JP2003509857A

JP2003509857A - 検査中デバイス又は対象物の配置検査方法及び光学的検査システム

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Publication number: JP2003509857A
Application number: JP2001523845A
Authority: JP
Inventors: シェアウッド，ライル・イー
Original assignee: Teradyne Inc
Current assignee: Teradyne Inc
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2003-03-11
Also published as: ATE301832T1; AU7579800A; WO2001020310A1; EP1212606B1; EP1212606A1; CN1373851A; US6542630B1; DE60021900D1; CN1301402C; DE60021900T2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】検査下機器（ＤＵＩ）、例えば回路基板上の表面取り付け部品の配置を検査するための方法及び装置は、回路基板の記憶画像を獲得するため回路基板を走査する工程を備える。該記憶画像からパッド境界矩形が構築され、これはＤＵＩ用のパッドの外側エッジを取り囲む。誤差境界矩形が、パッド境界矩形から構築される。誤差境界矩形は、パッド境界矩形、プラス、そのパッドに亘ってＤＵＩのピンを配置するため許容可能であるとみなされる長さ方向誤差の長さに等しい長さを有する。同様に、誤差境界矩形は、パッド境界矩形、プラス、許容可能な幅方向誤差の幅に等しい幅を有する。ピン境界矩形が構築され、これはＤＵＩのピンの外側エッジを取り囲む。本発明は、ＤＵＩが、ピン境界矩形の任意の部分が誤差境界矩形の外側にあるか否かを検査することによりＤＵＩが適切に配置されたか否かを決定する。誤差境界矩形の外側にある場合、本発明は、回路基板上のＤＵＩの配置が不成功であることを報告する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、光学式自動外観検査装置に係り、具体的には、プリント回路基板の
製造中にプリント回路基板上に配置した電子部品の実装状態を確認するための装
置に関する。

【０００２】電子機器製造業者は、プリント回路基板の組立時に各製造工程が正確になされ
ているか否かを判断するために光学式自動外観検査（ＡＯＩ）を行う。回路基板
の組立に際しては、多くの場合、表面実装技術を駆使して、電子部品を高密度で
実装し且つ又、一部品につき高密度でピンを取り付けている。最近の表面実装部
品は数百本のリード線間の間隔が１２ミルセンタ（ｍｉｌｃｅｎｔｅｒ）しか
ないが、ほんの十年前には、表面実装部品のリード線間の距離は３０ミルセンタ
以内のものは殆ど存在しなかった。リード線の間隔は狭まれば狭まるほど、組立
部品を検査するＡＯＩ装置に高い正確性が要求される。

【０００３】表面実装技術を利用した最も一般的な製造方法では、ステンシル又はスクリー
ンプリンタ等の特殊なプリンタでもって電子部品を実装していない回路基板の「
パッド」にはんだペーストが塗布される。「パッド」は回路基板の一面又は両面
上に位置する導電部で、この導電部には表面実装部品のリード線がはんだ付けさ
れる。各表面実装部品に一組のパッドが用意され、その幾何学的配置は当該部品
のリード線の配置に対応する。典型的な構成の表面実装部品は数千個のパッドを
備える。「ピックアンドプレイス」装置と称される特殊な装置が表面実装部品を
回路基板に実装する際に、各部品のリード線を対応するパッド上のはんだペース
トに接触させる。ついで、「リフローオーブン」が回路基板を加熱し、はんだペ
ーストを溶融させる。溶融したはんだは表面実装部品を回路基板に結合して双方
を電気的且つ機械的に確実に接続する。

【０００４】図１は典型的なＡＯＩ装置１００を概念的に示した図である。回路基板１１０
は検査台１１２上に固着されている。この検査台１１２の上方には、カメラ１１
４がガントリ１１６から懸吊されている。ガントリ１１６はカメラ１１４をＸ軸
及びＹ軸方向に漸次移動させる。ガントリ１１６の移動はプロセッサ１１８が制
御ライン１２０を介して制御し、又、プロセッサ１１８はカメラが撮影したイメ
ージをデータライン１２２を介して取り込む。ＡＯＩ装置１００は原点（ｏｒｉ
ｇｉｎ）に対する回路基板１１０上の対象部品の位置を検査する。原点は通常回
路基板の隅部に位置する。

【０００５】ＡＯＩ装置１００の作動中、ガントリ１１６は回路基板１１０上でカメラ１１
４を移動させる。このカメラ１１４は回路基板を走査して、回路基板の外観イメ
ージを取り込む。そして、プロセッサ１１８は取り込まれたイメージに基づいて
計算処理をする。

【０００６】従来は図１に示す装置に類似のＡＯＩ装置を使用して電子部品の位置的誤差を
測定していた。つまり、従来の方法では、ＡＯＩ装置１００が回路基板１１０を
走査して被検査装置「ＤＵＩ」と称される特定の装置を捜し出す。この時、ＡＯ
Ｉ装置は走査イメージ中の部品形状と装置のデータベースに記録してある部品形
状とを照合しながら斯かるＤＵＩを割り出す。

【０００７】ＤＵＩを割り出すと、従来の方法を利用するＡＯＩ装置では、ＤＵＩの「セン
トロイド」を計算する。セントロイドとは、回路基板１１０の原点１２６に対す
るＤＵＩの位置及び方位関係を云う。セントロイドはＤＵＩのＸ位置及びＹ位置
と、Ｘ軸に対する角度θとで構成されている。したがって、例えば、回路基板１
１０の表面に実装されたＳＭＴ部品１２４のセントロイドが、Ｘ＝５．５１５、
Ｙ＝１．００５及びθ＝２度であるとすると、それは、座標（５．５１５，１．
００５，２）となる。次いで、ＡＯＩ装置は測定したＤＵＩのセントロイドを、
装置のデータベースに記憶されている対応するセントロイドと比較してセントロ
イドに誤差があるか否かを判断する。ここで、例えば、部品１２４の予想セント
ロイドが（５．５２０，１．０００，０）であるとすると、セントロイド誤差ｄ
Ｘ、ｄＹ及びｄθは（−０．００５，＋０．００５，＋２）となる。最後に、Ａ
ＯＩ装置は、そのセントロイド誤差を、別途用意されたｄＸ、ｄＹ及びｄθのス
ペックと比較する。そして、セントロイド誤差の各要因がそのスペックを越える
時は、取り付け位置に問題あり、とＡＯＩ装置から報告される。越えない場合は
取り付け位置は適切である、と報告される。

【０００８】斯かる従来の方法には幾つかの問題点がある。先ず、セントロイドは回路基板
１１０の原点１２６を比較の対象にしているので、回路基板１２６のディメンジ
ョンを安定したものと想定している。が、回路基板は実際には温度、圧力、化学
反応に応じて変形する。回路基板は製造中にこれら全ての要因の影響を受けるこ
とになり、線的にプラスマイナス２パーセント程度変化する可能性がある。この
線形変化が回路基板に生じると、部品の予想したセントロイドの誤差が更に大き
くなり、それは又、ｄＸ、ｄＹ及びｄθの計算結果にも誤差を生ぜしめることに
なる。

【０００９】回路基板が変形するという事実は、ある部品が予想したセントロイドに関して
正確に配置されていても、その正確な位置、つまり、パッドに対しては正確には
配置されていないことを意味する。したがって、従来の手法では、部品がパッド
上に配置されていなくても、適切に配置されていると判断されることがある。又
逆に、誤差が生じる可能性のある予想セントロイドを重視するが故に、部品がパ
ッドに正確に配置されていても、適切でないと判断される場合もある。

【００１０】従来技術の別の問題点は、配置誤差ｄＸ、ｄＹ及びｄθ間の相互依存を考慮し
ていないことである。ｄθについて許容可能な最大角度誤差はｄＸ及びｄＹの位
置的誤差に依存すると考えられる。更に、ｄＸ及びｄＹについて許容可能な最大
位置的誤差はｄθの回転誤差に依存する。例えば、ある部品がその許容可能なＸ
及びＹ範囲の境界付近に配置されているとすると、その部品のリードの何本かが
そのパッドから離間しない限り回転誤差には殆ど対処しきれない。一方、Ｘ及び
Ｙ範囲内の中心に位置する部品の場合はそれなりの回転誤差があっても対処でき
ることになる。

【００１１】更に、従来の方法では、回路基板上のパッドは全て基板のＸ軸及びＹ軸の何れ
かに整合し且つ、その場合は、ｄＸ及びｄＹ誤差を直接適用できる、と想定して
いる。しかし、パッドは非四分円角度に方位決めでき、この場合、ｄＸ及びｄＹ
の値は部品を配置する正確な許容値を意味しない。例えば、θ度回転したパッド
を備える部品は、Ｘ軸及びＹ軸上で角度θ回転したｄＸ及びｄＹのプロジェクシ
ョンに夫々等しい実際の許容値ｄＸ¹及びｄＹ¹を有する。このプロジェクション
はｄＸ及びｄＹの値と余弦（θ）分異なるので、従来の方法では、非四分円角度
回転した部品については許容値を大幅に高く見積もることになる。

【００１２】

【発明の概要】

以上に鑑み、本発明の目的は、回路基板上に実装する部品の位置を正確に確認
することにある。

【００１３】本発明の別の目的は、自動検査装置で判断される実装部品の誤差を低減させる
ことにある。上記及び他の目的を達成し且つ効果を奏するために、回路基板上の被検査装置
（ＤＵＩ）の位置を検査する方法は、先ずＤＵＩが存在すると想定される箇所で
の回路基板のイメージを取り込む。次いで、取り込んだイメージをもとに一連の
矩形部を構築する。ここで、パッド境界矩形部は、ＤＵＩ用に回路基板上の複数
のパッドを連結した境界を、又、ピン境界矩形部は、ＤＵＩ用に複数のピンを連
結した境界を云う。ピン境界矩形部によって連結された複数のピンは、パッド境
界矩形部によって連結された複数のパッドに対応する。誤差境界矩形部は、パッ
ド境界領域から許容誤差分オフセットした境界である。許容誤差とは、回路基板
上のパッドにＤＵＩのピンを配置する際に許容可能な誤差である。そして、ピン
境界矩形部が誤差境界矩形部の外側に位置する時はＤＵＩの配置が適切でないと
報告される。

【００１４】本発明の別実施例によれば、光学式検査装置によって取り込まれたイメージを
処理する方法は被検査対象品が回路基板上に適切に配置されたか否かを判断する
ために使用される。この方法では、一連の矩形部を構築すると共に構築した矩形
部を試験する。パッド境界矩形部は取り込んだイメージをもとに構築され、被検
査対象品用に回路基板上の複数のパッドを連結する。次に、取り込んだイメージ
内で被検査対象品を探索する。被検査対象品の存在が確認できれば、被検査対象
品の内縁と外縁の一方をトレースして対象品境界矩形部を構築する。更に、パッ
ド境界矩形部から誤差境界矩形部を構築する。この誤差境界矩形部は、パッド境
界矩形部から許容誤差分オフセットしている。許容誤差とは、回路基板上のパッ
ドに被検査対象品を配置する際に許容可能な誤差である。ついで、対象品境界矩
形部の一部でも誤差境界矩形部の外側に位置する時は被検査対象品の配置に問題
ありとの報告がなされる。

【００１５】更に本発明の別実施例では、回路基板上に実装した部品の位置を測定する光学
式検査装置が回路基板のイメージを取り込むカメラを備える。光学式検査装置は
、カメラに接続されたプロセッサを含み、当該プロセッサはカメラが取り込んだ
イメージデータを処理する。プロセッサはパッド境界ソフトウエアを備え、この
ソフトウエアはカメラが取り込んだイメージに応じて作動すると共に、パッド境
界矩形部を構築する。パッド境界矩形部はＤＵＩ用に回路基板上の複数のパッド
を連結する。プロセッサは又ピン境界ソフトウエアを備え、このソフトウエアは
ＤＵＩの複数のピンを連結する境界を画定する。複数のピンは、パッド境界矩形
部によって連結された複数のパッドに対応する。プロセッサは更に誤差境界ソフ
トウエアを備え、このソフトウエアは誤差境界矩形部を構築する。誤差境界矩形
部はパッド境界矩形部から許容誤差分オフセットしている。許容誤差とは、パッ
ド上にＤＵＩのピンを配置する際に許容可能な誤差である。ついで、ピン境界矩
形部の一部が誤差境界矩形部の外側に位置するか否かを試験ソフトウエアが判断
して、その結果に基づいて配置が適切か不適切かを通知する。

【００１６】本発明の他の目的、効果及び特徴は明細書及び図面から明瞭となろう。図２ａは、図１のＳＭＴ構成部品１２４の拡大図である。ＳＭＴ構成部品１２
４は、本体２１０と、同本体から延びている複数のリード２１２と、を含んでい
る。ＳＭＴ構成部品はまた、当該構成部品のピン１に隣接した、構成部品がその
正しい向きから回転せしめられているか否かを判断するＡＯＩ装置によって使用
することができる指示子２１８をも含んでいる。ピン１の指示子が提供されてお
らず又は目視できない場合には、部品上に他の目視できる特徴を使用することが
できる。

【００１７】図２ａはまた、ＳＭＴ構成部品１２４のピンの周囲に描かれた矩形２２０を図
示している。この矩形は、“ピン−境界”矩形と呼ばれ、ＳＭＴ構成部品を正し
く配置する助けとするために、走査された像から本発明に従って形成される。こ
れは、部品の物理的特徴ではない。ピン−境界矩形の役目は、図６を参考にして
以下に説明する。

【００１８】図２ｂは、回路基板１１０上のＳＭＴ構成部品１２４のためのパッドの拡大像
を示している。各パッド２３０は、ＳＭＴ構成部品１２４の対応するリード２１
２と調和するように位置決めされている。図２ｂはまた、“パッド−境界”矩形
２３２及び“エラー−境界”矩形２３４も示している。同じく、これらの矩形も
物理的特徴ではないが、本発明に従って形成される。これらの矩形の役目もまた
、図６を参考にして以下に説明する。

【００１９】図２ｃは、パッド２３０のすぐ上方の回路基板１１０上に位置決めされたＳＭ
Ｔ構成部品１２４を示している。ＳＭＴ構成部品１２４は、部品とパッドとの間
の結合部に干渉することなく、その図示した位置から若干ずらすか又は回転させ
ることができることが、図２ｃからわかる。

【００２０】図３ａ乃至３ｃは、リードが接続されるパッド２３０に対する構成部品１２４
のリード２１２の整合の種々の状態を示している。図３ａのリード２１２は、接
点領域２１２と延長領域２１２ｂとを含んでいる。図３ａにおいては、接点領域
２１２ａは、パッド２３０に対して完璧に中心に位置決めされている。しかしな
がら、図３ｂにおいては、リード２１２は上方にずれており、接点領域２１２ａ
はパッドの端縁を越えて延びている。同様に、図３ｃのリード２１２は、一方の
側部へとずれている。

【００２１】アメリカ規格協会（ＡＮＳＩ）は、回路基板アセンブリ上のＳＭＴ構成部品の
位置決めのための規格を規定した。これらの規格は、対応するパッドに対する構
成部品のリードの許容可能な位置決めを規定している（ＡＮＳＩ／ＩＰＣ−Ａ−
６１０参照）。例えば、ＡＮＳＩ規格は、リードの接点領域の長さのパーセンテ
ージとして、図３ｂに示されているような、パッドの端部を越えるリードの許容
可能な“トウ・オーバーハング（先端張り出し）”を規定している。同様に、Ａ
ＮＳＩ規格は、リードの幅のパーセンテージとして、図３ｃに示されているよう
な、許容可能な“サイド・オーバーハング（側部張り出し）”を規定している。
本発明は、特に、パッドに対する構成部品のリードの相対的な位置決めに焦点を
合わせており、従って、ＡＮＳＩを直接取り扱っている。

【００２２】図６は、構成部品が回路基板上に適正に配置されているかどうかを判断するた
めの本発明による方法のフローチャートである。ステップ６１０において、ＡＯ
Ｉ装置、例えば、図１のＡＯＩ装置は、回路基板の実際のパッドの大きさを判断
するためにサンプルの装荷されていない回路基板を走査し、走査した像をメモリ
ー内に記憶する。別の方法として、このステップは省略することができ、パッド
の大きさ及び形状の情報は、Ｇｅｒｂｅｒ（登録商標）アートワークファイルの
ような回路基板のためのＣＡＤファイルから直に読み取ることができる。しかし
ながら、我々は、装荷されていない回路基板の製造者は、ＣＡＤファイルを作る
設計者が使用する部品と同じモデルを常に使用するわけではないことを認識した
。従って、回路基板上のパッドの実際の大きさ及び形状は、ＣＡＤファイル内に
記憶されているパッドの大きさ及び形状とは異なり得る見込みがある。従って、
実際の大きさ及び形状を判断するために、回路基板を走査することが好ましい。
ステップ６１０は、回路基板の形式毎に一回だけ行うのが好ましい。ひとたび、
ＡＯＩ装置１００がサンプルの回路基板上の実際のパッドの大きさ及び形状を決
定し且つその結果を記憶すると、同じ形式の後に検査される回路基板のために、
このステップを繰り返す必要はない。

【００２３】ステップ６１２において、ＡＯＩ装置１００は、図１の回路基板１１０のよう
な装荷された回路基板の検査を開始する。検査されている回路基板は、一般に、
“検査中の基板”又は“ＢＵＩ”と称される。この基板は、ステップ６１０にお
いて走査された回路基板と同じ（今は構成部品が装荷されている）とすることが
でき、又は同じ形式の異なったやり方で装荷された回路基板とすることができる
。ＡＯＩ装置１００は、ＤＵＩを検査するために構成部品を選択することによっ
て、検査を開始する。次いで、ＡＯＩ装置は、ＤＵＩが見つけられなければなら
ないと予想される領域でＢＵＩを走査し、走査した像をメモリー内に記憶する。
走査された像は、図１のカメラ１１４のようなカメラによって得られる一以上の
フレームを含んでいても良い。

【００２４】ステップ６１４において、ＡＯＩ装置は、ステップ６１２において得られたＢ
ＵＩの記憶された像を処理して、選択されたＤＵＩのためのパッド２３０をＢＵ
Ｉ上に配置する。ＢＵＩ上に装荷された構成部品は、パッドを部分的に覆い隠す
けれども、パッドの一部分は見えて、ＡＯＩ装置による特定が可能である。ＤＵ
Ｉのためのパッド２３０を配置する際に、ＡＯＩ装置は、ＢＵＩの多くの他の目
視できる特徴を使用しても良く且つサンプルの未装荷回路基板の予め記憶され、
走査された像を参考にしても良い。

【００２５】ひとたび、ＡＯＩ装置がＤＵＩのためのパッドを配置すると、ＡＯＩ装置は、
ステップ６１６において、ＢＵＩの記憶された画像上で作動して、パッドと同心
の想像上の矩形を形成する。この矩形は、“リポーティング（ｒｅｐｏｒｔｉｎ
ｇ）・矩形”と称され、概して、ＤＵＩのためのパッド２３０からある距離だけ
隔てられている。図５は、ＤＵＩのためのパッド２３０の周囲に形成されたリポ
ーティング矩形５１０の例を示している。リポーティング矩形５１０の目的は、
ＡＯＩ装置がＤＵＩが無いかを検査するＢＵＩ上の領域を規定することである。
ＤＵＩの予想される重心に対するＤＵＩを調べる従来技術と比較すると、リポー
ティング矩形５１０は、ＤＵＩの実際のパッドの配置に対する検査領域を達成す
る。回路基板１１０の直線状の変形がＤＵＩの実際のパッドの配置から、予想さ
れる重心をずれさせ得るので、本発明による方法はまた、ＢＵＩのより小さい領
域が検査できるようにし、従って、処理時間が少なくて済む。リポーティング矩
形５１０の大きさは、オペレータが調節可能である。

【００２６】次に、ＡＯＩシステム１００は、報告矩形内でＤＵＩを探査する。ＤＵＩが報
告矩形内に見出された場合、決定工程６１８において検査が進行する。そうでな
い場合、全体配置誤差が発生したこととなり、ＡＯＩシステムは、ステップ６２
０で、ＤＵＩの誤配置を報告し、ＤＵＩの探査を放棄する。誤配置部品に関する
情報は、製造プロセスにおける問題を診断し、修繕する際に有用であるはずとい
うことが認識されている。従って、ステップ６２０は、それが実現可能である場
合には、誤配置部品に関する情報をより初期の製造ステップにフィードバッグす
る工程、例えば、抜き出し及び配置装置に情報をフィードバッグする工程を含む
のが好ましい。

【００２７】ＡＯＩシステムが報告する矩形５１０内でＤＵＩを見出した場合、ＡＯＩシス
テムは、ＤＵＩがそのパッド上に適切に配置されているか否かを決定するべく処
理を移行する。ステップ６２２では、ＡＯＩシステムは、図２ｂのパッド境界矩
形２３２などの仮想的なパッド境界矩形を構築する。パッド境界矩形２３２は、
ＤＵＩのためのパッド２３０を密着して取り囲み、接続している。ＡＯＩシステ
ムは、必要時には、パッド境界矩形２３２を正確に構築することを目標にしてパ
ッドの拡大画像を獲得してもよい。

【００２８】ステップ６２４では、ＡＯＩシステムは、例えば、パッド境界矩形２３２の回
りに、図２ｃの誤差境界矩形２３４などの誤差境界矩形を構築する。ＡＮＳＩ仕
様書により、又は、ユーザにより定義されるように、ＢＵＩのパッド上のＤＵＩ
のリードの配置は、先端の突出及び側部の突出（図３ａ〜３ｃを見よ）に対する
許容誤差を条件とする。これらの許容誤差は、パッドに亘るリードの配置に対す
る許容可能な長さ方向誤差及び許容可能な幅方向の誤差と各々みなすことができ
る。ＡＯＩシステム１００は、パッド境界矩形２３２の寸法及びこれらの誤差の
総和として、誤差境界矩形２３４の寸法を確立する。詳しくは、ＡＯＩシステム
は、パッド境界矩形２３２の長さプラス長さ方向誤差として誤差境界矩形２３４
の長さを確立する。それは、パッド境界矩形２３２の幅プラス幅方向誤差として
誤差境界矩形２３４の幅を確立する。なお、回路基板のＸ軸又はＹ軸に対するパ
ッドの角度は、これらの計算には関係がない。

【００２９】ＡＯＩシステムは、ＤＵＩに関するピン及びパッドの実際に走査された画像に
基づいて、長さ方向誤差及び幅方向誤差を決定する。ＡＯＩシステムは、それら
の正確なサイズ及び形状を決定するためＤＵＩの個々のピンを検査する。また、
ＡＯＩシステムは、サンプル即ちステップ６１０で走査されたアンロード基板の
記憶画像から個々のパッドを検査する。個々のピン及びパッドの実際のサイズ及
び形状に基づいて、長さ方向及び幅方向誤差を計算することによって、本発明は
、回路基板を検査するための非常に精度の高い配置許容誤差を作り出す。

【００３０】ステップ６２６では、ＡＯＩシステムは、例えば図２ａのピン境界矩形２２０
などの仮想的なピン境界矩形を構築する。ピン境界矩形２２０は、ステップ６１
８で見出されたＤＵＩの記憶画像に基づくＤＵＩのピンの外側エッジを密着して
取り囲み、接続している。ＡＯＩシステムは、必要時には、ピン境界矩形２２０
を正確に構築することを目標にしてＤＵＩのピンの拡大画像を獲得してもよい。

【００３１】このようにしてピン境界矩形２２０及び誤差境界矩形２３４が確立された状態
で、ＡＯＩシステムは、ＤＵＩがＢＵＩ上に適切に配置されているか否かを決定
することができる。決定工程６２８では、ＡＯＩシステムは、構築されたピン境
界矩形及び誤差境界矩形を解析して、ピン境界矩形２２０の任意の部分が、誤差
境界矩形２３４の境界の外側に延在するか否かを決定する。本発明によれば、ピ
ン境界矩形の任意の部分が誤差境界矩形の外部にある場合、ＤＵＩは不適切に配
置されていることになり、ステップ６３０で、ＡＯＩシステムは、配置が不成功
であることを報告する。ピン境界矩形２２０の部分が誤差境界矩形の境界外部に
ない場合、ステップ６３２で、ＡＯＩシステムは、配置が成功したことを報告す
る。

【００３２】図４ａ〜４ｃは、構成部品の配置の３つの異なる例を提供し、上述した方法の
作用を示している。図４ａは、ピン境界矩形２２０及び完全に配置されたＤＵＩ
の誤差境界矩形２３４を示している。矩形間のサイズの相違は、明瞭にするため
、図面では誇張されている。あらゆる点で、ピン境界矩形２２０が誤差境界矩形
２３４の境界の外側に延在することはない。従って、本発明に係る方法は、図４
ａの配列に関してＤＵＩの成功した配置を示している。

【００３３】本発明の方法はまた、図４ｂの構成の適当な配置を示す。ピン境界矩形２２０
は誤差境界矩形に対して角度をなし、ＤＵＩの不完全な配置を示すが、全体の配
置誤差はまだ誤差境界矩形２３４により示される許容範囲内にある。

【００３４】しかし、図４ｃの構成は、不適当な配置を示す。図４ｃに示すように、ピン境
界矩形２２０の左上隅は、誤差境界矩形２３４で定義される許容誤差範囲外に延
びている。

【００３５】図６に示す機能は、コンピュータのような、これら機能を実行するようにされ
たソフトウェアを操作するプロセッサによって自動的に行われることが好ましい
。図６に示す別々の機能のそれぞれに、異なるソフトウェアモジュールが設けら
れてもよい。しかし、機能ごとに異なるモジュールを設けることは、必須ではな
い。代わりに、図６に示す機能は、ソフトウェア開発者が適当と考える方法によ
って、一つ以上のソフトウェアモジュールまたは手順内で組み合わされてもよい
。更に別の例として、図６に示す機能は、作業者の助けによって、またはコンピ
ュータの助けによらず作業者のみによって行われてもよい。

【００３６】本発明の方法は、ＤＵＩの配置における位置誤差と回転誤差との相関関係を明
らかにする。ピン境界矩形２２０が誤差境界矩形２３４の端部に対して近い位置
にあるほど、より小さい回転をもってピン境界矩形と交差することが許容される
。同様に、ピン境界矩形が誤差境界矩形に対して大きく回転するほど、より小さ
な位置誤差をもって２つの矩形が交差することが許容される。ピン境界矩形と誤
差境界矩形はそれぞれ、部品とそのパッドの真の位置を示すので、本発明の方法
は、ＤＵＩの配置における位置誤差と回転誤差との相関関係を正確に処理する。

【００３７】ピン境界矩形及び誤差境界矩形を用いることは、位置誤差と回転誤差を効率的
に処理することになるが、それは近似を行うことにより行われる。数学的に、回
転誤差ｄΘはコサイン（ｄΘ）による因子によって、パッドに対するピンの見か
けの間隔をわずかに減じる。しかし、この見かけ上のパッド間隔の減少は重要で
はない。なぜなら、ｄΘの小さい値は非常にわずかな減少をもたらし、ｄΘの大
きい値は矩形を交差させ、これにより不適当な配置であることを知らせるからで
ある。

【００３８】部品のピンとパッドをまとめて囲う矩形を用いることは、個々のピンとパッド
との関係を判断するための効率的なツールを提供する。リードの形状、間隔、延長長さは部品の多くのリードの間で正確に維持される
ので、ピン境界矩形は、全てのピンの位置を確定することにより、部品の各ピン
の位置を効率的に確定する。部品の全てのピンを取り囲む１つの矩形を描くこと
は、各ピンを個別に検査するよりもはるかに効率的である。ちょうど部品がそれ
らのピン間の間隔を正確に維持するように、回路板もまた、それらのパッド間の
間隔を正確に維持する。従って、１つの部品の全てのパッドを取り囲む１つのパ
ッド境界矩形を提供することは、各パッドの位置を効率的に確定する。このこと
は、回路板が線状に変形しても当てはまる。パッド境界矩形全体に加えられる変
形は、個々のパッド間の間隔にも同じに加えられるからである。

【００３９】１つの実施例を上記したが、代わりの多くの実施例や変形が可能である。例え
ば、上記した発明の実施例では、１つのピン境界矩形、１つのパッド境界矩形、
１つの誤差境界矩形が、１つの部品について定義されている。しかし、これは本
発明が実施される１つの方法の、単なる例示にすぎない。一定の部品は、複数組
の矩形を提供することにより、より正確に検査されうる。例えば、全ての四辺か
ら延びるリードを有する部品は、１組は垂直方向のリード用、もう１組は水平方
向のリード用とする、矩形の２つの別々の組によってより正確に検査されうる。
２組の矩形では、リードの各組は、それら自身の長さ方向、幅方向の誤差を有す
る。しかし、１組の矩形については、１組の長さ方向と幅方向の誤差が用いられ
るだけであり、１つの軸に沿って延びるリードの長さ方向の誤差を、垂直な軸に
沿って延びるリードの幅に対して加える。このように、矩形の２つの別々の組を
提供することによって、部品の検査精度が向上する。

【００４０】矩形の複数の組も、不均一な大きさ、形状のリードを有する部品、または非直
角に向けられたリードを有する部品に使用されることができる。いずれの場合も
、共通の大きさ、形状、向きを有するリードが別々の組にされてよい。適当な配
置を報告するＡＯＩシステムでは、部品の全ての組の矩形が、上記したテストに
合格しなければならない。１つの組のどのピン境界矩形の部分も、その組の誤差
境界矩形の外側にあってはならない。

【００４１】上記したように、ピン境界矩形とパッド境界矩形はＤＵＩのピンとパッドの外
端部を取り囲む。もしくは矩形は、ピンとパッドの内端部を取り囲むように構成
されてよく、誤差境界矩形は、パッド境界矩形の長さと幅から、それぞれ、長さ
方向、幅方向の誤差を減じることによって構成されてもよい。ピン境界矩形の部
分が誤差境界矩形内を交差しない場合に適当な配置が示される。

【００４２】上記した好ましい実施例は、回路板の電子部品の配置を検査することに関する
。しかし、これは単に本発明の適用の例示にすぎない。上記した技術は一般に、
電子部品（ＳＭＴまたは貫通孔）、ろうペースト、接着剤、その他回路板の製造
工程で回路板上に配置される光学的に認識できる物体または材料を含む「検査対
象物」（“ｏｂｊｅｃｔ−ｕｎｄｅｒ−ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ”）の配置の検査
に適用することができる。したがって、本発明によれば、「対象物境界」矩形は
、ピン境界矩形が上記のごとく定義されたのと同様に、部品、ろうペースト、接
着剤その他の物体または材料の外端をなぞるものとして定義できる。なお、「対
象物境界」矩形とは、あらゆる光学的に認識可能な物体の周囲を取り囲む矩形を
含み、「ピン境界」矩形２２０は、対象物境界矩形の単なる１例である。前述の
ように、誤差境界矩形は、パッド境界矩形の周りで定義することができる。誤差
境界矩形の寸法は、置かれる対象物に特有の長さ方向及び幅方向の誤差に基づく
。対象物境界矩形の部分が誤差境界矩形の外側にある場合は、配置ミスした対象
物があることが報告される。それ以外は、適当に配置された対象物があることが
報告される。

【００４３】図６は、本発明によって特定の順序で行われる工程を図示する。しかし、図６
に示された順序は、本発明の範囲内で変えられてよい。例えば、ピン境界矩形は
パッド境界矩形の前と後のいずれに構成されてもよい。同様に、ピン境界矩形は
誤差境界矩形の前と後のいずれに構成されてもよい。

【００４４】したがって、ここに開示された本発明の具体的な実施態様は、当業者によって
、本発明の範囲内で幅広く変更可能である。従って、本発明は添付の請求の範囲
の精神及び範囲によってのみ限定されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術によって使用されているような自動の光学式外観検査装置の理想化し
た等角投影図である。

【図２】２ａは、構成部品の本体、同構成部品のリード及び構成部品のリードの周囲に
描かれたピン−境界矩形を示している、典型的なＳＭＴ構成部品の頂面図である
。２ｂは、図２ａのＳＭＴ構成部品のためのパッドを示している回路基板の頂部
拡大図であり、パッド−境界矩形及び同パッドの周囲に形成されたエラー−境界
矩形を示している。２ｃは、図２ｂに示された回路基板のパッド上に完璧に配置された図２ａのＳ
ＭＴ構成部品の頂部拡大図である。

【図３】３ａは、リードがパッド上に完璧に配置された回路基板の対応するパッド上に
配置された図２ｃのＳＭＴ構成部品の単一のリードの頂部拡大図である。３ｂは、図３ａに類似した図であるが、パッド上に垂直方向に誤配置されたリ
ードを示している。３ｃは、図３ｂに類似した図であるが、パッド上に水平方向に誤配置されたリ
ードを示している。

【図４】４ａは、ピン−境界矩形及びエラー−境界矩形の頂面図であり、完璧に配置さ
れた構成部品を示している。４ｂは、図４ａに類似した図であるが、大きいが許容範囲内のエラーによって
、そのパッドに対して回転せしめられている構成部品を表している。４ｃは、図４ｂに類似した図であるが、許容不可のエラーによって回転せしめ
られた構成部品を表している。

【図５】図２ｂに類似した回路基板の頂部拡大図であるが、構成部品のパッドの周囲に
配置されたリポーティング矩形を示している。

【図６】本発明による構成部品の配置を測定するための方法を示しているフローチャー
トである。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月２０日（２００２．３．２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板上の検査中デバイス（ＤＵＩ）の配置を検査する方
法であって、前記ＤＵＩが見つかると予測される領域中で前記回路基板の画像を得るステッ
プと、前記得られた画像から、ＤＵＩのための回路基板上に複数のパッドを接続する
パッド境界矩形を構成するステップと、見つかったＤＵＩに応答して、ＤＵＩの複数のピンを接続するピン境界矩形を
構成するステップであって、該複数のピンが前記パッド境界矩形により接続され
た前記複数のパッドに対応する前記ピン境界矩形を構成するステップと、前記パッド境界矩形から、回路基板のパッド上のＤＵＩのピンを配置する際に
許容可能のエラーにより前記パッド境界矩形からオフセットされたエラー境界矩
形を構成するステップと、前記エラー境界矩形の外部に位置する前記ピン境界矩形の如何なる部分にも応
答して、ＤＵＩの不成功の配置を報告するステップと、を具備することを特徴とする回路基板上の検査中デバイスの配置を検査する方
法。
【請求項２】請求項１の方法において、前記パッド境界矩形が、複数のパッドの最外側端部の境界を画成し、前記ピン
境界矩形が複数のピンの最外側端部の境界を画成する前記方法。
【請求項３】請求項２の方法において、前記パッド境界矩形が所定の長さ及び幅を有し、前記エラー境界矩形が、前記パッド境界矩形の長さと、ＤＵＩの対応するパッ
ド上にＤＵＩのピンを配置する際の長さ方向エラーとを加えた長さに等しい長さ
を有し、前記エラー境界矩形が、前記パッド境界矩形の幅と、ＤＵＩの対応するパッド
上にＤＵＩのピンを配置する際の幅方向エラーとを加えた幅に等しい幅を有する
、前記方法。
【請求項４】請求項３の方法において、ＤＵＩのためのパッドと実質的に同心でかつパッドから所定距離伸びる報告矩
形を構成するステップと、前記報告矩形内で見つからなかったＤＵＩに応答して配置エラーを報告するス
テップと、を更に具備する前記方法。
【請求項５】請求項４の方法において、前記報告するステップは、前記報告矩形内で見つからなかったＤＵＩに応答し
て回路基板上のＤＵＩを探すことを放棄するステップを更に具備する前記方法。
【請求項６】請求項４の方法において、前記報告するステップは、前記誤配置のＤＵＩについての情報を、ＤＵＩを配
置した取り上げ及び配置機械へフィードバックするステップを更に具備する前記
方法。
【請求項７】請求項３の方法において、前記長さ方向エラー及び幅方向エラーの少なくとも一方は、電子回路組立体の
受容性のためのＡＮＳＩ規格に基づいている前記方法。
【請求項８】請求項３の方法において、前記長さ方向エラー及び幅方向エラーの少なくとも一方は、ユーザが定義し得
る入力に基づいている前記方法。
【請求項９】請求項１の方法において、ローディングされていない裸の基板のパッドの位置及び方向性を学習して、Ｄ
ＵＩのための実際のパッドの位置及び方向性を測定するステップを更に具備する
前記方法。
【請求項１０】請求項１の方法において、前記パッド境界矩形を構成するステップは、スキャンされた前記画像内にＤＵ
Ｉのためのパッドを配置することを含む前記方法。
【請求項１１】請求項１の方法において、前記パッド境界矩形を構成するステップは、前記ＤＵＩと同一の型のサンプル
及びローディングされていない回路基板の以前に蓄積された走査画像にアクセス
して、前記ＤＵＩのための複数のパッドの配置、方向性、寸法及び形状の何れか
を測定することを含む前記方法。
【請求項１２】請求項１の方法において、前記パッド境界矩形を構成するステップは、前記少なくとも一つの画像内の可
視的特徴を突きとめて前記ＤＵＩのための複数のパッドの配置を確認することを
含む前記方法。
【請求項１３】請求項１の方法において、前記少なくとも一つの画像内において前記ＤＵＩの複数のピンを探すステップ
を更に具備する前記方法。
【請求項１４】光学的検査システムにより得られた画像を加工して検査対
象物（ＤＵＩ）が回路基板上に適切に配置されたか否かを測定する方法であって
、前記得られた画像から、検査対象物のための回路基板上に複数のパッドを接続
するパッド境界矩形を構成するステップと、前記得られた画像内で前記検査対象物を探すステップと、前記得られた画像内で見つかった検査対象物に応答して、該検査対象物の内側
及び外側端部の何れかを追跡する対象物境界矩形を構成するステップと、前記パッド境界矩形から、回路基板のパッド上に検査対象物を配置する際に許
容可能のエラーにより前記パッド境界矩形からオフセットされたエラー境界矩形
を構成するステップと、前記エラー境界矩形の外部に位置する前記対象物境界矩形の任意の部分に応答
して、検査中対象物の配置の失敗を報告するステップと、を具備することを特徴とする検査対象物が回路基板上に適切に配置されたか否
かを測定する方法。
【請求項１５】請求項１４の方法において、前記パッド境界矩形が、前記得られた画像内で複数のパッドを構成する最外側
端部の境界を画成し、前記対象物境界矩形が前記検査対象物の最外側端部の境界
を画成する前記方法。
【請求項１６】請求項１５の方法において、前記パッド境界矩形が所定の長さ及び幅を有し、前記エラー境界矩形が、前記パッド境界矩形の長さと、前記検査対象物のため
の複数のパッド上に前記検査対象物を配置する際の長さ方向エラーとを加えた長
さに等しい長さを有し、前記エラー境界矩形が、前記パッド境界矩形の幅と、前記検査対象物のための
複数のパッド上に前記検査対象物を配置する際の幅方向エラーとを加えた幅に等
しい幅を有する、前記方法。
【請求項１７】回路基板上の構成要素の配置を測定する光学的検査システ
ムであって、前記回路基板の像を得るカメラと、該カメラに連結され、カメラにより得られた画像を加工するプロセッサと、を
具備し、該プロセッサは、カメラにより得られた画像に応答して動作するパッド境界ソフトウエアであ
って、検査中デバイス（ＤＵＩ）のための回路基板上に複数のパッドを接続する
パッド境界矩形を構成する前記パッド境界ソフトウエアと、前記ＤＵＩの複数のピンを接続する矩形を構成するピン境界ソフトウエアであ
って、該複数のピンは前記パッド境界矩形により接続された前記複数のパッドに
対応する前記ピン境界ソフトウエアと、エラー境界矩形を構成するエラー境界ソフトウエアであって、該エラー境界矩
形が前記パッド上のＤＵＩのピンを配置する際に許容可能のエラーにより前記パ
ッド境界矩形からオフセットされた前記エラー境界ソフトウエアと、前記ピン境界矩形の任意の部分が前記エラー境界矩形の外側に位置するか否か
を示す成功又は不成功の結果を発生するテスト用ソフトウエアと、を具備することを特徴とする回路基板上の構成要素の配置を測定する光学的検
査システム。
【請求項１８】請求項１７のシステムにおいて、前記パッド境界矩形が、複数のパッドの最外側端部の境界を画成し、前記ピン
境界矩形が複数のピンの最外側端部の境界を画成する前記システム。
【請求項１９】請求項１８のシステムにおいて、前記パッド境界矩形が所定の長さ及び幅を有し、前記エラー境界矩形が、前記パッド境界矩形の長さと、ＤＵＩの対応するパッド上にＤＵＩのピンを
配置する際の長さ方向エラーとを加えた長さに等しい長さを有し、かつ前記パッド境界矩形の幅と、ＤＵＩの対応するパッド上にＤＵＩのピンを配
置する際の幅方向エラーとを加えた長さに等しい長さを有する、前記システム。
【請求項２０】請求項１９のシステムにおいて、ＤＵＩのためのパッドと実質的に同心であるがより大きな領域を有する報告矩
形を構成する報告ソフトウエアであって、前記報告矩形内で見つからなかったＤ
ＵＩに応答して配置エラーを報告する前記報告ソフトウエアを更に具備する前記
システム。