检查焊脚的检查基准数据的设定方法和基板外观检查装置的制作方法

专利名称：检查焊脚的检查基准数据的设定方法和基板外观检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基板外观检査装置(有时只称为"检査装置")，其从 规定方向对通过锡焊处理形成有焊脚的基板进行照明的同时进行拍摄，利用 所生成图像中焊脚的正反射光像，对各个焊脚的形状进行自动检査。本发明 特别涉及一种用于在检査装置中设定焊脚检查所需的检査基准数据的技术。
背景技术：
对基板外观进行自动检查的类型检查装置一般包括照相机和线性传感 器等拍摄装置以及装配有计算机的控制器。控制器通过读入由拍摄装置所产 生的检查对象的基板的图像，来计测焊脚等被检查部位的位置和大小，将所 取得的计测值与规定的判定基准值进行比较，判断被检査部位是否良好。作为这种基板外观检查装置，本申请人开发了一种导入有称作"彩色高 亮方式"的光学系统的自动外观检査装置。所谓的彩色高亮方式，就是将红、 绿、蓝三种色彩光分别从不同仰角方向基板照射，对来自被检查部位(一般 是锡焊部位)的正反射光进行拍摄，从而生成根据红、绿、蓝各种彩色分布 来表示被检査部位的倾斜状态的图像(参考专利文献1)。在具有这种彩色高亮方式的光学系统的检査装置中，通过2值化处理来对各色区域进行检测， 通过计测其位置和大小等并与判定基准值进行比较，判断焊脚形成得是否正 常。专利文献l: JP特公平6—1173号公报。在由基板外观检査装置进行自动检查时，在检查之前必须先设定各种检 査基准数据，并将其登录在检查装置的存储器中。在本说明书中所谓的"检查基准数据"就是指，表示使用哪种方法、按 照哪种顺序对检查对象部位即焊脚进行检查的数据。也可以认为是，表示在 实施与检査相关的一系列处理(生成图像、检测被检査部位、计领L判断等) 时应该遵守的各种基准的数据。检査基准数据例如包含检査对象区域的设定所需的数据(区域位置和大
小)、为了检测被检查部位而实施的处理种类(2值化处理、边缘抽出处理、 投影处理等)、对检测对象区域进行的计测处理的方法、用于判断计测结果 是否良好的判断基准值等。在通过2值化而对被检査部位进行检测时，在该处理中所使用的2值化阈值也包含在该检査基准数据中。在现有检査基准数据的设定处理(所谓的"示教")中， 一般对各个被 检査部位状态良好的模型基板(下文称作"良品模型")进行拍摄并显示， 并由工作人员对所显示的图像进行确认，同时对每个元件设定所需的检查基 准数据。另外还有这样的情况为了减少检查基准数据的设定中所需劳力，预先 对每种元件登录标准检查基准数据(库数据)，然后读出该库数据并设定。 例如在下述的专利文献2中记载有这样的方式将从CAD数据读出的元件的位置信息和库数据进行组合，将其制成检査基准数据(专利文献2中的"检查数据")。在专利文献3中记载有这样的方式根据部件元件的形状信息，自动制 作焊脚检査用的检査参数(判定用阈值)，并将该检査参数作为库数据来登录。作为具体实施例而记载有通过将引线(lead)宽度的1/2的长度作为 最小的焊脚长度等利用了元件尺寸数据的计算公式，求出检査焊脚的判定用 阈值。专利文献2: JP特开2004 — 71781号公报 专利文献3: JP特开平11—311508号公报在专利文献3中，虽然对于每个元件将具体的判定用阈值作为库数据进 行记录，但可以取而代之，将用于导出阈值的规则(在专利文献3中称作"检 查参数计算方法")作为库数据进行记录，在示教时，使用实际安装在基板 上的元件形状数据和库数据，计算出具体的判定用阈值。这样一来，针对一 种元件而能够登录属于该种元件的各个元件公用的检查基准数据，因而即使 在变更判定用阈值的设定规则或追加尺寸不同的新的元件情况下，也能轻易 地应对。但是，由于存在因印刷在锡焊前的焊盘上的焊料的高度而导致焊脚的形 状变化的情况，因此如果使用统一的检査基准数据，则可能难以确保检査精 度。 膏状焊料的高度发生波动的主要原因之一是，焊料印刷工序所使用的金属漏印版(Metal Mask)的结构(特别是漏印版厚度)。由于漏印版是根据 基板的结构来进行设计的，所以即使是相同的元件，焊料高度也可能会根据 所安装的基板而不同。另外，由于焊脚形成在元件侧电极和焊盘之间，所以在元件的尺寸偏差 大的元件种类的情况下，焊料相对于元件高度的相对高度不同，对焊脚的形 状造成影响。例如将元件高度不同的2个片状元件(角^ 、;/7°)安装在同一基板上时， 装载各元件的焊盘的形状和大小相同，对这些焊盘，将膏状焊料印刷中使用 的漏印版的开口部的形状和大小设定为相同。如果使用该漏印版，将膏状焊 料印刷在各个焊盘上后，安装上述两个片状元件，并实施回流焊工序，则对 于元件高度高的片状元件，熔融的焊料升高至接近元件侧电极上表面的高度 而形成了陡峭的焊脚，但是对于元件高度低的片状元件，焊脚的倾斜变得平 缓。发明内容本发明是着眼于上述的发明，目的在于，提供一种检査焊脚的检査基准 数据的设定方法和基板外观检査装置，即使在因焊料高度而导致焊脚形状不 同的情况下，也能够自动地设定适合于实际的焊脚形状的检查基准数据。本发明的方法是，对检査装置设定检査基准数据，该检查装置从规定方 向对形成有焊脚的基板进行照明的同时拍摄该基板，并使用所生成的图像中 的焊脚的反射光像，对该焊脚的形状进行自动检查。在该方法中，预先作成 以下的数据库，该数据库是指，对于各元件种类，将相互不同的焊脚形状所 对应的多种检查基准数据，分别与焊料高度范围建立对应关系而进行登录的 数据库，其中，上述焊料高度范围与对应形状的焊脚的形成有关。然后，使 用上述基板的设计数据，对作为焊脚检查对象的元件进行确定，对确定为焊 脚检査对象的每个元件执行以下A、 B、 C、 D各步骤。在步骤A中，对被确定的一个元件所对应的焊盘的位置以及大小进行确 定。在步骤B中，对被确定上述位置以及大小的每个焊盘，根据其确定内容， 设定焊脚检查用的检査对象区域。在步骤C中，对于设定了上述检査对象区
域的焊盘，取得表示与焊脚的形成有关的焊料高度的信息，并从登录在上述 数据库中的与处理对象元件对应的元件种类的检查基准数据中，读取与所取 得的信息(表示焊料的高度的信息)对应的检查基准数据。在步骤D中，对于在步骤B中设定的检査对象区域，将该设定所需的信息与在步骤C中读取 的检査基准数据建立对应关系而登录在检査装置的存储器中。在步骤A中，虽然可以从基板的设计数据中直接读取与确定的元件对应 的焊盘的位置和大小，但是并不仅限于此。例如也可以根据对膏状焊料印刷 前的裸板进行拍摄而取得的图像来检测基板上的各个焊盘，对其中位于最接 近处理对象元件的位置的焊盘计测位置和大小。进行该处理时的元件位置可 以根据基板设计数据求出，也可以由用户输入坐标。在上述方法所使用的数据库中，优选至少登录有要对焊脚实施的计测处 理的内容、以及针对判定阈值而基于熟练人员的知识和经验的检査基准数 据，该判定阈值用于判定上述计测处理所求出的计测值是否合适。另外，优 选对于每种元件，登录与该种元件所产生的多个焊脚形状对应的检査基准数 据。根据上述方法，能够基于基板的设计数据来设定检查对象区域，并且基 于该检査对象区域内的焊盘的焊料高度，来设定适合于由该焊料形成的焊脚 形状的检査基准数据。在上述方法中，作为"与焊脚的形成相关的焊料高度"，例如使用元件 安装前涂敷在焊盘上的膏状焊料高度。此时，例如能够利用在膏状焊料印刷 工序中印刷状态良好的基板，通过计测膏状焊料高度的方法来取得表示焊料 高度的信息。更为优选的是，以通过回流焊工序而熔融时的焊料高度作为"与焊脚的形成相关的焊料高度"。这是由于如果为相同基板，则由于漏印版开口部 的厚度几乎相同，因而膏状焊料高度也几乎相同，但如果实施回流焊工序， 因焊盘的大小、元件的高度、焊料的表面张力等因素，焊料的高度会发生变 化。此时难以计测焊料的高度，但是通过下述方式所示的计算，也可以求取 近似值。在上述方法的一种方式中，在步骤C中，从基板的设计数据中读取焊盘 的大小a以及漏印版的开口部大小b，并通过将预先输入的漏印版的厚度c
和上述b的乘积除以a这样的计算((bXc) /a)，从而计算与焊脚的形成 有关的焊料高度。在优选实施方式中，在步骤C中，从基板的设计数据中读取漏印版的开 口部大小b，并使用相同的设计数据以及处理对象元件的形状数据，求出焊 盘上的未安装元件部分的大小al,然后通过将预先输入上述漏印版的厚度c 和上述b的乘积除以al这样的计算((bXc) /al)，来计算焊料高度。上述两种方式的计算均假设填补到漏印版开口部内的膏状焊料熔融，并 在焊盘上均匀阔算，相当于求取其熔融时的焊料高度。根据这些方式，即使 没有实际的基板，由于能够通过计算来求取膏状焊料高度，因而容易设定检 査基准数据。此外在任一种方式中，考虑到在膏状焊料熔融时，焊料蒸发而体积减少， 也可以采用通过上述计算所取得的值与规定收縮率的乘积值，来作为焊料高 度。在以确定的元件种类的元件为处理对象时的优选实施方式中，在步骤C 中，从登录有包含在该元件种类中的各元件的高度的元件数据库中，读取在 上述步骤A中所确定的元件的高度，并取得焊料相对于所读取的元件高度的 相对高度而作为表示与上述焊脚形成有关的焊料高度的信息。根据该方式，即使对于片状元件那样的尺寸偏差大的元件，也能够基于 焊料相对于安装元件的相对高度，来设定合适的检査基准数据。此外，在该发明中，还能够对应这种情况即使与焊脚形成相关的焊料 高度几乎相同，但因其它因素而需要设定不同的检査基准数据。在进行这种设定时的一种方式中，在数据库中，对于焊脚的反射光像中 可能会包含来自相邻元件焊脚的二次反射光像的元件种类，登录有以下的检 査基准数据，该检查基准数据在焊料的相同高度范围内，分别与发生了二次 反射的情况和未发生二次反射的情况相对应。另外，在步骤C中，将属于以 下元件种类的元件、即属于对二次反射的有无情况分别登录有检査基准数据 的元件种类的元件作为处理对象，而且存在多个与所取得的焊脚高度对应的 检查基准数据的情况下，使用上述基板的设计数据，计算处理对象元件的焊 盘和对置于该焊盘的相邻元件的焊盘之间的距离。然后，根据计算出的距离 和规定阈值之间的大小关系，决定要从数据库中读出的检査基准数据。 根据上述方式，针对虽然实际焊脚形状没有问题，但是可能由于二次反 射而导致焊脚的反射光像与通常不同的状态的元件种类(例如片状元件)， 能够自动设定考虑到了二次反射的影响的检査基准数据。此外，在其它方式中，在数据库中，对于因电极部分的润湿性而焊脚的 形状可能会变化的元件种类，登录有以下的检查基准数据，该检查基准数据 在焊料的相同高度范围内，分别与润湿性良好的情况和润湿性差的情况相对 应。另外，在步骤C中，将属于以下元件种类的元件、即属于对上述润湿性 良及差的情况分别登录有检査基准数据的元件种类的元件作为处理对象，而 且存在多个与所取得的焊脚高度对应的检査基准数据的情况下，取得与该元 件的润湿性良及差有关的信息，并从数据库中读取与该取得的信息对应的检 査基准数据。根据上述方式，即使焊料的高度并无很大差异，也能够对于因电极部分 的润湿性而导致焊脚形状变化的元件种类(例如IC)，根据润湿性是否良好 而切换要设定的检査基准数据。作为取得与润湿性良好及差相关信息的方法，有由用户手动输入的方 法。此外也可以使用以下方法预先制作登录有每个元件的电极材料的电极 材料数据库、以及将各种电极材料和润湿性的关系相关联的对照用图表，对 于处理对象的元件，在利用电极材料数据库确定电极材料之后，根据所确定的电极材料来与对照用图表相对照，从而取得与润湿性良好及差相关的信 阜/K、 o实施上述检査基准数据的设定方法的基板外观检查装置包括数据库， 其对于各元件种类，将相互不同的焊脚形状所对应的多种检査基准数据，分 别与焊料高度范围建立对应关系而进行登录，其中，焊料高度范围与对应形 状的焊脚的形成有关；检査基准数据设定单元，其设定适合于检査对象基板 上的各元件的检査基准数据；存储器，其用于存储检查基准数据设定单元所 设定的检査基准数据。检查基准数据设定单元具有元件确定单元，其确定 作为焊脚检查对象的元件以及该元件的元件种类；焊盘确定单元，其对元件 确定单元所确定的元件，确定该元件所对应的焊盘的位置以及大小；区域设 定单元，其对确定了位置以及大小的每个焊盘，根据其确定内容，设定焊脚 检查用的检査对象区域；数据提取单元，其对于设定了检査对象区域的焊盘， 取得表示与焊脚形成有关的焊料高度的信息，并从登录在数据库中的处理对象元件的检査基准数据中，读取与所取得的信息对应的检査基准数据；登录单元，其对于区域设定单元所设定的检査对象区域，将设定该区域时所需的 信息与数据提取单元所读取的检查基准数据建立对应关系而登录在存储器 中。在上述基板外观检查装置中，登录有检査基准数据的数据库优选存储在基板检査装置的存储器内，但并不仅限于此，也可以使用CD-ROM等可移 动存储介质，或通过与外部机器的通信，向基板外观检查装置提供数据。通过上述检査基准数据的设定方法和应用该方法的基板外观检查装置， 能够在利用数据库来自动设定检査基准数据时，基于与焊脚的形成相关的焊 料高度，设定适合于焊脚形状的检査基准数据。从而，能够大幅度提高检查 基准数据的自动设定处理能力，并能够利用所设定的检查基准数据进行高精 度的检査。


图1是表示本发明的一个实施例的基板外观检查装置的结构的图。图2是检査基准设定系统的功能框图。图3是检查基准数据库的结构例的说明图。图4是说明元件宽度、焊脚宽度和焊脚长度的概念的图。图5是表示判定基准表的结构例的说明图。图6是表示片状元件用的焊脚类型判定处理的流程的流程图。图7是表示IC用的焊脚类型判定处理的流程的流程图。图8是表示对一张基板的示教处理的流程的流程图。
具体实施方式
图1表示应用本发明的基板外观检査装置的结构。该基板外观检査装置(下文只称为"检查装置")以经历了回流焊工序 的基板为处理对象，检査各元件的锡焊部(焊脚)，由控制器l、照相机2、 照明装置3、基板载物台4、输入部5、监视器6等构成。基板载物台4包括用于对基板8进行支持的工作台部41以及移动机构 42等，移动机构42包含X轴载物台和Y轴载物台(均未图示)。
照相机2和照明部3构成与专利文献1所述相同的彩色高亮方式的光学 系统。照相机2生成彩色静止图像，且配置在基板载物台41的上方，摄影 面向下，而且光轴与铅垂方向一致。照明部3由设置在基板载物台4和照相 机2之间的3个圆环状光源3R、 3G、 3B构成。这些光源3R、 3G、 3B分别 发出红、绿、蓝色的彩色光，且配置为各自中心部位于照相机2的光轴上。 而且各个光源3R、 3G、 3B设定为具有相互不同大小的直径，从而能够对基 板分别从不同方向照射光。
在控制器1上，除了由计算机构成的控制部10之外，还设置有图像输 入部11、摄像控制部12、照明控制部13、 XY载物台控制部14、存储器15、 CD-ROM驱动器16、通信用接口17等。图像输入部11包含有针对照相机2的接口电路等。摄像控制部12用于 对照相机2输出指示拍摄的时机信号。
照明控制部13对上述照明部3的各个光源3R、 3G、 3B的点亮及熄灭 动作进行控制以及对光量进行调整。XY载物台控制部14对基板载物台4的 移动时机和移动量进行控制。
在存储器15中，除了存储有检査用的程序之外，还存储有后述的检査 基准数据库101、元件形状数据库102、使用上述数据库101和102生成的 检查数据文件103等。在检査数据文件103中对每个元件记录有该元件的焊 脚的检查所需的检查基准数据。此外，在将基板8划分为多个区域而进行拍 摄时，在检査数据文件103中还记录有使照相机2的拍摄范围适合各个摄影 对象位置而所需的数据(基板载物台的移动量等)。
由控制部10通过XY载物台控制部14对基板载物台42的移动进行控 制，使照相机2适合于基板8的位置并进行拍摄。该拍摄而生成的彩色图像 通过图像输入部ll输入到控制部lO，并存储在其内部的存储器(RAM等) 内。控制部IO对存储在该RAM内的彩色图像的各个元件，分别使用记录在 检査数据文件103中的检查基准数据，按顺序对焊脚进行检查。
此外，控制部10使用通信用接口 17将针对各个元件的计测结果和判定 结果以及检查中所使用的图像输送到未图示的信息处理装置中。
在这种检查装置中，作为示教处理，很多情况下，对各元件的焊脚处于
良好状态的模型基板进行拍摄，使用由该拍摄所生成的图像，制作检査基准 数据。然而在该实施例的检查装置中，使用检査基准数据库101、记录了各种元件形状的元件形状数据库102、基板的CAD数据等，不必对模型基板进 行拍摄，而自动设定各种检查基准数据。为了所述设定，在检査装置的控制 器1中，组装了图2所示那样的检查基准设定系统100。在该检查基准设定系统100中，除了上述检查基准数据库101、元件形 状数据库102、检査数据文件103之外，还包括CAD数据存储部104、元件 及焊盘识别部105、窗口设定部106、焊料高度计算部107、检查基准数据检 索部108、阈值计算部109、检查基准登录部IIO、判定基准图表lll。在上述检查基准设定系统100中，CAD数据存储部104、检查基准数据 库101、元件形状数据库102、检查数据文件103以及判定基准图表111分 别设定在控制器1的存储器15内。其它部分是由安装在存储器15内的程序 而对控制部IO设定的功能。读入到该检查基准设定系统100中的CAD数据，用于对装载在基板上 的各元件和该元件种类进行确定的处理、以及对与各元件对应的焊盘位置和 大小进行确定的处理。具体地说，针对各元件，设定表示安装位置、元件种 类名(片状元件、IC、电容器等的一般名称)、元件号等的信息，并且还设 定表示焊盘的位置以及大小的信息(以下，称为焊盘信息)。另外，还对表 示在焊料印刷工序中使用的金属漏印版开口部的位置和大小的信息(以下， 称为"漏印版信息")进行设定。该漏印版信息本来在膏状焊料的印刷工序 中使用，但是在该实施例中，由焊料高度计算部107使用。上述CAD数据被从设置在CD-ROM驱动器16上的CD-ROM中读出， 或者从未图示的外部装置输送，通过通信用接口 17而被读入，并存储在CAD 数据存储部104内。检査基准数据库101和元件形状数据库102预先设置在检査装置中。其 中，检查基准数据库101和元件形状数据库102都可以通过CD-ROM和外 部的通信而更新。在检查基准数据库101内对每种元件登录有检査基准数据，该检査数据 与在该元件种类中产生的多个焊脚形状相对应，对于检查基准数据库101， 在后文有详细叙述。数据库中的元件种类以与CAD数据的元件种类匹配的
方式被分类，并对各元件种类赋予有与用于CAD数据的元件种类名称相同 的元件种类名称。1个与焊脚形状对应的检查基准数据，包括对从焊脚的图像中检测出的 色彩进行指定的数据、对在计测和判定中执行的程序进行指定的数据(例如 程序文件名和表示存储位置的地址等)、用于求出判定用阈值的规则(下文 称为"阈值导出规则")等。元件形状数据库102对各元件分别存储元件号、元件种类名、制造厂商、型号等用于确定该元件的信息、以及元件的形状数据。形状数据通过具体数 值来表示元件的尺寸和形状，对于任一个元件，存储有该元件主体的纵横宽度和元件高度。此外有时也存储有该种元件特有的数据。例如如果属于"IC" 元件，则存储引线之间的间距、每个引线的宽度、对置引线端缘之间的距离、 引线高度等。元件及焊盘识别部105根据CAD数据中的元件种类名或元件号(下文 将其称作"元件信息")，将安装在基板上的元件逐个分开地识别。此外， 对于每个元件，确定与其对应的焊盘，取得各个焊盘的焊盘信息。窗口设定 部106从元件及焊盘识别部105读取与每个元件对应的焊盘信息，基于该信 息而设定包含焊盘的大小的检查对象区域(下文称作"焊盘窗口")。从元件及焊盘识别部105将元件信息和焊盘信息供给到检查基准数据检 索部108。当检査基准数据检索部108从这些信息中识别到示教对象元件的 元件种类和焊盘大小时，对于每个焊盘，从登录在检査基准数据库IOI内的 多个检查基准数据中，确定适合于形成在该焊盘上的焊脚形状的数据，并读 出该数据。在对该检查基准数据进行确定的处理中使用判定基准表格111。 另外，除了一部分元件之外，焊料高度计算部107执行计算焊盘上的焊料高 度的处理。当检査基准数据检索部108从检査基准数据库101中读出所确定的检査 基准数据时，将该数据中的阈值导出规则供给到阈值计算部109。阈值计算 部109通过将元件形状数据代入该阈值导出规则中而进行的计算处理，计算 出特别针对示教对象元件的检查焊脚用的判定用阈值。检査基准记录部110分别读入包含上述判定用阈值的各种检査基准数 据，同时接收从窗口设定部106供给的焊盘窗口的设定所需信息(表示窗口
位置和大小的信息，下文称作"焊盘窗口的设定信息")，将它们建立对应 关系而存储在检査数据文件103中。在检查数据文件103中，作为各元件公用的检查基准数据，存储有用于 对红、绿、蓝各色进行检测的2值化阈值。该2值化阈值也登录在检查基准 数据库101中，由未图示的处理部读出并存储在检查数据文件103中。并且，在上述示例中，在CAD数据中包含有表示元件种类的信息，但 是在使用未包含有元件种类信息的CAD数据的情况下，另外由用户输入元 件种类信息，并将该输入信息供给到元件及焊盘识别部105。下文以主要元件种类即"片状元件"和"IC"为例，对检査基准数据的 具体内容和用于设定的处理进行说明。图3表示针对上述两种元件而登录在检查基准数据库101中的数据结构 的例子。在该示例中，对于各种元件，将在该元件种类中产生的焊脚形状划 分为多种类型(下文称作"焊脚类型")，对各焊脚类型分别设定检查基准 数据。在该示例中，为了用户方便，以包含"片状元件"、"IC—A"等元件种 类名的名称来表示各焊脚类型，但是焊脚类型并不局限于用于对元件进行分 类的类型，也可以为用于对焊脚的形状进行分类的类型。即，归属于同一种 元件的任一个元件都可能形成与该种元件对应的所有焊脚类型的焊脚。而 且，如下文所述，即使是相同元件，也存在因焊盘而导致焊脚类型差异的情 况。在检查基准数据中，虽然包含上述多种数据，但在图3中限定为阈值导 出规则来进行表示。此外，在近年的彩色高亮方式的检查装置中，必须对蓝 色区域进行检测，但对于绿、红色区域可以按需要来检测，因而在该示例中， 为了方便，仅进行对蓝色区域的计测，并表示针对蓝色区域的计测值的阈值 导出规则。图3所示数据中，对于检查基准数据库101而必需的数据是焊脚类型的 名称和阈值导出规则。"焊脚形状"和"图像"表示各种类型的具体内容， 无需一定要登录在检査基准数据库IOI中。例如为了方便用户参照，也可以 保存在检查基准数据库101之外的文件中。焊脚形状"是焊脚的剖面形状的示意图。"图像"是通过彩色高亮方式
的光学系统所取得的图像中的焊脚的示意图，与焊脚对应的部分着有蓝色或 红色，与实际色彩分布相符(在图3中，分别由斜线图案表示蓝色区域，由 网点区域表示红色图案，由于绿色区域小，因而省略了着色)。作为"阈值导出规则"，在该实施例中，设定用于求取与焊脚的宽度和 长度(下文称作"焊脚宽度"、"焊脚长度")的计测值对应的阈值的规则。 此外，除了一部分类型之外，设定了向元件宽度或引线宽度乘以规定系数的 规则，所以对不同元件会设定不同阈值。图4表示片状元件的焊脚宽度和焊脚长度的概念。片状元件情况下的"元件宽度"是指与电极排列方向正交的方向(图中的纵向)上的宽度。焊脚宽度是元件宽度方向上蓝色区域的长度最大值a， 焊脚长度是与元件宽度方向正交的方向上蓝色区域的长度最大值b。虽然图 中未表示IC的情况，但其同样将沿着引线宽度方向上的蓝色区域的长度最 大值作为焊脚宽度，将沿着引线长度方向上的蓝色区域的长度最大值作为焊 脚长度。在此对各种元件的焊脚形状和阈值导出规则之间关系进行说明。首先，对于"片状元件"设定了4个焊脚类型，但是片状元件A和C的 焊脚形状大致相同。在这些类型中，以元件比较高的位置(图中示例的上端 缘)为起点，形成陡峭的焊脚。片状元件B的焊脚长度虽然几乎与片状元件A和C相同，但是由于焊 脚的起点处于元件的比较低的位置，因而与片状元件A和C相比，焊脚的倾 斜度比较缓和，因而在焊脚的图像中，前端测出现红色区域。根据有无二次反射而区分片状元件A和C。所谓的二次反射是指这种状 态来自处于对置关系的相邻元件的焊脚的反射光照射到焊脚上，产生与该 照射光对应的反射。众所周知，在焊脚陡峭且相邻元件之间距离小的情况下， 很容易引起二次反射。在该实施例中，以不产生二次反射的类型为片状元件 A，以产生二次反射的类型为片状元件C。对应于片状元件A的焊脚的图像 几乎整体变为蓝色，当在对应于片状元件C的焊脚的图像中，在蓝色区域内 部出现因二次反射而形成的红色区域。针对上述3种类型，片状元件D因焊盘非常小，因而与形成得很短且陡 峭的焊脚对应。该类型的焊脚图像与片状元件A相同的几乎整体变为蓝色。
但是焊脚的长度远远小于片状元件A的焊脚的长度。各种阈值导出规则反映了上述图像的差异。具体地说，在片状元件A中， 将相当于元件宽度的0.5倍的数值设定为焊脚宽度的阈值，将相当于元件宽度的0.6倍的数值设定为焊脚长度的阈值。对此，在片状元件B中，焊脚宽 度的阈值设定得与片状元件A的相同，但是对于焊脚长度的阈值，考虑到存 在红色区域，而设定为比片状元件A小的数值。另外，对于片状元件C，考 虑到发生二次反射，焊脚的宽度和长度设定为比片状元件A小的阈值。对于焊脚陡峭和短的片状元件D，虽然焊脚宽度的阈值设定得与片状元 件A的相同，但是焊脚长度的阈值固定为一恒定值(20Mm)。这是因为， 对于这种焊脚，从经验可知，不管形成焊脚之前的膏状焊料的高度多高，均 都形成几乎相同的形状。其次，在"IC"中，3种类型中的IC一A相当于陡峭的焊脚。在该种类 型中，与焊脚A相同，生成焊脚几乎整体变为蓝色的图像。对此，与IC_B对应的焊脚以电极比较低的位置为起点，缓缓地倾斜。 在该种类型的焊脚图像中，红色区域非常显著。特别是在与焊脚前端缘对应 的部分上，宽度方向上几乎变为红色。与IC一C对应的焊脚变形为中央平坦且倾斜部分少的形状。这种焊脚的 变形会发生在以下情况下在引线表面上形成由钯构成的镀层，使得引线的 润湿性(称作焊料相对于引线的安装状态)恶化的情形。在该种类型的焊脚 图像中，沿着长度方向出现红色区域。在"IC"用阈值导出规则中，对应于上述那样的图像差异，每种类型的 判定用阈值不同。具体地说，对于IC一B和IC—C，焊脚宽度的判定用阈值比 IC—A的判定用阈值小。此外，对于焊脚长度的阈值，IC—B和IC—A设定为 固定值(50pm、 3(Him)，对于IC—C，阈值对应于焊盘的长度而变化。为了判定示教对象元件的焊脚适合上述哪种类型，将图5所示内容的数 据存储在判定基准图表lll内，但"图像"栏的示意图用于参考，也可以不 存储在实际图表中。在该判定基准图表111内，将设定在检查基准数据库101中的焊脚类型 设定为这样的数据即与焊脚的形成有关的焊料的高度(下文只称作"焊料 高度")对应的数据。片状元件A、 B、 C的焊料高度表示为这种数值范围，
该数值范围是指焊料高度相对于各自元件高度的比率的数值范围；而IC—A、 B、 C的焊料高度表示为具体的数值范围。另一方面，对于不考虑焊料高度 也可的片状元件D，将焊料高度存储为null值。在片状元件的4种类型数据中，包含对应的焊盘的长度(焊盘长度)。 在片状元件A和C的数据中，包含用于判断有无二次反射的参数(形成有焊 脚的焊盘和与其对置的相邻元件的焊盘的距离)。而且对于IC，在片状元件 A和C的数据中，包含表示引线的润湿性良好及差的数据。图3所示的检査基准数据库101和图5所示的判定基准图表111通过焊 脚的名称而相联。根据该相联，除了片状元件D之外的各种类型的检查基准 数据，与各自所对应的形状的焊脚形成相关的焊料高度范围，建立对应关系。 由此，能够与形成在实际焊盘上的焊料高度无关的确定其高度所对应的检査 基准数据。另外，片状元件A和C、与IC的A和C对应于相同的高度范围，但是 根据图5，可以根据与对置焊盘间的距离而区分片状元件A和片状元件C， 可以根据润湿性良好及差来区分IC—A和IC一C。而且，不与焊料高度对应的 片状元件D也可以根据焊盘长度而与其它3种类型片状元件区分。图6表示判断片状元件的焊脚类型时的处理顺序，图7表示判断IC的 焊脚类型时的处理顺序。下文将参考图5而沿着各图的流程，对判定处理进 行详细说明。而且在各图和下述说明中，将各处理的步骤简称为"ST"。在图6的片状元件用的判定处理中，首先对着眼的焊盘，从CAD数据 中的焊盘信息中取得焊盘长度，检测其是否大于lOOpm (ST101， 102)。根 据图5，片状元件A、 B、 C都对应于大于100pm的焊盘，但是片状元件D 对应的焊盘长度小于100pm。从而，在ST102的判定结果为"否"时，进入 ST108，判定该焊脚类型为片状元件D。另一方面，当焊盘长度在100nm以上时，从ST102进入ST103，利用 焊料高度计算部107的功能，通过下述计算处理来计算焊料高度。首先，利用CAD数据中的焊盘信息和元件信息，求取焊盘的面积和元 件的中心位置等，同时从元件形状数据库102中读取元件主体和电极尺寸等 信息，利用这些信息，求取焊盘上的焊料印刷对象区域(不与电极重合部分) 的面积SA。此外，从CAD数据中提取漏印版开口部的面积SB，并接收用 户所输入的漏印版厚度S，由此执行下述计算式(1)。焊料高度=(SBX5) /SA…(1)上述(1)式是这样的计算式假设填补到漏印版开口部内的膏状焊料熔融，均匀地全面分布在焊盘上不与电极重合的部分，进而求出其熔融后的 焊料的高度。其中，膏状焊料是将粒状的焊料添加到助焊剂内的焊料，所以 熔融后因焊料蒸发而体积减少，因而也可以将对应于其减少部分的焊料的收 縮率与(1)式的计算结果相乘后的数值作为焊料高度。在随后的ST104中，从元件形状数据库102中读取示教对象的元件高度， 检测在ST103中计算出的焊料高度是否在元件高度的1/3以上。根据图5， 与片状元件A、 C对应的焊料高度在元件高度的1/3以上，但是与片状元件 B对应的焊料高度小于元件高度的1/3。由此，如果ST104的判定为"否"， 则进入ST109，断定焊脚类型为片状元件B。在焊料高度在元件高度的1/3以上情况下，进入ST105。在ST105中， 利用CAD数据中的焊盘信息，计算与处于对置关系的相邻焊盘之间的距离。 然后在ST106中，将计算出的距离与规定值LM进行比较。根据图5，对于产生二次反射的片状元件A，对置焊盘之间的距离在LM 以上，但是对于产生二次反射的片状元件C，该距离小于LM。由此，在ST103 中计算出的距离如果在LM以上，贝ljST106为"是"，进入ST107，断定焊 脚类型为片状元件A。另一方面，如果计算出的距离小于LM，则进入ST110， 断定焊脚类型为片状元件C。接着，在IC用判定处理中，计算出焊料高度后，检测该高度是否在 0.05mm以上(ST201、 ST202)。根据图5， IC—A和IC—C对应于0.05mm 以上的焊料高度，而与IC—B对应的焊料高度小于0.05mm。从而，在ST202 为"否"情况下，进入ST205，焊脚类型判定为IC一B。如果焊料高度在0.05mm以上，则进入ST203，检测润湿性良好及差。 该检测所需数据由用户预先输入。例如，显示询问是否对装载在基板上的IC 实施了镀钯处理的判定的画面，在ST203的判定中利用针对该询问所输入的 答复。在此，当判定润湿性良好的情况下，进入ST204，判定焊脚的类型为 IC—A。在判定润湿性差的情况下，进入ST206，断定焊脚的类型为IC—C。记者，基于图8来对示教处理的全部步骤进行说明。
首先，在最初的ST1中，读入示教对象的基板的CAD数据。然后在ST2 中，针对该基板，接收在焊料印刷工序中使用的漏印版厚度以及IC的引线 的润湿性是否良好所相关的信息。在ST3中，制作检查数据文件103。但是该阶段的检査数据文件103为 仅设定了文件名的空文件。然后在ST4中，将用于计算元件数量的计数器n 设定为初期值1，然后执行下述ST5 ST14的循环。在ST5中，针对由计数器n确定的元件(下文称作"着眼元件")，利 用CAD数据，来确定元件种类和元件号。此外在ST6中，根据在ST5中确 定后的元件号，从元件形状数据库102中读出该着眼元件的元件形状数据。 所读出的元件形状数据保存在控制部10内的作业存储器(RAM)内。然后在ST7中，再次利用CAD数据，对与着眼元件对应的焊盘的位置 和大小进行确定，虽然图8未示，但是由于通常在ST7中确定多个焊盘，因 此对确定后的每个焊盘执行ST8 ST12的处理。在ST8中，对确定后的每个焊盘，设定包含该焊盘的大小的焊盘窗口。 在ST9中，对各个焊盘，执行与着眼元件的元件种类对应的焊脚类型的判定 处理(如果为片状元件，则实施图6的处理，如果为IC，则实施图7的处理)。 在ST10中，对各个焊盘，读出与在ST9中判定的焊脚类型对应的检查基准 数据。在STll中，对各个焊盘，从元件形状数据中读出元件宽度和引线宽度 的数值，将其代入在ST9中读出的检査基准数据中的阈值导出规则中，从而 计算具体的判定阈值。在ST12中，将包含该判定阈值的检査基准数据与焊 盘窗口的设定信息建立对应关系，并将其记录在检查数据文件103内。在该 阶段，对每个确定的焊盘，将检査基准数据与焊盘窗口的设定信息组合，将 各个组合数据的集合作成与一个元件对应的最终形态的检査基准数据，并将 其记录在检査数据文件103内。然后在ST13中，将计数器n增加。下面，反复执行ST5 12的处理， 直到计数器n超过元件总数为止。在上述步骤中，ST8 ST11各步骤是对每个所确定的焊盘执行的，因此 在即使是相同的元件但对不同焊盘所应用的检査基准数据不同的情况下，
的焊脚不产生二次反射的情况下，对前者设定片状元件C的检査基准数据， 对后者设定片状元件A的检查基准数据。根据上述说明的检査基准数据的设定方法，因元件尺寸大小和焊盘的形 状及大小的差异，导致焊料相对于元件的相对高度变化，针对假设因其变化 而不同的多个焊脚形状的元件种类，能够对每个示教对象的元件焊盘，自动 设定与形成在该焊盘上的焊脚形状对应的检查基准数据。此外，即使为相同 元件，如果因所装载的基板而导致焊脚形状不同，也可以设定与该形状对应 的检査基准数据。此外，在上述方法中，在虽然焊料高度没有差异，但是因二次反射会导 致在焊脚图像上产生差异，或因电极的润湿性而在焊脚图像上产生差异，在 上述两种情况下，也可以设定与各自焊脚形态对应的检查基准数据。从而， 使用设定后的检査基准数据，能够进行高精度的焊脚检查。而且在上述实施例中，虽然通过计算而计算出焊料高度，但在膏状焊料 印刷工序中，对涂敷在各个焊盘上的膏状焊料进行检查时，也可以对所有膏 状焊料涂敷状态良好的基板，输入在焊料印刷检査中所计测的焊料高度，将 该输入值或将规定系数与输入值相乘所取得的数值，作为与焊脚形成相关的 焊料高度来使用(系数可以根据与上述焊料蒸发相伴的收縮率等确定)。而且在上述实施例中，将用于对焊脚部分的色彩进行检测的2值化 阈值设定为公用检査基准数据，但是有时也因元件而导致在焊脚部分上产生相邻元件的影像，致使无法以公用的2值化阈值对应。在发生这种状况时，最好根据各个元件间的距离和位置关系来确定影像产生可能性高的焊脚，对该焊脚设定其它的2值化阈值。
权利要求
1. 一种用于检查焊脚的检査基准数据的设定方法，对检查装置设定检 査基准数据，该检査装置从规定方向对形成有焊脚的基板进行照明的同时拍 摄该基板，并使用所生成的图像中的焊脚的反射光像，对该焊脚的形状进行 自动检查，其特征在于，预先作成以下的数据库，该数据库是指，对于各元件种类，将相互不同 的焊脚形状所对应的多种检查基准数据，分别与焊料高度范围建立对应关系 而进行登录的数据库，其中，上述焊料高度范围与对应形状的焊脚的形成有 关，使用上述基板的设计数据，对作为焊脚检査对象的元件进行确定， 对确定为焊脚检査对象的每个元件执行以下各步骤步骤A，对被确定 的一个元件所对应的焊盘的位置以及大小进行确定；步骤B，对被确定上述 位置以及大小的每个焊盘，根据其确定内容，设定焊脚检査用的检查对象区 域；步骤C，对于设定了上述检查对象区域的焊盘，取得表示与焊脚的形成有关的焊料高度的信息，并从登录在上述数据库中的与处理对象元件对应的元件种类的检査基准数据中，读取与所取得的信息对应的检查基准数据；步 骤D，对于在步骤B中设定的检査对象区域，将该设定所需的信息与在步骤 C中读取的检査基准数据建立对应关系而登录在检查装置的存储器中。
2. 根据权利要求1所述的用于检査焊脚的检查基准数据的设定方法， 其特征在于，上述基板的设计数据包括表示焊料印刷用漏印版的开口部大小的信息， 在上述步骤C中，从上述基板的设计数据中读取焊盘的大小以及上述漏 印版的开口部大小，并通过将预先输入的上述漏印版的厚度和漏印版的开口 部大小的乘积除以上述焊盘的大小，从而计算与焊脚的形成有关的焊料高 度。
3. 根据权利要求1所述的用于检査悍脚的检查基准数据的设定方法， 其特征在于，上述基板的设计数据包括表示焊料印刷用漏印版的开口部大小的信息， 在上述步骤C中，从上述基板的设计数据中读取上述漏印版的开口部大 小，并使用相同的设计数据以及处理对象元件的形状数据，求出焊盘上的未 安装元件部分的大小，然后通过将预先输入的上述漏印版的厚度和漏印版的 开口部大小的乘积除以上述焊盘上的未安装元件部分的大小，从而计算与焊 脚的形成有关的焊料高度。
4. 根据权利要求1所述的用于检查焊脚的检查基准数据的设定方法， 其特征在于，在将特定元件种类的元件作为处理对象的情况下，在上述步骤c中，从登录有包含在该元件种类中的各元件的高度的元件数据库中，读取在上述步骤A中所确定的元件的高度，并取得焊料相对于所读取的元件高度的相对高 度而作为表示与上述焯脚形成有关的焊料高度的信息。
5. 根据权利要求2所述的用于检查焊脚的检查基准数据的设定方法， 其特征在于，在将特定元件种类的元件作为处理对象的情况下，在上述步骤C中，从 登录有包含在该元件种类中的各元件的高度的元件数据库中，读取在上述步 骤A中所确定的元件的高度，并取得焊料相对于所读取的元件高度的相对高 度而作为表示与上述焊脚形成有关的焊料高度的信息。
6. 根据权利要求3所述的用于检査焊脚的检査基准数据的设定方法， 其特征在于，在将特定元件种类的元件作为处理对象的情况下，在上述步骤C中，从 登录有包含在该元件种类中的各元件的高度的元件数据库中，读取在上述步 骤A中所确定的元件的高度，并取得焊料相对于所读取的元件高度的相对高 度而作为表示与上述焊脚形成有关的焊料高度的信息。
7. 根据权利要求1所述的用于检査焊脚的检查基准数据的设定方法， 其特征在于，在上述数据库中，对于焊脚的反射光像中可能会包含来自相邻元件焊脚 的二次反射光像的元件种类，登录有以下的检査基准数据，该检査基准数据 在焊料的相同高度范围内，分别与发生了二次反射的情况和未发生二次反射 的情况相对应，在上述步骤C中，将属于以下元件种类的元件、即属于对上述二次反射 的有无情况分别登录有检査基准数据的元件种类的元件作为处理对象，而且 存在多个与所取得的焊脚高度对应的检査基准数据的情况下，使用上述基板 的设计数据，计算处理对象元件的焊盘和对置于该焊盘的相邻元件的焊盘之 间的距离，并根据该距离和规定阈值之间的大小关系，决定要从数据库中读 出的检査基准数据。
8. 根据权利要求1所述的用于检查焊脚的检査基准数据的设定方法， 其特征在于，在上述数据库中，对于因电极部分的润湿性而焊脚的形状可能会变化的 元件种类，登录有以下的检査基准数据，该检査基准数据在焊料的相同高度 范围内，分别与润湿性良好的情况和润湿性差的情况相对应，在上述步骤C中，将属于以下元件种类的元件、即属于对上述润湿性良 及差的情况分别登录有检查基准数据的元件种类的元件作为处理对象，而且 存在多个与所取得的焊脚高度对应的检査基准数据的情况下，取得与该元件 的润湿性良及差有关的信息，并从数据库中读取与该取得的信息对应的检査 基准数据。
9. 一种基板外观检査装置，从规定方向对形成有焊脚的基板进行照明 的同时拍摄该基板，并使用所生成的图像中的焊脚的反射光像，对该焊脚的形状进行自动检查，其特征在于，具有数据库，其对于各元件种类，将相互不同的焊脚形状所对应的多种检査 基准数据，分别与焊料高度范围建立对应关系而进行登录，其中，上述焊料 高度范围与对应形状的焊脚的形成有关；检査基准数据设定单元，其设定适 合于检查对象基板上的各元件的检査基准数据；存储器，其用于存储检查基 准数据设定单元所设定的检査基准数据，上述检查基准数据设定单元具有元件确定单元，其确定作为焊脚检查 对象的元件以及该元件的元件种类；焊盘确定单元，其对元件确定单元所确 定的元件，确定该元件所对应的焊盘的位置以及大小；区域设定单元，其对 确定了位置以及大小的每个焊盘，根据其确定内容，设定焊脚检查用的检査 对象区域；数据提取单元，其对于设定了检査对象区域的焊盘，取得表示与 焊脚形成有关的焊料高度的信息，并从登录在上述数据库中的处理对象元件 的检查基准数据中，读取与所取得的信息对应的检査基准数据；登录单元， 其对于区域设定单元所设定的检査对象区域，将设定该区域时所需的信息与 数据提取单元所读取的检査基准数据建立对应关系而登录在上述存储器中。
10.根据权利要求9所述的基板外观检查装置，其特征在于，上述检查基准数据设定单元使用上述检查对象基板的设计数据，设定适 合于检査对象基板上的各元件的上述检査基准数据。
全文摘要
本发明能够自动设定适合实际的焊脚形状的检查基准数据。制作检查基准数据库，针对每种元件，将该种元件产生的焊脚形状分类为多种类型，将每种类型的阈值导出规则等检查基准数据登录在该检查基准数据库内。在该数据库的各种焊脚类型中，分别建立焊脚形成之前的焊料高度范围的对应关系。在示教时，对示教对象元件所对应的每个焊盘设定焊盘窗口，并且利用CAD数据和元件形状数据，计算涂敷在焊盘上的膏状焊料高度。此外，从检查基准数据库中读出与计算出的焊料高度对应的焊脚类型的检查基准数据，将其与焊盘窗口的设定信息建立对应关系，并将其存储在检查装置的存储器内。
文档编号G01B11/24GK101122569SQ20071014090
公开日2008年2月13日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月11日
发明者中嶋康暁, 仲岛晶, 土井康有, 森谷俊洋, 藤井良树 申请人:欧姆龙株式会社