JP2017026609A - 測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定装置に適用される測定方法を提供する。
【解決手段】被測定物を光学的走査して、走査影像を発生させる工程と、走査影像を再生立体像に再生する工程と、被測定物に係る非水平スライス方向を含むスライス方向を調整して、再生立体像を断面像にスライスする工程と、断面像を測定することで、被測定物の少なくとも１つの特徴を分析する工程と、被測定物の測定結果を出力する工程と、を備える測定方法。
【選択図】図７

Description

本発明は、測定技術に関し、特に、測定方法及び装置に関する。

従来のオンライン三次元高級拡張可能なインタフェース（３Ｄ ＡＸＩ）の設備では、一般的に、検査算法に水平スライス画像が使用される。被測定物の走査画像は、検査を行うように取られる。

操作中、被測定物が水平スライスにおいて著しい特徴を持たない場合、検査算法の効率に誤差が現れる場合がある。そのため、検査結果は、サービスセンターで再判断されない場合がある。

本発明は、先行技術の問題を解決した測定方法及び装置を提供する。

一実施例において、本発明は、被測定物を光学的走査して、走査影像を発生させる工程と、走査影像を再生立体像に再生する工程と、被測定物に係る非水平スライス方向を含むスライス方向を調整して、再生立体像を断面像にスライスする工程と、断面像を測定することで、被測定物の少なくとも１つの特徴を分析する工程と、被測定物の測定結果を出力する工程と、を備える測定方法を提供する。

一実施例において、断面像を測定し被測定物の測定結果を出力する工程は、断面像の対称性を測定する工程と、断面像の対称性が予定の閾値より低くなると、異常結果を出力する工程と、を含む。

一実施例において、断面像を測定して、被測定物の少なくとも１つの特徴を分析する工程は、断面像を測定することで、被測定物が被測定物を移動させるための移動部品に置かれる期間中、被測定物が異常であるかをリアルタイムに検査する工程を含む。

一実施例において、被測定物の少なくとも１つの特徴は、勾配、厚さ、曲率、形状又は幾何特性を含む。

一実施例において、非水平スライス方向は垂直方向であり、被測定物の欠陥は枕不良（Ｈｅａｄ ｉｎ Ｐｉｌｌｏｗ、ＨＩＰ）、挿入不足（ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）、開路欠陥（ｏｐｅｎ ｄｅｆｅｃｔ）又ははんだぬれ不良開路の欠陥（ｎｏｎ-ｗｅｔｔｉｎｇ ｏｐｅｎ ｄｅｆｅｃｔ）である。

一実施例において、被測定物に開路欠陥がない場合、断面像は山状（ｈｉｌｌ-ｓｈａｐｅｄ）となる。

一実施例において、被測定物にはんだぬれ不良開路の欠陥がある場合、断面像に２つのブロッブ（ｂｌｏｂ）が現れる。

一実施例において、被測定物は、はんだ又は接続部材を含む。

一実施例において、被測定物を光学的走査して、走査影像を発生させる工程は、ラインスキャンカメラ（Ｌｉｎｅ Ｓｃａｎ Ｃａｍｅｒａ）又はフラットパネルカメラ(Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｃａｍｅｒａ)により実行される。

一実施例において、走査影像を再生立体像に再生する工程は、シフト・アンド・アッド（Ｓｈｉｆｔ ａｎｄ Ａｄｄ）又はコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を使用する。

一実施例において、本発明は、被測定物を光学的走査して走査影像を発生させる走査装置と、走査影像を再生立体像に再生する指令と、被測定物に係る非水平スライス方向を含むスライス方向を調整して、再生立体像を断面像にスライスする指令と、断面像を測定して、被測定物の少なくとも１つの特徴を分析する指令と、被測定物の測定結果を出力する指令と、を実行する処理ユニットと、走査影像、再生立体像及び断面像を保存する保存ユニットと、を含み、走査装置に接続されるコンピュータ装置と、を備える測定装置を提供する。

一実施例において、処理ユニットは、断面像の対称性を測定することに用いられ、断面像の対称性が予定の閾値より低くなると、異常結果を出力する。

一実施例において、測定装置は、被測定物を移動させるための移動部品を更に備え、処理ユニットは、断面像を測定することで、被測定物が移動部品に置かれる期間中、被測定物が異常であるかをリアルタイムに検査する。

一実施例において、被測定物の少なくとも１つの特徴は、勾配、厚さ、曲率、形状又は幾何特性を含む。

一実施例において、非水平スライス方向は垂直方向であり、被測定物の欠陥は枕不良、挿入不足、開路欠陥又ははんだぬれ不良開路の欠陥である。

一実施例において、被測定物に開路欠陥がない場合、断面像は山状となる。

一実施例において、被測定物にはんだぬれ不良開路の欠陥がある場合、断面像に２つのブロッブが現れる。

一実施例において、被測定物は、はんだ又は接続部材を含む。

一実施例において、走査装置は、ラインスキャンカメラ又はフラットパネルカメラにより被測定物を光学的走査して、走査影像を発生させる。

一実施例において、処理ユニットは、シフト・アンド・アッド又はコンピュータ断層撮影により走査影像を再生立体像に再生する。

以上をまとめると、本発明の技術案によれば、被測定物の非水平スライスにより、ある特性及び著しい特徴が提供される。そのため、測定効率が向上し、検査結果に対してサービスセンターで容易に再判断できる。

以下、実施形態により上記の説明を詳しくし、本発明の技術案を更に解釈する。

下記の図面の説明は、本発明の上記又はその他の目的、特徴、利点及び実施例をより分りやすくするためのものである。
本発明の一実施例に係る測定装置の模式図である。 本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。 本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。 本発明の一実施例により示された断面像の模式図である。 本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。 本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。 本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。 本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。 本発明の一実施例に係る測定方法のフロー図である。

本発明の記述をより詳しく完璧にするために、添付図面及び下記各種の実施例に合わせて、図面において、同じ番号は同じ又は同様な部品を表す。一方、本発明に不要な制限を加えないように、周知の部品や工程は実施例に記述されていない。

図１は、本発明の一実施例に係る測定装置１００の模式図である。測定装置１００は、走査装置１２０と、コンピュータ装置１４０と、入力設備１６０と、出力装置１８０と、を備える。走査装置１２０は、Ｘ線発生器１２２と、基板保持ユニット１２４と、Ｘ線検出器１２６と、を含む。コンピュータ装置１４０は、処理ユニット１４２と、保存ユニット１４４と、を含む。

基板保持ユニット１２４は、測定を行うように被測定物１２８を保持する。Ｘ線発生器１２２は、Ｘ線を発生させ、例えばＸ線源制御部品により制御されて、更に被測定物１２８をＸ線により照射されるようにする。被測定物１２８は、基板保持ユニット１２４を介して移動するように、Ｘ線発生器１２２とＸ線検出器１２６との間に配置される。

Ｘ線検出器１２６は、Ｘ線発生器１２２から出力して被測定物１２８を通過したＸ線を測定し、被測定物１２８を通過したＸ線を影像にすることで、被測定物１２８の「走査影像」を発生させる。一部の実施例において、Ｘ線検出器１２６は、イメージインテンシファイア管又はプレートセンサであってもよいが、それに制限されない。走査影像は、コンピュータ装置１４０に伝送されて、保存ユニット１４４に保存される。

コンピュータ装置１４０は、処理ユニット１４２と、保存ユニット１４４と、を含む。処理ユニット１４２は、再生部１５２、スライス部１５４及び検査部１５６を含む。

被測定物１２８を効果的に測定するために、測定装置１００は、被測定物１２８からある特徴を取る。処理ユニット１４２は、Ｘ線検出器１２６から出力された走査影像を受けて「再生立体像」を発生させるように、再生部１５２を制御する。例としては、再生立体像は、被測定物１２８の三次元空間形状を含む。一部の適用において、再生立体像は「３Ｄ影像」とも呼ばれる。一部の実施例において、走査影像を再生立体像に再生する方法としては、シフト・アンド・アッド（Ｓｈｉｆｔ ａｎｄ Ａｄｄ）又はコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を含むが、それに制限されない。

なお、処理ユニット１４２は、更に、再生立体像を「断面像」にスライスするように、スライス部１５４を制御する。一部の実施例において、断面像は、再生立体像の水平、垂直又は如何なる断面から切り出された影像であり、断面像のスライス方向は下記のように、被測定物１２８の特性によるものである。更に、断面像を検査するように検査部１５６を制御し、被測定物１２８の少なくとも１つの特徴を分析して、被測定物１２８の測定結果を出力装置１８０に出力する。

入力設備１６０は、ユーザからの指令や同様な入力を受けることに用いられる。出力装置１８０は、測定結果、走査影像、再生立体像、断面像及び同様な情報を測定装置１００外に出力することに用いられる。一部の実施例において、入力設備１６０はキーボードであり、出力装置１８０はスクリーンである。

一部の実施例において、コンピュータ装置１４０はパソコンである。保存ユニット１４４は、走査影像、再生立体像、断面像、測定結果及び同様なデータを保存することに用いられる。保存ユニット１４４は、例えば、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ；ＲＡＭ）及びハードディスクドライブ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ；ＨＤＤ）のようなデータを保存可能な保存装置であるが、それに制限されない。

一部の実施例において、検査部１５６は、断面像の対称性を測定し、断面像の対称性が予定の閾値より低くなると、異常結果を出力する。

図２Ａは、本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。この実施例において、再生立体像２２０は枕不良（Ｈｅａｄ ｉｎ Ｐｉｌｌｏｗ；ＨＩＰ）の欠陥を持つはんだに対応し、再生立体像２４０は枕不良の欠陥を持たないはんだに対応する。なお、断面像２２２は再生立体像２２０の水平切断面であり、断面像２４２は再生立体像２４０の水平切断面である。図２Ａに示すように、水平切断面には、はんだが枕不良の欠陥を持っているかを区分する手がかりはない。

図２Ｂは、本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。この実施例において、再生立体像２２０は枕不良の欠陥を持つはんだに対応し、再生立体像２４０は枕不良の欠陥を持たないはんだに対応する。なお、断面像２２４は再生立体像２２０の垂直切断面であり、断面像２４４は再生立体像２４０の垂直切断面である。

断面像２２４と断面像２４４との何れにもある垂直特徴又は情報が含まれるので、枕不良の欠陥がより明らかになる。つまり、測定装置１００が被測定物１２８の枕不良の欠陥を測定する場合、処理ユニット１４２は、再生立体像の垂直切断面を切り出させるようにスライス部１５４を制御することで、枕不良の欠陥の判断を速めることができる。

図３は、本発明の一実施例により示された断面像の模式図である。この実施例において、断面像３２０は、挿入不足（ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）の欠陥を持つ接続部材に対応し、断面像３４０は正常の接続部材に対応する。注意すべきなのは、断面像３２０と断面像３４０との何れも垂直切断面である。図３に示すように、圧入配合ピン３２２、３４２には、プリント回路基板の貫通孔３２４、３４４に押されるように機械力が加えられる。垂直切断面における圧入配合ピンの長さを測る以外、挿入深さを容易に測定できる方法はない。

つまり、測定装置１００が被測定物１２８の挿入不足の欠陥を測定する場合、処理ユニット１４２は、再生立体像の垂直切断面を切り出させるようにスライス部１５４を制御することで、挿入不足の欠陥の判断を速めることができる。

一部の実施例において、検査部１５６は、パッケージ部品におけるはんだの品質を推算するには、多重垂直切断面を使用してもよい。例としては、複数の垂直切断面が半田ボールの厚さや輪郭を表すため、検査部１５６は、この厚さや輪郭を利用して、例えば、勾配、厚さ、曲率、形状又は幾何特性及び同様なパラメータのような好適な特徴を取ることができる。半田ボールの特徴によって、品質判断の検査規則を作成して、はんだ品質の判断を速めることができる。そのため、一実施例において、検査部１５６は、挿入不足のはんだ、開路欠陥、高すぎるはんだ、良好又は不良のはんだのような測定結果を出力装置１８０に出力することができる。別の実施例において、断面像は、検査者によりはんだ品質の視覚判断を行うように、出力装置１８０に表示される。

図４Ａは、本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。この実施例において、再生立体像４２０は開路欠陥を持つ部品に対応し、再生立体像４４０は開路欠陥を持たない部品に対応する。なお、断面像４２２は再生立体像４２０の水平切断面であり、断面像４４２は再生立体像４４０の水平切断面である。

図４Ａに示すように、水平切断面から如何なる手がかりも見られず、水平切断面（例えば、断面像４２２、４４２）しか利用しなければ、被測定物に開路欠陥があるかどうかを検査できない。

図４Ｂは、本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。この実施例において、再生立体像４２０は開路欠陥を持つ部品に対応し、再生立体像４４０は開路欠陥を持たない部品に対応する。なお、断面像４２４は再生立体像４２０の垂直切断面であり、断面像４４４は再生立体像４４０の垂直切断面である。

例としては、検査部１５６は、輪郭の形状に基づいて開路欠陥を検査することができる。図４Ｂに示すように、形状が断面像４４４の縁部のように、地面から頂点まで山状（ｈｉｌｌ-ｓｈａｐｅｄ）となる場合、はんだと部品との接続が良好で、開路欠陥がないことを表す。

図５は、本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。この実施例において、再生立体像５２０ははんだぬれ不良開路の欠陥（ｎｏｎ-ｗｅｔｔｉｎｇ ｏｐｅｎ ｄｅｆｅｃｔ）を持つ部品に対応する。なお、断面像５２２Ａ〜５２２Ｃは再生立体像５２０の複数の水平切断面であり、断面像５２４は再生立体像５２０の垂直切断面である。

図５に示すように、水平切断面５２２Ａ〜５２２Ｃに著しい特徴はない。そのため、水平切断面５２２Ａ〜５２２Ｃに基づいて、検査部１５６は、はんだぬれ不良開路の欠陥を判断できない。

しかしながら、断面像５２４に示すように、被測定物１２８にはんだぬれ不良開路の欠陥が現れると、垂直断面に２つのブロッブ（ｂｌｏｂ）が出る。そのため、検査部１５６は、垂直切断面によって、はんだ接続特性を持つはんだぬれ不良開路の欠陥を検査することができる。測定装置１００が被測定物１２８のはんだぬれ不良開路の欠陥を測定する場合、処理ユニット１４２は、再生立体像の垂直切断面を切り出させるようにスライス部１５４を制御することで、はんだぬれ不良開路の欠陥の判断を速めることができる。

図６は、本発明の一実施例により示された再生立体像及び対応する断面像の模式図である。この実施例において、再生立体像６２０は短絡欠陥（ｓｈｏｒｔ ｄｅｆｅｃｔ）を持つ部品に対応する。図６に示すように、余分のはんだ６２６により、半田ボール６２２と半田ボール６２４とが短絡している。なお、断面像６４０は再生立体像６２０の水平切断面であり、断面像６６０は再生立体像６２０の垂直切断面である。

水平切断面によれば、特に余分のはんだ６２６の高さと半田ボール６２２、６２４の高さとが異なる場合に、短絡欠陥を容易に測定できない。しかしながら、垂直切断面は、直接短絡欠陥のある著しい特徴を反映して、検査部１５６が短絡欠陥を成功に検査するようにすることができる。

一部の実施例において、測定装置１００は、被測定物１２８を移動させるための移動部品１３０を更に備える。このように、検査部１５６は、断面像を測定することで、被測定物が移動部品１３０に置かれる期間中、被測定物１２８が異常であるかをリアルタイムに検査する。

図７を参照されたい。図７は、本発明の一実施例に係る測定方法のフロー図である。測定方法は、図１に示した測定装置１００により実行されてもよいが、それに制限されない。より明確に説明するために、以下、図１に示した測定装置１００による測定方法を例として説明する。

工程Ｓ７０２において、走査装置１２０は、被測定物１２８を光学的走査して、走査影像を発生させる。工程Ｓ７０４において、処理ユニット１４２は、走査影像を再生立体像に再生するように再生部１５２を制御する。工程Ｓ７０６において、処理ユニット１４２は、被測定物１２８の特徴に基づいて、スライス部１５４のスライス方向を調整して、再生立体像を断面像にスライスする。

工程Ｓ７０８において、検査部１５６は、保存ユニット１４４に保存された被測定物１２８の少なくとも１つの特徴に基づいて、断面像を検査して、被測定物１２８の測定結果を発生させる。工程Ｓ７１０において、コンピュータ装置１４０は、被測定物１２８の測定結果を出力装置１８０に出力する。

以上をまとめると、本発明の技術案によれば、被測定物の非水平スライスにより、ある特性及び著しい特徴が提供される。そのため、測定効率が向上し、検査結果に対してサービスセンターで容易に再判断できる。

本発明の実施形態を前述の通りに開示したが、これは、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の思想と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えてもよく、したがって、本発明の保護範囲は、下記添付の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

下記添付符号の説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
１００：測定装置
１２０：走査装置
１２２：Ｘ線発生器
１２４：基板保持ユニット
１２６：Ｘ線検出器
１２８：被測定物
１４０：コンピュータ装置
１４２：処理ユニット
１４４：保存ユニット
１５２：再生部
１５４：スライス部
１５６：検査部
１６０：入力設備
１８０：出力装置
２２０、２４０、４２０、４４０、５２０、６２０：再生立体像
２２２、２２４、２４２、２４４、３２０、３４０、４２２、４２４、４４２、４４４、５２２Ａ、５２２Ｂ、５２２Ｃ、５２４、６２０、６４０：断面像
３２２、３４２：圧入配合ピン
３２４、３４４：貫通孔
６２２、６２４：半田ボール
６２６：余分のはんだ
Ｓ７０２、Ｓ７０４、Ｓ７０６、Ｓ７０８、Ｓ７１０：工程

Claims (20)

1. 被測定物を光学的走査して、走査影像を発生させる工程と、
   前記走査影像を再生立体像に再生する工程と、
   前記被測定物に係る非水平スライス方向を含むスライス方向を調整して、前記再生立体像を断面像にスライスする工程と、
   前記断面像を測定して、前記被測定物の少なくとも１つの特徴を分析する工程と、
   前記被測定物の測定結果を出力する工程と、
   を備える測定方法。
2. 前記断面像を測定し前記被測定物の前記測定結果を出力する工程は、
   前記断面像の対称性を測定する工程と、
   前記断面像の前記対称性が予定の閾値より低くなると、異常結果を出力する工程と、
   を含む請求項１に記載の測定方法。
3. 前記断面像を測定して、前記被測定物の前記少なくとも１つの特徴を分析する工程は、
   前記断面像を測定することで、前記被測定物が前記被測定物を移動させるための移動部品に置かれる期間中、前記被測定物が異常であるかをリアルタイムに検査する請求項１に記載の測定方法。
4. 前記被測定物の前記少なくとも１つの特徴は、勾配、厚さ、曲率、形状又は幾何特性を含む請求項１に記載の測定方法。
5. 前記非水平スライス方向は垂直方向であり、前記被測定物の欠陥は枕不良（Ｈｅａｄ ｉｎ Ｐｉｌｌｏｗ、ＨＩＰ）、挿入不足（ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）、開路欠陥（ｏｐｅｎ ｄｅｆｅｃｔ）又ははんだぬれ不良開路の欠陥（ｎｏｎ-ｗｅｔｔｉｎｇ ｏｐｅｎ ｄｅｆｅｃｔ）である請求項１に記載の測定方法。
6. 前記被測定物に前記開路欠陥がない場合、前記断面像が山状（ｈｉｌｌ-ｓｈａｐｅｄ）となる請求項５に記載の測定方法。
7. 前記被測定物に前記はんだぬれ不良開路の欠陥がある場合、前記断面像に２つのブロッブ（ｂｌｏｂ）が現れる請求項５に記載の測定方法。
8. 前記被測定物は、はんだ又は接続部材を含む請求項１に記載の測定方法。
9. 前記被測定物を光学的走査して、前記走査影像を発生させる工程は、ラインスキャンカメラ（Ｌｉｎｅ Ｓｃａｎ Ｃａｍｅｒａ）又はフラットパネルカメラ(Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｃａｍｅｒａ)により実行される請求項１に記載の測定方法。
10. 前記走査影像を前記再生立体像に再生する工程は、シフト・アンド・アッド（Ｓｈｉｆｔ ａｎｄ Ａｄｄ）又はコンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を使用する請求項１に記載の測定方法。
11. 被測定物を光学的走査して、走査影像を発生させる走査装置と、
    前記走査影像を再生立体像に再生する指令と、前記被測定物に係る非水平スライス方向を含むスライス方向を調整して、前記再生立体像を断面像にスライスする指令と、前記断面像を測定して、前記被測定物の少なくとも１つの特徴を分析する指令と、前記被測定物の測定結果を出力する指令と、を実行する処理ユニットと、前記走査影像、前記再生立体像及び前記断面像を保存する保存ユニットと、を含み、前記走査装置に接続されるコンピュータ装置と、
    を備える測定装置。
12. 前記処理ユニットは、前記断面像の対称性を測定することに用いられ、前記断面像の前記対称性が予定の閾値より低くなると、異常結果を出力する請求項１１に記載の測定装置。
13. 前記被測定物を移動させるための移動部品を更に備え、
    前記処理ユニットは、前記断面像を測定することで、前記被測定物が前記移動部品に置かれる期間中、前記被測定物が異常であるかをリアルタイムに検査する請求項１１に記載の測定装置。
14. 前記被測定物の前記少なくとも１つの特徴は、勾配、厚さ、曲率、形状又は幾何特性を含む請求項１１に記載の測定装置。
15. 前記非水平スライス方向は垂直方向であり、前記被測定物の欠陥は枕不良、挿入不足、開路欠陥又ははんだぬれ不良開路の欠陥である請求項１１に記載の測定装置。
16. 前記被測定物に前記開路欠陥がない場合、前記断面像は山状（ｈｉｌｌ-ｓｈａｐｅｄ）となる請求項１５に記載の測定装置。
17. 前記被測定物に前記はんだぬれ不良開路の欠陥がある場合、前記断面像に２つのブロッブ（ｂｌｏｂ）が現れる請求項１５に記載の測定装置。
18. 前記被測定物は、はんだ又は接続部材を含む請求項１１に記載の測定装置。
19. 前記走査装置は、ラインスキャンカメラ又はフラットパネルカメラによって前記被測定物を光学的走査して、前記走査影像を発生させる請求項１１に記載の測定装置。
20. 前記処理ユニットは、シフト・アンド・アッド又はコンピュータ断層撮影によって前記走査影像を前記再生立体像に再生する請求項１１に記載の測定装置。
    

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