JP2013510366A - ボールグリッドアレイデバイスの位置合わせ及び検査のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図10
Description
図1は、本発明の原理を実施するために利用することができる本発明の一実施例に係る機械視覚システム100の概略的なブロック図である。機械視覚システム100は、BGAデバイス又はその他の部品などの一以上の物体115を含む視野110の画像を作成する取り込み装置105を有する。取り込み装置105は従来のビデオカメラ又はスキャナを備えてもよい。そのようなビデオカメラは、電荷結合素子(CCD)又は周知のCMOSセンサなどの適切な画像情報を取得するためのその他のシステムでもよい。取り込み装置105によって作成された画像データ(又は画素)は画像強度を表わし、例えば取り込み装置105の解像度内の場面の各ポイントの色又は明るさを表わす。取り込み装置105は、デジタル画像データを通信路120を介して画像解析システム125に送る。画像解析システム125は、例えばCognex Corporationから市販されているタイプの視覚処理システムなどの従来のデジタルデータプロセッサを備えてもよい。画像解析システム125は、従来のマイクロコンピュータ又はその他の例示の計算装置を備えてもよい。例えば携帯端末(PDAs)などの他の形態のインターフェースを利用してもよい。別の実施例において、取り込み装置は、画像解析システムの機能を果たすために処理機能を有してもよい。そのような実施形態では別個の画像解析システムは不要である。さらに別の実施形態において、取り込み装置は、トレーニングのために画像解析システムに動作可能に相互接続されてもよい。トレーニング開始後、適切なモデル又は複数のモデルがランタイム中の使用のために取り込み装置内に保存されてもよい。
図2は、本発明の一実施例に係る例示的なBGAデバイス200のはんだボールバターンの一部を示す概略的なブロック図である。本発明の実施例において、BGAデバイスは数千個のボールを有していてもよい。したがって、BGAデバイス200の概略図は単に説明を目的とするものである。また、例示のデバイス200の上には、多数のはんだボールがさまざまなグリッドパターンで配置されている。しかしながら、明らかに、本発明の別の実施形態では全てのボールは非グリッド状パターン又はその他の不均一パターンで配置されてもよい。したがって、デバイス200に関する記載は、本発明が少なくともいくつかのグリッドに整列されたボールパターンを有すると限定するものではない。
図3Aは、本発明の一実施例に係るデバイスの画像取り込みを利用する機械視覚システムをトレーニングするための手順300Aの詳細なステップを示すフローチャートである。手順300Aはステップ305で開始して310に進み、ここでエッジ検出を用いて画像からグレースケールブロブが抽出される。例示的に、画像内のこれらの物体を識別するために、グレーレベル強度に基づく画像分割を利用するブロブ手段を用いてもよく、このようなブロブ手段は、例えばマサチューセッツ州にあるCognex Corporation of Natickから市販されているCognexブロブ手段でもよい。見つけられたブロブの境界は次にボールの多角形形状表現を作成するために使用される。この多角形形状表現は、後述のように、後にステップ325で位置合わせマスクの作成に利用されてもよい。別の実施例において、ターゲットが周知の形状(円形ボールなど)に限定されている場合、画像内でエッジチェーンを見つけるためにソーベルエッジ抽出技法を利用してもよい。例示的に、閉エッジチェーン又は小さな間隔を有する開エッジチェーンのセットを、モデルとして利用される周知の形状に適合してもよい。
図7は、本発明の実施例に係る検査のための候補はんだボールグループを定める手順700の詳細なステップを示す。手順700はステップ705で開始してステップ710に進み、ここでBGAデバイスの幾何学モデルが例示的な機械視覚システムに入力される。例示的に、これは検査されるBGAデバイスのCADモデルでもよい。これを解析のために従来のコンピュータ入力技法を用いて機械視覚システムに入力してもよい。幾何学モデルの入力に応じて、機械視覚システムは、ステップ715で、BGAデバイス内の候補はんだボールグループを識別するためにボールの位置を解析する。例示的に、候補はんだボールグループは、共通パターンを共有するボールをグループ化して特定される。例えば、候補はんだボールグループは、同じ寸法、形状及びグリッド状配置を有するはんだボールを含んでもよい。これは例えば図8に示されており、図8は本発明の実施例に係る例示的な候補はんだボールグループの概略図である。デバイス800において、機械視覚システムは複数のグループを例示的に示す。第一グループ805は、第一セットパターン及び寸法を有するボールから構成される。第二グループ810は、第二パターン及び寸法を有するボールから構成される。個別のグループ815A〜Gは各々明確なパターンのない単一のボールに関連する。
図10は、本発明の実施例に係るランタイム中の高速位置合わせ及び検査のための手順1000の詳細なステップを示すフローチャートである。手順1000はステップ1005で開始してステップ1010に進み、ここで画像が装置に取り込まれる。例示的に、取り込み装置105を用いて画像が取り込まれる。取り込まれた画像は次にステップ1015で平滑化及びダウンサンプリングされる。例示的に、この平滑化及びダウンサンプリングは、トレーニングタイム中に定義されたパラメータ値を使用して行われる。本発明の実施例では、平滑化及びダウンサンプリングパラメータは、抽出されたブロブの中央最近傍距離に基づく。
Claims (17)
- ボールグリッドアレイデバイスを位置合わせする方法において、
前記デバイスの幾何学モデルから一以上のブロブを抽出する工程と、
一以上の位置合わせ有意ブロブを識別する工程と、
前記位置合わせ有意ブロブを用いて位置合わせマスクを作成する工程と、を含む
ことを特徴とする方法。 - 前記作成された位置合わせマスクを利用して動作するよう機械視覚システムをトレーニングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記位置合わせマスクが、異なる寸法の位置合わせ有意ブロブに適合するために複数の異なる寸法のマスクを用いることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記位置合わせマスクが、非円形ブロブに適合するために多角形のマスクを用いることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記作成された位置合わせマスクが標準相関調査のために利用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記位置合わせ有意ブログを識別する工程が、所定の閾角内に隣接したブロブを有さないブロブのセットを識別することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ブロブが、前記デバイス上に不均一に配置されたはんだボールを表わしていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ボールグリッドアレイデバイスを位置合わせするためのシステムにおいて、
前記ボールグリッドアレイデバイスの幾何学モデルと、
(i)前記デバイスの前記幾何学モデルからグレースケールブロブのセットを抽出し、(ii)前記抽出されたグレースケールブロブのセットから位置合わせ有意ブロブのセットを識別するよう構成されたプロセッサと、を有する
ことを特徴とするシステム。 - ボールグリッドアレイデバイスを位置合わせ及び検査するための方法において、
前記ボールグリッドアレイデバイスの画像を取り込む工程と、
位置合わせ情報を作成するために、前記取り込まれた画像について位置合わせ動作を実施する工程と、
前記画像から複数のボールを抽出する工程と、
前記抽出されたボールの各々について、複数のグループのうちの一つのグループに関連するパラメータのセットを用いて検査を実施する工程と、を含む
ことを特徴とする方法。 - トレーニングタイム中に、前記デバイスの幾何学モデルの各ボールを前記複数のグループのうちの一つに割り当てる工程と、
前記複数のグループの各々について前記パラメータのセットを設定する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 前記パラメータのセットが検査項目のリストを含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記パラメータのセットが閾値のセットを含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記抽出されたボールのうちの少なくとも一つが非円形であることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記抽出されたボールのうちの少なくとも一つが第一寸法を有し、前記抽出されたボールのうちの少なくとも一つが第二寸法を有することを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記抽出されたボールのうちの少なくともいくつかはグリッド状に配置されていないことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記位置合わせ動作を実施することによって得られた前記位置合わせ情報を精査するために、前記検査されたボールのうちの一以上を使用する工程をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記デバイスのモデルにおいて識別されていない一以上の追加のボールを検出する工程と、前記一以上の追加のボールを検査する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
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