专利名称：电路板检查装置及检查方法
技术领域：
本发明涉及一种电路板检查装置及检查方法，尤其涉及在印刷电路板上贴装半导体元件时能够明确区分端子和焊料的电路板检查装置及检查方法。
背景技术：
通常，在印刷电路板上贴装半导体元件的贴装电路板应用于各种电子产品中。在制造这种贴装电路板时，半导体元件的端子(terminal)以焊接在印刷电路板的焊盘上的方式进行贴装。对于以这种方式贴装的半导体元件，需要检查其是否较好地焊接在印刷电路板上。在检查贴装电路板时，为了提高检查的准确度，明确区分半导体元件的端子和焊料区域十分重要。以往，为了区分上述的区域，利用了通过使用二维照明获取的二维图像。但是，在二维图像中区分端子区域和焊料区域时，因各区域的颜色相近似且对照明较为敏感而难以区分，而且由于受相机产生的光噪声影响较大，无法准确进行区分。并且，若想利用二维照明明确区分端子和焊料的分界部分，需要提高对比度(contrast)。但是，根据目前已有的贴装电路板检查装置，二维照明对比度的可提高余地有限，因而难以明确区分半导体元件的端子和焊料区域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过明确区分贴装在贴装电路板上的半导体元件的端子和焊料区域，以提高检查可靠度的电路板检查装置。并且，本发明提供一种能够明确区分贴装在贴装电路板上的半导体元件的端子和焊料区域的电路板检查方法。为了实现上述目的，根据本发明示例性实施例的检查方法，包括如下步骤:拍摄测量对象，获取所述测量对象的每个像素的图像数据；获取所述测量对象的每个像素的高度数据；获取所述测量对象的每个像素的可见度(visibility)数据；对所述每个像素，分别将所获取的所述图像数据与所述高度数据及所述可见度数据中的至少一个相乘而算出每个像素的结果值；利用所算出的结果值设定端子区域。所述结果值可以通过将所述每个像素的所述图像数据、所述高度数据和所述可见度数据相乘而算出。所述可见度数据可以定义为所述每个像素的所拍摄图像亮度(intensity)信号的振幅(Bi(x,y))相对平均值(Ai(x, y))的比值。获取所述测量对象的每个像素的所述高度数据及所述可见度数据的步骤可以包括如下步骤:将光栅图案光向所述测量对象照射N次；获得N个照射到所述测量对象的所述光栅图案光引起的反射图像数据；利用所获取的N个反射图像数据获取所述高度数据；利用所述反射图像数据获取所述可见度数据。所述检查方法，可以在获得N个照射到所述测量对象的所述光栅图案光的反射图像数据的步骤之后，包括对所述N个反射图像数据进行平均而获取所述图像数据的步骤。可以从多个方向拍摄所述测量对象，可以沿每个方向分别获取所述测量对象的所述每个像素的图像数据、所述每个像素的高度数据及所述每个像素的可见度数据。而且，对所述每个像素，分别将所获取的所述图像数据与所述高度数据及所述可见度数据中的至少一个相乘而算出每个像素的所述结果值的步骤可以包括如下步骤:对所述每个像素，从所述多个方向的图像数据中选择图像数据最大值；对所述每个像素，从所述多个方向的高度数据中选择高度数据最大值；对所述每个像素，从所述多个方向的可见度数据中选择可见度数据最大值；将针对每个像素所选择的所述图像数据最大值、所述高度数据最大值及所述可见度数据最大值相乘而算出所述结果值。对所述每个像素分别将所获取的所述图像数据、所述高度数据及所述可见度数据相乘而算出每个像素的所述结果值的步骤可以进一步包括分别确认所述图像数据最大值、所述高度数据最大值及所述可见度数据最大值是否超出预定的基准值的步骤。根据本发明另一示例性实施例的检查方法，包括如下步骤:将光栅图案光沿M个方向分别向测量对象照射N次，针对所述测量对象的每个像素分别获取MXN个图像数据、M个高度数据及M个可见度数据，其中N和M是大于等于2的自然数；对所述MXN个图像数据，沿每个方向分别平均N个图像数据，以针对所述每个像素算出对应所述M个方向的M个平均图像数据；对所述每个像素，从所述M个平均图像数据中选择平均图像数据最大值；对所述每个像素，从所述M个高度数据中选择高度数据最大值；对所述每个像素，从所述M个可见度数据中选择可见度数据最大值；将针对每个像素所选择的所述平均图像数据最大值、所述高度数据最大值及所述可见度数据最大值按所述每个像素相乘而算出结果值；利用所算出的结果值区分端子区域。所述利用所算出的结果值区分所述端子区域的步骤可以包括如下步骤:将针对所述每个像素所算出的结果值分类(classification)为至少两组(group),其中使得属于同一组的像素均连续分布；利用所述分类的组，区分所述端子区域和焊料区域。根据本发明又一示例性实施例的检查装置，包括:运送电路板的工作台；将用于对准所述电路板的照明照射到检查对象的第一照明部；将用于获取所述电路板高度数据的光栅图案光照射到所述检查对象的投影部；将用于设定贴装在所述电路板的元件的端子区域的照明照射到所述检查对象的第二照明部；比所述第二照明部更靠近所述电路板的第三照明部；图像拍摄部，通过所述第二照明部的光照射拍摄所述电路板的第一图像，通过所述投影部照射光栅图案光而拍摄所述电路板的第二图像；利用所述图像拍摄部所拍摄的所述第一图像及所述第二图像区分所述端子区域的控制部。所述第二照明部可以设置在所述图像拍摄部和所述投影部之间，所述第二照明部可以以垂直于所述电路板平面的法线为基准以17° 20°角照射照明。所述控制部可以利用从所述第二图像获取的可见度数据及高度数据中的至少一个和从所述第一图像获取的图像数据生成对比度映射图，通过分析所述对比度映射图区分所述端子区域。
所述投影部向所述电路板照射N次光栅图案光，所述图像拍摄部拍摄在所述电路板上照射N次的光栅图案光，所述可见度数据可以定义为由所述图像拍摄部所拍摄图像的亮度信号的振幅(Bi (x,y))相对平均值(Ai (x,y))的比值(Vi (x,y) = Bi (x,y) /Ai (x,y))。所述投影部可以为向所述电路板照射互不相同方向的光栅图案光的多个投影部，所述控制部可以获取对应所述多个投影部的多个高度数据及多个可见度数据。所述控制部可以将所述多个高度数据中的最大值、所述多个可见度数据中的最大值及所述第二图像数据相乘而生成所述对比度映射图。根据本发明又一示例性实施例的电路板检查方法，包括如下步骤:通过工作台的运送动作将电路板运送到测量位置；将第一光照射到所述电路板以对准所述电路板；在所述图像拍摄部和投影部之间将第二光照射到所述电路板而拍摄所述电路板的第一图像；将所述投影部的光栅图案光向所述电路板照射N次而拍摄所述电路板的第二图像；从所述第二图像获取可见度数据及高度数据；利用所述第一图像、可见度数据及高度数据生成对比度映射图；利用所述对比度映射图区分贴装在所述电路板的元件的端子区域。根据本发明，获取测量对象的图像数据、高度数据、可视数据之后对所获取的值进行相乘，由此计算出结果值，并利用该结果值来区分端子区域和焊料区域，因此能够正确地确定端子区域，而且能够更加正确地检查所述端子。并且，本发明利用基于高度的三维数据来确定端子区域，因此相比于利用二维图像来确定端子区域的情况，受到每个区域的颜色的影响较小，且对照明也不太敏感，所以能够更加正确且容易地区分每个区域，而且还能降低相机光噪声的影响。并且，利用三维数据获取所述图像数据时，不用获取额外的二维图像数据也能够容易地确定端子区域。并且，除了与图像拍摄部相邻设置的第一照明部之外，在图像拍摄部与投影部之间增加设置环状的第二照明部，从而可提高视野范围内的亮度均匀度，且可提高在第二照明部的照射角度设定为小于投影部的状态下拍摄的图像的对比度。因此，通过对利用投影部而获取的图像和利用第二照明部而获取的图像进行组合，可明确地区分贴装于检查对象的端子区域和焊料区域，并可提高检查的可靠性。
图1为示出适用于本发明实施例的三维形状测量方法的示例性的三维形状测量装置的概念图；图2为根据本发明实施例的端子检查方法的流程图；图3为示出形成于印刷电路板上的端子和焊料的一例的概略图；图4为示出计算图2的结果值的一例的流程图；图5为简单示出根据本发明实施例的贴装电路板检查装置的示意图；图6为从上俯视图5所示的贴装电路板检查装置的平面图；图7为用于说明图5所示的投影部及第二照明部的位置关系的示意图；图8为用于说明区分检查对象的端子区域和焊料区域的过程的示意图；图9为示出根据本发明实施例的贴装电路板检查方法的流程图。主要符号说明:10为测量对象，100为测量工作台，200为图像拍摄部，300为第一投影部，400为第二投影部，450为第二照明单元，500为图像获取部，600为模块控制部，700为中央控制部，900为印刷电路板，910为端子，920为焊料，1100为贴装电路板检查装置，1110为检查对象，1120为工作台，1130为图像拍摄部，1140为第一照明部，1150为投影部，1160为第二照明部，1170为第三照明部，1180为控制部。
具体实施例方式本发明可进行各种变更且可具有各种形态。以下在附图中示出特定实施例，并对其进行详细说明，但是，这不是为了将本发明限定在所公开的形态内，而是应当理解为本发明包括了在本发明的技术思想范围内所有的变形物、等同物以及替代物。第一、第二等用语可用于说明各种构成要素，但是所述构成要素并不能被所述用语限定。所述用语仅为将一个构成要素从其他构成要素中区别而使用。例如，在不脱离本发明的权利范围内，第一构成要素可命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可命名为第一构成要素。在本申请中使用的用语仅是为了说明特定的实施例而使用的，其意图并不是用于限定本发明。记载为单数时如果不是明显地有别于所要说明的意图，则包含多数的情况。在本申请中应当理解为，所使用的“包含”或“具有”等用语意为，说明存在说明书中所记载的特征、数量、步骤、动作、构成要素、部件或组合这些的情况，并不是要事先排除一个或一个以上的其他特征或数量、步骤、动作、构成要素、部件或者组合这些的情况或附加可能性。如果没有其他定义，则包括科学技术用语在内的在此所使用的所有用语的意思与本发明所属的技术领域的具有通常知识的技术人员所一般理解的意思相同。在一般使用的如辞典中已定义的用语应当解释为具有与相关技术领域的意思一致的意思。如果在本申请中没有给出明确定义，则不能解释为理想的或形式上的意思。以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。图1为适用于根据本发明实施例的三维形状测量方法的示例性的三维形状测量装置的概念图。参照图1可知，根据本实施例的三维形状测量方法中所使用的三维形状测量装置可包括测量台100、图像拍摄部200、包括第一及第二投影部(300、400)的第一照明单元、第二照明单元450、图像获取部500、模块控制部600以及中央控制部700。所述测量台100包括用于支撑测量对象10的工作台110和用于移送所述工作台110的台移送单元120。在本实施例，所述测量对象10根据所述工作台110相对于所述图像拍摄部200和所述第一及第二投影部300、400进行移动，由此可使所述测量对象物10上的测量位置发生变化。所述图像拍摄部200设置于所述工作台110的上部，以接收从所述测量对象10反射的光，由此测量所述测量图像10的图像。即，所述图像拍摄部200接收由所述第一投影部300及第二投影部400发出而在所述测量对象10反射的光，以此来拍摄所述测量对象10的平面图像。所述图像拍摄部200可包含相机210、成像透镜220、滤镜230、以及灯240。所述相机210通过接收从所述测量对象10反射的光来拍摄所述测量对象10的平面图像，作为所述相机210的一例，可使用CXD相机或CMOS相机中的某一个相机。所述成像透镜220设置于所述相机210的下部，以使从所述测量对象10反射的光在所述相机210中成像。所述滤镜230设置于所述成像透镜220的下部，以用于对从所述测量对象10反射的光进行滤光之后提供给所述成像透镜220，作为所述滤镜230的一例，可由频率滤光镜和滤色镜以及光强度调节滤镜中的某一个构成。所述灯240以圆形状设置于所述滤镜230的下部，且所述灯240为了拍摄如所述测量对象10的二维形状一样的奇特形状而朝所述测量对象10提供光。所述第一投影部300例如可在所述图像拍摄部200的右侧相对于用于支撑所述测量对象10的所述工作台110倾斜地设置。所述第一投影部300可包括第一光源单元310、第一光栅单兀320、第一光栅移送单兀330以及第一聚光透镜340。所述第一光源单兀310由光源和至少一个透镜构成而发光。所述第一光栅单元320设置于所述第一光源单元310的下部，以用于将从所述第一光源单元310发出的光变为具有格纹图案的第一光栅图案光。所述第一光栅移送单元330与所述第一光栅单元320连接而移送所述第一光栅单元320。作为所述第一光栅移送单元330的一例，可使用PZT(PiezoeIectric)移送单元或微直线移送单元中的某一个。所述第一聚光透镜340设置于所述第一光栅单元320的下部，以用于使得从所述第一光栅单元320发出的所述第一光栅图案光聚光到所述测量对象10。所述第二投影部400例如可在所述图像拍摄部200的左侧相对于用于支撑所述测量对象10的所述工作台110倾斜地设置。所述第二投影部400可包括第二光源单元410、第二光栅单元420、第二光栅移送单元430以及第二聚光透镜440。所述第二投影部400与上述的所述第一投影部300实质上相同，在此不再重复说明。所述第一投影部300在所述第一光栅移送单元330依次移动所述第一光栅单元320N次而朝所述测量对象10照射N个第一光栅图案光时，所述图像拍摄部200依次接收从所述测量对象10反射的所述N个第一光栅图案光，由此可拍摄N个第一图像。并且，所述第二投影部400在所述第二光栅移送单元430依次移动所述第二光栅单元420N次而朝所述测量对象10照射N个第二光栅图案光时，所述图像拍摄部200依次接收从所述测量对象10反射的所述N个第二光栅图案光，由此可拍摄N个第二图像。在此，所述N为自然数，作为所述N的一例可以为3或者4。另外，本实施例对于发出所述第一及第二光栅图案光的照明装置仅说明了第一及第二投影部300、400，但是，所述投影部的数量可以为3个以上。即，照射到所述测量对象的光栅图案光可从多方位进行照射而拍摄出各种种类的图像。例如，三个投影部以所述图像拍摄部200为中心以正三角形的方式设置时，三个光栅图案光从相互不同的方向照射到所述测量对象10，而四个投影部以所述图像拍摄部200为中心以正四边形的方式设置时，四个光栅图案光从相互不同的方向照射到所述测量对象10。并且，所述第一照明单元可包括八个投影部，此时可从八个方向照射光栅图案光而拍摄图像。所述第二照明单元450将用于获取所述测量对象10的二维图像的光照射到所述测量图像10，作为一例，所述第二照明单元450可包括红色照明452、绿色照明454、以及蓝色照明456。例如，所述红色照明452、所述绿色照明454以及所述蓝色照明456在所述测量对象10的上部设置为圆形状，以向所述测量对象10分别照射红色光、绿色光以及蓝色光，而且如图1所示，其各自的高度可形成为不同。所述图像获取部500与所述图像拍摄部200的相机210电气连接，以从所述相机210获取根据所述第一照明单元拍摄的图像并储存。并且，所述图像获取部500从所述相机210获取根据所述第二照明单元450拍摄的二维图像并储存。例如，所述图像获取部500包括用于接收由所述相机210拍摄的所述N个第一图像和所述N个第二图像而储存的图像系统。所述模块控制部600与所述测量台100、所述图像拍摄部200、所述第一投影部300以及所述第二投影部400电气连接，以对其进行控制。所述模块控制部600例如包括照明控制器、光栅控制器以及台控制器。所述照明控制器通过分别控制所述第一及第二光源单元310、410而使其发光，所述光栅控制器通过分别控制所述第一及第二光栅移送单元330、430而使所述第一及第二光栅单元320、420移动。所述台控制器通过控制所述台移送单元120而使所述台110上下左右移动。所述中央控制部700与所述图像获取部500及所述模块控制部600电气连接，以对其进行控制具体来讲，所述中央控制部700从所述图像获取部500的图像系统接收所述N个第一图像和所述N个第二图像之后对其进行处理，由此可测量出所述测量对象10的三维形状。并且，所述中央控制部700可分别控制所述模块控制部600的照明控制器、光栅控制器以及台控制器。如此，所述中央控制部可包括图像处理部，控制部以及界面部。以下，详细说明利用如上所述的三维形状测量装置来检查被用作所述测量对象10的搭载于印刷电路板的预定的元件的方法。图2为根据本发明实施例的端子检查方法的流程图，图3为示出形成于印刷电路板上的端子和焊料的一例的概略图。参照图2和图3可知，为了根据本发明实施例而检查端子，首先拍摄测量对象，由此按照所述测量对象的各像素获取图像数据(SllO)。所述测量对象为形成于印刷电路板900上的端子910和焊料(solder) 920。基于所述测量对象的各像素的所述图像数据可根据二维图像测量而获取。例如，对所述测量对象的拍摄可利用图1的三维形状测量装置的用于测量二维图像的灯240或第二照明单元450来进行。与此不同地，所述按各像素的图像数据可利用用于测量三维形状而获取的图像数据来获取。例如，对所述测量对象的拍摄可根据利用图1的三维形状测量装置的第一照明单元的三维图像拍摄而进行。所述第一照明单元如前面所述由第一及第二投影部300、400构成，但也可以由更多数量的照明部构成。具体来讲，首先利用所述照明部以多方位地朝所述测量对象照射光栅图案光，接着，通过拍摄照射到所述测量对象的所述光栅图案光的反射图像，以获取三维图像数据。此时，所述图像数据可通过平均化所述三维图像数据来获取。例如，通过沿多个M个方向将光栅图案光照射到测量对象N次，从而按所述测量对象的每个像素获得MXN个图像数据。在此，N和M是2以上的自然数。此外，上述MXN个图像数据中，对所述通过N次照射获得的N个图像数据进行平均，以此计算出与每个像素的所述M个方向对应的M个平均图像数据。然后，按所述测量对象的每个像素获得高度数据(S120)。可利用为了测量所述三维形状而获得的图像数据来获得所述每个像素的高度数据。例如，可通过利用如上所述的图1的三维形状测量装置的第一照明单元的三维图像拍摄，来获得所述高度数据。作为实施例，可通过利用桶算法(bucket algorithm)来变换所述三维图像数据，来获得所述高度数据。例如，通过沿多个M个方向将光栅图案光照射到测量对象N次，来获得所述测量对象的每个像素的M个高度数据。然后，按所述测量对象的每个像素获得可见度(visibility)数据(S130)。在图像的亮度(intensity)中,所述可见度表示振幅(Bi(x,y))对于平均(Ai (χ,y))的比，一般来讲，具有随着反射率增加而增加的趋势。如下定义所述可见度(Vi(x，y))。Vi (χ, y) = Bi (x, y) /Ai (x, y)虽然可沿各方向将光栅图案光照射到所述印刷电路板来拍摄各种类型的图案图像，但是，如图1所示，所述图像获取部500从所述相机210拍摄的N个图案图像中提取X-Y坐标系的每个位置(i(x，y))的N个亮度信号(Ii1, Ii2,…，1\)，利用N-桶算法(N-bucketalgorithm)来计算出平均(Ai(x,y))和可见度(Vi(x, y))。例如，N = 3的情况和N = 4的情况下，按如下方式分别计算出可见度。
权利要求
1.一种电路板检查装置，包括: 运送电路板的工作台； 将用于对准所述电路板的光照射到检查对象的第一照明部； 将用于获取所述电路板高度数据的光栅图案光照射到所述检查对象的投影部； 将用于设定贴装在所述电路板的元件的端子区域的光照射到所述检查对象的第二照明部； 比所述第二照明部更靠近所述电路板的第三照明部； 图像拍摄部，通过所述第二照明部的光照射拍摄所述电路板的第一图像，通过所述投影部照射光栅图案光而拍摄所述电路板的第二图像；以及 利用所述图像拍摄部所拍摄的所述第一图像及所述第二图像区分所述端子区域的控制部。
2.根据权利要求1所述的电路板检查装置，其特征在于所述第二照明部设置在所述图像拍摄部和所述投影部之间。
3.根据权利要求1所述的电路板检查装置，其特征在于所述第二照明部以与垂直于所述电路板平面的法线呈17° 20°的角度照射光。
4.根据权利要求1所述的电路板检查装置，其特征在于所述控制部利用从所述第二图像获取的可见度数据及高度数据中的至少一个和从所述第一图像获取的图像数据生成对比度映射图，通过分析所述对比度映射图区分所述端子区域。
5.根据权利要求4所述的电路板检查装置，其特征在于所述投影部向所述电路板照射N次光栅图案光，所述图像拍摄部拍摄在所述电路板上照射N次的光栅图案光，所述可见度数据定义为由所述图像拍摄部所拍摄图像的亮度信号的振幅相对平均值的比值。
6.根据权利要求5所述的电路板检查装置，其特征在于所述投影部为向所述电路板照射互不相同方向的光栅图案光的多个投影部，所述控制部获取对应所述多个投影部的多个高度数据及多个可见度数据。
7.根据权利要求6所述的电路板检查装置，其特征在于所述控制部将所述多个高度数据中的最大值、所述多个可见度数据中的最大值及所述图像数据相乘生成所述对比度映射图。
8.—种电路板检查方法，包括如下步骤: 通过工作台的运送动作将电路板运送到测量位置； 将第一光照射到所述电路板以对准所述电路板； 在图像拍摄部和投影部之间将第二光照射到所述电路板而拍摄所述电路板的第一图像； 将所述投影部的光栅图案光向所述电路板照射N次而拍摄所述电路板的第二图像； 从所述第二图像获取可见度数据及高度数据； 利用所述第一图像、可见度数据及高度数据生成对比度映射图； 利用所述对比度映射图区分贴装在所述电路板的元件的端子区域。
全文摘要
本发明公开一种电路板检查装置及检查方法，其中，所述电路板检查装置包括运送电路板的工作台；将用于对准所述电路板的光照射到检查对象的第一照明部；将用于获取所述电路板高度数据的光栅图案光照射到所述检查对象的投影部；将用于设定贴装在所述电路板的元件的端子区域的光照射到所述检查对象的第二照明部；比所述第二照明部更靠近所述电路板的第三照明部；图像拍摄部，通过所述第二照明部的光照射拍摄所述电路板的第一图像，通过所述投影部照射光栅图案光而拍摄所述电路板的第二图像；以及利用所述图像拍摄部所拍摄的所述第一图像及所述第二图像区分所述端子区域的控制部。
文档编号G01B11/25GK103185549SQ201310057898
公开日2013年7月3日 申请日期2010年7月5日 优先权日2009年7月3日
发明者郑仲基, 李有振, 李承埈, 黄凤夏 申请人:株式会社高永科技