DE69331505T2

DE69331505T2 - Vorrichtung zur Kontrolle gedruckten Pastenlots

Info

Publication number: DE69331505T2
Application number: DE69331505T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Iwata; Nobuaki Kakimori; Shin Kishimoto; Kengo Nishigaki; Yoshihide Shigeyama; Yuichi Yamamoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2013-03-27
Also published as: EP0563829B1; JPH05280945A; US5450204A; EP0563829A3; DE69331505D1; JP2711042B2; EP0563829A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Kontroll- oder Untersuchungsvorrichtung, spezieller eine Kontrollvorrichtung zum Untersuchen des Druckzustands von auf eine gedruckte Leiterplatte gedrucktem Pastenlot, um darauf mit hoher Dichte sehr kleine elektronische Teile (Chip von 1005 Quadrat und dergleichen), ICs mit sehr enger Zuleitungsschrittweite usw. zu montieren, wie bei Kopfhörer-Stereoanwendungen, schnurlosen Telefonen, Videokameras und dergleichen verwendet.
Wenn die Montage elektronischer Teile auf die Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte zu automatisieren ist, wird normalerweise dafür gesorgt, dass das Pastenlot auf jede spezielle Position einer gedruckten Leiterplatte aufgedruckt wird, um dann die elektronischen Teile durch die Viskosität des Pastenlots zeitweilig, für anschließendes Löten mittels eines Aufschmelzofens, auf der gedruckten Leiterplatte zu fixieren. So war es herkömmliche Vorgehensweise, den Lötzustand der gedruckten Leiterplatte nach Abschluss des Lötprozesses durch den Aufschmelzofen zu überprüfen. Jedoch kamen, aufgrund des Erfordernisses, auf einer gedruckten Leiterplatte mit höherer Dichte zu montieren, auf die Rückseite zu montierende elektronische Teile, z. B. LSIs (large scale integrated circuit) mit J-Zuleitungen usw. in allgemeinen Gebrauch, und in diesem Fall wurde es schwierig, eine Kontrolle nach Abschluss des Lötvorgangs zu bewerkstelligen. Darüber hinaus wird der Lötzustand derartiger elektronischer Teile stark durch den Zustand beim Drucken beeinflusst, wenn das Pastenlot auf die gedruckte Leiterplatte aufgedruckt wird. Daher wurde es erforderlich, den Druckzustand des Pastenlots vor dem Lötprozess durch den Aufschmelzofen zu untersuchen, und zu diesem Zweck wurden Inspektoren zum Ausführen einer visuellen Untersuchung herumgeschickt.
Jedoch besteht bei derartiger visueller Untersuchung durch Inspektoren die Tendenz, die Kontrollbelastung zu erhöhen, wobei der Arbeitswirkungsgrad gering ist.
Um den Druckzustand von Pastenlot zu untersuchen, wurde herkömmlicherweise eine Kontrollvorrichtung verwendet, die so ausgebildet war, dass sie Licht von einem Schlitz auf eine gedruckte Leiterplatte projizierte, um das projizierte Muster aufzunehmen oder zu fotografieren, um Mängel der Lötung, Positionsabweichungen usw. aus dem dadurch erhaltenen Bildsignal zu erkennen. Das bekannte Kontrollverfahren auf Grundlage der o. g. Projektion von Licht durch einen Schlitz verfügt über höhere Erfassungsauflösung, wenn das Intervall für das Licht durch den Schlitz klein wird, während die Erfassungsgeschwindigkeit höher ist, wenn das Intervall groß ist. Anders gesagt, stehen Genauigkeit und Geschwindigkeit in vollkommener Kompromissbeziehung, ferner besteht ein Nachteil dahingehend, dass beim obigen Kontrollverfahren mit Projektion von Licht durch einen Schlitz die Koordinatenwerte nur am Schlitz verfügbar sind.
Außerdem kann dann, wenn das Ausmaß der Abweichung des Lichts vom Schlitz abhängig von der dreidimensionalen Konfiguration der zu messenden Ebene erfasst wird, kein korrekter Abweichungswert erhalten werden, da die Tendenz besteht, dass ein Schlitz manchmal mit einem benachbarten Schlitz überlappt, und so ist es erforderlich, einen Neuversuch oder einige Gegenmaßnahmen bei der räumlichen Codierung, wie eine Färbung des Schlitzes usw., vorzunehmen. Demgemäß bestand bei der herkömmlichen Druckzustand- Kontrollvorrichtung eine Beschränkung hinsichtlich einer Verbesserung der Genauigkeit und einer Verringerung der Messzeit.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Das Dokument US-A-5 048 965 offenbart eine dreidimensionale Abspielerzeugungstechnik mit verringertem Auftreten des Einschlusses kürzerer Merkmale durch schlankere Merkmale, wobei ein Substrat in aufeinanderfolgenden Gebietsstreifen aufeinanderfolgend mit ersten und zweiten Paaren von Lichtstrahlen von jeweils entgegengesetzten Seiten unter einem spitzen Winkel beleuchtet wird. Das reflektierte Licht wird in jedem Fall erfasst, und die Höhe von Merkmalen in jedem aufeinanderfolgenden Streifen wird entsprechend einer vorgegebenen Beziehung zwischen der gemessenen Intensität, die dem ersten Paar von Lichtstrahlen zugeordnet ist, zur Intensität, die dem zweiten Paar von Lichtstrahlen zugeordnet ist, erhalten.
Das Dokument EP-A-0 182 469 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erhalten eines Oberflächenprofils und dreidimensionaler Oberflächenkonturen eines Objekts, wobei ein einfallender Lichtstrahl mit sinusförmig variierendem Intensitätsmuster auf ein Objekt gerichtet wird und die Phase des sinusförmigen Intensitätsmusters des einfallenden Strahls moduliert wird. Danach wird ein verformtes Gitterbild des Objekts für eine Anzahl verschiedener modulierter Phasen des einfallenden Strahls empfangen und verarbeitet, um die Höhe des Objekts zu erhalten.
Ferner behandeln M. Goharla'ee et al. in "Applications of structured lighting for volume measurement", SPIE, Vol. 728, Seiten 65 bis 73, Proc. 1986, Optics, Illumination and Image Sensing for Machine Vision die Verwendung von Techniken mit strukturiertem Licht zum Erzielen dreidimensionaler Messwerte für Baugruppen gedruckter Leiterplatten, wobei LCD-Bauteile innerhalb eines Projektionsgeräts als Projektor für strukturiertes Licht zum Projizieren paralleler Lichtlinien verwendet werden.
Schließlich ist im Dokument EP-A-0 471 196 ein Bildanalyseverfahren zum Einteilen gedruckter Leiterplatten auf dem Gebiet der Elektronikingenieurarbeit unter Verwendung optischer Testtechniken beschrieben. Bei diesem Verfahren werden zuallererst dreidimensionale Höhenbilder und zweidimensionale Graustufenbilder aufgezeichnet, und dann werden Plausibilitätsprüfungen zwischen diesen aufgezeichneten Bildern aufgeführt. Automatische Testprogramme können auf Grundlage von CAD/CAM-Daten erzeugt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, eine Kontrollvorrichtung zum Kontrollieren der Druckposition, der Fläche, der Dicke oder der Menge eines auf eine gedruckte Leiterplatte gedruckten Pastenlots auf Grundlage mehrerer Bildsignale durch Projizieren mehrerer phasenverschobener Lichtmuster auf die gedruckte Leiterplatte zu schaffen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontrollvorrichtung vom oben beschriebenen Typ zu schaffen, mit der der Druckzustand des Pastenlots schnell und korrekt dadurch kontrolliert werden kann, dass die oben erfassten Daten mit vorbestimmten Bezugsdaten verglichen werden.
Gemäß der Erfindung sind diese Aufgaben durch eine Kontrollvorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 1 definiert ist.
Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten abhängigen Ansprüche.
Bei der Kontrollvorrichtung der in den Ansprüchen definierten Erfindung kann die gesamte Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte schnell mit hoher Genauigkeit kontrolliert werden, da diese Vorrichtung so ausgebildet ist, dass sie mehrere phasenverschobene Lichtmuster auf die gedruckte Leiterplatte projiziert, um mehrere phasenverschobene Bilddaten zu verwenden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise mit einem Blockdiagramm, die den Gesamtaufbau einer Druckzustand-Kontrollvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine geschnittene Seitenansicht, die mit vergrößertem Maßstab eine Ausführungsform einer Beleuchtungseinheit oder einer Projektionseinrichtung (optischer Flüssigkristallverschluss) zeigt, wie bei der Anordnung der Fig. 1 verwendet;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konstruktion eines die Beleuchtungseinheit der Fig. 2 verwendenden optischen Systems zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer in der Beleuchtungseinheit der Fig. 2 verwendeten Flüssigkristallvorrichtung zeigt;
Fig. 5(a) bis 5(d) sind Diagramme zum Erläutern eines Ansteuerungsverfahren für den Flüssigkristall der Fig. 4;
Fig. 6 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern der Funktion der Systemanordnung der Fig. 1;
Fig. 7(a) bis 7(d) sind Diagramme, die jeweils Bilder zeigen, wie sie in einem Bildspeicher für vier Bildflächen abgespeichert sind und durch Ansteuern des Flüssigkristalls der Fig. 5 erhalten wurden; und
Fig. 8(a) bis 8(e) sind Diagramme zum Erläutern des bei der Erfindung verwendeten Phasenschiebeverfahrens (Streifenabrasterverfahren).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bevor mit der Beschreibung der Erfindung fortgefahren wird, wird darauf hingewiesen, dass in allen beigefügten Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, bei denen in der Fig. 1 eine Druckzustand-Kontrollvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, die im Wesentlichen über Folgendes verfügt: einen XY-Tisch 1 zum Aufbringen einer gedruckten Leiterplatte 10 auf diesem, eine Projektionseinrichtung, d. h. eine Beleuchtungseinheit 2 (optischer Flüssigkristallverschluss) zum Projizieren mehrerer schlitzförmiger phasenverschobener Lichtmuster auf die gedruckte Leiterplatte 10 schräg von oben, und eine CCD(charge coupled device)-Kamera 3 zum Aufnehmen des Bilds der gedruckten Leiterplatte 10 in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zur Oberfläche derselben. Auf die gedruckte Leiterplatte 10 wird Pastenlot 10a aufgedruckt, um ein vorbestimmtes Muster zu bilden. Der XY-Tisch 1 ist so ausgebildet, dass er die darauf positionierte gedruckte Leiterplatte 10 mittels Antriebsschrittmotoren 1a und 1b mittels einer XY- Tisch-Steuerung 4 auf Grundlage von Befehlen von einer Computervorrichtung 5 und einer Steuerung 9 in jede beliebige Position in den Richtungen X und Y verschiebt. Die Projektionseinrichtung oder Beleuchtungseinheit 2 ist so ausgebildet, dass sie um 1/4 der Schrittweite phasenverschobenes Licht schräg von oben auf die gedruckte Leiterplatte projiziert, was mittels einer Beleuchtungssteuerung 6 auf Grundlage des Befehls der Steuerung 9 erfolgt, und sie richtet streifenförmige Muster, deren Leuchtstärke sinusförmig entlang der X- oder Y-Richtung variiert, dadurch auf die gedruckte Leiterplatte 10, dass Licht von der Lichtquelle über einen optischen Flüssigkristallverschluss eingestrahlt wird. Darüber hinaus erzeugen diese streifenförmige Muster solche streifenförmigen Muster, deren Phase in der Y- oder X-Richtung um 1/4 der Schrittweite verschoben ist, wie oben beschrieben, was durch Verschieben der Phase nach Wunsch durch Steuern des optischen Flüssigkristallverschlusses erfolgt.
Die Fig. 2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der Beleuchtungseinrichtung 2 als Projektionseinrichtung, wie sie in der Kontrollvorrichtung der Fig. 1 verwendbar ist.
In der Fig. 2 wird Licht von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) durch optische Fasern 20 in Kondensorlinsen 21 und 22 geführt, zwischen die ein Filter 23 eingefügt ist, und es wird durch die Linsen 21 und 22 in paralleles Licht umgesetzt, um ferner durch ein Flüssigkristallelement 24 in eine Projektionslinse 25 geführt zu werden. Bei dieser Ausführungsform ist zwischen den Kondensorlinsen 21 und 22 und der Projektionslinse 25 eine Konstanttemperatur-Regelungsvorrichtung 26 vorhanden, und das Flüssigkristallelement 24 ist in dieser angeordnet, durch welche Anordnung eine Temperatur Drift des Flüssigkristallelements 24 verhindert wird und wodurch der Kontrast der projizierten Muster stabilisiert werden kann. Dank der Tatsache, dass die Beleuchtungseinheit 2 in einem Abschnitt schräg über der gedruckten Leiterplatte 10 angeordnet ist (Fig. 1), ist die Brennweite der Projektionslinse 25 nicht in allen Teilen der gedruckten Leiterplatte 10 gleich, und um diesen Nachteil zu kompensieren, ist die Einheit diagonal in Bezug auf eine optische Achse vorhanden, um Winkeleinstellungen in Bezug auf die optische Achse zu ermöglichen.
Gemäß der perspektivischen Ansicht der Fig. 3, die eine spezielle Positionsbeziehung zwischen der Beleuchtungseinheit 2 und der bereits genannten CCD-Kamera 3 zeigt, sind auf einem Chassis 31 des optischen Systems ein Kamerastativ 32, auf dem die CCD-Kamera 3 mittels eines Stativträgers 33 befestigt ist, und die Beleuchtungseinheit 2 montiert, die die optischen Fasern 20, die Kondensorlinsen 21 und 22, die Konstanttemperatur-Regelungsvorrichtung 26 mit dem eingebauten Flüssigkristallelement 24 und die Projektionslinse 25 usw. enthält, wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben, wobei das Licht durch einen Ablenkspiegel 34 auf die gedruckte Leiterplatte gelenkt wird. Auf dem Chassis 31 ist auch eine Steuerung 35 für das Flüssigkristallelement 24 montiert.
Es wird auf die Fig. 4 Bezug genommen, in der der Aufbau des Flüssigkristallelements 24 dargestellt ist, wobei eine transparente Elektrode desselben auf einer gesamten Fläche vorhanden ist, während die andere transparente Elektrode durch eine streifenförmige Elektrode 41 gebildet ist, die in einer Richtung in dünne und lange Abschnitte unterteilt ist. Von den Elektrodenabschnitten der streifenförmigen Elektroden 41 sind Anschlüsse 43 über Verbindungsleitungen 42 nach außen geführt. Für das Flüssigkristallelement 24 wird ein verdrillt-nematischer Flüssigkristall verwendet, wobei Polarisationsplatten (nicht dargestellt) vor und hinter dem Flüssigkristallelement 24 angebracht werden.
Es wird weiter auf die Fig. 5(a) bis 5(d) Bezug genommen, in denen ein Verfahren zum Ansteuern des Flüssigkristallelements 24 veranschaulicht ist. Bei diesem Ansteuerungsverfahren werden die Elektrodenabschnitte der Streifenelektrode 41 so angesteuert, dass sie um 1/4 der Schrittweite verschoben sind, wodurch Lichtmuster erzeugt werden, die mit vier Phasen variieren. Genauer gesagt, erfolgt, wie es in den Fig. 5(a), 5(b), 5(c) und 5(d) dargestellt ist, die Ansteuerung dergestalt, dass alle Sätze jeweils zweier Elektrodenabschnitte der Streifenelektroden 41 aufeinanderfolgend eingeschaltet werden, um Licht durchzulassen. Die Perioden der Verschiebung, die Richtungen und die Unterteilungszahl der Streifenelektroden usw. können abhängig von der Ansteuerungsschaltung nach Wunsch eingestellt werden.
Unter Verwendung des optischen Flüssigkristallverschlusses für die Beleuchtungseinheit 2 können die folgenden Vorteile erzielt werden.
Zuallererst wird, dank der Lichttransmissionseigenschaften des Flüssigkristalls, ein Streifenmuster mit einer Leuchtstärke nahe derjenigen einer idealen Sinuswelle erhalten, wenn es erstellt wird, wodurch die Messauflösung für dreidimensionale Messung verbessert werden kann. Zweitens wird es möglich, da die Steuerung der Phasenverschiebung des Streifenmusters elektrisch erfolgen kann, das optische System mit kompakter Größe auszubilden und auch eine korrekte Phasenverschiebung mit hoher Geschwindigkeit zu bewerkstelligen. Ferner kann bei der Anordnung der Druckzustand-Kontrollvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Systemkonstruktion vereinfacht werden, um eine Größenverringerung der gesamten Vorrichtung zu erzielen, während das Konzept der Erfindung eine wichtige Rolle dabei spielt, eine Hochgeschwindigkeits-Kontrollvorrichtung zu schaffen, die als linearer Typ arbeiten kann.
Die insoweit beschriebene Druckzustand-Kontrollvorrichtung wirkt auf die folgende Weise.
Wenn die gedruckte Leiterplatte 10 auf dem XY-Tisch 1 platziert wird, liefert die Computervorrichtung 5 als Erstes ein Befehlssignal gemeinsam mit Daten wie dem Verstellausmaß usw. an die XY-Tisch-Steuerung 4, um die gedruckte Leiterplatte 10 in ein erstes Kontrollgebiet (Anfangsposition) zu verstellen. Ein derartiges Kontrollgebiet wurde vorab dadurch eingestellt, dass die gedruckte Leiterplatte 10 vorab z. B. dadurch unterteilt wurde, dass die Größe des Gesichtsfelds der CCD-Kamera 3 als Einheit verwendet wurde. Dann liefert die Steuerung 9 gemeinsam mit Daten wie dem Streifenmuster usw. ein Befehlssignal an die Beleuchtungssteuerung 6, um dadurch dafür zu sorgen, dass die Beleuchtungseinheit 2 mit der Beleuchtung des Streifenmusters beginnt und auch aufeinanderfolgend die vier Beleuchtungsarten durch Verschieben der Phase dieses Streifenmusters um 1/4 der Schrittweite umschaltet, wie in den Fig. 5(a) bis 5(d) dargestellt. Während die Beleuchtung zum Verschieben der Phase des Streifenmusters erfolgt, nimmt die CCD-Kamera 3 das Bild des Kontrollgebiets für jede Beleuchtung auf, und sie gibt aufeinanderfolgend Bildsignale für die vier Bildflächen aus.
In der Figur ist ein Bildspeicher 8a so ausgebildet, dass er die Bildsignale für die vier Bildflächen, wie sie über einen mit der CCD-Kamera 3 gekoppelten Verteiler 7 geliefert werden, aufeinanderfolgend einspeichert, wobei die so eingespeicherten Bildsignale an die damit verbundene Computervorrichtung 5 geliefert werden. Während die Computervorrichtung 5 die so im Bildspeicher 8a abgespeicherten Bilder verarbeitet, wird der XY-Tisch 1 auf das nächste Kontrollgebiet verschoben, und der Verteiler 7 speichert das untersuchte Bild in einen anderen Bildspeicher 8b ein. Andererseits kann die Computervorrichtung 5 bei Abschluss der Bildverarbeitung für den Speicher 8a das nächste Bild direkt verarbeiten, da das nächste Bildsignal bereits in den Speicher 8b eingegeben wurde. Anders gesagt, erfolgt, wie es in der Fig. 6 dargestellt ist, die Kontrolle auf die folgende Weise: einerseits, in einem Schritt S1, Verstellen in das nächste Kontrollgebiet (S+j) in einem Schritt S2 Ausführen einer Bildeingabe, und andererseits, in einem Schritt S3, Verarbeiten des Bilds n → in einem Schritt S4 Ausführen einer vergleichenden Beurteilung durch Parallelverarbeitungsvorgänge. Anschließend werden ähnliche Parallelverarbeitungsvorgänge abwechselnd wiederholt, biß die Kontrolle aller Kontrollgebiete abgeschlossen ist. Im Ergebnis kann, mit der Druckzustand-Kontrollvorrichtung der obigen Ausführungsform, der Druckzustand des Pastenlots 10a auf der gedruckten Leiterplatte 10 sicher dadurch mit hoher Geschwindigkeit untersucht werden, dass die Bilder aufeinanderfolgend verarbeitet werden, während durch Steuerung mittels der Computervorrichtung 5 und der Steuerung 9 eine Bewegung im Kontrollgebiet erfolgt.
Nachfolgend werden unten die von der Computervorrichtung 5 auszuführende Bildverarbeitung und die vergleichende Beurteilung beschrieben.
Die Bilder im Kontrollgebiet sind, wenn die Phase des Streifenmusters um 1/4 der Schrittweite verschoben wird, dergestalt, wie sie in den Fig. 7(a), 7(b), 7(c) und 7(d) dargestellt sind. Wie es aus den Fig. 7(a) bis 7(d) deutlich ist, wird das auf die gedruckte Leiterplatte 10 projizierte Streifenmuster abhängig von einer Höhendifferenz zwischen der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte und dem Pastenlot 10a mit einer Phasenabweichung erzeugt. Daher werden in der Computervorrichtung 5 die Höhen der Reflexionsflächen in jeweiligen Teilen innerhalb des Kontrollgebiets auf Grundlage der Bildsignale der vier Bildflächen durch das Phasenschiebeverfahren (Streifen-Abrasterverfahren) berechnet.
Die Messprozeduren beruhen euf einem Datenablauf, wie er in der Fig. 8 dargestellt ist, in der P ein beliebiges Pixel innerhalb des Kontrollgebiets repräsentiert, I0 bis I3 auf acht Bits quantisierte Lichtintensität- Signalpegel für die jeweiligen Pixel der vier Bildflächen in den Fig. 7(a) bis 7(d) für das Pixel P zeigen und Z die Höhe bezeichnet, die für dieses Pixel P zu erhalten ist. Die Datentabelle für eine 1 : 1-Funktion für α und Φ ist eine solche, wie sie vorab für eine Bezugsfläche eines optischen Entwurfsdiagramms erhalten wird. Genauer gesagt, wird für die vier Lichtintensitätssignale dasjenige der Phase Φ hinsichtlich -π/2 < Φ < π/2 aus der folgenden Gleichung (1) erhalten:
Φ = arctan ((I3 - I1)/(I0 - I2)) (1)
Anschließend wird das Lichtintensitätssignal der Phase auf einen allgemeinen Winkel Φ expandiert.
Hierbei wird, wie es in der Fig. 8(b) dargestellt ist, die CCD-Kamera 3 rechtwinklig gegenüber einem Ursprungspunkt 0 in der Mitte eines Bildaufnehmers in Bezug auf die Bezugsfläche auf der Oberfläche der - gedruckten Leiterplatte 10 angeordnet, wobei die Beleuchtungseinheit 2 schräg ausgerichtet ist. So unterliegt die Beleuchtung I in der Richtung X auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 10 einer Phasenverschiebung, wie es in der Fig. 8(c) dargestellt ist. Diese Phasenverschiebung Φ ist durch die folgende Funktion in Bezug auf die X-Richtung repräsentiert, wie es in der Fig. 8(d) dargestellt ist:
x = f&sub1;(Φ) (2)
Indessen ist der Winkel α der Beleuchtungseinheit 2 in Bezug auf die vertikale Achse auf der Oberfläche der gedruckten Leitplatte in der X-Richtung durch die folgende Gleichung repräsentiert (Fig. 8(e)):
α = f&sub2;(x) (3)
Aus den obigen Gleichungen (2) und (3) wird eine andere Gleichung wie folgt erhalten:
α = f(Φ) (4)
Die Datentabelle für die 1 : 1-Funktion für α und Φ wird vorab für die Bezugsfläche des optischen Entwurfsdiagramms erhalten und abgespeichert. So werden Höhendaten Z für die Pixeleinheit durch die folgende Gleichung erhalten:
Z = L1 - (L2/tanα) + (X/tanα) (5)
Die so erhaltenen Höhendaten gelten für die Pixeleinheit des aufgenommenen Bilds, und sie werden als Abstandsbild in den Speicher der Computervorrichtung 5 eingespeichert.
Darüber hinaus wird, auf Grundlage der Höhendaten für die jeweiligen Abschnitte der durch den Druckbereich des Pastenlots 10a belegte Bereich, der höher als die Oberfläche der gedruckten Leiterplatte ist, erfasst, um die Position und die Fläche herauszufinden. Dann wird durch Integrieren der Höhen in den jeweiligen Abschnitten innerhalb dieses Bereichs die Menge des aufgedruckten Lots berechnet. Anschließend wird durch Vergleichen der so erhaltenen Daten für die Position, die Fläche, die Höhe oder die Menge des aufgedruckten Lots mit den vorab abgespeicherten Bezugsdaten der Druckzustand des Pastenlots 10a in diesem Kontrollgebiet dahingehend beurteilt, ob sich die Vergleichsergebnisse innerhalb eines zulässigen Bereichs befinden oder nicht. Als obige Bezugsdaten können z. B. Daten verwendet werden, die dadurch erhalten werden, dass eine gut bedruckte Leiterplatte ähnlichen Behandlungen unterzogen wird, und diese vorab in den ROM oder dergleichen innerhalb der Computervorrichtung 5 eingespeichert werden. Jedoch ist es wirkungsvoller, Kontrolldaten zu verwenden, die durch die Beurteilungsstandards eingestellt wurden, wie durch automatische Umsetzung in verschiedene Daten erhalten, wie sie für die Kontrolle vorliegen sollen, was dadurch erfolgt, dass CAD(computer aided design)-Daten aus dem Hostcomputer 12, um die CAD-Daten der Siebmaske einer Siebdruckmaschine zum Aufdrucken des Pastenlots zu erzeugen, in eine Datenwandlungsmaschine 11 heruntergeladen werden.
Wie insoweit beschrieben, werden bei der Erfindung relative Höhen des Pastenlots durch das Phasenschiebeverfahren auf Grundlage von Bildern erfasst, die dadurch erhalten werden, dass für eine Phasenabweichung des Streifenmusters gesorgt wird.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung deutlich ist, kann mit der Druckzustand-Kontrollvorrichtung gemäß der Erfindung, da es möglich ist, den Druckzustand von Pastenlot schnell und sicher zu untersuchen, eine kontinuierliche automatische Verarbeitung zur Montage auf gedruckten Leiterplatten in Produktionslinien ausgeführt werden, ohne dass der Montageschritt gestoppt wird, während durch die genaue Kontrolle fehlerhafte Lötung vorab für verbesserte Produktivität verhindert werden kann. Ferner kann, da die Höhenmessgenauigkeit nach Wunsch durch Einstellung des optischen Systems bestimmt werden kann, die erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung für Pastenlot-Kontaktflecke an Montageteilen mit hoher Dichte, wie Chips mit 1005 Quadrat, QFPs mit einer Schrittweite von 0,5 mm usw. verwendet werden. Im obigen Fall hinsichtlich eines Pastenlot-Kontaktflecks mit einer Dicke von 150 um eine Messung mit einer Genauigkeit von σ = 3 um der Standardabweichung bewerkstelligt werden.
Obwohl die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist zu beachten, dass dem Fachmann verschiedene Änderungen und Modifizierungen ersichtlich sind. Daher sollen derartige Änderungen und Modifizierungen, insoweit sie nicht vom Schutzumfang der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung abweichen, als darin enthalten ausgelegt werden.

Claims

1. Kontrollvorrichtung zum Kontrollieren der Druckposition, der Fläche, der Dicke oder der Menge eines auf eine gedruckte Leiterplatte (10) gedruckten Pastenlots, mit:

- einer Projektionseinrichtung (2) zum Projizieren mehrerer Lichtmuster, deren Leuchtstärke entlang einer Richtung X oder Y variiert, schräg von oben auf die gedruckte Leiterplatte (10);

- einer Bildaufnahmeeinrichtung (3), die über der gedruckten Leiterplatte (10) angeordnet ist; und

- einer Einrichtung (59) zum Erhalten von Daten betreffend die Position, die Fläche, die Dicke oder die Menge des auf die gedruckte Leiterplatte (10) gedruckten Pastenlots mittels mehrerer Bildsignale auf Grundlage der mehreren von der Bildaufnahmeeinrichtung (3) ausgegebenen Lichtmuster;

dadurch gekennzeichnet, dass

- die mehreren Lichtmuster so ausgebildet sind, dass sie mehrere streifenförmige Lichtmuster sind, deren Phase durch Steuern der Projektionseinrichtung (2) um eine vorbestimmte Schrittweite in der genannten Richtung Y oder X verschoben ist; und

- eine Beurteilungseinrichtung (5) zum Beurteilen des Druckzustands durch Vergleichen der durch die Bildsignale erhaltenen Daten betreffend die Position, die Fläche, die Dicke oder die Menge des Pastenlots mit vorbestimmten Bezugsdaten für die Druckposition, die Fläche, die Dicke oder die Menge des Pastenlots vorhanden ist.

2. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (2) so ausgebildet ist, dass sie das streifenförmige Lichtmuster durch Abrastern in einer Richtung mittels eines optischen Flüssigkristallverschlusses mit einem Flüssigkristallelement (24) als wesentlichem Gitter erzeugt.

3. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Flüssigkristallverschluss aus einem Flüssigkristallelement (24) mit streifenförmigen Elektroden (41) besteht.

4. Kontrollvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Schrittweite in der Richtung Y oder X die Schrittweite 1/4 ist.

5. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der streifenförmigen Lichtmuster sinusförmig variiert.

6. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Bezugsdaten für die Druckposition, die Fläche, die Dicke oder die Menge des Pastenlots von einer Wandlereinrichtung (11) erhalten werden, die dadurch automatisch eine Kontrolldatendatei erzeugt, dass sie CAD-Daten von einem Hostcomputer (12) herunterlädt, der die CAD-Daten für eine Schirmmaske einer Siebdruckmaschine erstellt, die das Pastenlot aufdruckt.