DE19946738A1

DE19946738A1 - Automatische Röntgenstrahlbestimmung von Lötverbindungs- und Ansicht-Delta-Z-Werten aus einer laserabgebildeten Bezugsoberfläche für eine Schaltungsplatinenprüfung unter Verwendung einer Röntgenstrahltomographie

Info

Publication number: DE19946738A1
Application number: DE19946738A
Authority: DE
Inventors: Paul A Roder
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: US20020015520A1; DE19946738B4; US6490368B2; US6314201B1

Abstract

Ein verbessertes Schaltungsplatinenprüfsystem enthält Selbstlernverfahren für die genaue Bestimmung der Z-Achsen-Höhen von elektrischen Verbindungen. Ein Delta-Z, das sich auf eine Laserabstandsmesser-erzeugte Oberflächenabbildung der Schaltungsplatine bezieht, wird automatisch aus einer Serie von Querschnittsbildern der elektrischen Verbindungen für jede elektrische Verbindung auf der Schaltungsplatine bestimmt. Die Delta-Z-Werte für jede elektrische Verbindung werden in einer Datenbank gespeichert, aus der kundenspezifisch angepaßte Delta-Z-Werte für spezifisch definierte Platinenansichten berechnet werden können.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die sehr schnelle, hochauflösende Prüfung von Schaltungsplatinen unter Verwen dung eines computerisierten Tomographiesystems (Schichtbild aufnahmesystems) und insbesondere auf Systeme, die automa tisch den relativen Abstand zwischen einer Lötverbindungs höhe und einer Schaltungsplatinenoberflächenhöhe unter Ver wendung eines tomographischen Bildes der Lötverbindung und einer Oberflächenabbildung der Schaltungsplatine bestimmen.

Sehr schnelle und sehr genaue Qualitätskontrollprüfungen des Lötens und der Anordnung von elektronischen Bauelementen sind Hauptprobleme der Elektronikherstellungsindustrie ge worden. Die reduzierte Größe von Komponenten und Lötver bindungen, die resultierende erhöhte Dichte von Komponenten auf Schaltungsplatinen und das Auftreten einer Oberflächen befestigungstechnologie (SMT), die Lötverbindungen unter Bauelementpaketen positioniert, wo dieselben gegenüber einem Blick versperrt sind, haben sehr schnelle und genaue Prüfun gen von elektronischen Bauelementen und den elektrischen Verbindungen zwischen Bauelementen in einer Herstellungsum gebung sehr schwer durchführbar gemacht.

Viele existierende Prüfsysteme für elektronische Bauelemente und Verbindungen verwenden eine eindringende Strahlung, um Bilder zu erzeugen, die Merkmale zeigen, die die innere Struktur der Bauelemente und Verbindungen darstellen. Diese Systeme verwenden oftmals herkömmliche röntgenologische Ver fahren, bei denen die eindringende Strahlung Röntgenstrahlen aufweist. Medizinische Röntgenstrahldarstellungen von ver schiedenen Teilen des menschlichen Körpers, z. B. der Brust, den Armen, den Beinen, der Wirbelsäule etc., sind vielleicht die bekanntesten Beispiele von herkömmlichen röntgenologi schen Bildern. Die Bilder oder Darstellungen, die erzeugt werden, stellen den Röntgenstrahlschattenwurf dar, der durch ein Objekt geworfen wird, das geprüft wird, wenn dasselbe durch ein Bündel von Röntgenstrahlen beleuchtet wird. Der Röntgenstrahlschatten wird erfaßt und durch ein röntgen strahlempfindliches Material, wie z. B. einen Film oder eine andere geeignete Einrichtung, aufgezeichnet.

Das Erscheinungsbild des Röntgenstrahlschattens oder der Röntgenaufnahme wird nicht nur durch die inneren Struktur charakteristika des Objekts sondern ferner durch die Rich tung bestimmt, aus der die einfallenden Röntgenstrahlen auf das Objekt treffen. Daher erfordert eine vollständige Inter pretation und Analyse von Röntgenstrahlschattenbildern, un abhängig davon, ob die Interpretation und Analyse durch eine Person visuell oder durch einen Computer numerisch durchge führt werden, oftmals, daß bestimmte Annahmen hinsichtlich der Charakteristika des Objekts und der Ausrichtung dessel ben bezüglich des Röntgenstrahlbündels gemacht werden. Bei spielsweise ist es oft notwendig, spezifische Annahmen hin sichtlich der Form, der inneren Struktur etc. des Objekts und der Richtung der einfallenden Röntgenstrahlen auf das Objekt zu machen. Basierend auf diesen Annahmen können Merk male des Röntgenstrahlbilds analysiert werden, um die Posi tion, die Größe, die Form etc. der entsprechenden struk turellen Charakteristik des Objekts, z. B. eines Defekts in einer Lötverbindung, zu bestimmen, die das Bildmerkmal er zeugt hat. Diese Annahmen erzeugen oftmals Unklarheiten, die die Zuverlässigkeit der Interpretation der Bilder und der Entscheidungen verschlechtern, die auf der Analyse der Rönt genstrahlschattenbilder basieren. Eine der Hauptunklarhei ten, die aus der Verwendung von derartigen Annahmen bei der Analyse von herkömmlichen Röntgenaufnahmen resultiert, be steht darin, daß kleine Variationen einer strukturellen Charakteristik innerhalb eines Objekts, wie z. B. der Form, der Dichte und der Größe eines Defekts innerhalb einer Löt verbindung, durch die überschattende Masse der Lötverbindung selbst sowie durch benachbarte Lötverbindungen, elektro nische Bauelemente, Schaltungsplatinen und andere Objekte maskiert werden. Da die überschattierende Maske und die be nachbarten Objekte sich üblicherweise für jede Lötverbindung unterscheiden, ist es extrem beschwerlich und oftmals nahezu unmöglich, genügend Annahmen zu machen, um genau die Formen, Größen und Positionen von Lötdefekten innerhalb einzelner Lötverbindungen zu bestimmen.

Bei einem Versuch, diese Mängel zu kompensieren, enthalten einige Systeme die Fähigkeit des Betrachtens des Objekts aus einer Mehrzahl von Winkeln. Die zusätzlichen Ansichten er möglichen es diesen Systemen, teilweise die Unklarheiten aufzulösen, die in den Röntgenstrahlschattenprojektionsbil dern vorhanden sind. Die Verwendung von mehreren Sichtwin keln macht jedoch ein kompliziertes mechanisches Handha bungssystem notwendig, das oftmals bis zu fünf unabhängige, nicht-orthogonale Bewegungsachsen erfordert. Dieser Grad der mechanischen Verkomplizierung führt zu einem erhöhten Auf wand, zu einer erhöhten Größe und einem erhöhten Gewicht, zu längeren Prüfzeiten, zu einem reduzierten Durchsatz, zu ei ner beeinflußten Positionsgenauigkeit aufgrund der mechani schen Verkomplizierungen und zu Kalibrierungs- und Compu tersteuer-Komplikationen aufgrund der Nichtorthogonalität der Bewegungsachsen.

Viele der Probleme, die den herkömmlichen Röntgenverfahren zugeordnet sind, die oben erörtert sind, können durch Erzeu gen von Querschnittsbildern des geprüften Objekts vermindert werden. Tomographische Verfahren, wie z. B. die Tomographie und die Computertomographie (CT), werden bei medizinischen Anwendungen verwendet, um Querschnitts- oder Körperschnitt- Bilder zu erzeugen. Bei medizinischen Anwendungen haben die se Verfahren einen weit verbreiteten Erfolg zum größten Teil daher gefunden, da eine relativ niedrige Auflösung in der Größenordnung von 1 oder 2 Millimeter (0,04 bis 0,08 Zoll) ausreichend ist, und da die Geschwindigkeits- und Durchsatz erfordernisse nicht so streng sind, wie die entsprechenden Industrieerfordernisse.

Im Fall einer elektronischen Prüfung und insbesondere für die Prüfung von elektrischen Verbindungen, wie z. B. Lötver bindungen, wird eine Bildauflösung in der Größenordnung von mehreren Mikrometern, beispielsweise 20 Mikrometer (0,0008 Zoll) bevorzugt. Außerdem muß ein industrielles Lötverbin dungsprüfsystem mehrere Bilder pro Sekunde erzeugen, um für die Anwendung in einer industriellen Produktionslinie prak tisch zu sein. Tomographiesysteme, die die notwendigen Ge schwindigkeits- und Genauigkeitserfordernisse für eine elek tronische Prüfung erreichen können, sind in den folgenden Patenten beschrieben: 1) U.S.-Patent Nr. 4,926,452 mit dem Titel "AUTOMATED LAMINOGRAPHY SYSTEM FOR INSPECTION OF ELECTRONICS", erteilt an Baker u. a.; 2) U.S.-Patent Nr. 5,097,492 mit dem Titel "AUTOMATED LAMINOGRAPHY SYSTEM FOR INSPECTION OF ELECTRONICS", erteilt an Baker u. a.; 3) U.S.-Patent Nr. 5,081,656 mit dem Titel "AUTOMATED LAMINO- GRAPHY SYSTEM FOR INSPECTION OF ELECTRONICS", erteilt an Baker u. a.; 4) U.S.-Patent Nr. 5,291,535 mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING EXCESS/INSUFFICIENT SOLDER DEFECTS", erteilt an Baker u. a.; 5) U.S.-Patent Nr. 5,621,811 mit dem Titel "LEARNING METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING AND CONTROLLING SOLDER DEFECTS", erteilt an Roder u. a.; 6) U.S.-Patent Nr. 5,561,696 mit dem Titel "METHOD & APPARATUS FOR INSPECTING ELECTRICAL CONNECTIONS", erteilt an Adams u. a.; 7) U.S.-Patent Nr. 5,199,054 mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RESOLUTION INSPECTION OF ELECTRONIC ITEMS", erteilt an Adams u. a.; 8) U.S.-Patent Nr. 5,259,012 mit dem Titel "LAMINOGRAPHY SYSTEM AND METHOD WITH ELECTROMAGNETICALLY DIRECTED MULTIPATH RADIATION SOURCE", erteilt an Baker u. a.; 9) U.S.-Patent Nr. 5,583,904 mit dem Titel "CONTINUOUS LINEAR SCAN LAMINOGRAPHY SYSTEM AND METHOD", erteilt an Adams; und 10) U.S.-Patent Nr. 5,687,209 mit dem Titel "AUTOMATIC WARP COMPENSATION FOR LAMINOGRAPHIC CIRCUIT BOARD INSPECTION", erteilt an Adams. Die Gesamtheit jedes der Patente, auf die oben Bezug genommen wird, ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.

Bei einem Tomographiesystem, das ein festes Objekt betrach tet und einen Bildbereich aufweist, der kleiner als das zu prüfende Objekt ist, kann es notwendig sein, das Objekt umher zu bewegen, um unterschiedliche Regionen des Objekts innerhalb des Bildbereichs zu positionieren, um folglich mehrere Tomographien zu erzeugen, die, wenn dieselben zusam mengestückelt werden, ein Bild des gesamten Objekts bilden. Dies wird häufig durch Tragen des Objekts auf einem mechani schen Handhabungssystem, wie z. B. einem X,Y,Z-Positionier tisch, erreicht. Der Tisch wird dann bewegt, um die ge wünschten Regionen des Objekts in den Bildbereich zu bewe gen. Die Bewegung in den X- und Y-Richtungen positioniert die Region, die zu untersuchen ist, während die Bewegung in der Z-Richtung das Objekt nach oben und nach unten bewegt, um die Ebene innerhalb des Objekts auszuwählen, in der das Querschnittsbild aufgenommen werden soll.

Mehrere der Patente, auf die oben Bezug genommen ist, offen baren Vorrichtungen und Verfahren zum Erzeugen von Quer schnittsansichten von Testobjekten bei einer festen oder auswählbaren Querschnittsbildbrennpunktsebene. Bei diesen Systemen sind ein Röntgenstrahlquellsystem und ein Röntgen strahldetektorsystem in der "Z"-Achsenrichtung durch einen festen Abstand getrennt, und die Querschnittsbildbrennebene ist in einer vorbestimmten spezifischen Position in der "Z"-Achsenrichtung positioniert, die zwischen den Positionen des Röntgenstrahlquellsystems und des Röntgenstrahldetektor systems entlang der "Z"-Achse liegt. Das Röntgenstrahldetek torsystem sammelt Daten, aus denen ein Querschnittsbild von Merkmalen in dem Testobjekt, die in der Querschnittsbild brennebene positioniert sind, erzeugt werden kann. Alle diese Systeme postulieren, daß die Merkmale, die abgebildet werden sollen, in der festen oder auswählbaren Querschnitts bildbrennebene bei der vorbestimmten spezifischen Position entlang der "Z"-Achse positioniert sind. Folglich ist es bei diesen Systemen wesentlich, daß die Positionen der Quer schnittsbildbrennebene und der Ebene innerhalb des Objekts, das abgebildet werden soll, konfiguriert sind, um bei der selben Position entlang der "Z"-Achse zusammen zu fallen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, dann wird das, ge wünschte Bild des ausgewählten Merkmals innerhalb des Test objekts nicht erfaßt. Statt dessen wird ein Querschnittsbild einer Ebene innerhalb des Testobjekts, die entweder oberhalb oder unterhalb der Ebene ist, die das ausgewählte Merkmal umfaßt, erfaßt.

Derzeit mißt ein Verfahren, das allgemein zum Positionieren des ausgewählten Merkmals des Testobjekts innerhalb der Querschnittsbildbrennebene verwendet wird, physisch die "Z"-Achsen-Position des ausgewählten Merkmals. Unter Verwen dung dieser Messung wird das Testobjekt dann entlang der "Z"-Achse derart positioniert, daß das ausgewählte Merkmal mit der "Z"-Achsen-Position der Querschnittsbildbrennebene zusammenfällt. Beliebige einer Vielzahl von Standardverfah ren und Standardvorrichtungen können verwendet werden, um physisch die "Z"-Achsen-Position des ausgewählten Merkmals des Testobjekts zu messen. Es gibt mehrere Typen von kommer ziell erhältlichen Z-Vermessungssystemen, die verwendet wer den, um den Abstand zwischen einer bekannten Position in "Z" und einem Merkmal auf der Oberfläche oder gerade unterhalb der Oberfläche des Testobjekts zu bestimmen. Derartige Systeme sind ebenso einfach wie die mechanische Befestigung des Testobjekts, eine mechanische Sonde, ein laserbasiertes optisches Triangulierungssystem, ein optisches Interferome triesystem, ein Ultraschallsystem oder jeder beliebige ande re Typ einer Meßvorrichtung, der geeignet ist. Eines dieser "Z"-Abstandsmeßsysteme wird typischerweise verwendet, um ei ne "Z-Abbildung" der Oberfläche des Testobjekts zu erzeugen. Die Z-Abbildung besteht typischerweise aus einem X- und Y- Array von Z-Werten der Oberfläche des Testobjekts. Die (X, Y)-Positionen sind Punkte auf einer Ebene des Testob jekts, die im wesentlichen parallel zu der Querschnittsbild brennebene ist. Die Systeme, die am häufigsten in Systemen für eine Querschnittsbilderzeugung von Merkmalen auf Schal tungsplatinen verwendet werden, sind laserbasierte Triangu lierungsabstandsmesser.

Abstandsmesser werden insbesondere für Querschnittsröntgen strahlbildsysteme verwendet, die verwendet werden, um Elek tronikschaltungsplatinenanordnungen abzubilden. Schaltungs platinenanordnungen sind typischerweise im Vergleich zu dem Oberflächenbereich, in dem die Komponenten angebracht sind, sehr dünn. Einige Schaltungsanordnungen sind aus abmessungs mäßig sehr stabilem Material, wie z. B. Keramiksubstraten, hergestellt. Die Mehrzahl der Schaltungsplatinenanordnungen ist jedoch mit einem Platinenmaterial aufgebaut, das etwas flexibel oder in manchen Fällen sehr flexibel ist. Diese Flexibilität ermöglicht es, daß die Platine in der Achse, die senkrecht zu den Hauptoberflächenbereichen ist, eine Verkrümmung entwickelt. Zusätzlich besitzen einige Schal tungsplatinenanordnungen Variationen der Platinendicke. Neben den elektronischen Anordnungen gibt es viele andere Objekte, die eine Abmessungsvariation in einem Maßstab be sitzen, der im Vergleich zu der Tiefe des Felds der "Z"- Brennebene bei dem Querschnitts-Röntgenstrahl-Bilderzeugen wesentlich ist. Durch Messen der Oberfläche eines verkrümm ten Testobjekts können oftmals Einrichtungen verwendet wer den, um ordnungsgemäß die Positionsbeziehung des Testobjekts bezüglich der "Z"-Brennebene des Querschnittsbilderzeugungs systems derart einzustellen, daß das gewünschte Bild der in teressierenden Merkmale innerhalb des Testobjekts abgebildet werden kann.

Ein derartiges Abstandsmessersystem ist beispielsweise ins besondere zur Verwendung in einem System entworfen, das in dem U.S.-Patent 4,926,452 an Baker u. a. beschrieben ist. Baker u. a. offenbaren ein Tomographiesystem, bei dem ein röntgenstrahlbasiertes Bilderzeugungssystem mit einer sehr flachen Tiefe des Feldes verwendet wird, um feste Objekte, wie z. B. gedruckte Schaltungskarten, zu untersuchen. Die flache Tiefe des Feldes liefert ein Mittel zum Untersuchen der Unversehrtheit einer Lötverbindung ohne eine Störung durch die Komponenten oberhalb und unterhalb der Lötverbin dung. Das Material oberhalb und unterhalb der Lötverbindung liegt nicht im Brennpunkt und trägt daher zu einem mehr oder weniger gleichmäßigen Hintergrund bei. Um die notwendige Selektivität vorzusehen, liegt die Tiefe des Feldes des tomographischen Bilderzeugungssystems in der Größenordnung von weniger als etwa 50,8 µm (= 2 Millizoll). Ungünstiger weise können Oberflächenvariationen an der gedruckten Schal tungskarte oftmals diese Toleranz überschreiten. Um diesen Nachteil zu überwinden, wird die Oberfläche der gedruckten Schaltungskarte unter Verwendung eines Laserentfernungsmes sers abgebildet. Die detaillierte Laserabstandsmesserabbil dung wird dann verwendet, um die Schaltungskarte bezüglich des Röntgenstrahlbilderzeugungssystems derart zu positionie ren, daß sich die interessierende Komponente selbst dann im Brennpunkt befindet, wenn die Karte von einem interessieren den Feld zu einem anderen versetzt wird.

Ein Nachteil der meisten Laservermessungssysteme besteht darin, daß es dieselben erforderlich machen, daß die Ober fläche, die abgebildet wird, frei von Unvollkommenheiten ist, die den Laserstrahl stören können. Es werden oftmals zwei Typen von kommerziell erhältlichen Vermessungssystemen verwendet. Beide Typen werden durch Beleuchten eines Punktes auf der Oberfläche mit einem ausgerichteten Lichtstrahl von einem Laser betrieben. Bei dem ersten Systemtyp trifft der Laserstrahl im rechten Winkel zu der Oberfläche auf die Oberfläche und beleuchtet einen kleinen Fleck auf der Ober fläche. Der beleuchtete Fleck wird auf ein Array von Detek toren durch eine Linse abgebildet. Der Abstand von dem Laser zu der Oberfläche bestimmt den Grad, mit dem der beleuchtete Punkt von der Achse der Linse verschoben ist. Als ein Resul tat bewegt sich das Bild des Flecks, sowie sich der Abstand ändert, entlang des Arrays von Detektoren. Die Identität des Detektors, auf den der projizierte Fleck fällt, liefert die Informationen, die benötigt werden, um den Abstand zu dem Punkt auf der Oberfläche zu bestimmen. Bei diesem Systemtyp können Unvollkommenheiten auf der Oberfläche den Laserstrahl an dem Meßpunkt stören, was zu wesentlichen Fehlern der Messung führt. Bei entwickelteren Versionen dieses System typs fällt das Bild des Laserflecks auf mehr als einen De tektor. Die Erfassungsschaltungsanordnung berechnet die Mitte des Bilds, um eine genauere Abstandsbestimmung zu liefern. Hier werden Unvollkommenheiten in der Oberfläche, die das Bild auf dem Detektorarray verzerren, ebenfalls Fehler erzeugen, selbst wenn die Höhe der Unvollkommenheit unzureichend ist, um einen wesentlichen Abstandsfehler zu erzeugen. Der zweite Systemtyp nimmt an, daß die Oberfläche flach und reflektierend ist. Bei diesem Systemtyp wird der Laserstrahl auf die Oberfläche der Schaltungsplatine in einem schiefen Winkel gerichtet, und von der Oberfläche auf das Detektorarray ohne eine Abbildungslinse reflektiert. Der Abstand wird dann durch Identifizieren des Detektors ge messen, der den reflektierten Lichtstrahl empfängt. Die Ab standsmessung basiert auf einer Kenntnis des Einfallswinkels des Laserstrahls bezüglich der Oberfläche. Wenn die Ober fläche eine Unvollkommenheit umfaßt, die Abmessungen auf weist, die ähnlich zu denselben des Laserstrahls sind, wird diese Annahme nicht erfüllt, da die Oberfläche der Unvoll kommenheit den Einfallswinkel bestimmen wird. Die resultie renden Fehler können wesentlich größer sein als die Höhe der Unvollkommenheit bei diesem Systemtyp. Im Prinzip können die Probleme, die durch derartige Unvollkommenheiten eingeführt werden, gelindert werden, indem der Durchmesser des Laser strahls erhöht wird. Ungünstigerweise muß der Durchmesser des Laserstrahls minimal gehalten werden, um die erforder liche Genauigkeit der Abstandsmessung vorzusehen. Laser abstandsmessungen werden ferner unter Verwendung einer CCD- Kamera, die die Oberfläche betrachtet, und einem Bildanaly sator durchgeführt, der das Bild analysiert, das durch die CCD-Kamera erfaßt wird.

Ein weiterer Nachteil von existierenden Z-Abbildungssystemen ist die Möglichkeit, daß die gewünschten Merkmale, die ge messen werden sollen, keine strenge mechanische Beziehung zu der Z-Abbildungsoberfläche des Testobjekts besitzen. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn sich das gewünschte Merkmal, das abgebildet werden soll, auf der gegenüberlie genden Seite von der Z-Abbildungsoberfläche einer doppel seitigen Schaltungsplatinenanordnung befindet, die eine wesentliche Variation der Platinendicke aufweist. Um diesen Effekt zu kompensieren, müssen existierende Querschnitts bilderzeugungssysteme eine Z-Abbildung (Z-Tabelle) von bei den Seiten des Testobjekts mit zusätzlichem Zeitaufwand und zusätzlicher Komplexität erzeugen. Es gibt ferner eine Mög lichkeit, daß sich das Merkmal, das in dem Testobjekt abge bildet werden soll, in dem Testobjekt in einem Z-Abstand von der Z-Abbildungsoberfläche der Platine mit einer wesent lichen Variation dieses Abstands von Platine zu Platine oder innerhalb der gleichen Platine befindet. Zusätzlich kann die Verkrümmung der Schaltungsplatine durch die Z-Abbildung der Oberfläche der Platine nicht adäquat gemessen werden.

Für Lötverbindungsprüfungen werden einige der Ungenauigkei ten, die in lasererzeugten Z-Abbildungen der Oberfläche ei ner Schaltungsplatine inhärent sind, teilweise zum Messen von "Delta-Z"-Werten kompensiert. Die Delta-Z-Werte sollen den Abstand zwischen den tatsächlichen Z-Höhen der Lötan schlußflächen und den Z-Höhenwerten, die durch die Laser lesevorgänge bestimmt werden, darstellen. Derzeit wird Laseroberflächenabbildungspunkten jeweils ein Delta-Z-Wert durch ein langsames und fehleranfälliges Verfahren zugeord net. Dies betrifft den Versuch des Benutzers, manuell ein Merkmal zu fokussieren, das sich nahe dem Laseroberflächen abbildungspunkt befindet, und die Z-Höhe dieses Merkmals zu bestimmen. Delta-Z wird dann als der Unterschied zwischen der benutzerdefinierten Z-Höhe und der laserbestimmten Z- Höhe für diese Position bestimmt. In vielen Fällen kann es für den Benutzer notwendig sein, dieses Verfahren für zahl reiche Positionen an der Schaltungsplatine zu wiederholen. Es gibt mehrere wesentliche Probleme bei diesem Lösungsan satz, die die folgenden Probleme umfassen. A) Das manuelle Fokussierungsverfahren ist anfällig und neigt zu Fehlern. B) Es muß für den Benutzer etwas geeignetes geben, um sich da rauf nahe zu dem Laserabbildungspunkt zu fokussieren. Häufig gibt es dies nicht, so daß der Benutzer weit von dem Laser abbildungspunkt weg wandert, um etwas zu finden, um sich da rauf zu fokussieren, was einen ungenauen Delta-Z-Wert er gibt. C) Es wird oft angenommen, daß die Schaltungsplatine innerhalb der Dreiecke, die durch die Laserabbildungspunkte gebildet werden, perfekt flach ist. Häufig ist es schwierig, ausreichend Punkte in bestimmten Bereichen zu liefern, um genau die Verkrümmung der Schaltungsplatine nachzubilden. D) Es gibt keinen Weg bei diesem Verfahren, übereinstimmende Variationen der Schaltungsplatinendicke handzuhaben. Bei spielsweise besitzen viele Schaltungsplatinen bestimmte Be reiche, die typischerweise dicker als andere Bereiche der Platine sind. E) Es gibt keine Möglichkeit, die untere Seite der Schaltungsplatine abzubilden, da es keinen unteren Laser gibt.

Zusammenfassend erfordert eine genaue Prüfung einer Lötver bindung unter Verwendung eines Querschnittsbilds (von Quer schnittsbildern) der Lötverbindung, daß die vertikale Posi tion, d. h. die Z-Achsen-Position, innerhalb der Lötverbin dung, bei der das Querschnittsbild (die Querschnittsbilder) erfaßt werden sollen, genau bekannt ist. Die Oberfläche der Schaltungsplatine, an der die Lötverbindung positioniert ist, sieht oftmals eine zweckmäßige Bezugsebene vor, von der vertikale Positionen innerhalb der Lötverbindung bestimmt werden können. Derzeit wird die Laserabstandsmeßtechnologie oftmals verwendet, um eine Oberflächenabbildung der Schal tungsplatine zu erzeugen. Aufgrund einer Vielfalt von Fakto ren, von denen mehrere oben erörtert sind, ermöglichen die laserbestimmten Z-Werte keine genaue Bestimmung der tatsäch lichen Z-Achsen-Positionen der Lötverbindungen, die geprüft werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Verbindungen an ei ner Schaltungsplatine, ein Verfahren zum Bestimmen der Z- Achsen-Position einer elektrischen Verbindung an einer Schaltungsplatine und ein Verfahren zum Prüfen von elek trischen Verbindungen an einer Schaltungsplatine zu schaffen, die eine verbesserte Genauigkeit besitzen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Verbindungen an einer Schaltungsplatine gemäß Anspruch 1, 18 und 33, ein Verfahren zum Bestimmen der Z- Achsen-Position einer elektrischen Verbindung an einer Schaltungsplatine gemäß Anspruch 10 und 26 und ein Verfahren zum Prüfen der elektrischen Verbindungen an einer Schal tungsplatine gemäß Anspruch 23 gelöst.

Die vorliegende Erfindung sieht Verbesserungen vor, die die oben aufgelisteten spezifischen Probleme adressieren. Es ist insbesondere wichtig, daß dieselbe das sowohl langsame als auch fehleranfällige Verfahren des manuellen Einstellens der Laser-Delta-Z-Werte entfernt, während dieselbe korrekte Z- Werte für jede Platinenansicht bei Fällen liefert, bei denen eine Platinenverkrümmung innerhalb der Oberflächenabbil dungsdreiecke gleichmäßig ist.

Die mehreren Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen eine leichte Anwendung, eine verbesserte Genauigkeit der Z- Höhenbestimmung, die Fähigkeit gleichmäßige Platinendicken variationen in bestimmen Bereichen der Schaltungsplatine handzuhaben, und die Fähigkeit, die Platinenverkrümmung ge nauer nachzubilden. Zusätzlich kann dieselbe, da die vor liegende Erfindung mit derzeit verwendeten manuellen Verfah ren kompatibel ist, auf einer bedarfsgemäßen Basis verwendet werden. Folglich ist es möglich, die alten manuell einge stellten Delta-Z-Werte bei Fällen zu verwenden, bei denen es nicht gewünscht ist, das neue Verfahren zu verwenden.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dieselbe die Genauigkeit von Z-Abbildungssyste men, die im Stand der Technik verwendet werden, beispiels weise von Laserabstandsmeßsystemen mit einem System ver bessert, das automatisch die Testobjektverkrümmung kompen siert, ohne eine zusätzliche Systemhardware zusätzlich zu der Hardware zu erfordern, die erforderlich ist, um das Röntgenstrahltomographiequerschnittsbild zu erzeugen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß dieselbe einen verbesserten Weg vorsieht, um Hochauflösungsquerschnittsbilder von elektrischen Verbin dungen zu erzeugen.

Wie gesamt hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Pla tinenansicht" auf ein Bild einer speziellen Region oder eines Bereichs einer Schaltungsplatine, der durch eine spe zifische x,y-Koordinate der Schaltungsplatine identifiziert ist. Da der Bereich, der durch ein typisches Tomographie system abgebildet wird, kleiner als eine typische Schal tungsplatine ist, umfaßt jede "Platinenansicht" lediglich einen Abschnitt der Schaltungsplatine. Folglich wird die Schaltungsplatine allgemein zu unterschiedlichen Positionen hin und her bewegt, wodurch unterschiedliche Regionen der Schaltungsplatine innerhalb des Abbildungsbereichs des Systems plaziert werden. Eine vollständige Prüfung einer Schaltungsplatine umfaßt mehrere "Platinenansichten", d. h. tomographische Bilder, die, wenn dieselben zusammenge stückelt werden, ein Bild der gesamten Schaltungsplatine oder von ausgewählten Regionen der Schaltungsplatine erzeu gen, die eine Prüfung erfordern.

Die vorliegende Erfindung weist ein stark verbessertes com puterisiertes Tomographiesystem auf, das eine genauere Be stimmung der Z-Höhen von Lötverbindungen, die geprüft werden sollen, liefert.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Verfahren zum automati schen Lernen eines Delta-Z-Werts für jede Lötverbindung an einer Schaltungsplatine während einer Anfangsplatinenein richtung. Dies wird durch eine automatische Analyse eines Röntgenstrahlbildbrennpunkt (Röntgenstrahlbildfokus) oder eines anderen Bildqualitätsparameters durchgeführt. Die Vorrichtung erzeugt mehrere tomographische Bildschnitte durch die ungefähre Platinenoberfläche und bestimmt die Z-Höhe jeder Lötverbindung relativ zu einer Oberflächenab bildung der Platine.

Nachdem jeder Verbindungs-Delta-Z-Wert bestimmt ist, berech net dann ein Programm ein Delta-Z für jede Platinenansicht unter Verwendung von allen Verbindungs-Delta-Z-Werten inner halb dieser Platinenansicht. Es gibt mehrere Arten, auf die dies durchgeführt wird, wie z. B. das Mitteln oder das Ab werfen von Ausreißern etc. Dieses Verfahren ist ferner er weiterbar, um tatsächlich zu bestimmen, daß innerhalb einer speziellen Platinenansicht die Platinenverkrümmung derart ist, daß einige Verbindungen einen anderen Schnitt innerhalb der Platinenansicht erfordern.

Alle Verbindungs-Delta-Z-Werte werden vor dem Berechnen ei nes Delta-Z-Werts für die Platinenansicht, die diese Ver bindungen umfaßt, gespeichert. Dies ist bei dem Fall vor teilhaft, bei dem geringfügigere CAD-Änderungen, die Posi tionen der Platinenansichten ändern. Da das Delta-Z für jede Verbindung bereits gemessen und gesichert wurde, ist es eine einfache Aufgabe, einen neuen Delta-Z-Wert für die neue Pla tinenansicht unter Verwendung der neuen Platinenansichtver bindungslisten und der gespeicherten Delta-Z-Werte für die Verbindungen zu berechnen, die innerhalb der neuen Platinen ansicht positioniert sind.

Bei einem ersten Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Verbindungen an ei ner Schaltungsplatine, die folgende Merkmale aufweist: eine Quelle von Röntgenstrahlen, die Röntgenstrahlen durch die elektrische Verbindung von einer Mehrzahl von Positionen emittiert; ein Röntgenstrahldetektorsystem, das positioniert ist, um die Röntgenstrahlen zu empfangen, die durch die Quelle von Röntgenstrahlen erzeugt werden, die in die elek trische Verbindung eingedrungen sind, wobei das Röntgen strahldetektorsystem ferner einen Ausgang aufweist, der Datensignale emittiert, die einem Röntgenstrahlbild der elektrischen Verbindung entsprechen, das durch die Röntgen strahlen erzeugt wird, die durch den Röntgenstrahldetektor nach dem Eindringen in die elektrische Verbindung empfangen und erfaßt werden; einen Bildspeicher, der die Detektorda tensignale kombiniert, um eine Bilddatenbank zu erzeugen, die Informationen enthält, die ausreichend sind, um ein Querschnittsbild einer Schnittebene der elektrischen Verbin dung in einer Bildebene zu erzeugen; und einen Prozessor, der die Erfassung des Querschnittsbilds steuert und das Querschnittsbild analysiert, wobei der Bildprozessor ferner folgende Merkmale aufweist: eine Z-Achsen-Steuerung zum Variieren eines Delta-Z-Werts, d. h. des Z-Achsen-Abstands zwischen der Bildebene und einer Bezugs-Z-Achsen-Position, und zum Erfassen einer Mehrzahl von Delta-Z-Bildern der elektrischen Verbindung bei einer Mehrzahl von Delta-Z- Werten; einen Bildgradientenabschnitt, der eine Mehrzahl von Gradienten für jedes der Mehrzahl von Delta-Z-Bildern be rechnet und speichert; einen Varianzrechnerabschnitt, der eine Varianz der Mehrzahl von Gradienten für jedes der Mehr zahl von Delta-Z-Bildern bestimmt; und einen Komparator, der die Varianzen der Gradienten für jedes der Mehrzahl von Del ta-Z-Bildern bestimmt. Die Vorrichtung kann ferner eine Oberflächenabbildungsvorrichtung zum Erzeugen einer Ober flächenabbildung der Schaltungsplatine umfassen. Bei einigen Konfigurationen weist die Oberflächenabbildungsvorrichtung ferner einen Laserabstandsmesser zum Bestimmen der Bezugs- Z-Achsen-Werte für eine Mehrzahl von Punkten an der Schal tungsplatine auf, wodurch eine Laseroberflächenabbildung der Schaltungsplatine erzeugt wird. Der Bildgradient kann über ein K×K-Pixelgitter durch die folgende Beziehung angenähert werden:

G_MR[f(x,y)] ≈ |f(x-N, y-N)-f(x+M, y+M)| + |f(x+M, y-N)-f(x-N, y+M)|

f(x,y) stellt einen Grauwert eines Pixels dar, das bei x, y positioniert ist; K ist eine Ganzzahl, die größer oder gleich 2 ist; N = (K-1)/2 abgerundet auf die nächste Ganz zahl; und M = K-N-1. Bei einigen Konfigurationen weist der Komparator ferner eine Einrichtung zum Anpassen der Varian zen der Mehrzahl von Gradienten für jedes der Mehrzahl von Delta-Z-Bildern entweder an eine parabolische Kurve oder an eine Gauss-Kurve auf. Der Komparator kann zusätzlich eine Einrichtung zum Bestimmen eines Delta-Z-Wertes aufweisen, der einem maximalen Wert der parabolischen Kurve oder der Gauss-Kurve entspricht. Bei einigen Konfigurationen weist die Quelle von Röntgenstrahlen eine Mehrzahl von Röntgen strahlquellen auf, und das Röntgenstrahldetektorsystem weist eine Mehrzahl von Röntgenstrahldetektoren auf. Der Prozessor kann ferner einen Bildabschnitt aufweisen, der das Quer schnittsbild einer Schnittebene der elektrischen Verbindung aus der Bilddatenbank erzeugt.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Ver fahren zum Bestimmen der Z-Achsen-Position einer elek trischen Verbindung an einer Schaltungsplatine, das folgende Schritte aufweist: Bestimmen einer Bezugs-Z-Achsen-Position Z_RF; Erfassen eines ersten Querschnittsbilds der elek trischen Verbindung bei einer ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁ und eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer zweiten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂; Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild und einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnittsbild; Berechnen einer ersten Varianz für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnittsbild entspricht, bei der ersten Z- Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, und einer zweiten Varianz für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Quer schnittsbild entspricht, bei der zweiten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂; und Analysieren der ersten und der zweiten Varianz und Ableiten der Z-Achsen-Position der elektrischen Verbindung aus denselben. Bei bestimmen Konfigurationen wird die Bezugs-Z-Achsen-Position mit einem Abstandsmesser be stimmt, der ferner einen Laserabstandsmesser umfassen kann.

Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Bestimmen der Z-Achsen-Position einer elektri schen Verbindung an einer Schaltungsplatine, das folgende Schritte aufweist: Bestimmen einer Bezugs-Z-Achsen-Position Z_RF; Erfassen eines ersten Querschnittsbilds der elektri schen Verbindung bei einer ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Ver bindung bei einer zweiten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂, und eines dritten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer dritten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₃; Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Quer schnittsbild, einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnittsbild und einer dritten Mehrzahl von Gra dienten für das dritte Querschnittsbild; Berechnen einer ersten Varianz für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnittsbild entspricht, bei der ersten Z- Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, einer zweiten Varianz für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Quer schnittsbild entspricht, bei der zweiten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂, und einer dritten Varianz für die dritte Mehrzahl von Gradienten, die dem dritten Querschnittsbild entspricht, bei der dritten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₃; und Bestimmen eines maximalen Varianzwerts, der aus der ersten, der zwei ten und der dritten Varianz abgeleitet wird, und Auswählen einer entsprechenden Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maximalen Varianzwert entspricht, als die Z-Achsen-Position der elektrischen Verbindung. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Bestimmens einer mathematischen Funktion umfas sen, die Punkte umfaßt, die den Wert der ersten, der zweiten und der dritten Varianz annähern. Bei einigen Fällen ist die mathematische Funktion eine Parabel, während bei anderen Fällen die mathematische Funktion eine Gauss-Kurve ist. Dieser Aspekt der Erfindung kann ferner eine Oberflächenab bildungsvorrichtung zum Erzeugen einer Oberflächenabbildung der Schaltungsplatine umfassen.

Bei einem vierten Aspekt ist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Prüfen der elektrischen Verbindungen an einer Schaltungsplatine, die folgende Merkmale aufweist: eine Einrichtung zum Bestimmen einer Bezugs-Z-Achsen-Posi tion Z_RF; eine Einrichtung zum Erfassen eines ersten Quer schnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer zweiten Z-Achsen-Posi tion Z_RF + ΔZ₂, und eines dritten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer dritten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₃; eine Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Mehr zahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild, einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnitts bild und einer dritten Mehrzahl von Gradienten für das dritte Querschnittsbild; eine Einrichtung zum Berechnen ei ner ersten Varianz für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnittsbild entspricht, bei der ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, einer zweiten Varianz für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Quer schnittsbild entspricht, bei der zweiten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂, und einer dritten Varianz für die dritte Mehrzahl von Gradienten, die dem dritten Querschnittsbild entspricht, bei der dritten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₃; und eine Ein richtung zum Bestimmen eines maximalen Varianzwerts, der aus der ersten, der zweiten und der dritten Varianz abgeleitet wird, und zum Auswählen einer entsprechenden Z-Achsen-Posi tion Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maximalen Varianzwert entspricht, als die Z-Achsen-Position der elektrischen Verbindung. Diese Vorrichtung kann ferner eine Einrichtung zum Bestimmen einer mathematischen Funktion umfassen, die Punkte umfaßt, die die Werte der ersten, der zweiten und der dritten Varianz an nähern, wobei die Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maximalen Varianzwert entspricht, einer Z-Achsen-Position gleicht, die einem maximalen Wert der mathematischen Funk tion entspricht. Die mathematische Funktion kann eine Para bel oder eine Gauss-Kurve sein. Bei einigen Konfigurationen weist die Einrichtung zum Bestimmen der Bezugs-Z-Achsen- Position ferner einen Laserabstandsmesser auf.

Bei einem fünften Aspekt umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen der elektrischen Verbindungen an einer Schal tungsplatine mit folgenden Schritten: Bestimmen einer Z- Achsen-Position für im wesentlichen alle elektrischen Ver bindungen an der Schaltungsplatine; Speichern der Z-Achsen positionen für im wesentlichen alle elektrischen Verbindun gen an der Schaltungsplatine in einer Datenbank; Auswählen einer ersten Platinenansicht, die einen ersten Abschnitt der Schaltungsplatine umfaßt; und Ableiten aus den gespeicherten Werten der Z-Achsen-Positionen für die elektrischen Verbin dungen, die in der ersten Schaltungsplatinenansicht umfaßt sind, einer Z-Achsen-Position für die erste Platinenansicht. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Erzeugens einer Oberflächenabbildung der Schaltungsplatine mit einem Ab standsmesser umfassen. Bei einigen Konfigurationen umfaßt das Verfahren ferner folgende Schritte: Auswählen einer zweiten Platinenansicht, die einen zweiten Abschnitt der Schaltungsplatine umfaßt; und Ableiten aus den gespeicherten Werten der Z-Achsen-Positionen für die elektrischen Verbin dungen, die in der zweiten Platinenansicht umfaßt sind, ei ner Z-Achsen-Position für die zweite Platinenansicht.

Bei einem sechsten Aspekt ist die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der Z-Achsen-Position einer elektrischen Ver bindung an einer Schaltungsplatine, das folgende Schritte aufweist: Erfassen von zwei oder mehreren Querschnitts bildern bei zwei oder mehreren Z-Achsen-Positionen eines Bereichs der Schaltungsplatine, der die elektrische Verbin dung umfaßt; und Vergleichen und Analysieren der zwei oder mehreren Querschnittsbilder bei den zwei oder mehreren Z- Achsen-Positionen, und daraus Ableiten der Z-Achsen-Position der elektrischen Verbindung. Dieses Verfahren kann ferner den Schritt des Bestimmens einer Bezugs-Z-Achsen-Position Z_RF umfassen. Bei einigen Konfigurationen weist das Ver fahren ferner folgende Schritte auf: Erfassen eines ersten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁ und eines zweiten Quer schnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer zweiten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂; Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild und einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnitts bild; Berechnen einer ersten Varianz für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnittsbild entspricht, bei der ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, und einer zwei ten Varianz für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Querschnittsbild entspricht, bei der zweiten Z- Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂; und Analysieren der ersten und der zweiten Varianz und Ableiten der Z-Achsen-Position für die elektrische Verbindung aus denselben. Bei diesem Ver fahren können die Bildgradienten über ein K×K-Pixelgitter durch die folgende Beziehung angenähert werden:

G_MR[f(x,y)] ≈ |f(x-N, y-N)-f(x+M, y+M)| + |f(x+M, y-N)-f(x-N, y+M)|

f(x,y) stellt einen Grauwert eines Pixels dar, das bei x, y positioniert ist; K ist eine Ganzzahl, die größer oder gleich 2 ist; N = (K-1)/2 ist auf die nächste Ganzzahl abge rundet; und M = K-N-1. Bei einigen Konfigurationen wird die Bezugs-Z-Achsen-Position mit einem Abstandsmesser bestimmt, der einen Laserabstandsmesser umfassen kann. Das Verfahren kann ferner folgende Schritte aufweisen: Bestimmen einer Z-Achsen-Position für im wesentlichen alle elektrischen Verbindungen an der Schaltungsplatine; Speichern der Z-Ach sen-Positionen für im wesentlichen alle elektrischen Verbin dungen an der Schaltungsplatine in einer Datenbank; Auswäh len einer ersten Platinenansicht, die einen ersten Abschnitt der Schaltungsplatine umfaßt; und Ableiten aus den gespei cherten Werten der Z-Achsen-Positionen für die elektrischen Verbindungen, die in der ersten Schaltungsplatinenansicht umfaßt sind, einer Z-Achsen-Position für die erste Platinen ansicht.

Bei einem siebten Aspekt ist die Erfindung eine Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Verbindungen an einer Schal tungsplatine, die folgende Merkmale aufweist: eine Einrich tung zum Erfassen von zwei oder mehreren Querschnittsbildern bei zwei oder mehreren Z-Achsen-Positionen eines Bereichs der Schaltungsplatine, der die elektrische Verbindung um faßt; und eine Einrichtung zum Vergleichen und Analysieren der zwei oder mehreren Querschnittsbilder bei den zwei oder mehreren Z-Achsen-Positionen, und zum Ableiten aus denselben der Z-Achsen-Position für die elektrische Verbindung. Bei einigen Konfigurationen weist die Vorrichtung ferner folgen de Merkmale auf: eine Einrichtung zum Bestimmen einer Be zugs-Z-Achsen-Position Z_RF; eine Einrichtung zum Erfassen eines ersten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer zweiten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₂ und eines dritten Quer schnittsbilds der elektrischen Verbindung bei einer dritten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₃; eine Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Quer schnittsbild, einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnittsbild und einer dritten Mehrzahl von Gra dienten für das dritte Querschnittsbild; eine Einrichtung zum Berechnen einer ersten Varianz für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnittsbild entspricht, bei der ersten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₁, einer zweiten Varianz für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Querschnittsbild entspricht, bei der zweiten Z-Ach sen-Position Z_RF + ΔZ₂, und einer dritten Varianz für die dritte Mehrzahl von Gradienten, die dem dritten Quer schnittsbild entspricht, bei der dritten Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ₃; und eine Einrichtung zum Bestimmen eines maxima len Varianzwerts, der aus der ersten, der zweiten und der dritten Varianz abgeleitet wird, und zum Auswählen einer entsprechenden Z-Achsen-Position Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maxi malen Varianzwert entspricht, als die Z-Achsen-Position der elektrischen Verbindung. Bei einigen Konfigurationen kann diese Vorrichtung ferner eine Oberflächenabbildungsvorrich tung zum Erzeugen einer Oberflächenabbildung der Schaltungs platine aufweisen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tomographie systems, die die Prinzipien des Verfahrens dar stellt;

Fig. 2a ein Objekt, das einen Pfeil, einen Kreis und ein Kreuz aufweist, die in dem Objekt bei drei unter schiedlichen planaren Positionen eingebettet sind;

Fig. 2b eine Tomographie des Objekts in Fig. 2a, die auf die Ebene fokussiert ist, die den Pfeil enthält;

Fig. 2c eine Tomographie des Objekts in Fig. 2a, die auf die Ebene fokussiert ist, die den Kreis enthält;

Fig. 2d eine Tomographie des Objekts in Fig. 2a, die auf die Ebene fokussiert ist, die das Kreuz enthält;

Fig. 2e ein herkömmliches zweidimensionales Röntgenstrahl projektionsbild des Objekts in Fig. 2a;

Fig. 3a eine schematische Querschnittsansicht eines Schal tungsplatinenprüftomographiesystems, die zeigt, wie das Tomographiebild erzeugt und durch eine Kamera betrachtet wird;

Fig. 3b eine Draufsichtvergrößerung einer Prüfregion, die in Fig. 3a gezeigt ist;

Fig. 3c eine perspektivische Ansicht des Schaltungsplati nenprüftomographiesystems, das in Fig. 3a gezeigt ist;

Fig. 4a bis 4c Dreiecksnetzlaseroberflächenabbildungen der Schal tungsplatinen;

Fig. 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Schnit tes A-A der Schaltungsplatine 310, die in Fig. 4a gezeigt ist, und eine Darstellung, wie die Delta- Z-Werte bezüglich der Lötanschlußflächen und einer Z-Achsen-Bezugsebene definiert sind;

Fig. 6 eine Vergrößerung der Lötanschlußflächen 320a in Fig. 5;

Fig. 7a die Prozedur zum Berechnen des zweidimensionalen diskreten Robert-Gradienten eines Bilds;

Fig. 7b die Prozedur zum Berechnen des zweidimensionalen modifizierten Robert-Gradienten eines Bilds;

Fig. 8 ein Flußdiagramm, das die Prozedur zum automati schen Bestimmen eines Delta-Z-Werts für jede Löt anschlußfläche an einer Schaltungsplatine zu sammenfaßt;

Fig. 9 eine graphische Darstellung 500 der Varianzen der Gradienten 504A, 504B, 504C, 504D und 504E von mehreren Querschnittsbildern als eine Funktion der Z-Achsen-Positionen ΔZ_A, ΔZ_B, ΔZ_C, ΔZ_D und ΔZ_E der Bildebene, die jedem Bild entspricht;

Fig. 10 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Art und Weise darstellt, mit der eine BGA-Vorrich tung elektrisch mit Kontaktanschlußflächen an einer Schaltungsplatine verbunden ist, die ein Kugelgitterarray (BGA; BGA = Ball Grid Array) bildet;

Fig. 11 eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Seitenschnitt einer typischen BGA-Lötverbindung zeigt; und

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht der Schaltungspla tine, die Platinenansichten zeigt, die zum Prüfen von Lötverbindungen an der Schaltungsplatine ver wendet werden.

Wie in der gesamten Beschreibung verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Strahlung" auf eine elektromagnetische Strahlung, die die Röntgenstrahl-, Gamma- und Ultraviolettabschnitte des elektromagnetischen Strahlungsspektrums umfaßt jedoch nicht darauf begrenzt ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer typischen Tomographiegeometrie, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Ein untersuchtes Objekt 10, beispielsweise eine Schaltungsplatine, wird in einer feststehenden Position bezüglich einer Quelle von Röntgenstrahlen 20 und einem Röntgenstrahldetektor 30 gehalten. Eine synchrone Drehung der Röntgenstrahlquelle 20 und des Detektors 30 um eine gemeinsame Achse 40 bewirkt, daß ein Röntgenstrahlbild der Ebene 60 innerhalb des Objekts 10 auf dem Detektor 30 er zeugt wird. Die Bildebene 60 ist im wesentlichen parallel zu den Ebenen 62 und 64, die durch die Drehung der Quelle 20 bzw. des Detektors 30 definiert sind. Die Bildebene 60 ist an dem Schnitt 70 eines Mittelstrahls 50 von der Röntgen strahlquelle 20 und der gemeinsamen Drehachse 40 positio niert. Dieser Schnittpunkt 70 wirkt als ein Drehpunkt für den Mittelstrahl 50, was folglich bewirkt, daß ein fo kussiertes Querschnittsröntgenstrahlbild des Objekts 10 in der Ebene 60 auf dem Detektor 30 erzeugt wird, sowie sich die Quelle und der Detektor synchron um den Schnittpunkt 70 drehen. Die Struktur innerhalb des Objekts 10, die außerhalb der Ebene 60 liegt, bildet ein unscharfes Röntgenstrahlbild auf dem Detektor 30.

In der Tomographiegeometrie, die in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Drehachse der Strahlungsquelle 20 und die Drehachse des Detektors 30 koaxial. Es ist jedoch nicht notwendig, daß diese Drehachsen der Strahlungsquelle 20 und des Detektors 30 koaxial sind. Die Bedingungen der Tomographie werden er füllt, und ein Querschnittsbild der Schicht 60 wird solange erzeugt, wie die Drehebenen 62 und 64 gegenseitig parallel sind, und die Drehachsen der Quelle und des Detektors gegen seitig parallel und bezüglich einander fest sind. Die ko axiale Ausrichtung reduziert die Anzahl der Zwänge auf die mechanische Ausrichtung der Vorrichtung.

Fig. 2a-2e zeigen Tomographien, die durch das oben be schriebene Tomographieverfahren erzeugt werden. Das Objekt 10, das in Fig. 2a gezeigt ist, weist Teststrukturen in der Form eines Pfeils 81, eines Kreises 82 und eines Kreuzes 83 auf, die innerhalb des Objekts 10 in drei unterschiedlichen Ebenen 60a, 60b bzw. 60c eingebettet sind.

Fig. 2b zeigt eine typische Tomograpie des Objekts 10, die auf dem Detektor 30 erzeugt wird, wenn der Schnittpunkt 70 in der Ebene 60a von Fig. 2a liegt. Das Bild 100 des Pfeils 81 besitzt einen scharfen Brennpunkt, während die Bilder der anderen Merkmale innerhalb des Objekts 10, wie z. B. des Kreises 82 und des Kreuzes 83, eine verschwommene Region 102 erzeugen, die nicht stark das Pfeilbild 100 verdeckt.

Wenn ähnlich der Schnittpunkt 70 in der Ebene 60b liegt, be findet sich das Bild 110 des Kreises 82 in einem scharfen Brennpunkt, wie es in Fig. 2c gezeigt ist. Der Pfeil 81 und das Kreuz 83 erzeugen eine verschwommene Region 112.

Fig. 2d zeigt ein scharfes Bild 120, das aus dem Kreuz 83 erzeugt wird, wenn der Schnittpunkt 70 in der Ebene 60c liegt. Der Pfeil 81 und der Kreis 82 erzeugen eine ver schwommene Region 122.

Zum Vergleich zeigt Fig. 2e ein Röntgenstrahlschattenbild des Objekts 10, das durch herkömmliche Projektionsröntgen verfahren erzeugt wird. Diese Verfahren erzeugen scharfe Bilder 130, 132 und 134 des Pfeils 81, des Kreises 82 bzw. des Kreuzes 83, die einander überlappen. Fig. 2e stellt deutlich dar, wie mehrere Charakteristika, die innerhalb des Objekts 10 enthalten sind, mehrere überschattende Merkmale in dem Röntgenstrahlbild erzeugen können, die einzelne Merk male des Bilds verbergen.

Fig. 3a stellt ein schematisches Diagramm einer typischen Tomographievorrichtung dar, die bei der vorliegenden Erfin dung verwendet wird. Bei dieser Konfiguration ist ein ge prüftes Objekt eine gedruckte Schaltungsplatine 210, die mehrere elektronische Komponenten 212 aufweist, die an der Platine 210 angebracht sind, und die elektrisch über elek trische Verbindungen 214 (siehe Fig. 3b) verbunden sind. Typischerweise sind die elektrischen Verbindungen 214 aus Lot gebildet. Verschiedene andere Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Verbindungen 214 sind in der Technik gut be kannt, und obwohl die Erfindung hinsichtlich der Lötverbin dungen beschrieben ist, ist es offensichtlich, daß andere Typen von elektrischen Verbindungen 214, einschließlich, je doch nicht darauf begrenzt, von leitfähigem Epoxidharz, mechanischen Verbindungen, Wolframverbindungen und eutek tischen Verbindungen, unter Verwendung der Erfindung geprüft werden können. Fig. 3b, die eine Draufsichtvergrößerung ei ner Region 283 der Schaltungsplatine 210 ist, zeigt deut licher die Komponenten 212 und die Lötverbindungen 214.

Die tomographische Vorrichtung erfaßt Querschnittsbilder der Lötverbindungen 214 unter Verwendung des vorher beschriebe nen tomographischen Verfahrens oder anderer Verfahren, die äquivalente Querschnittsbilder erzeugen können. Die Quer schnittsbilder der Lötverbindungen 214 werden automatisch beurteilt, um die Qualität derselben zu bestimmen. Basierend auf der Beurteilung wird dem Benutzer ein Bericht der Löt verbindungsqualität gezeigt.

Die tomographische Vorrichtung, wie in Fig. 3a gezeigt, weist eine Röntgenstrahlröhre 200 auf, die benachbart zu der gedruckten Schaltungsplatine 210 positioniert ist. Die Schaltungsplatine 210 wird durch eine Befestigung 220 getra gen. Die Befestigung 220 ist an einem Positioniertisch 230 befestigt, der die Befestigung 220 und die Platine 210 ent lang drei gegenseitig senkrechten Achsen X, Y und Z bewegen kann. Ein drehbarer Röntgenstrahldetektor 240, der einen Fluoreszenzbildschirm 250, einen ersten Spiegel 252, einen zweiten Spiegel 254 und einen Drehtisch 256 aufweist, ist benachbart zu der Schaltungsplatine 210 an der Seite, die der Röntgenstrahlröhre 200 gegenüber liegt, positioniert. Eine Kamera 258 ist gegenüber dem Spiegel 252 zum Betrachten von Bildern positioniert, die auf die Spiegel 252, 254 von dem Fluoreszenzbildschirm 250 reflektiert werden. Ein Rück kopplungssystem 260 weist eine Eingangsverbindung 262 von einem Sensor 263, der die Winkelposition des Drehtischs 256 erfaßt, und eine Ausgangsverbindung 264 zu den X- und Y-Ab lenkspulen 281 an der Röntgenstrahlröhre 200 auf. Ein Posi tionscodierer 265 ist an dem Drehtisch 256 befestigt. Der Positionssensor 263 ist benachbart zu dem Codierer 265 in einer festen Position relativ zu der Drehachse 40 positio niert. Die Kamera 258 ist mit einem Computer 270 über eine Eingangsleitung 276 verbunden. Der Computer 270 umfaßt die Fähigkeit, eine Hochgeschwindigkeitsbildanalyse durchzufüh ren. Eine Ausgangsleitung 278 von dem Computer 270 verbindet den Computer mit dem Positioniertisch 230. Ein Laserab standsmesser 296 ist benachbart zu der Schaltungsplatine 210 zum Erzeugen einer Z-Abbildung der Oberfläche der Schal tungsplatine 210 positioniert.

Eine perspektivische Ansicht der tomographischen Vorrichtung ist in Fig. 3c gezeigt. Zusätzlich zu der Röntgenstrahlröhre 200, der Schaltungsplatine 210, dem Fluoreszenzbildschirm 250, dem Drehtisch 256, der Kamera 258, dem Positioniertisch 230 und dem Computer 270, die in Fig. 3a gezeigt sind, sind ein Granittragetisch 290, ein Lade/Entlade-Tor 292 und eine Betreiberstation 294 gezeigt. Der Granittisch 290 sieht eine starre, vibrationsfreie Plattform für das strukturelle Inte grieren der Hauptfunktionselemente der tomographischen Vor richtung einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, der Röntgenstrahlröhre 200, dem Positioniertisch 230 und dem Drehtisch 256, vor. Das Lade/Entlade-Tor 292 sieht eine Ein richtung zum Einbringen und Entfernen der Schaltungsplatinen 210 von der Vorrichtung vor. Die Betreiberstation 294 lie fert eine Eingabe/Ausgabe-Fähigkeit zum Steuern der Funktio nen der tomographischen Vorrichtung sowie zur Kommunikation von Prüfdaten zu einem Betreiber vor.

Beim Betrieb der tomographischen Vorrichtung, wie in Fig. 3a und 3c gezeigt, werden Hochauflösungsquerschnittsröntgen strahlbilder der Lötverbindungen 214, die die Komponenten 212 mit der Schaltungsplatine 210 verbinden, unter Verwen dung des Röntgenstrahltomographieverfahrens, das vorher un ter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben ist, erfaßt. Insbesondere weist eine Röntgenstrahlröhre 200, wie in Fig. 3a gezeigt ist, einen drehbaren Elektronenstrahlfleck 285 auf, der eine drehbare Quelle 280 von Röntgenstrahlen 282 erzeugt. Das Röntgenstrahlbündel 282 beleuchtet eine Region 283 der Schaltungsplatine 210, einschließlich der Lötverbin dungen 214, die innerhalb der Region 283 positioniert sind. Die Röntgenstrahlen 284, die in die Lötverbindungen 214, die Komponenten 212 und die Platine 210 eindringen, werden durch den drehbaren Fluoreszenzbildschirm 250 abgefangen.

Eine dynamische Ausrichtung der Position der Röntgenstrahl quelle 280 mit der Position des drehbaren Röntgenstrahl detektors 240 wird genau durch das Rückkopplungssystem 260 gesteuert. Das Rückkopplungssystem korreliert die Position des drehbaren Drehtischs 256 mit den kalibrierten X- und Y-Ablenkwerten, die in einer Nachschlagtabelle (LUT; LUT = Look-Up Table) gespeichert sind. Treibsignale, die propor tional zu den kalibrierten X- und Y-Ablenkwerten sind, wer den zu den Lenkspulen 281 in der Röntgenstrahlröhre 200 übertragen. Ansprechend auf diese Treibsignale lenken die Lenkspulen 281 den Elektronenstrahl 285 zu Positionen auf einer ringförmigen Zielanode 287 ab, derart, daß sich die Position des Röntgenstrahlquellenflecks 280 synchron zu der Drehung des Detektors 240 auf eine Art und Weise dreht, die vorher in Verbindung mit Fig. 1 erörtert ist.

Die Röntgenstrahlen 284, die in die Platine 210 eindringen und auf den Fluoreszenzbildschirm 250 auftreffen, werden in sichtbares Licht 286 umgewandelt, was folglich ein sicht bares Bild einer einzigen Ebene innerhalb der Region 283 der Schaltungsplatine 210 erzeugt. Das sichtbare Licht 286 wird durch die Spiegel 252 und 254 in die Kamera 258 reflektiert. Die Kamera 258 weist typischerweise eine Niederlichtpegel- Kamera für nichtöffentliches Fernsehen (CCTV; CCTV = Closed Circuit TV) auf, die elektronische Videosignale, die den Röntgenstrahlbildern und den sichtbaren Bildern entsprechen, zu dem Computer 270 über die Leitung 276 überträgt. Das Bildanalysemerkmal des Computers 270 analysiert und inter pretiert das Bild, um die Qualität der Lötverbindungen 214 zu bestimmen.

Der Computer 270 steuert ferner die Bewegung des Positio niertischs 230 und folglich der Schaltungsplatine 210, so daß unterschiedliche Regionen der Schaltungsplatine 210 au tomatisch innerhalb der Prüfregion 283 positioniert werden können.

Die tomographische Geometrie und die tomographische Vorrich tung, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 gezeigt und be schrieben sind, sind typischerweise von dem Typ, der in Ver bindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Spezifische Details dieser Systeme sind jedoch für die Praxis der vorliegenden Erfindung nicht kritisch, die das genaue Positionieren der Schaltungsplatine 210 entlang der Z-Achse 40 des Systems adressiert. Beispielsweise kann die Anzahl der Computer und das Delegieren von Aufgaben zu spe zifischen Computern beträchtlich von System zu System vari ieren, wie es die spezifischen Details der Röntgenstrahl quelle, des Röntgenstrahldetektors und der Schaltungsplati nenpositioniervorrichtung etc. können. Fachleute werden fer ner erkennen, daß andere Verfahren, beispielsweise eine com puterisierte Tomographie, verwendet werden können, um Quer schnittsbilder von spezifischen Ebenen innerhalb einer Löt verbindung zu erzeugen. Außerdem können spezifische Details von verschiedenen Verfahren und verschiedenen Ausrüstungen zum Erzeugen einer Z-Abbildung der Oberfläche der Schal tungsplatine verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist auf einen beliebigen Typ eines Systems anwendbar, der Quer schnittsbilder von spezifischen Ebenen innerhalb eines Test objekts erzeugt, und der eine genaue Bestimmung der Z- Achsen-Position innerhalb des Testobjekts erfordert.

In Fig. 4a, 4b und 4c sind gedruckte Schaltungsplatinen 310 mit einer Mehrzahl von Laseroberflächenabbildungspunkten 300 gezeigt, die verwendet werden, um Z-Abbildungen der Oberflä che der Schaltungsplatinen 310 zu erzeugen. Bezugnehmend auf Fig. 4a sind die Laseroberflächenabbildungspunkte 300a, 300b, 300c etc. verbunden, um eine Serie von einzelnen Ober flächenabbildungsdreiecken 304a, 304b etc. zu erzeugen, die zusammen ein dreieckiges Netz 318 erzeugen, das eine "Haupt stütze" für die Platine 310 darstellt. Zur Klarheit der Dar stellung der Oberflächenabbildungsdreiecke 304 und des Drei ecknetzs 318 zeigt die Schaltungsplatine 310, die in Fig. 4a gezeigt ist, lediglich zwei Lötanschlußflächen 320a und 320b, die innerhalb einer Platinenansicht 730a positioniert sind. Die Platinenansicht 730a weist eine Mittelposition 302 auf. Andere elektrische Komponenten, die typischerweise an der Platine 310 angebracht sind, sind nicht gezeigt. Fig. 4b und 4c stellen Laserabbildungsdreiecksnetze 318 dar, die auf die Schaltungsplatinen 310a und 310b überlagert sind, die eine Vielfalt von elektronischen Komponenten 312 aufweisen, die an der Schaltungsplatine 310 durch Lötverbindungen 314 befestigt sind.

Beim Betrieb bestimmt der Laserabstandsmesser 296 einen Z- Achsen-Abstand für jeden der Laseroberflächenabbildungs punkte 300 an der Oberfläche der Platine 310. Die Positionen der Laseroberflächenabbildungspunkte 300 an der Oberfläche der Schaltungsplatine 310 werden durch den spezifischen Ent wurf und den Entwurf der Komponenten 312 an der Platine 310 und die Prüfkriterien für die spezifischen Regionen der Pla tine 310 bestimmt. Es wird bevorzugt, daß die Laserabbil dungspunkte 300 nahe der Lötverbindungen 314, die geprüft werden, positioniert sind. Zusätzlich wird die Größe jedes Dreiecks 304, das das Netz erzeugt, durch die Verfügbarkeit von Laserabbildungspunkten 300, die nicht die Komponenten 312 stören, die an der Platine 310 angebracht sind, und durch die gewünschte Genauigkeit der Z-Abbildung für die spezifischen Regionen der Platine 310 bestimmt. Beispiels weise können spezifische Regionen der Platine 310 Charakte ristika aufweisen, die ein kleineres Dreieck 304 erfordern, um genau die Z-Höhe der Lötverbindungen 314, die innerhalb dieser Region 304 positioniert sind, widerzuspiegeln.

Typischerweise fällt diese Z-Abbildung der Oberfläche der Schaltungsplatine 310, die durch das Dreiecksnetz 318 darge stellt ist, nicht mit der Oberfläche der Schaltungsplatine 310 zusammen. Tatsächlich besteht ein allgemeines Problem darin, daß die Dreiecksinterpolation nicht sehr genau ist, und daß dieselbe nicht mit der Platinenoberfläche überein stimmt. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, die eine vergrößerte Querschnittsansicht des Schnitts A-A der Schaltungsplatine 310 zeigt, die in Fig. 4a gezeigt ist. Eine Z-Achsen-Bezugs ebene 316, die der Platinenansichtsmitte 302 der Platinen ansicht 730a entspricht, ist ebenfalls gezeigt. Bei diesem Beispiel ist die Z-Achsen-Bezugsebene 316 für die Platinen ansichtsmitte 302 durch den Bezug auf das Oberflächenabbil dungsdreieck 304c (Fig. 4a) bestimmt. Eine Option wählt eine Z-Achsen-Höhe für die Z-Achsen-Bezugsebene 316 aus, die der Z-Achsen-Höhe des Oberflächenabbildungsdreiecks 304c bei den XY-Koordinaten entspricht, die die Platinenansichtsmitte 302 definieren. Bei diesem Beispiel ist die Z-Achsen-Bezugsebene 316 für die Platinenansicht 730a eine Ebene, die parallel zu der XY-Ebene ist, und ist für jede Position der Platinen ansicht 730a konstant. Ferner sind in Fig. 5 Lötanschlußflä chen 320 an beiden Oberflächen 324a und 324b der Schaltungs platine 310 gezeigt. Wie in dieser übertriebenen Ansicht sichtbar ist, können die Oberflächen 324a und 324b der Schaltungsplatine 310 nicht flach sein, und dieselben können sogar nicht parallel zu der Z-Achsen-Bezugsebene 316 sein. Die vorliegende Erfindung adressiert dieses Problem durch automatisches Messen und Speichern des Abstands, auf den als "Delta-Z" Bezug genommen wird, zwischen jeder Lötanschluß fläche 320 und der Z-Achsen-Bezugsebene 316. Beispielsweise stellen in Fig. 5 ΔZ₁ und ΔZ₂ die Delta-Z-Werte für die Löt anschlußflächen 320a und 320b dar, die auf der Oberfläche 324a der Schaltungsplatine 310 positioniert sind. Für die Lötanschlußflächen auf der gegenüberliegenden Seite der Platine von der lasergemessenen Oberfläche werden die Del ta-Z-Werte durch Speichern des Abstands zwischen der Lötan schlußfläche und einer weiteren Z-Achsen-Bezugsebene 314 bestimmt, die durch Addieren einer Nennplatinendicke t_NENN zu der oberen Bezugsebene 316 berechnet wird. Ferner wird das Vorzeichen des Delta-Z-Werts, der der lasergemessenen Oberflächenseite gegenüber liegt, umgekehrt, um eine folge richtige Vorzeichenkonvention beizubehalten. Folglich bein halten positive Delta-Z-Werte, daß die Anschlußfläche außerhalb der zwei definierten Bezugsebenen liegt, während negative Delta-Z-Werte beinhalten, daß die Anschlußfläche innerhalb der Bezugsebenen liegt. So stellt ähnlich ΔZ₃ den Delta-Z-Wert für die Lötanschlußflächen 320c dar, die auf der Oberfläche 324b der Schaltungsplatine 310 positioniert wird. Bei den obigen Beispielen weisen ΔZ₁ und ΔZ₂ positive Werte auf, da die Anschlußflächen außerhalb der Bezugs oberflächen liegen, während ΔZ₃ einen negativen Wert auf weist, da die Anschlußfläche innerhalb der Bezugsoberflächen liegt. Obwohl es nicht gezeigt ist, sei bemerkt, daß bei Fällen einer extremen Platinenverkrümmung die Delta-Z-Werte für eine Lötanschlußfläche, die auf der Oberfläche 324a po sitioniert ist, sowohl positive als auch negative Werte aufweisen. Mit anderen Worten kann die Z-Achsen-Bezugsebene 316 oberhalb der Platinenoberfläche 324a in bestimmten Be reichen und unterhalb der Platinenoberfläche 324a in anderen Bereichen positioniert sein. Es gibt zahlreiche andere Op tionen zum Auswählen der Z-Achsen-Bezugshöhen für eine Pla tinenansicht oder für einzelne Positionen innerhalb einer Platinenansicht. Mehrere Alternativen zum Bestimmen eines Z-Achsen-Bezugs (von Z-Achsen-Bezügen) für eine Platinen ansicht bezüglich des Dreiecksnetzes 318 umfassen: 1) die Durchschnitts-Z-Achsen-Höhe des Oberflächenabbildungsdrei ecks 304 innerhalb dessen ein Hauptabschnitt einer Platinen ansicht 230 positioniert ist; 2) eine interpolierte Z- Achsen-Höhe des Oberflächenabbildungsdreiecks 304, das den XY-Koordinaten entspricht, die die Mitte (oder eine andere ausgewählte Position) einer Platinenansicht 730 definieren; 3) eine Mehrzahl von interpolierten Z-Achsen-Höhen des Oberflächenabbildungsdreiecks 304, die den XY-Koordinaten entsprechen, die spezifische Lötanschlußflächen 320 definie ren, die innerhalb einer Platinenansicht 730 etc. positio niert sind.

Alternativ kann eine Z-Abbildung der Oberfläche der Schal tungsplatine durch Messen der Z-Achsen-Koordinaten eines ausgewählten Teilsatzes der Lötverbindungen/Lötanschluß flächen an der Schaltungsplatine unter Verwendung von Rönt genstrahlbildern erzeugt werden. Auf diese Art und Weise wird der Laserabstandsmesser eliminiert, und die Laserober flächenabbildungspunkte werden durch "Lötverbindungs/Löt anschlußflächen-Oberflächenabbildungspunkte" ersetzt.

Ein Delta-Z-Wert für jede Lötanschlußfläche 320 an der Schaltungsplatine 310 wird auf die folgende Art und Weise bestimmt. Bezugnehmend auf Fig. 6, die eine Vergrößerung der Lötanschlußfläche 320a in Fig. 5 zeigt, wird eine Serie von tomographischen Querschnittsbildern der Lötanschlußfläche 320a erfaßt. Beispielsweise, wie in Fig. 6 gezeigt, werden fünf Querschnittsbilder, die den Bildebenen 340A, 340B, 340C, 340D und 340E entsprechen, bei fünf unterschiedlichen ΔZ-Werten erhalten, die die Z-Achsen-Position der Lötan schlußfläche 320a einklammern. Bei diesem Beispiel ist der Delta-Z-Wert für die Bildebene 340A der Abstand zwischen der Bildebene 340A und der Z-Achsen-Bezugsebene 316 und ist als ΔZ_A bezeichnet. Ähnlich sind die Abstände zwischen den Bild ebenen 340B, 340C, 340D und 340E und der Z-Achsen-Bezugs ebene 316 als ΔZ_B, ΔZ_C, ΔZ_D bzw. ΔZ_E bezeichnet. Die Bild ebene, die am genauesten den Abstand zwischen der Lötan schlußfläche 320a und der Z-Achsen-Bezugsebene 316 wider spiegelt, ist die Bildebene 340C. Folglich ist für das Bei spiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, das Delta-Z für die Lötan schlußfläche 320a ΔZ_C.

Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung bestimmen, daß ΔZ_C der genaueste Wert von Delta-Z für die Lötanschlußfläche 320a ist, indem die fünf Querschnittsbil der der Lötanschlußfläche 320a, die bei den Bildebenen 340A, 340B, 340C, 340D und 340E erhalten werden, analysiert wer den. Allgemein wird das Bild, das den besten Brennpunkt (Fokus) zeigt, in der Bildebene erzeugt, die am genauesten der Position der Lötanschlußfläche 320a entspricht. Das Bild, das den besten Brennpunkt der Lötanschlußfläche 320a zeigt, kann durch eine Anzahl von unterschiedlichen Brenn punktsqualitätsparametern bestimmt werden. Beispielsweise kann das Bild, das die schärfsten Kanten, d. h. die höchste Varianz der Gradienten des Bilds, zeigt, als das Bild ausge wählt werden, das den besten Brennpunkt (Fokus) zeigt. Bei dem Beispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, zeigt, wenn die Varianz der Gradienten der fünf Bilder, die in den Bildebe nen 340A, 340B, 340C, 340D und 340E erzeugt werden, berech net und verglichen wird, 24792 00070 552 001000280000000200012000285912468100040 0002019946738 00004 24673das Querschnittsbild der Lötan schlußfläche 320a, das in der Bildebene 340C erzeugt wird, die höchste Varianz des Gradienten. Während das in Fig. 6 gezeigte Beispiel fünf Bildebenen zeigt, ist es offensicht lich, daß eine andere Anzahl von Bildebenen, entweder kleiner als oder größer als fünf, beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden kann. Zusätzlich kann eine Interpolation zwischen den Brennpunktsqualitäts parametern, z. B. der Schärfe, der Bilder, die den Bild ebenen 340A, 340B, 340C, 340D und 340E entsprechen, ver wendet werden, um ein interpoliertes Delta-Z für die Lötan schlußfläche 320a zu bestimmen.

Ein Standardweg, um den Gradienten für ein Bild anzunähern, ist als Robert-Gradient bekannt, der durch die folgende Be ziehung gegeben ist:

G_R[f(x,y)] ≈ |f(x,y)-f(x+1, y+1)| + |f(x+1, y)-f(x,y+1)

f(x,y) stellt den Grauwert für das Pixel dar, das bei x, y in einem IXJ-Pixelgrößenbild positioniert ist. Die Prozedur zum Bestimmen des Robert-Gradienten G_R ist in Fig. 7a darge stellt. Eine Verallgemeinerung dieser Prozedur wird tatsäch lich für die vorliegende Erfindung bevorzugt. Anstelle des Annäherns des Gradienten über ein 2×2-Pixelgitter wird ein modifizierter Robert-Gradient (G_MR) über eine einstellbare Kerngröße K, die größer als oder gleich 2 ist, eingestellt. Der modifizierte Robert-Gradient (G_MR) wird in einem K×K- Pixelgitter durch die folgende Beziehung angenähert:

G_MR[f(x,y)] ≈ |f(x-N, y-N)-f(x+M, y+M)| + |f(x+M, y-N)-f(x-N, y+M)|

K ist eine Ganzzahl, die größer als oder gleich 2 ist; N = (K-1)/2, die auf die nächste Ganzzahl abgerundet ist; und M = K-N-1. Beispielsweise für K = 2, N = 0 und M = 1, für K = 3, N = 1 und M = 1, für K = 4, N = 1 und M = 2, für K = 5, N = 2 und M = 2 etc. Diese Prozedur zum Bestimmen des modi fizierten Robert-Gradienten G_MR ist in Fig. 7b dargestellt. Die Kantenfrequenz kann durch Einstellen der Kerngröße K eingestellt werden. Der Robert-Gradient und andere Verfahren zum Analysieren von digitalen Bildern sind in einem Buch mit den Autoren Rafael C. Gonzalez und Paul Wintz mit dem Titel "Digital Image Processing", Addison Wesley Publishing Com pany, Inc., 1987, beschrieben, dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.

Nach dem Bestimmen des Gradienten für mehrere Pixel, die das Bild für jedes der Querschnittsbilder der Lötanschlußfläche 320a aufweist, die in den Bildebenen 340A, 340B, 340C, 340D und 340E erhalten werden, wird die Varianz der Gradienten für jedes Bild V_A(G), V_B(G), V_C(G), V_D(G) und V_E(G) unter Verwendung von Standardverfahren zum Berechnen von Varianzen berechnet. Die Varianzen werden dann verglichen, um zu be stimmen, welches Bild den größten/maximalen Wert der Varianz der Gradienten V(G) aufweist. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel wird die Varianz der Gradienten V_C(G) für das Quer schnittsbild der Lötanschlußfläche 320a, das in der Bildebe ne 340C erhalten wird, maximal. Folglich wird, da _Z_C der Delta-Z-Wert dort ist, wo die Bildebene 340C positioniert ist, ΔZ_C als Delta-Z-Wert für die Lötanschlußfläche 320a zu gewiesen. Bei diesem idealisierten Beispiel ist die Varianz der Gradienten V_C(G) maximal und symmetrisch zu den benach barten Bildebenen 340B und 340D desselben. Es ist jedoch wahrscheinlicher, daß dies nicht der Fall ist. Daher kann eine Interpolation zwischen den Varianzen der Gradienten V_A(G), V_B(G), V_C(G), V_D(G) und V_E(G) für benachbarte Bild ebenen verwendet werden, um den größten/maximalen Wert der Varianz der Gradienten V(G) zu bestimmen. Delta-Z für die Lötanschlußfläche 320a wird dann gleich einem interpolierten ΔZ eingestellt, das dem interpolierten größten/maximalen Wert der Varianz der Gradienten V(G) entspricht.

Ein verallgemeinerter Umriß der obigen Prozedur zum Be stimmen eines Delta-Z-Werts für jede Lötanschlußfläche 320 an der Schaltungsplatine 310 ist in dem Flußdiagramm 400 von Fig. 8 gezeigt. Aktivitätsblöcke 404, 408, 412, 416, 420 und 424 bilden eine iterative Schleife zum A) Erfassen einer Mehrzahl K von Querschnittsbildern der Lötanschlußfläche 320 bei einer Mehrzahl K von Delta-Z-Werten, wobei jeder der Delta-Z-Werte für die Bildebenen, d. h. die Abstände zwi schen den Bildebenen und der Z-Achsen-Bezugsebene 316, einen unterschiedlichen Wert (Aktivitätsblock 412) aufweist; B) Berechnen und Speichern des Gradienten G[f(x,y)] für mehrere Pixel, die jedes der K-Bilder (Aktivitätsblock 416) aufwei sen; und C) Berechnen der Varianz der Gradienten V_I(G) für jedes der K-Bilder (Aktivitätsblock 420). Vorzugsweise wird der Bereich der Delta-Z-Werte ausgewählt, um den Entwurf und/oder den empirisch bestimmten, annähernden Delta-Z-Wert, d. h. die Z-Achsen-Position, der Lötanschlußfläche 320, zu umklammern. In dem Aktivitätsblock 428 werden die Varianzen der Gradienten V_I(G) für die K Bilder analysiert, und eine Interpolation wird verwendet, um einen größten/maximalen Wert V_MAX(G) der Varianzen der Gradienten V_I(G) zu be stimmen. In einem Aktivitätsblock 432 wird das Delta-Z für die Lötanschlußfläche 320 gleich dem interpolierten Wert von Delta-Z gesetzt, der dem größten/maximalen Wert V_MAX(G) der Varianzen der Gradienten V_I(G) entspricht.

Obwohl die obige Beschreibung über Querschnittsbilder der Lötanschlußfläche 320a die tatsächliche Z-Achsen-Position der Lötanschlußfläche 320a durch Analysieren des Brennpunkts (Fokus), d. h. der Schärfe, der Bilder bestimmt, ist es Fachleuten offensichtlich, daß alternative Verfahren verwen det werden können, um ferner über Querschnittsbilder einer Lötanschlußfläche 320/einer Lötverbindung 314 die tatsäch liche Z-Achsen-Position der Lötanschlußfläche 320/der Löt verbindung 314 zu bestimmen. Zahlreiche andere Parameter, die andere Bildqualitätsparameter, geometrische Parameter etc. umfassen, können verwendet werden, um die tatsächlichen Z-Achsen-Positionen der Lötanschlußfläche 320/der Lötver bindung 314 zu bestimmen. Außerdem kann es vorteilhaft sein, zusätzliche Bildverarbeitungsverfahren bei den Bildern durchzuführen, die das Glätten, Unscharfmachen etc. während der Analyse der Bilder umfassen. Diese Bildverarbeitungs- und Analyse-Verfahren sind in dem Schutzbereich der vorlie genden Erfindung umfaßt.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel ist die Bildebene 340C den Mittelpunkt der Lötanschlußfläche 320a einschließend gezeigt, und wird folglich den maximalen Wert der Varianz der Gradienten der mehreren Bilder zeigen, die in den Bild ebenen 340A, 340B, 340C, 340D und 340E erzeugt werden. In der Praxis ist es jedoch unwahrscheinlich, daß eine derartig idealisierte Situation vorherrscht. Eine Alternative besteht darin, daß eine oder mehrere Bildebenen die Lötanschlußflä che jedoch nicht an dem Mittelpunkt der Lötanschlußfläche einschließen, während die verbleibenden Bildebenen oberhalb und unterhalb die Lötanschlußfläche fallen. Eine weitere Alternative besteht darin, daß keine der Bildebenen die Löt anschlußfläche einschließt, dieselben jedoch oberhalb und unterhalb der Lötanschlußfläche verteilt sind. Eine noch weitere Alternative besteht darin, daß alle Bildebenen ober halb der Anschlußfläche oder alle Bildebenen unterhalb der Anschlußfläche verteilt sind. Es ist oftmals vorteilhaft, die Varianzen der Gradienten der mehreren Bilder zu analy sieren und/oder zu interpolieren, um den besten Wert von ΔZ für eine spezielle Familie von Querschnittsbildern zu be stimmen.

Ein derartiges Analyseverfahren ist in Fig. 9 dargestellt, die einen Graphen 500 der Varianzen der Gradienten 504A, 504B, 504C, 504D und 504E von mehreren Querschnittsbildern als eine Funktion der Z-Achsen-Positionen ΔZ_A, ΔZ_B, ΔZ_C, ΔZ_D und ΔZ_E der Bildebene zeigt, die jedem Bild entspricht. Bei diesem Beispiel ist eine parabolische Kurve 508 an drei oder mehrere Varianzen der Gradienten 504A, 504B, 504C, 504D und 504E angepaßt. Die ΔZ-Koordinate, die der Spitze 512 der parabolischen Kurve 508 entspricht, ΔZ_P, ist als der beste Wert von ΔZ für die Familie von Querschnittsbildern ausge wählt, die den Varianzen der Gradienten 504A, 504B, 504C, 504D und 504E entsprechen. Andere Verfahren zum Bestimmen des besten Werts von ΔZ für eine spezielle Familie von Quer schnittsbildern werden Fachleuten offensichtlich sein und sind selbstverständlich innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung umfaßt. Beispielsweise können die Varianzen der Gradienten 504A, 504B, 504C, 504D und 504E an eine andere Kurve abweichend von einer Parabel, z. B. an ei ne Hyperbel, eine Gauss-Kurve etc., angepaßt werden.

Das oben beschriebene Verfahren kann Modifikationen erfor dern, wenn dasselbe bei spezifischen Typen von elektro nischen Vorrichtungen und Lötverbindungen angewandt wird. Beispielsweise weist ein Bauelement, wie es in Fig. 10 ge zeigt ist, auf das allgemein als BGA-Bauelement Bezug ge nommen wird, Lötverbindungen auf, die unter Verwendung einer Modifikation des oben beschriebenen Verfahrens zum Bestimmen von Delta-Z-Werten analysiert werden können. Bei einem BGA- Bauelement sind die Kontaktanschlußflächen in einem Gitter an der Unterseite des Bauelements gebildet. Ein entsprechen des Gitter von Kontaktanschlußflächen ist auf der Oberfläche der Schaltungsplatine vorgesehen. Lötkugeln sind an den Schaltungsplatinenkontaktanschlußflächen gebildet. Sowie das Kontaktanschlußflächengitter auf der Unterseite des BGA-Bau elements mit dem Kontaktanschlußflächengitter auf der Ober fläche der Schaltungsplatine ausgerichtet ist, und das BGA- Bauelement an der Schaltungsplatinenoberfläche angebracht ist, sehen die Lotkugeln eine elektrische Verbindung zwi schen den Kontaktanschlußflächen an der Schaltungsplatine und den Kontaktanschlußflächen an dem BGA-Bauelement vor. Folglich werden die Lötverbindungen zwischen die untere Oberfläche des BGA-Bauelements und die Schaltungsplatine geschichtet. Auf diese Lötverbindungen wird als Kugelgitter array (BGA) Bezug genommen.

Fig. 10 stellt ein BGA-Bauelement 612 mit Kontaktanschluß flächen 616 an der Unterseite desselben dar. Das BGA-Bauele ment 612 ist an einer Schaltungsplatine 610 mit Kontaktflä chen 620 angebracht. In Fig. 10 sind ferner Lötkugeln 614 dargestellt, die elektrische Verbindungen zwischen den Kon taktanschlußflächen 616 und den Kontaktanschlußflächen 620 derart vorsehen, daß eine Lötverbindung zwischen jedem Paar von Kontaktanschlußflächen gebildet wird. Es sei bemerkt, daß die meisten Lötverbindungen, die geprüft werden sollen, verdeckt sind, so daß dieselben weder visuell noch unter Verwendung einer herkömmlichen Röntgenstrahlprüfung geprüft werden können. Durch Verwenden des Tomographieverfahrens, das hierin beschrieben ist, kann jedoch eine Querschnittsan sicht auf oder nahe der Oberfläche der Schaltungsplatine 610 vorgenommen werden, die es ermöglicht, daß die Lötverbin dungen eines BGA-Bauelements analysiert werden können.

Fig. 11 ist eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht einer Lötverbindung 614 zwischen der Lötanschlußfläche 616 an dem BGA-Bauelement 612 und der Lötanschlußfläche 620 an der Schaltungsplatine 610, die typische Charakteristika der BGA-Lötverbindung 614 zeigt. Wie im vorhergehenden erörtert (siehe Fig. 6), wird eine Serie von tomographischen Quer schnittsbildern der Lötanschlußfläche 620 erfaßt. Beispiels weise, wie in Fig. 11 gezeigt, werden fünf Querschnittsbil der, die den Bildebenen 640A, 640B, 640C, 640D und 640E ent sprechen, bei fünf unterschiedlichen ΔZ-Werten erhalten, die die Z-Achsen-Position der Lötverbindung 614 einklammern. Wie im vorhergehenden ist der Delta-Z-Wert für die Bildebene 640A der Abstand zwischen der Bildebene 640A und der Z- Achsen-Bezugsebene 316 und wird als ΔZ_A bezeichnet. Ähnlich werden die Abstände zwischen den Bildebenen 640B, 640C, 640D und 640E und der Z-Achsen-Bezugsebene 316 als ΔZ_B, ΔZ_C, ΔZ_D bzw. ΔZ_E bezeichnet. Die Bildebene, die am genauesten den Abstand zwischen der Lötanschlußfläche 620 und der Z- Achsen-Bezugsebene 316 widerspiegelt, ist die Bildebene 640B. Eine Analyse der Bilder, die in den Bildebenen 640A, 640B, 640C, 640D und 640E erzeugt werden, wie im vorher gehenden beschrieben, d. h. die Bestimmung des maximalen Werts der Varianzen der Gradienten der Bilder, die in den Bildebenen 640A, 640B, 640C, 640D und 640E erzeugt werden, ergibt nicht dieses Resultat. Das Resultat der vorher be schriebenen Analyse besteht darin, daß die Bildebene 640D, die annähernd dem Mittelpunkt der Lötverbindung 614 ent spricht, das Bild ist, das den maximalen Wert der Varianzen der Gradienten dieser Serie von Bildern zeigt. Dies liegt an der Struktur, die die BGA-Lötverbindung umgibt, d. h. an der BGA-Bauelementstruktur 612 und der Schaltungsplatinenstruk tur 610, zusätzlich zu der Lötverbindung 614. Da jedoch die Durchschnittsdicke der Lötverbindung 614 allgemein bekannt ist oder ohne weiteres bestimmt werden kann, kann der Ab stand von dem Mittelpunkt der Lötverbindung 614 zu der Löt anschlußfläche 620 von dem Delta-Z-Wert (ΔZ_D) für die Bild ebene 640D abgezogen werden, um den korrekten Delta-Z-Wert für die Lötanschlußfläche 620 zu bestimmen.

Wie im vorhergehenden bestimmen die Vorrichtung und das Ver fahren der vorliegenden Erfindung das ΔZ_D, das der genaueste Wert von Delta-Z für den Mittelpunkt der Lötverbindung 614 ist, indem die fünf Querschnittsbilder analysiert werden, die in den Bildebenen 640A, 640B, 640C, 640D und 640E erhal ten werden. Das Bild, das die schärfsten Kanten, d. h. die höchste Varianz der Gradienten des Bilds, aufweist, wird in der Bildebene erzeugt, die am genauesten der Position des Mittelpunkts der Lötverbindung 614 entspricht. Bei dem Bei spiel, das in Fig. 11 gezeigt ist, zeigt, wenn die Varianzen der Gradienten der fünf Bilder, die in den Bildebenen 640A, 640B, 640C, 640D und 640E erzeugt werden, berechnet und ver glichen werden, das Querschnittsbild, das in der Bildebene 640D erzeugt wird, die höchste Varianz des Gradienten. Ob wohl das in Fig. 11 gezeigte Beispiel fünf Bildebenen zeigt, ist es offensichtlich, daß eine andere Anzahl von Bildebe nen, entweder kleiner oder größer als fünf, beim Praktizie ren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden kann.

Es gibt einen weiteren Weg, den Mittelpunkt der Lötverbin dung 614 aus den Bildern zu identifizieren, die in den Bildebenen 640A, 640B, 640C, 640D und 640E erzeugt werden. Dies wird durch Analysieren der Abmessungen des Abschnitts jedes Bilds erreicht, der der Lötverbindung 614 entspricht. Das Bild, das den maximalen Durchmesser des Abschnitts zeigt, der der Lötverbindung 614 entspricht, identifiziert den Mittelpunkt der Lötverbindung 614. Dieses Verfahren kann zusätzlich zu oder als Alternative zu der Analyse verwendet werden, die den Mittelpunkt der Lötverbindung 614 bestimmt, indem bestimmt wird, welches Bild die höchste Varianz der Gradienten zeigt, d. h. das schärfste Bild ist. Wie im vorhergehenden können Interpolationsverfahren, wie z. B. dieselben, die im vorhergehenden unter Bezugnahme auf Fig. 9 erörtert sind, verwendet werden, um einen Delta-Z-Wert über den Mittelpunktwert zu bestimmen, der zwischen die diskreten Bildebenen 640A, 640B, 640C, 640D und 640E fällt.

Die oben beschriebenen Verfahren werden verwendet, um Schal tungsplatinen auf die folgende Art und Weise zu prüfen. Typischerweise ist der Bildbereich, d. h. die Platinenan sicht, des Tomographiesystems oder anderer Bilderzeugungs systeme, die die Querschnittsbilder der Verbindungen an der Schaltungsplatine erfassen, wesentlich kleiner als die Schaltungsplatine, die geprüft wird. Folglich sind mehrere Bilder der Schaltungsplatine erforderlich, um eine vollstän dige Prüfung der Schaltungsplatine durchzuführen. Fig. 12 zeigt eine Schaltungsplatine 710 mit mehreren Komponenten 712, die an derselben über Verbindungen 714 angebracht sind. Mehrere Platinenansichten 730 sind dargestellt. Beispiels weise umfaßt eine Platinenansicht 730a Komponenten 712a und 712b und entsprechende Verbindungen 714a, 714b, 714c und 714d. Eine Platinenansicht 730b umfaßt eine Komponente 712c und die entsprechenden Verbindungen 714 derselben. Eine Pla tinenansicht 730c umfaßt Komponenten 712d, 712e, 712f, 712g und 712h und die entsprechenden Verbindungen 714 derselben. In der Zeit vor der vorliegenden Erfindung mußte ein Betrei ber einen Delta-Z-Wert für jeden Laseroberflächenabbildungs punkt 300 (siehe Fig. 4a, 4b und 4c) manuell bestimmen. Die vorliegende Erfindung eliminiert dieses fehleranfällige und zeitaufwendige Verfahren.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren wird ein Delta-Z-Wert für JEDE Lötverbindung 714 an der Schaltungs platine 710 automatisch bestimmt und gespeichert. Unter Ver wendung dieser gespeicherten Delta-Z-Werte für jede Lötver bindung 714 wird dann ein Delta-Z-Wert für jede Platinen ansicht berechnet. Beispielsweise kann ein einfacher Durch schnitt von allen Delta-Z für jeden Stift in der Platinen ansicht geeignet sein. Entwickeltere Verfahren können für einige Situationen jedoch geeigneter sein. Es kann bei spielsweise bestimmt werden, daß eine spezielle Platinen ansicht mit mehr als einem Wert von Delta-Z, d. h. mehreren Querschnittsbildschnitten, besser überprüft werden kann. Dies kann auftreten, wenn eine Platinenverkrümmung, eine Platinendicke etc. bewirkt, daß die Lötanschlußflächen innerhalb einer Platinenansicht in unterschiedlichen Z-Achsen-Höhen positioniert sind.

Bei der Anwendung ist es eine einfache Angelegenheit, den Delta-Z für jede Platinenansicht unter Verwendung der ge speicherten Datendatei von Delta-Z-Werten für jede einzelne Verbindung an der Schaltungsplatine zu berechnen, nachdem eine Struktur von Platinenansichten für eine spezielle Schaltungsplatine bestimmt wurde. Beispielsweise wird der Delta-Z-Wert für die Platinenansicht 730a an der Schaltungs platine 710, die in Fig. 12 gezeigt ist, durch Wiederauf rufen der Delta-Z-Werte für die Verbindungen 714a, 714b, 714c und 714d und durch Bestimmen des Durchschnitts dersel ben erhalten. Ähnlich wird der Delta-Z-Wert für die Pla tinenansicht 730d durch Wiederaufrufen der Delta-Z-Werte für alle Verbindungen 714, die an den Komponenten 712d, 712e, 712f, 712g und 712h umfaßt sind, und durch Bestimmen ihres Durchschnitts erhalten. In einigen Situationen kann es bestimmt werden, daß nicht alle Delta-Z-Werte der Verbindung 714 in dem Durchschnitt für diese spezielle Platinenansicht umfaßt sein müssen.

Ein Vorteil dieses Lösungsansatzes zum Bestimmen der Delta- Z-Werte für eine Platinenansicht ist offensichtlich, wenn sich die Platinenansicht ändert. Vorher hat eine Änderung der Platinenansichten eine Neuinterpolation des Dreiecks netzes 318 erfordert. Unter Verwendung der vorliegenden Er findung wird das Delta-Z für die neu definierte Platinen ansicht ohne weiteres durch einfaches Wiederaufrufen der Delta-Z-Werte für die Verbindungen 714, die in der neu defi nierten Platinenansicht umfaßt sind, und dann durch Be stimmen des Durchschnitts derselben bestimmt.

Dementsprechend wird es dem Leser offensichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung viele der spezifischen Probleme löst, die angetroffen werden, wenn Lötverbindungen an Schal tungsplatinen geprüft werden. Es ist inbesondere wichtig, daß dieselbe sowohl das langsame als auch fehleranfällige Verfahren des manuellen Einstellens der Laser-Delta-Z-Werte entfernt, während dieselbe korrekte Ansicht-Delta-Z-Werte bei Fällen liefert, bei denen eine Platinenverkrümmung mit den Oberflächenabbildungsdreiecken übereinstimmt.

Zusätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung bestehen weiterhin darin, daß dieselbe

- sehr leicht anzuwenden ist und keine wesentlichen Modifi kationen an der Prüfausrüstung erfordert;
- automatisch ist, wodurch die Anfälligkeit, die manuellen Verfahren zugeordnet ist, entfernt wird;
- die Genauigkeit der Z-Höhen-Bestimmung verbessert;
- die Fähigkeit besitzt, Platinendickenvariationen handzu haben;
- die Fähigkeit besitzt, den Durchsatz zu verbessern, da die Anzahl der Abbildungspunkte für bestimmte Anwendungen reduziert werden kann;
- die Fähigkeit besitzt, die Platinenverkrümmung genauer nachzubilden; und
- mit dem derzeit verwendeten manuellen Verfahren kompati bel ist und folglich je nach Bedarf verwendet werden kann.

Obwohl die obige Beschreibung viele Spezifitäten enthält, soll dies nicht als den Schutzbereich der Erfindung begren zend sondern lediglich als Darstellung von derzeit bevor zugten Ausführungsbeispielen der Erfindung aufgefaßt werden. Beispielsweise können alternative Verfahren und Bildparame ter verwendet werden, um zu bestimmen, welches Bild der ordnungsgemäßen Z-Achsen-Position entspricht; alternative Interpolationsverfahren können verwendet werden; alternative Verfahren können verwendet werden, um die Querschnittsbilder zu erfassen; alternative Laserabbildungs- oder Bezugsabbil dungsverfahren können verwendet werden; alternative Verfah ren zum Bestimmen eines Platinenansicht-Delta-Z aus den ein zelnen Verbindungs-Delta-Z-Werten können verwendet werden; alternative Verfahren zum Bestimmen der Delta-Z-Werte für spezielle Verbindungen können verwendet werden; etc.

Claims

1. Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Verbindungen (214, 314, 320, 620, 714) an einer Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), mit folgenden Merkmalen:
einer Quelle (200) von Röntgenstrahlen (282), die Röntgenstrahlen durch die elektrische Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) von einer Mehrzahl von Positionen emittiert;
einem Röntgenstrahldetektorsystem (240), das positio niert ist, um die Röntgenstrahlen (284) zu empfangen, die durch die Quelle (200) von Röntgenstrahlen erzeugt wurden, und die in die elektrische Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) eingedrungen sind, wobei das Rönt genstrahldetektorsystem (240) ferner einen Ausgang aufweist, der Datensignale emittiert, die einem Rönt genstrahlbild der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) entsprechen, das durch die Röntgen strahlen (284) erzeugt wird, die durch den Röntgen strahldetektor (240) nach dem Eindringen in die elek trische Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) empfangen und erfaßt werden;
einem Bildspeicher, der die Detektordatensignale kom biniert, um eine Bilddatenbank zu bilden, die Infor mationen enthält, die ausreichend sind, um ein Quer schnittsbild einer Schnittebene der elektrischen Ver bindung (214, 314, 320, 620, 714) in einer Bildebene zu erzeugen; und
einem Prozessor, der die Erfassung des Querschnitts bilds steuert und das Querschnittsbild analysiert, wo bei der Bildprozessor ferner folgende Merkmale auf weist:
eine Z-Achsen-Steuerung zum Variieren eines Del ta-Z-Werts, d. h. des Z-Achsen-Abstands zwischen der Bildebene und einer Bezugs-Z-Achsen-Position, und zum Erfassen einer Mehrzahl von Delta-Z-Bil dern der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer Mehrzahl von Delta-Z-Werten;
einen Bildgradientenabschnitt, der eine Mehrzahl von Gradienten für jedes der Mehrzahl von Delta- Z-Bildern berechnet und speichert;
einen Varianzrechnerabschnitt, der eine Varianz der Mehrzahl von Gradienten für jedes der Mehr zahl von Delta-Z-Bildern bestimmt; und
einen Komparator, der die Varianzen der Gradien ten für jedes der Mehrzahl von Delta-Z-Bildern vergleicht.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Oberflä chenabbildungsvorrichtung zum Erzeugen einer Oberflä chenabbildung der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) aufweist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die Oberflächen abbildungsvorrichtung ferner einen Laserabstandsmesser (296) zum Bestimmen der Bezugs-Z-Achsen-Werte für eine Mehrzahl von Punkten an der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) aufweist, wodurch eine Laserober flächenabbildung der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) erzeugt wird.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Bildgradient über ein K×K-Pixelgitter durch die folgende Beziehung angenähert wird:
G_MR[f(x,y)] ≈ |f(x-N, y-N)-f(x+M, y+M)| + |f(x+M, y-N)-f(x-N, y+M)|
wobei f(x,y) einen Grauwert eines Pixels darstellt, das bei x, y positioniert ist, wobei K eine Ganzzahl ist, die größer oder gleich 2 ist, wobei N = (K-1)/2 auf die nächste Ganzzahl abgerundet ist, und wobei M = K-N-1 gilt.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Komparator ferner eine Einrichtung zum Anpassen der Varianzen der Mehrzahl von Gradienten für jedes der Mehrzahl von Delta-Z-Bildern entweder an eine parabolische Kurve oder an eine Gauss-Kurve aufweist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der Komparator fer ner eine Einrichtung zum Bestimmen eines Delta-Z-Werts aufweist, der einem Maximalwert der parabolischen Kurve oder der Gauss-Kurve entspricht.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Quelle (200) von Röntgenstrahlen (282) eine Mehr zahl von Röntgenstrahlquellen aufweist.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Röntgenstrahldetektorsystem (240) eine Mehrzahl von Röntgenstrahldetektoren aufweist.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Prozessor ferner einen Bildabschnitt aufweist, der das Querschnittsbild einer Schnittebene der elek trischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) aus der Bilddatenbank erzeugt.

10. Verfahren zum Bestimmen der Z-Achsen-Position (340C, 640B) einer elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) an einer Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), mit folgenden Schritten:
Bestimmen einer Bezugs-Z-Achsen-Position (316) Z_RF;
Erfassen eines ersten Querschnittsbilds der elektri schen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁ und ei nes zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Ver bindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer zweiten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂;
Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild und einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnittsbild;
Berechnen einer ersten Varianz (504) für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnitts bild entspricht, bei der ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, und einer zweiten Varianz (504) für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zwei ten Querschnittsbild entspricht, bei der zweiten Z- Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂; und
Analysieren der ersten und der zweiten Varianz (504) und Ableiten der Z-Achsen-Position (340C, 640B) der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) aus denselben.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem die Bezugs-Z- Achsen-Position (316) mit einem Abstandsmesser be stimmt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem dar Abstands messer ferner einen Laserabstandsmesser (296) auf weist.

13. Verfahren zum Bestimmen der Z-Achsen-Position (340C, 640B) einer elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) an einer Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), mit folgenden Schritten:
Bestimmen einer Bezugs-Z-Achsen-Position (316) Z_RF;
Erfassen eines ersten Querschnittsbilds der elektri schen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer zweiten Z-Achsen- Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂, und eines dritten Quer schnittsbilds der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer dritten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₃;
Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild, einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnittsbild und einer dritten Mehrzahl von Gradienten für das dritte Quer schnittsbild;
Berechnen einer ersten Varianz (504) für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnitts bild entspricht, bei der ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, einer zweiten Varianz (504) für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Querschnittsbild entspricht, bei der zweiten Z- Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂, und einer dritten Varianz für die dritte Mehrzahl von Gradien ten, die dem dritten Querschnittsbild entspricht, bei der dritten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₃; und
Bestimmen eines maximalen Varianzwerts (504), der aus der ersten, der zweiten und der dritten Varianz (504) bestimmt wird, und Auswählen einer entsprechenden Z-Achsen-Position (340C, 640B) Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maximalen Varianzwert (504) entspricht, als die Z- Achsen-Position der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714).

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, das ferner den Schritt des Bestimmens einer mathematischen Funktion aufweist, die Punkte umfaßt, die die Werte der ersten, der zwei ten und der dritten Varianz (504) annähern.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die mathematische Funktion eine Parabel ist.

16. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die mathematische Funktion eine Gauss-Kurve ist.

17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, das ferner eine Oberflächenabbildungsvorrichtung zum Er zeugen einer Oberflächenabbildung der Schaltungspla tine (210, 310, 610, 710) aufweist.

18. Vorrichtung zum Prüfen von elektrischen Verbindungen (214, 314, 320, 620, 714) an einer Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Bestimmen einer Bezugs-Z-Ach sen-Position (316) Z_RF;
einer Einrichtung zum Erfassen eines ersten Quer schnittsbilds der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer zweiten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂, und eines dritten Querschnittsbilds der elektri schen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer dritten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₃;
einer Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild, einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Quer schnittsbild und einer dritten Mehrzahl von Gradienten für das dritte Querschnittsbild;
einer Einrichtung zum Berechnen einer ersten Varianz (504) für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnittsbild entspricht, bei der ersten Z- Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, einer zweiten Varianz (504) für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Querschnittsbild entspricht, bei der zweiten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂, und einer dritten Varianz (504) für die dritte Mehrzahl von Gradienten, die dem dritten Querschnittsbild ent spricht, bei der dritten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₃; und
einer Einrichtung zum Bestimmen eines maximalen Varianzwerts (504), der aus der ersten, der zweiten und der dritten Varianz (504) abgeleitet wird, und zum Auswählen einer entsprechenden Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maximalen Varianzwert (504) entspricht, als die Z-Achsen-Position (340, 640) der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714).

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, die ferner eine Ein richtung zum Bestimmen einer mathematischen Funktion aufweist, die Punkte aufweist, die die Werte der ersten, der zweiten und der dritten Varianz (504) an nähern.

20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, bei der die Z-Achsen- Position (340, 640) Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maximalen Varianzwert (504) entspricht, einer Z-Achsen-Position gleicht, die einem maximalen Wert (512) der mathe matischen Funktion entspricht.

21. Vorrichtung gemäß Anspruch 19 oder 20, bei der die mathematische Funktion eine Parabel oder eine Gauss- Kurve ist.

22. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei der die Einrichtung zum Bestimmen der Bezugs-Z-Achsen-Position (316) fer ner einen Laserabstandsmesser (296) aufweist.

23. Verfahren zum Prüfen von elektrischen Verbindungen (214, 314, 320, 620, 714) an einer Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), mit folgenden Schritten:
Bestimmen einer Z-Achsen-Position für im wesentlichen alle elektrischen Verbindungen (214, 314, 320, 620, 714) an der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710);
Speichern der Z-Achsen-Positionen (340C, 640B) für im wesentlichen alle elektrischen Verbindungen (214, 314, 320, 620, 714) an der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) in einer Datenbank;
Auswählen einer ersten Platinenansicht (730), die ei nen ersten Abschnitt der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) aufweist; und
Ableiten, aus den gespeicherten Werten der Z-Achsen- Positionen (340C, 640B) für die elektrischen Verbin dungen (214, 314, 320, 620, 714), die in der ersten Platinenansicht (730) umfaßt sind, einer Z-Achsen- Position für die erste Platinenansicht (730).

24. Verfahren gemäß Anspruch 23, das ferner den Schritt des Erzeugens einer Oberflächenabbildung der Schal tungsplatine mit einem Abstandsmesser (296) aufweist.

25. Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, das ferner fol gende Schritte aufweist:
Auswählen einer zweiten Platinenansicht (730), die einen zweiten Abschnitt der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) aufweist; und
Ableiten aus den gespeicherten Werten der Z-Achsen- Positionen (340C, 640B) für die elektrischen Verbin dungen (214, 314, 320, 620, 714), die in der zweiten Platinenansicht (730) umfaßt sind, einer zweiten Z- Achsen-Position für die zweite Platinenansicht (730).

26. Verfahren zum Bestimmen der Z-Achsen-Position (340C, 640B) einer elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) an einer Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), mit folgenden Schritten:
Erfassen von zwei oder mehreren Querschnittsbildern bei zwei oder mehreren Z-Achsen-Positionen (340, 640) eines Bereichs der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), der die elektrische Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) aufweist; und
Vergleichen und Analysieren der zwei oder mehreren Querschnittsbilder bei den zwei oder mehreren Z- Achsen-Positionen (340, 640) und Ableiten der Z- Achsen-Position (340C, 640B) der elektrischen Verbin dung (214, 314, 320, 620, 714) aus denselben.

27. Verfahren gemäß Anspruch 26, das ferner den Schritt des Bestimmens einer Bezugs-Z-Achsen-Position (316) Z_RF aufweist.

28. Verfahren gemäß Anspruch 27, das ferner folgende Schritte aufweist:
Erfassen eines ersten Querschnittsbilds der elektri schen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, und eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Ver bindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer zweiten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂;
Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild und einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Querschnittsbild;
Berechnen einer ersten Varianz (504) für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnitts bild entspricht, bei der ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, und einer zweiten Varianz (504) für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zwei ten Querschnittsbild entspricht, bei der zweiten Z- Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂; und
Analysieren der ersten und der zweiten Varianz (504) und Ableiten der Z-Achsen-Position (340C, 640B) der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) aus denselben.

29. Verfahren gemäß Anspruch 28, bei dem die Bildgradien ten über ein K×K-Pixelgitter durch die folgende Bezie hung angenähert werden:
G_MR[f(x,y)] ≈ |f(x-N, y-N)-f(x+M, y+M)| + |f(x+M, y-N)-f(x-N, y+M)|
wobei f(x,y) einen Grauwert eines Pixels darstellt, das bei x, y positioniert ist, wobei K eine Ganzzahl ist, die größer als 2 oder gleich 2 ist, wobei N = (K-1)/2 auf die nächste Ganzzahl abgerundet wird, und wobei M = K-N-1 gilt.

30. Verfahren gemäß Anspruch 27 oder 28, bei dem die Be zugs-Z-Achsen-Position (316) mit einem Abstandsmesser (296) bestimmt wird.

31. Verfahren gemäß Anspruch 30, bei dem der Abstands messer (296) ferner einen Laserabstandsmesser (296) aufweist.

32. Verfahren gemäß Anspruch 26 mit ferner folgenden Schritten:
Bestimmen einer Z-Achsen-Position (340C, 640B) für im wesentlichen alle elektrischen Verbindungen (214, 314, 320, 620, 714) an der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710);
Speichern der Z-Achsen-Positionen (340C, 640B) für im wesentlichen alle elektrischen Verbindungen (214, 314, 320, 620, 714) an der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) in einer Datenbank;
Auswählen einer ersten Platinenansicht (730), die ei nen ersten Abschnitt der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) aufweist; und
Ableiten, aus den gespeicherten Werten der Z-Achsen- Positionen (340C, 640B) für die elektrischen Verbin dungen (214, 314, 320, 620, 714), die in der ersten Platinenansicht (730) umfaßt sind, einer Z-Achsen- Position für die erste Platinenansicht (730).

33. Vorrichtung zum Prüfen einer elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) an einer Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710), mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Erfassen von zwei oder mehreren Querschnittsbildern bei zwei oder mehreren Z-Achsen- Positionen (340, 640) eines Bereichs der Schaltungs platine (210, 310, 610, 710), der die elektrische Ver bindung (214, 314, 320, 620, 714) aufweist; und
einer Einrichtung zum Vergleichen und Analysieren der zwei oder mehreren Querschnittsbilder bei den zwei oder mehreren Z-Achsen-Positionen (340, 640), und zum Ableiten der Z-Achsen-Position (340C, 640B) der elek trischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) aus den selben.

34. Vorrichtung gemäß Anspruch 33 mit ferner folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Bestimmen einer Bezugs-Z- Achsen-Position (316) Z_RF;
einer Einrichtung zum Erfassen eines ersten Quer schnittsbilds der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, eines zweiten Querschnittsbilds der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer zweiten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂, und eines dritten Querschnittsbilds der elek trischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714) bei einer dritten Z-Achsenposition (340, 640) Z_RF + ΔZ₃;
einer Einrichtung zum Bestimmen einer ersten Mehrzahl von Gradienten für das erste Querschnittsbild, einer zweiten Mehrzahl von Gradienten für das zweite Quer schnittsbild und einer dritten Mehrzahl von Gradienten für das dritte Querschnittsbild;
einer Einrichtung zum Berechnen einer ersten Varianz (504) für die erste Mehrzahl von Gradienten, die dem ersten Querschnittsbild entspricht, bei der ersten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₁, einer zweiten Varianz (504) für die zweite Mehrzahl von Gradienten, die dem zweiten Querschnittsbild entspricht, bei der zweiten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₂, und einer dritten Varianz (504) für die dritte Mehrzahl von Gradienten, die dem dritten Querschnittsbild ent spricht, bei der dritten Z-Achsen-Position (340, 640) Z_RF + ΔZ₃; und
einer Einrichtung zum Bestimmen eines maximalen Varianzwerts (504), der aus der ersten, der zweiten und der dritten Varianz (504) abgeleitet wird, und zum Auswählen einer entsprechenden Z-Achsen-Position (340C, 640B) Z_RF + ΔZ_MAX, die dem maximalen Varianz wert (504) entspricht, als die Z-Achsen-Position (340C, 640B) der elektrischen Verbindung (214, 314, 320, 620, 714).

35. Vorrichtung gemäß Anspruch 33, die ferner eine Ober flächenabbildungsvorrichtung (296) zum Erzeugen einer Oberflächenabbildung (318) der Schaltungsplatine (210, 310, 610, 710) aufweist.