JP4993995B2

JP4993995B2 - 電気回路検査装置及び方法

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Publication number: JP4993995B2
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Authority: JP
Inventors: ノイアミール; ダバラギラド
Original assignee: オーボテックリミテッド
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2012-08-08
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Description

本発明は、製造中の電気回路の検査及び修復に関する。

種々の自動欠陥検査（automated defect inspection）／照合システム（以下、「ＡＯＩ」という。）が、製造中のプリント回路基板、フラットパネルディスプレイ、相互接続装置等の電気回路における欠陥を検出するのに用いられ得る。種々のプリント回路基板及び相互接続装置の検査に有用なＡＯＩシステムとしては、特に、オーボテック社(イスラエル、ヤブネ所在)から市販されているＶｉｓｉｏｎ（商標）、Ｉｎｓｐｉｒｅ（商標）、Ｓｐｉｒｏｎ（商標）、ＩｎＦｉｎｅｘ（商標）、及びＤｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）ＡＯＩシステムが挙げられる。フラットパネルディスプレイの検査に有用なＡＯＩシステムとしては、特に、同様にオーボテック社(イスラエル、ヤブネ所在)から市販されているＩｎｖｉｓｉｏｎ（商標）及びＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ（商標）ＡＯＩシステムが挙げられる。

欠陥のある電気回路は、廃棄されるか又は場合によっては修復される。従来、修復は或る程度、自動照合／修復検査からの結果に基づいて手動で行われている。

本発明は、電気回路の検査及び修復のための改良されたシステム及び方法を提供することを目的としている。

本発明は、プリント回路基板を自動的に検査及び修復する装置及びそれに関連する方法に係わるものであって、プリント回路基板を自動的に検査するとともに、修復を必要とする領域の機械読み取り可能な表示を提供する検査機能部と、機械読み取り可能な表示を用いて、修復を必要とする領域の少なくとも一部のプリント回路基板を修復する自動修復機能部と、最初の自動修復作業の後にプリント回路基板を自動的に再検査するとともに、修復を必要とする領域の再指示された機械読み取り可能な表示を自動修復機能部に提供する自動修復再指示機能部とを備える装置及びそれに関連する方法が提供される。

本発明の他の特徴としては、領域の少なくとも一部内のスプリアス導体堆積部を除去するレーザとファーストステアリングミラーとを備えた掃引レーザアセンブリを設けたこと、そして、当該レーザは、導体の少なくとも一部を除去するのに十分であるがプリント回路基板に関連する基板部分を損傷しない強度を有するビームを出力すること、更に、照合機能部及び修復機能部のそれぞれに共通した少なくとも１つの素子を有することが挙げられる。これらの特徴のうち少なくともいずれか一つの特徴が備わっていればよい。ここで、少なくとも１つの素子とは、好ましくは、光学素子を指し、よって、照合機能部及び修復機能部は共通の光学経路を一部共有することになる。

検査機能部は、欠陥候補特定作業及び欠陥照合作業を含む。

自動修復機能部は、最初の修復作業を検査し、必要に応じて、修復を必要とする領域の機械読み取り可能な表示を再指示し、再指示された機械読み取り可能な表示に応答してさらなる修復作業を行う。

更に、本発明は、プリント回路基板を自動的にマークする装置及びそれに関連する方法であって、プリント回路基板を自動的に検査するとともに、プリント回路基板の修復可能性の機械読み取り可能な表示を提供する検査機能部と、機械読み取り可能な表示を用いて、修復可能ではないと表示されたプリント回路基板を自動的にマークする自動マーク機能部とを備える装置及びそれに関連する方法が提供される。

また、本発明は、修復可能ではないプリント回路基板の部分を研磨するように動作可能であるレーザ研磨装置を有する自動マーク機能部を提供する。自動マーク機能部は、人間のオペレータが視認可能である研磨マークを形成する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態による電子回路を自動的に検査するための電子回路検査装置１００の斜視図及び同装置に付随する部分の拡大図を示したものである。本明細書で用いる「電子回路」の語は、少なくとも、プリント回路基板、ボールグリッドアレイ基板のような相互接続装置、フラットパネルディスプレイ等を含むが、これらに限定されるものではない。図１に示すように、電子回路検査装置１００は、第１の検査ステーション１１０が見つけた欠陥が真に欠陥であるかどうかを照合する自動欠陥照合ステーション１２０との組み合わせで電子回路を検査する第１の検査ステーション１１０を含む。第１の検査ステーション１１０及び照合ステーション１２０は単一の電子回路検査装置１００になるよう一体として示されているが、第１の検査ステーション１１０及び照合ステーション１２０はそれぞれが別個のスタンドアロン型装置であってもよい（また、一般的にはそうである場合が多い）。例えば、オーボテック社(イスラエル、ヤブネ所在)から市販されているＤｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）検査装置及びＶＲＳ（商標）照合装置は別個の装置である。

本発明の実施の形態によれば、第１の検査ステーション１１０は、参照符号１３２で示した検査すべき電気回路の、少なくとも１つ又は複数の反射画像１３０を取得する。１つ又は複数の反射画像１３０は、例えば、検査すべき電気回路１３２を画像取得手段１３４にて走査することによって取得される。他の適した画像取得手段、例えば領域画像取得手段を用いてもよい。反射画像１３０は、例えば、完全な電子回路１３２の画像、又は電子回路１３２の複数の二次元画像フレームの複合体であってもよい。同一又は異なる照射構成下で種々の異なる反射画像を取得してもよい。

本発明の実施の形態によれば、システム１００は、最初に、第１の検査ステーション１１０にて取得した反射画像の自動照合を行って、欠陥候補を特定し、次いで、照合ステーション１２０にて取得した、参照符号１３６で示した少なくとも１つの検査照合画像を、さらに光学検査することによって、反射画像内に見つかった欠陥候補を照合する。照合画像１３６は、種々の異なる照射方式、例えば異なるスペクトル範囲を有する照射又は異なる角度範囲の照射下で得られた欠陥候補又は画像の蛍光検査又は高さ検査から得ることができる。或いは、任意の他の適したタイプの電気回路検査又は試験サブシステムを用いて、実際の欠陥又はそうではないものとして欠陥候補を照合することができる。

図１に示すように、少なくとも１つの反射画像１３０は、例えば、電気回路１３２に対応してコンピュータファイル参照部１５４から作成された参照画像１５２をさらに受け取る欠陥アナライザ１５０に供給される。適したコンピュータファイル参照は、ＣＡＭ（コンピュータ支援製造）、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）ファイル、及び欠陥がないことが分かっているプリント回路基板から取得された画像のうち１つ又は複数から得ることができる。本発明の実施の形態によれば、コンピュータファイル参照部１５４はバイナリ画像を含む。コンピュータファイル参照部１５４は、米国特許公開公報第２００４／０１２６００５号にその詳細が説明されているので、ここでは説明を省略する。コンピュータファイル参照部１５４に含まれる画像には、検査すべき電気回路１３２に対応した等高線図、すなわち導体と基板との間のエッジが含まれている。

欠陥アナライザ１５０は、１つ又は複数の反射画像１３０を自動的に光学検査するように、且つ電気回路１３２の欠陥候補表示１６０を出力するように動作する。光学検査が完了すると、欠陥候補が照合ステーション１２０にて照合される。

図１に見られるように、第１の電気回路１３２が検査ステーション１１０にて自動光学検査を受けており、その一方で、先に検査された電気回路１３２が照合ステーション１２０に位置している。先に検査された電気回路は、検査ステーション１１０にて既に自動的に光学検査されており、その少なくとも１つの欠陥候補１６０が欠陥アナライザ１５０によって特定されている。検査ステーション１１０と照合ステーション１２０とを組み合わせるシステムは、オーボテック社(イスラエル、ヤブネ所在)から市販されているＳｐｉｒｏｎ（商標）ＡＯＩシステムである。照合ステーション１２０は、スタンドアロン型自動光学検査ステーション、例えば、同様にオーボテック社(イスラエル、ヤブネ所在)から市販されているＩｎｓｐｉｒｅ（商標）又はＤｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）ＡＯＩシステムの下流で動作可能な、スタンドアロン型照合ステーション、例えば、同様にオーボテック社(イスラエル、ヤブネ所在)から市販されているＶＲＳ−５（商標）であってもよい。

先に検査された電気回路で特定された欠陥候補に対応して、欠陥候補表示１６０を照合コントローラ１６２が受け取り、この照合コントローラ１６２は、照合ステーション１２０と動作可能に通信し、欠陥候補の適した画像を取得するために適した照合制御信号１６４を照合ステーション１２０に供給する。

照合ステーション１２０は、カメラ１７０と、照合制御信号１６４に応答してカメラ１７０を連続的に位置決めするように動作可能なポジショナ１７２とを有して、欠陥候補位置１７４を連続的に表示する。照合制御信号１６４は少なくとも、欠陥アナライザ１５０が特定する欠陥候補の幾何学的位置を示す。例えば、或るタイプの欠陥等の他の関連情報がさらに示されてもよい。図１に示した実施の形態では、ポジショナ１７２は、カメラ１７０のＸ−Ｙ位置決めを個別に制御するように動作可能であるが、他の形態の位置決め、例えば回転位置決めも用いてもよい。

検査された電気回路１３２の各連続的に表示される欠陥候補位置１７４それぞれでは、位置１７４は、さらなるコンピュータ自動欠陥解析に用いるのに適した画像を供給するように動作可能な光で照射される。本発明の実施の形態によれば、欠陥候補位置１７４は、基板部分をその位置で蛍光させる波長の光で照射され、それによって、電気回路１３２の欠陥候補付近の部分についての蛍光画像１７６が生成される。他の適した形態の照射、例えば、仰角等の異なる種々の角度で提供される多色光又は単色光、異なる所定の色組成を有する光、又は高さ解析に適した角度付き構造光を欠陥照合に用いてもよい。照合画像は、欠陥候補を特定するのに用いられる反射画像１３０と同じ解像度であってもよく、又は異なる解像度、例えばより高い画像解像度であってもよい。

照合画像は欠陥アナライザ１５０に供給され、この欠陥アナライザ１５０は、図示の実施形態では、最初の検査の際に取得された１つ又は複数の反射画像、及び１つ又は複数の照合画像１３６の双方についての画像解析機能を与えるように動作可能であるが、このように動作可能である必要はない。別個の欠陥アナライザが反射画像１３０及び照合画像１３６それぞれの解析に用いられる。別個の欠陥アナライザは、例えば、異なるコンピュータ内にある異なるＣＰＵ、同じコンピュータ内にある異なるＣＰＵ、又は同じコンピュータ内の実質的に別個のＣＰＵであってもよい。

最初の検査及び次の自動照合のための画像解析機能は、共通の少なくともいくつかの画像処理アルゴリズムを用いてもよく、又は種々の異なる画像処理アルゴリズムを利用してもよい。電気回路を自動的に光学検査するとともに実際の欠陥又はそうではないものとして欠陥候補を自動的に照合するのに適した装置及び方法は、米国特許公報第６，８７０，６１１号、及び米国特許公開公報第２００５／１９５３８９号に詳細に説明されている。

本発明の実施の形態によれば、図１に示すように、カメラ１７０が位置１７４での蛍光応答の蛍光画像１７６を取得する。蛍光画像１７６は、反射画像１３０が取得されている間の時間間隔とは別個の時間間隔で取得される。したがって、例えば、本発明の実施の形態によれば、蛍光画像１７６は、電気回路１３２全体が走査されて欠陥候補位置が示された後で取得される。

位置１７４の、蛍光画像１７６等の照合画像１３６を取得すると、カメラ１７０は、照合制御信号１６４によって供給される次の欠陥候補位置に再位置決めされる。別の照合画像１３６がその位置で取得される。照合画像１３６は欠陥アナライザ１５０に供給され、この欠陥アナライザ１５０は各照合画像を自動的に解析して、欠陥候補が実際の欠陥であるか又はそうではなくて欠陥がない誤検出（“擬似呼出し”と呼ばれる場合もある）であるのかを照合する。

各照合画像１３６のさらなる解析時に、欠陥アナライザは、反射光を用いて少なくとも一部を最初に光学検査されている電気回路の実際の欠陥を示す欠陥通知１６１を出力し、それについての欠陥候補の画像をさらに光学検査してから、例えば蛍光画像生成を用いて、欠陥候補を実際の欠陥であるものと照合する。

電子回路の欠陥を検査するとともに欠陥を照合及び修復する装置及び機能部の簡略図である図２Ａ、及びその装置の一部の簡略図である図２Ｂを参照する。本発明の実施の形態によれば、電気回路検査／修復システム２００は、電気回路を自動的に検査する第１の検査ステーション１１０と、第１の検査ステーション１１０が見つけた欠陥が真の欠陥であるかどうかを照合する自動欠陥照合ステーション１２０とを備える。さらに、電気回路検査／修復システム２００はさらに、欠陥照合ステーション１２０にて実際の欠陥であるとして照合された少なくともいくつかの欠陥を修復する欠陥修復ステーション２４０を備える。

図２Ａに示された検査ステーション１１０、照合ステーション１２０、及びそれらの関連するコンポーネントは、図１を参照して説明したように構成されるとともにそのように動作可能である。本発明の重要な教示点を明確にしておくとともに不明瞭にしないようにするために、これらのサブシステムの構造及び機能のさらなる説明は省略している。

欠陥候補を特定すると、次にどれが実際の欠陥であるかを判定するための各欠陥候補のさらなる解析が行われ、その後、欠陥アナライザ１５０は、電気回路１３２の実際の欠陥を表示する機械読み取り可能な欠陥通知２６０を出力する。実際の欠陥の表示は好ましくは、電気回路について取得される少なくとも１つの反射画像１３０を光学検査することによって、また、同じ位置に対応する１つ又は複数の照合画像１３６をさらに検査することによって判定された欠陥候補位置の幾何学的一致に基づいている。

好ましくは機械読み取り可能な形態の欠陥通知２６０が修復コントローラ２６２に供給され、この修復コントローラ２６２は、修復制御信号２６４を介して欠陥修復ステーション２４０と動作可能に通信する。欠陥修復ステーション２４０は、例えば、電気回路１３２の修復可能な欠陥を修復するレーザを含む修復ヘッド２７０を有する。修復作業は例えば、スプリアス導体部分の除去、導体部分上に形成された酸化物の除去、及び／又はさらなる導体材料を局所的に堆積する処理を含む。本発明の実施の形態によれば、これらの作業は、機械読み取り可能な欠陥通知２６０に応答して自動的に行われる。修復ヘッド２７０は、スプリアス電気回路部分を研磨し、又は導体上に形成された酸化物を除去するのに適したレーザを含むものとして示されているとともにそのように説明されているが、修復ヘッドは、より複雑な修復のための他の機能をさらに含んでいてもよい。例えば、修復ヘッドは、導体の一部、例えばインクジェット装置が損なわれているか奇形となっている位置に導体部分を堆積する機能を有していてもよい。

しかしながら、電子回路検査装置１００が検知した欠陥の全てが必ずしも欠陥修復ステーション２４０によって自動的に修復可能であるというわけではないことに留意されたい。欠陥によっては、欠陥のある電気回路１３２全体を手動により修復する必要があるか又は場合によっては廃棄してもよいものもある。

修復可能ではない欠陥を有することが見つかった電気回路１３２に関して、修復ヘッド２７０は、電気回路の一部を意図的に破壊して、さらなる試験に明らかに失敗するようにして最終製品の一部とならないようにすることを確実にするように構成されてもよい。意図的な破壊が所定位置にあることで、欠陥のある電気回路の可視の欠陥表示を形成して、次の製造作業での使用を不可能にしてもよい。

本発明の実施の形態によれば、電気回路検査／修復システム２００の動作は完全自動である。機械読み取り可能な欠陥通知２６０は、修復を必要とする電気回路１３２の少なくとも或る位置を示す。レーザ２４２（図２Ｂに示す後述するレーザ発振器２８２によって生成される）が修復作業にどのように影響を及ぼすかについての指示も、欠陥通知２６０に示され得る。機械読み取り可能な欠陥通知２６０は、例えば修復コントローラ２６２と関連するコンピュータプロセッサによってさらに処理されて、電気回路修復ステーション２４０にて行うべき１つ又は複数の修復作業に適した指示を決定してもよい。

次に、電気回路１３２の導体をレーザ修復するビーム２８４を生成するレーザ発振器２８２を有する修復ヘッド２７０の簡略図である図２Ｂについて説明する。修復ヘッド２７０は、例えばスプリアス導体材料部分を除去するか、導体上に形成された酸化物を除去するか、又は奇形の導体部分を再成形するのに適しており、導体が損なわれている位置に導体材料を施すプロセスの一部として使用され得る。

修復ヘッド２７０は、パルスレーザビーム２８４を発生するように動作可能な、ティーム・フォトニクス社（フランス、グルノーブル所在）から入手可能なパッシブＱスイッチマイクロレーザ等、ポジショナ１７２によって支持されるパルスレーザ発振器２８２を有する。適したマイクロレーザは、用途に応じて、例えば５３２ｎｍ、１０６４ｎｍ、又は別の適した波長でビームを出力するように動作可能なレーザヘッドから選択され得る。パルスビーム２８４は、レーザビーム２８４を集光するように動作可能な、例えば、エドモンド・オプティクス社及びニューポート社（いずれもアメリカ合衆国所在）から容易に入手可能な１０倍対物レンズ２８８及び１２５ｍｍの集光レンズ２９０を有する第１の集光用光学系２８６を通過する。パルスビーム２８４は、集光後、電気回路１３２の所望の位置にパルスビーム２８４を掃引するように配置された、ニューポート社から入手可能な２軸ファーストステアリングミラー（ＦＳＭ）２９２に衝当するように導かる。続いて、パルスレーザビーム２８４は、例えばエドモンド・オプティクス社から入手可能な６２．９ｍｍレンズ２９６及びミツトヨ社から入手可能な１０倍／０．２８対物レンズ２９８を有する第２の集光用光学系２９４を通過する。本発明の実施の形態では、レンズ及び他の光学コンポーネントは図示のように配置され、レーザビーム２８４の選択された波長に関して動作するように適正に被覆される。他の適した光学構成を用いてもよい。

ポジショナ２７２、好適にはＸ−Ｙポジショナと動作可能に通信する修復コントローラ２６２は、修復すべき電気回路１３２の実際の欠陥位置のそれぞれのレーザ修復装置２８０を適正に位置決めする。修復コントローラ２６２はさらに、スプリアス導体堆積部の除去等のレーザ修復作業を行う必要に応じて電気回路１３２に衝当するようにビーム２８４を偏向するようにステアリングミラー２９２を操作するように動作可能な制御信号を供給する。レーザ修復装置２７０は固定されるが、ポジショナ２７２はレーザ修復装置に対して電気回路１３２を適正に移動させるように動作可能である。

次に、電子回路の欠陥を検査するとともに欠陥を照合及び修復するための装置及び機能部の簡略図である図３Ａ、及び、その装置の一部の簡略図である図３Ｂについて説明する。本発明の実施の形態によれば、電気回路検査／修復システム３００は、電気回路を自動的に検査する第１の検査ステーション１１０と、第１の検査ステーション１１０が見つけた欠陥候補が本当であるかを自動的に照合し、次いで、実際の欠陥であると照合された欠陥候補を自動的に修復する複合型自動欠陥照合／修復ステーション３２０とを備える。

図３Ａに示した検査ステーション１１０及びその関連のコンポーネントは、概ね図１を参照しながら説明したように構成されるとともにそのように動作可能である。本発明の重要な教示点を明確にしておくとともに不明瞭にしないようにするために、このサブシステムの構造及び機能性のさらなる説明は省略している。

図３Ａに見られるように、第１の電気回路１３２が検査ステーション１１０にて自動光学検査を受けており、その一方で、先に検査された電気回路１３２が、欠陥照合のために、また、必要に応じて、修復可能な欠陥の修復のために、欠陥照合／修復ステーション３２０に位置している。先に検査された電気回路は検査ステーション１１０にて既に自動的に光学検査されており、その少なくとも１つの欠陥候補が欠陥アナライザ１５０によって特定されている。

欠陥候補表示１６０が、欠陥照合／修復ステーション３２０と動作可能に通信する照合／修復コントローラ３６２に供給される。適した照合制御信号１６４が欠陥照合／修復ステーション３２０に供給されて、照合／修復ヘッド３７０を位置決めして、欠陥アナライザ１５０によって欠陥候補として特定された欠陥候補が偽の警告又は実際の欠陥であるかを照合するのに適した、欠陥候補の照合画像１３６を取得するようにする。

欠陥照合／修復ステーション３２０は、照合／修復ヘッド３７０を連続的に位置決めするように動作可能なポジショナ１７２を備え、また、欠陥照合／修復ステーション３２０は、カメラと、照合制御信号１６４に応答して動作可能な、レーザ修復装置等の修復装置とを備える。欠陥候補位置１７４の照合画像１３６が取得され、どの欠陥候補が実際の欠陥であり、どの欠陥候補が偽の警告にすぎないかを判定するために解析される。必要に応じて、修復可能な実際の欠陥であると判定された欠陥候補に修復作業が行われる。照合制御信号１６４は少なくとも、欠陥アナライザ１５０が特定した欠陥候補の幾何学位置を表示する。任意に、例えば欠陥のタイプ等の他の関連情報がさらに表示され得る。図３Ａに見られる実施形態では、ポジショナ１７２は、照合／修復ヘッド３７０のＸ−Ｙ位置決めを個別に制御するように動作可能であるが、他の形態の位置決め、例えば、照合／修復ヘッド３７０に対する電気回路１３２の回転位置決め又は位置決めを用いてもよい。

検査された電気回路１３２の欠陥候補位置１７４それぞれでは、位置は、さらなる自動欠陥解析に用いるのに適した少なくとも１つの照合画像１３６を供給するのに適した光で照射される。本発明の実施の形態によれば、図１を参照しながら説明したように、欠陥候補位置１７４は、基板部分をその位置で蛍光させる波長の光で照射され、それによって、電気回路１３２の欠陥候補位置１７４付近の部分の蛍光画像を生成する。任意に、他の適した照射形態、例えば、仰角等の種々の異なる角度で提供される多色光又は単色光、種々の異なる所定の分光組成を有する光、又は高さ解析に適した角度付き構造光を、欠陥照合のために用いてもよい。照合画像は、欠陥候補を特定するために用いられる反射画像１３０と同じ解像度であってもよく、又は異なる解像度、例えばより高い解像度であってもよい。

照合画像１３６が欠陥アナライザ１５０に供給され、この欠陥アナライザ１５０は、図示の実施の形態では、最初の検査の際に取得された反射画像１３０と、照合画像１３６との双方について画像解析機能を提供するように動作可能であるが、そうである必要はない。任意に、別個の欠陥アナライザを反射画像１３０及び照合画像１３６それぞれの解析のために用いてもよい。別個の欠陥アナライザは、例えば、異なるコンピュータ内にある異なるＣＰＵ、又は同じコンピュータ内の異なるＣＰＵ、又は同じコンピュータ内の実質的に別個のＣＰＵであってもよい。

最初の検査及び次の自動欠陥照合のための画像解析機能はどちらも、少なくともいくつかの共通の画像処理アルゴリズムを利用することができるか、又は種々の異なる画像処理アルゴリズムを利用することができる。電気回路を自動的に光学検査するとともに、欠陥候補を実際の欠陥又はそうではないものとして自動的に照合するのに適した装置及び方法は、米国特許公報第６，８７０，６１１号、及び米国特許公開公報第２００５／１９５３８９号に詳述されている。

位置１７４にて照合画像１３６が取得されると、欠陥アナライザが修復可能な実際の欠陥がその位置にあるかどうかを判定する。修復可能な実際の欠陥が位置１７４にある場合、欠陥アナライザ１５０は機械読み取り可能な欠陥通知２６０を照合／修復コントローラ３６２に供給する。機械読み取り可能な欠陥通知２６０は少なくとも、修復作業が行われる位置を有する。必要に応じて、照合／修復コントローラ３６２が機械読み取り可能な欠陥通知２６０を処理し、修復制御信号２６４を出力する。欠陥アナライザ１５０及び照合／修復コントローラ３６２のうち１つ又は複数は、修復パラメータを規定し、欠陥を修復するのに従う指示を与える。かかる指示は、例えば、修復作業（例えば、欠陥のある導体のレーザ研磨）の特性、レーザエネルギーを受け取る位置の厳密な確定、送達すべきレーザパルス及び印加すべきレーザ出力の量のうち１つ又は複数を含む。

照合／修復コントローラ３６２は図３Ａでは単一ユニットとして示されているが、そうである必要はなく、各照合機能及び修復機能のそれぞれについて別個の照合コントローラ及び修復コントローラが設けられてもよいことに留意されたい。

照合／修復ヘッド３７０は、カメラ及び画像取得光学系の他に、電気回路１３２の修復可能な欠陥をレーザ修復するためのレーザ等の修復装置をさらに有する。本発明の教示点の説明を明確にするために、実施の形態では、カメラ及びレーザの双方を備える、照合及び修復のための単一ユニットが示されているが、そうである必要はない。任意に、カメラ及びレーザはそれぞれ、独立して位置決め可能な別個のユニット内に備わっていてもよい。照合／修復ヘッド３７０によって行われ得る修復作業は、例えば、スプリアス導体部分の除去、さらなる導体材料を局所的に堆積するいくつかのプロセスを含む。

本発明の実施の形態によれば、修復制御信号２６４に応答して修復指示に従ってレーザエネルギーが欠陥位置１７４に送達されて、修復作業が行われる。最初の修復作業の完了後に、照合／修復ヘッド３７０が位置１７４の少なくとも１つのさらなる照合画像１３６を取得し、この照合画像１３６が欠陥アナライザ１５０に供給される。修復可能な実際の欠陥が依然として欠陥位置１７４にあると欠陥アナライザ１５０が判定する場合、新たな機械読み取り欠陥通知２６０が照合／修復コントローラ３６２に供給され、必要に応じて、次の修復作業についての指示が自動的に再指示され、照合／修復ヘッド３７０内の修復装置が、再指示された修復指示に従って欠陥位置１７４にてさらなる修復作業を行う。修復可能な欠陥が適正に修復されていること又は欠陥位置１７４が修復可能ではないことを欠陥アナライザ１５０が判定するまで、欠陥の存在を照合するプロセス、修復指示を再指示するプロセス、及び次の修復作業を自動的に行うプロセスが繰り返される。

修復可能な欠陥が適正に修復されていると判定されると、照合／修復ヘッド３７０が照合制御信号１６４に応答して次の欠陥候補位置に再位置決めされる。１つ又は複数の照合画像１３６が欠陥候補の次の位置で取得され、次いで、これらの画像が欠陥アナライザ１５０に供給される。欠陥アナライザ１５０は、次の欠陥候補位置の１つ又は複数の照合画像を自動的に解析して、実際の欠陥が次の欠陥候補位置にあるかどうかを照合する。修復可能な実際の欠陥が次の欠陥候補位置１７４にある場合、上述したように、欠陥が適正に修復されるか又は欠陥位置１７４が修復可能でないと判定されるまで、照合後の修復作業及び修復作業の再指示が行われる。

次に、欠陥照合／修復ヘッド３７０の簡略図である図３Ｂを参照する。本発明の実施の形態によれば、照合／修復ヘッド３７０は、画像取得機能部と、電気回路１３２の欠陥のある導体を修復するレーザ修復機能部等の修復機能部とを有する。レーザ修復機能部は、例えば、スプリアス導体材料部分を除去するか、導体上に形成された酸化物を除去するか、又は他の場合では奇形の導体部分を再成形するのに適しており、導体が損なわれている位置に導体材料を施すプロセスに用いることができる。

本発明の実施の形態によれば、照合／修復ヘッド３７０と関連して、画像取得機能部は、光軸３７３に沿って位置１７４を画像生成する、ＪＡＩ（デンマーク所在）から入手可能な３チップＣＣＤ等のカメラ３７２と、軸上及び軸外照射のうち１つ又は複数を提供するイルミネータとを備える。図３Ｂに示した実施の形態では、位置１７４に、電気回路１３２の基板をその位置で蛍光させるのに適した波長で照射を送達する照射レーザ３７５を含む蛍光イルミネータによって、また、単色照射又は多色照射を提供するＬＥＤイルミネータ等の高輝度の軸上イルミネータ３７４によって軸上イルミネータが行われる。図３Ｂに示したように、照射レーザ３７５及び軸上イルミネータ３７４からの光が、一部を銀引きしたミラー等の適したビームコンバイナを通過して、光軸３７３に沿って位置１７４を照射するようにする。軸外照射は軸外イルミネータ３７６によって行われ、この軸外イルミネータ３７６は、光軸３７３に対して１つ又は複数の照射角度でリングイルミネータとして配置された、適した単色光又は多色光を提供するＬＥＤイルミネータであってもよい。照射レーザ３７５、軸上イルミネータ３７４、及び軸外イルミネータ３７６からの照射は、特定の検査の必要に従って所望に応じて、同時に又は異なって行われ得る。

カメラ３７２は、適したレンズ、例えばナビター社から入手可能な６０００倍ズームチューブレンズ３７６、及びミツトヨ社から入手可能な１０倍／０．２８対物レンズ２９８により、光軸３７３に沿って位置１７４を表示する。適したフィルタ３７７、例えば、ハイパス、ローパス、及び／又はノッチ光学フィルタの適した組み合わせが設けられて、欠陥照合を行うのに必要とされる画像のみをカメラ３７２が受け取ること、また、例えば、イルミネータレーザ３７５が電気回路１３２の基板を蛍光させるために用いられている場合での蛍光照射からのリフレクタンスである、欠陥照合に適した画像の取得を妨げる光を、フィルタ除去することを確実にするようにする。

本発明の実施の形態によれば、照合／修復ヘッド３７０の各照合機能部及び修復機能部は、光軸３７３に沿って同じ光学経路を少なくとも一部共有するように構成される。修復機能部は、パルスレーザビーム２８４を発生するよう動作可能な、ティーム・フォトニクス社（フランス、グルノーブル所在）から入手可能なパッシブＱスイッチマイクロレーザ等、ポジショナ１７２によって支持されるパルスレーザ発振器２８２を有する。適したマイクロレーザは、用途に応じて、例えば５３２ｎｍ、１０６４ｎｍの波長でビームを出力するように動作可能なレーザヘッドから選択され得る。パルスビーム２８４は、レーザビーム２８４を集光するように動作可能な、例えばエドモンド・オプティクス社及びニューポート社（いずれもアメリカ合衆国所在）等の光学供給業者から容易に入手可能な適正に被覆された１０倍対物レンズ２８８及び１２５ｍｍの集光レンズ２９０を有する第１の集光用光学系２８６を通過する。パルスビーム２８４は、電気回路１３２の所望の位置にパルスビーム２８４を掃引するように配置された、ニューポート社から入手可能な２軸ファーストステアリングミラー（ＦＳＭ）２９２に衝当するように導かれる。続いて、パルスレーザビーム２８４は、レーザビーム２８４の光学経路と、照射レーザ３７５及び軸上イルミネータ３７４からの照射の光学経路とを組み合わせるように配置された、部分透過ミラー２９１によって折り曲げられ、エドモンド・オプティクス社から入手可能な６２．９ｍｍレンズ、及び対物レンズ２９８を有する第２の集光用光学系２９６を通過する。本発明の好適な実施の形態によれば、レンズ及び光学コンポーネントが図示のように配置され、レーザビーム２８４の選択された波長に関して動作するように適正に被覆される。

上述したように、本発明の実施の形態によれば、ヘッド３７０の各照合機能部及び修復機能部は、光学経路を少なくとも一部共有する。偏光キューブビームスプリッタ３９１がビーム３８４の各経路、照射レーザ３７５及び軸上イルミネータ３７４からの照射と組み合わせられて、光軸３７３と一致して、この光軸３７３に沿ってカメラ３７２が位置１７４における電気回路１３２を表示する。

照合／修復コントローラ３６２は、カメラ３７２、軸上イルミネータ３７４、照射レーザ３７５、及び軸外イルミネータ３７６を備える欠陥照合／修復ヘッド３７０と通信するように動作可能であるように設けられて、修復すべき電気回路１３２の欠陥位置１７４に対してレーザ欠陥照合／修復ヘッド３７０を適正に位置決めし、欠陥照合作業のための所望のイルミネータを提供し、欠陥位置１７４の画像を取得するようにする。さらに、照合／修復コントローラ３６２がポジショナ１７２、レーザ２８２、及びＦＳＭ２９２と適正に通信して、必要に応じてスプリアス導体堆積部の除去等のレーザ修復作業を行うようにビーム２８４を制御及び操作する。

本発明の実施の形態では、照合／修復コントローラ３６２は、ポジショナ２７２、好適にはＸ−Ｙポジショナと通信して、欠陥候補位置１７４に対して照合／修復ヘッド３７０を適正に位置決めする。任意に、欠陥照合／修復ヘッド３７０は静止しており、ポジショナは、欠陥照合／修復ヘッド３７０に対して電気回路１３２を適正に移動させるように動作可能である。

ステアリングミラー２９２の位置の向きは、欠陥アナライザ１５０から受け取った機械読み取り可能な欠陥通知２６０に応答して欠陥照合／修復コントローラ３６２によって供給される修復制御信号３６４によって制御される。ステアリングミラー２９２の操作により、必要に応じて修復のために電気回路１３２の所望の位置に選択的に衝当するようにビーム２８４が導かれる。

次に、本発明の別の実施形態に従って電気回路の欠陥を検査するとともに欠陥を照合及び修復するための装置及び機能部の簡略図である図４を参照する。本発明の実施の形態によれば、電気回路検査／修復システム４００は、電気回路を自動的に検査する第１の検査ステーション１１０と、第１の検査ステーション１１０が見つけた欠陥候補が本当であるかを自動的に照合し、次いで、実際の欠陥であるとして照合された欠陥候補を自動的に修復する複合型自動欠陥照合／修復ステーション４２０とを備える。図４に見られるように、本発明の実施の形態によれば、検査ステーション１１０と自動欠陥照合／修復ステーション４２０は、検査／修復システム４００を含むユニットの一部として同じシャーシ上に一体形成される。

図４に示した検査ステーション１１０及びその関連のコンポーネントは、概ね図１を参照しながら説明したように構成されるとともにそのように動作可能である。図４に示した自動欠陥照合／修復ステーション４２０及びその関連のコンポーネントは概して、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明したように構成されるとともにそのように動作可能である。本発明の重要な教示点を明確にしておくとともに不明瞭にしないようにするために、これらのサブシステムの構造及び機能のさらなる説明は省略している。

次に、本発明の実施の形態に従った図２Ａ〜図４の照合／修復装置の自動動作モードを示す簡略フローチャート５００である図５及び図５に示したプロセスに従った電気回路導体の修復を示す簡略図である図６Ａ〜図１１を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態によれば、電気回路は、最初に、欠陥候補位置を特定するために検査される。最初の検査は、スタンドアロン型検査装置（図１及び図３Ａ）を用いて、欠陥候補を実際の欠陥であると照合する機能部と組み合わせられる検査装置（図２Ａ）を用いて、又は照合機能部及び修復機能部の双方と組み合わせられる検査装置（図４）を用いて行われる。

チャート５００からわかるように、例えば欠陥アナライザ１５０を用いて、欠陥候補位置に実際の修復可能な欠陥があるかが照合される。図６Ａは、欠陥があり修復可能であると照合された、電気回路の部分を示す。この電気回路の部分には導線６１０及び６２０が含まれる。これらの導線は、外部導体セグメント６３０によって短絡される。図６Ａに見られる欠陥は、外部導体セグメント６３０の除去によって修復可能になると判定されている。欠陥候補位置が欠陥がないと判定される場合、照合作業は次の欠陥候補位置に進む。欠陥候補位置が修復可能ではない欠陥であると判定される場合、その電気回路は廃棄されるか、又は例えばレーザ２８２（図２Ｂ及び図３Ｂ）を用いて適正にマーカされてその欠陥のある電気回路が最終的に廃棄されることを確実にするようにされ得る。照合は、完全自動であってもよく、又は任意に人間のオペレータによって確かめられてもよい。

しかしながら、実際の修復可能な欠陥が欠陥候補位置にあると判定される場合、電気回路の欠陥部位又は位置にある修復すべき部分が確定され、修復処置が指示される。図６Ｂは、図６Ａに示した電気回路部分の二次元寸法画像を示し、図６Ｃは、図６Ａに見られる適正に形成された電気回路部分に対応する外郭を含む参照画像１５２を示す。図６Ｃに見られる参照に対する図６Ｂの画像の解析は、電気回路部分が実際に欠陥があること、また、セグメント６４０が電気回路を修復するために除去される必要があることを照合する。

本実施例では、図６Ｄに見られるように、修復すべきセグメント６４０が確定され、セグメント６４０を修復するのに適した修復処置、例えばレーザ研磨による外部導体セグメント６３０の適当な部分の除去が指示される。レーザ処置の指示は、欠陥アナライザ１５０によって、修復コントローラ２６２（図２Ａ）若しくは照合／修復コントローラ３６２（図３Ａ又は図４）等におけるコプロセッサによって、又は他の適した処理手段によって指示されてもよい。本発明の実施の形態によれば、外部導体セグメント６３０等の余分な導体セグメントを除去するレーザ処置は通常、電気回路が形成されている基板に損傷を与えないようにしつつ、そのセグメントの少なくとも一部を除去するように指示される。このことは、外部導体部分の一部は除去しないままにするレーザ量を提供することを意味し得る。すなわち、用いられるレーザ、又はレーザによって出力されたレーザビーム出力は、たとえ、レーザビームエネルギーを欠陥のある電気回路部分に最初に印加した時点で完全には除去せず、且つ／又は修復作業を完了しなくても、基板に損傷を与えないように選択される。電気回路部分の修復が、損なわれている導体材料の堆積を伴う場合、修復処置は、余分な導体材料を堆積しないように指示され得る。結果として、セグメント６３０の修復は、最初の処置後に完全に完了していてもしていなくてもよい。

レーザ処置は次に、指示された修復処置に従って修復すべき部分に送達される。修復処置が施された後、例えば自動照合機能を用いて、修復すべき部分が処置後に検査される。検査作業は特に、たとえ、最初のレーザ処置が施された時点で修復作業が完了していなくても、レーザビームエネルギー量が基板に損傷を与えないように選択される場合に望ましい。任意に、検査作業は、導体に行われた修復作業の完了を判断するとともに、基板がレーザビームによって損傷を与えられているかどうかを判断する。本発明の実施の形態によれば、自動照合機能は、図３Ａ、図３Ｂ及び図４に見られるレーザ処置機能とともに提供されるため、修復すべき電気回路を別個の照合ステーション及び修復ステーション間に通過させる必要性をなくす。

電気回路を適正に修復するためにさらなる処置を必要とすると照合機能部が判定する場合、修復を行うために処置すべき部分が再確定され、印加すべきレーザエネルギー量（調整可能なレーザ出力を有するレーザが用いられる場合）を含めた新たな処置指示が指示される。修復処置、例えばレーザ処置が、再指示された指示に従って繰り返される。修復すべき部分が適正に修復されていると判定されるまで、検査作業、決定作業、及び処置の再指示作業が繰り返される。適正な修復が行われていると判定されると、システムは、次の欠陥候補位置に実際の修復可能な欠陥があるかを照合するために進む。

図７Ａは、最初のレーザ修復処置を施した後の導体６１０及び６２０並びに外部セグメント６３０を示す。最初のレーザ修復処置は、セグメント６３０を完全に除去するには不十分であった。したがって、図７Ｂに見られるように、例えば蛍光画像によって取得された二次元照合画像は、セグメント６３０が完全には除去されていないことを示し、図７Ｃに見られるように、レーザ修復処置の指示が、外部導体セグメント６３０に対応する領域６４０全てについて指示される。他の形態の照合画像、例えば、残っている導体の高さを判定するのに適すであろう３−Ｄ画像を用いてもよい。かかる判定は、次のレーザ処置指示の確定、例えば次のレーザ処置の際に印加されるレーザ出力を確定するのに有用となり得る。

再指示された修復指示に従ってレーザ処置をさらに施すと、セグメント６３０はさらに破壊され、外部導体セグメント６３０の残りの部分６３２及び６３４が、図８Ａに見られるように非連続となる。図８Ｂに見られるように、レーザ修復処置を施した後に取得された二次元照合画像は、外部導体セグメント６３０が、図６Ｃに見られる参照画像に対して解析されると、一部のみしか除去されていないことを示す。図８Ｃに見られるように、レーザ修復処置の指示は、外部導体セグメント６３０の残りの部分６３２及び６３４に対応する指示された領域６４０にのみレーザエネルギーが送達されるように再指示される。セグメントが研磨レーザエネルギーを印加することによってさらに破壊されるにつれ、処置の強度が下がり、基板に不必要な損傷を与えないようにすることに留意されたい。

再指示された修復指示に従ってレーザ処置をなおもさらに施すと、外部導体セグメント６３０の残りの部分６３２及び６３４は、図９Ａに見られるようになおもさらに破壊される。図９Ｂに見られるように、図６Ｃに見られる参照画像に対して解析されると、レーザ修復処置を施された後に取得された二次元照合画像は、外部導体セグメント６３０の部分６３２及び６３４が依然として残っていることを示す。図９Ｃに見られるように、レーザ修復処置の指示は、領域６４０のうち、外部導体セグメント６３０の依然として残っている部分６３２及び６３４に対応する残りの部分のみを除去するように再指示され、それにより、図１０に見られるように導体６１０及び６２０の修復が得られるように再指示される。導体６１０及び６２０の適した修復は、図６Ｃに見られる参照画像に対して解析される、図１１に見られる二次元照合画像から照合される。

導体を修復するのに必要とされる繰り返し処置ステップの数は変わり、特に、修復すべき欠陥のサイズ、レーザの出力、及びレーザ損傷に対する基板の影響に応じて変わり得るものであることに留意されたい。

本発明は、上記に特に示し説明してきたものに限定されないことを当業者は理解するであろう。例えば、本発明の種々の実施形態は、センサ及び制御装置の種々の異なる組み合わせを含み得る。本発明の範囲は、本明細書中に記載された種々の特徴の組み合わせ及び組み合わせの構成要素、並びに、上記明細書を読めば当業者には当然に想起されるであろう、従来の技術にはない変更及び変形を含む。

本発明の実施の形態に従って構成されるとともにそのように動作可能な、電子回路を自動的に検査するための電子回路検査装置の簡略図である。本発明の実施の形態に従って構成されるとともにそのように動作可能な、電子回路を自動的に検査及び修復するための装置の簡略図である。図２Ａの装置の一部の簡略図である。本発明の別の実施形態に従って構成されるとともにそのように動作可能な、電子回路を自動的に検査及び修復するための装置の簡略図である。図３Ａの装置の一部の簡略図である。本発明の別の実施形態に従って構成されるとともにそのように動作可能な、電子回路を自動的に検査及び修復するための装置の簡略図である。本発明の実施の形態による、図２Ａ〜図４における照合／修復装置の自動動作モードを示す簡略フローチャートである。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。図５に示すプロセスに従って修復される電気回路の部分の簡略図である。

符号の説明

１００電子回路検査装置
１１０検査ステーション
１２０自動欠陥照合ステーション
１３０反射画像
１３４画像取得手段
１３６照合画像
１５０欠陥アナライザ
１５４コンピュータファイル参照部
１６０欠陥候補表示
１６２照合コントローラ
１７０カメラ
１７２ポジショナ
２００修復システム
２４０欠陥修復ステーション
２４０電気回路修復ステーション
２４２レーザ
２６０欠陥通知
２６２修復コントローラ
２７０修復ヘッド
２７０レーザ修復装置
２７２ポジショナ
２８０レーザ修復装置
２８２レーザ発振器
２８６集光用光学系
２８８倍対物レンズ
２９０集光レンズ
２９１部分透過ミラー
２９２ステアリングミラー
２９４集光用光学系
２９６レンズ
２９６集光用光学系
２９８対物レンズ
３００修復システム
３２０修復ステーション
３６２修復コントローラ
３７０修復ヘッド
３７２カメラ
３７３光軸
３７４軸上イルミネータ
３７５照射レーザ
３９１偏光キューブビームスプリッタ
４００修復システム
４２０修復ステーション
６３０外部導体セグメント

Claims

プリント回路基板を自動的に検査するとともに、前記プリント回路基板の修復を必要とする領域の機械読み取り可能な表示部を提供する検査機能部と、
前記機械読み取り可能な表示部を用いて、前記プリント回路基板の前記修復を必要とする領域の少なくとも一部の前記プリント回路基板を修復する自動修復機能部と、
最初の自動修復作業の後に前記プリント回路基板を自動的に再検査するとともに、前記プリント回路基板の前記修復を必要とする領域の再指示された機械読み取り可能な表示を前記自動修復機能部に提供する自動修復再指示機能部と
を備え、
前記自動修復機能部は、前記領域の前記少なくとも一部内のスプリアス導体堆積部を除去する掃引レーザアセンブリを用い、
前記掃引レーザアセンブリは、ファーストステアリングミラーと、前記ファーストステアリングミラーに衝当するレーザビームを出力するように構成されるレーザとを備えることを特徴とする電気回路検査装置。
前記レーザは、導体の少なくとも一部を除去するとともに前記プリント回路基板に関連する基板の部分に損傷を与えない強度を有するレーザビームを出力するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気回路検査装置。
前記検査機能部及び前記自動修復機能部はどちらも、少なくとも１つの共通の照合／修復光学素子を用いることを特徴とする請求項１記載の電気回路検査装置。
前記検査機能部は、欠陥候補特定作業及び欠陥照合作業を含むことを特徴とする請求項１記載の電気回路検査装置。
前記自動修復機能部は、修復を必要とする領域の再指示された機械読み取り可能な表示に応答してさらなる修復作業を行うように動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の電気回路検査装置。
プリント回路基板を自動的に検査するとともに、前記プリント回路基板の修復を必要とする領域の機械読み取り可能な表示を提供し、
前記プリント回路基板の前記修復を必要とする領域の少なくとも一部に対して、前記機械読み取り可能な表示に応答し、前記プリント回路基板の修復作業を行い、
最初の修復作業の後に、修復を必要とする領域を再検査し、前記修復を必要とする領域のさらなる機械読み取り可能な表示を提供し、
修復を必要とする領域の前記機械読み取り可能な表示を再指示し、
修復を必要とする領域の前記再指示された機械読み取り可能な表示に応答して、さらなる修復作業を行い、
前記修復作業を行う工程は、修復すべき領域の上にレーザビームを掃引することにより前記修復を必要とする領域の少なくとも一部内にあるスプリアス導体堆積部を除去する工程を含み、
前記レーザビームを掃引する工程は、レーザビームを出力する工程と、ファーストステアリングミラーに衝当するように前記レーザビームを導く工程を含むことを特徴とするプリント回路基板を自動的に検査及び修復する方法。
前記自動検査作業及び前記修復作業はどちらも、照合及び修復の双方について少なくとも１つの共通した光学素子を用いることを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記出力されたレーザビームは、前記プリント回路基板に関連する基板部分に損傷を与えずに導体の少なくとも一部を除去するのに十分に高い強度を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記自動的に検査する工程は、欠陥候補を特定する工程と、次いで行う欠陥候補を実際の修復可能な欠陥として照合する工程を含むことを特徴とする請求項６記載の方法。