KR20060114614A - 인쇄 납땜 페이스트의 결함 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 적층된 물질의 복수의 픽셀들로 이루어진 이미지를 분석하는 방법이며, 이미지 내의 인터레스트 영역을 형성하는 단계와, 이미지의 픽셀 세트가 제1 축을 따라 놓여지는 상기 인터레스트 영역이 제1 및 제2 수직축을 연결하는 단계와, 상기 제1 축과 정렬되는 일차원 어레이로 상기 인터레스트 영역의 픽셀이 전환되고, 상기 제2 축을 따라 투영하는 단계와, 상기 일차원 어레이로 소정 한계에서 적어도 일부에 근거한 적어도 하나의 임계값을 적용하는 단계를 포함한다.
이미지, 픽셀, 인터레스트 영역, 수직축, 기판, 일차원 어레이

Description

인쇄 납땜 페이스트의 결함 감지 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING DEFECTS IN PRINTED SOLDER PASTE}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 기계적 시계(vision) 시스템에 사용된 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 납땜 페이스트 인쇄 공정의 결함을 감지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래의 표면 실장 회로 기판 제조 작동에서, 스텐실 프린터(stencil printer)는 회로 기판 상에 인쇄 납땜 페이스트가 사용된다. 통상, 납땜 페이스트가 적층되는 패드의 패턴 또는 몇몇 다른, 일반적으로 전도성 표면을 갖는 회로 기판은 스텐실 프린터로 자동적으로 공급되고, 피두셜(fiducial)이라 불리는 회로 기판 상의 하나 이상의 작은 구멍 또는 마크는 회로 기판으로 납땜 페이스트의 프린팅 전에 스텐실 또는 스텐실 프린터의 스크린을 갖는 회로 기판의 정렬을 위해 적절히 사용된다. 몇몇 종래 기술 시스템에서, 광학 정렬 시스템은 스텐실을 구비한 회로 기판을 정렬하기 위해 사용된다. 스텐실 프린터용 광학 정렬 시스템의 실시예가 각각이 본 명세서에 참조된 1991년 10월 21일에 프리맨(Freeman)에게 허여된 미국 특허 제5,060,063호, 및 역시 1992년 1월 31일에 프리맨에게 허여된 미국 특허 Re. 34,615호에 설명되었다.
납땜 페이스트 인쇄 작동은 표면 실장 조립체의 결함의 기본적인 원인(primary source)일 수 있다. 따라서, 공정은 납땜 페이스트가 기판 상에 위치된 전도성 패드에 적절히 가해진 후, 기판을 검사하기 위해 진행되지만, 일반적으로 인쇄 회로 기판 상의 전도성 패드에 제한되지 않는다. 예를 들면, 몇몇 종래 기술의 시스템에서, 위에서 언급된 광학 정렬 시스템은 또한, 기판을 검사하기 위한 시계 검사 시스템(vision inspection system)을 포함한다.
그러나, 인쇄 결함을 평가하기 위한 자동화 기계 기반 기술은 단지 유형의 특징들을 고립화하고 정량화할 수 있다. 신뢰할 만한 방법은 여전히 인쇄 결함의 중요성을 분류하고 측정하여(weigh), 의미있는 결과를 제공하고 현실적이고 유용한 공정 한계를 제한할 필요가 있다. 수반되는 공정이 최종 인쇄 회로 기판(PCB 조립체)의 양을 결정하는 확실한 역할을 하지만, 프린트 된 경우 브릿지(bridge) 및 다른 결함의 감지 및 정확한 평가는 적절한 인쇄 기능의 공정 제어를 위해 가장 직접적인 피드백을 제공할 수 있다.
자연적으로 인접한 패드들 사이의 갭(gap)을 연결하는(spanning) 납땜 페이스트의 존재는 브릿지 관련 결함이 나중에 조립 공정에서 발생한다는 보장을 할 수가 없다. 모든 브릿지 또는 브릿지 유사 결함이 소정 공정에 역영향을 주는 필수 질량 또는 구조(geometry)를 갖지는 않는다. 반대로, 실제로 고정에서 중요한 갭 결함은 잘 형성된 브릿지를 형성하기 위해 항상 인접 패드들을 연결할 수는 없다. 페이스트 인 갭(paste-in-gap) 결함의 중요성은 브릿지 또는 '브릿지 유사(bridge- like)' 형상을 형성하는 페이스트의 총량, 페이스트 형상의 구조(예를 들면, 길이, 폭, 특성), 및 이것의 구조와 관계없는 갭의 페이스트 총량 같은 요소들에 의해 영향을 받는다는 것이 알려져 있다.
적어도 일 실시예에서, 본 발명은 브릿지 같은 납땜 페이스트 결함의 감지를 향상시키도록 하여 인쇄 공정 제어를 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 본 실시예에서, 본 발명의 장치 및 방법은 모든 브릿지 또는 '브릿지 유사' 결함이 소정 공정에 역영향을 주는 필수 질량 또는 구조를 필요로 하지 않고, 중요한 갭 결함이 항상 브릿지를 형성하는 인접 패드들을 연결하지 않는다는 전제(premise)하에서 작동된다. 일련의 공정들이 최종 조립체의 질을 결정하는데 또한, 역할을 하지만, 프린팅될 때 브릿지의 감지 및 정확한 평가 및 다른 연결들은 적어도 일 실시예에서, 적절한 인쇄 기능의 공정 제어를 위해 직접적인 피드백을 제공한다.
일 실시예에서, 본 발명은 결함들이 SMT[표면 실장 기술(surface mount technology)] 조립 공정에 관련될 경우, 페이스트 인 갭 영역의 신뢰할만한 측정을 제공하고 브릿지 유사 페이스트 형상의 주요 구조 및 스팬(span)을 감지하는 갭 결함을 분석하기 위한 방법을 제공한다. 갭의 페이스트 총량 및 갭의 브릿지 유사 형상의 유효 스팬은 특정 페이스트 형상이 브릿지 관련 결함을 야기할 가능성을 결정하는데 함께 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명은 기판 상으로 적층된 복수의 픽셀(pixel)로 이루어진 물질 이미지(substance image)를 분석하는 방법을 지시한다. 방법은 이미지의 인터레스트(interest) 영역을 형성하는 단계와, 이미지의 픽셀 세트가 제1 축을 따 라 놓여지는 제1 및 제2 수직축과 인터레스트 영역을 연결(associate)하는 단계와, 제1 축에 정렬된 일차원(single dimensional) 어레이로 인터레스트 영역의 픽셀이 전환되고 제2 축을 따라 투영하는 단계와, 일차원 어레이로 적어도 소정 제한의 일부에 근거한 적어도 하나의 임계값(threshold)에 적용되는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 하나 이상의 다음의 특징들을 포함할 수 있다. 방법은 일차원 어레이가 스무딩(smoothing)되는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 축을 따라 각 픽셀에 대해, 축을 따라 각 픽셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역의 모든 픽셀의 합을 연산하는 단계와, 제2 축에 수직인 일차원 어레이로서 축을 따라 각 필셀의 합을 나타내는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 이미지의 픽셀 세트가 축을 따라 놓여 있는 인터레스트 영역의 실질적으로 일 모서리 근처에 일 축을 위치시키는 단계와, 어떤 형상들이 인터레스트 영역에 있는지를 결정하는 일차원 어레이를 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 형상들은 결함, 단락(short cirsuit), 브릭지 유사 형상, 브릿지, 물질의 초과량, 물질의 스트레이 영역(stray area) 및 물질이 불충분하게 형성된 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법의 다른 실시예는 이미지의 적어도 하나의 형상이 나중에 기능적 결함을 초래할 가능성을 결정하는 적어도 하나의 감지 파라미터를 수용하는 단계를 포함한다. 평가하는 단계는 적어도 하나의 감지 파라미터에 따라 수행될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 인터레스트 영역의 각 형상에 대해, 형상의 영역 및 구조, 감지 파라미터를 적어도 어느 정도 사용하여 수행된 연산, 및 이차원 어레이를 연산하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예는 영역 및 구조에 근거해서 이미지의 적어도 하나의 형상이 나중에 기능적인 결함을 초래할 가능성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 기판으로 인쇄 회로 기판과 물질로 전기적 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들은 납땜 페이스트로 이루어지는 물질을 포함할 수 있다. 이미지는 디지털화된 이미지로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 적층된 물질을 구비하는 기판을 검사하는 방법을 포함할 수 있다. 방법은 기판 상으로 물질을 적층시키는 단계와, 기판의 이미지를 획득하는 단계와, 기판 상의 물질의 위치를 결정하기 위해 이미지 조직(texture)의 변동을 감지하는 단계와, 이미지에 이미지의 픽셀 세트가 축을 따라 놓여 있는 제1 축을 갖는 인터레스트 영역을 형성하는 단계와, 축을 따라 각 픽셀에 대해, 축을 따라 각 필셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역의 모든 픽셀의 합을 연산하는 단계와, 축에 수직인 일차원 어레이로서 축을 따라 각 픽셀의 총합을 나타내는 단계와, 어떤 형상들이 인터레스트 영역 내에 있는지를 결정하기 위한 일차원 어레이를 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 기판 상의 소정 위치에 납땜 페이스트를 분배하기 위한 시스템을 포함한다. 방법은 기판 상에 재료를 분배하는 분배기와, 분배기의 작동을 유지하기 위한 제어기와, 처리기(processor)의 제어기와 전기적으로 통신하는 처리기로 이루어진다. 처리기는 기판 상에 위치된 납땜 페이스트 적층의 조직 기반 인식(texture-based recognition)을 수행하기 위해 프로그램되고, 납땜 페이 스트의 이미지 내에서 축을 따라 이미지의 픽셀 세트가 놓여 있는 제1 축을 갖는 인터레스트 영역을 형성하고, 축을 따라 각 픽셀에 대해, 축을 따라 각 픽셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역 내의 모든 픽셀의 합을 연산하고, 축에 수직인 일차원 어레이로서 축을 따라 각 픽셀의 합을 나타내며, 인터레스트 영역에 어떤 결함이 있는지를 결정하는 일차원 어레이를 평가한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기판 상에 적층된 물질에 결함을 감지하는 방법을 지시한다. 방법은 기판의 이미지를 획득하는 단계와, 기판 상의 물질의 위치를 결정하기 위한 이미지 조직의 변동을 감지하는 단계와, 이미지의 제1 축을 갖는 인터레스트 영역을 형성하는 단계와, 축을 따라 각 픽셀에 대해, 축을 따라 각 픽셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역의 모든 픽셀의 합을 연산하는 단계와, 축에 수직인 일차원 어레이로서 축을 따라 각 픽셀의 합을 나타내는 단계와, 인터레스트 영역에 어떤 결함이 있는지를 결정하기 위해 일차원 어레이를 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 물질은 납땜 페이스트로 될 수 있다. 결함은 납땜 브릿지, 브릿지 유사 형상, 또는 초과 페이스트 형상 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 기판은 그 위에 납땜이 적층되는 제1 및 제2 패드를 포함할 수 있고, 결함은 제1과 제2 패드 사이의 거리의 적어도 일부를 연결하는 납땜 페이스트의 존재로 이루어질 수 있다. 방법은 결함이 납땜 브릿지로서 분류되는지를 결정하기 위한 역할을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 본 및 다른 실시예들에 관련된 상세한 설명은 본 명세서에서 보다 상세히 설명된다.
본 발명의 장점과 태양은 다음의 상세한 설명 및 참조 도면과 연계하여 보다 상세히 이해될 것이다.
도1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텐실 프린터의 정면도를 제공한 것이다.
도1b는 본 발명의 다른 실시예의 개략도이다.
도2a 및 도2b는 인쇄 회로 기판의 개략도이다.
도3은 기판 상의 납땜 페이스트 적층을 검사하는 방법의 흐름도이다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 방법을 이용한 처리기 내의 다양한 영역의 개략도이다.
도5a 내지 도5c는 본 발명의 방법에 통상적으로 사용된 다양한 필터들의 도면이다.
도6은 본 발명의 자동 이득 오프셋 형상을 실시하는 방법의 흐름도이다.
도7a 및 도7b는 인쇄 회로 기판 상의 납땜 페이스트 분포의 개략도이다.
도8a 내지 도8h는 다양한 커넬, 페이스트 조직 간격 대 크기에 대한 배치 선택의 개략도이다.
도9a 내지 도9d는 본 발명의 일 실시예를 이용한 시스템에서의 실험적인 결과의 도면이다.
도10a 내지 도10c는 포화없이 본 발명의 일 실시예를 이용한 시스템의 원 이미지의 비교도이다.
도11a 내지 도11c는 포화인 본 발명의 일 실시예를 이용한 시스템의 원 이미지의 비교도이다.
도12는 본 발명의 일 실시예를 이용한 시스템에서의 실험적인 결과의 히스토그램이다.
도13은 기판 상에 적층된 납땜 페이스트를 검사하기 위한 종래 기술의 공정의 흐름도이다.
도14는 도13의 취득 단계에서 얻어진 페이스트의 그레이 스케일 이미지이다.
도15는 도13의 페이스트 온리의 이미지 단계 동안 페이스트 온리의 이미지를 전환함에 따라 도14의 그레이 스케일 이미지의 가중 페이스트 온리의 이미지이다.
도16은 도13의 취득 단계 동안 얻어진 자외선 강화 형광 페이스트의 RGB 이미지이다.
도17은 도13의 페이스트 온리의 이미지 단계 동안 페이스트 온리의 이미지로 전환됨에 따라 도16의 RGB 이미지의 두개의 페이스트 온리의 이미지이다.
도18은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 결함 감지 공정의 흐름도이다.
도19a 내지 도19c는 본 발명의 일 실시예에 따라 나타낸 예시적인 형상을 갖는 실행 시간 이미지의 상세도이다.
도20a 내지 도20c는 도19a 내지 도19c의 각 이미지 중 페이스트 온리의 이미지의 상세도이다.
도21은 본 발명의 일 실시예에 따른 브릿지 형상 분석을 위한 공정 흐름도이다.
도22는 본 발명의 일 실시예에 따라 실시된 시스템의 입력 및 출력을 설명하는 일반적인 블록도이다.
도23a 내지 도23c는 본 발명의 일 실시예에 따라 처리된 제1 실시의 실행 시간, 페이스트 온리 및 갭 내의 납땜 페이스트의 투영된 페이스트 온리의 이미지를 도시한 것이다.
도24a 내지 도24d는 본 발명의 일 실시예에 따라 처리된 제2 실시의 실행 시간, 페이스트 온리, 인터레스트 영역 및 갭 내의 납땜 페이스트의 투영된 페이스트 온리의 이미지를 도시한 것이다.
도25a 내지 도25c는 본 발명의 일 실시예에 따라 처리된 제3 실시의 실행 시간, 페이스트 온리 및 납땜 페이스트의 투영된 페이스트 온리의 이미지를 도시한 것이다.
도26은 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 상의 패드 크기의 변동 효과를 도시한 도면이다.
도27은 본 발명의 일 실시예에 다른 갭 크기 상의 패드 위치의 변동의 효과를 도시한 도면이다.
도28은 본 발명의 일 실시예를 사용하여 감지될 수 있는 브릿지/브릿지 유사 형상의 유형을 도시한 제1 대표도이다.
도29는 본 발명의 일 실시예를 사용하여 감지될 수 있는 브릿지/브릿지 유사 형상의 유형을 도시한 제2 대표도이다.
도30는 본 발명의 일 실시예를 사용하여 감지될 수 있는 브릿지/브릿지 유사 형상의 유형을 도시한 제3 대표도이다.
도31은 본 발명의 적어도 일부 실시예들을 따라 감지될 수 있는 스크린 프린팅/납땜 페이스트 프린팅 결함의 다양한 유형들의 대표도이다.
본 발명의 일시예는 일반적으로 전도성 납땜 페이스트 조직 인식을 위한 방법을 이용한 스텐실(stencil) 프린터에 관한 것이다. 이런 기술은 결함을 분석하고 차후의 방지에 사용하기 위해, 스텐실 및 회로 기판 같은 인쇄 기판의 페이스트 온리(paste-only) 이미지를 얻는데 사용된다. 예를 들면, 인쇄 결함은 스텐실 프린터를 사용하여 회로 기판 상의 납땜 페이스트의 프린팅 공정에서 자주 발생된다. 도1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스텐실 프린터(100)의 정면도이다. 스텐실 프린터(100)는 제어기(108)를 포함하는 스텐실 프린터의 구성요소들을 지지하는 프레임(12), 스텐실(16), 및 납땜 페이스트가 분배되는 분배 슬롯(dispensing slot)(118a)을 구비하는 분배 헤드(dispensing head)(118)를 포함한다.
분배 헤드(118)는 두 개의 썸스크류(thumbscrew)(22)를 사용하여 제1 플레이트(18)에 연결된다. 제1 플레이트(18)는 스텐실 프린터(10)의 프레임(12)에 연결되는 제2 플레이트(20)에 연결된다. 제1 플레이트(18)는 제1 플레이트가 도1a에 도시된 좌표축 시스템(23)에 의해 형성된 z축을 따라 제2 플레이트에 대해 이동될 수 있는 방식으로 제2 플레이트(20)에 연결된다. 제1 플레이트는 제어기(108)의 제어하에 모터에 의해 이동된다.
제2 플레이트(20)는 제2 플레이트가 또한, 좌표축 시스템(23)에 의해 형성된 x축을 따라 프레임(12)에 대해 이동될 수 있도록 프레임(12)에 이동 가능하게 연결된다. 하기되는 바와 같이, 제1 및 제2 플레이트의 이동은 분배 헤드(118)가 스텐실(16) 위에 위치되도록 하며, 회로 기판 상으로 납땜 페이스트를 프린팅하기 위해 스텐실을 가로질러 이동된다.
스텐실 프린터(100)는 또한, 스텐실 프린터 내의 프린팅 위치로 회로 기판(102)을 이송하기 위하여 레일(24)을 구비한 컨베이어(conveyor) 시스템을 포함한다. 스텐실 프린터는 회로 기판이 분배 위치에 있을 경우, 회로 기판 아래에 위치된 복수의 핀들(28)을 구비한다. 핀은 프린팅이 발생할 경우, 스텐실(16)과 접촉되거나 가깝게 인접되게 회로 기판을 위치시키기 위해 회로 기판(102)을 레일(24)에서 벗어나게 올리는데 사용된다.
분배 헤드(118)는 프린팅 작동 동안, 분배 헤드(118)에 납땜 페이스트를 제공하는 두 개의 표준 SEMCO 3 또는 6 온스(ounce)(85 또는 170 g)의 납땜 페이스트 카트리지(cartridge)(104)를 수용하기 위한 형상이다. 각 납땜 페이스트 카트리지는 공압식(pneumatic) 공기 호스(30)의 일단에 연결된다. 당 업계의 숙련된 자에 의해 쉽게 이해되는 바와 같이, 분배 헤드는 다른 표준 또는 비표준 카트리지를 수용하도록 조절될 수 있다. 각 공압식 공기 호스의 타단은 제어기(108)의 제어하에서 카트리지로부터 분배 헤드(118) 내로 그리고 스크린(16) 상으로 흐르도록 납땜 페이스트를 강제하는 카트리지로 압입 공기(pressurized air)를 제공하는 압축기 (compressor)에 부착된다. 피스톤 같은 기계적 장치는 SEMCO 카트리지에서 분배 헤드 내로 납땜 페이스트를 강제하기 위한 공기 압력을 더하거나 대신하도록 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어기(108)는 본 명세서에서 서술된 바와 같은 스텐실 프린터의 작동을 제어하기 위한 특정 소프트웨어을 적용한 마이크로소프트 도스(Microsoft DOS) 또는 윈도우즈 엔티(Windows® NT) 작동 시스템을 사용하는 컴퓨터를 사용하여 실시된다.
스텐실 프린터(100)는 다음과 같이 작동된다. 회로 기판(102)은 컨베이터 레일(24)을 사용하여 스텐실 프린터 내로 적층된다. 스텐실로 인쇄 회로 기판(102)을 자동 정렬하기 위한 기계적 시계 공정(machine vision process)이 실시된다. 인쇄 회로 기판(102) 및 스텐실(16)은 납땜 페이스트의 적용 전에 접촉 또는 그 근방으로 옮겨진다. 분배 헤드(118)는 그런 다음, 스텐실(16)과 접촉될 때까지 z방향으로 낮아진다. 압입 공기는 분배 헤드가 스텐실(16)을 가로질러 x방향으로 이동되는 동안 카트리지(104)로 제공된다. 압입 공기는 납땜 페이스트를 카트리지 밖으로 강제하고 스텐실(16) 내의 틈(aperture)을 통해, 그리고 회로 기판(102) 상으로 분배 헤드(118)의 분배 슬롯(118a)으로부터 납땜 페이스트를 강제하는 분배 헤드 내의 납땜 페이스트 상에 압력을 생성한다. 분배 헤드(118)가 스텐실(16)을 완전히 횡단하면, 회로 기판(102)은 컨베이어 레일(24) 상에서 후방으로 낮추어지고 제2 회로 기판이 프린터 내로 적재되도록 프린터로부터 횡단된다. 제2 회로 기판(102) 상에 프린팅하기 위해, 분배 헤드(118)는 제1 회로 기판에 이용된 방향과 대향된 방향으로 스텐실을 가로질러 이동된다. 또한, 스퀴지 아암(squeezee arm)은 분배기 내의 납땜 페이스트를 함유하도록 흔들리고, 그런 다음 분배기는 z방향으로 들어올려지고 유사한 방향 스트로크(stroke)를 사용하여 제2 회로 기판 상에 프린팅하도록 대비하는 이것의 원래 위치로 돌아간다.
본 발명의 양수인인 스피드라인 테크놀로지스, 인크.(Speedline Technologies,Inc.)로 양도되고, 1999년 1월 21일에 출원된 "프린터 내 분배 물질을 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus Dispensing Material in a Printer)"라는 제목의 미국 특허 제6,324,973호에 상세히 서술되고 참조에 의해 본 명세서에 부가된 바와 같이, 분배 헤드(118)는 스텐실과 접촉되도록 프린팅 위치 내로 낮추어진다. 스텐실 프린터(10)는 분배 헤드(118)가 스텐실을 가로질러 이동될 경우, 각 SEMCO 카트리지에 가해진 공기 압력을 이용하여 분배 헤드(118)로부터 스텐실 상으로 납때 페이스트를 강제함에 의해 작동된다. 프린팅 위치에서, 두 개의 블레이드(미도시)가 스텐실의 상면과 접촉된다. 분배 헤드가 스텐실을 가로질러 이동되는 각 방향에 대해, 블레이 중 하나는 후단 블레이드가 되고 스텐실의 소정 초과 납땜 페이스트를 긁어낼 것이다.
프린팅의 종결에서, 분배 헤드(118)를 스텐실과 분리되게 들어올리기를 희망할 경우, 제어기(108)는 분배 헤드(118)를 들어올기기 전 압입 공기 공급원을 중지시킨다. 이는 분배 헤드(118)가 들러올려지고 프린팅이 완료될 경우, 스텐실 상에 남아 있는 납땜 페이스트의 양을 효과적으로 감소시키기 위해 납땜 페이스트가 챔버(미도시) 내에 남아 있도록 한다.
납땜 페이스트가 인쇄 회로 기판 상으로 가중 후에, 인쇄 회로 기판을 자동 검사하기 위한 기계적 시계 공정이 실시된다. 본 발명의 일 실시예에서, 검사 공정은 납땜 페이스트가 인쇄 회로 기판 상에 위치된 소정 접촉 영역 상으로 적절하게 적층되는지를 결정하기 위한 조직 인식 방법(texture recognition method)이 사용된다. 본 발명의 실시예에서 사용된 납땜 페이스트 조직 인식 시스템이 이제 설명될 것이다.
도1b를 참조하면, 스크린 프린터(100)의 기능적인 블록도(101)가 도시되었다. 도1b에서, 스크린 프린터(100)가 기판 상에 적층된 물질(102a)을 구비한 기판(102)을 검사하는 것을 나타낸다. 일 실시예에서, 기판(102)은 인쇄 회로 기판, 스텐실, 웨이퍼, 또는 다른 편평면(flat surface)을 포함하고 물질(102a)은 납땜 페이스트를 포함한다.
도2a 및 도2b는 도1b의 기판(102)을 대신하여 사용될 수 있는 인쇄 회로 기판(220)의 평면도를 도시한 것이다. 인쇄 회로 기판(220)은 인터레스트 영역(222) 및 접촉 영역(224)을 갖는다. 또한, 트레이스(trace)(226) 및 비아(via)(228)를 갖는다. 도2a는 어떤 접촉 영역(224) 상에도 납땜 페이스트 적층이 없는 인쇄 회로 기판(222)을 도시한 것이다. 도2b는 인쇄 회로 기판(220) 상의 소정 접촉 영역(224) 상에 분포된 납땜 페이스트 적층(228)을 도시한 것이다. 인쇄 회로 기판(220)에서, 소정 영역(224)은 인쇄 회로 기판(220)의 명시된 인터레스트 영역(222)을 가로질러 분포된다.
도2b는 접촉 패드(224)와 납땜 페이스트 적층(230)의 오정렬(misalignment) 을 도시한 것이다. 각 납땜 페이스트 적층(230)은 접촉 영역의 하나와 부분적으로 접촉되고 있다. 그러나, 좋은 전기적 접촉을 보증하고, 패드 영역 간의 브릿징(예를 들면, 단락)을 방지하기 위해서, 납땜 페이스트 적층(230)은 특정 공차(tolerance) 내에서 접촉패드 영역(224)에 정렬된다. 본 명세서에서 서술된 본 발명의 일 실시예는 접촉 패드 상에 오정렬된 납땜 페이스트 적층을 감지하고, 그에 따라서 일반적으로 인쇄 회로 기판의 제조량(manufacturing yield)을 향상시키기 위한 조직 인식을 사용한 방법을 개시한다.
다시 도1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 납땜 페이스트 조직 인식을 위한 방법은 기판 상에 적층된 물질(102a)을 구비한 기판(102)의 이미지를 획득하기 위해 카메라(104)를 사용하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 카메라(104)는 프레임 그래버(frame grabber)(106)로 실시간 아날로그 신호(105)를 전송하는 부하 연결 장치(charge-coupled device)이다. 실시간 아날로그 신호는 기판 상에 적층된 물질(102a)을 구비한 기판(102)의 이미지에 상응한다. 카메라는 래스터형 스캔(raster type scan) 또는 기판(102)의 영역 스캔(area scan)을 사용해서 물질(102a)의 이미지를 얻을 수 있다. 일 실시예에서, 카메라(104)는 또한, 거울, 비임 분리기(splitter) 또는 다른 카메라의 조합을 사용해서 기판(102) 또는 스텐실(16)의 저면측의 이미지를 얻을 수 있다.
카메라(104)는 프레임 그래버(106)로 아날로그 신호(105)를 전송한다. 아날로그 신호(105)는 기판(102) 및 기판 상에 적층된 물질(102a)의 이미지에 대한 정보를 포함한다. 프레임 그래버(106)는 아날로그 신호(105)를 디지털화하고 모니터 (107) 상에 표시될 수 있는 디지털화된 이미지(105a)를 생성한다. 디지털화된 이미지(105a)는 각각이 (8 비트 범위 내에서) 0 내지 255 그레이 레벨(gray level)의 휘도값(brightness value)을 갖는 소정 수의 픽셀로 나뉘어진다. 본 발명의 일 실시예에서, 아날로그 신호(105)는 기판(102) 및 그 위에 적층된 물질(102a)의 실시간 이미지 신호를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예에서, 저장된 이미지는 연결된 메모리 장치로부터 제어기(108)까지 전달된다. 또한, 카메라(104), 및 기판(102) 및 물질(102a)의 이미지를 얻기 위해 사용되는 다른 장치에 의존해서, 사용된 휘도값은 (16비트 범위 내에서) 0 내지 65,535 그레이 레벨의 범위이다.
프레임 그래버(106)는 처리기(116)에 접속된다. 제어기(108)는 처리기(116) 및 프레임 그래버(106)를 포함한다. 처리기(116)는 물질(102a)의 이미지(105a) 내 조직의 통계값 변동을 계산한다. 물질(102a)의 이미지(105a) 내 조직 변동은 기판(102) 상에 비물질 배경 형상의 상대적인 휘도와는 관계 없이 계산되어, 처리기(116)가 기판(102) 상의 물질(102a)의 위치를 결정할 수 있고, 희망 위치와 물질(102a)의 위치를 비교하여 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 물질(102a)의 희망 위치와 실제 위치 간의 비교가 기형성된 임계값(predefined threshold)을 초과하는 오정렬임이 밝혀지면, 처리기(116)는 오차를 감소시키고 없애기 위해 적응 성 방안(adaptive measure)으로 반응하고, 물질을 거부하거나 제어기(108)를 거쳐 경보를 트리거할 수 있다. 제어기(108)는 스텐실 및 물질의 정렬뿐 아니라 프린팅 공정에 관련된 다른 동작을 촉진하기 위하여 스텐실 프린터(100)의 구동 모터(120)에 접속된다.
제어기(108)는 스텐실 프린터(100)의 구동 모터(120), 카메라(104), 프레임 그래버(106) 및 처리기(116)를 포함하는 제어 루프(control loop)(114)의 일부이다. 제어기(108)는 스텐실 프린터 프레임(12)의 정렬을 조절하기 위한 신호를 보내고, 이처럼 기계적으로 연결된 스텐실(16)은 기판(102) 상에 물질(102a)을 오정렬시킨다.
도3은 기판 상의 납땜 페이스트 적층을 검사하기 위한 방법의 흐름도(300)를 도시한 것이다. '302' 단계는 기판(102) 상으로 적층된 물질의 이미지(105)가 갭처되는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 물질(102a)은 납땜 페이스트이고 기판(102)은 인쇄 회로 기판이다. 그 위에 적층된 물질(102a)을 갖는 기판(102)의 이미지(105a)는 실시간 획득되거나 컴퓨터 메모리로부터 수신될 수 있다. '304' 단계는 처리기(116)로 이미지(105a)를 보내는 단계를 포함한다. 검사 방법에서 유지 단계(remaining step)는 처리기(116)에 의해 수행된다. '306' 단계는 하기된 다양한 조직 민감 작동기(texture sensitive operator)를 사용하여 이미지(105a)의 조직 변동을 감지한다. 조직 변동은 기판(102) 상의 물질(102a) 위치를 결정하는데 사용된다. '308' 단계에서, 처리기(116)는 기판의 소정 위치에서 조직 형상을 갖는 특정 위치에서 조직 변동을 비교하기 위해 프로그램된다. '310' 단계에서. 변동이 소정 한계 내에 있다면, 처리기(116)는 주 공정(main process)을 개량하기 위해 동적 적응성 방안('314' 단계)으로 반응할 수 있다. 변동이 소정 한계의 외측에 놓여 있으면, '314' 단계는 기판을 거부하고, 공정을 종결하거나 제어기(108)를 거쳐 경보를 트리거하기 위해 '312' 단계를 통해 적절한 복구 방안(recovery measure)을 트리거한다. 관련 통계적 공정 관리(SPC; Statistical Process Control) 데이타는 다른 공정 데이타와 함께 '316' 단계에서 저장되고, 국부적 그리고 네트웍 액세스를 거쳐 재검토 및 분석 가능하다.
상기한 바와 같이, 이미지(105a) 내의 조직 변동을 감지하고, 소정 위치 및 영역을 갖는 물질(102a)의 위치 및 영역을 비교하는 것은 처리기(116)를 이용한다.
처리기 기능(Processor function)
인쇄 회로 기판(224) 상의 납땜 페이스트(228)를 인식하기 위한 처리기(116)에 의해 이용된 기술이 이제 설명될 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 처리기(116)는 네 개의 기능을 수행한다. 네 개의 기능은 이미지 강화(enhancement), 조직 분할(texture segmentation), 이미지 위치 분석 및 공정 관리(process control)이다.
위에서 언급한 바와 같이, 현행의 납땜 페이스트 검사 시스템은 우선, 납땜 페이스트를 인식하기 위해 원 이미지(original image)의 픽셀 휘도의 차이만을 이용하는 기본적인 단일 또는 듀얼 스레쇼울딩 방법(thresholding method)을 이용한다. 본 발명의 실시예에서, 처리기(116)는 또한, 단일 및 듀얼 임계값이 납땜 페이스트 적층의 위치 및 영역을 인식하기 위해 이런 경우와 같이, 관련 조직에 근거한 특정 영역을 분리하도록 사용되는 다양한 조직 민감 작동기를 사용하여 기처리된 이미지를 제외하고 단일 또는 듀얼 임계값 기술을 이용한다. 듀얼 임계값 기술은 조직 기반 이미지의 모서리 픽셀 또는 소정 불확정 영역에서 보다 정확하게 측정 가능한(scalable) 천이(transition)를 제공하기 때문에 바람직하다.
본 발명의 방법에 의해 사용되는 조직 민감 작동기는 샤프닝 작동기(sharpening operator), 라플라시안 작동기(Laplacian operator) 및 부스트 기구(boosting mechanism)를 포함하는 스무딩 작동기(smoothing operator)를 포함한다. 각 작동기는 처리기 기능의 일부로서 서술될 것이다.
조직은 휘도의 변동이 있다. 특히, 조직은 하나의 픽셀에서 다른 것까지 휘도의 국부적 변동을 말해준다. 따라서, 휘도가 이미지의 고도(elevation)로서 해석된다면, 조직은 표면 조도(surface roughness)의 측정이다.
본 발명의 일 실시예에서, 레인지(range) 작동기가 이미지(105a)의 조직을 감지하는데 사용된다. 레인지 작동기는 인접된 최대와 최소 휘도값 사이의 차이를 나타낸다. 레인진 작동기는 원 이미지(105a)를 휘도가 조직을 나타내는 하나로 전환한다. 특히, 원 휘도 형상은 사라지고 다른 구조 영역이 레인지 휘도에 의해 구별된다. 레인지 작동기는 또한, 이미지의 모서리 경계를 형성하는데 사용된다.
다른 조직 작동기는 인근 영역의 변동에 의해 나타난다. 본 발명의 일 실시예에서, 처리기는 변동을 계산하도록 프로그램된다. 변동은 필수적으로 중앙 픽셀와 그 인근의 휘도 간의 차이의 제곱의 함이다. 제곱의 합이 인근의 픽셀 수에 의해 분할됨으로 1차 표준화되면, 이런 결과는 값의 제곱 평균(RMS; Root Mean Square) 차이를 나타내고, 표면 조도에 상응된다. 이들 조직 감도 작동기 및 방법은 기계적 시계 공정을 유효하게 하기 위해 소프트웨어 공급기에 의해 제공되는 기본적인 도구(rudimentary tool)을 사용해서 실시될 수 있다. 이들 공정은 일반적으로, 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된 존 씨. 러스(John C. Russ)에 의한 "이 미지 처리 핸드북, 2판(The Image Processing Handbook, Second Edition)", 및 거하드 엑스. 리터(Gerhard X. Ritter)과 조셉 엔. 윌슨(Joseph N. Wilson)에 의한 "이미지 대수학의 컴퓨터 시계 알고리즘 핸드북(Handbook of Computer Vision Algorithms in Image Algebra)"에 서술되었다.
본 발명의 일 실시예에서, 처리기(16)는 전술한 조직 감도 작동기를 사용해서 제곱 기능을 수행하도록 프로그램된다. 처리기(116)에 의해 수행되는 작동은 도4a에 도시된 기능 블록도에 논리적으로 나타내었고, 분리된 작동은 기능 블록들 사이의 데이타를 나누는데 용이하게 하는 정보 버스(information bus)(214)에 의해 연결된 것을 도시하였다. 처리기(116)의 필터링부(filtering section)(202)는 조직 분할 공정을 수행한다. 처리기(116)의 취득부(acquisition section)는 실행 시간 이미지(105a)를 강화하는 특정 명암 대비 및 휘도를 제공하도록 요구된 이득(gain) 및 오프셋을 계산한다. 처리기(116)의 분석부(analysis section)(210)는 기판(102) 상의 납땜 페이스트 영역(102a)의 위치 및 윤곽(contour) 분석을 수행하고, 소정 파라미터로 양자를 비교한다. 처리기(116)의 공정 관리부(process control section)(212)는 납땜 페이스트 영역(102a)의 이미지의 소정 위신호(aliasing)를 최소화하기 위해 사용된다. 다음은 처리기(116)의 다양한 각 기능의 수행을 설명한다.
필터링부(The Filtering Section)(202)
본 발명의 일 실시예에서, 처리기(116)의 필터링부(202)는 도4b에 도시된 라플라시안 필터(202B)를 이용하여 이미지 필터링을 수행한다. 라플라시안 필터 (202B)는 라플라시안 작동기를 포함한다. 라플라시안 작동기는 필수적으로 휘도의 선형 2차 미분계수(limear second derivative)에 근접된다. 작동기는 이미지의 점, 선 및 모서리를 돋보이게 하고, 이미지의 변동 영역을 균일하고 부드럽게 억제한다. 일 실시예에서, 라플라시안 작동기는 도5a에 도시된 3×3 행렬(3 by 3 matrix)로 나타낸다. 커넬(kernel)로 언급된 3×3 행렬은 이미지(105a) 내의 중심 픽셀의 휘도값이 '-4'와 곱해지는 것을 의미하는 '-4'와 동일한 값을 갖는 중심 픽셀을 갖는다. 라플라시안 커넬에서, 중심 커넬의 측, 및 상하에 접촉되는 네 개의 이웃 커넬들의 값은 '1'이다. 따라서, 이미지(105a) 내의 중심 픽셀에 네 개의 근접된 이웃 커넬들의 휘도 레벨은 1과 곱해진다. 통상, 네 개의 이웃 커넬들은 중심 커넬에 대해 동서남북 방향을 이용해서 위치된다. 그러나, (도8a 내지 8H에 도시된 바와 같이) 다른 방향들도 가능하다.
커넬의 열거된 커넬들은 상응하는 커넬 상수(kernel coefficient)에 의해 곱해지고, 그런 다음 서로 더해진다. 본 실시예에서, 라플라시안 커넬 상수들의 총합은 영이라는 것을 유념하라. 결론적으로, 휘도를 균일하게 하거나 휘도의 균일한 경사를 갖는 이미지(105a) 영역에서, 이런 커넬을 적용한 결과는 그레이 레벨이 영으로 감소된다. 그러나, 불연속, 예를 들어 점, 선 또는 모서리가 존재할 경우, 라플라시안 커넬의 결과는 중심점이 불연속 상에 있는 곳에 의존하여 영이 되지 않을 수도 있다.
이미지(105a)가 수백만개의 픽셀로 분할될 수 있고, 본 발명의 방법이 이웃 픽셀들과 각 픽셀들이 비교되기 때문에, 처리기 속도는 효과적일 수 있다. 그러 나, 본 발명의 일 실시예에서, 선택 사양(option)은 이미지를 획득하고 처리하는 시간을 줄임에 의해 검사 시스템의 작동 속도를 증가시키도록 한다. 특히, 채움 요소(fill-factor) 선택 사양은 기판(102)의 단지 부분적으로 처리된 이미지를 만들기 위해 선택될 수 있다. 채움 요소는 기판(102)의 이미지 계산된 등가(equivalent) 영역에 도달되기 위해 수반되는 방울형(blob-type) 작동기로 사용될 수 있는 계산기(multiplier)이다.
필터링부(202)에 의해 수행된 이미지 필터링 방법은 샤프닝(sharpening) 단계를 더 포함한다. 샤프닝 단계는 도4b에 도시된 샤프닝 필터(202A)에 의해 실시된다. 샤프닝 필터(202A)는 분연속 영역에서 명암 대비를 국부적으로 증가시킴에 의해 이미지(105a)를 향상시킨다. 샤프닝 필터는 특정한 형태의 라플라시안 필터로서 서술될 수 있다. 언급한대로, 라플라시안 작동기는 x 및 y방향으로 휘도 (B)의 선형 2차 미분계수에 근접되고, 다음의 식에 의해 표현된다.
∇2B≡∂2B/∂x2 + ∂2B/∂y2... (1.0)
상기 (1.0)식은 회전에 불변이고, 따라서 불연속이 진행되는 방향으로 무감각하다. 라플라시안 작동기의 효과는 이미지(105a)의 점, 선 및 모서리를 돋보이게 하고, 변동 영역을 균일하고 부드럽게 억제한다. 자연적으로,이런 라플라시안 이미지는 매우 쉽게 해석되지 않는다. 그러나, 원 이미지(105a)에 라플라시안 강화를 조합함에 의해, 전체적인 그레이 스케일 변동은 복구된다. 이런 기술은 또한, 불연속에서 명암 대비를 증가시킴에 의해 이미지를 선명해지게 한다(sharpen).
명암 대비를 국부적으로 증가시키기 위해 본 발명의 일 실시예에서 사용된 샤프닝 필터(202A)의 샤프닝 커넬은 도5b에 도시되었다. 샤프닝 커넬의 중심 웨이트(central weight)가 '5'의 값을 갖는다는 것에 유념하라. 본 발명의 다른 실시예에서, 중심 웨이트는 '-5'이고, 동서남북의 이웃 커넬들은 1로 곱해진다.
샤프닝 작동기로 또한 언급된 샤프닝 커넬은 이미지(105a)의 모서리에서 만들어진 명암 대비를 향상시킨다. 절차의 일 정당화(justification)는 두 개의 다른 설명에서 알 수 있다. 첫째로, 이미지 내의 블러(blur)는 다음과 같은 부분 미분식을 따르는 확산(diffusion) 공정으로 설계될 수 있다.
∂f/∂t=κ∇2f... (1.2)
블러 함수는 f(x,y,t), t는 시간, κ는 상수이다. 식(1.2)가 시간 'τ'를 적용한 테일러 시리즈 전개(Taylor series expansion)를 사용하여 접근시키면,
B(x,y)=f(x,y,t)-τ∂f/∂t+0.5τ2∂2f/∂t2...(1.4)
로서 번지지 않은(unblurred) 이미지의 휘도를 표현할 수 있다. 보다 높은 차수의 항(term)들이 무시되면, 식(1.4)는 다음과 같이 된다.
B=f-κ∇2f... (1.6)
따라서, 번지지 않은 이미지 'B'의 휘도는 번진 이미지 'f'로부터 라플라시안 (시간 상수)을 공제함에 의해 복구될 수 있다.
절차의 제2 정당화는 이미지 휘도의 고저 주파수 구성요소로 이루어진 고역 통과 필터(high pass filter)로서 라플라시안 작동기의 작동을 설명하기 위한 퓨리 어 분석(Fourier analysis)을 사용해서 알 수 있다. 이런 접근에서, 스무딩(smoothing) 커넬은 저역 통과 필터로서 설명된다. 이런 저역 통과 필터는 픽셀 근방에서 휘도가 변동되도록 하는 노이즈에 관련된 고 주파수 변화성(variability)을 제거한다. 역으로, 고역 통과 필터는 휘도의 점진적인 전체 변화성에 상응하는 저 주파수가 제거되는 동안, (필터를 통과하고) 이들 고 주파수가 남아 있도록 한다.
따라서, 처리기(116)의 필터링부(202)에 의해 수행된 이미지 필터링 방법은 스무딩 단계(smoothing step)를 포함한다. 스무딩 단계는 도4b에 도시된 스무딩 필터(202C)를 사용해서 실시된다. 스무딩 필터(202C)는 이미지(105a)와 관련된 노이즈 비(noise ratio)로 신호를 줄이기 위해 사용된다. 필수적으로, 스무딩 단계는 공간적인 평균화 단계(spatial averaging)를 수행한다. 공간적인 평균화 단계는 이미지(105a)의 각 소영역의 픽셀 휘도값을 함께 더하고, 이웃 픽셀들의 픽셀수로 나누고, 새로운 이미지를 대비하도록 결과값을 사용한다.
본 발명의 일 실시예에서, 이용된 스무딩 작동기(smoothing operator)는 도5c에 도시된다. 본 실시예에서, 스무딩 커넬의 중심 및 이웃 커넬의 값은 '1'로 모두 동일하다. 스무딩 단계는 수반되는 스레쇼울딩(thresholding) 작동을 거쳐 분리되는 유사 조직 영역을 평균화하기 위해 여기에 사용된다.
스무딩 작동은 이미지의 죄대값을 감소시키고 최소값을 증가시킨다. 밝은 픽셀 대 어두운 픽셀의 비에 의존하여, 결과 이미지는 스무딩 단계가 적용될 경우, 밝아지거나 어두워질 수 있다. 스무딩 작동의 제한되지 않은 수를 수행하는 것은 궁극적으로 이미지를 하나만의 그레이 레벨로 되게 한다. 본 실시예에서, 어두운 픽셀(저 주파수를 나타냄)은 사용된 픽셀수인 '9'로 나누는 것 대신 보다 효과적이고, 합은 각가의 적용 후에, 1.125의 인수(factor)에 의한 평활화된 이미지를 효과적으로 상승시키기 위해 8로 나누고 명암 대비 및 휘도는 수반되는 스레쇼울딩 작동에 대해 향상되도록 통과된다. 이는 또한, 상대적으로 빠른 쉬프트 바이 3(shift-by-3)[두개의(binary)] 작동에 의해 공정 속도를 향상시킨다. 본 실시예에서, 최상의 결과는 상기한 바와 같이, 통상 여섯개의 평활화 적용 후에 관찰되거나 통과한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 커넬 작동을 수행함에 의해 노이즈 비로 신호를 감소시킬 수 있다. 커넬 작동은 그 자신과 이웃 픽셀들의 평균으로 각 픽셀을 대체함에 의해 수행되는 공잔적인 평균화이다. 본 발명의 일 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은 커넬 작동을 수행하고, 샤프닝 작동기, 라플라시안 작동기 및 스무딩 작동기를 사용해서 상술된 이미지 조직(morphology)을 계산한다.
취득부(The Acquisition Section)(206)
본 발명의 일 실시예에서, 처리기(116)는 이미지(105a)를 검토하거나 획득하기 위해 사용되는 자동 이득 및 오프셋(AGO)을 제공하는 취득부(206)를 포함한다. 일반적으로, 휘도, 명암 대비 또는 실시간 이미지(105) 또는 저장된 이미지(105a), 또는 이미지(105a) 부분의 전체적인 품질을 조절하거나 강화하기 위한 소정 수단이 적용된다. 이런 강화는 광학 필터, 공간적 필터, 편광자(polarizer) 또는 그 조합을 포함하는 어떤 방법을 이용하여 형상을 조명하는 단계(lighting)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 강화는 또한, 수차(aberration), 비네팅(vignetting) 및 조명(lighting)의 광학적 수정을 제공하기 위하여 이미지(105a)의 픽셀들의 소프트웨어 처리를 더 포함한다.
도6은 본 발명의 일 실시예에서 처리기(116)의 취득부(206)를 설명하는 흐름도(500)이다. 흐름도(500)에 의해 설명된 단계들은 처리기(116) 내의 소프트웨어, 하드웨어 구성요소 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실시될 수 있다. 도6을 참조하면, 시스템 파라미터는 시스템 디폴트(degault) 파라미터가 사용된 카메라(104) 유형 및 다양한 테일(tail) 위치로 입력 전압을 포함할 수 있는 '502' 단계에서 수동 또는 자동으로 설정될 수 있다. 테일 위치는 좌(가장 어두운) 및 우(가장 밝음) 임계값, 또는 이미지(105a)의 휘도 히스토그램의 테일로 언급된다.
'504' 단계는 초기 이미지(105)를 획득하고, 이미지 분석을 위한 샘플링 윈도우는 '506' 단계에서 형성된다. 샘플링 윈도우는 수동 또는 자동으로 형성될 수 있고, '508' 및 '514' 단계에서 수행된 계산에 대한 이미지 데이타의 공급원이다. '508' 단계는 소정 위치로 이미지(105a)의 좌측 및 우측 테일을 이동시키기에 요구된 이득 및 오프셋을 계산한다. '510' 단계는 수반되는 작동에 대한 이미지 데이타의 히스토그램 분포를 조절하고 강화하기 위해 '508' 단계에서 계산된 정보에 근거하여 제2 취득을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에서, '510' 단계는 또한, 이미지 휘도 및 이미지(105a)의 명암 대비를 더욱 향상시키기 위해 선형 팽창 및 변환을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에서, 실험적인 결과는 초기 한계가 8비트 비디오 유닛 을 사용하여, 비디오 프레임 그래버가 통상적인 프로그램 가능한 아날로그/디지털 변환기(ADC)를 장착할 경우, 아래의 표1 및 표2에 도시된 바와 같이 설정될 수 있다는 것을 나타낸 것이다.
파라미터 오프셋 이득
초기 명령값 16(7.5 IRE=0에 대해) 127(100 IRE=255에 대해)
표1. 자동 이득 및 오프셋 기능을 위한 초기 ADC 명령값
표1은 디지털화된 경우, 클리핑(clipping) 없이 8비트 ADC 출력 범위를 충분히 걸치는 통상적으로 표준 비디오 입력 레벨의 전체 범위를 허용하는 초기 8비트 ADC 명령값을 나타낸다. 100IRE가 0.714볼트와 동일한 곳에서 '0'(또는 7.5IRE)으로부터 '255'(또는 100IRE)까지의 그레이 스케일에 대해, 오프셋 및 이득에 대한 초기 명령값은 각각 '16' 및 '127'임을 유념하라.
아래의 표2는 ADC 하드웨어의 입력부를 제어하기 위해 사용된 명령값의 최대 및 최소 범위를 나타낸다. 또한, 유입 비디오 신호 및 기대되는 신호 범위의 전형적인 신호 대 노이즈(signal-to-noise) 수행에 근거한 조절 한계를 나타낸 것이다.
파라미터 최소 최대
명령값 범위 0 255
이득 조절 한계 40(최대 이득) 255(최소 이득)
오프셋 조절 한계 0(가장 밝은 오프셋) 150(가장 어두운 오프셋)
표2. 자동 이득 및 오프셋 기능을 위한 ADC 명령값 범위 및 한계
아래의 표3은 수반되는 취득이 적용될 경우, 유사한 영역의 테일 또는 목표 값에 인터레스트의 형상을 제한하는 ADC 이득 및 오프셋 명령값을 결정하기 위한 자동 이득 및 오프셋(AGO) 기능에 의해 사용된 전형적인 목표 테일 위치를 나타낸 것이다.
파라미터 좌측 테일 우측 테일
페이스트 샘플 윈도우에 대한 목표 테일 위치 63 (가장 어두운 페이스트 형상) 191 (가장 밝은 페이스트 형상)
투시의 전체 영역에 대한 목표 테일 위치 15 (가장 어두운 형상) 240 (가장 밝은 형상)
표3. 자동 이득 및 오프셋 기능을 위한 초기 목표 파라미터
일반적으로, 목표값은 특정 이미지 공정 작업에 대한 인터레스트 영역 또는 형상이 최적화되게 선택된다. '508' 단계에서, 표3에 나타낸 테일 위치 '63' 및 '191'은 다른 비페이스트(non-paste) 이미지 데이타의 유효성에 관계없이 납땜 페이스트 영역을 강화하기 위해 AGO 기능에 의해 사용된다. 또한, 표3에 나타낸 테일 위치 '15' 및 '240'은 유효한 이미지 데이타의 전체 영역을 제공하고, 8비트 그레이 스케일의 각 임계값에서 클리핑되어 손실없이 조금 드리프트(drift)되도록 수반되는 취득의 테일을 허용하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, '508' 단계는 클립(clip) 범위 감지, 경고 및 대략 120±3IRE 또는 0.835 내지 0.878볼트를 초과하는 RS170/NTSC 신호 전압에 대한 수정 방법을 포함한다. 처리기(116)는 정규 작동 범위 내에 신호 전압이 남아있도록 취득 파라미터를 자동으로 조절한다.
통상의 RS170/NTSC 카메라는 100IRE가 0.714볼트와 동일한 곳에서 120±3IRE 또는 대략 0.835 내지 0.878볼트로 출력 신호 클립 레벨이 설정된다. 전압이 클립 범위 위에 있다면, 경고 메시지는 포화(saturation)가 생기거나 그럴 것 같은 표시를 보낸다. 전압이 클립 범위 아래에 있다면, 방법은 '510' 단계를 거친다. '510' 단계는 추가 공정에 대해 강화 이미지(105a)를 요구하는 새롭게 계산된 파라미터가 입력된다. '512' 단계는 '506' 단계에서 형성된 샘플 윈도우 좌표를 다시 부르고, '510' 단계에서 획득된 새로운 이미지에 그것을 적용한다. '514' 단계는 최적 실행 시간 취득 및 공정 파라미터를 결정하기 위해 새로운 샘플 윈도우 상에 통계적 기반 AGO 기능을 수행한다. 본 발명의 이 방법은 유사한 통계적 특징들이 실행 시간이 요구되는 이미지의 페이스트 영역에서 생긴도록 보장한다.
'516' 단계에서, 본 발명의 방법은 예비 실행 시간 취득 파라미터가 소정 하드웨어 및 소프트웨어 제한 내에 있는지를 결정한다. 또한, 커넬 구조 및 유효 샘플 비율을 포함하는 공정 파라미터가 수행의 최대 레벨을 제공하기에 최적인지를 '516' 단계에서 결정한다. 만일 아니라면, 적당한 시스템 파라미터가 '518' 단계에서 조절되고, 새로운 파라미터가 '510' 단계에 삽입된다. '516' 단계를 거친 '510' 단계는 반복된다. 실행 시간 파라미터가 결정된 경우, 그것들은 '520' 단계에서 메모리에 저장되고, 본 발명의 방법은 종료된다.
처리기(116)의 취득부(206)의 AGO 효과를 도시하는 히스토그램은 도7a 및 도7b에 도시되었다. 도7a를 참조하면, 기판 위에 적층된 납땜 페이스트(102)를 갖는 인쇄 회로 기판(220)의 원 이미지의 히스토그램이 도시된다. 히스토그램의 x축은 0에서 255까지의 그레이 레벨을 나타내고, y축은 각 그레이 레벨에서 이미지 픽 셀의 수를 나타낸다. 도7b는 강화된 페이스트 명암 대비와 같은 이미지의 히스토그램을 도시한 것이다. 도7b는 또한, '255'에서 클리핑된 비페이스트 픽셀의 상당한 수를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 0에서 255까지(8비트 그레이 스케일을 의미함) 확장되는 그레이 스케일 레벨 상에서 원 이미지의 좌측 테일이 '15'와 동일하고, 우측 테일이 240과 동일하다. 본 발명의 다른 실시예에서, '502' 단계는 처리기(116)가 자동적으로 계산되도록 하고 초기 취득 파라미터가 설정되도록 하거나, 작동기가 자동적으로 파라미터를 설정하도록 한다. 본 발명의 다른 실시예에서, AGO의 설정 단계('502' 단계)는 작동기가 취득 파라미터를 수동으로 설정하도록 하거나, 처리기(116)가 파라미터를 자동으로 계산하거나 설정하도록 한다.
언급한대로, '510' 단계는 '508' 단계에서 계산된 파라미터에 근거한 납땜 페이스트인 경우, 인터레스트 영역을 강화하기 위해 새로운 이미지(105a)를 얻는다. 본 발명의 일 실시예 및 도7b에서, 강화된 이미지(105a)의 좌측 테일 및 우측 테일에 대한 그레이 레벨은 15 및 255에서 생긴다. 본 발명의 일 실시예 및 도7b에서, 2차 통과(second pass)가 '508' 단계에서 계산된 파라미터에 근거한 납땜 페이스트인 경우, 인터레스트 영역을 강화하기 위해 '510' 단계에서 이미지(105a) 상에서 수행될 때, 조절된 이미지의 좌측 테일 및 우측 테일에 대한 그레이 레벨은 '15' 및 '255'에서 생긴다. 처리기(116)의 취득부(206)에 의해 수행된 계산은 인터레스트 영역의 납땜 페이스트가 테일 '63'과 '191' 사이에서 생기도록 납땜 페이스트 영역의 선형 팽창 및 변환을 만든다. 도7b는 또한, '508' 단계에서 계산된 파라미터가 적용될 경우, 255를 초과하는 값을 클리핑하기 때문에 그레이 레벨 255에서 픽셀수를 증가를 도시한 것이다.
도7a와 도7b를 비교하면, 영역 내의 y축의 높이 감소는 페이스트가 그레이 레벨 이상의 페이스트 픽셀의 동일한 수의 재분포를 반영할 경우를 명시한다.
분석부(Analysis Section)(210)
처리기(116)의 위치 분석부(210)는 소정 접촉 영역(224)에 대해 납땜 페이스트의 위치를 결정하는데 사용된다. 각 영역의 좌표는 중심(centroid), 블롭 기술, 상관 관계(correlation) 및 다른 검색 도구의 다양함을 사용해서 결정될 수 있다. 블롭 기술 및 중심을 이용한 공정은 본 명세서에 참조된 "이미지 처리 핸드북, 제2판(The Image Processing Handbook, Second Editon)" 416쪽 내지 431쪽, 및 487쪽 내지 545쪽에서 존 씨. 러스(John C. Russ), 및 "이미지 대수학에서 컴퓨터 시계 알고리즘의 핸드북(Handbook of Computer Vision Algorithms in Image Algebra)" 161쪽 내지 172쪽에서 거하드 엑스. 리터(Gerhard X. Ritter) 및 조셉 앤. 윌슨(Joseph N. Wilson)에 의해 공지되고 설명되었다.
위치 분석의 결과는 페이스트의 존재, 부재 및 정렬과 희망 접촉 영역(224)과 스텐실(16)과의 정렬을 감지하는데 사용된다. 결과는 또한, 다른 적응 및 수정 공정 제어 방안에 대한 근거를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에서, 위치부(locator section)(210)에 의해 제공된 정보는 분배기 헤드(118)의 작동 파라미터를 변경하는데 사용된다.
납땜 페이스트 이미지의 반 위신호(Anti-Aliasing of Solder Paste Image)[ 공정 관리부(212)]
처리기(116)의 공정 관리부(212)는 납땜 페이스트 영역(102a)의 이미지에서 어떤 위신호를 최소화하기 위해 사용된다. 기판(102) 상에 적층된 납땜 페이스트 영역(102a)의 디지털화된 이미지(105a)의 획득에서, 납땜 페이스트 조직 인식의 몇가지 조건 고유성(unique)이 고려된다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서, 페이스트의 그레인 크기 및 다양한 확대로 이미지(105a)의 품질 상에 이것의 효과가 고려된다. 보통, 샘플링율이 나이퀴스트(Nyquist) 주파수 위신호 보다 위에 있는 경우는 피할 수도 있다. 그러나, 납땜 페이스트 영역을 이미징할 경우, 위신호는 또한, 그레인 크기, 초점 길이, 확대 및 CCD 픽셀 간격 사이의 적절한 관련 없이 발생될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명의 조직 인식 방법은 아래의 표4에 도시된 납땜 페이스트의 네가지 유형으로 고려된다.
납땜 페이스트 공칭 그레인 직경
유형 3 35.0㎛ 1.3780㎜
유형 4 29.0㎛ 1.1417㎜
유형 5 20.0㎛ 0.7874㎜
유형 6 10.0㎛ 0.3937㎜
표4. 사용된 납땜 페이스트 및 다양한 그레인 크기의 유형들.
일반적으로, 납땜 페이스트의 다른 유형들은 자주 그레인 크기로 다양하다. 표4는 다양한 유형의 납땜 페이스트와 관련된 공칭 그레인 크기를 열거한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 그레인 크기의 변동은 납땜 페이스트 적층(102a)이 CCD 카메라(104)에 의해 효과적으로 샘플되어 검토될 수 있는 최소 확대를 야기한다.
(픽셀당 미크론 또는 밀리미터로 측정된) 시스템 확대의 설정이 표4에 도시된 각 납땜 페이스트 유형이 나이퀴스트 한계에서 샘플링되도록 선택되면, 호환성(compatible) 확대의 표가 아래에 도시된 표5로 만들어질 수 있다.
5.0㎛ 10.0㎛ 14.5㎛ 17.5㎛
0.1969mpp 0.3937mpp 0.5709mpp 0.6890mpp
유형 3 X X X X
유형 4 X X X -
유형 5 X X - -
유형 6 X - - -
표5. X가 호환성 확대를 나타내고, 시스템 확대가 미크론(㎛) 및 픽셀당 밀리미터(mpp)인 곳에서 납땜 페이스트의 다양한 유형에 대한 호환성 시스템 확대.
이론적으로, 나이퀴스트 한계는 주어진 시스템 확대에서 정확하게 샘플링될 수 있는 가장 높은 주파수이거나 가장 작은 그레인 크기인 경우이다. 나이퀴스트 한계는 샘플링율의 절반으로 정의될 수 있다.
서술한 바와 같이, 납땜 페이스트 조직 인식 방법은 이미지가 선명한게 초점이 맞추어진 경우, 판단되는 고유한 이웃 형상 및 납땜 페이스트의 통계에 의존한다. 본 발명의 일 실시예에서, 광학 및 이미징 하드웨어는 페이스트 조직을 정확하게 샘플링하는데 이용된다. 그 실시예에서, 페이스트 입자의 샘플링 주파수는 위신호를 피하기 위한 시스템의 나이퀴스트 한계보다 낮다. 또한, 확대는 납땜 페이스트의 고유한 주파수 특성들을 잃어버지지 않도록, 그리고 제한된 위신호가 특히 페이스트 영역 내에서 이미지 데이타의 결과적인 특징들이 페이스트의 흔적 (evidence)을 감지하도록 사용될 수 있기 때문에 받아들여질 수 있는 곳에서, 일반적으로 제한된다.
본 발명의 일 실시예에서, 처리기(116)의 성능(performance)은 주파수 의존 커넬 크기 및 형상을 적용함에 의해 확대의 적절한 범위 내에서 최적화된다. 기본 픽셀(보통 중심 픽셀)로부터 적절한 거리에 놓여진 이웃 픽셀들은 페이스트 입자의 공간적 주파수에 근거하여 수동 또는 자동으로 선택될 수 있다. 이런 방식으로 공정 커넬의 구조를 조절함에 의해, 유효 샘플링율은 다양한 페이스트 유형을 수용하도록 조절될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 센서 샘플링 주파수는 밀리미터 당 사이클로 측정된 왕복(reciprocal) 픽셀 중심 대 중심 간격에 비례하고, 정확하게 샘플링된 가장 높은 주파수는 센서 샘플링 주파수의 1/2이다. 확대는 또한, 획득된 픽셀 분포 패턴의 기능 또는 납땜 페이스트 영역의 이미지 처리로서 설명될 수 있다.
도8a 내지 도8h는 일 영역에 걸쳐 납땜 페이스트 적층을 인식하기 위해 사용된 다양한 픽셀 분포 패턴을 도시한 것이다. 픽셀 분포 패턴은 페이스트 조직 간격 형상에 대한 샘플 커넬 형상을 나타낸다. 확대에 사용된 픽셀 분포 패턴은 납땜 페이스트의 그레인 크기에 의존한다. 도8a 및 도8b와 도8e 및 도8f에서, 픽셀 분포 패턴은 중심 픽셀과 이웃 픽셀이 접촉한 상태를 도시한 것이다. 도8c 및 도8d와 도8g 및 도8h에서, 중심 픽셀과 이웃 픽셀은 다양한 거리만큼 분리된 상태로 도시된다. 거리(distance)는 중심 픽셀 상에 중심이 있는 원의 직경(미크론 및 밀리미터로 측정됨)으로 표현된다. 반경은 유효 픽셀 간격 또는 샘플링율에 상응한 다. 따라서, 직경은 명시된 커넬 구조를 유효하게 사용해서 샘플링될 수 있는 나이퀴스트 한계 또는 최소 이론 페이스트 그레인 크기로 표현된다. 거리는 인터레스트의 원형 영역의 직경(밀리미터로 측정됨)으로 표현된다. 도8a 내지 도8d에서 도시된 본 발명의 일 실시예에서, 각 픽셀은 0.6621 ㎜로 표현되고, 인터레스트의 원형 영역은 직경이 1.3242 ㎜에서 3.7454 ㎜까지 변화된다. 도8e 내지 도8h에서, 각 픽셀은 0.4794 ㎜이고, 인터레스트의 원형 영역은 직경이 0.9594 ㎜에서 2.7136 ㎜까지 변화된다.
커넬 형상은 도8a 내지 도8h에 도시된 것들에 제한되지 않고, 일반적으로 필셀들 사이에 연결성(connectivity)이 필요하지는 않다.
조직 인식의 실험적인 결과
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 인쇄 회로 기판, 스텐실, 웨이퍼 또는 어떤 기판 상의 다른 형상 풍부(feature-rich) 비페이스트 영역으로부터 납땜 페이스트 조직 영역을 분리하도록 디지털화된 이미지 상에 통계적이고 형태학상 작동의 조합이 사용된다. 도9a 내지 도9d는 본 발명의 일 실시예에 이용되는 시스템의 결과들을 도시한 것이다.
납땜 페이스트 영역(804) 및 그 위에 분포된 비페이스트 형상을 갖는 인쇄 회로 기판(802)의 포화 없는 원 이미지 데이타(raw image data)를 도9a에 도시하였다. 원 이미지는 접촉 영역(810)으로 안내되는(leading) 회로 트레이스(trace)(808)를 윤곽짓는 양호 형성 분리 모서리(well-defined separation edge)(806) 및 접촉 영역에서 시작되는 양호 형성 분리 라인(well-defined separation line)(812)을 나타낸다.
도9b에서, 본 발명의 방법을 이용하여 처리된 이미지의 결과들이 도시된다. 처리된 이미지는 도9a에 도시되지 않은 납땜 브릿지(814)를 드러낸다. 도9a에 도시된 모서리(806), 트레이스(808), 접촉 영역(810) 및 분리 라인(812)를 포함하는 비페이스트 형상은 인터레스트 영역(816) 내에서 흰색 영역으로 도시되는 반면, 납땜 페이스트 영역(818)은 검은색으로 도시된다는 것을 유념하라. 출력 이미지에서 납땜 페이스트의 존재가 검은색 영역에 의해 표현되기 때문에, 전체적으로 검은색 또는 흰색이 아닌 어떤 영역은 페이스트 모서리에서 스케일러블(scalable) 천이 영역(transitional region) 또는 그 위치에서 다른 불확정 영역을 나타낸다. 또한, 그레일 스케일러블 영역(820)은 모서리가 총 영역의 큰 부분을 이루는 작은 페이스트 적층의 위치 및 영역을 정확하게 보고하도록 하는 능력을 향상시키고, 임의 조건하에서, 이미지 품질, 휘도 및 명암 대비의 변동을 더 견딘다.
납땜 페이스트 영역(804) 및 그 위에 분포된 비페이스트 형성을 갖는 동일한 인쇄 회로 기판(802)의 포화된 원 이미지를 도9c에 도시하였다. 원 이미지는 접촉 영역(810)으로 안내되는 회로 트레이스(808)를 윤곽짓는 동일한 양호 형성 모서리(806)를 나타낸다. 그러나, 도9a에 도시된 양호 형성 분리 라인(812), 및 트레이스(808) 및 접촉 패드(810)의 그레이 레벨 표현은 도9c에서는 구별되지 않는다. 도9c는 또한, 이전의 이미지에서 관찰될지 않는 인쇄 회로 기판 상의 흠(blemish)(822)을 도시하였다.
도9d는 본 발명의 방법을 이용하여 처리된 포화된 원 이미지이다. 도9d에 도시된 처리된 이미지는 납땜 브릿지(814)를 드러낸다. 비페이스트 형상(816)은 도9d에서, 흰색으로, 불확정 영역은 회색으로, 납땜 페이스트 영역(818)은 검은색으로 도시되었고, 100% 납땜 페이스트가 감지되는 영역을 표현하였다. 기판 상에서 도9c에 도시된 흠(822)을 포함하는 비납땜 페이스트 영역은 본 발명의 방법이 적용될 경우, 무시되는 것을 유념하라. 그레이 레벨은 인쇄 회로 기판 상의 비필수 형성과 납땜 페이스트 적층 사이에 있는 영역을 나타내는 스케일러블 영역이다. 그레이 스케일 정보는 모서리 픽셀 및 어떤 불확정 영역의 비례적인 계산을 허용한다. 따라서, 스케일러블 그레이 영역은 흰색 또는 검은색으로 이루어진 양 이미지보다 납땜 페이스트 명암 대비 영역의 품질에 대한 관찰자로 정보가 더 이송된다.
도10a 내지 도10c, 및 도11a 내지 도11c는 본 발명의 일 실시예를 이용하는 시스템으로부터 이미지의 비교를 제공한다. 도11a는 포화된 것을 제외하고 도10a의 동일한 원 이미지를 도시한 것이다. 원 이미지는 본 발명의 방법을 이용하여 처리된다. 처리된 이미지는 단일 스레쇼울딩 기술을 적용함에 의해 예를 들면, 검은색 또는 흰색으로 두개로 이루어지거나, 처리된 이미지는 듀얼 스레쇼울딩 기술을 적용함에 의해 스케일러블 그레이 범위를 가질 수도 있다. 전술한 바와 같이, 듀얼 임계값은 페이스트 모서리 및 다른 불확정 영역에서 천이 영역에 대해 적절하게 계산될 수 있게 한다. 따라서, 본 발명의 방법은 모서리가 총 영역의 큰 부분을 이루는 작은 페이시트 적층 영역을 정확하게 보고하도록 품질 관리 소프트웨어 프로그램의 능력을 향상시키고, 본 발명의 방법은 이미지 품질, 휘도 및 명암 대비의 변동을 더 허용한다.
도10a 내지 도10c는 단일 및 듀얼 임계값 공정이 이미지 상에 수행될 경우, 포화없는 원 이미지 간의 비교를 위한 일련의 볼 그리드 어레이(BGA; Ball Grid Array)를 도시한 것이다. 도10a는 포화없는 처리되지 않은 원 BGA 이미지(1002) 및 소정 접촉 패드(1004)의 어레이를 도시한 것이다. 도10b는 도10a에 도시된 원 BGA 이미지 상에 수행된 단일 임계값 공정의 결과를 도시한 것이다. 도10c는 도10a에 도시된 원 BGA 이미지 상에 수행된 스케일러블 그레이 레벨을 이용한 듀얼 임계값 공정의 결과를 도시한 것이다. 모서리 및 불확정 영역은 그레이 음영 내에 있다. 하나의 불확정 영역이 '1006'에서 나타난다.
도11a 내지 도11c는 단일 임계값 공정 및 듀얼 임계값 공정이 이미지 상에 수행될 경우, 포화된 원 BGA 이미지와의 비교를 위한 일련의 BGA 이미지를 도시한 것이다. 도11a 내지 도11c는 또한, 포화된 본 발명의 일 실시예를 이용하는 시스템에서 볼 그레이 어레이(BGA)로부터의 이미지의 비교로서 제공된다. 도11a는 소정 접촉 패트(1004)의 어레이 및 포화된 처리되지 않은 원 BGA 이미지(1002)를 도시한 것이다. 도11b는 도11a의 원 BGA 이미지(1002) 상에 수행된 단일 임계값 공정의 결과를 도시한 것이다. 도11c는 도11a의 원 BGA 이미지 상에 수행된 스케일러블 그레이 레벨을 이용해서 듀얼 임계값 공정의 결과를 도시한 것이다. 모서리 및 불확정 영역은 그레이의 음영 내에 있다. 동일한 불확정 영역(1006)이 도10c 및 도11c 모두에 나타내었다.
도10b 및 도10c와 도11b 및 도11c는, 본 발명의 방법이 비선형 휘도 변화 및 비페이스트 형상의 포화 또는 이탈(drop-out)로 인한 데이타 손실을 포함하는 비페 이스트 형상의 중요한 이미지 휘도 및 명암 대비 변동을 견디는 것을 도시한 것이다.
도12는 본 발명의 일 실시예를 이용한 시스템의 평활화 결과의 히스토그램(1200)을 도시한 것이다. 히스토그램은 비페이스트 영역(1202), 천이 영역(1204) 및 납땜 페이스트 영역(1206)의 세 가지 영역으로 나뉘어진다. 히스토그램(1200)은 평활화된 이미지 내의 조직에 상응하는 픽셀 휘도의 분포를 도시한 것이다. 일 실시예에서, 평활화된 이미지는 페이스트는 흰색으로 비페이스트는 검은색으로 도시된다. 따라서, 페이스트 픽셀(1206)은 히스토그램의 우측단을 선호하고, 비페이스트 픽셀(1202)은 좌측단을 선호한다. 이미지의 모서리에 상응하는 천이 픽셀(1204)은 페이스트와 비페이스트 영역 사이의 영역에 도시된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 평활화된 이미지는 페이스트는 검은색으로 비페이스트는 흰색으로 도시되도록 뒤바뀐다.
브릿지 감지 방법(Bridge Detection Methods)
도13은 기판 상에 적층된 납땜 페이스트를 검사하기 위한 종래의 공정의 흐름도이다. 초기 작동 시에, 기판부의 이미지는 스캔 카메라('1300' 단계)의 영역 또는 라인에 의해 취득된다. 도14는 도13의 '1300' 단계에서 취득된 이미지를 도시한 예이다. 도14는 납땜 페이스트의 그레이 스케일 이미지이다. '1300' 단계에서 취득된 이미지는 페이스트가 덮힌 기판 영역이 보다 쉽게 인식되도록 처리된다('1310' 단계). 예를 들면, 페이스트 감지 (또한, 페이스트 인식으로 언급된) 공정은 새로운 '페이스트 온리(paste-only)' 이미지를 만드는 비페이스트 형상(예를 들면, 전동성 패드, 기판)으로부터 납땜 페이스트를 분리하기 위해 이미지 상에 수행된다('1310' 및 '1330' 단계). 도15는 도14의 이미지에 적용된 페이스트 감지에 근거한 가중(weighted) 페이스트 온리 이미지의 도시된 예이다. 결과적인 이미지는 페이스트 적층의 품질, 위치 또는 중요성을 결정하기 위한 이런 단계에서 페이스트가 감지되는 동안 분석될 필요는 없다. 대신, 분리 공정(separate process)('1340' 단계)은 페이스트 온리 이미지를 분석하기 위해 사용될 수 있다.
많은 다른 기술들이 비페이스트 정보로부터 납땜 페이스트를 분리하는데 사용될 수 있다. 하나의 공지된 기술은 빛의 유형하에서 휘도 또는 가시성(visibility)같은 일부 다른 파라미터에 근거하여 섹션 내로 이미지를 분할하기 위해 사용될 수 있는 스레쇼울딩(thresholding)이다. 임계값 기술은 인터레스트 영역 내로 이미지를 구획하고, 임계값의 외측에 있는 모든 다른 영역을 제거하는 것이고, 필수적이지 않다고 간주된다. 예를 들면, 형광 염료(fluorescent dye)는 단지 페이스트가 빛의 특수한 유형하에서 볼 수 있도록 납땜 페이스트에 더해질 수 있다. 도16은 자외선 강화 형광 페이스트의 녹적청(RGB; Red Green Blue) 이미지이고, 도17은 '단일 임계값' 방법을 이용하여 '청' 빛 채널로부터의 두개의(binary) 페이스트 온리 이미지이다. 듀얼 임계값 방법은 유사하게 사용되지만, 모서리 픽셀에 대해 보다 정확하게 계산하기 위해 임계값들 사이의 휘도 레벨의 스케일러블 천이 영역을 포함한다. 듀얼 임계값 방법은 작은 페이스트 형상이 모서리 데이타의 상대적으로 많은 양을 포함할 수 있기 때문에, 때때로 단일 임계값에 비해 바람직하다.
페이스트 감지에 대한 다른 공지된 기술은 이미지 추출(substraction)이다. 추출 방법은 다른 것으로부터 하나의 이미지를 추출함에 의해 '차이 이미지(difference image)'를 만든다. 몇몇 추출 기반 페이스트 감지 방법은 기준 이미지와 페이스트 감지를 위해 새롭게 획득된 이미지 사이의 차이를 비교한다. 몇몇 사례에서, 이들 이미지들은 오차를 최소화하기 위해 추출 전에 서로 정확하게 등록되어야 한다. 컴퓨터 기록(storage), 데이타 검색(retrieval) 및 메모리 버퍼 능력의 상대적으로 많은 양은 많은 기준 이미지를 수용할 필요가 있다. 이상적으로, 기준 이미지의 완전한 설정은 단지 한번 얻어질 필요가 있지만, 그런 경우, 성능은 다른 동일한 기판들 사이에서 얻어진 전형적인 변동에 의해 역영향을 받을 수 있다. 이런 문제점들을 피하기 위해, 새로운 기준 이미지가 검사되기 위해 서로에 대해 얻어질 수 있지만, 이는 공정이 상당히 느릴 수 있고, 고속 생산 환경에 사용되기에 적절하기 못할 수 있다. 스레쇼울딩의 변동 및/또는 이미지 추출 기술은 지형학적 이미지 및 x선 기술을 만들기 위한 레이저 프로파일링의 사용을 포함할 수 있다. 이들 및 다른 방법들이 수반되는 분석을 위한 비페이스트 영역으로부터 페이스트를 더 잘 분리하기 위해 의도된다.
스레쇼울딩 및 이미지 추출에 발생하는 한가지 단점은 납땜 페이스트의 휘도레벨 및 배경이 자주 겹친다는(overlap) 것이다. 이 겹침(overlapping)은 불가능하지 않다면, 배경 정보로부터 납땜 페이스트 이미지를 효과적으로 분리하는 것을 어렵게 한다. 또한, 페이스트 적층의 영역 및 위치는 이런 조건하에서 확실하게 결정될 수 없고, 따라서 통계적 공정 관리(SPC) 데이타 및 적응 제어 반응 (adaptive control response)을 한계짓는다.
인쇄 회로 기판 상의 납땜 페이스트 영역을 인식하기 위한 한가지 이유는 브릿지같은 납땜 겹함을 검사하기 위한 것이다. 납땜 페이스트 프린팅 작동에서, '브릿지(bridge)'라는 용어는 인접한 패드들 사이의 간격을 스트레이 페이스트의 일부 양으로 연결하거나(거의 연결함) 미리 형성된 한계 이상의 패드들 사이의 갭을 스테레이 페이스트의 일부 양으로 연결하는 곳에서의 인쇄 결함으로 설명될 수 있다. 브릿지는 임계적 치수에서, 브릿지 또는 납땜 페이스트가 마지막 조립에서 부족(short) 또는 다른 관련 결함을 야기하는 수반되는 재흐름 작동 동안 풀백되어 실패할 수 있으므로 중요할 수 있다. 브릿지는 단지 인쇄 및/또는 페이스트 결함의 유형이 아니다. 초과 페이스트, 불충분 인쇄 형성 및 불충분 정렬같은 다른 결함들은 또한, 유사한 결함, 특히 '부족(short)'은 나중에 조립 공정에서 원래의 결함의 위치에서 발생할 수 있는 가능성을 증가시킬 수 있다.
납땜 페이스트 적층 공정과 관련된 양품율(yield)을 증가시키기 위한 한가지 접근은 인쇄 작동 후에 인쇄 결함을 즉시 감시하고, 전자부품의 위치 결정 전에 결함이 있는 기판을 거부하는 것이다. 이는 결함이 있는 기판의 조립에 낭비된 시간을 절약하고 비용이 드는 재작업을 피하기 위한 표면 실장 기술(SMT) 제조업에 가능하다. 어떤 특정 위치(site)에 결함이 있거나 없으면, SPC 데이타는 그것들이 공정에 임박하기 전에 수집되고, 소정 경향으로 모니터되고 수정하도록 사용될 수 있다.
브릿지, 브릿지 유사 형상 및 다른 인쇄 결함들의 평가(assessment)는 조금 어려운 규칙 또는 제한을 갖는 주관적이 작업이 될 수 있다. '브릿지', '브릿지 유사', '너무 많은 페이스트'같은 인쇄 결함의 주관적인 기술은 인쇄 결함의 주관적인 기술로 검토될 수 있다. 다른 기술적인 평가 없이, 브릿지 관련 결함같은 결함이 이런 결함의 가능성이 증가되는 곳에서 나중에 주어진 공정에서 나타나거나 공정 경향의 존재를 나타나는 곳에서 예견되는 이들 주관적인 기술의 일부 또는 모두를 이용하는 것은 어렵다.
소위 단순한 '블롭(blob)' 및 '경계 박스(bounding box)' 기술뿐 아니라 인터레스트 영역의 페이스트 영역 (예를 들면, 패드 간의 간격) 상에 단지 의존하는 브릿지 감지 기술같은 브릿지를 감지하기 위해 사용된 몇몇 공지된 기술들은, '양 노이즈(noise)'에 적용될 수 있고, '박스(box)' 또는 인터레스트 영역 내에서 구조 또는 형상의 실제 중요성에 대한 정보를 거의 제공할 수 없다. 또한, 페이스트 인 캡 한계는 자주 잘못된 감지를 피하기 위해 상대적으로 높게 설정될 수 있다. 이들 방법은 유효하고 예방적인 인쇄 공정 관리에 사용되기 위해 부분적인 브릿징 또는 브릿지 유사 성향을 연속적이고 확실하게 감지할 수 없다.
서술된 바와 같이, 납땜 페이스트 조직 인식 방법은 브릿지같은 기판 상에 발생되는 특별한 결함들을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 납땜 페이스트 인쇄 작동에서, 브릿지 또는 브릿지 유사 형상은 상대적으로 페이스트의 양호 형성 적층이 패드 간의 간격을 연결하거나(거의 연결함), 페이스트의 적층이 미리 형성된 한계 이상일 경우 발생될 수 있다. 페이스트 형상의 연결이 간격에 걸쳐 증가됨에 따라, 공정에서 형상의 중요성도 증가된다. 소위 '표준적인(classic)' 브릿지는 전 체 간격을 연결하지만, 연결이 홀로 관련 결함이 나중에 공정에서 발생되는 것을 보장할 수는 없다. 전체 연결보다 작은 어떤 것이 동등하게 귀찮거나 동등하게 양호할 수 있다. 추가적인 특징들은 공정에서 결함의 참 중요성을 측정하기 위해 고려되어야 한다.
브릿지를 따른 부분이 좁거나 '약하거나(weak)', 브릿지 유사 구조 불충분이지만, 수반되는 재흐름 작동 동안 브릿징이 동일한 점에서 발생될 가능성이 관련된 페이스트의 양, 위치 및 구조에 의존된다는 것을 알았다. 페이스트 형상에 의해 e덮힌 영역이 증가될수록, 페이스트가 충분한 스팬이 간격에 걸쳐 있는 경우, 브릿지 관련 결함을 야기할 가능성도 증가된다.
소위 '가장 약한 링크(weakest link)'라고 하는 브릿지 형상을 따른 가장 얇은 점은 구반되는 재흐름 작동 동안 깨지고 풀백되도록(pull back) 브릿지의 가능성 또는 경향을 명시할 수 있다. 브릿지를 따른 부분이 충분히 좁다면, 페이스트가 이 점으로부터 깨지고 풀백될 가능성은 이 가장 좁은 점에서 상대적으로 (또는 임계적으로) 넓게 유지되는 적층의 가능성보다 클 수 있다. 페이스트 형상의 '벌크(bulk)'의 폭이 증가할수록, 페이스트 형상이 브릿지 관련 결함을 야기할 가능성이 증가되어, 충분한 스팬이 간격에 걸쳐 존재하고, 수반되는 재흐름 작동 동안 브릿지를 형성하는 페이스트의 총량이 유지되게 제공된다.
인쇄 결함의 다른 유형은 소위 '일반적(general)' 인쇄 결함이다. 일반적 인쇄 결함은 간격의 형상 또는 위치에 관계없이 페이스트의 총량이 미리 형성된 한계를 넘을 경우 발생된다. 일반적 인쇄 결함이 감지될 경우, 실제 페이스트 브릿 지는 확정될 필요는 없고, 또한 결함의 특징들은 기판이 연결이 있는지를 결정하는 것이 요구되지는 않는다. 일반적 인쇄 결함 조건은 일반적으로 브릿지 관련 결함(예를 들면 단락)이 나중에 조립 공정에서 인쇄 결함의 위치에서 발생할 가능성을 증가시키는 불량 인쇄 품질, 불량 정렬, 브릿징 또는 이들 모두를 나타낸다. 일반적 페이스트 인 갭 연결에 대해, 사용자 정의 한계는 간격 내에 알려진 페이스트의 총 영역에 적용된다.
브릿지의 정확한 검사는 많은 통상의 SMT 인쇄 결함에 대해서 뿐 아니라 공정에서 원하지 않는 경향을 수정하는 것에 대해서 임계적인 도구가 될 수 있다. 상대적으로 중요하지 않은 페이스트 인 갭 영역은 간격을 가로질러 중요한 브릿지 구조를 제공할 수 있고, 반대로 페이스트 인 갭과 스팬 모두 공정에 브릿지 유사 형상의 참 중요성을 확실히 결정할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예는 신뢰할만한 페이스트 인 갭 영역 측정을 제공하고, 그것들이 표면 실장 기술(SMT) 조립 공정에 관련된 경우 브릿지 유사 페이스트 형상의 중요한 구조 및 스팬을 감지하는 갭 연결 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 갭 내의 페이스트의 총량 및 갭을 가로질러 브릿지 유사 형상의 유효 스팬이 특정 페이스트 형상이 브릿지 관련 결함을 야기할 가능성을 결정하는데 함께 사용된다.
도18은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 결함 방향 과정의 흐름도이다. 본 발명은 이미지가 '페이스트 온리' 이미지('1810' 단계) 내로 적당히 분할될 (또는 될 수 있는) 경우, 실질적으로 어떤 방식으로 취득된 이미지를 사용할 수 있다. 이미지는 '디지털화된' 이미지로서 통상적으로 언급된 것일 수 있다. 또한, '처리된 이미지(processed image)'로 본 명세서에서 언급된 페이스트 온리 이미지는 예를 들면, 두개의(binary) 이미지로 될 수 있거나, 모서리 및 다른 불확정 영역에서 천이 영역에 대해 적절히 계산되도록 가중 그래이 레벨로 될 수 있다. 소위 '레벨링(leveling)' 또는 '영역 평탄화(field flattening)' 기술을 포함하는 다양한 이미지 강화 기술의 사용은 결과적인 페이스트 온리 이미지의 적합도(fidelity)를 궁극적으로 향상시키기 위해 공정의 제1 단계 동안 취득된 이미지를 적용할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시예에서, 페이스트 온리 이미지는 가중 픽셀을 사용한다. 가중 픽셀값의 사용은 정확한 영역 보고를 위해 본 발명의 브릿지 분석의 능력을 향상시키고, 그에 따라 모서리가 총 영역의 큰 부분을 이루는 작은 페이스트 적층의 중요성을 향상시키며, 소정 조건하에서, 이미지 품질, 휘도 및 명암 대비의 미소한 변동을 더 허용한다. 또한, 가중 픽셀값의 사용은 특히 상대적으로 적은 픽셀 또는 샘플 포인트를 초함하는 작은 갭 영역에서, 보다 정확한 브릿지 감지 결과를 얻을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, '256' 요소 검색표(lookup table)같은 소정 검색표가 매우 반복적이고 장황한(redundant) 실행 시간 수학 작동(math operation)이 요구됨 없이 실행 시간에서 페이스트 온리 이미지(1810)의 생성 동안, 유효하게 픽셀을 측정하는데 사용될 수 있다.
'페이스트 온리' 이미지는 본 명세서에 서술된 취득 이미지, 이미지 추출 기술 및 조직 근거 분할 기술에 단일 또는 듀얼 임계값의 직접적인 적용을 유도하는 것에 제한되지 않는 것을 포함하는 전술한 방법을 거쳐 생성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 페이스트 온리 이미지의 생성을 위한 다른 사용 가능한 기술은 자외선 염색 강화 페이스트의 사용, 레이저 프로파일링, 지형학 데이타[예를들면, '체적 요소(volume element)' 또는 '복셀(voxel)']의 2차원 표현을 생성하기 위한 간섭영상(interferometry)의 사용 및 x선 기술을 포함한다. 당 업계에서 숙련된 기술자들에게 분할된 페이스트 온리 이미지를 생성하기 위해 공지되고 개발된 많은 방법들이 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들에 사용 가능하다는 것은 자명한 것이다.
도18을 다시 참조하면, 페이스트 온리 이미지('1810' 단계) 내에서, 인터레스트 영역이 ('1820' 단계에서) 형성된다. 일 실시예에서, 인터레스트 영역은 거기에 적층된 물질의 양 및 특성을 알기 위해 희망되는 영역이다. 예를 들면, PCB, 웨이퍼, 스텐실 또는 유사한 기판 상에서, 이런 인터레스트 영역은 브릿지 또는 브릿지 유사 형상을 바라지 않는 패드 또는 틈 사이의 갭이 될 수 있다. 아래에 서술된 도19a 내지 도19c 및 도20a 내지 도20c는 '인터레스트 영역'을 도시하는 실행 시간 및 페이스트 온리 이미지를 도시한 것이다.
도19a 내지 도19c는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터레스트 영역의 예를 포함하는 도시적인 형상을 갖는 실행 시간 이미지의 상세한 설명이다. 도19a 내지 도19c는 납땜 페이스트(1903)의 브릿지 유사 형상(1900) 및 여러 전형적인 비페이스트 (기판) 형상의 확대도를 도시한 것이다. 도19a는 도19b에 도시된 실행 시간 이미지의 제1 부분의 확대도이고, 도19c는 브릿지 유사 형상(1900) 및 납땜 페이스트(1903)을 포함하는 도19b의 실행 시간 이미지의 제2 부분의 확대도이다. 비페이스트 형상은 예를 들면, 베어 보드(bare board)(1906), 베어 트레이스(bare trace)(1910), 트레이스 상의 마스크(mask)(1915) 및 베어 패드(bare pad)(1920)를 포함한다. 도19a 및 도19b는 또한, 제1 납땜 패드(1925)와 제2 납땜 패드(1930) 사이의 갭(1920)을 도시한 것이다. 본 실시예에서, 납땜 페이스트(1903)는 갭(1920) 내로 제1 납땜 패드(1925)의 우측이 이동된다.
도20a 내지 도20c는 각각 도19a 내지 도19c에 도시된 이미지의 대응되는 페이스트 온리 도면이다. 도20a 내지 도20c는 본 명세서에서 서술된 방법에 그초하여 조직에 따라 생성된 페이스트 온리 이미지의 도시적인 예이다. 언급한대로, 조직 기반 이미지는 단지 복수의 적당한 페이스트 온리 이미지의 일 예이다. 도20에서, 가능한 브릿지 유사 형상(1900)은 원형이다.
도18을 참조하면, 도20b의 페이스트 온리 이미지는 '1810' 단계에 사용되고, 도19a 및 도20a에 도시된 인터레스트 영역의 갭(1920)은 본 발명의 적어도 일 실시예에서 '1820' 단계에서 사용될 수 있다. 그러나, '1810' 단계 및 '1820' 단계를 뒤집는 적어도 일 실시예에서, 취득된 이미지의 인터레스트 영역을 형성하고, 그런 다음 인터레스트 영역만의 페이스트 온리 이미지를 생성하는 것이 가능하다. 그렇게 하는 것은 공정 시간을 절약할 수도 있다. 본 발명의 적어도 일 실시예에서, '1810' 단계의 페이스트 온리 전환은 '1820'에서 형성된 바와 같은 모든 서브 영역(sub-region)을 포함하기에 필요한 것보다 크지 않게 영역에 걸쳐 수행된다.
'1850' 단계에서, 투영(projection) 및 슬라이딩 평균 방법(도21 및 아래의 관련 설명을 참조)은 궁극적으로 특정 인터레스트 영역 내에서 중요한 브릿지 또는 브릿지 유사 형상을 감지하고 분석하기 위한 적절히 분할된 페이스트 온리 이미지 상에 사용된다. 또한, 사용자 정의 입력(user defined input)은 도22 및 관련 설명에서 서술된 '1827' 단계에서 설정된다. 이들 사용자 정의 입력은 페이스트 온 패드(paste on pad)('1830' 단계) 및 갭 내의 페이스트('1840' 단계)의 영역 측정, 및 브릿지 형상('1850' 단계)을 분석을 돕는다.
본 발명의 일 실시예에 따라 실시된 시스템(2200)의 입력 및 출력을 설명하는 일반적인 블록도인 도22를 간단히 참조하면, 여러 사용자 정의 입력(2210)이 도시된다. 이들은 갭(2215) 내에 허용되는 페이스트의 최대량, 브릿지 감지 시스템(2220)의 주관적인 '민감도(sensitivity)' 설정, 및 갭(2225)을 걸쳐 중요한 브릿지 형상의 최대 허용 스팬을 포함한다.
갭(2215) 내에 허용되는 페이스트의 최대량은 중요한 인쇄 결함을 나타내기 위해 페이스트의 양이 취해지기 전에 갭 내에 있을 수 있는 페이스트의 최대량에 따라 사용자가 특정하는 것을 대표한다. 예를 들면, 이것은 공칭 갭 영역의 55%까지가 페이스트 인 갭 결함이 발생되기 전 페이스트에 의해 덮힐 수 있는 것을 의미하는 55%같은 공칭 갭 영역의 퍼센트로 표현될 수 있다. 이들 숫자들은 순수하게 표현되었다.
'민감도' 설정(2220)은 '2230' 단계에서 (스무딩 커넬로 알려진 바와 같이) 슬라이딩 평균 윈도우의 크기를 계산하는데 사용되고, 궁극적으로 후에 기술될 투영된 데이타에 적용된 스무딩(smoothing) 또는 여과(filtration)의 정도를 결정한다. 이는 관련 용어에서 스팬 측정이 고려되는 브릿지 형상의 최소폭 또는 '벌크(bulk)'를 사용자가 특정화하는데 사용되고 바람직하다. 또한, 사용자는 픽셀, 밀 리미터 및 미크론을 포함하는 보다 직접적인 단위(unit)로 '민감도'를 입력할 수 있다. 본 명세서에서 서술된 본 발명의 실시예에서, 스무딩 커넬(2230)의 폭 및 그에 따른 브릿지 형상으로 고려되는 형상의 최소폭은 5픽셀, 10픽셀 등 같이 픽셀로 측정된다. 이들 숫자들은 순수하게 예시적이고, 물론 희망 브릿지 감지 민감도의 레벨에 의해 다양할 것이다.
갭(2225)을 가로지르는 중요한 브릿지 형상의 최대 허용 스팬은 사용자가 브릿지 형상 같은 형상이 패드들 간의 갭 같은 인터레스트 영역을 가로질러 연장될 수 있는 최대량으로 특정화하는 것을 나타낸다. 예를 들면, 이것은 '브릿징' 축에 평행한 방향으로 갭의 폭(또는 길이)의 70% 같은 갭의 퍼센트로서 표현될 수 있다. 이 숫자는 순수하게 예시적이다.
슬라이딩 평균 윈도우(2230)의 크기는 갭의 투영된 값을 평활화하기 위해 본 발명의 일 적어도 일 실시예에서 사용된 일차원 스무딩 커넬의 크기이다. 이는 공정이 중요하다고 고려되지 않는 미세한 상세의 상응 레벨을 제거하는 동안, 투영부(projection)를 따라 각 점에서 국부적인 평균을 제공한다. 이 형상은 본 명세서에서 더 설명된다. 예로써, 슬라이딩 평균 윈도우의 크기는 픽셀 예를 들면, 5픽셀로 측정될 수 있다. 적어도 일 실시예에서, 슬라이딩 평균 윈도우(2230)의 크기는 중요한 브릿지 형상으로 간주되는 형상의 최소폭의 적어도 일부에 근거된다. '2220' 단계의 민감도 설정은 '2230' 단계에서, 픽셀로 슬라이딩 평균의 폭을 궁극적으로 결정하는 관련 항목(term)(예를 들면, 저, 중, 고)이다.
도18을 다시 참조하면, '1830' 단계의 페이스트 온 패드 영역 측정은 패드를 둘러싸는 조금 확장된 인터레스트 영역 내에서 발견된 페이스트의 양의 직접적인(straightforward) 측정이다. 이는 당 업계의 숙련된 기술자에게 공지된 2차원 표면 영역 측정이고, 일반적인 페이스트 인 갭 영역 측정과 유사하다. 페이스트 온 패드 영역 측정은 페이스트 검사를 위해 사용되는 종래 기술에 가장 간단하고 가장 보편적으로 적용된다. 이는 동일한 페이스트 온리 이미지로 분리되기 때문에 바람직한 작동 모드의 일부로서 여기에서 포함되고, 인쇄 공정의 제어를 위한 데이타의 보다 포괄적인(comprehensive) 설정을 제공하기 위해 본 발명에서 서술된 갭 영역 및 브릿지 분석에 함께 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, 인터레스트 영역 내의 페이스트 온 패드 영역('1830' 단계)은 일반적인 페이스트 인 갭 영역 측정('1840' 단계) 및 브릿지 형상 측정('1850' 단계)와는 별개이다. 페이스트 인 갭 영역 측정('1840' 단계)은 갭(2215) 내에 허용된 페이스트의 푀대량의 사용자 정의 입력과 비교된다. 따라서, '1830' 단계 및 '1840' 단계는 인터레스트 영역 내의 (전술된) 일반적인 인쇄 결함들의 감지를 돕는데 사용된다. 일반적인 인쇄 결함이 감지되면, 검사될 기판은 즉시 거부될 수 있다.
인터레스트 영역 내의 브릿지 형상은 '1850' 단계에서 분석된다. 도21은 본 발명의 일 실시예에 따른 '1850' 단계의 브릿지 형상 분석을 위한 공정의 흐름도이다. 도21에서, 브릿지 유사 형상의 중요성을 측정하기 위하여 한 쌍의 수직축은 인터레스트 영역('2100' 단계)에 할당되어, 페이스트 온리 이미지가 인터레스트 영역의 일 축 상으로 1차 투영될 수 있다. 예를 들면, 도23a 내지 도23c는 본 발명의 일 실시예에서 따라 처리된 갭(갭은 단지 예시된 목적을 위해 인터레스트 영역 으로 특정화됨) 내의 납땜 페이스트의 실행 시간 이미지, 페이스트 온리 이미지 및 투영된 페이스트 온리 이미지의 플롯(plot)을 1차 예시한 것이다. 도23a는 (예를 들면, 도18의 '1820' 단계를 따르는 도18의 '1800' 단계에 상응하는) 갭 내의 페이스트의 '실행 시간' 이미지인 인터레스트 영역의 예시적인 예이다. 도23b는 도23a의 실행 시간 이미지의 페이스트 온리 이미지이다. 이는 슬라이딩 또는 무빙(moving) 평균이다. 새로운 어레이는 특정화된 커넬 크기에 의해 초기 투영된 값을 스무딩함에 의해 생성된다. 결과적인 숫자들은 갭을 따른 각 점에서 페이스트의 유효 스팬을 나타낸다.
도23b에서, 갭 내의 페이스트 유효 범위는 '2215' 단계의 45%로 되도록 결정되는 것을 유념하라.
도21 및 도23a 내지 도23c를 다시 참조하면, 도23c는 갭 영역 픽셀의 치수에 상응하는 X축 및 Y축의 도면이다. Y축은 갭의 통상 보다 긴 '비브릿징' 축에 상응하고, X축은 갭의 '브릿징' 또는 '스팬' 축에 상응된다. '2110' 단계에서, 인터레스트 영역 내의 페이스트는 갭의 일 축과 유효하게 정렬되고 스팬 또는 '브릿징' 축에 수직되는 일차원 어레이(2305)로 전환된다. 이 일차원 어레이는 일 실시예에서, 인터레스트 영역의 일 축을 따른 픽셀 데이타의 단순 '투영부'로서 단 업계의 숙련된 기술자에 의해 일반적으로 공지된 것에 의해 생성된다. 예를 들면, 위치 '38'에 대해 Y축인 경우, 갭의 길이를 따라 도23b에서 보면, 갭 스팬을 가로지르는 모든 픽셀들이 함께 더해진다. 그 총수는 Y축을 따른 이 위치에서 픽셀로 등가 스팬(equivalent span)을 얻기 위해 최대 8비트 그레이 레벨 '255'로 나뉘어진다. 이 값은 약 12픽셀 또는 16픽셀 폭(pixel-wide) 갭을 가로지르는 경로(way)의 약 75%의 갭 스팬의 한 점에서 도23c이 X축을 따라 도시된다.
일차원 어레이(2305) 또는 투영부는 상대적으로 약하거나 중요하지 않은 브릿징 구조에 의해 야기되는 작은 불규칙(irregularity)을 필터링하기 위해 평활화된다. 평활화(smoothing)는 데이타 점이 원 데이타의 날카로운 모서리 및 천이를 감소시키거나 "블러'하기 위해 시간 시리즈 또는 픽셀의 이미지같이 연속으로 그 이웃과 평균화됨에 의해 처리된다. 일 실시예에서, 스무딩 단계(2120)는 투영부를 따른 점에서 등가 스팬을 보다 평활화하기 위해서 원 투영 데이타(raw projected data)에 걸쳐 슬라이딩 평균(2310)을 (사용자 정의/특정 파라미터에 의해 결정된 크기로; 도22 참조) 통과시킴에 의해 실행된다. 슬라이딩 평균은 일차원 스무딩 커넬에 유효하다. 스무딩 정도는 중요한 브릿지 또는 브릿지 유사 형상의 최소폭과 유사하다. 그러나, 중요한 브릿지 또는 브릿지 유사 형상의 최소폭과 스무딩 커넬의 크기가 같게 되는 것은 불필요하다. 도23의 예는 5픽셀의 슬라이딩 평균 또는 스무딩 커넬을 사용한다. 일측이 직사각형으로 투영부의 5 연속 에트리의 평균 및 다른 측으로 스무딩 커넬의 크기 또는 5를 취하면, 직사각형(rectangular)(2310)은 인터레스트 영역의 길이를 따른 각 점에서 기능적으로 등가 브릿지 형상을 나타내도록 할 수 있다. 평활화된 결과는 갭의 길이를 따른 이들 '순간적인(instanteous)' 브릿지 형상의 유효 스팬을 나타내고, 이것은 사용자 정의 한계(2225)(도22)에 대해서 '2140' 단계(도21) 동안 점검되는 총 갭 폭의 퍼센트의 값이다.
예를 들면, 도23c에서, 슬라이딩 평균(2310)은 브릿지 형상의 최소폭과 동일한 5픽셀의 사용자 특정 폭을 갖는다. 슬라이딩 평균(2310)은 도23c에 도시된 이미지에 대해 상부(top)에서 저부(bottom) 방향까지 투영된 데이타의 일차원 어레이를 따라 통과된다(물론, 방향은 뒤집힐 수 있고, 갭의 투영부가 수직이면, 슬라이딩 평균이 좌에서 우로 또는 우에서 좌로 통과될 수 있음). 평활화된 결과 및 다른 사용자 특정 정보와 함께 (스무딩 커넬의 크기) 슬라이딩 평균에 사용된 요소의 수는 갭의 길이를 따른 형상의 영역 및 중요한 구조를 기능적으로 측정할 수 있게 한다.
도21을 참조하면, '2140' 단계에서 평활화된 일차원 어레이의 최대값이 1차 위치된다. 또한 사용자 특정된 소정 임계값(도22의 '2225' 및 도23c의 그래픽 표현 '2320' 참조)은 어떤 형상이 이들 한계를 '만나거나' 초과하는지, 그리고 그렇다면 브릿지 유사 결함이 정의에 의해 감지되는지를 결정하기 위한 최대값이 적용된다. 예를 들면, 도23c에서 임계값은 평활화된 투영부의 일부가 사용자 정의 한계 '2320' 또는 갭이 70%를 초과하는지를 결정하는데 적용된다. 이 예에서, 5 평활화된 값 또는 '히트(hit)' '2330'은 예를 들면, '2310'과 유사한 바(bar)로 마킹된 위치인 임계값(2320)의 위로 되는 것으로 알려져 있다. 물론, 도23c에 도시된 임계값 및 슬라이딩 평균폭(픽셀로)은 순수하게 예시적이고, 다른 숫자들도 사용 가능하다. 임계값의 적용에 근거하여, 가능한 브릿지 및/또는 브릿지 유사 형상은 ('2140' 단계를) 인식하고, 도18의 '1850' 단계로 되돌아 간다.
도24 및 도25는 도21에 서술된 바와 같이 스무딩 단계 및 스레쇼울딩 단계의 적용을 도시한 본 발명의 실시예들의 추가적인 예를 제공한다. 도24a 내지 도24d 는 본 발명의 일 실시예에 따라 처리된 갭 내의 납땜 페이스트의 실행 시간, 페이스트 온리, 인테레스트 영역 및 투영된 페이스트 온리 이미지 데이타를 각각 2차 도시하였다. 도24d에서, 사용된 슬라이딩 평균은 10픽셀이고, 도24d의 이중선은 스무딩이 적용된 후 일차원 어레이(2405)의 플롯이다. 도24d에서, 단일 형상이 최대 평활화 값이 사용자 정의 한계보다 위에 있는 '브릿지 유사' 결함으로 정의됨에 의해 분류됨을 요구하는 것을 나타낸다.
도25a 내지 도25c는 본 발명의 일 실시예에 따라 처리된 갭 내의 납땜 페이스트의 실행 시간, 페이스트 온리 및 투영된 페이스트 온리 이미지를 3차 도시한 것이다. 도25c에서, 브릿지 또는 브릿지 유사 형상의 최소폭은 10픽셀이고 사용ㅈ 정의 임계값은 70%이다. 이들 사용자 정의 파라미터는 도24와 같다. 상대적으로 상당한 납땜 페이스트는 도25a 및 도25b에서 볼 수 있다. 도25c에서, 슬라이딩 평균은 사용자 정의 임계값 이상으로 연장되고 70% 임계값 선에서 상대적으로 큰 갭 길이 위로 연장된다. 이것은 오직 하나의 최대값이 브릿지 유사 결함을 도시하는데 요구되지만, 임계값을 초과하는 많은 평활화된 값들을 갖는 강한 브릿지 유사 결함의 존재를 그래프로 도시한 것이다.
본 발명의 적어도 일 실시예에서, 슬라이딩 평균은 투영부를 따른 데이타 점이 국부적 평균(local mean)(슬라이딩 평균)이 계산되기 전에 제곱되는 유사한 슬라이딩 제곱 평균(RMS; Root-Mean-Square) 출력을 제공하도록 변경될 수 있다. 이들'평균 제곱'의 '근'은 단순한 슬라이딩 평균값과 거의 동일하다. 그러나, 슬라 이딩 평균은 최소 계산이 요구되기 때문에, 보다 장점이 있을 수 있다.
도18을 다시 간단하게 참조하면, '1850' 단계의 분석이 끝난 후, 결과는 스크린 프린팅/납땜 페이스트 위치 결정 공정에 가능한 수정을 위한 ('1870' 단계에) 저장된 결과적인 데이타를 갖는 소정(사용자 정의같은) 공정 한계('1860' 단계)에 대해 비교될 수 있다. 공정 한계가 초과되는지 또는 결함이 어떤 특정 지점에서 보고되는지 간에, 데이타는 종래의 숙련된 기술자에 의해 명백한 바와 같이, 인쇄 공정('1880' 단계)의 유효 제어를 위해 경향보다 더 작게 모니터하기 위해 적절히 필터링되고 사용될 수 있다. 예를 들면, 패드들 사이에 있는 페이스트의 최소, 최대 및 평균량은 검사(예를 들면, 주어진 기판의 검사)가 끝난 뒤 저장될 수 있다. 동일한 측정이 브릿지 유사 형상의 스팬 측정에 대해 저장될 수 있다. 이 데이타는 과거의 성능 및 현실의 생산 요구에 근거한 톤(tune) 감지 파라미터를 미세하게 하기 위한 수단을 제공하는 유효 공정 관리에 대해 단지 경향 분석을 가능하게 하지는 않는다.
도22의 사용자 특정 입력은 적어도 일 실시예에서, 갭 크기, 패드 크기 및 패드 위치의 변동같은 기판의 형상에 부분적으로 위존된다. 예를 들면, 도23, 도24 및 도25의 실시예들에서, 브릿지/브릿지 유사 형상의 사용자 특정 최소폭은 또한, 갭의 길이 및 폭과 사용자 특정 임계값에 의해 변화될 수 있는 것을 나타낸다. 이는 용융 납땜 페이스트같은 물질의 고유의 표면 장력이 납땜 페이스트를 '풀백(pull back)'하도록 하고, 투영부의 폭이 갭의 크기에 비교하여 작은 경우, 심지어 투영부가 갭을 가로지르는 절반의 경로 이상으로 연장되 경우, 갭을 가로질러 연장 되지 않게 하기 때문이다. 따라서, 도25c의 9픽셀의 갭 스팬에 대해서, 가능한 브릿지/브릿지 유사 형상(예를 들면 10픽셀)의 보다 큰 최소폭이 특정된다. 따라서, 납땜 페이스트의 경향이 풀백이고 '브릿지'가 아니기 때문에, 예를 들면, 9픽셀의 폭을 갖는 형상이 도25c의 예에서 갭 폭의 90%까지 연장되도록 허용될 수 있다.
반대로, 도23c의 (16픽셀의) 갭 스팬에 대해서, 브릿지 형상의 최소폭은 5픽셀이다. 이 예에서, 브릿지 형상이 갭 스팬의 70% 이상으로 연장되면, '풀백'되지 않고 더 '브릿지'가 발생할 수 있다.
도26은 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 크기 상에 패드 크기의 변동 효과를 도시한 것이고, 도27은 본 발명의 일 실시예에 따른 갭 크기 상의 패드 위치 변동의 효과를 도시한 것이다. 도26 및 도27에 도시된 바와 같이, 갭 크기는 패드 크기 및 패드 위치에 의해 변화될 수 있다. 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들은 갭을 가로지르는 중요한 브릿지 형상의 최대 스팬, 슬라이딩 평균 윈도우의 크기(도22 참조) 등과 같은 파라미터에 대한 사용자 특정 입력이 허용되기 때문에, 본 발명의 시스템 및 방법은 변화하는 패드 크기 및 위치를 갖는 변화하는 크기의 기판에 빠르게 적용하는데 유리할 수 있다.
도28 내지 도30은 본 발명의 일 실시예를 사용해서 감지할 수 있는 브릿지 및 브릿지 유사 형상의 유형들을 도시한 대표적인 도면이다. 모든 브릿지 유사 형상들은 형상에 관계없이 각각 도28, 도29 및 도30의 총 갭 영역의 정확히 6%, 18% 및 36%를 덮도록 정확하게 흡인된다. 단지 브릿지 유사 형상의 구조만 납땜 페이스트가 용융 상태로 가열되어 표면 장력을 거쳐 납땜 적층이 재분배되는 곳의 브릿 지 결함이 '재흐름'이라 불리는 나중에 공정에서 일어날 가능성에 얼마나 다양한 형상이 영향을 미치는지를 나타내도록 변화된다. 단지 도28은 같은 설명이 도29 및 도30의 유사 형상에 적용되지만, 다음의 문장에서 상세하게 서술된다.
도28에서, '2800' 항목은 소위 '표준적인' 브릿지 구조의 양쪽과 접촉되는 두개의 인접 패드 적층들 사이의 전체 스팬을 연장하는 브릿지 유사 형상을 도시한 것이다. 브릿지 형상(2802)은 수반되는 재흐름 작동 동안 표면 장력을 거쳐 어떤 부분도 보다 쉽게 깨지고 '풀백'되지 않게 전체 스팬에 걸쳐 균일한 두께를 갖는다. 재흐름 작동 동안, 표면 장력은 접촉점 '2804' 및 '2806'을 넓히는 경향과 브릿지 형상의 중심을 얇게하는 경향 모두의 접합부(junction) '2804' 및 '2806'에 대해 용융 납땜, 전술한 납땜 페이스트를 '취약(wick)'하게 만드는 경향을 생긴다. 결과로, 어떤 조건하에서, 형상은 각 '접합부' '2804' 및 '2806'를 향해 각 부분이 이동되도록 충분히 깨지거나 풀백되도록 얇게 된다.
본 발명에서 서술된 바와 같이, 투영된 데이타의 슬라이딩 평균에 의해 산출된 최대값은 슬라이딩 평균의 크기, 예를 들면 스무딩 커넬에 의존된다. 바람직한 방법으로, 슬라이딩 평균의 크기는 사용자 정의 '민감도' 설정에 의해 결정된다. 특정 커넬 크기 또는 주어진 민감도에 대해서, 브릿지 형상의 크기 및 형상은 스무딩 커넬이 투영된 데이타에 얼마나 많은 영향을 중 스무딩 후의 최대값에 얼마나 많은 영향을 줄 것인가를 결정한다. 최대값은 스무딩 작동을 계속하기 위해 적어도 충분한 '벌크(bulk)' 또는'전력(power)'으로 형상의 유효 스팬을 간주할 수 있다. 도24를 다시 간단히 참조하면, 실제 브릿지 형상은 브릿지 예 '2802'의 상대 적인 크기 및 형상과 유사한 도24b에 보여질 수 있어서, 실제 실시에서 브릿지 유사 형상과 유사한 스무딩 효과를 보여주도록 여기서 사용될 것이다. 형상들 모두는 갭의 100%를 연결한다. 도24d는 브릿지 위치에서 약 85%의 최대값을 갖는 평활화된 데이타의 플롯(2410)을 도시한 것이다. 형상은 이 경우 85%에서 최대 평활화된 스팬이 사용자 정의 한계 이상이면, 결함으로 나타낸다.
도28은 '2814'에서 하나의 패드 적층만으로 접촉되는 균일한 브릿지 형상(2810)을 도시한 것이다. 이런 경우, 표면 장력이 대향측으로부터 아무런 풀백를 받지 않은 일측에 작용하기 때문에 '깨짐(break)'(2812)이 이미 존재하고, 이에 따라 '풀백'이 '2800'에서보다 '2810'에서 클 가능성이 존재한다. 패드 적층과의 접촉점(2814)이 도28A 내지 도28F에 도시된 모든 브릿지 예의 동일한 6% 갭 유효 범위를 유지하기 위해 요구된 바와 같이 접합부(2804)보다 조금 더 크다는 것을 유념하라. 주어진 동일한 브릿지 '민감도'에서, '2810'의 투영된 데이타의 스무딩 효과는 그것들이 거의 동일하고 균일한 두께를 갖기때문에 전술한 예 '2800'과 유사하지만, 유효 스팬(예를 들면, 최대 평활화된 값)은 전술한 예에서보다 작다. 또한, 형상은 최대 명활화 스팬이 사용자 정의 한계 이상이면 감지된대로 나타난다.
도28의 '2820' 항목은 또한, '2812'와 유사하지만 중앙 스팬에 위치된 '깨짐'(282)을 갖는다.
도28의 '2830' 항목은 갭의 양측에서 접촉이 이루어지는 '2800' 항목과 유사하다. 형상은 갭의 일측 상의 접촉(2834)의 보다 넓은 베이스(base)와 여기서 주요한 차이가 있고, 타측 상에 많은 보다 작은 접촉점(2836)이 있다. 점(2836)은 많은 보다 큰 베이스(2834)가 제공되는 조금의 '위킹(wicking)' 경향이 제공된다. 또한, 브릿지 형상 '2832' 및 '2802'의 투영된 데이타를 유사하게 스무딩함에 의해, 삼각형의 형상(2832)의 유효 스팬(최대 평활화된 값)은 균일한 형상의 유효 스팬보다 작다. 유효 스팬의 차이는 '2802'가 '2832'보다 보다 큰 브릿지 포텐셜(potential)을 갖는 것을 정확히 의미하고, 보고된 스팬 모두가 사용자 정의 스팬 한계에 대해 점검되어야 하지만, 형상(2832)는 '2802'보다 결함으로써 표시되는 것이 덜하다. 도29는 '2900', '2910', '2920', '2930', '2940' 및 '2950' 항목들을 포함한다. 도30은 '3000', '3010', '3020', '3030', '3040' 및 '3050' 항목들을 포함한다. 도29 및 도30은 하나의 뚜렷한 차이를 갖는 도28과 거의 동일한 모양(format)의 브릿지 유사 형상을 나타낸다. 도28에 도시된 모든 브릿지 형상들이 정확하게 갭이 6%를 덮는 반면, 도29에서 그것들은 갭의 18%를 덮고 도30에서 그것들은 갭의 36%를 덮는다. 동일한 커넬을 사용해서 도28, 도29 및 도30의 브릿지 유사 형상의 투영된 데이타를 스무딩할 경우, 보다 큰 적층의 유효 스팬은 더 커질 것이다. 또한, 유효 스팬의 차이는 상대적으로 큰 적층이 보다 작은 적층보다 더 중요한 브릿지 포텐셜을 갖는 것을 정확히 나타내고, 모든 보고된 스팬들이 사용자 정의 스팬 한계에 대해 검토되어야 하지만, 보다 큰 것들은 결함으로서 보다 잘 표시되기 쉽다. 또한, 일반적 페이스트 인 갭 영역은 또한, 사용자 정의 한계에 대해 검토되어야 하고, 이들이 또한 종요한 브릿지 포텐셜을 가질 수 있는 총 연결을 잡도록 통상적으로 설정되어 있는 반면, 여기서 너무 큰 적층이 보다 작은 것들보다 결함으로 표시되기 더 쉽다.
도31은 본 발명의 적어도 몇몇 실시예들에 따라 감지 가능할 수 있는 스크린 프린팅/납땜 페이스트 프린팅 결함의 다른 유형들을 나타내는 도면이다. 도31의 '3100' 항목은 일반적 페이스트 정렬이 불충분함으로 인한 통상의 프린트 결함을 도시한 것이다. 이런 경우, 보고된 페이스트 인 갭 값은 갭에 걸쳐 페이스트의 보고된 스팬으로 될 경우, 오정렬의 정도와 함께 상승된다. 도31의 '3110' 항목은 총 오정렬의 효과를 도시한 것이다. 미래의 브릿지 포텐셜을 평가하기 위한 목적으로, 본 발명은 페이스트 정렬의 기능으로 결함 관련 브릿지의 증가된 포텐셜을 정확하게 평가할 것이다.
도31의 '3130' 및 '3140' 항목은 스팬 길이 및 형상이 결함 포텐셜을 결정하는 복수의 고유 결함을 도시한 것이다. '3130' 항목에서, 두 개의 형상들은 대향측으로부터 연장되지만, 중앙 갭으로 연장되고, 둘 다 갭 영역의 동일한 양을 덮는다. 본 발명의 이 방법은 두 개의 형상들에 동시에 작동되고, 도28에서 1차 설명된 바와 같이, 직사각형 형상이 스무딩 작동 후 가장 큰 갭 스팬이 정확하게 생성된다. 같은 것이 최대 보고된 스팬이 보다 크지만, '3140' 항목의 유사한 형상들에 대해 사실이고, 이에 따라 이 실시예에서 브릿징 포텐셜도 유사한 형상들에 대해 사실이다.
도31의 '3120' 및 '3150' 항목은 각각 약간 및 총 오버 프린트(over-print)를 도시한 것이다. 두가지 사례에서, 갭에 걸친 페이스트의 유효 스팬은 갭 중앙 근처에서 가장 크다. 단지 브릿징 방향으로의 페이스트의 총 효과는 중요하다. 이런 방식으로, 본 발명에 사용된 단순한 투영부 및 슬라이딩 평균 방법은 '3150' 항목이 보고된 유효 스팬의 차이에 근거한 '3120' 항목보다 더 큰 브릿징 포텐셜을 갖는다는 것을 정확하게 결정할 수 있다. 또한, 보고된 페이스트 인 갭 영역은 '3120' 항목에 대해서보다 '3150' 항목에 대해서 더 크고, 이에 따라 '3150' 항목은 또한, 본 서술에서 페이스트 인 갭 결함을 처음으로 정확하게 나타내게 된다.
도28 내지 도31 및 관련 설명은 사용자 정의 '민감도' 파라미터에 근거한 페이스트 적층의 유효 '브릿징 포텐셜(bridging potential)'을 정확하게 평가하고 사용자 정의 한계에 근거한 수반되는 공정에 역영향을 미칠 수 있는 브릿지 결함을 감지하고 나타내기 위해 본 발명에 사용된 방법을 설명한다.
브릿지같은 결함을 감지하기 위한 방법들은 정확하고 신뢰할만한 페이스트 감지 방법이 배경으로부터 페이스트를 분리하기에 사용될 경우 보다 성공적이라는 것은 알려져 있다. 본 명세서 및 출원 번호 제09/304,699호에 개시된 조직 기반 페이스트 감지 방법이 기판 조립 공정에 관련된 브릿지 특성의 유용하고 신뢰할만한 측정을 제공하는 본 명세서에 개시된 브릿지 분석 기술과 조합되는 것이 바람직하다.
도면에 나타낸 본 발명의 실시예의 서술에서, 특정 기술은 명확함을 목적으로 사용된다. 그러나, 본 발명은 선택된 특정 항목에 제한되지 않고, 각 특정 항목은 유사한 목적을 수행하기 위해 유사한 방식으로 작동되는 모든 기술적이고 기능적인 등가 방법들을 적어도 포함한다.
청구된 대로 본발명의 사상과 범주에서 벗어나지 않고 본 명세서에서 서술된 변경, 수정 및 다른 실시가 당 업계에서 통상의 기술을 가진 자들에서 일어날 수 있다는 것은 당 업계의 숙련된 기술자들이라면 명백할 것이다. 또한, 본 명세서에 서술된 본 발명의 실시예들의 실제 태양은 소프트웨어, 하드웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.
본 적용의 도면의 몇몇 예들에서, 복수의 시스템 구성요소 또는 방법 단계들은 복수의 특별한 시스템 구성요소 또는 방법 단계의 예시로서 나타내었다는 것은 이해될 것이다. 복수의 특별한 시스템 구성요소 또는 방법 단계를 나타낸 것은 본 발명에 따라 실시된 시스템 또는 방법이 구성요소 또는 단계 중 하나 이상을 포함하는 것만을 의도하는 것은 아니고, 본 발명이 각 구성요소 또는 단계 중 오직 하나를 갖는 실시예에 제한되는 하나의 구성요소 또는 단계를 설명하는 것에 의해 의도되는 것이 아니라는 것은 이해될 것이다. 또한, 특별한 시스템 구성요소 또는 방법을 위해 도시된 구성요소 또는 방법의 총수는 제한되지 않는다. 당 업계의 숙련된 기술자들은 특별한 시스템 구성요소 또는 방법 단계가 몇몇 예에서, 특별한 사용자 필요를 담아 선택된다는 것을인식할 수 있을 것이다.
본 발명은 어떤 특수도를 갖고 바람직한 형태로 서술되고 도시되었지만, 바람직한 형태의 본 개시가 단지 실시예의 방식에 의해 이루어진 것이고, 구성의 상세한 설명 및 구성요소의 조합 및 배열의 많은 변화들이 후에 청구된 바와 같이 본 발명의 사상과 범주에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (33)

  1. 기판 상에 적층된 물질의 이미지로서 다수의 픽셀들로 이루어진 이미지를 분석하는 방법이며,
    이미지 내에 인터레스트 영역을 형성하는 단계와,
    상기 이미지의 픽셀 세트가 놓여지는 제1 수직축 및 제2 수직축에 상기 인터레스트 영역을 연결시키는 단계와,
    상기 인터레스트 영역의 픽셀을 상기 제1 축과 정렬된 일차원 어레이로 전환하고, 상기 제2축을 따라 투영하는 단계와,
    적어도 일부분이 소정 한계치를 따르는 적어도 하나의 임계값을 상기 일차원 어레이에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일차원 어레이를 스무딩하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스무딩 단계는 인터레스트 영역의 물질의 최대량, 스무딩 정도 및 기판에 적층된 물질의 최대량 중 적어도 하나를 지정하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전환하는 단계는
    상기 제1 축을 따른 각 픽셀에 대해, 상기 축을 따른 각 픽셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역의 모든 픽셀들의 합을 연산하는 단계와,
    상기 일차원 어레이가 상기 제2축에 수직될 경우, 상기 축을 따른 각 픽셀의 합을 나타내는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 하나의 축을 상기 인터레스트 영역의 일 모서리의 대략 근처에 위치시키는 단계를 더 포함하고, 상기 축을 따라 이미지의 픽셀 세트가 놓여지는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인터레스트 영역 내에 어떤 형상들이 존재하는지의 여부를 결정하기 위하여 일차원 어레이를 평가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 형상들은 결함, 단락, 브릿지 유사 형상, 브릿지, 물질의 초과량, 물질의 스트레이 영역 및 물질이 불충분하게 형성된 영역을 포함하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 이미지 내의 적어도 하나의 형상이 나중에 기능적인 결함을 야기할지에 대한 가능성을 결정하는 것과 관련된 적어도 하나의 감지 파라미터를 수용하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 평가 단계는 적어도 하나의 감지 파라미터에 따라 수행되는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 인터레스트 영역의 각 형상에 대해, 상기 형상의 영역및 구조를 연산하는 단계를 더 포함하며, 상기 연산은 감지 파라미터 및 일차원 어레이를 사용하여 적어도 부분적으로 수행되는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 영역 및 구조에 근거하여, 상기 이미지의 적어도 하나의 형상이 나중에 기능적인 결함을 야기할지에 대한 가능성을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이미지의 적어도 하나의 형상이 나중에 기능적인 결함을 야기할 가능성이 있다는 결정에 근거하여 물질을 기판 상에 적층시키는 공정 변경 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 기판은 인쇄 회로 기판을 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 물질은 전자 재료를 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 물질은 납땜 페이스트를 포함하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 이미지는 디지털화된 이미지를 포함하는 방법.
  17. 물질이 적층되어 있는 기판을 검사하는 방법에서,
    상기 기판 상에 물질을 적층하는 단계와,
    상기 기판의 이미지를 획득하는 단계와,
    상기 기판 상의 물질의 위치를 결정하기 위해 이미지 내의 조직 변동을 감지하는 단계와,
    상기 이미지의 픽셀 세트가 놓여지는 제1 축을 갖는 인터레스트 영역을 이미지 내에 형성하는 단계와,
    상기 축을 따른 각 픽셀에 대해, 상기 축을 따른 각 픽셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역 내의 모든 픽셀들의 합을 연산하는 단계와,
    상기 축에 일차원 어레이가 수직될 경우, 상기 축을 따른 각 필셀의 합을 나타내는 단계와,
    상기 인터레스트 영역에 어떤 형상이 존재하는지의 여부를 결정하기 위해 상기 일차원 어레이를 평가하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 형상은 결함, 단락, 브릿지 유사 형상, 브릿지, 물질의 초과량, 물질의 스트레이 영역 및 물질의 불충분 형성 영역을 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 인터레스트 영역의 적어도 하나의 형상이 나중에 기능적인 결함을 야기할지에 대한 가능성을 결정하는 것과 관련된 적어도 하나의 감지 파라미터를 수용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 평가 단계는 적어도 하나의 감지 파라미터에 따라 수행되는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 인터레스트 영역의 각 형상에 대해, 상기 형상의 영역 및 구조를 연산하는 단계를 더 포함하며, 상기 연산은 적어도 하나의 감지 파라미터 및 일차원 어레이를 사용하여 수행되는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 영역 및 구조에 근거하여, 상기 이미지의 적어도 하나의 형상이 나중에 기능적인 결함을 야기할지에 대한 가능성을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제17항에 있어서, 상기 기판은 인쇄 회로 기판인 방법.
  24. 제17항에 있어서, 상기 물질은 납땜 페이스트를 포함하는 방법.
  25. 기판 상의 소정 위치에서 납땜 페이스트를 분배하는 시스템이며,
    상기 기판 상에 물질을 분배하는 분배기와,
    상기 분배기의 작동을 유지하기 위한 제어기와,
    상기 제어기와 전기적으로 통신되는 처리기를 포함하며,
    상기 처리기는, 상기 기판 상에 위치된 납땜 페이스트 적층의 조직 기반 인식을 수행하고, 상기 이미지의 픽셀 세트가 놓여지는 제1 축을 갖는 인터레스트 영역을 납땜 페이스트의 이미지 내에 형성하고, 상기 축을 따른 각 픽셀에 대해, 상기 축을 따른 각 픽셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역의 모든 픽셀들의 합을 연산하고, 일차원 어레이가 상기 축에 수직될 경우, 상기 축을 따른 각 픽셀의 합을 나타내며, 상기 인터레스트 영역에 어떤 결함이 존재하는지의 여부를 결정하기 위해 상기 일차원 어레이를 평가하도록 프로그램되는 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 상기 기판은 회로 기판인 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 상기 결함은 단락, 브릿지, 납땜 페이스트의 초과량, 납땜 페이스트의 스트레이 영역 및 기판 상에 납땜 페이스트의 불충분 형성 영역을 포함하는 시스템.
  28. 제25항에 있어서, 상기 처리기는 상기 인터레스트 영역의 각 결함에 대해, 감지 파라미터 및 상기 일차원 어레이를 사용하여 상기 결함의 영역 및 구조를 연산하도록 더 프로그램되는 시스템.
  29. 기판 상에 적층된 물질의 결함을 감지하는 방법이며,
    상기 기판의 이미지를 획득하는 단계와,
    상기 기판 상의 물질의 위치를 결정하기 위해 상기 이미지의 조직 변동을 감지하는 단계와,
    상기 이미지의 픽셀 세트가 놓여지는 제1 축을 갖는 인터레스트 영역을 상기 이미지 내에 형성하는 단계와,
    상기 축을 따른 각 픽셀에 대해, 상기 축을 따른 각 픽셀과 수직 정렬되는 인터레스트 영역의 모든 픽셀들의 합을 연산하는 단계와,
    상기 축에 일차원 어레이가 수직될 경우, 상기 축을 따른 각 픽셀의 합을 나타내는 단계와,
    상기 인터레스트 영역에 어떤 결함이 존재하는지의 여부를 결정하기 위해 상기 일차원 어레이를 평가하는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 물질은 납땜 페이스트를 포함하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 결함은 납땜 브릿지, 브릿지 유사 형상 또는 초과 페이스트 형상 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 기판은 납땜 페이스트가 적층되는 제1 패드 및 제2 패드를 포함하고, 상기 결함은 상기 제1 패드와 제2 패드 사이의 거리의 적어도 일부를 연결하는 납땜 페이스트의 존재를 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 결함이 납땜 브릿지로서 분류되는지를 결정하기 위한 규칙을 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
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Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6891967B2 (en) * 1999-05-04 2005-05-10 Speedline Technologies, Inc. Systems and methods for detecting defects in printed solder paste
US7072503B2 (en) * 1999-05-04 2006-07-04 Speedline Technologies, Inc. Systems and methods for detecting defects in printed solder paste
US7813559B2 (en) 2001-11-13 2010-10-12 Cyberoptics Corporation Image analysis for pick and place machines with in situ component placement inspection
US7239399B2 (en) * 2001-11-13 2007-07-03 Cyberoptics Corporation Pick and place machine with component placement inspection
US7555831B2 (en) * 2001-11-13 2009-07-07 Cyberoptics Corporation Method of validating component feeder exchanges
US20040177317A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-09 John Bradstreet Closed caption navigation
US7248745B1 (en) * 2003-04-03 2007-07-24 Adobe Systems Incorporated Differential image adjustments
JP4389489B2 (ja) * 2003-05-06 2009-12-24 ソニー株式会社 画像処理方法、および画像処理装置
US7559134B2 (en) * 2003-11-04 2009-07-14 Cyberoptics Corporation Pick and place machine with improved component placement inspection
US20050125993A1 (en) * 2003-11-07 2005-06-16 Madsen David D. Pick and place machine with improved setup and operation procedure
US7706595B2 (en) * 2003-11-07 2010-04-27 Cyberoptics Corporation Pick and place machine with workpiece motion inspection
US8077998B2 (en) * 2004-01-05 2011-12-13 Production Resource Group, Llc Reduced complexity and blur technique for an electronic lighting system
US20060016066A1 (en) * 2004-07-21 2006-01-26 Cyberoptics Corporation Pick and place machine with improved inspection
US20060075631A1 (en) * 2004-10-05 2006-04-13 Case Steven K Pick and place machine with improved component pick up inspection
US7769226B2 (en) 2005-01-26 2010-08-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Pattern inspection method and apparatus
US20070003126A1 (en) * 2005-05-19 2007-01-04 Case Steven K Method and apparatus for evaluating a component pick action in an electronics assembly machine
JP3953080B2 (ja) * 2005-09-14 2007-08-01 オムロン株式会社 基板検査システム
JP4896136B2 (ja) * 2005-09-14 2012-03-14 サイバーオプティクス コーポレーション 改善された構成部品ピックイメージ処理を備えたピックアンドプレース機
JP2009514234A (ja) * 2005-10-31 2009-04-02 サイバーオプティクス コーポレーション 組み込み型半田ペースト検査を備える電子アセンブリマシン
US20070102477A1 (en) 2005-11-10 2007-05-10 Speedline Technologies, Inc. Imaging system and method for a stencil printer
US20070102478A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-10 Speedline Technologies, Inc. Optimal imaging system and method for a stencil printer
JP2007192598A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Saki Corp:Kk 被検査体の検査装置
US7458318B2 (en) * 2006-02-01 2008-12-02 Speedline Technologies, Inc. Off-axis illumination assembly and method
TW200733720A (en) * 2006-02-24 2007-09-01 Pixart Imaging Inc Digital image processing method and the device thereof
US20070276867A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 David Fishbaine Embedded inspection image archival for electronics assembly machines
US7549371B2 (en) * 2006-07-10 2009-06-23 Speedline Technologies, Inc. Method and apparatus for clamping a substrate
US7544304B2 (en) * 2006-07-11 2009-06-09 Electro Scientific Industries, Inc. Process and system for quality management and analysis of via drilling
US7925074B2 (en) * 2006-10-16 2011-04-12 Teradyne, Inc. Adaptive background propagation method and device therefor
US7710611B2 (en) 2007-02-16 2010-05-04 Illinois Tool Works, Inc. Single and multi-spectral illumination system and method
US7861650B2 (en) * 2007-04-13 2011-01-04 Illinois Tool Works, Inc. Method and apparatus for adjusting a substrate support
US20080285868A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 Barinder Singh Rai Simple Adaptive Wavelet Thresholding
JP5239561B2 (ja) * 2008-07-03 2013-07-17 オムロン株式会社 基板外観検査方法および基板外観検査装置
JP5414215B2 (ja) * 2008-07-30 2014-02-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 回路パターン検査装置、および回路パターンの検査方法
DE102008053249A1 (de) * 2008-10-25 2010-04-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Bearbeitungsmaschine mit angetriebenen Achsen
JP4989687B2 (ja) * 2009-06-30 2012-08-01 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン形状評価方法およびパターン形状評価装置
CN102054275B (zh) * 2010-12-13 2012-11-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 灰度图像海天线实时检测方法
KR20140004229A (ko) * 2011-06-08 2014-01-10 무라다기카이가부시끼가이샤 워크 처리 시스템
EP2564786A1 (en) * 2011-08-31 2013-03-06 General Electric Company Method for automatic contour filter positioning for medical X-ray imaging
US10987763B2 (en) * 2011-09-23 2021-04-27 Lucas-Milhaupt, Inc. Luminescent braze preforms
JP5709009B2 (ja) * 2011-11-17 2015-04-30 Ckd株式会社 三次元計測装置
JP5906769B2 (ja) * 2012-01-31 2016-04-20 セイコーエプソン株式会社 ロボット装置およびロボット制御方法
CN102736545A (zh) * 2012-06-25 2012-10-17 丁少华 用于自动化设备的防呆监控方法及其装置
CN102867302B (zh) * 2012-08-30 2015-04-08 四川大学 基于三维图像信息处理的岩心裂缝识别方法
CN102990177B (zh) * 2012-10-19 2014-10-29 廖怀宝 一种提高自动焊锡机器人编程速度和精度的方法
CN102990180B (zh) * 2012-10-23 2014-06-25 廖怀宝 一种提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法
CN107871818B (zh) * 2013-02-18 2020-04-07 卡帝瓦公司 Oled堆叠膜的质量评估的系统、设备和方法
US8939074B2 (en) 2013-03-12 2015-01-27 Illinois Tool Works Inc. Color-based linear three dimensional acquisition system and method
KR102025184B1 (ko) * 2013-07-31 2019-09-25 엘지디스플레이 주식회사 데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치
CN104764752B (zh) * 2015-03-24 2017-09-12 广州视源电子科技股份有限公司 一种焊点连锡检测方法及设备
US9370925B1 (en) 2015-03-25 2016-06-21 Illinois Tool Works Inc. Stencil printer having stencil shuttle assembly
US9370924B1 (en) 2015-03-25 2016-06-21 Illinois Tool Works Inc. Dual action stencil wiper assembly for stencil printer
US10723117B2 (en) 2015-04-07 2020-07-28 Illinois Tool Works Inc. Lift tool assembly for stencil printer
US9370923B1 (en) 2015-04-07 2016-06-21 Illinois Tool Works Inc. Lift tool assembly for stencil printer
US10703089B2 (en) 2015-04-07 2020-07-07 Illinois Tool Works Inc. Edge lock assembly for a stencil printer
FR3045157B1 (fr) * 2015-12-11 2019-07-26 Idemia France Controle qualite d'un contact electrique
CN105588846A (zh) * 2015-12-14 2016-05-18 天津华迈科技有限公司 一种光感式贴片检测组件
US9846929B2 (en) 2016-03-24 2017-12-19 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Fast density estimation method for defect inspection application
JP6225222B1 (ja) * 2016-06-14 2017-11-01 Ckd株式会社 半田印刷検査装置
CN105953743B (zh) * 2016-06-29 2018-07-06 厦门思泰克智能科技股份有限公司 一种可切换测锡膏和测红胶的三维检测装置
CN107284065B (zh) * 2017-07-03 2019-04-05 京东方科技集团股份有限公司 一种采用印刷网版的印刷方法及印刷装置
CN108241118B (zh) * 2017-11-10 2020-08-18 精华电子(苏州)有限公司 一种pcb连板贴片加工系统及方法
CN108680125B (zh) * 2018-05-18 2020-05-29 中复碳芯电缆科技有限公司 一种测量挤铝、拉丝模具异形孔面积的方法
TWI698636B (zh) * 2018-12-18 2020-07-11 英業達股份有限公司 印刷機刮刀自動檢測設備
CN109870466B (zh) * 2019-01-25 2021-06-01 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 用于显示装置外围线路区匹配缺陷点与线路编号的方法
US11506621B2 (en) 2019-03-01 2022-11-22 Delphi Technologies Ip Limited System and method for multi-point thermal path assessment
CN111766253A (zh) * 2019-03-15 2020-10-13 鸿富锦精密电子（成都）有限公司 锡膏印刷品质检测方法、数据处理装置及计算机存储介质
CN110335262A (zh) * 2019-06-28 2019-10-15 西安理工大学 一种机器视觉中印刷品缺陷自动分类方法
CN110728677B (zh) * 2019-07-22 2021-04-02 中南大学 一种基于滑动窗口算法的纹理粗糙度定义方法
EP3833164A1 (en) * 2019-12-05 2021-06-09 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Compensating misalignment of component carrier feature by modifying target design concerning correlated component carrier feature
CN111331216A (zh) * 2020-04-03 2020-06-26 嘉兴军胜电子科技有限公司 一种免治具pcba自动焊接方法
CN115439476B (zh) * 2022-11-07 2023-03-14 成都博视广达科技有限责任公司 基于图像分析的丝印缺陷检测方法及装置
CN116342610B (zh) * 2023-05-31 2023-08-15 山东恒海钢结构有限公司 一种钢结构装配式建筑焊接异常检测方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61290311A (ja) * 1985-06-19 1986-12-20 Hitachi Ltd はんだ付部の検査装置及びその方法
US4924304A (en) * 1987-11-02 1990-05-08 Mpm Corporation Video probe aligning of object to be acted upon
US5060063A (en) * 1990-07-30 1991-10-22 Mpm Corporation Viewing and illuminating video probe with viewing means for simultaneously viewing object and device images along viewing axis and translating them along optical axis
JP2556180B2 (ja) * 1990-08-15 1996-11-20 日本電気株式会社 はんだブリッジ検査装置
US5172420A (en) * 1991-05-28 1992-12-15 At&T Bell Laboratories Method for monitoring the dimensions and other aspects linewidth thickness and discoloration of specular patterns
JPH081373B2 (ja) * 1991-05-28 1996-01-10 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション 反射性のパタンの特質を監視するための検査方法
DE4222804A1 (de) * 1991-07-10 1993-04-01 Raytheon Co Einrichtung und verfahren zur automatischen visuellen pruefung elektrischer und elektronischer baueinheiten
JPH05164700A (ja) * 1991-12-13 1993-06-29 Honda Motor Co Ltd ワーク表面検査方法
CN1050423C (zh) * 1993-04-21 2000-03-15 欧姆龙株式会社 目视检查辅助装置及基板检查装置
GB9325243D0 (en) 1993-12-09 1994-02-09 New Royal Holloway & Bedford Automatic monitoring system
JPH07201946A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Hitachi Ltd 半導体装置等の製造方法及びその装置並びに検査方法及びその装置
DE4410603C1 (de) 1994-03-26 1995-06-14 Jenoptik Technologie Gmbh Verfahren zur Erkennung von Fehlern bei der Inspektion von strukturierten Oberflächen
US5807606A (en) 1995-08-24 1998-09-15 Mpm Corporation Applying adhesive to substrates
US6066206A (en) 1997-02-21 2000-05-23 Speedline Technologies, Inc. Dual track stenciling system with solder gathering head
US5873939A (en) * 1997-02-21 1999-02-23 Doyle; Dennis G. Dual track stencil/screen printer
US6757645B2 (en) 1997-09-17 2004-06-29 Numerical Technologies, Inc. Visual inspection and verification system
US6324973B2 (en) * 1997-11-07 2001-12-04 Speedline Technologies, Inc. Method and apparatus for dispensing material in a printer
DE19825829C2 (de) * 1998-06-10 2000-07-27 Leica Microsystems Verfahren zur Bestimmung des Abstandes P einer Kante eines Strukturelementes auf einem Substrat
US6366690B1 (en) * 1998-07-07 2002-04-02 Applied Materials, Inc. Pixel based machine for patterned wafers
US6891967B2 (en) 1999-05-04 2005-05-10 Speedline Technologies, Inc. Systems and methods for detecting defects in printed solder paste
US7072503B2 (en) 1999-05-04 2006-07-04 Speedline Technologies, Inc. Systems and methods for detecting defects in printed solder paste
US6738505B1 (en) * 1999-05-04 2004-05-18 Speedline Technologies, Inc. Method and apparatus for detecting solder paste deposits on substrates

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