JPH05223532A - 自動視覚検査システム - Google Patents
自動視覚検査システムInfo
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- JPH05223532A JPH05223532A JP4183759A JP18375992A JPH05223532A JP H05223532 A JPH05223532 A JP H05223532A JP 4183759 A JP4183759 A JP 4183759A JP 18375992 A JP18375992 A JP 18375992A JP H05223532 A JPH05223532 A JP H05223532A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0815—Controlling of component placement on the substrate during or after manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
- G01N2021/8822—Dark field detection
- G01N2021/8825—Separate detection of dark field and bright field
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 コンピュータにより分析されるディジタル化
グレースケール・イメージを生じる照明源を備えた自動
化された電子モジュール検査システム。 【構成】 ２つのビデオ・カメラ２４、３４を有し、位
置決めテーブル１１が、各カメラの光軸によりテスト中
のモジュール２０を整列させて、同じ視野を異なる照明
条件下で観察する。カメラ２４の暗視野照明２２は、非
平坦表面を照射する。カメラ３４の明視野照明３２が、
平坦な表面を照射する。平坦面照明光源は、モジュール
の回路板へ反射するミラー３８を用いて、カメラの光軸
に対して視準化される。角度を付した面は、４個のリン
グ・ランプ２８を用いて照射される。カメラにより観察
されたイメージは、次にイメージ・モデルの属性とイメ
ージ間の差に対する検査プログラムで分析され、このプ
ログラムは光源およびカメラの非均一性の補償、および
暗視野照明光源から結果として生じる影の補償を行う。
グレースケール・イメージを生じる照明源を備えた自動
化された電子モジュール検査システム。 【構成】 ２つのビデオ・カメラ２４、３４を有し、位
置決めテーブル１１が、各カメラの光軸によりテスト中
のモジュール２０を整列させて、同じ視野を異なる照明
条件下で観察する。カメラ２４の暗視野照明２２は、非
平坦表面を照射する。カメラ３４の明視野照明３２が、
平坦な表面を照射する。平坦面照明光源は、モジュール
の回路板へ反射するミラー３８を用いて、カメラの光軸
に対して視準化される。角度を付した面は、４個のリン
グ・ランプ２８を用いて照射される。カメラにより観察
されたイメージは、次にイメージ・モデルの属性とイメ
ージ間の差に対する検査プログラムで分析され、このプ
ログラムは光源およびカメラの非均一性の補償、および
暗視野照明光源から結果として生じる影の補償を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハンダ接続に関し、特
に面実装技術「ＳＭＴ」を用いて印刷回路上のハンダ接
続の自動化された視覚的検査を実施するための装置およ
び方法に関する。
に面実装技術「ＳＭＴ」を用いて印刷回路上のハンダ接
続の自動化された視覚的検査を実施するための装置およ
び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】個々
のハンダ接続の視覚的検査は、接続のトポロジにより特
徴付けられる適正な機械的（物理的）属性、および接続
の反射率により特徴付けられる適正な測光的（仕上が
り）属性について検査する。従来技術における自動化検
査装置は、測光的属性の検査あるいは機械的属性の検査
のいずれかを目的とするものであって、その両方を目的
とするものではない。このような従来技術の検査装置
は、放射線写真法、Ｘ線断層撮影法、熱反射率法、可視
光スペクトル反射率法、光学的方法あるいは三角法（ｔ
ｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）のいずれかを含む。しか
し、検査のため使用される方法の各々は、ハンダ接続
（の機械的および測光的属性）における欠陥についての
検査のみならず、印刷回路板および実装されたデバイス
の状態をも含む、米国国防省の軍標準規格ＭＩＬ−ＳＴ
Ｄ−２０００Ａのセクション４．４「ハンダ付けされた
電気的および電子的組立体に対する標準的要件（Ｓｔａ
ｎｄａｒｄ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｓｏ
ｌｄｅｒｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ）」における全
ての検査要件を満たすのに適さない基本的な短所を有す
る。
のハンダ接続の視覚的検査は、接続のトポロジにより特
徴付けられる適正な機械的（物理的）属性、および接続
の反射率により特徴付けられる適正な測光的（仕上が
り）属性について検査する。従来技術における自動化検
査装置は、測光的属性の検査あるいは機械的属性の検査
のいずれかを目的とするものであって、その両方を目的
とするものではない。このような従来技術の検査装置
は、放射線写真法、Ｘ線断層撮影法、熱反射率法、可視
光スペクトル反射率法、光学的方法あるいは三角法（ｔ
ｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ）のいずれかを含む。しか
し、検査のため使用される方法の各々は、ハンダ接続
（の機械的および測光的属性）における欠陥についての
検査のみならず、印刷回路板および実装されたデバイス
の状態をも含む、米国国防省の軍標準規格ＭＩＬ−ＳＴ
Ｄ−２０００Ａのセクション４．４「ハンダ付けされた
電気的および電子的組立体に対する標準的要件（Ｓｔａ
ｎｄａｒｄ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｓｏ
ｌｄｅｒｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃ Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ）」における全
ての検査要件を満たすのに適さない基本的な短所を有す
る。
【０００３】放射線写真像は、ハンダ接続のＸ線透過特
性を表わす。１９８９年２月２８日発行され、ＩＲＴ社
に譲渡されたＪ．Ａｄａｍｓ等の米国特許第４，８０
９，３０８号「自動化された回路板ハンダ品質検査を実
施する方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐ
ａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ｓｏｌｄ
ｅｒ ＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）」は、自
動化されたリアルタイム・ディジタルＸ線写真検査法に
よるハンダ接続を含む製造済み回路板の構造的特性を測
定するための方法および装置について記載している。こ
の手法は、接続部の表面反射率あるいはトポロジ的特性
の情報を取出すことができない。
性を表わす。１９８９年２月２８日発行され、ＩＲＴ社
に譲渡されたＪ．Ａｄａｍｓ等の米国特許第４，８０
９，３０８号「自動化された回路板ハンダ品質検査を実
施する方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐ
ａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ｓｏｌｄ
ｅｒ ＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）」は、自
動化されたリアルタイム・ディジタルＸ線写真検査法に
よるハンダ接続を含む製造済み回路板の構造的特性を測
定するための方法および装置について記載している。こ
の手法は、接続部の表面反射率あるいはトポロジ的特性
の情報を取出すことができない。
【０００４】Ｆｏｕｒ ＰＩ Ｓｙｓｔｅｍｓ社に譲渡
された１９９０年５月１５日発行のＢ．Ｄ．Ｂａｋｅｒ
等の米国特許第４，９２６，４５２号「電子素子の検査
のための自動化断層撮影システム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ
ＬａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙＳｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｉ
ｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ）」は、コンピュータ支援イメージ分析システムによ
り後で分析される電気的接続の断面像を生成することに
より、電気的接続を検査するための断層撮影システムを
開示している。Ｘ線断層撮影像は、ハンダ接続の水平断
面の透過特性を表わす。多数の断面が、接続のトポロジ
特性を表わす。しかし、本方法は、ハンダ接続の表面反
射特性を導き出せない。
された１９９０年５月１５日発行のＢ．Ｄ．Ｂａｋｅｒ
等の米国特許第４，９２６，４５２号「電子素子の検査
のための自動化断層撮影システム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ
ＬａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙＳｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｉ
ｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ）」は、コンピュータ支援イメージ分析システムによ
り後で分析される電気的接続の断面像を生成することに
より、電気的接続を検査するための断層撮影システムを
開示している。Ｘ線断層撮影像は、ハンダ接続の水平断
面の透過特性を表わす。多数の断面が、接続のトポロジ
特性を表わす。しかし、本方法は、ハンダ接続の表面反
射特性を導き出せない。
【０００５】熱反射率法は、時間に関するハンダ接続か
ら放出される累積近赤外線エネルギを検出する有効な方
法を使用する。Ｖａｎｚｅｔｔｉ Ｓｙｓｔｅｍ社に譲
渡された１９８７年９月２９日発行のＲ．Ｖａｎｚｅｔ
ｔｉ等の米国特許第４，６９６，１０４号「印刷回路板
上に構成要素を設置して電気的に接続する方法および装
置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏ
ｒ Ｐｌａｃｉｎｇａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｎ
ａ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒ
ｄ）」は、赤外線検出器を用いて冷却中加熱されたハン
ダ材料からの熱放射を検出するハンダ接続の品質を検査
するシステムを記載する。しかし、イメージが得られな
いため、接続の正確なトポロジ特性即ち表面反射率特性
について推論ができない。また、本方法は、微量の（空
間的に局在化した）不純物を識別することがことができ
ない。
ら放出される累積近赤外線エネルギを検出する有効な方
法を使用する。Ｖａｎｚｅｔｔｉ Ｓｙｓｔｅｍ社に譲
渡された１９８７年９月２９日発行のＲ．Ｖａｎｚｅｔ
ｔｉ等の米国特許第４，６９６，１０４号「印刷回路板
上に構成要素を設置して電気的に接続する方法および装
置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏ
ｒ Ｐｌａｃｉｎｇａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ
Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｎ
ａ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒ
ｄ）」は、赤外線検出器を用いて冷却中加熱されたハン
ダ材料からの熱放射を検出するハンダ接続の品質を検査
するシステムを記載する。しかし、イメージが得られな
いため、接続の正確なトポロジ特性即ち表面反射率特性
について推論ができない。また、本方法は、微量の（空
間的に局在化した）不純物を識別することがことができ
ない。
【０００６】光学的三角法は、ハンダ接続の詳細なトポ
ロジを構成する。Ｓ．Ｓ．Ｃｈｅｎの論文「自動的ハン
ダ検査に対する３次元法（Ａ Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎ
ｓｉｏｎａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ａｕｔｏｍａ
ｔｉｃ Ｓｏｌｄｅｒ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）」（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、１
９８８年１１月）は、構造が明確な光に基く光学的三角
法およびイメージ処理法、および何が接続を良好あるい
は不良にするかについての理論的および経験的知識に基
くルールを有するソフトウエアを用いて、Ｒｏｂｏｔｉ
ｃ Ｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製の３次元（３
Ｄ）視野・システムについて記載している。決定は、絶
対的比較ではなく多数の測定値およびそれらの間の関係
に基いている。しかし、本方法は、このような接続の反
射率特性を取出すことができない。また、データの取得
は印刷回路板面の正確な較正に依存し、これなくしては
トポロジ表示は不確定なものとなろう。
ロジを構成する。Ｓ．Ｓ．Ｃｈｅｎの論文「自動的ハン
ダ検査に対する３次元法（Ａ Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎ
ｓｉｏｎａｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ａｕｔｏｍａ
ｔｉｃ Ｓｏｌｄｅｒ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）」（Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、１
９８８年１１月）は、構造が明確な光に基く光学的三角
法およびイメージ処理法、および何が接続を良好あるい
は不良にするかについての理論的および経験的知識に基
くルールを有するソフトウエアを用いて、Ｒｏｂｏｔｉ
ｃ Ｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製の３次元（３
Ｄ）視野・システムについて記載している。決定は、絶
対的比較ではなく多数の測定値およびそれらの間の関係
に基いている。しかし、本方法は、このような接続の反
射率特性を取出すことができない。また、データの取得
は印刷回路板面の正確な較正に依存し、これなくしては
トポロジ表示は不確定なものとなろう。
【０００７】Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ Ｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ社に譲渡された１９８９年１０月２４日発行のＡ．
Ｃ．Ｓａｎｄｅｒｓｏｎ等の米国特許第４，８７６，４
５５号「光ファイバ・ハンダ接続検査システム（Ｆｉｂ
ｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｓｏｌｄｅｒ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｓ
ｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）」は、一連の点光源お
よび物体表面からの関連する反射を用いて解釈されカー
ブの適合（ｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇ）により物体表面
を再構成するため使用される光パターンを検出する、鏡
面を有する物体のトポロジを決定する方法および装置を
開示しており、満足できるハンダ接続面の特徴との比較
によりルールに基くシステムが良好な決定を得るため接
続を評価し分類する。Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ社に譲渡された１９９１年１月２９日発行
のＳ．Ｋ．Ｎａｙａｒ等の米国特許第４，９８８，２０
２号「ハンダ接続検査システムおよび方法（Ｓｏｌｄｅ
ｒ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」はＳａｎｄｅｒｓｏｎ等の
特許と同様なシステムを開示し、これにおいては物体の
表面反射を用いて接続の拡張ガウス像表示を生成し、次
にこれが評価されて接続の容認性を決定する。しかし、
これらの手法は、カーブの適合によりなされるデータの
推論が小さな欠陥を看過し得るため、測光的属性の評価
に耐えない。
ｉｃ社に譲渡された１９８９年１０月２４日発行のＡ．
Ｃ．Ｓａｎｄｅｒｓｏｎ等の米国特許第４，８７６，４
５５号「光ファイバ・ハンダ接続検査システム（Ｆｉｂ
ｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｓｏｌｄｅｒ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｓ
ｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）」は、一連の点光源お
よび物体表面からの関連する反射を用いて解釈されカー
ブの適合（ｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇ）により物体表面
を再構成するため使用される光パターンを検出する、鏡
面を有する物体のトポロジを決定する方法および装置を
開示しており、満足できるハンダ接続面の特徴との比較
によりルールに基くシステムが良好な決定を得るため接
続を評価し分類する。Ｗｅｓｔｉｎｇｈｏｕｓｅ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃ社に譲渡された１９９１年１月２９日発行
のＳ．Ｋ．Ｎａｙａｒ等の米国特許第４，９８８，２０
２号「ハンダ接続検査システムおよび方法（Ｓｏｌｄｅ
ｒ Ｊｏｉｎｔ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ）」はＳａｎｄｅｒｓｏｎ等の
特許と同様なシステムを開示し、これにおいては物体の
表面反射を用いて接続の拡張ガウス像表示を生成し、次
にこれが評価されて接続の容認性を決定する。しかし、
これらの手法は、カーブの適合によりなされるデータの
推論が小さな欠陥を看過し得るため、測光的属性の評価
に耐えない。
【０００８】またこの特許は、印刷回路板の検査のため
の能力を持たず、単にハンダ瘤即ち半球形面を目的とす
るのみである。
の能力を持たず、単にハンダ瘤即ち半球形面を目的とす
るのみである。
【０００９】本発明の自動化視覚検査システムは、ＭＩ
Ｌ−ＳＴＤ−２０００Ａのセクション４．４に要求され
る全ての欠陥カテゴリについて検査することが可能であ
る。
Ｌ−ＳＴＤ−２０００Ａのセクション４．４に要求され
る全ての欠陥カテゴリについて検査することが可能であ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、反射特性ならびにトポロジ特性を抽出するため、可
視光スペクトル・センサを用いてハンダ接続を視認する
ことにある。
は、反射特性ならびにトポロジ特性を抽出するため、可
視光スペクトル・センサを用いてハンダ接続を視認する
ことにある。
【００１１】本発明の別の目的は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２
０００Ａのセクション４．４に記載された全ての欠陥カ
テゴリを識別することが可能である、面実装技術の印刷
回路板上の全てのハンダ接続の自動化された視覚的検査
を実施することにある。
０００Ａのセクション４．４に記載された全ての欠陥カ
テゴリを識別することが可能である、面実装技術の印刷
回路板上の全てのハンダ接続の自動化された視覚的検査
を実施することにある。
【００１２】本発明の更に別の目的は、ＭＩＬ−ＳＴＤ
−２０００Ａのセクション４．４に記載された欠陥カテ
ゴリに従って印刷回路板およびその上の構成要素の自動
化された視覚的検査を行うことにある。
−２０００Ａのセクション４．４に記載された欠陥カテ
ゴリに従って印刷回路板およびその上の構成要素の自動
化された視覚的検査を行うことにある。
【００１３】上記目的は、下記の構成を有する電子モジ
ュールの検査装置の提供により達成される。即ち、検査
中モジュールを位置決めする手段と、モジュール上方に
位置決め手段に従って位置決めされてモジュールを照射
する第１の光源と、この第１の光源手段の上方に配置さ
れて第１の光源からの反射光の強さを検出して第１のイ
メージを得る第１の検出手段と、前記モジュール上方に
位置決め手段に従って位置決めされてモジュールを照射
する第２の光源と、この第２の光源からの反射光の強さ
を検出して第２のイメージを得る第２の検出手段と、第
１の光源および第１の検出手段から結果として生じる不
均一性に対して第１のイメージを補償しかつ第２の光源
および第２の検出装置から結果として生じる不均一性に
対して第２のイメージを補償する処理手段とからなり、
この処理手段は更に、第１の光源からの影に対して第１
のイメージを補償する手段と、モジュールの３次元トポ
ロジを確立するため処理手段に内蔵され第１のイメージ
および第２のイメージにおける２次元の強さの転換（ト
ランスポジション）を行う手段と、処理手段に内蔵され
て３次元のトポグラフィ（特徴）および反射光の強さを
分析してモジュールの条件を決定する手段とを含む。第
１の光源手段は、モジュールの平坦でない表面に対して
暗視野照明を行う手段を含む。第２の光源手段は、モジ
ュールの平坦面に対して明視野照明を行う手段を含む。
２次元の強さの転換を行う手段は、面角度表示への強さ
の転換の変換を含む。２次元の強さの転換を行う手段
は、勾配分析、素子連結境界の検出、監視されたセグメ
ント化、監視されないセグメント化、および３次元特徴
を確立するため第１のイメージと第２のイメージにおけ
る特定の特徴の識別を行う手段を含む。３次元特徴を分
析する手段は、確立された３次元特徴を予め定めた３次
元特徴の基準と比較する手段を含む。この分析手段は、
複数の決定レベルを有するエキスパート・システムを含
み、別の実施態様においては、この装置はニューラル・
ネットワークを有するエキスパート・システムをも含
む。このエキスパート・システムは、ハンダ接続の欠陥
状態、モジュールの構成要素および印刷回路材料を決定
する。
ュールの検査装置の提供により達成される。即ち、検査
中モジュールを位置決めする手段と、モジュール上方に
位置決め手段に従って位置決めされてモジュールを照射
する第１の光源と、この第１の光源手段の上方に配置さ
れて第１の光源からの反射光の強さを検出して第１のイ
メージを得る第１の検出手段と、前記モジュール上方に
位置決め手段に従って位置決めされてモジュールを照射
する第２の光源と、この第２の光源からの反射光の強さ
を検出して第２のイメージを得る第２の検出手段と、第
１の光源および第１の検出手段から結果として生じる不
均一性に対して第１のイメージを補償しかつ第２の光源
および第２の検出装置から結果として生じる不均一性に
対して第２のイメージを補償する処理手段とからなり、
この処理手段は更に、第１の光源からの影に対して第１
のイメージを補償する手段と、モジュールの３次元トポ
ロジを確立するため処理手段に内蔵され第１のイメージ
および第２のイメージにおける２次元の強さの転換（ト
ランスポジション）を行う手段と、処理手段に内蔵され
て３次元のトポグラフィ（特徴）および反射光の強さを
分析してモジュールの条件を決定する手段とを含む。第
１の光源手段は、モジュールの平坦でない表面に対して
暗視野照明を行う手段を含む。第２の光源手段は、モジ
ュールの平坦面に対して明視野照明を行う手段を含む。
２次元の強さの転換を行う手段は、面角度表示への強さ
の転換の変換を含む。２次元の強さの転換を行う手段
は、勾配分析、素子連結境界の検出、監視されたセグメ
ント化、監視されないセグメント化、および３次元特徴
を確立するため第１のイメージと第２のイメージにおけ
る特定の特徴の識別を行う手段を含む。３次元特徴を分
析する手段は、確立された３次元特徴を予め定めた３次
元特徴の基準と比較する手段を含む。この分析手段は、
複数の決定レベルを有するエキスパート・システムを含
み、別の実施態様においては、この装置はニューラル・
ネットワークを有するエキスパート・システムをも含
む。このエキスパート・システムは、ハンダ接続の欠陥
状態、モジュールの構成要素および印刷回路材料を決定
する。
【００１４】上記目的は更に、下記の構成を有する自動
的視覚検査システムの提供により達成される。即ち、視
覚検査システムの動作を制御するコンピュータ手段と、
複数の調整可能な軸を有してコンピュータ手段からの指
令信号に従って検査中モジュールを位置決めする位置決
めテーブルと、モジュール上方に配置されてモジュール
の平坦でない面を照射する暗視野照明手段と、この暗視
野照明手段上方に配置され位置決めテーブルの第１のＺ
軸に取付けられて第１のイメージを得るためモジュール
から反射された光の強さを検出する第１のカメラと、モ
ジュール上方に暗視野照明手段と隣接して配置されてモ
ジュールの平坦面を照射する明視野照明手段と、明視野
照明手段の上方に位置決めテーブルの第２のＺ軸に取付
けられて第２のイメージを得るためモジュールから反射
された光の強さを検出する第２のカメラと、コンピュー
タ手段内にあって暗視野照明手段および第１のカメラか
らの不均一性に対して第１のイメージを補償し、明視野
照明手段および第２のカメラから結果として生じる不均
一性に対して第２のイメージを補償する処理手段と、こ
の処理手段に内蔵されて第１のイメージおよび第２のイ
メージにおける２次元の転換を実施してモジュールの３
次元の全体的特徴を確立する手段と、この確立された３
次元の全体的特徴を予め定めた３次元の全体的特徴基準
と比較する手段と、この比較手段の結果を分析してモジ
ュールにおける欠陥を検出するエキスパート・システム
手段とからなる。第１のイメージおよび第２のイメージ
を得る前記手段は、第１のイメージおよび第２のイメー
ジをコンピュータ手段へ転送する手段を含む。前記補償
手段は更に、暗視野照明手段からの影に対して第１のイ
メージを補償する手段を含む。２次元の強さ転換を行う
前記手段は、強さの転換の面角度表示への変換を含む。
２次元の転換を行う前記手段は、勾配分析と、構成要素
連結境界の検出と、監視されたセグメント化と、監視さ
れないセグメント化と、３次元の全体的特徴を確立する
ための第１のイメージおよび第２のイメージについての
円形特徴識別のための手段を含む。エキスパート・シス
テムは、複数の決定レベルを有する。エキスパート・シ
ステムは更に、ニューラル・ネットワーク手段を含む。
エキスパート・システムは、ハンダ接続と、モジュール
の構成要素および印刷回路材料との欠陥状態を決定す
る。暗視野照明手段は、複数のリング・ランプを含む。
本システムは更に、コンピュータ手段により生成される
制御信号に従って複数のリング・ランプの各々を個々に
付勢する手段を含む。システムは、コンピュータ手段に
より生成される制御信号に従ってリング・ランプを同時
に付勢する手段を含む。
的視覚検査システムの提供により達成される。即ち、視
覚検査システムの動作を制御するコンピュータ手段と、
複数の調整可能な軸を有してコンピュータ手段からの指
令信号に従って検査中モジュールを位置決めする位置決
めテーブルと、モジュール上方に配置されてモジュール
の平坦でない面を照射する暗視野照明手段と、この暗視
野照明手段上方に配置され位置決めテーブルの第１のＺ
軸に取付けられて第１のイメージを得るためモジュール
から反射された光の強さを検出する第１のカメラと、モ
ジュール上方に暗視野照明手段と隣接して配置されてモ
ジュールの平坦面を照射する明視野照明手段と、明視野
照明手段の上方に位置決めテーブルの第２のＺ軸に取付
けられて第２のイメージを得るためモジュールから反射
された光の強さを検出する第２のカメラと、コンピュー
タ手段内にあって暗視野照明手段および第１のカメラか
らの不均一性に対して第１のイメージを補償し、明視野
照明手段および第２のカメラから結果として生じる不均
一性に対して第２のイメージを補償する処理手段と、こ
の処理手段に内蔵されて第１のイメージおよび第２のイ
メージにおける２次元の転換を実施してモジュールの３
次元の全体的特徴を確立する手段と、この確立された３
次元の全体的特徴を予め定めた３次元の全体的特徴基準
と比較する手段と、この比較手段の結果を分析してモジ
ュールにおける欠陥を検出するエキスパート・システム
手段とからなる。第１のイメージおよび第２のイメージ
を得る前記手段は、第１のイメージおよび第２のイメー
ジをコンピュータ手段へ転送する手段を含む。前記補償
手段は更に、暗視野照明手段からの影に対して第１のイ
メージを補償する手段を含む。２次元の強さ転換を行う
前記手段は、強さの転換の面角度表示への変換を含む。
２次元の転換を行う前記手段は、勾配分析と、構成要素
連結境界の検出と、監視されたセグメント化と、監視さ
れないセグメント化と、３次元の全体的特徴を確立する
ための第１のイメージおよび第２のイメージについての
円形特徴識別のための手段を含む。エキスパート・シス
テムは、複数の決定レベルを有する。エキスパート・シ
ステムは更に、ニューラル・ネットワーク手段を含む。
エキスパート・システムは、ハンダ接続と、モジュール
の構成要素および印刷回路材料との欠陥状態を決定す
る。暗視野照明手段は、複数のリング・ランプを含む。
本システムは更に、コンピュータ手段により生成される
制御信号に従って複数のリング・ランプの各々を個々に
付勢する手段を含む。システムは、コンピュータ手段に
より生成される制御信号に従ってリング・ランプを同時
に付勢する手段を含む。
【００１５】上記目的は更に、下記のステップからなる
電子モジュールの検査を行う方法の提供により達成され
る。即ち、複数の軸を有する位置決め手段の検査のため
モジュールを位置決めし、モジュールを第１の光源によ
り照射し、第１のイメージを得るため第１の検出手段に
より第１の光源からの反射光の強さを検出し、検査モジ
ュールを検査のため再び位置決めし、このモジュールを
第２の光源で照射し、第２のイメージを得るため第２の
検出手段により第２の光源からの反射光の強さを検出
し、処理手段において第１の光源および第１の検出手段
から結果として生じる不均一性に対して第１のイメージ
を補償し、第２の光源および第２の検出手段から結果と
して生じる不均一性に対して第２のイメージを補償し、
前記第１の光源からの影に対して前記第１のイメージを
補償し、処理手段において第１のイメージおよび第２の
イメージにおける２次元の強さの転換を行いモジュール
の３次元の全体的特徴を確立し、処理手段において３次
元の全体的特徴および反射光の強さを分析してモジュー
ルの状態を決定するステップからなる。モジュールを第
１の光源により照射するステップは、モジュールの表面
に対して暗視野照明を行うことを含む。モジュールを第
２の光源で照射するステップは、モジュールの表面に対
して明視野照明を行うことを含む。２次元の強さの転換
を行うステップは、この強さの転換を面角度表示へ変換
するステップを含む。２次元の全体的特徴の転換を行う
ステップは、勾配の分析、構成要素の連結境界の検出、
監視されない区切り、および３次元の全体的特徴を確立
するための第１のイメージおよび第２のイメージにおけ
る円形特徴の識別を実施するステップを含む。３次元の
全体的特徴を分析するステップは、確立された３次元の
全体的特徴を予め定めた３次元の全体的特徴基準と比較
するステップを含む。確立された３次元の全体的特徴を
予め定めた３次元の基準に比較するステップは、複数の
決定レベルを有するエキスパート・システムを使用する
ステップを含む。エキスパート・システムを使用するス
テップは更に、ニューラル・ネットワークを使用するこ
とを含む。モジュールの状態を決定するステップは、デ
バイスの状態、ハンダ接続および印刷回路の材料を含
む。
電子モジュールの検査を行う方法の提供により達成され
る。即ち、複数の軸を有する位置決め手段の検査のため
モジュールを位置決めし、モジュールを第１の光源によ
り照射し、第１のイメージを得るため第１の検出手段に
より第１の光源からの反射光の強さを検出し、検査モジ
ュールを検査のため再び位置決めし、このモジュールを
第２の光源で照射し、第２のイメージを得るため第２の
検出手段により第２の光源からの反射光の強さを検出
し、処理手段において第１の光源および第１の検出手段
から結果として生じる不均一性に対して第１のイメージ
を補償し、第２の光源および第２の検出手段から結果と
して生じる不均一性に対して第２のイメージを補償し、
前記第１の光源からの影に対して前記第１のイメージを
補償し、処理手段において第１のイメージおよび第２の
イメージにおける２次元の強さの転換を行いモジュール
の３次元の全体的特徴を確立し、処理手段において３次
元の全体的特徴および反射光の強さを分析してモジュー
ルの状態を決定するステップからなる。モジュールを第
１の光源により照射するステップは、モジュールの表面
に対して暗視野照明を行うことを含む。モジュールを第
２の光源で照射するステップは、モジュールの表面に対
して明視野照明を行うことを含む。２次元の強さの転換
を行うステップは、この強さの転換を面角度表示へ変換
するステップを含む。２次元の全体的特徴の転換を行う
ステップは、勾配の分析、構成要素の連結境界の検出、
監視されない区切り、および３次元の全体的特徴を確立
するための第１のイメージおよび第２のイメージにおけ
る円形特徴の識別を実施するステップを含む。３次元の
全体的特徴を分析するステップは、確立された３次元の
全体的特徴を予め定めた３次元の全体的特徴基準と比較
するステップを含む。確立された３次元の全体的特徴を
予め定めた３次元の基準に比較するステップは、複数の
決定レベルを有するエキスパート・システムを使用する
ステップを含む。エキスパート・システムを使用するス
テップは更に、ニューラル・ネットワークを使用するこ
とを含む。モジュールの状態を決定するステップは、デ
バイスの状態、ハンダ接続および印刷回路の材料を含
む。
【００１６】本発明の他の特徴および利点については、
添付図面に関して明らかになるであろう。
添付図面に関して明らかになるであろう。
【００１７】
【実施例】図１において、５軸の位置決めテーブル１１
と、位置決めテーブル・コントローラ１４と、手動ジョ
イスティック制御部１２と、暗視野照明源２２と、明視
野照明源３２と、レンズ２６およびレンズ３６とそれぞ
れ接続された２個のソリッドステート２次元アレイ・セ
ンサ・カメラＡ２４、カメラＢ３４と、ビデオ・フレー
ム・グラバー４４と、アクセレレータ・プロセッサ４７
および検査プログラム５２を含むコンピュータ４６と、
このコンピュータ４６に接続された表示モニター４８お
よびプリンタ５０とを含む、電子モジュール２０を調べ
てその欠陥を検出する自動化された視覚検査システム１
０が示される。暗視野照明源２２および明視野照明源３
２は、電子モジュール２０を照射して、欠陥を識別する
ため使用されるカメラＡ２４およびカメラＢ３４、およ
びビデオ・フレーム・グラバー４４を介して視覚的像を
生じる。位置決めテーブル１１は、テスト中のモジュー
ルを第１のカメラＡ２４の光軸と、次いでカメラＢ３４
の光軸と整合することにより、異なる照明条件下で同じ
視野を観察することを可能にする。明視野照明源３２と
関連する照明は、平坦でないが垂直面ではない面を照射
することが望ましい。明視野照明源３２と関連する照明
は、比較的平坦な面を照射することが望ましい。イメー
ジは、電子モジュール２０の構成要素、印刷回路板およ
びハンダ接続の欠陥を決定するアクセレレータ・プロセ
ッサ４７を含むコンピュータ４６における検査プログラ
ム５２により分析される。この電子モジュール２０は、
典型的には、多数のリード付きデバイス、リードレス・
デバイスおよび軸型リード付きデバイス、および当業者
には周知の印刷回路板に対してハンダ付けされる如き他
の全てのデバイスを含む複数の面実装されたデバイス
（ＳＭＤ）を含んでいる。このデバイス、ハンダ付けさ
れた結線および印刷回路板は、自動視覚検査システム１
０により（電子モジュール２０全体を検査するため）電
子モジュール２０の微小部分をカメラＡ２４およびカメ
ラＢ３４の視野内に組織的かつ反復自在に定置すること
により欠陥について検査される。手動ジョイスティック
制御部１２により、オペレータは、コンピュータ４６の
指令および監視下で電子モジュール２０の軸心を位置決
めテーブル１１の軸心に対して較正する。電子モジュー
ル２０の較正位置決めは、コンピュータ４６内に存在す
る電子モジュールＰＣＢデータベース１２９（図８およ
び図９）内部に生じる先行のｃｈｏｒｏｇｒａｐｈｙに
関して、コンピュータ４６から位置決めテーブル・コン
トローラ１４に対する指令位置信号により自動的に行わ
れる。相互に関わるビデオ・データによるビデオ・フレ
ーム・グラバー４４に対する指令を介して、カメラＡ２
４からのイメージ取得と同時に、電子モジュール２０の
検査が、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２０００Ａのセクション４．
４（ハンダ付けされた電気および電子組立体に対する標
準的要件）に従う検査プログラム５２により、コンピュ
ータ４６およびアクセレレータ・プロセッサ４７内部で
行われる。表１は、検査システム１０により実施される
検査の１５カテゴリ、および埋設されたＭａｒｋｏｖモ
デルを含む統計的プロセス制御モニターによる各検査カ
テゴリにより関連付けられ規則化された製造プロセス変
数を示す。
と、位置決めテーブル・コントローラ１４と、手動ジョ
イスティック制御部１２と、暗視野照明源２２と、明視
野照明源３２と、レンズ２６およびレンズ３６とそれぞ
れ接続された２個のソリッドステート２次元アレイ・セ
ンサ・カメラＡ２４、カメラＢ３４と、ビデオ・フレー
ム・グラバー４４と、アクセレレータ・プロセッサ４７
および検査プログラム５２を含むコンピュータ４６と、
このコンピュータ４６に接続された表示モニター４８お
よびプリンタ５０とを含む、電子モジュール２０を調べ
てその欠陥を検出する自動化された視覚検査システム１
０が示される。暗視野照明源２２および明視野照明源３
２は、電子モジュール２０を照射して、欠陥を識別する
ため使用されるカメラＡ２４およびカメラＢ３４、およ
びビデオ・フレーム・グラバー４４を介して視覚的像を
生じる。位置決めテーブル１１は、テスト中のモジュー
ルを第１のカメラＡ２４の光軸と、次いでカメラＢ３４
の光軸と整合することにより、異なる照明条件下で同じ
視野を観察することを可能にする。明視野照明源３２と
関連する照明は、平坦でないが垂直面ではない面を照射
することが望ましい。明視野照明源３２と関連する照明
は、比較的平坦な面を照射することが望ましい。イメー
ジは、電子モジュール２０の構成要素、印刷回路板およ
びハンダ接続の欠陥を決定するアクセレレータ・プロセ
ッサ４７を含むコンピュータ４６における検査プログラ
ム５２により分析される。この電子モジュール２０は、
典型的には、多数のリード付きデバイス、リードレス・
デバイスおよび軸型リード付きデバイス、および当業者
には周知の印刷回路板に対してハンダ付けされる如き他
の全てのデバイスを含む複数の面実装されたデバイス
（ＳＭＤ）を含んでいる。このデバイス、ハンダ付けさ
れた結線および印刷回路板は、自動視覚検査システム１
０により（電子モジュール２０全体を検査するため）電
子モジュール２０の微小部分をカメラＡ２４およびカメ
ラＢ３４の視野内に組織的かつ反復自在に定置すること
により欠陥について検査される。手動ジョイスティック
制御部１２により、オペレータは、コンピュータ４６の
指令および監視下で電子モジュール２０の軸心を位置決
めテーブル１１の軸心に対して較正する。電子モジュー
ル２０の較正位置決めは、コンピュータ４６内に存在す
る電子モジュールＰＣＢデータベース１２９（図８およ
び図９）内部に生じる先行のｃｈｏｒｏｇｒａｐｈｙに
関して、コンピュータ４６から位置決めテーブル・コン
トローラ１４に対する指令位置信号により自動的に行わ
れる。相互に関わるビデオ・データによるビデオ・フレ
ーム・グラバー４４に対する指令を介して、カメラＡ２
４からのイメージ取得と同時に、電子モジュール２０の
検査が、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２０００Ａのセクション４．
４（ハンダ付けされた電気および電子組立体に対する標
準的要件）に従う検査プログラム５２により、コンピュ
ータ４６およびアクセレレータ・プロセッサ４７内部で
行われる。表１は、検査システム１０により実施される
検査の１５カテゴリ、および埋設されたＭａｒｋｏｖモ
デルを含む統計的プロセス制御モニターによる各検査カ
テゴリにより関連付けられ規則化された製造プロセス変
数を示す。
【００１８】 表 １ 自動化検査カテゴリ 製造変数 良好なハンダ接続 全ての変数が公差内 構成要素なし 自動化ハンダ付けプロセスに先立つエラー 非ハンダ接続 ハンダ量、ホットバーの圧力、ホットバーと ハンダ接続間の接触時間、リードに対するホ ットバーの接触点 汚染物質 ハンダに含まれる異物、洗浄不良、長時間の 温度 冷却ハンダ ホットバー温度、熱移動、ホットバーとハン ダ間の接触時間 過熱ハンダ ホットバーの温度、ホットバーとハンダ間の 接触時間、ホットバーのリードとの接触点 不十分なハンダ ハンダ量、ホットバーの圧力 過剰量のハンダ ハンダの体積 ピット、空隙および垂れ下がり ホットバーの温度、ハンダの体積 ハンダのブリッジ ハンダの体積、ホットバー離脱速度、リード 位置 露出したＰＣＢファイバ 自動化ハンダ付けプロセス前のエラー ＰＣＢ瑕疵、ＰＣＢ汚染、ＰＣＢ 自動化ハンダ付けプロセス前のエラー、 剥離および浮いたランド ホットバーの時間／温度、または洗浄不良 黒焦げ ホットバーの熱移動の温度 リードの位置不良、リード不全 位置不良、あるいはハンダ付け作業中一部ず れたリード 他の欠陥：ひび、割れ、ノン・ 製造変数が全く規制されていない ウェッティング、デウェッティ ング、等角コーティングの割れ 図３ＡおよびＢにおいて、図３Ａは印刷回路板６８上の
ハンダ・パッド６６にハンダで付着されたリード付きデ
バイス６０からのリード６２を示す。リード６２とハン
ダ・パッド６６間の結果として生じるハンダ接続６４の
検査は、主としてリード６２に対する脚部７０の側方に
関する。この脚部７０は、ハンダ・パッド６６上に平坦
に配置され、適正な接続を生じるためには典型的に少量
のハンダしか必要としない。メニスカス状ハンダ条部７
２は脚部７０の下から脚部７０の側方および後部に現れ
る。脚部７０の前方に至るメニスカス状ハンダ条部７２
の部分は、つま先部７４である。脚部７０の後部に至る
メニスカス状ハンダ条部７２の部分は、踵部７８であ
る。ハンダ接続のこれ以上の詳細については、ＭＩＬ−
ＳＴＤ−２０００Ａに見出されよう。図３Ｂは、ハンダ
・パッド６６にハンダ付けされたリード６２の平面図を
示す。
ハンダ・パッド６６にハンダで付着されたリード付きデ
バイス６０からのリード６２を示す。リード６２とハン
ダ・パッド６６間の結果として生じるハンダ接続６４の
検査は、主としてリード６２に対する脚部７０の側方に
関する。この脚部７０は、ハンダ・パッド６６上に平坦
に配置され、適正な接続を生じるためには典型的に少量
のハンダしか必要としない。メニスカス状ハンダ条部７
２は脚部７０の下から脚部７０の側方および後部に現れ
る。脚部７０の前方に至るメニスカス状ハンダ条部７２
の部分は、つま先部７４である。脚部７０の後部に至る
メニスカス状ハンダ条部７２の部分は、踵部７８であ
る。ハンダ接続のこれ以上の詳細については、ＭＩＬ−
ＳＴＤ−２０００Ａに見出されよう。図３Ｂは、ハンダ
・パッド６６にハンダ付けされたリード６２の平面図を
示す。
【００１９】次に図４において、図４Ａは、デバイス８
０がハンダ・パッド８２と出会う一端部のハンダ接続８
６と、デバイス８０がハンダ・パッド８４と出会う他端
部におけるハンダ接続８８とを有するリードレス・デバ
イス８０を示している。図４Ｂは、リード９２がハンダ
・パッド９８とハンダ付けされてハンダ接続１００を結
果として生じ、リード９４がハンダ・パッド９６とハン
ダ付けされてハンダ接続１０２を結果として生じる２つ
のリード９２、９４を有する軸型デバイス９０を示す。
０がハンダ・パッド８２と出会う一端部のハンダ接続８
６と、デバイス８０がハンダ・パッド８４と出会う他端
部におけるハンダ接続８８とを有するリードレス・デバ
イス８０を示している。図４Ｂは、リード９２がハンダ
・パッド９８とハンダ付けされてハンダ接続１００を結
果として生じ、リード９４がハンダ・パッド９６とハン
ダ付けされてハンダ接続１０２を結果として生じる２つ
のリード９２、９４を有する軸型デバイス９０を示す。
【００２０】次に図１および図２において、図３Ａ、図
３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂに示される如き複数の構成要素を
典型的に有する電子モジュール２０は，５軸の位置決め
テーブル１１に対して取付けられ、この位置決めテーブ
ルは直線のＸ軸１６の位置決めテーブルと、直線のＹ軸
１５の位置決めテーブルと、θ軸運動を生じる回転装置
１８と、カメラＡ２４を位置決めする直線のＺ１軸１９
と、電子モジュール２０の検査面上方にカメラＢ３４を
位置決めする直線のＺ２軸２１とを含む。このＸ軸１６
およびＹ軸１５の位置決め段は、全ての構成要素をカメ
ラＡ２４およびカメラＢ３４の視野内へ定置することを
可能にする。θ軸位置決めのための回転装置１８は、
（電子モジュール２０の自動化された検査の要件であ
る）較正中に印刷回路板座標をＸ軸１６およびＹ軸１５
の座標に整合させるため使用され、これは更にカメラＡ
２４およびカメラＢ３４のセンサ軸心に対して整合され
ている。各カメラ２４、３４は、カメラのレンズが固定
焦点長さを有するため、テーブル１１のＺ１軸１９およ
びＺ２軸２１部分により電子モジュール２０の検査面に
対して収束される。電子モジュール２０の検査面に対す
るカメラ２４、３４の焦点精度は、レンズ２６、３６に
より許容される視野の故に検査面の高さの変化の影響を
受けない。本例においては、位置決めテーブル１１は、
米国マサチューセッツ州、ＬａｗｒｅｎｃｅのＮｅｗ
Ｅｎｇｌａｎｄ ＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｉｅｓにより製造される。Ｘ軸１６は、ブラシレス
・サーボ・リニア・モータおよび１μのリニア・エンコ
ーダを備えた約５０ｃｍ（２０インチ）移動長のリニア
空気ベアリング・テーブルからなる。Ｙ軸１５は、ブラ
シレス・サーボ・リニア・モータおよび１μのリニア・
エンコーダを備えた約４８ｃｍ（１９インチ）移動長さ
のリニア空気ベアリング・テーブルを含む。Ｚ１軸１９
およびＺ２軸２１は、１０ピッチの送りねじと結合され
たブラシレス・サーボを備えた約１５ｃｍ（６インチ）
の移動長さの精密級モデルＬＭ−６００−ＳＭ交差ロー
ラ・マウント・テーブルからなる。回転装置１８は、１
６アーク・セコンド・レーザ回転エンコーダを備えたモ
デルＲＴ−１２−ＳＭからなる。位置決めテーブル・コ
ントローラ１４は、５つの軸の各々に対してＲＳ▲▼２
３２通信インターフェースを有するモデルＮＥＡＴ３１
０Ｂである。位置決めテーブル・コントローラ１４に対
する指令および制御信号は、カメラの視野内に所定の位
置を標定するため、適当な信号を運ぶコンピュータ４６
から生じる。
３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂに示される如き複数の構成要素を
典型的に有する電子モジュール２０は，５軸の位置決め
テーブル１１に対して取付けられ、この位置決めテーブ
ルは直線のＸ軸１６の位置決めテーブルと、直線のＹ軸
１５の位置決めテーブルと、θ軸運動を生じる回転装置
１８と、カメラＡ２４を位置決めする直線のＺ１軸１９
と、電子モジュール２０の検査面上方にカメラＢ３４を
位置決めする直線のＺ２軸２１とを含む。このＸ軸１６
およびＹ軸１５の位置決め段は、全ての構成要素をカメ
ラＡ２４およびカメラＢ３４の視野内へ定置することを
可能にする。θ軸位置決めのための回転装置１８は、
（電子モジュール２０の自動化された検査の要件であ
る）較正中に印刷回路板座標をＸ軸１６およびＹ軸１５
の座標に整合させるため使用され、これは更にカメラＡ
２４およびカメラＢ３４のセンサ軸心に対して整合され
ている。各カメラ２４、３４は、カメラのレンズが固定
焦点長さを有するため、テーブル１１のＺ１軸１９およ
びＺ２軸２１部分により電子モジュール２０の検査面に
対して収束される。電子モジュール２０の検査面に対す
るカメラ２４、３４の焦点精度は、レンズ２６、３６に
より許容される視野の故に検査面の高さの変化の影響を
受けない。本例においては、位置決めテーブル１１は、
米国マサチューセッツ州、ＬａｗｒｅｎｃｅのＮｅｗ
Ｅｎｇｌａｎｄ ＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＴｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｉｅｓにより製造される。Ｘ軸１６は、ブラシレス
・サーボ・リニア・モータおよび１μのリニア・エンコ
ーダを備えた約５０ｃｍ（２０インチ）移動長のリニア
空気ベアリング・テーブルからなる。Ｙ軸１５は、ブラ
シレス・サーボ・リニア・モータおよび１μのリニア・
エンコーダを備えた約４８ｃｍ（１９インチ）移動長さ
のリニア空気ベアリング・テーブルを含む。Ｚ１軸１９
およびＺ２軸２１は、１０ピッチの送りねじと結合され
たブラシレス・サーボを備えた約１５ｃｍ（６インチ）
の移動長さの精密級モデルＬＭ−６００−ＳＭ交差ロー
ラ・マウント・テーブルからなる。回転装置１８は、１
６アーク・セコンド・レーザ回転エンコーダを備えたモ
デルＲＴ−１２−ＳＭからなる。位置決めテーブル・コ
ントローラ１４は、５つの軸の各々に対してＲＳ▲▼２
３２通信インターフェースを有するモデルＮＥＡＴ３１
０Ｂである。位置決めテーブル・コントローラ１４に対
する指令および制御信号は、カメラの視野内に所定の位
置を標定するため、適当な信号を運ぶコンピュータ４６
から生じる。
【００２１】暗視野照明源２２は、位置決めテーブル１
１のＺ１軸１９の構造部により支持されるソリッドステ
ート２次元アレイ・センサ・カメラＡ２４の下方に配置
され、レンズ２６がカメラＡ２４に取付けられている。
暗視野照明源２２は、ビデオ・フレーム・グラバー４４
からの制御信号４３に従って、リング・ランプ電源３０
により給電される円筒を形成するように重ねられた４個
のリング・ランプ２８を有する。リング・ランプ２８の
各々は連続的に給電されるが、より微小なトポロジ解像
度を必要とする用途のためリング・ランプ電源３０へ与
えられる制御信号４３に従って、リング・ランプ電源３
０により個々にトリガー（電力ストローブ）されること
もある。リング・ランプ２８がリング・ランプ電源３０
により連続的に給電される時、フォトレジスタ・センサ
（図示せず）を用いる出力光束密度の光学的監視の故
に、リング・ランプ２８の出力からの一定の照明光束密
度が維持される。このようなフォトレジスタ・センサ
は、電源３０に対するフィードバック回路を形成し、リ
ング・ランプ２８に対して供給される電力を調整する。
暗視野照明源２２は、図５および表２に示される如く検
査プログラム５２により処理されるためのイメージを得
るため、４個全てのリング・ランプが連続的に給電され
る時センサの平行面に対して１０乃至４５°間の表面を
照射する。図７および表３に示される如く検査プログラ
ム５２により処理するためのイメージを得るため、電力
ストローブされたリング・ランプ２８に対して１０乃至
４５°間の面を暗視野が反射的に照明する。
１のＺ１軸１９の構造部により支持されるソリッドステ
ート２次元アレイ・センサ・カメラＡ２４の下方に配置
され、レンズ２６がカメラＡ２４に取付けられている。
暗視野照明源２２は、ビデオ・フレーム・グラバー４４
からの制御信号４３に従って、リング・ランプ電源３０
により給電される円筒を形成するように重ねられた４個
のリング・ランプ２８を有する。リング・ランプ２８の
各々は連続的に給電されるが、より微小なトポロジ解像
度を必要とする用途のためリング・ランプ電源３０へ与
えられる制御信号４３に従って、リング・ランプ電源３
０により個々にトリガー（電力ストローブ）されること
もある。リング・ランプ２８がリング・ランプ電源３０
により連続的に給電される時、フォトレジスタ・センサ
（図示せず）を用いる出力光束密度の光学的監視の故
に、リング・ランプ２８の出力からの一定の照明光束密
度が維持される。このようなフォトレジスタ・センサ
は、電源３０に対するフィードバック回路を形成し、リ
ング・ランプ２８に対して供給される電力を調整する。
暗視野照明源２２は、図５および表２に示される如く検
査プログラム５２により処理されるためのイメージを得
るため、４個全てのリング・ランプが連続的に給電され
る時センサの平行面に対して１０乃至４５°間の表面を
照射する。図７および表３に示される如く検査プログラ
ム５２により処理するためのイメージを得るため、電力
ストローブされたリング・ランプ２８に対して１０乃至
４５°間の面を暗視野が反射的に照明する。
【００２２】 表 ２ 被写体からの光の強さ 対象面角度 明視野照明 暗視野照明 平坦（０乃至１０°） 高 低 中程度の勾配（１０乃至４５°） 低 高 非常に急な勾配（４５乃至９０°） 低 低 中程度の勾配面に対する影 低 低 平坦面に対する影 高 低 非常に急な勾配面に対する影 低 低 表 ３ 給電状態のリング・ランプ 大きな強さで照射された角度 ストローブ１ ３６乃至４５° ストローブ２ ２７乃至３６° ストローブ３ １８乃至２７° ストローブ４ １０乃至１８° 明視野照明源３２は、位置決めテーブル１１（図２）の
Ｚ２軸２１の構造部により支持されたソリッドステート
２次元アレイ・センサ・カメラＢ３４の下方に配置さ
れ、レンズ３６がこのカメラＢ３４に取付けられてい
る。明視野照明源３２は、光ファイバ・ケーブル４１を
介してレンズ３６の前方に取付けられた部分反射ミラー
３８、およびこの部分反射ミラー３８の下方に取付けら
れた微細光ファイバ・リング・ランプ４０に対して、光
を提供するランプ４２を含む。明視野照明源３２は、検
査プログラム５２による処理のためのイメージを得るた
めに、図６および表２に示される如くセンサに対して平
行に近い（即ち、センサに対して平行な面の周囲にプラ
スまたはマイナス１０°の公差、ハンダ接続の製造時の
ばらつきを許容）面を照射する。望ましい作動距離は、
明視野としての目的に適合する、即ち、平坦面を照射す
るため大きくなければならない。カメラＡ２４およびカ
メラＢ３４の両方の視野は、ズーム・レンズの使用によ
り異なる使用距離で同じにされる。電子モジュール２０
を照射する光レベルの結果的な低下は、ランプ４２の出
力エネルギを増すか、カメラ３４のビデオ利得レベルを
増し、ビデオ・フレーム・グラバー４４の暗信号クラン
プを増してビデオ利得変化により生じる暗信号における
明瞭な増加を比例的に感度抑圧することによるか、検査
プログラム５２による分析の間ソフトウエア閾値レベル
を減じることによりイメージ濃度の変化を勘案するか、
あるいは検査プログラム５２によりピクセル当たりのソ
フトウエア利得補正を行うことにより対応される。
Ｚ２軸２１の構造部により支持されたソリッドステート
２次元アレイ・センサ・カメラＢ３４の下方に配置さ
れ、レンズ３６がこのカメラＢ３４に取付けられてい
る。明視野照明源３２は、光ファイバ・ケーブル４１を
介してレンズ３６の前方に取付けられた部分反射ミラー
３８、およびこの部分反射ミラー３８の下方に取付けら
れた微細光ファイバ・リング・ランプ４０に対して、光
を提供するランプ４２を含む。明視野照明源３２は、検
査プログラム５２による処理のためのイメージを得るた
めに、図６および表２に示される如くセンサに対して平
行に近い（即ち、センサに対して平行な面の周囲にプラ
スまたはマイナス１０°の公差、ハンダ接続の製造時の
ばらつきを許容）面を照射する。望ましい作動距離は、
明視野としての目的に適合する、即ち、平坦面を照射す
るため大きくなければならない。カメラＡ２４およびカ
メラＢ３４の両方の視野は、ズーム・レンズの使用によ
り異なる使用距離で同じにされる。電子モジュール２０
を照射する光レベルの結果的な低下は、ランプ４２の出
力エネルギを増すか、カメラ３４のビデオ利得レベルを
増し、ビデオ・フレーム・グラバー４４の暗信号クラン
プを増してビデオ利得変化により生じる暗信号における
明瞭な増加を比例的に感度抑圧することによるか、検査
プログラム５２による分析の間ソフトウエア閾値レベル
を減じることによりイメージ濃度の変化を勘案するか、
あるいは検査プログラム５２によりピクセル当たりのソ
フトウエア利得補正を行うことにより対応される。
【００２３】本例においては、カメラＡ２４およびカメ
ラＢ３４は、米国カルフォルニア州Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ
のＰｕｌｎｉｘ Ａｍｅｒｉｃａ社製のモデルＴＭ６４
０により実施される。レンズ２６、３６は、米国ニュー
ヨーク州Ｅａｓｔ ＲｏｃｈｅｓｔｅｒのＤ．Ｏ．Ｉｎ
ｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のモデル１−６０００（６．５×
ズーム）、１−６０１０（結合器）、１．６０１５（１
×アダプタ）、１−６０３０（２Ｘアダプタ）により実
施される。暗視野照明源２２は、米国マサチューセッツ
州ＢｅｖｅｒｌｙのＳｔｏｃｋｅｒ＆Ｙａｌｅ社製のモ
デルＳ＆Ｙ９−１１０により実施されるリング・ランプ
２８と、米国カルフォルニア州ＰａｃｏｉｍａのＪＫＬ
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ社製のモデルＢＦ６５０により
実施されるリング・ランプ２８に組込まれた線形の蛍光
ランプと、米国テキサス州ＲｉｃｈａｒｄｓｏｎのＭｅ
ｒｃｒｏｎ社製のモデルＦＬ０６６４−４により実施さ
れるリング・ランプ電源３０の組合わせを含む。コリメ
ートされた光源反射鏡３８は、米国ニューヨーク州Ｅａ
ｓｔ ＲｏｃｈｅｓｔｅｒのＤ．Ｏ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉ
ｅｓ社製のモデルＤ＆Ｏコリメート光源により実施され
る。微細光ファイバ・リング・ランプ４０は、米国ニュ
ーヨーク州Ｅａｓｔ ＲｏｃｈｅｓｔｅｒのＤ．Ｏ．Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のモデルＤ＆Ｏ Ｔ−Ｑ／ＡＮ
−３により実施される。ハロゲン光源であるランプ４２
は、米国ニューヨーク州Ｅａｓｔ Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ
のＤ．Ｏ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のモデルＴＱ／Ｆ
ＯＩ−１により実施される。
ラＢ３４は、米国カルフォルニア州Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ
のＰｕｌｎｉｘ Ａｍｅｒｉｃａ社製のモデルＴＭ６４
０により実施される。レンズ２６、３６は、米国ニュー
ヨーク州Ｅａｓｔ ＲｏｃｈｅｓｔｅｒのＤ．Ｏ．Ｉｎ
ｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のモデル１−６０００（６．５×
ズーム）、１−６０１０（結合器）、１．６０１５（１
×アダプタ）、１−６０３０（２Ｘアダプタ）により実
施される。暗視野照明源２２は、米国マサチューセッツ
州ＢｅｖｅｒｌｙのＳｔｏｃｋｅｒ＆Ｙａｌｅ社製のモ
デルＳ＆Ｙ９−１１０により実施されるリング・ランプ
２８と、米国カルフォルニア州ＰａｃｏｉｍａのＪＫＬ
Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ社製のモデルＢＦ６５０により
実施されるリング・ランプ２８に組込まれた線形の蛍光
ランプと、米国テキサス州ＲｉｃｈａｒｄｓｏｎのＭｅ
ｒｃｒｏｎ社製のモデルＦＬ０６６４−４により実施さ
れるリング・ランプ電源３０の組合わせを含む。コリメ
ートされた光源反射鏡３８は、米国ニューヨーク州Ｅａ
ｓｔ ＲｏｃｈｅｓｔｅｒのＤ．Ｏ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉ
ｅｓ社製のモデルＤ＆Ｏコリメート光源により実施され
る。微細光ファイバ・リング・ランプ４０は、米国ニュ
ーヨーク州Ｅａｓｔ ＲｏｃｈｅｓｔｅｒのＤ．Ｏ．Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のモデルＤ＆Ｏ Ｔ−Ｑ／ＡＮ
−３により実施される。ハロゲン光源であるランプ４２
は、米国ニューヨーク州Ｅａｓｔ Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ
のＤ．Ｏ．Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製のモデルＴＱ／Ｆ
ＯＩ−１により実施される。
【００２４】ビデオ・フレーム・グラバー４４は、カメ
ラＡ２４およびカメラＢ３４により得られるイメージを
受取ってディジタル化し、このイメージを検査プログラ
ム５２により処理するためＳＣＳＩ（小型コンピュータ
・システム・インターフェース）バスを介してコンピュ
ータ４６へ転送する。本例においては、ビデオ・フレー
ム・グラバー４４は、米国マサチューセッツ州Ｐｅａｂ
ｏｄｙのＡｎａｌｏｇｉｃ社製のモデルＤＳＡＭ ＦＧ
Ｍにより実施される。表示モニター４８を含むコンピュ
ータ４６は、米国カルフォルニア州Ｍｏｕｎｔａｉｎ
ＶｉｅｗのＳｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社製のモ
デルＳＰＡＲＣ ＳＴＡＴＩＯＮ２、４／７５ＧＴ−１
６−Ｐ４０により実施される。ＳＣＳＩバスを介してコ
ンピュータ４６へ組込まれるコンピュータ・アクセレレ
ータは、米国マサチューセッツ州Ｃｈｅｌｍｓｆｏｒｄ
のＳｋｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ社製のモデルＳＫＹＳＴ
ＡＴＩＯＮにより実施される。ＳＣＳＩを介してコンピ
ュータ４６とインターフェースされるカラー・プリンタ
は、米国カルフォルニア州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＳｅｉｋ
ｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のモデルＣＨ５０００
により実施される。次に図８および図９において、コン
ピュータ４６およびアクセレレータ・プロセッサ４７
は、カメラＡ２４およびカメラＢ３４から受取ったイメ
ージを処理するため検査プログラム５２を実行する。２
つのカメラ（カメラ２４、３４）からのハンダ接続イメ
ージ１１２を格納するイメージ取得１１０に続いて、照
射およびカメラの不均一性補正１１４がノイズ補正イメ
ージ１１６を生じるイメージについて行われる。このス
テップは、照明なしに得たイメージの集合平均により評
価されるピクセル当たりのカメラの暗信号の不均一性補
正、および均一な低い光密度の被写体からのイメージの
集合平均により評価されるカメラならびに照明の不均一
性の組合わせの補正からなる固定パターン・ノイズ補正
を実施する。この補正項は、一定の積算時間、一定の照
明光束密度、一定のカメラ温度および検査システム１０
の適当な電気的特性の故に有効である。イメージ・ピク
セル当たりの補正は、暗信号不均一性の影響を正規化す
るイメージ内の各ピクセルに対する減算項と、カメラの
利得ならびに照明不均一性の影響を正規化するイメージ
内の各ピクセルに対する乗算項である。
ラＡ２４およびカメラＢ３４により得られるイメージを
受取ってディジタル化し、このイメージを検査プログラ
ム５２により処理するためＳＣＳＩ（小型コンピュータ
・システム・インターフェース）バスを介してコンピュ
ータ４６へ転送する。本例においては、ビデオ・フレー
ム・グラバー４４は、米国マサチューセッツ州Ｐｅａｂ
ｏｄｙのＡｎａｌｏｇｉｃ社製のモデルＤＳＡＭ ＦＧ
Ｍにより実施される。表示モニター４８を含むコンピュ
ータ４６は、米国カルフォルニア州Ｍｏｕｎｔａｉｎ
ＶｉｅｗのＳｕｎ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社製のモ
デルＳＰＡＲＣ ＳＴＡＴＩＯＮ２、４／７５ＧＴ−１
６−Ｐ４０により実施される。ＳＣＳＩバスを介してコ
ンピュータ４６へ組込まれるコンピュータ・アクセレレ
ータは、米国マサチューセッツ州Ｃｈｅｌｍｓｆｏｒｄ
のＳｋｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ社製のモデルＳＫＹＳＴ
ＡＴＩＯＮにより実施される。ＳＣＳＩを介してコンピ
ュータ４６とインターフェースされるカラー・プリンタ
は、米国カルフォルニア州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＳｅｉｋ
ｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のモデルＣＨ５０００
により実施される。次に図８および図９において、コン
ピュータ４６およびアクセレレータ・プロセッサ４７
は、カメラＡ２４およびカメラＢ３４から受取ったイメ
ージを処理するため検査プログラム５２を実行する。２
つのカメラ（カメラ２４、３４）からのハンダ接続イメ
ージ１１２を格納するイメージ取得１１０に続いて、照
射およびカメラの不均一性補正１１４がノイズ補正イメ
ージ１１６を生じるイメージについて行われる。このス
テップは、照明なしに得たイメージの集合平均により評
価されるピクセル当たりのカメラの暗信号の不均一性補
正、および均一な低い光密度の被写体からのイメージの
集合平均により評価されるカメラならびに照明の不均一
性の組合わせの補正からなる固定パターン・ノイズ補正
を実施する。この補正項は、一定の積算時間、一定の照
明光束密度、一定のカメラ温度および検査システム１０
の適当な電気的特性の故に有効である。イメージ・ピク
セル当たりの補正は、暗信号不均一性の影響を正規化す
るイメージ内の各ピクセルに対する減算項と、カメラの
利得ならびに照明不均一性の影響を正規化するイメージ
内の各ピクセルに対する乗算項である。
【００２５】次に、影の検出および補正１１８操作がノ
イズ補正イメージ１１６について行われて影補正イメー
ジ１２０を生じる。影は２０の検査面に対して掛かる。
影の領域は、電子モジュール２０の面実装されたデバイ
ス（ＳＭＤ）の高さに依存する。ＳＭＴデバイスが影に
より影響を受ける領域に置かれるならば、表面の予期さ
れる反射率は低下する。等しい高さのＳＭＴデバイスが
相互に隣接するならば、影はカメラの全視野にわたる反
射率の均一な低下は多方向となる。しかし、大きなＳＭ
Ｄの付近における小表面に取付けられたデバイスは方向
性のない射影を生じることになる。ハンダ接続に対する
単方向性の射影は、規定された接続領域からの反射光の
著しい不連続性を有することになる。
イズ補正イメージ１１６について行われて影補正イメー
ジ１２０を生じる。影は２０の検査面に対して掛かる。
影の領域は、電子モジュール２０の面実装されたデバイ
ス（ＳＭＤ）の高さに依存する。ＳＭＴデバイスが影に
より影響を受ける領域に置かれるならば、表面の予期さ
れる反射率は低下する。等しい高さのＳＭＴデバイスが
相互に隣接するならば、影はカメラの全視野にわたる反
射率の均一な低下は多方向となる。しかし、大きなＳＭ
Ｄの付近における小表面に取付けられたデバイスは方向
性のない射影を生じることになる。ハンダ接続に対する
単方向性の射影は、規定された接続領域からの反射光の
著しい不連続性を有することになる。
【００２６】多方向性の影の検出は、明視野照明源３２
から結果として生じる影が存在しない故に可能である。
多方向性の影は、暗視野照明源２２からの被写体のみに
影響を及ぼす。暗視野照明源２２の下方に生じるイメー
ジの強さの多方向の影による結果的な減少は、製造プロ
セスにおける温度の異常を示す低い反射率面を理由とし
て検査対象の接続を排除する検査プログラム５２をもた
らす結果となる。多方向の影を生じる条件は、ＰＣＢモ
ジュール・データベース１２９の下で存在する情報から
有効化される。電子モジュール２０の規定された視野に
ついては、ＰＣＢデータベース１２９が、多方向の影の
存在を検査プログラム５２に警告する等しい高さの機械
要素（素子）の近似について検査される。検査プログラ
ム５２は、暗視野照明イメージおよび明視野照明イメー
ジの反射率の相対的な差を比較する。暗視野照明イメー
ジのみが影響を受けるため、ハンダの反射率は明視野イ
メージと比較して低くなる。反射率の相対的な差は、多
方向の射影の大きさである。暗視野イメージは、全視野
におけるピクセル当たりのソフトウエア利得を用いるこ
とにより比例的に補正される。しかし、暗視野イメージ
および明視野イメージの強さの相対的な差が無視し得る
ならば、利得の補正が適用される。
から結果として生じる影が存在しない故に可能である。
多方向性の影は、暗視野照明源２２からの被写体のみに
影響を及ぼす。暗視野照明源２２の下方に生じるイメー
ジの強さの多方向の影による結果的な減少は、製造プロ
セスにおける温度の異常を示す低い反射率面を理由とし
て検査対象の接続を排除する検査プログラム５２をもた
らす結果となる。多方向の影を生じる条件は、ＰＣＢモ
ジュール・データベース１２９の下で存在する情報から
有効化される。電子モジュール２０の規定された視野に
ついては、ＰＣＢデータベース１２９が、多方向の影の
存在を検査プログラム５２に警告する等しい高さの機械
要素（素子）の近似について検査される。検査プログラ
ム５２は、暗視野照明イメージおよび明視野照明イメー
ジの反射率の相対的な差を比較する。暗視野照明イメー
ジのみが影響を受けるため、ハンダの反射率は明視野イ
メージと比較して低くなる。反射率の相対的な差は、多
方向の射影の大きさである。暗視野イメージは、全視野
におけるピクセル当たりのソフトウエア利得を用いるこ
とにより比例的に補正される。しかし、暗視野イメージ
および明視野イメージの強さの相対的な差が無視し得る
ならば、利得の補正が適用される。
【００２７】単方向性の影の検出もまた、明視野照明源
３２から結果として生じる影が存在しない故に可能であ
る。従って、表２に示される如き暗視野および明視野の
両イメージの比較は、中程度の勾配面（１０乃至４５
°）に対する影の存在を示す。影の領域における照射面
は、通常は強さの特性の不連続性として排除されること
になる低い強さである。この不連続性がハンダの割れま
たはヘアライン汚染（即ち、狭い不連続領域）を表わす
性質のものであるならば、接続は不良として分類され
る。しかし、射影は一般に大きな領域であり、より大き
な高さの構成要素の付近であることが知られるため（Ｐ
ＣＢモジュール・データベース１２９から確立され
る）、検査中のハンダ接続の領域に対する強さの弱い照
射面は、この領域が表２に示される如き暗視野照明およ
び明視野照明の両イメージにおける弱い強さであること
を前提として、同じ隣接する（外側の半影領域）接続の
輪郭の強さであると推論することができる。
３２から結果として生じる影が存在しない故に可能であ
る。従って、表２に示される如き暗視野および明視野の
両イメージの比較は、中程度の勾配面（１０乃至４５
°）に対する影の存在を示す。影の領域における照射面
は、通常は強さの特性の不連続性として排除されること
になる低い強さである。この不連続性がハンダの割れま
たはヘアライン汚染（即ち、狭い不連続領域）を表わす
性質のものであるならば、接続は不良として分類され
る。しかし、射影は一般に大きな領域であり、より大き
な高さの構成要素の付近であることが知られるため（Ｐ
ＣＢモジュール・データベース１２９から確立され
る）、検査中のハンダ接続の領域に対する強さの弱い照
射面は、この領域が表２に示される如き暗視野照明およ
び明視野照明の両イメージにおける弱い強さであること
を前提として、同じ隣接する（外側の半影領域）接続の
輪郭の強さであると推論することができる。
【００２８】更に図８において、影が補正されたイメー
ジ１２０は、ハンダ接続の予め定めた領域内の均一な強
さの空間的分布について検査される。これは、多数のグ
レー・レベル、および２Ｄイメージ強さの３Ｄトポロジ
表示１２２への転換（ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ）に
おける閾値補正の操作により行われ、これは閾値イメー
ジ１２４をもたらす結果となる。このステップは、グレ
ースケールの強さの値の領域内の２次元（２Ｄ）のグレ
ースケール・イメージを閾値とすることにより行われ
る。このイメージは、分析を容易にするため、２進表現
（強さが定義された２Ｄグレー・レベルの強さ範囲内に
あれば１、また強さが定義された２Ｄグレー・レベルの
強さ範囲内になければ０）に変換される。２Ｄグレース
ケール強さ範囲内では、引き出された情報は表面（入射
照明および反射照明に対して直角の面）の３次元（３
Ｄ）角度であり、これが２Ｄの強さから３Ｄのトポロジ
記述への変換の基準、（閾値２Ｄグレースケール強さの
範囲）表面の反射率、および角度および反射面の空間的
分布となる。２Ｄイメージのグレースケールにわたり等
しく隔てられた３つのグレースケール閾値強さの範囲
は、ある接続が欠陥を呈するかどうかの判定において使
用され充分であることが判る。ある用途において、更に
別の２Ｄグレースケール強さ範囲を含めることがハンダ
接続の欠陥カテゴリの正確な判定のため必要となろう。
３Ｄ面の角度の分解能が入射光の角度の関数であるた
め、図８および表３に示される如き１０乃至４５°の範
囲内の表面角度を知るためには、リング・ランプ２８を
連続的に電力ストローブすることが必要である。イメー
ジは、電力ストローブ操作において結果として生じる各
付角入射光毎に取得されねばならない。望ましい本実施
態様は、リング・ランプ２８を電力ストローブしない。
ハンダ接続を平坦（０乃至１０°）、中程度の勾配（１
０乃至４５°）および非常に急な勾配（４５乃至９０
°）の領域としてモデル化することにより充分な情報が
得られることが判った。従って、本実施態様において
は、１０乃至４５°間の付角面は全て検査プログラム５
２における１つの角度面を表わす。ハンダの条部の３Ｄ
勾配は、閾値となる大きい強さの点の２Ｄ２進イメージ
表現の幅により決定される。デバイスの連結境界のエッ
ジからの大きい強さの点の幅は、線形的に補間（一次補
間）されてハンダの条部の３Ｄ勾配を測定し、これによ
りハンダ条部とハンダ・パッド間の３Ｄ接触角、ならび
にハンダ条部とデバイスの連結部間の３Ｄ角度の評価が
なされる。凸状のハンダ条部として特徴付けられる過剰
ハンダおよび冷却ハンダ接続の欠陥の発生は、接続の種
類のイメージ特徴属性により決定される。過剰ハンダ接
続は、半球状のトポロジ属性に似ている。過剰ハンダ接
続は、識別し得る連結境界を呈すことがなく、２進閾値
データの拡散は暗視野照明イメージの場合に広く、明視
野照明条件下で分析される時平坦面はほとんど目に見え
ない。冷却ハンダ接続はハンダ・パッドとハンダの条部
との間の急激な角度変化を有する。冷却ハンダの条部は
同様に半球状の輪郭を呈する。この条部は非常に勾配が
急であり、このため暗視野照明および明視野照明の両イ
メージの強さの弱い領域として観察される。これらの領
域は、条部が冷却ハンダ領域を呈する程度の故に、また
影の存在を生じる条件がＰＣＢモジュール・データベー
ス１２９のｃｈｏｒｏｇｒａｐｈｙから予期される故
に、影と混同されることがない。
ジ１２０は、ハンダ接続の予め定めた領域内の均一な強
さの空間的分布について検査される。これは、多数のグ
レー・レベル、および２Ｄイメージ強さの３Ｄトポロジ
表示１２２への転換（ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ）に
おける閾値補正の操作により行われ、これは閾値イメー
ジ１２４をもたらす結果となる。このステップは、グレ
ースケールの強さの値の領域内の２次元（２Ｄ）のグレ
ースケール・イメージを閾値とすることにより行われ
る。このイメージは、分析を容易にするため、２進表現
（強さが定義された２Ｄグレー・レベルの強さ範囲内に
あれば１、また強さが定義された２Ｄグレー・レベルの
強さ範囲内になければ０）に変換される。２Ｄグレース
ケール強さ範囲内では、引き出された情報は表面（入射
照明および反射照明に対して直角の面）の３次元（３
Ｄ）角度であり、これが２Ｄの強さから３Ｄのトポロジ
記述への変換の基準、（閾値２Ｄグレースケール強さの
範囲）表面の反射率、および角度および反射面の空間的
分布となる。２Ｄイメージのグレースケールにわたり等
しく隔てられた３つのグレースケール閾値強さの範囲
は、ある接続が欠陥を呈するかどうかの判定において使
用され充分であることが判る。ある用途において、更に
別の２Ｄグレースケール強さ範囲を含めることがハンダ
接続の欠陥カテゴリの正確な判定のため必要となろう。
３Ｄ面の角度の分解能が入射光の角度の関数であるた
め、図８および表３に示される如き１０乃至４５°の範
囲内の表面角度を知るためには、リング・ランプ２８を
連続的に電力ストローブすることが必要である。イメー
ジは、電力ストローブ操作において結果として生じる各
付角入射光毎に取得されねばならない。望ましい本実施
態様は、リング・ランプ２８を電力ストローブしない。
ハンダ接続を平坦（０乃至１０°）、中程度の勾配（１
０乃至４５°）および非常に急な勾配（４５乃至９０
°）の領域としてモデル化することにより充分な情報が
得られることが判った。従って、本実施態様において
は、１０乃至４５°間の付角面は全て検査プログラム５
２における１つの角度面を表わす。ハンダの条部の３Ｄ
勾配は、閾値となる大きい強さの点の２Ｄ２進イメージ
表現の幅により決定される。デバイスの連結境界のエッ
ジからの大きい強さの点の幅は、線形的に補間（一次補
間）されてハンダの条部の３Ｄ勾配を測定し、これによ
りハンダ条部とハンダ・パッド間の３Ｄ接触角、ならび
にハンダ条部とデバイスの連結部間の３Ｄ角度の評価が
なされる。凸状のハンダ条部として特徴付けられる過剰
ハンダおよび冷却ハンダ接続の欠陥の発生は、接続の種
類のイメージ特徴属性により決定される。過剰ハンダ接
続は、半球状のトポロジ属性に似ている。過剰ハンダ接
続は、識別し得る連結境界を呈すことがなく、２進閾値
データの拡散は暗視野照明イメージの場合に広く、明視
野照明条件下で分析される時平坦面はほとんど目に見え
ない。冷却ハンダ接続はハンダ・パッドとハンダの条部
との間の急激な角度変化を有する。冷却ハンダの条部は
同様に半球状の輪郭を呈する。この条部は非常に勾配が
急であり、このため暗視野照明および明視野照明の両イ
メージの強さの弱い領域として観察される。これらの領
域は、条部が冷却ハンダ領域を呈する程度の故に、また
影の存在を生じる条件がＰＣＢモジュール・データベー
ス１２９のｃｈｏｒｏｇｒａｐｈｙから予期される故
に、影と混同されることがない。
【００２９】再び図８において、影が補正されたイメー
ジ１２０はまたこれにおいて行われる勾配イメージ処理
操作１２６を有し、勾配処理イメージ１２８を結果とし
て生じる。構成要素の輪郭により形成される直線の如き
イメージ内のエッジの検出のため、本実施例は古典的な
イメージ処理勾配検出アルゴリズム（影補正されたイメ
ージ１２０について行われるＳｏｂｅｌ演算子）を使用
し、元のグレースケール・イメージにおいて用いた大域
演算子を実施する。このイメージ処理の勾配検出アルゴ
リズムは、当業者には公知であり、Ｗ．Ｋ．Ｐｒａｔｔ
の「ディジタル・イメージ処理（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍ
ａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌ
ｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ社刊、１９９１年）に記載され
ている。次に図９において、勾配処理イメージ１２８お
よびＰＣＢモジュール・データベース１２９が構成要素
連結境界検出１３０操作へ送られ、この操作が構成要素
連結境界位置１３２を生成し、ここでテンプレート・マ
ッチング演算子が最良の空間位置を既知の大きさの対象
物に適合させようとする。この手法は、構成要素連結境
界位置１３２を見出すため用いられる。リードレス構成
要素およびリード付き構成要素が既知の公差に製造され
るため、構成要素の姿勢および構成要素の大きさを知る
ことがテンプレートの基礎（即ち、特徴サイズの理論的
評価）を形成するため充分である。テンプレート領域の
周部は勾配処理イメージ１２８により強調され、これに
より構成要素連結境界位置１３２の最適な候補を取出す
ためテンプレートの周部の大きさが２次元法において用
いられる。構成要素連結境界位置１３２は、予め定めた
ウインドウ１３４およびルールに基くカテゴリ選択１５
０において監視されたセグメント化およびヒストグラム
分析の両方へ送られる。
ジ１２０はまたこれにおいて行われる勾配イメージ処理
操作１２６を有し、勾配処理イメージ１２８を結果とし
て生じる。構成要素の輪郭により形成される直線の如き
イメージ内のエッジの検出のため、本実施例は古典的な
イメージ処理勾配検出アルゴリズム（影補正されたイメ
ージ１２０について行われるＳｏｂｅｌ演算子）を使用
し、元のグレースケール・イメージにおいて用いた大域
演算子を実施する。このイメージ処理の勾配検出アルゴ
リズムは、当業者には公知であり、Ｗ．Ｋ．Ｐｒａｔｔ
の「ディジタル・イメージ処理（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍ
ａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌ
ｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ社刊、１９９１年）に記載され
ている。次に図９において、勾配処理イメージ１２８お
よびＰＣＢモジュール・データベース１２９が構成要素
連結境界検出１３０操作へ送られ、この操作が構成要素
連結境界位置１３２を生成し、ここでテンプレート・マ
ッチング演算子が最良の空間位置を既知の大きさの対象
物に適合させようとする。この手法は、構成要素連結境
界位置１３２を見出すため用いられる。リードレス構成
要素およびリード付き構成要素が既知の公差に製造され
るため、構成要素の姿勢および構成要素の大きさを知る
ことがテンプレートの基礎（即ち、特徴サイズの理論的
評価）を形成するため充分である。テンプレート領域の
周部は勾配処理イメージ１２８により強調され、これに
より構成要素連結境界位置１３２の最適な候補を取出す
ためテンプレートの周部の大きさが２次元法において用
いられる。構成要素連結境界位置１３２は、予め定めた
ウインドウ１３４およびルールに基くカテゴリ選択１５
０において監視されたセグメント化およびヒストグラム
分析の両方へ送られる。
【００３０】更に図９において、構成要素連結境界位置
１３２は、閾値イメージ１２４と共に使用され、次いで
予め定めたウインドウ１３４における監視されたセグメ
ント化およびヒストグラム分析により操作されて監視さ
れたセグメント化データ１３６を生じる。監視されたセ
グメント化は、ユーザが定義する領域（ハンダ・パッ
ド、構成要素連結境界およびハンダ体積に関して決定さ
れる）の処理および領域の数学的記述である。定義され
た領域内では、ピクセル強さヒストグラムとして表わさ
れる測定値が計算される。領域内のピクセル強さの結果
がヒストグラムとして表わされる。このヒストグラム
は、列および行の評価としてある範囲のグレースケール
強さレベルに対して生成される。本実施例は、ピクセル
強さをユーザ定義領域の定義された列および行に対する
ある強さ範囲内の連続的なピクセル数として分析する。
このデータは、ハンダ条部の形状、輪郭および均一性を
表わす。セグメント化法は、２次元記述子を必要とする
少ない特徴タイプを除いてハンダ接続の特徴の有効な記
述子であり、これらは円形特徴を呈する。監視されたセ
グメント化データ１３６がルールに基くカテゴリ選択１
５０へ送られる。
１３２は、閾値イメージ１２４と共に使用され、次いで
予め定めたウインドウ１３４における監視されたセグメ
ント化およびヒストグラム分析により操作されて監視さ
れたセグメント化データ１３６を生じる。監視されたセ
グメント化は、ユーザが定義する領域（ハンダ・パッ
ド、構成要素連結境界およびハンダ体積に関して決定さ
れる）の処理および領域の数学的記述である。定義され
た領域内では、ピクセル強さヒストグラムとして表わさ
れる測定値が計算される。領域内のピクセル強さの結果
がヒストグラムとして表わされる。このヒストグラム
は、列および行の評価としてある範囲のグレースケール
強さレベルに対して生成される。本実施例は、ピクセル
強さをユーザ定義領域の定義された列および行に対する
ある強さ範囲内の連続的なピクセル数として分析する。
このデータは、ハンダ条部の形状、輪郭および均一性を
表わす。セグメント化法は、２次元記述子を必要とする
少ない特徴タイプを除いてハンダ接続の特徴の有効な記
述子であり、これらは円形特徴を呈する。監視されたセ
グメント化データ１３６がルールに基くカテゴリ選択１
５０へ送られる。
【００３１】再び図９において、監視されたセグメント
化データ１３６と平行して、閾値イメージ１２４が監視
されないセグメント化連続性分析１４２操作へ送られ
る。２進イメージ情報は、連続性分析を実施することに
より数学的に記述される。このプロセスは、イメージの
全ての点を相互に包含する対象物に類別（ラベル付け）
する。イメージの包含点は、同じ強さの値の隣接点によ
り連結されるものである。１つの対象物は、その周部が
強さ範囲の遷移となる領域として定義される。対象物の
ラベル付けのこのプロセスは、有限数の対象物をもたら
す結果となる。各対象物は、その空間的場所、その周
囲、その面積、そのコンパクトさ、その長さおよび幅、
対象物により囲まれた対象物数（対象物内の対象物
数）、および他の対象物に対する対象物の近似性により
特徴付けられる。対象物の連続性データを用いて、ハン
ダ条部の一致、汚染物の存在、接続の組織測定を評価す
る（過度に粗い表面は、一般に対象物が性格において非
常にコンパクトである領域内の対象物ラベルの増加した
密度により特徴付けられる）。監視されないセグメント
化データ１４４の結果は、ルールに基くカテゴリ選択１
５０および円形特徴の識別１４６へ送られる。監視され
ないセグメント化データ１４４により確立される如き非
常にコンパクトな対象物が円形特徴の特徴であり、円形
特徴はピット、空隙および下垂の如きハンダ欠陥を表わ
す。円形特徴の識別１４６が、ユーザにより欠陥である
と定義された予め定めたサイズ内の円形特徴の対象物候
補を検査する。結果として得る円形特徴候補１４８は、
ルールに基くカテゴリ選択１５０操作へ送られる。
化データ１３６と平行して、閾値イメージ１２４が監視
されないセグメント化連続性分析１４２操作へ送られ
る。２進イメージ情報は、連続性分析を実施することに
より数学的に記述される。このプロセスは、イメージの
全ての点を相互に包含する対象物に類別（ラベル付け）
する。イメージの包含点は、同じ強さの値の隣接点によ
り連結されるものである。１つの対象物は、その周部が
強さ範囲の遷移となる領域として定義される。対象物の
ラベル付けのこのプロセスは、有限数の対象物をもたら
す結果となる。各対象物は、その空間的場所、その周
囲、その面積、そのコンパクトさ、その長さおよび幅、
対象物により囲まれた対象物数（対象物内の対象物
数）、および他の対象物に対する対象物の近似性により
特徴付けられる。対象物の連続性データを用いて、ハン
ダ条部の一致、汚染物の存在、接続の組織測定を評価す
る（過度に粗い表面は、一般に対象物が性格において非
常にコンパクトである領域内の対象物ラベルの増加した
密度により特徴付けられる）。監視されないセグメント
化データ１４４の結果は、ルールに基くカテゴリ選択１
５０および円形特徴の識別１４６へ送られる。監視され
ないセグメント化データ１４４により確立される如き非
常にコンパクトな対象物が円形特徴の特徴であり、円形
特徴はピット、空隙および下垂の如きハンダ欠陥を表わ
す。円形特徴の識別１４６が、ユーザにより欠陥である
と定義された予め定めたサイズ内の円形特徴の対象物候
補を検査する。結果として得る円形特徴候補１４８は、
ルールに基くカテゴリ選択１５０操作へ送られる。
【００３２】電子モジュール２０において使用される各
デバイスは定義された構成要素サイズおよび公差を有す
る。更に、各タイプのデバイスは、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２
０００Ａに記載される如き検査の予め定めた検査基準を
有する。ルールに基くカテゴリ選択１５０は、印刷回路
板６８自体を含む電子モジュール２０の印刷回路板６８
（図３）における種々のデバイスに対する複数のセット
のルールを含み、これらデバイスは半導体デバイス、コ
ンデンサおよび抵抗のみならずコネクタをも含む。ルー
ルに基くカテゴリ選択１５０からの出力は、データ分析
１７６へ送られる。データ分析１７６は、ハンダ接続お
よび印刷回路板の種々の特徴属性の複数のセットの分析
を含む。データ分析１７６からの出力はエキスパート・
システム１８８へ送られる。エキスパート・システム１
８８は、データ分析１７６の結果に対する複数のセット
の判定レベルを含む。エキスパート・システム１８８か
らの出力は、合格２５８または不良２６０を示す検査結
果１９０を生じる（図１６）。
デバイスは定義された構成要素サイズおよび公差を有す
る。更に、各タイプのデバイスは、ＭＩＬ−ＳＴＤ−２
０００Ａに記載される如き検査の予め定めた検査基準を
有する。ルールに基くカテゴリ選択１５０は、印刷回路
板６８自体を含む電子モジュール２０の印刷回路板６８
（図３）における種々のデバイスに対する複数のセット
のルールを含み、これらデバイスは半導体デバイス、コ
ンデンサおよび抵抗のみならずコネクタをも含む。ルー
ルに基くカテゴリ選択１５０からの出力は、データ分析
１７６へ送られる。データ分析１７６は、ハンダ接続お
よび印刷回路板の種々の特徴属性の複数のセットの分析
を含む。データ分析１７６からの出力はエキスパート・
システム１８８へ送られる。エキスパート・システム１
８８は、データ分析１７６の結果に対する複数のセット
の判定レベルを含む。エキスパート・システム１８８か
らの出力は、合格２５８または不良２６０を示す検査結
果１９０を生じる（図１６）。
【００３３】次に図１０において、ルールに基くカテゴ
リ選択１５０のフローチャートが示される。５つのデー
タ入力は、監視されたセグメント化データ１３６、監視
されないセグメント化データ１４４、構成要素連結境界
位置１３２、円形特徴候補１４８、およびＰＣＢモジュ
ール・データベース１２９である。セレクタ１５５は、
このデータをテスト中の特定のデバイスまたは印刷回路
板６８に対するルール１５６〜１７２のいずれかのセッ
トへ送る。この入力データがルールのセットに関連しな
ければ、データは識別され検査システム１０の演算子へ
送られる誤りのあるデータ１７４として宣言される。
リ選択１５０のフローチャートが示される。５つのデー
タ入力は、監視されたセグメント化データ１３６、監視
されないセグメント化データ１４４、構成要素連結境界
位置１３２、円形特徴候補１４８、およびＰＣＢモジュ
ール・データベース１２９である。セレクタ１５５は、
このデータをテスト中の特定のデバイスまたは印刷回路
板６８に対するルール１５６〜１７２のいずれかのセッ
トへ送る。この入力データがルールのセットに関連しな
ければ、データは識別され検査システム１０の演算子へ
送られる誤りのあるデータ１７４として宣言される。
【００３４】印刷回路板のルール１７２は、ルール選択
の階層を持たないルール１５６〜１７２のセット内の唯
１つのセットである。本例は、標識（回路図に対するデ
バイスの照合を記号的に示す文字列）のない電子モジュ
ール２０に対する検査を行い、従って印刷回路板面は検
査システム１０により検査される均一な光学濃度（一定
の反射率）を呈する。印刷回路板６８の表面反射率は、
多層印刷回路板の頂部層および内層の両印刷回路板トラ
ックの関数である。印刷回路板トラックの場所は、ＰＣ
Ｂモジュール・データベース１２９内に定義されて、カ
メラ２４、３４により取得されるイメージの監視された
セグメント化データ１３６及び監視されないセグメント
化データ１４４におけるその存在を関連付けるため、検
査プログラム５２によりテンプレートとして使用され
る。印刷回路板としてにより指示される予め定めた領域
内で、印刷回路板６８は通常の欠陥のない状況を表わす
表面反射率の均一性について検査される。印刷回路板６
８上の異物の存在は反射率の増減として検出されるコン
トラスト差を呈することになり、反射率における増加は
ハンダの飛沫（ブリッジを含む）、酸化物、斑点、露出
したファイバ、層剥離により生じ、反射率の減少は回路
板の黒焦げあるいは泡形成により生じる。検査システム
１０により見出された全ての非均一性の位置は、電子モ
ジュール２０の検査終了と同時にユーザに伝えられる。
検査システム１０の更なる特徴は、印刷回路板６８の欠
陥の検査のため行われるテンプレート・マッチング操作
の故に、印刷回路板トラックの寸法的一致について検査
するその能力である。印刷回路板トラックの寸法的不一
致は、予期されるものに対する反射率の変化の故に欠陥
として検出される。検査システム１０は、マーキングが
ＰＣＢモジュール・データベース内で空間的および寸法
的に同定されることを前提として、マーキングにより印
刷回路板６８を検査するため使用することができ、ある
いは検査システム１０に組込まれた米国マサチューセッ
ツ州ＮｅｅｄｈａｍのＣｏｇｎｅｘ社製のモデル３４０
０の如き文字認識サブシステムが欠陥の場所として混同
しないように印刷回路板６８に対する人間が付したマー
キングを識別することになる。印刷回路板ルールの選択
１７２はデータ分析１７６（図９）へ送られ、ここで反
射率分析が行われる。
の階層を持たないルール１５６〜１７２のセット内の唯
１つのセットである。本例は、標識（回路図に対するデ
バイスの照合を記号的に示す文字列）のない電子モジュ
ール２０に対する検査を行い、従って印刷回路板面は検
査システム１０により検査される均一な光学濃度（一定
の反射率）を呈する。印刷回路板６８の表面反射率は、
多層印刷回路板の頂部層および内層の両印刷回路板トラ
ックの関数である。印刷回路板トラックの場所は、ＰＣ
Ｂモジュール・データベース１２９内に定義されて、カ
メラ２４、３４により取得されるイメージの監視された
セグメント化データ１３６及び監視されないセグメント
化データ１４４におけるその存在を関連付けるため、検
査プログラム５２によりテンプレートとして使用され
る。印刷回路板としてにより指示される予め定めた領域
内で、印刷回路板６８は通常の欠陥のない状況を表わす
表面反射率の均一性について検査される。印刷回路板６
８上の異物の存在は反射率の増減として検出されるコン
トラスト差を呈することになり、反射率における増加は
ハンダの飛沫（ブリッジを含む）、酸化物、斑点、露出
したファイバ、層剥離により生じ、反射率の減少は回路
板の黒焦げあるいは泡形成により生じる。検査システム
１０により見出された全ての非均一性の位置は、電子モ
ジュール２０の検査終了と同時にユーザに伝えられる。
検査システム１０の更なる特徴は、印刷回路板６８の欠
陥の検査のため行われるテンプレート・マッチング操作
の故に、印刷回路板トラックの寸法的一致について検査
するその能力である。印刷回路板トラックの寸法的不一
致は、予期されるものに対する反射率の変化の故に欠陥
として検出される。検査システム１０は、マーキングが
ＰＣＢモジュール・データベース内で空間的および寸法
的に同定されることを前提として、マーキングにより印
刷回路板６８を検査するため使用することができ、ある
いは検査システム１０に組込まれた米国マサチューセッ
ツ州ＮｅｅｄｈａｍのＣｏｇｎｅｘ社製のモデル３４０
０の如き文字認識サブシステムが欠陥の場所として混同
しないように印刷回路板６８に対する人間が付したマー
キングを識別することになる。印刷回路板ルールの選択
１７２はデータ分析１７６（図９）へ送られ、ここで反
射率分析が行われる。
【００３５】再び図１０において、電子モジュール２０
で使用される各デバイスは、定義された構成要素タイ
プ、サイズおよび公差を有する。更に、先に指摘したよ
うに、各タイプのデバイスはＭＩＬ−ＳＴＤ−２０００
Ａにより規定される如き検査のための予め定めた検査基
準を有する。この定義は、コンピュータ４６およびアク
セレレータ・プロセッサ４７により数学的に比較される
多数の一義的なルール・セット１５６〜１７０を構成す
る。またハンダ・パッド６６に被着されたハンダ体積６
４（図３）は一定であり、ハンダ・パッド６６の区画内
の中心に置かれたデバイス連結境界について決定され
る。デバイスがパッドに対して中心に配置されない時
は、ハンダ条部のトポロジ特徴が異なることになる。こ
の状況に対処するため、データ分析１７６（図１５）お
よびエキスパート・システム１８８（図１６）に対する
判定プロセスを定義する更に別のルールのサブセット
は、リード付きおよび軸型デバイス１５１に対するリー
ド位置に基くルール選択、リードレス抵抗１５２に対す
る構成要素サイズに基くルール選択、リードレス・コン
デンサ・デバイス１５３に対する構成要素サイズに基く
ルール選択、および他のデバイス１５４に対するルール
選択である。
で使用される各デバイスは、定義された構成要素タイ
プ、サイズおよび公差を有する。更に、先に指摘したよ
うに、各タイプのデバイスはＭＩＬ−ＳＴＤ−２０００
Ａにより規定される如き検査のための予め定めた検査基
準を有する。この定義は、コンピュータ４６およびアク
セレレータ・プロセッサ４７により数学的に比較される
多数の一義的なルール・セット１５６〜１７０を構成す
る。またハンダ・パッド６６に被着されたハンダ体積６
４（図３）は一定であり、ハンダ・パッド６６の区画内
の中心に置かれたデバイス連結境界について決定され
る。デバイスがパッドに対して中心に配置されない時
は、ハンダ条部のトポロジ特徴が異なることになる。こ
の状況に対処するため、データ分析１７６（図１５）お
よびエキスパート・システム１８８（図１６）に対する
判定プロセスを定義する更に別のルールのサブセット
は、リード付きおよび軸型デバイス１５１に対するリー
ド位置に基くルール選択、リードレス抵抗１５２に対す
る構成要素サイズに基くルール選択、リードレス・コン
デンサ・デバイス１５３に対する構成要素サイズに基く
ルール選択、および他のデバイス１５４に対するルール
選択である。
【００３６】図１１において、リード付きおよび軸型デ
バイス１５１に対するリード位置に基くルール選択は、
本例においては、ハンダ・パッド６６（図３）に対する
デバイス連結の特定位置を反映する３つの一義的なサブ
セットのルールを有する。これらは、ハンダ・パッド１
９４に対して中心位置の左方の構成要素連結境界位置、
ハンダ・パッド１９６に対して中心の構成要素連結境界
位置、ハンダ・パッド１９８に対して中心位置の右方の
構成要素連結境界位置である。別のサブセットのルー
ル、即ち構成要素２００がないことの検査は、ＰＣＢモ
ジュール・データベース１２９により送られる時構成要
素がないことの検証を必要とする状況のため存在する。
構成要素２００がないことの検査は、デバイスの存在し
ないことを検証するのみならず、ハンダのブリッジ、下
垂および汚染物質の如き特定の欠陥についても検査す
る。誤りのあるデータ２０２は、不一致データに対する
トラップである。サブセットのルールを選択するセレク
タ１９１に続いて、実行はリード付きおよび軸型デバイ
ス１９２に対するリード曲げ位置に基くルール選択へ進
む。
バイス１５１に対するリード位置に基くルール選択は、
本例においては、ハンダ・パッド６６（図３）に対する
デバイス連結の特定位置を反映する３つの一義的なサブ
セットのルールを有する。これらは、ハンダ・パッド１
９４に対して中心位置の左方の構成要素連結境界位置、
ハンダ・パッド１９６に対して中心の構成要素連結境界
位置、ハンダ・パッド１９８に対して中心位置の右方の
構成要素連結境界位置である。別のサブセットのルー
ル、即ち構成要素２００がないことの検査は、ＰＣＢモ
ジュール・データベース１２９により送られる時構成要
素がないことの検証を必要とする状況のため存在する。
構成要素２００がないことの検査は、デバイスの存在し
ないことを検証するのみならず、ハンダのブリッジ、下
垂および汚染物質の如き特定の欠陥についても検査す
る。誤りのあるデータ２０２は、不一致データに対する
トラップである。サブセットのルールを選択するセレク
タ１９１に続いて、実行はリード付きおよび軸型デバイ
ス１９２に対するリード曲げ位置に基くルール選択へ進
む。
【００３７】次に図１２において、リード付きおよび軸
型デバイス１９２に対するリード曲げ位置に基くルール
選択に進入すると同時に、データは最初にリード曲げ位
置の評価２０４へ送られる。リード曲げ位置の評価２０
４は、曲げ特徴と対応する非常に急な角度を呈するトポ
ロジ・データを調べることにより、デバイスのリード曲
げについて探索する。この曲げは既知の寸法に形成さ
れ、従って曲げは検査システム１０に対する予期し得る
特徴を呈することになる。リード曲げ位置が見出される
と、セレクタ２０６は、ハンダ・パッドに対するリード
曲げの場所に依存して一義的である予期した場所に対し
て正にシフトされたリード曲げ２０８、中心の予期した
場所にシフトされたリード曲げ２１０、および予期した
場所に対して負にシフトされたリード曲げ２１２を含む
３つのサブセットのルールの１つの実行に移る。完了と
同時に、セレクタ２０６がデータ分析１７６ルーチンへ
進む。矛盾したデータが存在するならば、誤りのあるデ
ータ２１４が選択され、ルーチンはセレクタ２０６を経
てデータ分析１７６へ進む。
型デバイス１９２に対するリード曲げ位置に基くルール
選択に進入すると同時に、データは最初にリード曲げ位
置の評価２０４へ送られる。リード曲げ位置の評価２０
４は、曲げ特徴と対応する非常に急な角度を呈するトポ
ロジ・データを調べることにより、デバイスのリード曲
げについて探索する。この曲げは既知の寸法に形成さ
れ、従って曲げは検査システム１０に対する予期し得る
特徴を呈することになる。リード曲げ位置が見出される
と、セレクタ２０６は、ハンダ・パッドに対するリード
曲げの場所に依存して一義的である予期した場所に対し
て正にシフトされたリード曲げ２０８、中心の予期した
場所にシフトされたリード曲げ２１０、および予期した
場所に対して負にシフトされたリード曲げ２１２を含む
３つのサブセットのルールの１つの実行に移る。完了と
同時に、セレクタ２０６がデータ分析１７６ルーチンへ
進む。矛盾したデータが存在するならば、誤りのあるデ
ータ２１４が選択され、ルーチンはセレクタ２０６を経
てデータ分析１７６へ進む。
【００３８】次に図１３において、リードレス抵抗１５
２に対する構成要素サイズに基くルール選択が前の選択
手順（図１０）から選択されると、本例のデータは、こ
れが本例の電子モジュール２０において使用される唯１
つのサイズであるため、セレクタ２１６によりリードレ
ス抵抗デバイス・サイズＡ２１８へ送られる。構成要素
なしが宣言されるならば、セレクタ２１６は構成要素な
し２２０を調べるためデータを送る。矛盾データが見出
されるならば、誤りのあるデータ２２２が選択される。
サブセットのルールの選択と同時に、実行はデータ分析
１７６へ進む。次に図１４において、リードレス・コン
デンサ・デバイス１５３に対する構成要素サイズに基く
ルール選択が前の選択手順（図１０）から選択される
と、サブセットのルールの更なる選択がセレクタ２２４
によるデバイスのサイズに基いて起生する。本例は、電
子モジュール２０において遭遇し得るコンデンサ・サイ
ズと関連する５つのサイズの関連するルールのサブセッ
ト２２６〜２３４を有する。この状態が宣言される時、
更に別のサブセットのルールである構成要素なしの検査
２３６がセレクタ２２４により選択される。矛盾データ
に遭遇するならば、誤りのあるデータ２３８が選択され
る。選択されたサブセットのルールの終了と同時に、実
行はデータ分析１７６へ進む。
２に対する構成要素サイズに基くルール選択が前の選択
手順（図１０）から選択されると、本例のデータは、こ
れが本例の電子モジュール２０において使用される唯１
つのサイズであるため、セレクタ２１６によりリードレ
ス抵抗デバイス・サイズＡ２１８へ送られる。構成要素
なしが宣言されるならば、セレクタ２１６は構成要素な
し２２０を調べるためデータを送る。矛盾データが見出
されるならば、誤りのあるデータ２２２が選択される。
サブセットのルールの選択と同時に、実行はデータ分析
１７６へ進む。次に図１４において、リードレス・コン
デンサ・デバイス１５３に対する構成要素サイズに基く
ルール選択が前の選択手順（図１０）から選択される
と、サブセットのルールの更なる選択がセレクタ２２４
によるデバイスのサイズに基いて起生する。本例は、電
子モジュール２０において遭遇し得るコンデンサ・サイ
ズと関連する５つのサイズの関連するルールのサブセッ
ト２２６〜２３４を有する。この状態が宣言される時、
更に別のサブセットのルールである構成要素なしの検査
２３６がセレクタ２２４により選択される。矛盾データ
に遭遇するならば、誤りのあるデータ２３８が選択され
る。選択されたサブセットのルールの終了と同時に、実
行はデータ分析１７６へ進む。
【００３９】次に図１５には、トポロジ分析１８０、反
射率分析１８２および表面組織分析１８４からなる実施
されるデータ分析１７６の機能のフローチャートが示さ
れる。各ルールのサブセットは、検査中の接続を記述す
る１組の望ましいパラメータを有する。ルールのサブセ
ット内のパラメータは、構成要素のサイズ、ハンダの予
期される体積、接続のトポロジ、ハンダおよび印刷回路
板の表面反射率、およびハンダ接続の表面特性に関す
る。このパラメータは、イメージの組合わされた情報内
容、即ちトポロジおよび反射率として分析される。組織
の情報は、取出されたトポロジ・データにより伝達され
る。誤りのあるデータ１８６は、矛盾した情報に対する
経路である。トポロジ分析１８０は主として、ハンダ条
部を表わすデバイス連結境界に隣接する１０乃至４５°
間にあるはずの面角度の分析を行う。反射率分析１８２
は、特定の反射率範囲が特定の各プロセスに対する良好
なハンダの識別子である故に、特定の反射率についてハ
ンダ条部を検査することを含む。典型的には、高度の鏡
面であるハンダ接続面は、良好なハンダの識別子であ
る。表面組織分析１８４は、ハンダ接続の組織的内容を
検査する。良好なハンダ接続は平滑な表面を有する。組
織は、製造プロセスにおいて接合される表面間の温度の
不一致即ち移動を表示する。組織の情報は、イメージの
閾値に基いて行われた連続性プロセスに固有のものであ
る。連続性アナログにより見出された対象物が多数ある
ことは粗い表面組織の表示であり、この状態は良好なハ
ンダ接続を示さない。また、離散した円形組織は、ハン
ダ接続の下垂、空隙、汚染物あるいはピット形態の欠陥
を表わすものである。
射率分析１８２および表面組織分析１８４からなる実施
されるデータ分析１７６の機能のフローチャートが示さ
れる。各ルールのサブセットは、検査中の接続を記述す
る１組の望ましいパラメータを有する。ルールのサブセ
ット内のパラメータは、構成要素のサイズ、ハンダの予
期される体積、接続のトポロジ、ハンダおよび印刷回路
板の表面反射率、およびハンダ接続の表面特性に関す
る。このパラメータは、イメージの組合わされた情報内
容、即ちトポロジおよび反射率として分析される。組織
の情報は、取出されたトポロジ・データにより伝達され
る。誤りのあるデータ１８６は、矛盾した情報に対する
経路である。トポロジ分析１８０は主として、ハンダ条
部を表わすデバイス連結境界に隣接する１０乃至４５°
間にあるはずの面角度の分析を行う。反射率分析１８２
は、特定の反射率範囲が特定の各プロセスに対する良好
なハンダの識別子である故に、特定の反射率についてハ
ンダ条部を検査することを含む。典型的には、高度の鏡
面であるハンダ接続面は、良好なハンダの識別子であ
る。表面組織分析１８４は、ハンダ接続の組織的内容を
検査する。良好なハンダ接続は平滑な表面を有する。組
織は、製造プロセスにおいて接合される表面間の温度の
不一致即ち移動を表示する。組織の情報は、イメージの
閾値に基いて行われた連続性プロセスに固有のものであ
る。連続性アナログにより見出された対象物が多数ある
ことは粗い表面組織の表示であり、この状態は良好なハ
ンダ接続を示さない。また、離散した円形組織は、ハン
ダ接続の下垂、空隙、汚染物あるいはピット形態の欠陥
を表わすものである。
【００４０】再び図１５において、トポロジ分析１８
０、反射率分析１８２および表面組織分析１８４が終了
すると、結果はエキスパート・システム１８８へ送られ
る。データ分析１７６操作において行われるルールの比
較において、定義された各パラメータ毎に１セットの相
関基準が確立される。ユーザにより定義される前記パラ
メータの予め定めた期待値に対する完全な一致を表示厳
密な相関関係が探される。相関パラメータのセットは、
エキスパート・システム１８８の内部で一緒に検査され
る。エキスパート・システム１８８の分析は、ハンダ接
続の検査結果の信頼度の測定を伝える。この信頼度測定
は、検査結果１９０である合格または不良の判定のため
の基準としてユーザにより選択される。
０、反射率分析１８２および表面組織分析１８４が終了
すると、結果はエキスパート・システム１８８へ送られ
る。データ分析１７６操作において行われるルールの比
較において、定義された各パラメータ毎に１セットの相
関基準が確立される。ユーザにより定義される前記パラ
メータの予め定めた期待値に対する完全な一致を表示厳
密な相関関係が探される。相関パラメータのセットは、
エキスパート・システム１８８の内部で一緒に検査され
る。エキスパート・システム１８８の分析は、ハンダ接
続の検査結果の信頼度の測定を伝える。この信頼度測定
は、検査結果１９０である合格または不良の判定のため
の基準としてユーザにより選択される。
【００４１】次に図１６において、エキスパート・シス
テム１８８の分析は、和の相関基準に正比例する基準測
定を伝送し、この測定は合格２５８または不良２６０の
肯定的な結果に対する基礎を構成する。検査プロセスの
応答は、ユーザの閾値信頼度検査２５６として表わされ
るユーザにより制御される。ユーザの閾値信頼度検査２
５６のためユーザによりセットされる高い値は、相関基
準がユーザ定義閾値と密に一致する時のみ、合格２５８
（即ち、良好なハンダ接続）として分類されるハンダ接
続と対応する。ユーザの閾値信頼度検査２５６の最適条
件は、探索される製造プロセスの一致に依存する。合格
２５８または不良２６０の各結果は、制御下の製造変数
（表１に示す）を監視するよう働く正規化された相関測
定２５４を伴い、このプロセスが制御下にあれば、プロ
セスの安定領域は、合格２５８および不良２６０の結果
の精度を最大化するようにユーザの閾値信頼度検査２５
６に対する最適条件を反映するように確立することがで
きる。
テム１８８の分析は、和の相関基準に正比例する基準測
定を伝送し、この測定は合格２５８または不良２６０の
肯定的な結果に対する基礎を構成する。検査プロセスの
応答は、ユーザの閾値信頼度検査２５６として表わされ
るユーザにより制御される。ユーザの閾値信頼度検査２
５６のためユーザによりセットされる高い値は、相関基
準がユーザ定義閾値と密に一致する時のみ、合格２５８
（即ち、良好なハンダ接続）として分類されるハンダ接
続と対応する。ユーザの閾値信頼度検査２５６の最適条
件は、探索される製造プロセスの一致に依存する。合格
２５８または不良２６０の各結果は、制御下の製造変数
（表１に示す）を監視するよう働く正規化された相関測
定２５４を伴い、このプロセスが制御下にあれば、プロ
セスの安定領域は、合格２５８および不良２６０の結果
の精度を最大化するようにユーザの閾値信頼度検査２５
６に対する最適条件を反映するように確立することがで
きる。
【００４２】再び図１６において、エキスパート・シス
テム１８８は、特徴属性の階層的手順を表わす１セット
のガイドラインを含む。エキスパート・システム１８８
は、第１レベル判断ツリー２４０と、第２レベル判断ツ
リー２４６および第３レベル判断ツリー２５０からな
る。判断ツリーの各レベル内には、各ノードが行われる
特定の評価と対応する１セットのノードが存在する（即
ち、ルール毎に１つのノード）。更に、各ノードは、ノ
ードおよび関連するルールの意義を伝えるユーザが定義
する任意の利得を持ち得る。ユーザが定義する１セット
の重みが与えられると、エキスパート・システムは判断
ツリーの推論において和の相関関数を連続的に解釈す
る。判定レベル当たりの相関関数の測定は、以降の処理
レベルへの進行あるいは終了の基準を構成する。これ
は、第１の検出された終了状態２４４、第２の検出され
た終了状態２４８、および第３の検出された終了状態２
５２の判断点により行われる。判定レベル当たりの発散
する和の相関関数により生じる検出された終了状態から
のＹＥＳは検査中のハンダ接続の異常を伝え、次のステ
ップは不良２６０の結果へ進むことになる。しかし、終
了状態からのＮＯが検出されると、判定レベル当たりの
和の相関関数の伝達結果として、これはこの処理をエキ
スパート・システムの判断ツリー分析の次のレベルへ進
める。エキスパート・システム１８８の最終結果は、合
格２５８または不良２６０の結果である。判断ツリーの
構造は複雑になり得るが、１つの判断ツリーが管理可能
であることが判定され、繰返し所定の検査性能に最適化
し得る。しかし、異なる変数および製造法を用いる製造
プロセスは、判断ツリーの重みレベルの修正を要求す
る。
テム１８８は、特徴属性の階層的手順を表わす１セット
のガイドラインを含む。エキスパート・システム１８８
は、第１レベル判断ツリー２４０と、第２レベル判断ツ
リー２４６および第３レベル判断ツリー２５０からな
る。判断ツリーの各レベル内には、各ノードが行われる
特定の評価と対応する１セットのノードが存在する（即
ち、ルール毎に１つのノード）。更に、各ノードは、ノ
ードおよび関連するルールの意義を伝えるユーザが定義
する任意の利得を持ち得る。ユーザが定義する１セット
の重みが与えられると、エキスパート・システムは判断
ツリーの推論において和の相関関数を連続的に解釈す
る。判定レベル当たりの相関関数の測定は、以降の処理
レベルへの進行あるいは終了の基準を構成する。これ
は、第１の検出された終了状態２４４、第２の検出され
た終了状態２４８、および第３の検出された終了状態２
５２の判断点により行われる。判定レベル当たりの発散
する和の相関関数により生じる検出された終了状態から
のＹＥＳは検査中のハンダ接続の異常を伝え、次のステ
ップは不良２６０の結果へ進むことになる。しかし、終
了状態からのＮＯが検出されると、判定レベル当たりの
和の相関関数の伝達結果として、これはこの処理をエキ
スパート・システムの判断ツリー分析の次のレベルへ進
める。エキスパート・システム１８８の最終結果は、合
格２５８または不良２６０の結果である。判断ツリーの
構造は複雑になり得るが、１つの判断ツリーが管理可能
であることが判定され、繰返し所定の検査性能に最適化
し得る。しかし、異なる変数および製造法を用いる製造
プロセスは、判断ツリーの重みレベルの修正を要求す
る。
【００４３】エキスパート・システム１８８に対する別
の実施例は、ニューラル・ネットワーク２４２の組込み
である。ニューラル・ネットワーク２４２は、第１レベ
ル判断ツリー２４０と平行して動作されて第１の検出さ
れた終了状態２４４の結果を強化する。このような強化
は、検査システム１０に対してフェールセーフが強化さ
れた能力を提供する。ニューラル・ネットワークはま
た、第２レベル判断ツリー２４６および第３レベル判断
ツリー２５０と平行に付設することもできる。ユーザが
重み関数の構成において不当に誤りを導入したならば、
検査システム１０の結果の誤った表示が生じ得る。幾つ
かのニューラル・ネットワークの規範が構成されてき
た。即ち、当業者には周知であるＢａｃｋーＰｒｏｐａ
ｇａｔｉｏｎ、ＮｅｓｔｏｒおよびＡｄａｐｔｉｖｅ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ＴｈｅｏｒｙＴｙｐｅ２である。
選好される規範は、ネットワークのトレーニングの容易
さの故にＮｅｓｔｏｒである。限定数のニューロンで構
成されたネットワークは、第１レベル判断ツリー２４０
で行われる冗長性判断プロセスに適している。第２およ
び第３レベルの判断ツリー２４６、２６０に対しては、
ネットワークは更に多くのニューロンを必要とする。ニ
ューラル・ネットワーク２４２は、コンピュータ４６の
アクセレレータ・セグメント４７に含まれる。
の実施例は、ニューラル・ネットワーク２４２の組込み
である。ニューラル・ネットワーク２４２は、第１レベ
ル判断ツリー２４０と平行して動作されて第１の検出さ
れた終了状態２４４の結果を強化する。このような強化
は、検査システム１０に対してフェールセーフが強化さ
れた能力を提供する。ニューラル・ネットワークはま
た、第２レベル判断ツリー２４６および第３レベル判断
ツリー２５０と平行に付設することもできる。ユーザが
重み関数の構成において不当に誤りを導入したならば、
検査システム１０の結果の誤った表示が生じ得る。幾つ
かのニューラル・ネットワークの規範が構成されてき
た。即ち、当業者には周知であるＢａｃｋーＰｒｏｐａ
ｇａｔｉｏｎ、ＮｅｓｔｏｒおよびＡｄａｐｔｉｖｅ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ＴｈｅｏｒｙＴｙｐｅ２である。
選好される規範は、ネットワークのトレーニングの容易
さの故にＮｅｓｔｏｒである。限定数のニューロンで構
成されたネットワークは、第１レベル判断ツリー２４０
で行われる冗長性判断プロセスに適している。第２およ
び第３レベルの判断ツリー２４６、２６０に対しては、
ネットワークは更に多くのニューロンを必要とする。ニ
ューラル・ネットワーク２４２は、コンピュータ４６の
アクセレレータ・セグメント４７に含まれる。
【００４４】以上で望ましい実施態様の記述を終わる。
しかし、当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱
することなく多くの変更および修正が明らかであろう。
従って、本発明の範囲は頭書の特許請求の範囲によって
のみ限定されるべきものである。
しかし、当業者には、本発明の趣旨および範囲から逸脱
することなく多くの変更および修正が明らかであろう。
従って、本発明の範囲は頭書の特許請求の範囲によって
のみ限定されるべきものである。
【図１】電子モジュールを自動的に検査する装置を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】Ｚ１軸およびＺ２軸に沿って配置された暗視野
照明源および明視野照射源を有する、図１に示された５
つの軸の位置決めテーブルを示す斜視図である。
照明源および明視野照射源を有する、図１に示された５
つの軸の位置決めテーブルを示す斜視図である。
【図３】Ａは、ハンダにより印刷回路板上のハンダ・パ
ッドに対して取付けられた面実装リード・デバイスの拡
大部分の斜視図である。Ｂは、ハンダにより印刷回路板
上のハンダ・パッドに対して取付けられた面実装リード
・デバイスの拡大部分の平面図である。
ッドに対して取付けられた面実装リード・デバイスの拡
大部分の斜視図である。Ｂは、ハンダにより印刷回路板
上のハンダ・パッドに対して取付けられた面実装リード
・デバイスの拡大部分の平面図である。
【図４】Ａは、ハンダによりハンダ・パッドに対して取
付けられた面実装された無リード・デバイスの拡大部分
の斜視図である。Ｂは、ハンダによりハンダ・パッドに
対して取付けられた面実装された無リード・デバイスの
拡大部分の斜視図である。
付けられた面実装された無リード・デバイスの拡大部分
の斜視図である。Ｂは、ハンダによりハンダ・パッドに
対して取付けられた面実装された無リード・デバイスの
拡大部分の斜視図である。
【図５】リング・ランプが連続的に給電される時の暗視
野照明反射光パターンを示す図である。
野照明反射光パターンを示す図である。
【図６】明視野照射の反射光パターンを示す図である。
【図７】リング・ランプが個々に電力ストローブされる
時の暗視野照明反射光パターンを示す図である。
時の暗視野照明反射光パターンを示す図である。
【図８】図１の装置内部のコンピュータにより実行され
る検査プログラムを図９と共に示すフローチャートであ
る。
る検査プログラムを図９と共に示すフローチャートであ
る。
【図９】図１の装置内部のコンピュータにより実行され
る検査プログラムを図８と共に示すフローチャートであ
る。
る検査プログラムを図８と共に示すフローチャートであ
る。
【図１０】図９のフローチャートに示されたルールに基
くカテゴリ選択ルーチンを示すフローチャートである。
くカテゴリ選択ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示されたリードおよび軸型デバイス
に対するリード位置に基くルール選択を示すフローチャ
ートである。
に対するリード位置に基くルール選択を示すフローチャ
ートである。
【図１２】図１１に示された如きリードおよび軸型デバ
イスに対するリード曲げ位置に基くルール選択を示すフ
ローチャートである。
イスに対するリード曲げ位置に基くルール選択を示すフ
ローチャートである。
【図１３】図１０に示された如き無リード抵抗に対する
構成要素サイズに基くルール選択を示すフローチャート
である。
構成要素サイズに基くルール選択を示すフローチャート
である。
【図１４】図１０に示された如き無リード・コンデンサ
・デバイスに対する構成要素サイズに基くルール選択を
示すフローチャートである。
・デバイスに対する構成要素サイズに基くルール選択を
示すフローチャートである。
【図１５】図１０のフローチャートにおいて選択された
ルールの各々に対するデータ分析ルーチンを示すフロー
チャートである。
ルールの各々に対するデータ分析ルーチンを示すフロー
チャートである。
【図１６】図９および図１５に示された如きエキスパー
ト・システムを示すフローチャートである。
ト・システムを示すフローチャートである。
１０ 自動視野検査システム １１ ５軸の位置決めテーブル １２ 手動ジョイスティック制御部 １４ 位置決めテーブル・コントローラ １５ Ｙ軸 １６ Ｘ軸 １８ 回転装置 １９ Ｚ１軸 ２０ 電子モジュール ２１ Ｚ２軸 ２２ 暗視野照明源 ２４ ソリッドステート２次元アレイ・センサ・カメラ
Ａ ２６ レンズ ２８ リング・ランプ ３０ リング・ランプ電源 ３２ 明視野照射源 ３４ ソリッドステート２次元アレイ・センサ・カメラ
Ｂ ３６ レンズ ３８ 部分反射ミラー ４０ 微細光ファイバ・リング・ランプ ４１ 光ファイバ・ケーブル ４２ ランプ ４４ ビデオ・フレーム・グラバー ４６ コンピュータ ４７ アクセレレータ・プロセッサ ４８ 表示モニター ５０ プリンタ
Ａ ２６ レンズ ２８ リング・ランプ ３０ リング・ランプ電源 ３２ 明視野照射源 ３４ ソリッドステート２次元アレイ・センサ・カメラ
Ｂ ３６ レンズ ３８ 部分反射ミラー ４０ 微細光ファイバ・リング・ランプ ４１ 光ファイバ・ケーブル ４２ ランプ ４４ ビデオ・フレーム・グラバー ４６ コンピュータ ４７ アクセレレータ・プロセッサ ４８ 表示モニター ５０ プリンタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケヴィン・アール・デーリー アメリカ合衆国マサチューセッツ州01775, ストー，ワイルドウッド・ロード 67 (72)発明者 ブライアン・エル・ホエイレン アメリカ合衆国マサチューセッツ州01519, グラフトン，ノース・ストリート 106 (72)発明者 カン・ホン アメリカ合衆国マサチューセッツ州01721, アシュランド，ヴォイジャーズ・レーン 94 (72)発明者 ジョージ・ビー・ジョーンズ アメリカ合衆国マサチューセッツ州01775, ストー，ワイルドウッド・ロード 28
Claims (57)
- 【請求項１】 電子モジュールの検査を行う装置におい
て、 前記検査中前記モジュールの位置決めを行う手段と、 前記モジュールを照射するため該モジュール上方の前記
位置決め手段に従って配置される第１の光源手段と、 前記第１の光源手段の上方に配置され、該第１の光源か
らの反射光の強さを検出して第１のイメージを得る第１
の検出手段と、 前記モジュールを照射するため該モジュール上方の前記
位置決め手段に従って配置される第２の光源手段と、 前記第２の光源手段の上方に配置され、該第２の光源か
らの反射光の強さを検出して第２のイメージを得る第２
の検出手段と、 前記第１のイメージを、前記第１の光源手段および前記
第１の検出手段から結果として生じる不均一性について
補償し、前記第２のイメージを、前記第２の光源手段お
よび前記第２の検出手段から結果として生じる不均一性
について補償する処理手段と、 前記処理手段に含まれて、前記第１のイメージおよび前
記第２のイメージにおける２次元の強さの転換を行って
前記モジュールの３次元特徴を確立する手段と、 前記処理手段に含まれて、前記３次元特徴および前記反
射光の強さを分析して前記モジュールの状態を判定する
手段と、を設けてなる検査装置。 - 【請求項２】 前記位置決め手段が、前記モジュールを
Ｘ軸およびＹ軸の方向に移動させる手段を含む請求項１
記載の装置。 - 【請求項３】 前記位置決め手段が、前記モジュールを
円形方向に運動させる手段を含む請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 前記第１の光源手段が、前記モジュール
の平坦でない表面に対して暗視野照明を提供する手段を
含む請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記第２の光源手段が、前記モジュール
の平坦な表面に対して明視野照明を提供する手段を含む
請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記第１のイメージおよび前記第２のイ
メージを得るための前記手段が、該第１のイメージおよ
び該第２のイメージを前記処理手段へ転送する手段を含
む請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 前記補償手段が更に、前記第１のイメー
ジを前記第１の光源手段からの影について補償する手段
を含む請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 ２次元の強さ転換を行う前記手段が、前
記強さの転換から表面角度表現への変換を含む請求項１
記載の装置。 - 【請求項９】 ２次元の転換を行う前記手段が、前記３
次元特徴を確立するため、勾配の分析、構成要素連結境
界の検出、監視されたセグメント化、監視されないセグ
メント化、および前記第１のイメージおよび前記第２の
イメージにおける円形特徴の識別を行う手段を含む請求
項１記載の装置。 - 【請求項１０】 前記３次元特徴を分析する前記手段
が、前記確立された３次元特徴を予め定めた３次元特徴
の基準と比較する手段を含む請求項１記載の装置。 - 【請求項１１】 前記分析手段が更に、複数の判定レベ
ルを有するエキスパート・システムを含む請求項９記載
の装置。 - 【請求項１２】 前記分析手段が、ニューラル・ネット
ワーク手段を有するエキスパート・システムを含む請求
項１０記載の装置。 - 【請求項１３】 前記３次元特徴を分析する前記手段
が、前記モジュールのハンダ接続、構成要素および印刷
回路材料の欠陥状態を判定する手段を含む請求項１記載
の装置。 - 【請求項１４】 前記第１の光源手段が複数のリング・
ランプを含む請求項１記載の装置。 - 【請求項１５】 前記処理手段により生成される制御信
号に従って前記複数のリング・ランプの各々を個々に付
勢する手段を更に設ける請求項１４記載の装置。 - 【請求項１６】 前記処理手段により生成される制御信
号に従って、前記リング・ランプを同時に付勢する手段
を更に設ける請求項１４記載の装置。 - 【請求項１７】 自動視覚検査システムにおいて、 該自動視覚検査システムの動作を制御するコンピュータ
手段と、 前記コンピュータ手段からの指令信号に従って検査中モ
ジュールを位置決めするための複数の調整自在な軸を有
する位置決めテーブルと、 前記モジュールの上方に配置されて前記モジュールの平
坦でない表面を照射する暗視野照明手段と、 前記暗視野照明手段の上方に配置され、前記位置決めテ
ーブルの第１のＺ軸に取付けられて前記モジュールから
の反射光の強さを検出して第１のイメージを得る第１の
カメラと、 前記モジュールの上方で前記暗視野照明手段に隣接して
配置されて、該モジュールの平坦面を照射する明視野照
明手段と、 前記明視野照明手段の上方で前記位置決めテーブルの第
２のＺ軸に取付けられて、前記モジュールからの反射光
の強さを検出して第２のイメージを得る第２のカメラ
と、 前記コンピュータ手段の内部にあって、前記第１のイメ
ージを前記暗視野照明手段および前記第１のカメラから
の不均一性について補償し、前記第２のイメージを前記
明視野照明手段および前記第２のカメラから結果として
生じる不均一性について補償する処理手段と、 前記処理手段に含まれて、前記第１のイメージおよび前
記第２のイメージにおける２次元の転換を行って前記モ
ジュールの３次元特徴を確立する手段と、 前記確立された３次元特徴を予め定めた３次元特徴の基
準と比較する手段と、 前記比較手段の結果を分析して前記モジュールにおける
欠陥を検出するエキスパート・システム手段と、を設け
てなるシステム。 - 【請求項１８】 複数の調整可能軸を有する前記位置決
めテーブルが、前記モジュールをＸ軸およびＹ軸の方向
に運動させる手段を含む請求項１７記載の自動視覚検査
システム。 - 【請求項１９】 複数の調整可能軸を有する前記位置決
めテーブルが、前記モジュールを円形方向に運動させる
手段を含む請求項１７記載の自動視覚検査システム。 - 【請求項２０】 前記第１のイメージおよび前記第２の
イメージを取得する前記手段が、前記第１のイメージお
よび前記第２のイメージを前記コンピュータ手段に転送
する手段を含む請求項１７記載の自動視覚検査システ
ム。 - 【請求項２１】 前記補償手段が更に、前記第１のイメ
ージを前記暗視野照明手段からの影について補償する手
段を含む請求項１７記載の自動視覚検査システム。 - 【請求項２２】 ２次元の強さ転換を行う前記手段が、
前記強さの転換の表面角度表現への変換を含む請求項１
７記載の自動視覚検査システム。 - 【請求項２３】 ２次元の転換を行う前記手段が、前記
３次元特徴を確立するため、勾配の分析、構成要素連結
境界の検出、監視されたセグメント化、監視されないセ
グメント化、および前記第１のイメージおよび前記第２
のイメージにおける円形特徴の識別を行う手段を含む請
求項１７記載の自動視覚検査システム。 - 【請求項２４】 前記エキスパート・システム手段が複
数の判定レベルを含む請求項１７記載の自動視覚検査シ
ステム。 - 【請求項２５】 前記エキスパート・システム手段がニ
ューラル・ネットワーク手段を含む請求項１７記載の自
動視覚検査システム。 - 【請求項２６】 前記エキスパート・システムが、前記
モジュールのハンダ接続、構成要素および印刷回路材料
の欠陥状態を判定する請求項１７記載の自動視覚検査シ
ステム。 - 【請求項２７】 前記暗視野照明手段が複数のリング・
ランプを含む請求項１７記載の自動視覚検査システム。 - 【請求項２８】 前記コンピュータ手段により生成され
る制御信号に従って前記複数のリング・ランプの各々を
個々に付勢する手段を更に設ける請求項２７記載の自動
視覚検査システム。 - 【請求項２９】 前記コンピュータ手段により生成され
る制御信号に従って、前記リング・ランプを同時に付勢
する手段を更に設ける請求項２７記載の自動視覚検査シ
ステム。 - 【請求項３０】 電子モジュールの検査方法において、 前記検査のため、複数の軸を有する位置決め手段を用い
て前記モジュールを位置決めし、 第１の光源で前記モジュールを照射し、 第１のイメージを得るため、第１の検出手段により前記
第１の光源からの反射光の強さを検出し、 前記検査のため前記モジュールを再配置し、 第２の光源で前記モジュールを照射し、 第２のイメージを得るため、第２の検出手段により前記
第２の光源からの反射光の強さを検出し、 処理手段において、前記第１のイメージを前記第１の光
源および前記第１の検出手段を結果として生じる不均一
性について補償し、前記第２のイメージを前記第２の光
源および前記第２の検出手段から結果として生じる不均
一性について補償し、 前記第１のイメージおよび前記第２のイメージにおける
２次元の強さ転換を処理して、前記モジュールの３次元
特徴を確立し、 前記処理手段において、前記３次元特徴および前記反射
光の強さを分析して前記モジュールの状態を判定する、
ステップを含む方法。 - 【請求項３１】 前記モジュールを位置決めする前記ス
テップが、Ｘ軸およびＹ軸方向に前記モジュールを運動
させることを含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３２】 前記モジュールを位置決めする前記ス
テップが、前記モジュールを円形方向に運動させること
を含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３３】 前記モジュールを第１の光源で照射す
る前記ステップが、暗視野照明を前記モジュールの表面
に対して提供することを含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３４】 前記モジュールを第２の光源で照射す
る前記ステップが、明視野照明を前記モジュールの表面
に対して提供することを含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３５】 前記第１のイメージおよび前記第２の
イメージを取得する前記ステップが、該第１のイメージ
および該第２のイメージを処理手段へ転送するステップ
を含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３６】 前記補償ステップが更に、前記第１の
イメージを前記第１の光源からの影について補償するス
テップを含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３７】 ２次元の強さの転換を行う前記ステッ
プが、該強さの転換を表面角度表現に変換するステップ
を含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３８】 ２次元特徴の転換を行う前記ステップ
が、勾配の分析、構成要素連結境界の検出、監視された
セグメント化、監視されないセグメント化、および前記
第１のイメージおよび前記第２のイメージにおける円形
特徴の識別を行い前記３次元特徴を確立するステップを
含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項３９】 前記３次元特徴を分析する前記ステッ
プが、前記確立された３次元特徴を予め定めた３次元特
徴基準と比較するステップを含む請求項３０記載の方
法。 - 【請求項４０】 前記確立された３次元特徴を予め定め
た３次元の基準に分析する前記ステップが、複数の判定
レベルを含むエキスパート・システムを使用するステッ
プを含む請求項３９記載の方法。 - 【請求項４１】 前記確立された３次元特徴を予め定め
た３次元の基準に分析する前記ステップが、ニューラル
・ネットワーク手段を含むエキスパート・システムを使
用するステップを含む請求項３９記載の方法。 - 【請求項４２】 前記モジュールの状態を判定する前記
ステップが、デバイス、ハンダ接続および印刷回路材料
における欠陥状態を検出することを含む請求項３０記載
の方法。 - 【請求項４３】 前記モジュールを第１の光源で照射す
る前記ステップが、複数のリング・ランプを有する前記
第１の光源を含む請求項３０記載の方法。 - 【請求項４４】 前記モジュールを複数のリング・ラン
プで照射する前記ステップが、前記処理手段からの制御
信号に従って前記リング・ランプの各々を個々に付勢す
るステップを更に含む請求項４３記載の方法。 - 【請求項４５】 電子モジュールを自動視覚検査システ
ムを用いて検査する方法において、 前記視覚検査システムの動作をコンピュータ手段で制御
し、 前記コンピュータ手段から複数の調整可能軸を有する位
置決めテーブルに対する指令信号に従って検査中モジュ
ールを位置決めし、 前記モジュールの平坦でない表面を該モジュール上方に
配置された暗視野照明手段で照射し、 前記モジュールからの反射光の強さを検出して、前記暗
視野照明手段上方に配置され前記位置決めテーブルの第
１のＺ軸に取付けられた第１のカメラを用いて第１のイ
メージを得、 前記モジュール上方で前記暗視野照明手段に隣接して配
置された明視野照明手段で前記モジュールの平坦面を照
射し、 前記モジュールからの反射光の強さを検出して、前記明
視野照明手段上方に配置され前記位置決めテーブルの第
２のＺ軸に取付けられた第２のカメラを用いて第２のイ
メージを得、 前記コンピュータ手段内の処理手段により、前記第１の
イメージを、前記暗視野照明手段および前記第１のカメ
ラからの不均一性について補償し、前記第２のイメージ
を、前記明視野照明手段および前記第２のカメラから結
果として生じる不均一性について補償し、 前記処理手段において、前記第１のイメージおよび前記
第２のイメージにおける２次元の転換を行い、前記モジ
ュールの３次元特徴を確立し、 前記確立された３次元特徴を予め定めた３次元特徴基準
と比較し、 前記比較手段の結果を分析してエキスパート・システム
手段を用いて前記モジュールにおける欠陥を検出する、
ステップを含む方法。 - 【請求項４６】 前記モジュールを位置決めする前記ス
テップが、Ｘ軸およびＹ軸の方向に該モジュールを運動
させるステップを含む請求項４５記載の自動視覚検査シ
ステム方法。 - 【請求項４７】 前記モジュールを位置決めする前記ス
テップが、該モジュールを円形方向に運動させるステッ
プを含む請求項４５記載の自動視覚検査システム方法。 - 【請求項４８】 前記第１のイメージおよび前記第２の
イメージを得る前記ステップが、前記第１のイメージお
よび前記第２のイメージを前記コンピュータ手段へ転送
するステップを含む請求項４５記載の自動視覚検査シス
テム方法。 - 【請求項４９】 前記補償ステップが、前記第１のイメ
ージを、前記暗視野照明手段からの影について補償する
ステップを更に含む請求項４５記載の自動視覚検査シス
テム方法。 - 【請求項５０】 ２次元の強さの転換を行う前記ステッ
プが、該強さの転換を表面角度表現に変換するステップ
を含む請求項４５記載の自動視覚検査システム方法。 - 【請求項５１】 前記３次元特徴を確立するため、２次
元の転換を行う前記ステップが、勾配の分析、構成要素
連結境界の検出、監視されたセグメント化、監視されな
いセグメント化、および前記第１のイメージおよび前記
第２のイメージイメージ円形特徴の識別を行うステップ
を含む請求項４５記載の自動視覚検査システム方法。 - 【請求項５２】 エキスパート・システム装置による前
記分析ステップが、複数の判定レベル・ステップを含む
請求項４５記載の自動視覚検査システム方法。 - 【請求項５３】 エキスパート・システム装置による前
記分析ステップが、ニューラル・ネットワーク装置によ
る分析ステップを含む請求項４５記載の自動視覚検査シ
ステム方法。 - 【請求項５４】 前記エキスパート・システムによる前
記分析ステップが、前記モジュールのハンダ接続、構成
要素および印刷回路材料の欠陥状態を判定する請求項４
５記載の自動視覚検査システム方法。 - 【請求項５５】 前記モジュールの平坦でない表面を暗
視野照明手段で照射する前記ステップが、複数のリング
・ランプを照射するステップを含む請求項４５記載の自
動視覚検査システム方法。 - 【請求項５６】 前記複数のリング・ランプを照射する
前記ステップが、前記コンピュータ手段により生成され
る制御信号に従って前記複数のリング・ランプの各々を
逐次付勢するステップを含む請求項５５記載の自動視覚
検査システム方法。 - 【請求項５７】 前記複数のリング・ランプを照射する
前記ステップが、前記コンピュータ手段により生成され
る制御信号に従って該リング・ランプを同時に付勢する
ことを含む請求項５５記載の自動視覚検査システム方
法。
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