JP2010139445A - Solder printing inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品等を表面実装するために表面にクリーム状のはんだが印刷されたプリント板に光を照射してその反射光を基にはんだの高さ(変位)を測定し、はんだの形成状態を検査する印刷はんだ検査装置及びその方法に関する。本発明における印刷はんだ検査装置は、測定しようとするはんだ箇所の近くに、はんだの高さの基準となる基準位置を設定し、その基準位置におけるおける所定の高さに対するはんだの高さを求めるものであるが、本発明は、特に、その基準位置を反射光の光量分布からサーチしやすくした技術に関する。 The present invention irradiates light onto a printed board having cream-like solder printed on its surface for surface mounting electronic components, etc., and measures the height (displacement) of the solder based on the reflected light. The present invention relates to a printed solder inspection apparatus and method for inspecting a formation state. The printed solder inspection apparatus according to the present invention sets a reference position as a reference for the height of the solder near the solder spot to be measured, and obtains the solder height with respect to a predetermined height at the reference position. However, the present invention particularly relates to a technique that makes it easy to search the reference position from the light quantity distribution of reflected light.
プリント板には、はんだが印刷される箇所(以下、「はんだ箇所」と言う。)であって回路パターン(パッド)が顕わにされ、部品が取り付け可能なパッド部と、回路パターンの上に近赤外光が透過可能なレジストが塗布されたレジスト部(はんだが印刷されない部分)があるが、従来、実際に印刷されたはんだの高さをレジスト部の下部にあるパッド面(回路パターン面)からの高さとして測定できる技術がある(本発明と出願人が同一の特許文献1)。
On the printed board, a circuit pattern (pad) is exposed where solder is printed (hereinafter referred to as “solder location”), and a pad portion on which a component can be attached and a circuit pattern There is a resist part coated with a resist that can transmit near-infrared light (where solder is not printed). Conventionally, the actual printed solder height is the pad surface (circuit pattern surface) at the bottom of the resist part. ) Is a technique that can be measured as a height from the above (
特許文献1の技術は、例えば、図15に示す基板1(以下、プリント板を「基板」と言う。)の上にパッド1c(回路パターン面でもある)、その上のレジスト1a及び印刷されたはんだ1bを有する基板1に対して、近赤外光を斜めに照射しその正反射光を掴まえることにより図16(a)のようにレジスト1aの表面の高さが検出でき、近赤外光を垂直に照射しその散乱反射光を掴まえることにより図16(b)のようにパッド1cの表面の高さが検出できることを利用して、パッド1cの面からはんだ1bの高さを測定するものである。より具体的には、図14に示す構成において、パッド1cに印刷されたはんだ1b、レジスト1aを有する基板1の表面の測定点に垂直に、レジスト1aが透過する波長の近赤外光を照射し、測定点からの散乱反射光を受ける第1のセンシング手段(第1の近赤外光源OS1,第1の受光手段D1,第2の受光手段D2)と、同じ測定点に垂直に対し所定角度斜めの角度で近赤外光を照射し測定点で正反射した正反射光を受ける第2のセンシング手段(第2の近赤外光源OS2a,第3の受光手段D3)とを含む変位センサ2を備えている。そして、データ処理部11は、第1のセンシング手段の出力に基づいて基板1の表面における各測定点における変位を求める。測定点判定部12が、第2のセンシング手段の出力に基づく光量データにより少なくとも測定点がはんだ箇所であるかレジスト箇所であるかを識別する。さらに、測定演算部13が、測定点判定部12の識別の結果とデータ処理部11が求めた変位とを受けて、レジスト1aを測定点としたときのレジスト1aの底部にあるパッド1cに対するはんだ1bの高さを求める。
The technique of
特許文献1では、パッド1cに対するはんだ1bの高さを求めるので、そのパッド面1cが基準面になるが(その基準面のある基板1上の位置を「基準位置」と言う。)、その基準面を測定しようとするはんだ1bの周辺近傍に求めることを推奨している。これは、はんだ1bから遠いところを基準とすると、基板1の反り等の影響を受けてやすいため、その影響を軽減するためである。
In
しかしながら、特許文献1では、基準面のある基準位置に該当するところとして、高さを測定しようとするはんだ1bの近辺でレジスト1aがあって、そのレジスト1aの下部にパッド1cが存在するところの光量(輝度)についての閾値等を用いて検出していた。しかし、この方法であると、周辺の輝度分布の状況によっては、閾値の設定等においてシビアな調整が要求され、容易ではなかった。
However, in
一方、特許文献1のようにレジスト1aの底部にあるパッド1cに対するはんだ1bの高さを求めるために必要な基準面がある基準位置とは、測定しようとするはんだ箇所の近辺であって、レジスト1a及びパッド1cがある位置であることが理解できる。
On the other hand, as in
そこで、基板1における、近赤外光に対する正反射光量(輝度)及び散乱反射光量(輝度)の傾向を調べた。その結果を図13に示す。図13(a)は、基板1の断面を示す図であり、かつレジスト1a、はんだ1b、パッド1cの位置関係を示す図である。このような基板1を図14に示す変位センサ2で反射量の傾向を調べたところ、正反射光量が図13(b)のような傾向、散乱反射光量が図13(c)のような傾向を示した。図13(b)及び図13(c)から、レジスト1a及びパッド面1cがある位置とは、それらの双方がある位置(図で2点鎖線で示すような位置)であって、正反射光量及び散乱反射光量の双方が高い傾向を示した。
Therefore, the tendency of the amount of regular reflection light (brightness) and the amount of scattered reflection light (brightness) with respect to near infrared light on the
したがって、基板1の各位置の正反射光量及び散乱反射光量を取得し、一方を正反射光量の次元とし、他方を散乱反射光量の次元とする2次元のヒストグラム(度数分布)算出し、そのヒストグラム上で正反射光量及び散乱反射光量の双方が高い領域を基に、基準位置を探し出すだめのパラメータを求められることが分かった。
Therefore, the regular reflection light quantity and the scattered reflection light quantity at each position of the
本発明の目的は、プリント板の各点から得られる正反射光及び散乱反射光の2次元の光量(輝度)分布を基に、はんだの高さを求めるための基準位置を確実に、容易に求める技術を提供することにある。 It is an object of the present invention to reliably and easily set a reference position for obtaining a solder height based on a two-dimensional light amount (brightness) distribution of specularly reflected light and scattered reflected light obtained from each point of a printed board. It is to provide the required technology.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、はんだが印刷されたプリント板の表面に光を照射して、該表面からの反射光を検出する変位センサ(2)と、該プリント板上に基準位置を設定し、その基準位置を基に、該プリント板のはんだ箇所のはんだの高さを求め、該はんだの高さを基に、印刷されたはんだの形状の良否を判定する測定検査部(100)とを備えた印刷はんだ検査装置において、
前記変位センサは、前記プリント板の測定点に垂直に近赤外光を照射し該測定点からの散乱反射光を受ける第1のセンシング手段(OS1a,D1,D2)と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第2のセンシング手段(OS2a,D3)とを備え、さらに、該変位センサからの光量の出力を受けて、一方を前記散乱反射光の光量、他方を前記正反射光の光量とする2次元に直交する方向を度数とするヒストグラムを生成する度数算出手段(4)と、該ヒストグラム上で、前記散乱反射光の光量及び前記正反射光の光量が高い側においてほぼピークとなる度数分布を含む基準分布を選定し、該基準分布の裾付近の前記2次元の範囲をパラメータとして決定するパラメータ決定手段(5)と、を備え、前記測定検査部は、前記散乱反射光の光量及び前記正反射光の光量が該パラメータの範囲内にある前記プリント上の位置であって、前記はんだの高さを求めようとするはんだ箇所に近い位置を前記基準位置として、該はんだの高さを求めることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
The displacement sensor is the same as the first measurement means (OS1a, D1, D2) that irradiates near infrared light perpendicularly to the measurement point of the printed board and receives scattered reflected light from the measurement point. A second sensing means (OS2a, D3) that receives the specularly reflected light that is irradiated with the near-infrared light at a predetermined angle oblique to the measurement point and is specularly reflected at the measurement point; and A frequency calculation means (4) for receiving a light amount output from the displacement sensor and generating a histogram having a frequency in a direction orthogonal to two dimensions, one being the amount of the scattered reflected light and the other being the amount of the regular reflected light. And a reference distribution including a frequency distribution that is substantially peaked on the side where the light amount of the scattered reflected light and the light amount of the specularly reflected light are high on the histogram, and the two-dimensional range near the skirt of the reference distribution As a parameter Parameter determining means (5) for determining, wherein the measurement and inspection unit is a position on the print where the amount of scattered reflected light and the amount of specularly reflected light are within the range of the parameters, It is characterized in that the height of the solder is obtained using the position close to the solder location where the height of the solder is to be obtained as the reference position.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記パラメータ決定手段は、前記散乱反射光の光量及び前記正反射光の光量が高い側の前記2次元の範囲の一部領域を占める所定の度数分布を有する推定の選択関数を備え、前記ヒストグラムから該選択関数により、前記基準分布を選定する選定手段(5a)と、選定された該基準分布のピーク付近の分布に近似する近似ガウス分布を算出し、該近似ガウス分布と予め記憶していた該近似ガウス分布の裾付近の閾値とが交差する範囲を前記パラメータとして決定するパラメータ算出手段(5b)とを備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the parameter determining means is a partial region of the two-dimensional range on the side where the light amount of the scattered reflected light and the light amount of the regular reflected light are high. A selection function (5a) for selecting the reference distribution from the histogram, and approximating a distribution near the peak of the selected reference distribution by the selection function from the histogram. Parameter calculating means (5b) for calculating an approximate Gaussian distribution and determining, as the parameter, a range in which the approximate Gaussian distribution and a threshold value near the skirt of the approximate Gaussian distribution stored in advance intersect. To do.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記選定手段は、前記所定の度数分布を有する前記推定の選択関数としてガウス分布状の選択関数を有し、該選択関数の位置を、少なくとも前記散乱反射光の光量及び前記正反射光の光量が高い側の範囲で変更しながら前記ヒストグラムと該選択関数とを乗算し、乗算して得られた分布のピークの値が最大となったときの前記位置における該乗算して得られた分布を前記基準分布と決定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the selection means includes a selection function having a Gaussian distribution as the selection function of the estimation having the predetermined frequency distribution, and the selection function Multiply the histogram and the selection function while changing the position at least in the range where the light quantity of the scattered reflected light and the light quantity of the regular reflected light is higher, and the peak value of the distribution obtained by multiplication is the maximum. The distribution obtained by the multiplication at the position when the position becomes is determined as the reference distribution.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、表示手段(7c)と、操作手段(7b)と、該表示手段に前記ヒストグラム及び前記選択関数を表示させるとともに、該操作手段により該選択関数の前記位置を移動可能に表示させる表示制御手段(7a)とを備え、前記選定手段は、前記操作手段から該選択関数の位置の変更指示を受ける度に、前記ヒストグラムと該選択関数とを乗算することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention of the third aspect, the display means (7c), the operation means (7b), the display means displays the histogram and the selection function, and the operation means Display control means (7a) for movably displaying the position of the selection function by means of the selection function, the selection means receiving the instruction to change the position of the selection function from the operation means, and the selection function. It is characterized by multiplying with a function.
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、表示手段(7c)と、操作手段(7b)と、該表示手段に前記ヒストグラムとともに、該操作手段により移動可能なマーカを表示させる表示制御手段(7a)とを備え、前記パラメータ決定手段は、前記操作手段によりマーカで指定された分布を前記基準分布と選定する選定手段(5a)と、選定された該基準分布のピーク付近の分布に近似する近似ガウス分布を算出し、その近似ガウス分布と予め記憶していた該近似ガウス分布の裾付近の閾値とが交差する範囲内を前記パラメータと決定するパラメータ算出手段(5b)とを備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the display unit (7c), the operation unit (7b), and the display unit display a marker that can be moved by the operation unit together with the histogram. Display control means (7a) for causing the parameter determination means to select a reference means (5a) for selecting the distribution specified by the marker by the operating means as the reference distribution, and a peak vicinity of the selected reference distribution A parameter calculation means (5b) for calculating an approximate Gaussian distribution that approximates the distribution of the two and determining a parameter within a range where the approximate Gaussian distribution and a threshold value near the skirt of the approximate Gaussian distribution stored in advance intersect. It is characterized by providing.
プリント板の各位置における正反射光及び散乱反射光の各光量からそれらを2次元とするヒストグラム(光量(輝度)分布)からパラメータを決定し、そのパラメータ内にある正反射光量及び散乱反射光量に該当する基準位置の中から、測定しようとするはんだ箇所の位置に近い基準位置を選定してはんだ箇所の高さを測定できる。また、選択関数を用いて所望の基準分布を選択しているので、他の不要な分布を除去できる(選択関数は、マスク関数とも言える。)。また、選択関数がガウス分布であってその選択関数をヒストグラムと乗算して所望の基準分布を求めるので、つまりガウス分布で重み付けして抽出するので、度数の高い方の分布の近いところにある不要分布を落としたガウス分布に近い形で、基準分布を求めることができる。さらに、基準分布のピーク付近をガウス分布に近似して近似ガウス分布を求め、その近似ガウス分布の裾付近(度数が低いところ)と所望の閾値と比較してパラメータを決定するので、基準分布がもつ裾付近の雑音等による不安定な分布を除いてパラメータを決定することができる。 Parameters are determined from a two-dimensional histogram (light intensity (brightness) distribution) based on the amount of specularly reflected light and scattered reflected light at each position on the printed board, and the amount of specularly reflected light and scattered reflected light within the parameters is determined. From the corresponding reference positions, a reference position close to the position of the solder spot to be measured can be selected to measure the height of the solder spot. In addition, since a desired reference distribution is selected using a selection function, other unnecessary distributions can be removed (the selection function can also be referred to as a mask function). Also, since the selection function is a Gaussian distribution and the selection function is multiplied with the histogram to obtain the desired reference distribution, that is, the weighted distribution is extracted with the Gaussian distribution, so there is no need to be near the higher frequency distribution. The reference distribution can be obtained in a form close to a Gaussian distribution with a reduced distribution. Furthermore, the approximate Gaussian distribution is obtained by approximating the vicinity of the peak of the reference distribution to the Gaussian distribution, and the parameters are determined by comparing the vicinity of the tail of the approximate Gaussian distribution (where the frequency is low) with a desired threshold value. The parameter can be determined by removing an unstable distribution due to noise or the like in the vicinity of the tail.
本発明に係る印刷はんだ検査装置の実施形態を図を用いて説明する。図1は印刷はんだ検査装置の実施形態の機能構成を示す図である。図2は、図1の測定検査部の変位測定部の機能構成を示す図である。図3は、図1の実施形態の内、検査部の機能構成を示す図である。図4は、正反射光量(X軸)と散乱反射光量(Y軸)とを2次元とするヒストグラムの一例である。図5は、正反射光量(X軸)と散乱反射光量(Y軸)とを2次元座標上における選択関数の例を示す図である。図6は、選択関数の位置変更を説明するための図である。図7は、選択関数によって選択された基準分布を示す図である。図8は、図7の基準分布の正反射光量の軸(X軸)に沿った断面を示す図である。図9は、図7の基準分布の散乱反射光量の軸(Y軸)に沿った断面を示す図である。図10は、近似ガウス分布を説明するための図である。図11は、パラメータと度数閾値との関係を説明するための図である。図12は、パラメータの範囲を説明するための図である。図13は、近赤外光に対する正反射光量(輝度)及び散乱反射光量(輝度)の傾向を示す図である(上記、説明済みである。)。 An embodiment of a printed solder inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of an embodiment of a printed solder inspection apparatus. FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the displacement measurement unit of the measurement inspection unit of FIG. FIG. 3 is a diagram showing a functional configuration of the inspection unit in the embodiment of FIG. FIG. 4 is an example of a histogram in which the regular reflected light amount (X axis) and the scattered reflected light amount (Y axis) are two-dimensional. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a selection function on the two-dimensional coordinates for the regular reflection light amount (X axis) and the scattered reflection light amount (Y axis). FIG. 6 is a diagram for explaining the position change of the selection function. FIG. 7 is a diagram illustrating the reference distribution selected by the selection function. FIG. 8 is a view showing a cross section along the axis (X axis) of the regular reflection light quantity of the reference distribution of FIG. FIG. 9 is a diagram showing a cross section along the axis (Y axis) of the amount of scattered reflected light in the reference distribution of FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining the approximate Gaussian distribution. FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between parameters and frequency thresholds. FIG. 12 is a diagram for explaining a parameter range. FIG. 13 is a diagram showing the tendency of the amount of regular reflected light (luminance) and the amount of scattered reflected light (luminance) with respect to near-infrared light (described above).
図1〜図12において、既に上記した図13〜図16と同一符号の要部は、同一機能動作をする。また、本発明の変位センサ2,変位測定部10、検査部20,走査機構30及び制御部40の機能動作は、以下に、特に記載がない限り、本発明と同一出願人の特願2008−209923号と基本的に同一の動作を行う。また、一部は、特願2008−209923号と同様の内容を記載することがある。
1 to 12, the same reference numerals as those in FIGS. 13 to 16 described above perform the same function operations. The functional operations of the
図1で変位センサ2は、一枚の板状のプリント板1(以下「基板1」と言う)あるいは平板上の基台(以下、「基台」と言う。不図示)に、第1の近赤外光源OS1aと、第1の受光手段D1と、第2の受光手段D2と、第2の近赤外光源OS2aと、第3の受光手段D3と、を互いの位置関係を固定して形成されている。第1の近赤外光源OS1aは、波長が0.76〜0.9μm内のいずれかの光を発生し、基板1の表面の測定点を垂直方向から第1光軸に沿って光(以下、光のビームであるが「光」と称する。)を照射する位置にある。第1の近赤外光源OS1aの波長を0.76〜0.9μmとしたのは、レジスト1aを垂直に入射した場合にそのレジスト1aを透過する波長であること(ほぼ0.76μm以上)、そして、入手しやすい或いは安価なものであること(ほぼ0.9μm以下、)からである。
In FIG. 1, a
第1の受光手段D1は測定点にて該第1の光軸に対して第1の角度θ1で形成される第1の散乱反射光路上に配置されている。第2の受光手段D2は、第1の光軸に対して第1の散乱反射光路と反対側に第2の角度θ2で形成される第2の散乱反射光路上に配置されている。第1の受光手段D1及び第2の受光手段D2は、散乱反射光を受光している(以上が「第1のセンシング手段」である)。第2の近赤外光源OS2aは、波長が0.76〜0.9μm内のいずれかの光(ビーム)を発生し、第1の光軸に対して斜めの角度θ3を成す第2の光軸の光で測定点を照射する。そして第3の受光手段D3は、測定点にて第2の光源の第2の光軸に対して第3の角度2θ3で形成される正反射光路上に配置され、正反射光を受光している(以上が、「第2のセンシング手段」である。)。 The first light receiving means D1 is disposed on a first scattered reflection light path formed at a measurement point at a first angle θ1 with respect to the first optical axis. The second light receiving means D2 is disposed on a second scattered reflection light path formed at a second angle θ2 on the opposite side of the first optical axis with respect to the first optical axis. The first light receiving means D1 and the second light receiving means D2 receive the scattered reflected light (the above is the “first sensing means”). The second near-infrared light source OS2a generates any light (beam) having a wavelength in the range of 0.76 to 0.9 μm, and forms a second light having an oblique angle θ3 with respect to the first optical axis. The measurement point is irradiated with the light of the axis. The third light receiving means D3 is disposed on a specular reflection optical path formed at a third angle 2θ3 with respect to the second optical axis of the second light source at the measurement point, and receives the specular reflection light. (The above is the “second sensing means”.)
また、第1の受光手段D1、第2の受光手段D2のそれぞれは、所定長さの受光面を有し、測定点からの散乱反射光を受光したときの該所定長さ方向における受光位置に応じて光変位情報を検出する位置検出器(PSD:Position Sensitive Detector)が用いられている。PSDは、長さ方向に光検出素子が配置され、その長さ方向の両端からの位置を示す情報としてそれらの各端部からその位置に応じた電気量である出力A、出力Bが出力されるとその変位情報は(A−B)/(A+B)で示される。PSDは、測定点の変位により受光位置が変わり、その受光位置に応じた電気量を出力する素子、つまり変位を電気量に表して出力する素子である。PSDの代わりに、フォトダイオード・アレイやCCD等で直接、受光位置を変位を示す情報として出力する構成としても良い。 Each of the first light receiving means D1 and the second light receiving means D2 has a light receiving surface with a predetermined length, and is located at the light receiving position in the predetermined length direction when the scattered reflected light from the measurement point is received. Accordingly, a position detector (PSD: Position Sensitive Detector) that detects optical displacement information is used. In the PSD, light detection elements are arranged in the length direction, and output A and output B, which are electric quantities corresponding to the position, are output from each end as information indicating positions from both ends in the length direction. Then, the displacement information is indicated by (A−B) / (A + B). The PSD is an element that changes the light receiving position according to the displacement of the measurement point and outputs an electric quantity corresponding to the light receiving position, that is, an element that outputs the displacement expressed in the electric quantity. Instead of the PSD, the light receiving position may be directly output as information indicating the displacement by a photodiode array, a CCD, or the like.
第1の受光手段D1、第2の受光手段D2のそれぞれは、測定点がはんだ1bの場合は、その表面からの反射光を受けてその変位を検出し、測定点が透過性を有するレジスト1aの場合は、その底部の変位、つまり底部にあるパッド1c、もしくはパッド1cが無い基板1そのものの表面の変位を検出することになる。第1の受光手段D1の出力A1,B1、第2の受光手段D2の出力A2,B2は、変位測定部10で高さデータの算出に用いられる。
When the measurement point is the solder 1b, each of the first light receiving unit D1 and the second light receiving unit D2 receives the reflected light from the surface thereof to detect the displacement, and the measurement point is a resist 1a having transparency. In this case, the displacement of the bottom, that is, the displacement of the surface of the
また、第1の受光手段D1、第2の受光手段D2のそれぞれは、測定点における光量情報(輝度データ)も併せて、変位測定部10及び光量記憶手段3へ出力する。これらを、変位測定部10は、レジスト1aの下部にパッド1cが在るか無いか(無い場合は、基板1そのものの表面になる。)どうかの判定に利用する。また、光量記憶手段3に記憶された光量情報は、後記する基準位置のサーチするためのパラメータの決定に用いられる。
Each of the first light receiving means D1 and the second light receiving means D2 also outputs the light amount information (luminance data) at the measurement point to the
さらに、第3の受光手段D3は、斜めに照射された光は測定点がはんだ1bであるか、レジスト1aであるかに拘わらずそれらの表面(透過しない)で反射するのでその反射光量を測定して光量情報(輝度データ)を変位測定部10及び光量記憶手段3へ出力する。この光量情報は、変位測定部10で測定点がレジスト1aかはんだ1bかの判定に用いられる。また、光量記憶手段3に記憶された光量情報は、後記する基準位置のサーチするためのパラメータの決定に用いられる。
Further, the third light receiving means D3 measures the amount of reflected light because the obliquely irradiated light is reflected on the surface (not transmitted) regardless of whether the measurement point is the solder 1b or the resist 1a. Then, the light quantity information (luminance data) is output to the
なお、図1で、走査機構30は、の不図示の駆動機構を有し、基板1,もしくは変位センサ2、或いはそれらの双方を相対的に移動させることにより、走査させる。図1において変位センサ2を、第1の受光手段D1等の各要素が配列された配列方向と直交する方向(図1の紙面に直交する奥行き方向)へ主走査させながら変位測定をさせ、1主走査を終了すると、次に配列方向(図1の紙面に平行な方向)に移動(副走査)して、位置を変えて主走査して変位測定を行う。この動作を繰り返すことにより、基板1の、所望範囲についての変位測定を行わせる。なお、走査方向は一例であり、他の方向であっても良い。
In FIG. 1, the
制御部40は、ユーザインターフェース6等からの指示により、例えば、はんだが印刷された基板1の所望測定範囲の指示を受け、その所望範囲についての走査指示を走査機構30へ送って上記のように光の照射位置(測定位置)を走査させる。走査にあたっては、第1の近赤外光源OS1aと第2の近赤外光源OS2aが同一波長の光源を利用した場合であって正反射光と散乱反射光との相互干渉の問題が無ければそれらの光源による同時照射でもよい。この相互干渉が問題になる場合は、基板1上の同一の走査位置(測定点)で第1の近赤外光源OS1aと第2の近赤外光源OS2aを交互に切り替える構成とする。異なる波長の光源を利用した場合は、波長選択フィルターで区別して検出できるので必ずしも切り替える必要はなく、同時に出力させる構成としても良い。
In response to an instruction from the
[基準位置を求めるためのパラメータの算出する構成・動作]
図1において、光量記憶手段3は、基板1を変位センサ2が走査中に、第1の受光手段D1もしくは第2の受光手段D2或いはそれらの双方から測定点における散乱反射光量を受けて、及び第3の受光手段D3から同じ測定点における正反射光量を受けて、前記走査機構が走査しているときの測定点の測定位置情報毎に、それらを対応づけて記憶する。散乱反射光光量は、望ましくは、第1の受光手段D1と第2の受光手段D2の双方のものを加えて記憶することが望ましい。いずれか一方でも良いが、以下の例では、双方のものを加えた散乱反射光量として説明する。
[Configuration and operation for calculating parameters for determining the reference position]
In FIG. 1, the light quantity storage means 3 receives the amount of scattered reflected light at the measurement point from the first light receiving means D1 or the second light receiving means D2 or both while the
度数算出部4は、光量記憶手段3からの正反射光量及び散乱反射光量を受けて、例えばX軸を正反射光量、Y軸を散乱反射光量とする2次元のヒストグラム(度数分布)を算出する。例えば、記憶手段を有し、正反射光量の値で決まるアドレス(上位アドレス)と、散乱反射光量の値で決まるアドレス(下位アドレス)の双方のアドレスの組合せできまる一連のアドレスに、同じ一連のアドレスに信号が来るたびにその回数(度数)を数えて更新して記憶しておく構成することで達成できる。そして、上記のX軸(正反射光量)―Y軸(散乱反射光量)(以下「X−Y」と言ったときは、X軸(正反射光量)―Y軸(散乱反射光量)のことを示す。)の平面に直交するZ軸にその度数を記録することで、ヒストグラムを作成できる。その例を図4に示す。図4では、山形にピークを有する大小の分布が4カ所、その他に丘陵状の分布があることが分かる。
The
パラメータ決定手段5は、主として、所望の分布である基本分布を選択する選定手段5aと、その基本分布を基にパラメータを算出するパラメータ算出手段5bとでなる。基本分布とは、ここでは、ヒストグラムを基に求められる分布であって、レジスト1a及びパッド1cが存在する基準位置を求めるために必要なパラメータ(光量に相当)を算出するのに望ましいX−Y上の度数分布である。
The
選定手段5aは、選択関数記憶手段5a1に予め選択関数を記憶している。例えば、図5にその例を示す。選択関数は、想定される、レジスト1a及びパッド1cが存在する(つまり基準位置となりうる)確率が高い分布が、X軸(正反射光量)及びY軸(散乱反射光量)のそれぞれの値が高い方でZ軸(度数)値の高い分布(後記で選択される前の希望する基本分布とも言える。)となって現れる可能性が高い(図4の4つの山形の分布のうち右端の分布が相当する)ので、その分布をほぼ覆う大きさの分布関数である。角柱や円柱等の形態の分布関数であっても良いが、ガウス分布関数であることが望ましい。ガウス分布を採用するのは、乗算手段5a2でヒストグラムと選択関数を乗算することにより希望の基本分布を選定するときに、選択関数で重み付けすることになるので、選定された基本分布のピークがより先鋭的になり、ピーク周辺に余分な分布があった場合にそれらを軽減できる効果があるからである。選択関数は、経験的に決定される。 The selection unit 5a stores a selection function in advance in the selection function storage unit 5a1. For example, FIG. As for the selection function, a distribution having a high probability that the resist 1a and the pad 1c exist (that is, can be a reference position) has a high value on each of the X axis (regular reflection light amount) and the Y axis (scattered reflection light amount). 4 is likely to appear as a distribution with a high Z-axis (frequency) value (which can be said to be a desired basic distribution before being selected later) (the distribution at the right end of the four chevron distributions in FIG. 4 is Therefore, the distribution function has a size that almost covers the distribution. Although it may be a distribution function in the form of a prism or cylinder, it is preferably a Gaussian distribution function. The reason why the Gaussian distribution is adopted is that when the desired basic distribution is selected by multiplying the histogram and the selection function by the multiplication means 5a2, weighting is performed by the selection function. This is because when there is an excessive distribution around the peak due to sharpening, they can be reduced. The selection function is determined empirically.
選定手段5aによる基本分布の選定には、次のような(I)〜(III)の方法があり、本発明では、少なくともいずれか一つを採用する。それらを組み合わせた方法で使用する構成であっても良い。又、それぞれを備え、切り替えて使用する構成でも良い。いずれにしても、印刷はんだ検査装置としては、大きさの異なる基板1、パッド1cやはんだ1bの位置の異なる基板1、等の多種多様の基板1を扱うので、基板1の種類毎に反射光の分布を異なる可能性が大きい。したがって、それらに対応できる構成を採用することが望ましい。
The selection of the basic distribution by the selection means 5a includes the following methods (I) to (III), and at least one of them is adopted in the present invention. The structure used by the method which combined them may be sufficient. Moreover, the structure which comprises each and uses it by switching may be used. In any case, since the printed solder inspection apparatus handles a wide variety of
(I)自動で選定する場合
この場合は、自動で行うので便利である。基板1の反射光量の分布のうち推定される所望の分布が、他の分布から分離しやすい場合に有効である。
(I−a)上記したように、基本分布は、レジスト1a及びパッド1cが存在する確率が高い分布であるから、上記のように、ヒストグラム上では、散乱光量の大の方の位置であって、かつ正反射光量の大の方の位置にある。そこで、その位置が経験的にほぼ確定的であって、図4に示す複数のピークのうち、基本分布となりうる分布が、他の分布と位置的に離れていると想定される場合、つまり不要な分布との分離が容易な場合は、乗算手段5a2は、予めその確定的な位置に固定した選択関数(例;図5)を度数算出部4が算出したヒストグラム(例;図4)に乗算して基本分布を選定しても良い。選定された基本分布の例を図7に示す。
(I) When selecting automatically In this case, it is convenient because it is performed automatically. This is effective when a desired distribution estimated from the reflected light amount distribution of the
(I-a) As described above, the basic distribution is a distribution having a high probability of the presence of the resist 1a and the pad 1c. Therefore, as described above, the basic distribution is the position of the larger amount of scattered light on the histogram. And the position of the larger amount of specularly reflected light. Therefore, when the position is empirically almost deterministic and the distribution that can be the basic distribution among the plurality of peaks shown in FIG. 4 is assumed to be distant from other distributions, that is, unnecessary. When separation from a simple distribution is easy, the multiplying unit 5a2 multiplies the histogram (example; FIG. 4) calculated by the
(I−b)想定される基本分布のヒストグラム上の位置が、確定的ではなく、ある範囲で流動的な場合は、予めその流動的な範囲に亘って、選択関数の分布形状や分布範囲、つまりヒストグラム上で選択関数の分布の裾が占める領域(図6の○の範囲)を変えることなくその位置だけ変更させるルート及び変更させる距離の細かさを選択関数記憶手段5a1に記憶させておく。例えば、図6のX−Y平面の上部からみたように、選択関数の変更ルート、位置を記憶しておく。そして、乗算手段5a2は、選択関数記憶手段5a1に記憶されている選択関数を同じく記憶されている変更ルートに沿って、記憶されている距離間隔で選択関数の位置を変更して、ヒストグラムと乗算させる。そして、その距離の間隔を変更して乗算するたびに乗算結果の度数の一番大きな値を求めておき、全変更ルートで乗算が終了した時点で、各乗算結果の度数の一番大きな値の中でも、最大値を示したときの選択関数の位置における乗算結果を、基本分布として選定する(例;図7)。 (Ib) If the position of the assumed basic distribution on the histogram is not deterministic and is fluid within a certain range, the distribution shape and distribution range of the selection function over the fluid range in advance, That is, the selection function storage means 5a1 stores the route to change only the position and the fineness of the distance to be changed without changing the area occupied by the tail of the selection function distribution on the histogram (the range of circles in FIG. 6). For example, as seen from the upper part of the XY plane in FIG. 6, the change route and position of the selection function are stored. Then, the multiplication means 5a2 changes the position of the selection function at the stored distance interval along the change route stored in the selection function stored in the selection function storage means 5a1, and multiplies it with the histogram. Let Then, every time the distance interval is changed and multiplied, the largest value of the frequency of the multiplication result is obtained, and when the multiplication is completed in all the change routes, the highest value of the frequency of each multiplication result is obtained. Among them, the multiplication result at the position of the selection function when the maximum value is shown is selected as the basic distribution (example: FIG. 7).
(II)手動で選択関数の位置を変更して、選定する場合
この場合は、基板1の反射光量の分布が複雑な場合は、操作者が表示手段6cで視認しながら所望の分布を分離して選定できるので確実である。
(II−a)上記(1−b)では、自動で選択関数の位置を変更していたが、これを手動で行うものである。この場合、度数算出部4が算出したヒストグラム、及び選択関数記憶手段5a1に記憶されている選択関数を、ユーザインターフェース6の表示制御手段6aに送って、表示手段6cの表示画面に同じヒストグラムの座標上に同時に表示させる。つまり、図4と図5を同時表示させる。そして、表示制御手段6aは、選択関数の位置を操作手段6bの指示によって変更可能に表示させる。そして、操作者が表示手段6cの表示画面を見ながら、基本分布としたい分布に選択関数を重ねる。そして、乗算手段5a2は位置を確定する操作の指示をうけて、その位置における選択関数とヒストグラムを乗算して基本分布を求める。
(II) When selecting by changing the position of the selection function manually In this case, when the distribution of the reflected light quantity of the
(II-a) In (1-b) above, the position of the selection function is automatically changed, but this is performed manually. In this case, the histogram calculated by the
(II−b)表示制御手段6aは、乗算手段5a2の乗算結果だけを表示手段6cにヒストグラムと同じ座標上に表示させる(ヒストグラムも併わせて表示しても良い)。そして、表示制御手段6aは、操作手段6bからの選択関数の位置を変更する指示を受けて乗算手段5a2に伝え、その変更された位置における選択関数とヒストグラムの乗算結果で表示画面を更新する。この変更の繰り返しで、操作者が、図7のような所望の基本分布を認識したときに、選定を終了する。 (II-b) The display control means 6a causes the display means 6c to display only the multiplication result of the multiplication means 5a2 on the same coordinates as the histogram (the histogram may be displayed together). Then, the display control means 6a receives an instruction to change the position of the selection function from the operation means 6b and transmits it to the multiplication means 5a2, and updates the display screen with the multiplication result of the selection function and the histogram at the changed position. When the operator recognizes a desired basic distribution as shown in FIG. 7 by repeating this change, the selection is completed.
(II―c)上記(II−a)と(II−b)の双方の表示方法を採用して操作する方法もある。
(II―d)表示制御手段6aは、操作手段6bで表示画面の位置を特定するための移動可能なマーカを生成して表示する構成を有し、表示制御手段6aが表示手段6cの表示画面にヒストグラムを表示させる。そして、操作手段6bによりマーカで所望の分布のピークを指定されたとき、乗算手段5a2はそのマーカで指定されたヒストグラム上の位置に選択関数の位置を移し、その位置における選択関数とヒストグラムを乗算して基本分布を算出する。
(II-c) There is also a method of operating by employing both the display methods (II-a) and (II-b).
(II-d) The display control means 6a has a configuration for generating and displaying a movable marker for specifying the position of the display screen by the operation means 6b, and the display control means 6a displays the display screen of the display means 6c. Display a histogram. When the peak of the desired distribution is designated by the marker by the operating means 6b, the multiplication means 5a2 moves the position of the selection function to the position on the histogram designated by the marker, and multiplies the selection function and the histogram at that position. To calculate the basic distribution.
(III)選択関数を用いない場合
基板1における反射光量の分布が単純で、選択関数による重み付けが不要な場合に有効である。この場合、上記(II―d)と同様に、表示制御手段6aは、操作手段6bで表示画面の位置を特定するための移動可能なマーカを生成して表示する構成を有し、表示制御手段6aが表示手段6cの表示画面にヒストグラムを表示させる。そして、操作手段6bによりマーカで所望の分布のピークを指定されたとき、選定手段5aは、その所望の分布を基本分布として出力する。
(III) When no selection function is used This is effective when the distribution of the amount of reflected light on the
パラメータ算出手段5bは、分布近似手段5b1、閾値記憶手段5b3及び比較手段5b2を有し、選定手段5aによりヒストグラム上で散乱反射光量及び正反射光量が高い領域においてほぼピークとなる度数分布を有する基準分布が選定された結果を受けて、その基準分布の裾付近のX−Yの2次元の範囲をパラメータとして決定する。具体的な構成・動作は次の通りである。 The parameter calculation means 5b includes a distribution approximation means 5b1, a threshold storage means 5b3, and a comparison means 5b2, and a reference having a frequency distribution that is substantially peaked in a region where the scattered reflected light amount and the regular reflected light amount are high on the histogram by the selecting means 5a In response to the result of selecting the distribution, an XY two-dimensional range near the skirt of the reference distribution is determined as a parameter. The specific configuration / operation is as follows.
分布近似手段5b1は、選定手段5aから受けた基準分布の上部に近似するガウス分布を算出する。つまり、基準分布の上部の度数のピーク付近から、例えば、ピークから2割ほど(5割以上が望ましい)下がった度数までの度数範囲にある基準分布から複数点を選出して、その複数点について最小自乗法により近似ガウス分布を算出する。この近似ガウス分布を算出するに当たっては、基準分布の裾付近の分布は考慮しない。 The distribution approximating means 5b1 calculates a Gaussian distribution that approximates the upper part of the reference distribution received from the selecting means 5a. In other words, multiple points are selected from the reference distribution in the frequency range from the frequency peak near the upper part of the reference distribution to, for example, the frequency that is about 20% lower than the peak (preferably 50% or more). Approximate Gaussian distribution is calculated by the method of least squares. In calculating the approximate Gaussian distribution, the distribution near the tail of the reference distribution is not considered.
その理由は、次の通りである。基準分布は、例えば、一般に図7のような形状をしているが、その分布の下部に丘陵部がある場合がある。この基準分布のX軸に沿った断面を示すのが図8で、この基準分布のY軸に沿った断面を示すのが図9である。図8から分かるように、丘陵部の影響があって、基準分布の裾が非対称になっている。したがって、基準分布の裾付近は、図8と図9では、異なった分布形状となっている。そこで、分布近似手段5b1は、基準分布の度数の上部のデータを信用してその上部のデータを基に近似ガウス分布を求めることにより、基準分布の裾部の不安定さを除いた、近似ガウス分布を算出して、信頼性の高いパラメータの決定に寄与するものである。X軸に沿った基準分布の断面と近似ガウス分布の断面の例を図10に示す。図10からも明らかなように、近似ガウス分布は、基準分布の不安定な裾部を除いた分布になる。 The reason is as follows. For example, the reference distribution generally has a shape as shown in FIG. 7, but there may be a hill portion at the bottom of the distribution. FIG. 8 shows a cross section along the X axis of the reference distribution, and FIG. 9 shows a cross section along the Y axis of the reference distribution. As can be seen from FIG. 8, the base distribution has an asymmetrical bottom due to the influence of the hills. Accordingly, the vicinity of the skirt of the reference distribution has different distribution shapes in FIGS. Accordingly, the distribution approximating means 5b1 trusts the upper data of the frequency of the reference distribution and obtains an approximate Gaussian distribution based on the upper data, thereby eliminating the instability of the skirt of the reference distribution. The distribution is calculated and contributes to the determination of a highly reliable parameter. An example of the cross section of the reference distribution and the cross section of the approximate Gaussian distribution along the X axis is shown in FIG. As is clear from FIG. 10, the approximate Gaussian distribution is a distribution excluding the unstable tail of the reference distribution.
比較手段5b2は、予め閾値記憶手段5b3に記憶していた度数閾値と、分布近似手段5b1が算出した近似分布とを比較して、度数閾値が近似ガウス分布を横切ったX−Yの2次元の範囲をパラメータの範囲として決定する。例えば、図11は、X軸に沿った近似ガウス分布と度数閾値の断面であるが、近似ガウス分布と度数閾値とが交差したX軸上の位置H−Lo〜H−Hi(正反射光量の範囲)がX軸上のパラメータ範囲である。同様に、Y軸上の範囲V−Lo〜V−Hi(散乱反射光量の範囲)も決定される。この様子をヒストグラムのX−Y平面の上から表したのが図12である。図12のX軸上のH−Lo〜H−HiとY軸上のV−Lo〜V−Hiとで決定される範囲が、求めたパラメータの範囲である。閾値記憶手段5b3に記憶される度数閾値は、近似ガウス分布でも、裾の方はなだらかになるので、それを除去するためである。この度数閾値は、経験的に決定される。 The comparison unit 5b2 compares the frequency threshold value stored in the threshold value storage unit 5b3 in advance with the approximate distribution calculated by the distribution approximation unit 5b1, and the two-dimensional XY in which the frequency threshold value crosses the approximate Gaussian distribution. Determine the range as the parameter range. For example, FIG. 11 shows a cross section of the approximate Gaussian distribution and the frequency threshold along the X axis, but the positions H-Lo to H-Hi on the X axis where the approximate Gaussian distribution intersects the frequency threshold (regular reflection light quantity). Range) is a parameter range on the X-axis. Similarly, the range V-Lo to V-Hi (the range of the amount of scattered reflected light) on the Y axis is also determined. FIG. 12 shows this state from the top of the XY plane of the histogram. The range determined by H-Lo to H-Hi on the X-axis and V-Lo to V-Hi on the Y-axis in FIG. 12 is the obtained parameter range. This is because the frequency threshold value stored in the threshold value storage unit 5b3 is removed even in the approximate Gaussian distribution because the tail is gentler. This frequency threshold is determined empirically.
測定検査部100の基準位置照会手段50は、パラメータ算出手段5bが算出したパラメータの範囲H−Lo〜H−Hi、V−Lo〜V−Hi(或いは、H−Lo、H−Hi、V−Lo、V−Hiの4つのパラメータそのものでもよい。)を記憶しておき、変位測定部10からの高さを求めようとするはんだ1b(以下、「高さを求めよう(測定しよう)とするはんだ1b」を「測定対象はんだ箇所」という。)の位置情報を受けて、光量記憶手段3が基板1の位置に対応して記憶している光量情報から、正反射光量がH−Lo〜H−Hiの範囲にあって散乱反射光量がV−Lo〜V−Hiの範囲にある基板1の位置で、かつはんだ1bの位置に最も近い基準位置を求めて、変位測定部10へ知らせる。変位測定部10における測定演算部13(図2参照)は、パラメータ算出手段5bから得られた高さを測定しようとするはんだ1b(測定対象はんだ箇所)に対応する基準位置を知って、その基準位置におけるパッド1cの高さ、レジスト1aの高さを基にはんだ1b(測定対象はんだ箇所)の高さを算出する。このとき、レジスト1aの平均値を基に算出するのであれば、基準位置照会手段50は、高さを求めようとするはんだ1b(測定対象はんだ箇所)の周辺の各方向でより近い位置であって、正反射光量がH−Lo〜H−Hiの範囲にあって散乱反射光量がV−Lo〜V−Hiの範囲にある、複数の基準位置を求める必要がある。変位測定部10及び測定演算部13の詳細は後記する。
The reference position inquiry means 50 of the measurement / inspection unit 100 includes parameter ranges H-Lo to H-Hi, V-Lo to V-Hi calculated by the parameter calculation means 5b (or H-Lo, H-Hi, V- The four parameters of Lo and V-Hi may be stored in advance, and the solder 1b (hereinafter referred to as “determining (measuring) the height”) for obtaining the height from the
[変位測定部]
変位測定部10は、図2に示すように、データ処理部11、測定点判定部12、及び測定演算部13で構成される。データ処理部11及び測定演算部13は、各受光手段からの出力を基に測定点における変位(データ)を算出している。そして、測定点判定部12によりレジスト1aとはんだ1bが識別されて、かつ基準位置照会手段50から受けた測定対象はんだ箇所に近傍の基準位置におけるレジスト1aの底部(パッド1c)からのはんだ高さを算出している。
[Displacement measurement unit]
As shown in FIG. 2, the
なお、はんだ箇所、レジスト箇所、パッド箇所が同一のレイアウトである複数枚の基板1を測定するときは、上記の「パラメータを求める動作」は、代表の基板1を1回、予備測定して、そのパラメータを記憶しておいて、それを基に本測定で同種の他の複数の基板1について変位測定する構成とすることが望ましい。ただ、1枚1枚の基板毎に「パラメータを求める動作」と、変位測定を行う構成とすることもできる。
When measuring a plurality of
変位測定部10は、具体的には、加算器11a、加算器11b、演算部11c、メモリ11d、測定点判定部12及び測定演算部13が、次の(1)〜(4)の動作を行う。
(1)変位センサ2が走査機構30の制御により、基板1上をはんだ1b、レジスト1aにかかわりなく相対的に走査する。そして、上記の第1の受光手段D1と第2の受光手段D2で受光する。加算器11aは、第1の受光手段D1の出力A1及び第2の受光手段D2が出力するA2を受けて、Ax=A1+A2を算出して出力する。加算器11bは、第1の受光手段D1の出力B1及び第2の受光手段D2が出力するB2を受けて、Bx=B1+B2を算出して出力する。
Specifically, in the
(1) The
(2)演算部11cは、Ax=A1+A2及びBx=B1+B2より、変位出力Lx=(Ax−Bx)/(Ax+Bx)を算出し、これを制御部40の指示で変位センサ2を走査している走査機構30の測定点(走査位置)に対応して、メモリ11dに記憶させる。このとき、測定点がレジスト1aである場合における変位出力は、レジスト1aの底部における変位を示す。その底部にパッド1cがある場合はそのパッド1cの変位であり、基板1そのものであればその表面の変位である。つまり、上記したように、第1の近赤外光源OS1aの波長が0.76〜0.9μmとされ、レジスト1aを垂直に入射した場合には、そのレジスト1aを透過しパッド1cもしくは基板1で反射した反射光を受けて測定された変位であるからである。ただし、この時点では、測定点がはんだ1bの変位出力かレジスト1aの底部の変位出力かの区別はされていない。このように演算部11cで算出され、メモリ11dに記憶される変位は、いわば、基板1の既知の特定点の高さを基準として測定され、或いはその高さで校正されたとき(例えば、特定点における変位センサ2からの変位出力Lxを0に校正)の変位(高さ)である。特定点としては、むき出しの銅箔パターン(パッド)がある。以下、基準を示していない変位、比較対象を示していない変位は、この特定点を基準とした変位(高さ)を示す。
(2) The calculation unit 11c calculates a displacement output Lx = (Ax−Bx) / (Ax + Bx) from Ax = A1 + A2 and Bx = B1 + B2, and scans the
また、レジスト1aの底部のパッド1cの有無を判定する場合は、第1の受光手段D1又は/及び第2の受光手段D2からの散乱反射光の光量情報も測定点毎に併せて記憶させる。 When determining the presence or absence of the pad 1c at the bottom of the resist 1a, the light quantity information of the scattered reflected light from the first light receiving means D1 and / or the second light receiving means D2 is also stored for each measurement point.
(3)一方、測定点判定部12は、第3の受光手段D3の出力(輝度データ)を受けて、測定点がはんだ1bとレジスト1aとでは、反射光の光量(輝度)が違うことを利用して、変位センサ2の測定点(走査位置)がはんだ1bであるか、レジスト1aであるかを識別している。つまり、測定点判定部12は、予めはんだ1bを特定するための輝度の閾値(或いは閾値範囲)と、レジスト1aを特定するための輝度の閾値(或いは閾値範囲)を記憶しておいて、第3の受光手段D3の出力とそれらの閾値を比較して、はんだ1bとレジスト1aとを識別している。そしてその識別結果を受けて、測定点、その測定点における変位出力Lx、及びその測定点の識別結果をメモリ11dに記憶させている。したがって言い方換えれば、変位出力Lxを、はんだ1bの変位出力をLh、レジスト1aの底部にあるパッド1cについての変位出力をLrと区別して記憶されている。
(3) On the other hand, the measurement
(4)測定演算部13は、高さを測定しょうとするはんだ1c(測定対象はんだ箇所)の位置情報を基に、基準位置照会手段50からその周辺の基準位置情報を受けておく。そして、測定対象はんだ箇所が測定点であったときの変位出力Lhと、その測定対象はんだ箇所の近傍周辺の基準位置(レジスト1a及びパッド1cが在るところ)が測定点であったときのレジスト1aの底部の変位出力Lr(この場合は、パッド1cの表面における変位出力)とをメモリ11dから読み出して、測定対象はんだ箇所における、基準位置のレジスト1aの底部のパッド1cについての変位出力Lrを基準とするはんだ1bの高さL=Lh−Lrを求める。
(4) The
なお、変位出力Lrは高さを求めるべき測定対象はんだ箇所のはんだ1bの近傍周辺の複数の基準位置における測定点としたときの変位出力Lrの平均値を求めることが好ましい。 In addition, it is preferable to obtain | require the average value of the displacement output Lr when setting it as the measurement point in the some reference | standard position of the vicinity of the solder 1b of the measurement object solder location which should obtain | require height for the displacement output Lr.
実施形態における一連の動作を説明する。
「予備測定段階」
ステップS01:本測定する際と同種の基板1を代表する基板であって、パッド1c面にはんだが印刷されたはんだ1bとレジストが塗布されたレジスト1aを有する基板1の表面の測定点に対して、波長が0.76〜0.9μm内のいずれかを有する第1の近赤外光源OS1aにより光(近赤外光)を垂直に照射し、その散乱反射光を第1の受光手段D1及びD2で受光し、一方第2の近赤外光源OS2aにより光(近赤外光)を斜めに照射し、その正反射光を第3の受光手段D3で受光する変位サンサ2を準備する。
A series of operations in the embodiment will be described.
`` Preliminary measurement stage ''
Step S01: For the measurement point on the surface of the
ステップS02:制御部40からの指示によって走査機構30が基板1もしくは変位センサ2のいずれかを相対的に移動させることで、測定点の走査を行う。そして光量記憶手段3は、第1の受光手段D1、第2の受光手段D2及び第3の受光手段D3から正反射光量と散乱反射光量の出力を取得し、測定点の位置と対応して記憶する。
Step S02: The
ステップS03: 度数算出部4は、各測定点における正反射光量と散乱反射光量とからそれら2次元とする度数分布を生成し、表示手段6cにヒストグラムを表示させる。
Step S03: The
ステップS04:選定手段5aは、ヒストグラムと選択関数を乗算して乗算結果を表示手段6cにヒストグラムと同じ座標上に表示させる。
Step S04: The selection unit 5a multiplies the histogram and the selection function and displays the multiplication result on the
ステップS05:操作者は、表示手段1cに表示されているヒストグラム及び乗算結果を観察して、OKであれば、確定の指示を行い。Noであれば選択関数の位置を調整する操作を行う。そして、OKになるまで、上記ステップS04及びステップS05を繰り返す。 Step S05: The operator observes the histogram and the multiplication result displayed on the display means 1c, and if OK, gives an instruction to confirm. If No, an operation for adjusting the position of the selection function is performed. Then, step S04 and step S05 are repeated until it becomes OK.
ステップS06:パラメータ算出手段は、乗算結果が確定したとき、その乗算結果を基準分布として、基準分布の頂部に近似する近似ガウスを求め、この近似ガウス分布と予め記憶しておいた度数閾値と比較して、度数分布閾値が近似ガウス分布を横切る正反射光量の値と散乱反射光量の値をパラメータとして算出する。 Step S06: When the multiplication result is determined, the parameter calculation means obtains an approximate Gauss that approximates the top of the reference distribution by using the multiplication result as a reference distribution, and compares the approximate Gaussian distribution with a frequency threshold value stored in advance. Then, the value of the regular reflection light amount and the value of the scattered reflection light amount whose frequency distribution threshold crosses the approximate Gaussian distribution are calculated as parameters.
ステップS07:基準位置照会手段50は、このパラメータを記憶しておく。 Step S07: The reference position inquiry means 50 stores this parameter.
「本測定段階」
上記予備測定の際の基板と同種の基板1のはんだ形状を検査する段階
ステップS04:制御部40からの指示によって走査機構30が基板1もしくは変位センサ2のいずれかを相対的に移動させることで、測定点の走査を行う。変位測定部10は、第1の受光手段D1、第2の受光手段D2及び第3の受光手段D3の出力を、測定点の位置と対応して取得する。
`` Main measurement stage ''
Step of inspecting solder shape of
ステップS10:加算器11a及び加算器11bは、第1の受光手段D1からの一方の出力A1及び他方の出力B1を受け、第2の受光手段D2からの一方の出力A2a及び他方の出力B2を受けて、Ax=A1+A2、Bx=B1+B2を算出する。この時点では、加算器11a及び加算器11bは、走査される測定点毎に各受光手段からの出力を受けて、算出しており、はんだ1b、レジスト1aのいずれのデータかを区別していない。 Step S10: The adder 11a and the adder 11b receive one output A1 and the other output B1 from the first light receiving means D1, and receive one output A2a and the other output B2 from the second light receiving means D2. In response, Ax = A1 + A2 and Bx = B1 + B2 are calculated. At this time, the adder 11a and the adder 11b receive and calculate the output from each light receiving means for each measurement point to be scanned, and do not distinguish between the data of the solder 1b and the resist 1a. .
ステップS11:演算部11cは、出力Ax=A1+A2、Bx=B1+B2を受けて、Lx=(Ax―Bx)/(Ax+Bx)を算出して、メモリ11dに測定点に対応させて記憶させる。 Step S11: The computing unit 11c receives the outputs Ax = A1 + A2 and Bx = B1 + B2, calculates Lx = (Ax−Bx) / (Ax + Bx), and stores it in the memory 11d in association with the measurement point.
ステップS12:測定点判定部12は、第3の受光手段D3の出力を受けて、予め記憶している閾値と比較して、変位センサ2の走査位置(測定位置)がはんだ1bであるか、レジスト1aであるかを識別し、その識別結果を演算部11cが求めた変位出力Lxとともに測定点(測定位置)に対応させてメモリ11dに記憶させている。
Step S12: The measurement
ステップS13:測定演算部13は、メモリ11dから高さを求めようとする測定点におけるはんだ1bの位置を上記基準位置照会手段50に通知する。そして、基準位置照会手段50はパラメータの範囲にある位置であって、そのはんだ1bの近傍周辺の基準位置を光量記憶手段3から検出して、検出した基準位置を測定演算部13に知らせる。測定演算部13は、測定しようとするはんだ1bが測定点であったときの変位出力Lhと、測定点が基準位置であるときのそのレジスト1aの底部のパッド1cの変位出力Lrとを、メモリ11dから読み出して、パッド1cの変位出力Lrを基準とするはんだ1bの高さL=Lh−Lrを求める。これを各はんだ1bの箇所毎に行う。
Step S13: The
以上のように、本発明においては、近赤外光を用いた散乱反射変位測定系の光学系と正反射変位測定系の光学系を備えて、レジスト1aの底部からのはんだ1bの高さを求めることができる。 As described above, in the present invention, the optical system of the scattering reflection displacement measurement system using near infrared light and the optical system of the regular reflection displacement measurement system are provided, and the height of the solder 1b from the bottom of the resist 1a is set. Can be sought.
ただし、レジスト底部のパッド1cからのはんだ1bの高さを求める場合は、上記のステップS12で、測定点判定部12は、第1の受光手段D1及び第2の受光手段D2からの光量情報、及び第3の受光手段D3の出力(光量情報)を受けて、予め記憶している閾値と比較して、変位センサ2の走査位置(測定位置)がはんだ1bであるか、レジスト1aであるかを識別し、かつレジスト1aの底部にあるパッド1cであるか否かを識別し、その識別結果を演算部11cが求めた変位出力Lx(Lh、Lrpを読み出し可能に記憶)とともに測定点に対応させてメモリ11dに記憶(Lh、Lrpを読み出し可能に記憶)させ、上記ステップS13で、測定演算部13は、測定点がはんだ1bであるときの変位出力Lhと、そのはんだ1bの近傍周辺の基準位置が測定点であるときのパッド1cの変位出力Lrpとを読み出して、パッド1cの変位出力Lrpを基準とするはんだ1bの高さL=Lh−Lrpを求める。
However, when obtaining the height of the solder 1b from the pad 1c at the bottom of the resist, in step S12, the measurement
次に図3を用いて、検査部20の機能構成を説明する。その図2で画像処理部21は、制御部40から基板1のレイアウト情報(配置図)と走査して測定しているときの位置情報とを受け、測定演算部13からその位置情報における高さ(変位出力)Lを受けて、レイアウト上に変位に応じてはんだ1bの量的な形状を表す立体画像を形成することにより、画像として再現出力する。
Next, the functional configuration of the
例えば、画像処理部21は、測定演算部13の変位出力Lと、制御部40からの基板1の測定点(測定点の座標)とから測定したエリア(測定点の集合領域:例えば、基板1上に印刷されたクリームはんだ1b面)における面積(例えば、はんだ印刷された面積)や体積(例えば、はんだ量)を表す画像データを生成する。比較部22は、制御部40からそのエリアにおける、設計値等をレファレンス(面積や体積)として受けて、画像データとレファレンスとの差を演算し出力する。なお、画像データに変換することなく、その測定点において測定した変位(高さ:例えば、はんだ1bの高さ)とレファレンス(この場合は、例えば、測定点における設計上の高さ)との差を出力しても良い。上記では、はんだ1bの面積や体積の例で説明したが、はんだ1bの位置ズレ等の判定も可能である。
For example, the
判定部23は、レファレンスに対応する許容値を制御部40から受けて、比較部22からの出力と比較し、比較部22の出力が、許容値内であれば合格とし、許容値外であれば不良(否)と判定する。
The
ユーザインターフェース6は、判定部23の判定結果を表示する。また、制御部40からレイアウト情報(例えば、プリント基板のはんだ箇所の配置図)を受けて表示し、レイアウトのどの位置におけるはんだ1bが不良(否)であり、合格であるかを識別可能に表示してもよい。また、それらと別に或いは併せて、画像処理部21で生成した画像データに基づく画像を表示させて、どの箇所のはんだ状態が不良であり、合格であるかを識別可能に表示させることもできる。なお、ユーザインターフェース6は、[基準位置を求めるためのパラメータの算出する構成・動作]に記載したような動作を行う。
The
なお、特願2008−209923号に記載されている[変位測定部の変形例]
及び[変位センサの他の実施形態]等は、本発明にも適用できる。
In addition, [Modification of displacement measuring unit] described in Japanese Patent Application No. 2008-209923
And [another embodiment of a displacement sensor] etc. are applicable also to the present invention.
1 基板(プリント板)、 2 変位センサ、3 光量記憶手段、4 度数出部、5 パラメータ決定手段、 5a 選定手段、 5a1 選択関数記憶手段、
5a2 乗算手段、 5b パラメータ算出手段、 5b1 分布近似手段、
5b2 比較手段、 5b3 閾値記憶手段、 6 ユーザインターフェース、
6a 表示制御手段、 6b 操作手段、 6c 表示手段、 10 変位測定部、11 データ処理部、11a、11b 加算器、 11c 演算部、
11d メモリ、 20 検査部、 30 走査機構、 40 制御部、
13 測定演算部、 21 画像処理部、 22 比較部、 23 判定部、
30 走査機構、 40 制御部、 50 基準位置照会手段
D1 第1の受光手段、D2 第2の受光手段、D3 第3の受光手段、
OS1a 第1の近赤外光源、 OS2a 第2の近赤外光源
DESCRIPTION OF
5a2 multiplication means, 5b parameter calculation means, 5b1 distribution approximation means,
5b2 comparison means, 5b3 threshold storage means, 6 user interface,
6a display control means, 6b operation means, 6c display means, 10 displacement measuring part, 11 data processing part, 11a, 11b adder, 11c calculation part,
11d memory, 20 inspection unit, 30 scanning mechanism, 40 control unit,
13 measurement calculation unit, 21 image processing unit, 22 comparison unit, 23 determination unit,
30 scanning mechanism, 40 control unit, 50 reference position inquiry means D1, first light receiving means, D2, second light receiving means, D3 third light receiving means,
OS1a first near infrared light source, OS2a second near infrared light source
Claims (5)
前記変位センサは、前記プリント板の測定点に垂直に近赤外光を照射し該測定点からの散乱反射光を受ける第1のセンシング手段(OS1a,D1,D2)と、前記測定点と同じ測定点に前記垂直に対し所定角度斜めの角度で前記近赤外光を照射し該測定点で正反射した正反射光を受ける第2のセンシング手段(OS2a,D3)とを備え、さらに
該変位センサからの光量の出力を受けて、一方を前記散乱反射光の光量、他方を前記正反射光の光量とする2次元に直交する方向を度数とするヒストグラムを生成する度数算出手段(4)と、
該ヒストグラム上で、前記散乱反射光の光量及び前記正反射光の光量が高い側においてほぼピークとなる度数分布を含む基準分布を選定し、該基準分布の裾付近の前記2次元の範囲をパラメータとして決定するパラメータ決定手段(5)と、を備え、
前記測定検査部は、前記散乱反射光の光量及び前記正反射光の光量が該パラメータの範囲内にある前記プリント上の位置であって、前記はんだの高さを求めようとするはんだ箇所に近い位置を前記基準位置として該はんだの高さを求めることを特徴とする印刷はんだ検査装置。 Displacement sensor (2) for detecting light reflected from the surface by irradiating light on the surface of the printed board on which the solder is printed, and setting a reference position on the printed board, and based on the reference position, In a printed solder inspection apparatus provided with a measurement inspection unit (100) for determining the quality of the printed solder based on the height of the solder obtained from the solder portion of the printed board.
The displacement sensor is the same as the first measurement means (OS1a, D1, D2) that irradiates near infrared light perpendicularly to the measurement point of the printed board and receives scattered reflected light from the measurement point. A second sensing means (OS2a, D3) for irradiating the measurement point with the near-infrared light at an oblique angle with respect to the vertical and receiving the specularly reflected light at the measurement point; A frequency calculation means (4) for receiving a light amount output from the sensor and generating a histogram having a frequency in a direction orthogonal to two dimensions, one being the amount of the scattered reflected light and the other being the amount of the regular reflected light; ,
On the histogram, a reference distribution including a frequency distribution that substantially peaks on the side where the amount of scattered reflected light and the amount of specular reflected light are high is selected, and the two-dimensional range near the skirt of the reference distribution is set as a parameter. Parameter determining means (5) for determining as
The measurement / inspection unit is a position on the print where the amount of scattered reflected light and the amount of specularly reflected light are within the range of the parameter, and is close to the solder location where the height of the solder is to be obtained. A printed solder inspection apparatus characterized in that a height of the solder is obtained using a position as the reference position.
該表示手段に前記ヒストグラム及び前記選択関数を表示させるとともに、該操作手段により該選択関数の前記位置を移動可能に表示させる表示制御手段(6a)とを備え、
前記選定手段は、前記操作手段から該選択関数の位置の変更指示を受ける度に、前記ヒストグラムと該選択関数とを乗算することを特徴とする請求項3に記載の印刷はんだ検査装置。 Display means (6c), operating means (6b),
A display control means (6a) for causing the display means to display the histogram and the selection function and to display the position of the selection function movably by the operation means;
The printed solder inspection apparatus according to claim 3, wherein the selection unit multiplies the histogram and the selection function each time an instruction to change the position of the selection function is received from the operation unit.
該表示手段に前記ヒストグラムとともに、該操作手段により移動可能なマーカを表示させる表示制御手段(6a)とを備え、
前記パラメータ決定手段は、前記操作手段によりマーカで指定された分布を前記基準分布と選定する選定手段(5a)と、選定された該基準分布のピーク付近の分布に近似する近似ガウス分布を算出し、その近似ガウス分布と予め記憶していた該近似ガウス分布の裾付近の閾値とが交差する範囲内を前記パラメータと決定するパラメータ算出手段(5b)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の印刷はんだ検査装置。 Display means (6c), operating means (6b),
Display control means (6a) for displaying a marker that can be moved by the operation means together with the histogram on the display means,
The parameter determining means calculates a selection means (5a) for selecting the distribution specified by the marker by the operation means as the reference distribution, and an approximate Gaussian distribution that approximates the distribution near the peak of the selected reference distribution. The parameter calculating means (5b) for determining the parameter within a range where the approximate Gaussian distribution and a threshold value near the skirt of the approximate Gaussian distribution stored in advance intersect. The printed solder inspection apparatus described.
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