JP2003519783A - 半田ペースト検査装置 - Google Patents

半田ペースト検査装置

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JP2003519783A JP2001551013A JP2001551013A JP2003519783A JP 2003519783 A JP2003519783 A JP 2003519783A JP 2001551013 A JP2001551013 A JP 2001551013A JP 2001551013 A JP2001551013 A JP 2001551013A JP 2003519783 A JP2003519783 A JP 2003519783A
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フィッシュベイン，デビッド
スクネス，ティモシー，エー．
ラド，エリック，ピー．
クランツ，デビッド，エム．
ホーガン，カール，イー．
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サイバーオプティクス コーポレーション
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Abstract

(57)【要約】 半田ペースト検査装置を提供する。 【解決手段】印刷された回路基板(22)のような製造物を検査する新規な検査装置(10)が開示されており、該装置(10)は、印刷された回路基板の領域に光のパターンを投射するために、レチクル(41)を通って光を投射するのに適したストロボ照明器(38)を含む。基板駆動機構(16)は、少なくとも２つの位置、すなわち投射された光の異なるフェーズに相当する各位置へ、基板(22)を位置づける。また、少なくとも２つの領域のイメージを取得するのに適した検出器(18)が含まれる。この各イメージは、少なくとも２つの異なるフェーズの一つに相当する。エンコーダ(24)は、基板(22)の動きをモニタし、位置出力(20)を出力する。そして、エンコーダ(24)、基板駆動装置(16)、照明器(38)および検出器(18)に接続されたプロセッサ(14)は、位置出力(20)の関数としての領域を露出するべく、照明器(38)にエネルギを与える。プロセッサ(14)は、少なくとも２つのイメージを同位置にし、該同位置イメージを用いて高さマップイメージ(4)を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 この発明は電子回路基板の製造の技術分野に関する。特に、この発明は、製造
中に、回路基板上に設けられた半田ペーストを検査するための改善された装置に
関する。
【０００２】 本発明の背景 個々の独立した電子部品と同様に、電子集積回路を装着された回路基板は既知
である。回路基板の基体には、予め定められた導体路と、集積回路チップ、抵抗
またはコンデンサのような電子部品のリード線を受け入れるパッドが予め用意さ
れている。回路基板の組立プロセスの間に、半田ペーストの塊が基板の基体上の
適当な位置に置かれる。半田ペーストは、通常、基体上にスクリーンを置き、該
スクリーンの開口を通して半田ペーストを適用し、基体からスクリーンを外すこ
とにより基体に適用される。回路基板の電子部品はそれから好ましくは摘んで置
く機械（pick and place machine）を用いて基板上に置かれ、電子部品のリード
線が個々の半田ペーストの塊上に置かれる。回路基板は、全ての部品が基板上に
置かれた後、炉の中を通される。これにより、半田ペーストが溶解され、電子部
品と基板との間に、機械的および電気的接続が形成される。
【０００３】 半田ペーストの塊のサイズとそれらが基体上に置かれる位置の正確さとは、電
子産業における小型化が強化されると共に、それぞれ益々小さくかつ厳しくなっ
てきている。半田ペーストの塊の高さは１００ミクロン程度の小ささであり、こ
の高さは、場合によっては、高さとサイズの設計値の１％以内でなければならな
い。半田の塊間の中心と中心間の間隔は、時々２００ミクロンである。半田ペー
ストが小さ過ぎると、電子部品のリード線と回路基板のパッド間に電気接続が達
成されなくなる。逆に、ペーストが大き過ぎると、部品のリード線間に橋渡し（
bridging）ができて短絡接続が起きる。
【０００４】 １個の回路基板は、製造するのに数千ドルかかり、時には数万ドルもかかる。
製造プロセス完了後の回路基板の試験により、半田ペーストの位置や部品のリー
ド線接続のエラーは見つけることができるが、欠陥のある基板の唯一の救済策は
基板全体を廃棄することだけである。したがって、回路基板が製造プロセス中に
検査され、基体上に電子部品が設置される前に、不正な半田ペーストの配置が検
出されるようにすることが大事である。そのようなプロセス中の半田の検査は、
高価な電子部品が基体上にまだ置かれていないので、廃棄のコストを低減するこ
とができる。
【０００５】 現在の半田ペースト検査装置は多くの制約を有している。第１に、そのような
装置は高価である。この装置のコストは、基板の製作費、すなわち完成された回
路基板の価格によるところが大きい。さらに、現在の装置は、特徴部の種々の詳
細を検査する作業に対して、比較的、融通がきかない。そのような現在の装置で
は、同じセンサまたは光学列を用いて、きめの細かい物体ときめの粗い物体の両
方を測定することができない。このため、異なる能力の２つの異なる光学列が、
２つのレベルの解像度とスループットを提供するために必要となり、装置のコス
トを大きく押し上げている。
【０００６】 現在の半田ペースト検査装置の他の制約は、振動に対して敏感過ぎることであ
る。これらの装置において、ターゲット（目標物）は、高精度の測定を達成する
ために、既知の位置に止まっていなければいけない。振動は、ターゲットの表面
上の性質が予期した位置と異なる位置に現れるようにする。そのような空間的な
エラーは、半田ペーストの高さ、体積および面積測定の正確さおよび反復性に悪
影響を与え、欠陥のある半田塊を容認し、逆に他の容認できる塊を拒否すること
になる。
【０００７】 現在の検査装置の他の制約は、検査速度である。製造プロセス中の半田ペース
ト検査は一般に組み立てライン中に行われるから、組立ラインの効率に関する検
査の影響を最小にするために、検査のステップはできるだけ速く行われなければ
ならない。
【０００８】 ユーザの使いやすさが現在の装置の他の制約である。この制約の一例は、現在
の半田ペースト検査装置は、半田ペーストの高さと体積を計算するための基準平
面を確定するために、ユーザに装置に使用される多数の点（points）をプログラ
ムするように要求することである。そのようなユーザの作業を削減することは、
ユーザの検査装置とのつきあいを非常に簡易にするであろう。
【０００９】 最後に、従来の半田ペースト検査装置は、イメージ形成のために比較的高い出
力のレーザ（クラスIII）を使用することである。安全のために、ＦＤＡはその
ようなレーザの使用に関して安全の予防措置を課した。これらの予防措置は、そ
のような装置の使用を使いにくくしている。このため、クラスIIIレーザを用い
ない半田ペースト装置を提供することが現在の要請である。
【００１０】 本発明の要約 印刷された回路基板のような製造物を検査する新規な検査装置が開示されてお
り、該装置は、印刷された回路基板の領域に光のパターンを投射するために、レ
チクルを通って光を投射するのに適したストロボ照明器を含む。基板駆動機構は
、少なくとも２つの位置、すなわち投射された光の異なるフェーズに相当する各
位置へ、基板を位置づける。また、少なくとも２つの領域のイメージを取得する
のに適した検出器が含まれる。この各イメージは、少なくとも２つの異なるフェ
ーズの１つに相当する。位置エンコーダは、基板の動きをモニタし、位置出力を
出力する。そして、エンコーダ、基板駆動装置、照明器および検出器に接続され
たプロセッサは、位置出力の関数である領域を露光するべく照明器にエネルギを
与える。プロセッサは、少なくとも２つのイメージを同位置にし、該同位置イメ
ージを用いて高さマップイメージを構成する。本発明および方法の好ましい実施
形態では、検出器は、ターゲットの位置の関数である領域の他のイメージを取得
するのに適するように構成されている。前記プロセッサは、補償された高さマッ
プを提供するために、前記領域の３つのイメージに作用する。他の実施形態では
、照明器は装置の振動感受性を低減するために、２ｍ（ミリ）秒のような短い時
間周期の間に、少なくとも２度発光させられる。本発明の他の実施形態では、半
田ペーストの体積は、取得されたイメージと高さマップとから計算される。他の
実施形態は、低解像度の高速モードを提供する。ここでは、高速の検査に使用す
るために、複数のピクセルからの電荷が、より大きな有効ピクセルを形成するた
めに結合される。必要に応じて、高さマップは、物理的またはアルゴリズム的に
傾いたターゲットを補償するために、傾きを除去される。
【００１１】 図面の簡単な説明 図１は、本発明の一実施形態による半田ペースト検査装置の概略図である。 図２は、非点伝送パターンを示す図である。 図３は、本発明の方法のブロック図である。 図４Ａは、傾き除去補正がなされる前のターゲットの高さを示す図であり、図
４Ｂは、傾き除去補正がなされた後の該高さを示す図である。
【００１２】 好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、プロセッサ１４，Ｘ−Ｙシステム１６，および光学センサシステム１
８を含む半田ペースト検査装置１０を示す。半田ペースト検査装置１０は、印刷
回路基板上の半田検査に関する情報を送信または受信するために、ネットワーク
２１または同様のものを経てホスト装置１９に結合されることができる。例えば
、装置１０は、半田ペーストの詳細位置に関する位置情報と、それらの個々の名
目の体積を受信することができる。好ましくは、プロセッサ１４は、マイクロプ
ロセッサ１２内に設けられている。該マイクロプロセッサ１２はキーボードおよ
びマウスのような入力とビデオモニタの形式の出力をもつ既知の装置である。さ
らに、マイクロプロセッサ１２は好ましくは産業標準のアーキテクチャとマイク
ロプロセッサを含んでいる。一例は、インテルペンティアム（登録商標）IIIプ
ロセッサを用いた、マイクロソフトウィンド（登録商標）ＯＳを走らせているパ
ーソナルコンピュータである。
【００１３】 プロセッサ１４は、好ましくは産業の標準形式の要素を有するコンピュータ周
辺カードを備えている。さらに、プロセッサ１４は、好ましくは、標準のＰＣＩ
（Peripheral Component Interconnect）バスを通してマイクロコンピュータ１
２に結合されている。プロセッサ１４は、それから、高速データ転送を実現する
ために、既知のＤＭＡ（Direct Memory Access）転送方法を用いて、マイクロコ
ンピュータ１２と両方向の転送をすることができる。
【００１４】 プロセッサ１４は、アナログ／デジタル変換電子機器４８からデジタルビデオ
データを受信し、該データに関する多数の機能を実行する。例えば、プロセッサ
１４はエンコーダ２４からライン２０を経て受信したエンコーダ情報に基づくイ
メージを取得するために、センサ装置１８をトリガする。プロセッサ１４はまた
その動作モード（すなわち、高解像度対高速度）を制御するために、センサ装置
１８と通信する。プロセッサ１４はフレームバッファ（図示されていない）中に
蓄積するために、センサ装置１８から前もってデジタル化されたビデオイメージ
を受け取る。プロセッサ１４は、センサ装置１８中のＣＣＤアレー中の欠陥を補
正するために、デジタル化されたビデオイメージを処理する。プロセッサ１４は
、また高さマップ（height map）に関して既知の光学歪みの影響を補償するのに
使用される。上記の各機能は、もっと詳細に以下に説明される。
【００１５】 プロセッサ１４は、ライン２０を通ってＸ−Ｙシステム１６へ結合される。Ｘ
−Ｙシステム１６は、また回路基板２２をＸおよびＹ軸中に位置決めするＸおよ
びＹモータ（図示されていない）を含んでいる。ＸおよびＹモータは、Ｘおよび
Ｙ軸方向のそれぞれの回路基板位置を示すデータをプロセッサ１４に提供するた
めに、ＸおよびＹエンコーダ（ブロック２４で図示）に結合されている。動き指
令（motion commands）は、ライン２５を経て、システム１６へ送られる。シス
テム１６は非常に安定しており、その動きは、移動距離の約２８０ミクロンに対
して約１ミクロン以内の精度で制御される。もし、システム１６が十分に安定で
ないなら、電子機器中に付加的な処理が、正確さと再現性を提供するために必要
とされることになる。好ましい実施形態では、線形エンコーダの各々は、約０．
５μｍ（マイクロメートル）の解像度をもつ。これは、レニシャウ（Renishaw）
から購入することができる。この結果、動作中、コンピュータ１２とＸ−Ｙシス
テム１６は、矢７，８で示されるＸ、Ｙ方向に、所望通りに回路基板２２を正確
に移動させることができる。
【００１６】 光学センサシステム１８は、カメラシステム３０，投写システム２８，環状発
光体２６およびレーザレンジのファインダ２９を含む。カメラシステム３０は、
カメラレンズ３１、検出器４６、および一組のＡ／Ｄ変換電子機器４８を含む。
投写システム２８は、フラッシュランプ３８，コンデンサレンズ４０，レチクル
４１および投写レンズ４２を含む。システム１８内の全ての部品は、システム中
の筐体の内部に固定されている。システム１８は、焦点制御のためにｚ方向に移
動できるように、並進ステージ（図示されていない）にしっかりと固着されてい
る。
【００１７】 投写システム２８は、前記ステージの動きと協働して、半田ペーストの特徴部
３６上に、３相の構造化された光（three phases of structured light）を投射
する。フラッシュランプ３８は、好ましくは、広帯域の白色光を投射するキセノ
ンガスで満たされた高速ストローブランプ（ストロボ）である。筐体１８内の高
速放電回路（図示されていない）はランプ３８を次のように駆動する。すなわち
、フラッシュランプが安定に動作することを保証するために、好ましくは発光間
隔を少なくとも１ｍ秒おいて、ランプ３８が短い時間周期の間に３度発光するよ
うにチャンネル３４を通ってタイミング信号が送られる。短時間の間に３度発光
できるようにする高速放電回路は、システムの高いスループットを保証するのに
重要である。そのような高速放電回路の一例は、本出願の譲受人に譲渡され、“
高速発火フラッシュランプ放電回路”という名称で２０００年３月９日に出願さ
れた米国特許出願番号 ／ で提供されている。発光源の他のタイプとして
は、パルス化レーザまたはパルス化ＬＥＤのようなものを本発明に用いることが
できる。これらは、所望の時間周期内に、短期間継続する、高エネルギの連続パ
ルスを提供できるからである。コンデンサレンズ４０はフラッシュランプ３８か
らの光を集め、レチクル４１を通ってそれを投写レンズ４２に導く。それにより
、半田層３６上に正弦曲線で変化するフリンジイメージ（fringe image）が形成
される。好ましくは、レチクル４１は非点パターン（astigmatic pattern）を有
し、投写レンズは非点収差を有し、図２に示されているように、低い高調波歪み
を有し正弦曲線的に変化する非点パターンを確実に形成する。
【００１８】 投写レンズシステム２８は好ましくは２重のテレセントリック（doubly telec
entric）であり、それはレチクル空間およびターゲット空間（基板２２上の半田
ペースト層３６）内でテレセントリックである。該２重のテレセントリックは、
それにより、視野内および焦点深度内で、高さ、体積および面積の計算が半田ペ
ーストの位置から独立するようにできるから、重要である。この特徴は、また全
体としてシステムに低い歪みを提供する。これは、ターゲットが露光の間に動く
から重要である。
【００１９】 カメラシステム３０は、半田ペースト層３６のターゲット上に投射されたフリ
ンジ（縞；fringes）を観察し、高速でかつ連続的に像を取得しデジタル化する
。カメラシステム３０は回折格子を含まず、モアレ干渉法システムを含んでいる
。好ましくは、カメラシステム３０は、ターゲット空間中でテレセントリックで
あり、上記と同じ理由により低歪みを有する。カメラシステム３０の視野はｙ方
向に約１０ｍｍ、ｘ方向に約２０ｍｍである。視野の大きさは、ターゲットの十
分な解像度を維持するため、視野範囲を最小にするように選択されることができ
る。ＣＣＤアレー４６は１００万ピクセル（画素）アレーであり、微細な半田ペ
ーストの特徴部を検査することができる。例えば、ＣＳＰ（Chip Scale Package
）やミクロボール（microball）のグリッドアレーのような部品のための半田特
徴部が検査されることができる。しかしながら、個々のピクセルをサンプリング
または結合することにより、より大きな等価なピクセルが、高速で検査するのを
容易にするために、生成される。そのようなサンプリングの一つの方法は、４個
のピクセルの光電荷をＣＣＤ４６内の１個の等価なピクセルに削減することによ
りなされる。この削減は、従来の分解能で達成できる読み出し速度より速いＣＣ
Ｄイメージ読み出し速度（２倍速い）を提供し、これにより後続の処理時間を低
減する。好ましい実施形態では、基板２２の異なる領域にある部品のタイプに基
づく、同一の基板上の異なる半田ペースト特徴部に対して、検査モードが、高解
像度モードと高速モードの間で素早く切り替えられることができる。そのため、
光学センサシステム１８は、同じユニット中に、２つの異なる分解能の能力を必
要とする。
【００２０】 ＣＣＤ４６は、１０２４×１０２４ピクセル領域アレーＣＣＤイメージセンサ
であり、各ピクセルが光露光に応答する電荷を発生する。好ましい実施形態では
、ＣＣＤアレー４６は、１タップ当たり毎秒２千ピクセルの速度で、４個のタッ
プを通ってイメージデータを提供するマルチタップＣＣＤアレーである。ＣＣＤ
アレー４６は、トムソン−シーエフエスセミコンダクタ（Thomson−ＣＳＦSemic
onductor）から提供されている、モデルＴＨＸ７８８８のような商業的に使用で
きるＣＣＤであることができる。好ましくは、カメラシステム３０は、ターゲッ
ト表面を、２０ミクロン平方のピッチで、該ターゲットをサンプルする。
【００２１】 環状発光器２６は、プロセッサ１４から照度制御チャンネル３４を通って照度
制御信号を受信し、基準マーク３２を正確に照明する。このため、きわめて重要
である。一度マーク位置が決定されると、該基準マークは、基板３２上の他の特
徴部の位置を決定するための基準となる回路基板フレームを提供する。発光器２
６は好ましくは回路基板２２上に散乱照明を放射する複数個の散乱ＬＥＤ（diff
use LEDs）を含んでいる。発光器２６は、また好ましくは、マーク３２上に近反
射照明（near specular illumination）を導くべく向けられたＬＥＤを含む。散
乱照明および近反射照明の両方は、イメージ形成の際に使用される。
【００２２】 カメラシステム３０により観察されるターゲット上にスポットを発射するレー
ザレンジファインダ２９は、クラスIIより高くない低出力レーザである。レーザ
２９の唯一の機能は、システムの焦点を決定するために、ターゲットまでの距離
を測定することであるから、レーザ２９はそのような低出力であってもよい。３
重に露光されるフリンジのイメージ（fringe images）の一つが取得される前に
、ファインダ２９からターゲットまでの距離が測定される。クラスIIの選択は、
クラスIIIに対するより厳しいＦＤＡ安全基準の観点から好ましいものである。
そのような安全基準は、半田ペースト検査装置に不必要な複雑さを付加すること
になる。
【００２３】 装置１０は、図３に示されているように、検査が行われている間中、連続的に
移動されるＸ−Ｙステージに特徴がある。動作の際に、ボックス２００において
、コンピュータ１２は所望の半田ペースト領域をスキャンするために、Ｘ−Ｙス
テージ１６を初期位置に動かす命令を送る。好ましい実施形態では、４つの露光
の各々が高さの計算のために行われる。レーザスポットの異なるフェーズ（phas
e）の３つのイメージは、高さの計算に使用され、１つのイメージは、焦点の制
御のために使用される。本発明は、高さマップの作成に使用するために、各組が
異なるフェーズのイメージである、２，３又はそれ以上の組のイメージが使用で
きることを考慮すべきである。
【００２４】 以下では、好ましい実施形態である、３つのイメージによる高さ計算に的をし
ぼって説明を行う。最初の露光は、レンジファインダ２９から行い、ボックス２
０２で、ターゲットをレーザスポットで照射し、それからカメラシステム３０中
のＣＣＤ４６を露光する。レンジファインダ２９からの測定は、焦点調節のため
に、ｚ方向の動き量を指令する。次に、ターゲットのフリンジパターンの３つの
連続露光が、各連続露光の位相差が約１２０度になるように、整数のターゲット
ピクセル境界によって分割されている異なる３カ所の各々で行われる（ボックス
２０４）。特に、ボックス２０６では、最初のフリンジ露光が位置ｙ(a)でなさ
れ、ＣＣＤ４６はターゲット３６のあるイメージを取得する。ステージ１６は動
き続け、位置ｙ(b)で、２回目のフリンジ露光がなされ、ＣＣＤ４６はターゲッ
ト３６の他のイメージを取得する（ボックス２０８）。ステージ１６は動き続け
、位置ｙ(c)で、３回目のフリンジ露光がなされ、ＣＣＤ４６はターゲット３６
の他のイメージを取得する（ボックス２１０）。露光間の動き速度とスペースは
、ボックス２０４の３回の露光が約２ｍ秒以内に行われるので、システムは実質
的に振動を感知しない。ストローブランプ３８は、３つのイメージのどれもが連
続する動きのためにぼけることがないような短時間の照射を行う。３回の露光は
、ステージ１６の位置の関数として行われるので、露光間の距離は、好ましくは
ターゲットピクセルの整数倍である。ここに、“ターゲットピクセル”は、ＣＣ
Ｄ４６中の１個のピクセルによりイメージ形成される領域を意味する。好ましく
は、露光間のステージの移動は７ピクセルであるが、本発明では、他の距離も使
用できる。さらに、好ましい実施形態では、計算効率を上げるため、整数倍のピ
クセルだけステージを移動されるが、計算の容易さを無視すれば、非整数倍のピ
クセルも使用できる。
【００２５】 さらに、ストローブランプ３８を速くパルス化することは、システム１８とタ
ーゲット３６が互いに相対的に移動しても、特徴部３６のイメージを実質的に凍
結（freeze）する。そのような凍結は、従来システムで必要とされた停止時間を
低減し、システムのスループットを増進する。
【００２６】 本発明の好ましい実施形態では、露光２０６，２０８，２１０の各々からのイ
メージは、ＣＣＤ４６に蓄積され、その後プロセッサ１４へ転送される。典型的
なＣＣＤの動作は、振動が停止している間に３つのイメージを取得するほど速く
ない。しかしながら、ＣＣＤフレームアレー中に３つのイメージを素早く取得す
る方法は、本出願の譲受人に譲渡された“振動の影響を受けずにビデオ捕獲を行
う検査装置”と名付けられ、 に出願された、米国特許出願番号 ／ の
ものを用いることができる。しかしながら、本発明はそのようなデータ蓄積や転
送に限定されない。例えば、本発明は、各々の露光がなされた後、イメージデー
タをリアルタイムで転送するようにしてもよい。
【００２７】 カメラシステム３０は、アナログデータをアナログ／デジタル変換電子機器４
８に供給する。イメージデータはデジタル形式に変換するために、アナログ／デ
ジタル変換電子機器４８へ送られ、デジタルビデオチャンネル５２を通ってプロ
セッサ１４へ送られる。ボックス２１２では、高さが以下に説明される式により
計算される。これは、前記の好ましい実施形態で説明された３回の露光に関して
説明されている。プロセッサはカメラシステム３０からデジタル化されたイメー
ジを受信する。好ましくは、該イメージは筐体１８を離れる前にデジタル化され
る。高さのイメージＨを計算するために、プロセッサ１４は、最初に、同じ物理
位置に相当する（各イメージの）３個の各ピクセル間で一致を図るため、イメー
ジを同位置に置く。同位置に置くことは、ステージの移動に相当する距離だけ取
得されたデジタル化イメージをオフセットすることにより達成される。その結果
得られる３つの同位置イメージは以下の説明では、Ａ、ＢおよびＣと呼ばれる。
【００２８】 一般化された検討は、連続するイメージ間の位相差が既知であるが等しくない
場合に、我々がイメージからＨを計算することを可能にする。同位置に置かれた
３つのイメージ中の各ピクセルに対する正規化された強度の値は次の式（１）で
与えられる。
【００２９】
【数１】 ここに、ｒはピクセルでの正規化された反射率であり、３つのフリンジの既知の
位相角は、φa、φb、φcでありピクセルでのフリンジの相対位相φは、投射さ
れたフリンジ周波数、ピクセル座標およびｚ位置に関係し、次の（２）式で表さ
れる。
【００３０】 φ＝２π（ｆxｘ＋ｆyｙ＋ｆzｚ） 式（２） 問題を線形化し、それをもっと簡単に計算されるようにするために、該式は式（
３）で表される。 ｘ＝ｒｍcosφ ｙ＝ｒｍsinφ 式（３） この時、式（１）は式（４）と書き替えられる。
【００３１】
【数２】 標準の線形代数学によると、式（４）中のシステムマトリックスは、ｒ、および
ｙに対して解くことができる。ｘ、ｙから、ピクセルの位相φはプロセッサによ
り式（５）で計算されることができる。
【００３２】 φ＝tan-1（ｙ／ｘ） 式（５） 一度位相φが式（５）で計算されると、我々はピクセルの高さを計算するために
、適当な修正スケーリングファクタを乗算する。全てのピクセルに対して全ての
高さが計算されると、高さマップＨが完了し、略式の処理が準備され、適当に表
示される。高さマップの一例は、図４Ａに示されている。
【００３３】 興味のある表面の高さマップＨが一度形成されると、マイクロプロセッサ１２
は、基板の傾きを除去する既知の方法により、必要に応じて該高さマップを傾き
補正する（ボックス２１４）。図４Ａ中のイメージに相当する傾きを除去された
高さマップは、例えば図４Ｂに示されている。以前には、検査装置が後続の測定
のために基準面を決定できるようにするために、多くのプログラムポイントをユ
ーザが入力する必要があった。好ましい実施形態では、そのようなユーザの介在
は、本出願の譲受人に譲渡された“背景傾斜およびオフセットを評価する装置と
方法”と名付けられた、１９９６年２月２７日出願の米国特許出願Ｎｏ．０８／
６０７，８４６で提供される方法を用いることによって不要になる。他の傾き除
去アルゴリズムが本発明に使用するために適用できる。
【００３４】 好ましくは、プロセッサ１４は多数の補正機能を実行する。特に、プロセッサ
１４は、投写システム２８により提供される照明の場の変動を補正するのに加え
て、１ピクセルずつ、ＣＣＤ４６の利得とオフセットにおけるエラーを補正する
。プロセッサ１４はまた、投写システム２８およびカメラ３０の光学的歪みから
起きるＺラップ（wrap）を補正する。最後に、プロセッサ１４は、ストロボの大
きなエネルギ出力の変動を補正する。
【００３５】 最後に、コンピュータ１２は、層のエッジは既知であるので、少なくとも前記
高さマップから、個々の半田ペースト層の体積を計算する（ボックス２１６）。
【００３６】 本発明は好ましい実施形態に関して説明されたが、本発明の精神および範囲か
ら逸脱することなく、形式や詳細を変更することができる。特に、本発明は高さ
マップを構成する際に、３つの露出を使用する好ましい実施形態に関して開示さ
れたが、開示された装置と方法は、２フェーズ、４フェーズ又はそれ以上のフェ
ーズを用いて高さマップを構成する際に（高さ計算、同位置アルゴリズム等と共
に）、同等に使用されることができるのは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による半田ペースト検査装置の概略図である。
【図３】 本発明の方法のブロック図である。
【符号の説明】
１０……半田ペースト検査装置、１２……マイクロプロセッサ、１４……プロ
セッサ、１６……Ｘ−Ｙシステム、１８……光学センサシステム、１９……ホス
ト装置、２０……ライン、２２……回路基板、２４……エンコーダ、２５……ラ
イン、２６……環状発光体、２８……投写システム、２９……レーザレンジのフ
ァインダ、３０……カメラシステム、３１……カメラレンズ、３２……、３４…
…チャンネル、３６……、３８……フラッシュランプ、４０……コンデンサレン
ズ、４１……レチクル、４２……投写レンズ、４６……検出器、４８……Ａ／Ｄ
変換電子機器、５２……デジタルビデオチャンネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラド，エリック，ピー． アメリカ合衆国 55343 ミネソタ州、ホ プキンス、ノース ヴァン ビューレン トレイル 608 (72)発明者 クランツ，デビッド，エム． アメリカ合衆国 55406 ミネソタ州、ミ ネアポリス、サーティース アヴェニュー サウス 2105 (72)発明者 ホーガン，カール，イー． アメリカ合衆国 55105 ミネソタ州、セ ント ポール、グッドリッチ アヴェニュ ー 2301 Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA24 AA51 AA58 AA59 CC25 CC26 DD02 FF04 FF15 FF16 GG04 GG07 GG08 GG17 GG24 HH04 HH07 JJ26 MM02 QQ03 QQ24 2G051 AA65 AB02 AB14 BB20 CA04 CB01 CB05 CC09 DA07 EA12 ED07 5C054 AA01 CA06 CC02 CD03 CH02 EA01 EA05 ED07 EH07 FC15 FD01 GB15 HA05 5E319 AA03 AB01 AB05 AC01 BB05 CC36 CD29 CD53 GG15

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 印刷回路基板のような製造物を検査するための検査装置におい
    て、 該装置が、 印刷回路基板の領域に光のパターンを投射するために、光をレチクルを通して
    投射するようにされたストロボ照明器と、 該投射光の異なるフェーズに相当する少なくとも２つの異なる位置に基板を位
    置付ける基板駆動装置と、 少なくとも２つの異なるフェーズの一つに相当する少なくとも２つの領域のイ
    メージを取得するのに適した検出器と、 位置出力を出力するエンコーダと、 前記エンコーダ、基板駆動装置、照明器および検出器に結合され、前記位置出
    力の関数として前記領域を露出するために照明器にエネルギを与え、少なくとも
    ２つのイメージを同位置にし、該同位置のイメージを用いて高さマップイメージ
    を作成するプロセッサとを具備したことを特徴とする検査装置。
  2. 【請求項２】 前記検査装置が半田ペースト層を検査する請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記ストロボ照明器が、固定された時間周期内に少なくとも２
    回エネルギを受ける請求項１の装置。
  4. 【請求項４】 前記固定された時間周期が約１ｍ（ミリ）秒である請求項３の
    装置。
  5. 【請求項５】 前記約１ｍ秒の分割が基板の振動の悪影響から改善的に開放す
    る請求項４の装置。
  6. 【請求項６】 前記検出器がさらに領域の付加的イメージを取得するように適
    合され、 プロセッサが補償された高さマップを提供するために該領域の３つのイメージ
    に作用する請求項１の装置。
  7. 【請求項７】 前記プロセッサが、さらに高さマップを基準面に関して傾き補
    償するための回路を含む請求項１の装置。
  8. 【請求項８】 前記検出器が複数のピクセルを含み、前記検出器が第１および
    第２のモードで動作可能であり、該第２のモードはピクセルからの電荷を等価な
    ピクセルに対する等価な電荷に減ずることにより達成され、該等価なピクセルは
    ピクセルより有効面積が大きい請求項１の装置。
  9. 【請求項９】 前記複数のピクセルが４であるクレーム８の装置。
  10. 【請求項１０】 各ピクセルが約２０ミクロンの長さを持つ請求項８の装置。
  11. 【請求項１１】 前記等価なピクセルが約４０ミクロンの長さを持つ請求項８
    の装置。
  12. 【請求項１２】 前記プロセッサが、前記領域の特徴部に基づいて、前記第１
    、第２のモードを選択するようにさらになされている請求項８の装置。
  13. 【請求項１３】 前記特徴部は、前記領域の上に置かれた既知の部品タイプで
    ある請求項１２の装置。
  14. 【請求項１４】 前記照明器は、白色のストロボランプを含む請求項１の装置
    。
  15. 【請求項１５】 前記照明器が、短い期間、高出力を出力するパルス化ランプ
    を含むクレーム１の装置。
  16. 【請求項１６】 ターゲットを検査する方法であって、 該方法が、 半田ペーストの特徴部をある光のパターンで照明すること、 該ターゲットの位置をエンコードすること、 該ターゲットの２つの異なる位置での少なくとも２つのイメージであって、該
    ターゲット位置の関数として得られる該２つのイメージを取得すること、 および該少なくとも２つの取得されたイメージに基づいて、前記ターゲットの
    高さを計算することからなる方法。
  17. 【請求項１７】 さらに、前記ターゲットの他の異なる位置で該ターゲットの
    さらに他のイメージを取得することをさらに含み、前記高さの計算のステップが
    前記少なくとも２つの取得されたイメージと前記他のイメージの関数として計算
    される請求項１６の方法。
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