste 5 gleichzeitig zumindest einmal durchgeführt wird, ohne die Lötpaste 5 in der Höhenrichtung zu teilen. Dadurch wird eine Verbesserung der Messgenauigkeit erzielt. Dadurch wird eine Verbesserung der Messgenauigkeit erzielt.
Darüber hinaus ist das Ausführungsbeispiel konfiguriert, um zu bestimmen, ob die erforderliche Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ in einem Prüfbereich W erhöht wird oder nicht, wenn die „Lötmessung“ an der „anfänglichen Höhenposition“ des Messkopfs 12 durchgeführt wird, der auf den Prüfbereich W ausgerichtet ist (Schritt S5), und führt eine erste „Lötmessung“ an der „anfänglichen Höhenposition“ durch (Schritt S6), wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ nicht erhöht wird.
Diese Konfiguration verringert die Bewegungsfrequenz in der Höhenrichtung des Messkopfs 12 (die Anzahl von Malen der Höheneinstellung) um eins. Dies verkürzt entsprechend die Gesamtmesszeit in Bezug auf einen Prüfbereich W.
Zusätzlich ist, in einem Fall, in dem eine Höheneinstellung mehrmals von der „anfänglichen Höhenposition“ des Messkopfes 12, der auf den Prüfbereich W ausgerichtet ist, erforderlich ist (Schritt S8), das Ausführungsbeispiel zusätzlich so konfiguriert, um zu bestimmen, welche der Distanzen, die Bewegungsdistanz des Messkopf 12 zu der niedrigsten Höhenposition unter der Mehrzahl von Höhenpositionen als das Bewegungsziel, und die Bewegungsdistanz zu der höchsten Höhenposition, kürzer ist (Schritt S11), und um den Messkopf 12 in die Höhenposition mit der kürzeren Distanz zu bewegen (Schritte S12 und S14).
Diese Konfiguration verkürzt die erforderliche Gesamtbewegungsdistanz in der Höhenrichtung bis zum Abschluss der Messung aller Lötpasten 5, die in einem Prüfbereich W enthalten sind. Infolgedessen verkürzt dies die Gesamtmesszeit in Bezug auf einen Prüfbereich W.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibung des vorherigen Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch durch nachfolgend beschriebene Konfigurationen implementiert werden. Die vorliegende Offenbarung kann Des Weiteren durch andere Anwendungen und andere Abwandlungen implementiert werden, die nachfolgend nicht speziell beschrieben werden.
(a) Das vorherige Ausführungsbeispiel beschreibt die Anwendung der dreidimensionalen Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Substratprüfvorrichtung 10 (Lötdruckprüfvorrichtung), die konfiguriert ist, den Druckzustand der auf der gedruckten Leiterplatte 1 gedruckten Lötpasten 5 zu prüfen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern kann auf eine Vorrichtung angewendet werden, die konfiguriert ist, ein anderes Objekt zu prüfen, zum Beispiel eine elektronische Komponente, die auf einer gedruckten Leiterplatte angebracht ist. Eine Abwandlung kann konfiguriert sein, um eine dreidimensionale Messung eines Objekts, das sich von einem Substrat unterscheidet, als das gemessene Objekt durchzuführen.
(b) Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, die vier Prüfbereiche W1 bis W4 auf der gedruckten Leiterplatte 1 als den Zielmessbereich gemäß dem Bildgebungssichtfeld K der Kamera 15 festzulegen. Die Festlegung des Zielmessbereichs ist nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann der gesamte Bereich der gedruckten Leiterplatte 1 als ein Zielmessbereich festgelegt werden.
Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um eine Prüfung des gesamten Bereichs der gedruckten Leiterplatte 1 durchzuführen, indem der Messkopf 12 nacheinander in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung zu den vier Prüfbereichen W1 bis W4 auf der gedruckten Leiterplatte 1 bewegt wird, die an der vorgegebenen Position fixiert ist. Diese Konfiguration ist jedoch nicht wesentlich. Eine abgewandelte Konfiguration kann eine Prüfung des gesamten Bereichs der gedruckten Leiterplatte 1 durchführen, indem die gedruckte Leiterplatte 1 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung in dem Zustand bewegt wird, in dem der Messkopf 12 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung fixiert ist.
(c) Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die vier unterschiedlichen Bilddaten mit den Streifenmustern, die jeweils um 90 Grad unterschiedliche Phasen haben, während des Prozesses des Durchführens einer dreidimensionalen Messung (Lötmessung) durch das Phasenverschiebungsverfahren zu erhalten. Weder die Anzahl von Malen der Phasenverschiebung noch der Betrag der Phasenverschiebung sind auf diese Konfiguration beschränkt. Eine andere Anzahl von Malen der Phasenverschiebung und ein anderer Betrag der Phasenverschiebung, die eine dreidimensionale Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren ermöglichen, können ebenso verwendet werden.
Zum Beispiel kann eine Abwandlung konfiguriert sein, um drei verschiedene Bilddaten mit jeweils unterschiedlichen Phasen um 120 Grad (oder 90 Grad) zu erhalten und eine dreidimensionale Messung durchzuführen. In einem anderen Beispiel kann eine Abwandlung konfiguriert sein, um zwei verschiedene Bilddaten mit jeweils unterschiedlichen Phasen um 180 Grad (oder 90 Grad) zu erhalten und eine dreidimensionale Messung durchzuführen.
(d) Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um das gemusterte Licht mit der Lichtintensitätsverteilung in der sinusförmigen Form beim Durchführen einer dreidimensionalen Messung durch das Phasenverschiebungsverfahren zu projizieren. Diese Konfiguration ist jedoch nicht wesentlich. Eine Abwandlung kann konfiguriert sein, um gemustertes Licht mit einer Lichtintensitätsverteilung in einer nicht-sinusförmigen Form zu projizieren, wie beispielsweise einer rechteckigen Wellenform oder einer dreieckigen Wellenform.
Die dreidimensionale Messung mit der Projektion des gemusterten Lichts mit der Lichtintensitätsverteilung in der sinusförmigen Form hat jedoch die höhere Messgenauigkeit als die dreidimensionale Messung mit einer Projektion des gemusterten Lichts mit der Lichtintensitätsverteilung in der nicht-sinusförmigen Form. Dementsprechend ist es im Hinblick auf die Verbesserung der Messgenauigkeit bevorzugt, die Konfiguration zum Durchführen der dreidimensionalen Messung mit der Projektion des gemusterten Lichts mit der Lichtintensitätsverteilung in der sinusförmigen Form zu verwenden.
(e) Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um das Streifenmuster auf die gedruckte Leiterplatte 1 zu projizieren und um eine dreidimensionale Messung in Bezug auf die Lötpasten 5 durch das Phasenverschiebungsverfahren durchzuführen. Diese Konfiguration ist jedoch nicht wesentlich. Eine Abwandlung kann konfiguriert sein, um eine dreidimensionale Messung durch eine andere dreidimensionale Messtechnik (Musterprojektionsverfahren) durchzuführen, zum Beispiel ein Raumcodierungsverfahren oder ein Moire-Verfahren. Im Fall der Messung eines kleinen Messobjekts, wie beispielsweise der Lötpaste 5, ist es jedoch vorzuziehen, eine Messtechnik mit hoher Messgenauigkeit zu verwenden, wie beispielsweise das Phasenverschiebungsverfahren.
(f) Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die gedruckte Leiterplatte 1 mit Schlitzlicht zu bestrahlen und eine Höhenmessung des Prüfbereichs W (der gedruckten Leiterplatte 1) durch die Lichtschnitttechnik durchzuführen. Das Verfahren der Höhenmessung des Prüfbereichs W ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
Für die Höhenmessung kann auch eine andere Messtechnik als die Lichtschnitttechnik verwendet werden; zum Beispiel kann ein Laserpointer von der Bestrahlungsvorrichtung 13 abgestrahlt werden oder gemustertes Licht mit einer längeren Periode von Streifen (mehr spärliche Streifen) als die des von der Projektionsvorrichtung 14 projizierten Streifenmusters (gemustertes Licht für die dreidimensionale Messung der Lötpaste 5).
(g) Die Konfiguration der zweiten Bestrahlungseinheit (Projektionseinheit) zum Abstrahlen von gemustertem Licht für eine dreidimensionale Messung ist nicht auf die Konfiguration des vorherigen Ausführungsbeispiels beschränkt.
Zum Beispiel ist die Projektionsvorrichtung 14 des vorherigen Ausführungsbeispiels konfiguriert, um die Gitterplatte 20 als eine Umwandlungseinheit zu verwenden, um Licht von der Lichtquelle 19 in ein Streifenmuster umzuwandeln. Eine abgewandelte Konfiguration kann einen optischen Flüssigkristallverschluss oder dergleichen für die Umwandlungseinheit verwenden.
Die Projektionslinseneinheit 21 der Projektionsvorrichtung 14 ist durch die beidseitigen telezentrischen Linsen (beidseitiges telezentrisches optisches System) konfiguriert, die einstückig bzw. integral mit der einfallsseitigen Linse und der emissionsseitigen Linse vorgesehen sind. Für die Projektionslinseneinheit 21 können objektseitige telezentrische Linsen (objektseitiges telezentrisches optisches System) verwendet werden. Die Projektionslinseneinheit 21 kann durch eine nicht-telezentrische Struktur konfiguriert sein.
Darüber hinaus sind in der Projektionsvorrichtung 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel die Gitterplatte 20 und die Hauptebene der Projektionslinseneinheit 21 so festgelegt, um die Scheimpflug-Bedingung relativ zu der gedruckten Leiterplatte 1 zu erfüllen. Diese Konfiguration ist jedoch nicht wesentlich. Die Gitterplatte 20 und die Hauptebene der Projektionslinseneinheit 21 müssen nicht notwendigerweise so festgelegt sein, um die Scheimpflug-Bedingung zu erfüllen, abhängig von dem Fokussierzustand des Streifenmusters in einem gesamten Projektionsbereich.
(h) Die Bildgebungseinheit ist nicht auf die Kamera 15 des vorherigen Ausführungsbeispiels beschränkt. Zum Beispiel wird gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel ein CCD-Flächensensor als das Bildgebungselement 15a verwendet. Diese Konfiguration ist jedoch nicht wesentlich. Zum Beispiel kann als das Bildgebungselement 15a beispielsweise ein CMOS-Flächensensor oder dergleichen verwendet werden.
Die Bildgebungslinseneinheit 15b ist durch die beidseitigen telezentrischen Linsen (beidseitiges telezentrisches optisches System) konfiguriert. Diese Konfiguration ist jedoch nicht wesentlich. Als die Bildgebungslinseneinheit 15b können objektseitige telezentrische Linsen (objektseitiges telezentrisches optisches System) verwendet werden. Die Bildgebungslinseneinheit 15b kann durch eine nicht-telezentrische Struktur konfiguriert sein.
(i) Bei dem Prozess des Abbildens der Höhenposition des Messkopfs 12 auf jede Lötpaste 5, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist (Schritt S4), ist das vorherige Ausführungsbeispiel konfiguriert, um die Abbildung so durchzuführen, dass dort zumindest ein Tiefenschärfenbereich der Kamera 15 ist, einschließlich eines gesamten erforderlichen Fokussierbereichs jeder der Mehrzahl von Lötpasten 5 in dem dargestellten Beispiel der 6 und 7. Das Abbildungsverfahren ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
Zum Beispiel kann eine Abwandlung konfiguriert sein, um die Höhenposition des zu positionierenden Messkopfs 12 so festzulegen, um den Tiefenschärfenbereich der Kamera 15 in einem Höhenbereich einschließlich aller Lötpasten 5 in dem Prüfbereich W nicht zu überlappen (in einem Höhenbereich von einer unteren Grenze des erforderlichen Fokussierbereichs der Lötpaste 5, die sich an der niedrigsten Position befindet, bis zu einer oberen Grenze des erforderlichen Fokussierbereichs der Lötpaste 5, die sich an der höchsten Position befindet).
In dieser abgewandelten Konfiguration kann in einer bestimmten Höhenposition des Messkopfs 12 keine Lötpaste 5 in dem Tiefenschärfebereich der Kamera 15 enthalten sein. In diesem Fall kann die Abwandlung konfiguriert sein, um den Messkopf 12 nicht zu stoppen und keine dreidimensionale Messung (Lötmessung) an dieser Höhenposition durchzuführen.
Darüber hinaus können in dieser abgewandelten Konfiguration in einigen Fällen mehrere Stellen in der Höhenrichtung einer Lötpaste 5 durch dreidimensionale Messung (Lötmessung) an unterschiedlichen Höhenpositionen gemessen werden. Im Hinblick darauf, eine Reduktion der Messgenauigkeit zu unterbinden, ist das in dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschriebene Verfahren vorzuziehen.
(j) Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um zu bestimmen, ob die erforderliche Anzahl von Malen der „Lötmessungen“ in einem Prüfbereich W erhöht wird oder nicht, wenn die „Lötmessung“ an der „anfänglichen Höhenposition“ des Messkopfes 12, der auf den Prüfbereich W ausgerichtet ist, durchgeführt wird (Schritt S5), und führt eine erste „Lötmessung“ an der „anfänglichen Höhenposition“ durch (Schritt S6), wenn bestimmt wird, dass die Anzahl von Malen der „Lötmessung“ nicht erhöht wird.
Die Bewegungssequenz des Messkopfes 12 (des Messvorgangs) ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann eine Abwandlung konfiguriert sein, um den Messkopf 12 von der „anfänglichen Höhenposition“ des Messkopfs 12, der auf den Prüfbereich W ausgerichtet ist, in die niedrigste Höhenposition oder die höchste Höhenposition unter der Mehrzahl von Höhenpositionen zu bewegen, die durch das Abbilden bestimmt werden (Schritt S4), und um eine erste „Lötmessung“ durchzuführen, ohne den zuvor beschriebenen Bestimmungsprozess und dergleichen durchzuführen (Schritte S5 und S6).
(k) In dem Fall, in dem eine Höheneinstellung mehrmals von der „anfänglichen Höhenposition“ des Messkopfes 12, der auf den Prüfbereich W ausgerichtet ist, erforderlich ist (Schritt S8), ist das vorherige Ausführungsbeispiel konfiguriert, um zu bestimmen, welche der Distanzen, die Bewegungsdistanz des Messkopf 12 zu der niedrigsten Höhenposition unter der Mehrzahl von Höhenpositionen als das Bewegungsziel, und die Bewegungsdistanz zu der höchsten Höhenposition, kürzer ist (Schritt S11), und um den Messkopf 12 in die Höhenposition mit der kürzeren Distanz zu bewegen (Schritte S12 und S14).
Die Bewegungssequenz des Messkopfes 12 (des Messvorgangs) ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann eine Abwandlung konfiguriert sein, um den Messkopf 12 von der „anfänglichen Höhenposition“ in die niedrigste Höhenposition oder die höchste Höhenposition zu bewegen, welche die größere Bewegungsdistanz von der anfänglichen Höhenposition“ hat.
(I) Das vorherige Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um den gesamten Messkopf 12 in der Z-Achsenrichtung durch den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 18 zu bewegen. Gemäß einer Abwandlung kann jedoch in dem Messkopf 12 die Kamera 15 konfiguriert sein, um relativ zu der Bestrahlungsvorrichtung 13 und der Projektionsvorrichtung 14 beweglich zu sein, und die Kamera 15 kann alleine in der Z-Achsenrichtung bewegt werden. Bei dieser Abwandlung kann das Abbilden (Schritt S4) in Bezug auf eine Beziehung zwischen der Höhenposition der Kamera 15 und jeder Lötpaste 5, die ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist, durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: gedruckte Leiterplatte,
3B: Anschlussfläche,
4: Schutzschicht,
5: Lötpaste,
10: Substratprüfvorrichtung,
12: Messkopf,
13: Bestrahlungsvorrichtung,
14: Projektionsvorrichtung,
15: Kamera,
15a: Bildgebungselement,
18: Z-Achsen-Bewegungsmechanismus,
40: Steuervorrichtung,
44: Bilddatenspeichervorrichtung,
45: Berechnungsergebnis-Speichervorrichtung,
46: Festgelegte-Daten-Speichervorrichtung,
K: Bildgebungssichtfeld,
Q0 - Q3: Tiefenschärfebereiche,
W (W1 - W4): Prüfbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004198129 A [0007]
JP 2014504721 A [0007]

Claims

Dreidimensionale Messvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein vorgegebenes Messmodul auf einen vorgegebenen Zielmessbereich an einem vorgegebenen gemessenen Objekt auszurichten und um eine dreidimensionale Messung in Bezug auf ein Messobjekt, das in dem Zielmessbereich platziert ist, durch eine vorgegebene dreidimensionale Messtechnik durchzuführen, wobei das Messmodul aufweist eine erste Bestrahlungseinheit, die konfiguriert ist, um den Zielmessbereich mit vorgegebenen Licht zum Durchführen einer Höhenmessung in dem Zielmessbereich zu bestrahlen; eine zweite Bestrahlungseinheit, die konfiguriert ist, um den Zielmessbereich mit vorgegebenen gemustertem Licht zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung des Messobjekts zu bestrahlen; und eine Bildgebungseinheit, die konfiguriert ist, ein Bild des Zielmessbereichs aufzunehmen, der mit dem vorgegebenen Licht oder mit dem vorgegebenen gemusterten Licht bestrahlt wird, wobei die dreidimensionale Messvorrichtung aufweist: ein Bereichshöhe-Erlangungsmodul, das konfiguriert ist, um Höheninformationen des Zielmessbereichs basierend auf Bilddaten zu erhalten, die von der Bildgebungseinheit aufgenommen werden, wenn der Zielmessbereich mit dem vorgegebenen Licht bestrahlt wird; ein Referenzoberflächenhöhe-Erlangungsmodul, das konfiguriert ist, um Höheninformationen einer Messreferenzoberfläche in Bezug auf jedes einer Mehrzahl von Messobjekten, die in dem Zielmessbereich enthalten sind, basierend auf den Höheninformationen des Zielmessbereichs zu berechnen; ein Erforderlicher-Fokussierbereich-Spezifikationsmodul, das konfiguriert ist, um einen erforderlichen Fokussierbereich zu spezifizieren, der für die Bildgebung eines gesamten Bereichs in einer Höhenrichtung des Messobjekts in einem Fokussierzustand erforderlich ist, basierend auf den Höheninformationen der Messreferenzoberfläche in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten; ein Abbildungsmodul, das konfiguriert ist, um eine Höhenposition des Messmoduls auf das Messobjekt abzubilden, das ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist, basierend auf den erforderlichen Fokussierbereichen in Bezug auf die Mehrzahl von Messobjekten und einem Tiefenschärfenbereich der Bildgebungseinheit; ein Höheneinstellmodul, das konfiguriert ist, um das Messmodul in der Höhenrichtung zu bewegen und das Messmodul sukzessive an einer vorgegebenen Höhenposition zu positionieren, die durch das Abbilden bestimmt wird; und ein dreidimensionales Messmodul, das konfiguriert ist, um eine dreidimensionale Messung in Bezug auf das Messobjekt, welches das gemessene Ziel ist, an der vorgegebenen Höhenposition, an der das Messmodul positioniert ist, durchzuführen, basierend auf Bilddaten, die von der Bildgebungseinheit unter dem vorgegebenen gemusterten Licht, das von der zweiten Bestrahlungseinheit abgestrahlt wird, aufgenommen werden.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren mit: einem Frequenzbestimmungsmodul, das konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob das Durchführen der dreidimensionalen Messung durch das dreidimensionale Messmodul an einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, eine erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen für den Zielmessbereich erhöht, in einem vorherigen Schritt vor der Höheneinstellung durch das Höheneinstellmodul, wobei wenn die erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen nicht erhöht wird, das dreidimensionale Messmodul eine erste dreidimensionale Messung an der anfänglichen Höhenposition durchführt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren mit: einem Distanzbestimmungsmodul, das konfiguriert ist, um zu bestimmen, welche der Distanzen, eine Bewegungsdistanz von einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, zu einer niedrigsten Höhenposition unter einer Mehrzahl von Höhenpositionen des Messmoduls, die durch das Abbilden bestimmt werden, und eine Bewegungsdistanz von der anfänglichen Höhenposition zu einer höchsten Höhenposition, kürzer ist, in einem Fall, in dem eine Höheneinstellung durch das Höheneinstellmodul durchgeführt wird, wobei das Höheneinstellmodul das Messmodul von der anfänglichen Höhenposition entweder in die niedrigste Höhenposition oder in die höchste Höhenposition mit der kürzeren Bewegungsdistanz bewegt.
Dreidimensionale Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abbildungsmodul die Höhenposition des Messmoduls auf das Messobjekt in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten abbildet, so dass das Messobjekt zumindest einen Tiefenschärfenbereich hat, der einen gesamten erforderlichen Fokussierbereich des Messobjekts enthält.
Dreidimensionales Messverfahren, das ein vorgegebenes Messmodul, das eine vorgegebene Bestrahlungseinheit und eine vorgegebene Bildgebungseinheit enthält, auf einen vorgegebenen Zielmessbereich an einem vorgegebenen gemessenen Objekt ausrichtet und das eine dreidimensionale Messung in Bezug auf ein Messobjekt durchführt, das in dem Zielmessbereich platziert ist, durch eine vorgegebene dreidimensionale Messtechnik, wobei das dreidimensionale Messverfahren aufweist: einen Bereichshöhe-Erlangungsprozess zum Erhalten von Höheninformationen des Zielmessbereichs basierend auf Bilddaten, die durch Bestrahlen des Zielmessbereichs mit vorgegebenen Licht aufgenommen werden; einen Referenzoberflächenhöhe-Erlangungsprozess zum Berechnen von Höheninformationen einer Messreferenzoberfläche in Bezug auf jedes einer Mehrzahl von Messobjekten, die in dem Zielmessbereich enthalten sind, basierend auf den Höheninformationen des Zielmessbereichs; einen Erforderlicher-Fokussierbereich-Spezifikationsprozess zum Spezifizieren eines erforderlichen Fokussierbereichs, der für die Bildgebung eines gesamten Bereichs in einer Höhenrichtung des Messobjekts in einem Fokussierzustand erforderlich ist, basierend auf den Höheninformationen der Messreferenzoberfläche, in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten; einen Abbildungsprozess zum Abbilden einer Höhenposition des Messmoduls auf das Messobjekt, das ein gemessenes Ziel an der Höhenposition ist, basierend auf den erforderlichen Fokussierbereichen in Bezug auf die Mehrzahl von Messobjekten und einem Tiefenschärfenbereich der Bildgebungseinheit; einen Höheneinstellprozess zum Bewegen des Messmoduls in der Höhenrichtung und zum sukzessiven Positionieren des Messmoduls an einer vorgegebenen Höhenposition, die durch das Abbilden bestimmt wird; und einen dreidimensionalen Messprozess zum Durchführen einer dreidimensionalen Messung in Bezug auf das Messobjekt, welches das gemessene Ziel ist, an der vorgegebenen Höhenposition, an der das Messmodul positioniert ist, basierend auf Bilddaten, die durch Bestrahlen des Zielmessbereichs mit vorgegebenen gemusterten Licht aufgenommen werden.
Dreidimensionales Messverfahren nach Anspruch 5 des Weiteren mit: einem Frequenzbestimmungsprozess zum Bestimmen, ob das Durchführen der dreidimensionalen Messung an einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, eine erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen für den Zielmessbereich erhöht, in einem vorherigen Schritt vor der Höheneinstellung durch das Höheneinstellmodul, wobei wenn die erforderliche Anzahl von Malen der dreidimensionalen Messungen nicht erhöht wird, eine erste dreidimensionale Messung an der anfänglichen Höhenposition durchgeführt wird.
Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, des Weiteren mit: einem Distanzbestimmungsprozess zum Bestimmen, welche der Distanzen, eine Bewegungsdistanz von einer anfänglichen Höhenposition, an der das Messmodul auf den Zielmessbereich ausgerichtet ist, zu einer niedrigsten Höhenposition unter einer Mehrzahl von Höhenpositionen des Messmoduls, die durch das Abbilden bestimmt werden, und eine Bewegungsdistanz von der anfänglichen Höhenposition zu einer höchsten Höhenposition, kürzer ist, in einem Fall, in dem der Höheneinstellprozess durchgeführt wird, wobei der Höheneinstellprozess das Messmodul von der anfänglichen Höhenposition entweder in die niedrigste Höhenposition oder in die höchste Höhenposition mit der kürzeren Bewegungsdistanz bewegt.
Dreidimensionales Messverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Abbildungsprozess die Höhenposition des Messmoduls auf das Messobjekt in Bezug auf jedes der Mehrzahl von Messobjekten abbildet, so dass das Messobjekt zumindest einen Tiefenschärfenbereich hat, der einen gesamten erforderlichen Fokussierbereich des Messobjekts enthält.