TW201350835A - 焊料之沾附狀態的檢查方法及使用該方法之自動外觀檢查裝置、和基板檢查系統 - Google Patents
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Abstract
本發明之課題在提供一種對於含有外觀量測困難部分之焊接部位能夠辨別其焊料之沾附狀態的技術。本發明係在焊料印刷工序後，對塗佈於各連接盤的膏狀焊料量進行量測之後，對已施以組件安裝工序及迴焊工序的基板，藉由迴焊後檢查裝置30實施檢查。該檢查裝置30中，係在利用照明裝置305進行照明下，藉由攝影機302進行拍攝，而該攝影機302係設成從正面觀察作為檢查對象之基板面之狀態。對於具有未顯現於生成之影像中的特徵，且針對對應之連接盤所量測的膏狀焊料符合預先決定之良好條件的焊接部位，將屬於顯現在影像中的特徵且和該焊接部位中未顯現於影像位置之形狀有關係的特徵進行量測，並根據該項量測的結果，來判定焊接部位之焊料沾附狀態的良否。
Description
本發明係有關用於對形成在組件安裝基板上之組件安裝位置之焊料沾附狀態進行檢查的檢查方法、使用該方法之自動外觀檢查裝置以及基板檢查系統。
對於組件安裝基板之檢查，大多是以隨著藉攝影機進行拍攝之外觀檢查方式來實施。以往一般型的自動外觀檢查裝置配置有攝影機及照明裝置，該攝影機係以使光軸對準鉛直方向從正面觀察基板面的狀態，設定在支持基板之平台部的上方；照明裝置則將光線從各方位照射到該攝影機之視野，利用來自焊接部位對於照明光的的正反射光來產生影像。
以這種自動外觀檢查裝置而言，有一種類型的檢查裝置係將複數種色彩光分別從對於基板之仰角各不相同的方向進行照射，並根據影像中顯現在焊接部位之色彩分布形態，來辨別固角焊料(solder fillet)之傾斜狀態適當與否(例如參照專利文獻1)。
此外，亦有人提案從斜方向拍攝固角焊料之結構的檢查裝置。例如專利文獻2就記載了一邊對導腳組件的焊接部位進行照明，一邊從斜上方拍攝焊接部位，且從複數個方位拍攝1個檢查對象部位，利用將藉各拍攝所生成之影像中的明亮區域形態和分別對應之閥值比較的方法，以判定焊接的良否。
而且，近年來，在為了生產基板而實施的一連串工序的各個工序設置檢查裝置，將前面的工序檢查時所實施的量測結果利用在後續工序之檢查的檢查系統亦已開發出來。作為此種系統的一個例子，專利文獻3揭示了在焊料印刷工序、組件安裝工序、迴焊工序中配設了分別具有3維量測功能的檢查裝置，且各檢查裝置間構成為可進行通訊的系統。而且，專利文獻3亦記載了在各檢查裝置中，分別將前一個工序之檢查時所導出之量測數據輸入，並使用該量測數據，求得自身裝置之工序中所附加之部位、或產生變化之部位中的高度變化量，利用將該變化量和基準值比較的方法進行檢查。
具體而言，專利文獻3所記載之組件安裝後的檢查中，係量測膏狀焊料之高度，同時取得用焊料印刷工序之檢查裝置所量測之膏狀焊料的高度數據，藉由從雙方的量測數據求得膏狀焊料之高度變化量，來辨別組件安裝時之壓入量的適當與否。而且，焊料印刷後之檢查裝置中，在量測組件高度的同時，亦取得組件安裝工序之檢查裝置所量測之組件高度數據，藉由從雙方之量測數據求得組件高度之變化量，以辨別組件有無產生浮起不良的情形。
專利文獻1 日本特許第3599023號公報
專利文獻2 日本特開2004-151010號公報
專利文獻3 日本特開2007-78533號公報
從正面觀察基板面進行拍攝之類型的檢查裝置，固角焊料的傾斜角度很陡峻時，要使來自固角料(fillet)的正反射光成像在攝影機的拍攝面很困難，影像中的對應位置會成為暗黑區域。特別是，對於極小連接盤(land)的焊接部位，固角料(fillet)會變得非常陡峻，幾乎大部分固角料會在影像中形成暗黑區域，要辨別沾附狀態甚為困難。
另一方面，若依專利文獻2所記載之從斜方向拍攝固角料的方法，可認為不論傾斜狀態如何，皆可對沾附之終點附近進行拍攝。但，實際的影像中，要區別組件之側面和固角料的交界很難，無法輕易確定焊料之沾附位置的情況甚多。而且，近年來基板安裝密度很高，從斜方向拍攝時，會有隱匿於其他組件之蹤影後等而使拍攝困難的組件，要將全部組件從適於固角料量測的方向拍攝，並不可能。
而且，導腳組件中，後面固角料(back fillet)充分沾附雖為決定焊接良否的重要因素，但後面固角料
會因組件電極或前面固角料(front fillet)而受到隱蔽，故拍攝困難，無法直接量測其特徵。
本發明係著眼於上述的問題，而以能夠辨別包含外觀量測困難之部位在內之焊接部位中的焊料沾附狀態為課題。
本發明之檢查方法係使用自動外觀檢查裝置來檢查基板中之焊料沾附狀態，該自動外觀檢查裝置具有：拍攝部，以從正面觀察組件安裝基板之基板面的狀態，配設於該基板之上方；及照明部，對拍攝部之拍攝對象區域進行照明。該方法中，係預先在為了生產組件安裝基板而實施之一連串工序中之焊料印刷工序中，將塗佈於該基板上之連接盤的膏狀焊料量，在組件安裝之前，按每個連接盤進行量測。並且，自動外觀檢查裝置中，具有藉拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵，針對對應之連接盤所量測之膏狀焊料量符合預先決定之良好條件的焊接部位，執行以下的量測步驟及判定步驟。
量測步驟中，係將屬於顯現在藉拍攝部所生成之影像中的特徵，且為和檢查對象之焊接部位之影像中未顯現之位置的形狀有關係的特徵加以量測。判定步驟中，係根據藉量測步驟所得之量測結果，來判定具有未顯現在影像中之特徵的焊接部位的焊料沾附良否。
若依上述之方法，固角焊料形成之前的膏狀焊料量雖良好，但因某些因素而產生焊料之沾附不良，即使為無法從影像直接確認此不良時，亦可使用顯現在該影像中之其他部位的特徵來檢測出不良。
具體而言，對於像晶片組件那樣側面設有電極之形狀的組件，對其焊接部位使用上述方法時，就可對對應連接盤中的膏狀焊料量的量測值超過預先決定的基準值的焊接部位，執行上述各步驟。此情況下的量測步驟中，係量測對象組件之高度。此外，在判定步驟中，量測步驟所得之組件高度的量測值與就該組件記錄之基準高度之差未超過預先決定之容許值時，即判定為檢查對象之焊接部位的焊料沾附良好；高度之差超過容許值時，則判定為檢查對象之焊接部位的焊料沾附不良。
上述中，組件高度量測值與基準高度之差為表示組件浮起的參數。組件之浮起，是因在迴焊工序中，膏狀焊料熔融時，熔融之焊料流入組件下方所產生，若其流入量較大時，則連結組件電極與連接盤的焊料量變少，故焊料之沾附狀態亦變差。
本發明中，係按照此現象，在膏狀焊料之量超過基準值，組件之浮起量未超過容許值時，判定為焊料之沾附良好；膏狀焊料量雖超過基準值，組件之浮起量超過容許值時，判定為焊料之沾附不良。
若依該方法，即使檢查對象之焊接部位成為暗黑區域，亦可正確區別該暗黑是否因固角料之傾斜陡峻而產生、或因固角料之形狀不良而產生。
還有，自動外觀檢查裝置中，在判定步驟之前，亦可先執行將和檢查對象之焊接部位對應的連接盤中膏狀焊料量之量測值從外部輸入的輸入步驟。此時，判定步驟中，可藉由按照輸入步驟所輸入之量測值使容許值之值改變，以提高判定的精確度。
其次，對於要安裝在基板之導腳組件的各個電極焊接部位，使用上述方法時，係對膏狀焊料量之量測值超出預先決定之基準值的焊接部位，執行上述各步驟。此情況之量測步驟中，係將檢查對象之焊接部位的前面固角料影像施以處理，以量測用於形成該前面固角料之焊料量。又，判定步驟中，以量測步驟所得之量測值包含於預先決定的基準之範圍時，判定為檢查對象之焊接部位的焊料沾附良好；量測值不包含於基準範圍內時，判定為檢查對象之焊接部位的焊料沾附不良。
以往之對導腳組件的外觀檢查中，係僅以前面固角料作為量測對象，前面固角料形成良好，且塗佈於連接盤之膏狀焊料即使為適量，若其大部分偏向凝固於電極表面側，後面固角料就會變成不良。相反地，若膏狀焊料之大部分偏向凝固於電極背面側時，前面固角料就變成不良。
本發明中，係按照此等現象，在膏狀焊料量超過基準值，而形成前面固角料之焊料量超過基準範圍或低於基準範圍時，判定為焊料之沾附不良。藉由此種方式，即可加入從影像難以確認的後面固角料狀態的判定，而提高檢查之精確度。
以導腳組件為對象之檢查中，在判定步驟之前執行將和檢查對象之焊接部位對應之連接盤中的膏狀焊料量的量測值從外部輸入的輸入步驟，即可在判定步驟中因應輸入步驟所輸入之量測值而使基準範圍改變。若依此方式，即可因應塗佈於連接盤之焊料量使判定良否的基準改變，而提高判定的精確度。
此外，膏狀焊料量之量測雖可在例如檢查焊料印刷狀態之檢查裝置進行，但並不限定於此，亦在可組件安裝工序中，在將組件安裝於導入該工序之基板之前，進行膏狀焊料之量測。
還有，作為膏狀焊料量之量測方法，可藉由例如使用光切斷法或相位偏移法，求得塗佈於連接盤之膏狀焊料的高度，並藉由累計高度之方法，求得膏狀焊料之體積。但，並不限定於此，亦可利用影像之2值化等，檢測出膏狀焊料之塗佈區域，且對所檢測出之區域的面積(像素數)乘以用於焊料印刷之遮罩厚度的方法，求得表示膏狀焊料體積的數值。此外，也可將焊料塗佈區域之面積作為表示焊料量的參數。
自動外觀檢查裝置中的量測步驟，雖可利用相位差偏移法或立體量測等，以求得量測對象部位之3維數據，但量測之方法並不應限定於3維量測。
本發明之自動外觀檢查裝置具備：拍攝部，以從正面觀察組件安裝基板之基板面的狀態，配設於該基板之上方；照明部，對拍攝部之拍攝區域進行照明；及處理部，使用藉拍攝部所生成之影像，來檢查基板上之焊料沾附狀態。
處理部具有：量測手段，對於具有藉拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵的焊接部位，將屬於影像中顯現之特徵，且為和該焊接部位中之未顯現於影像之位置的形狀有關係的特徵進行量測；判定手段，使用藉量測手段之處理所得之量測數據，來判定具有影像中未顯現之
特徵的焊接部位的焊料沾附良否；及輸出手段，將依據判定結果之檢查結果資訊予以輸出。
藉由上述構成，可以提供符合前述檢查方法之執行要件的自動外觀檢查裝置。若依該裝置，可以對包含影像中未顯現特徵之位置的判定在內的焊料沾附狀態進行良否之判定，使檢查之精確度得以大幅提升。
上述自動外觀檢查裝置之一實施形態，係具備輸入手段，該輸入手段係將表示和檢查對象之焊接部位對應的連接盤上所塗佈的膏狀焊料的量測值或該量測值之適當與否的判定結果資訊從外部輸入。又，判定手段係根據從輸入手段輸入之資訊，來辨別針對和檢查對象之焊接部位對應的連接盤所量測到的膏狀焊料量是否符合預定之良好條件。另一方面，辨別為符合條件時，就使用量測數據進行判定；辨別為不符合條件時，即判定為檢查對象之焊接部位的焊料沾附狀態不良。
若依上述實施形態，即使在前面工序中不將具有膏狀焊料塗佈量非良好之連接盤的基板取下而使生產線運轉，也可對塗佈量並非良好之連接盤的焊接部位判定為不良。
本發明之基板檢查系統，係包含：第1自動外觀檢查裝置，設於為了生產組件安裝基板而實施之一連串工序中的焊料印刷工序中，用於檢查焊料印刷後之基板的各連接盤中膏狀焊料的塗佈狀態；及第2自動外觀檢查裝置，設於一連串工序中之迴焊工序，用於檢查經該迴焊工序之組件安裝基板的焊料沾附狀態。各自動外觀
檢查裝置具備：拍攝部，以從正面觀察檢查對象基板之基板面的狀態配設於該基板的上方；照明部，對拍攝部之拍攝對象區域進行照明；及處理部，使用藉拍攝部所生成之影像來執行檢查。
第1自動外觀檢查裝置之處理部具備：量測手段，對塗佈於檢查對象之連接盤的膏狀焊料量進行量測；判定手段，將所量測之膏狀焊料量和預先記錄之基準值比較，以判定該膏狀焊料量之適當與否；及輸出手段，將根據該判定結果之檢查結果資訊予以輸出。
第2自動外觀檢查裝置之處理部具備：輸入手段，將對於具有藉拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵的焊接部位的對應連接盤的檢查結果資訊，藉由和第1自動外觀檢查裝置或接收第1自動外觀檢查裝置之輸出手段輸出的裝置間進行的通訊進行輸入；量測手段，對於具有影像中未顯現之特徵的焊接部位，將屬於影像中顯現之特徵，且為和該焊接部位之影像中未顯現之位置的形狀有關係的特徵進行量測；判定手段，根據藉輸入手段輸入之資訊，就和具有影像中未顯現特徵之焊接部位對應的連接盤所量測之膏狀焊料量是否符合預先決定之良好條件加以辨別，並使用該辨別結果與量測手段量測所得之量測數據，判定具有影像中未顯現之特徵的焊接部位的焊料沾附狀態良否；及輸出手段，將依據判定結果之檢查結果資訊予以輸出。
上述系統中，第2自動外觀檢查裝置可將第1自動外觀檢查裝置對具有影像中未顯現之特徵之焊接部
位的對應連接盤實施檢查的結果或量測數據予以輸入，藉該輸入資訊來辨別該連接盤中之膏狀焊料量是否符合良好條件。在此辨別為膏狀焊料量符合良好條件時，可根據量測手段量測所得之量測數據，來判定焊料沾附之良否。另一方面，藉量測手段之量測辨別為膏狀焊料量並非良好時，也可以該辨別來判定焊料沾附之狀態為不良。
若依本發明，即使對於呈暗黑區域顯現於影像中、或包含因拍攝困難而無法直接量測之位置的焊接部位，也可提升以優異精確度檢查焊料沾附狀態時的精確度。
10‧‧‧焊料印刷檢查裝置
11‧‧‧焊料印刷裝置
20‧‧‧安裝檢查裝置
21‧‧‧安裝裝置
30‧‧‧迴焊後檢查裝置
31‧‧‧迴焊爐
40‧‧‧數據管理用伺服器
100、300‧‧‧處理部
101、301‧‧‧平台部
102、302‧‧‧攝影機
103、303‧‧‧投影機
104、304‧‧‧檢查頭
105、305‧‧‧照明裝置
110、310‧‧‧CPU
111、311‧‧‧記憶體
112、312‧‧‧檢查頭控制部
113、313‧‧‧拍攝處理部
114、314‧‧‧投影機控制部
115、315‧‧‧平台控制部
116、316‧‧‧量測處理部
117、317‧‧‧執行檢查部
118、318‧‧‧檢查數據記憶部
119、319‧‧‧通訊介面
120、320‧‧‧操作部
121、321‧‧‧顯示部
305a、305b‧‧‧窗部
322‧‧‧照明控制部
第1圖為將基板檢查系統之構成與組件安裝基板生產線之整體構成對應顯示的說明圖。
第2圖為顯示焊料印刷檢查裝置之構成的方塊圖。
第3圖為顯示迴焊後檢查裝置之構成的方塊圖。
第4圖(1)~(2)為顯示連接盤寬度之不同對固角料形狀與照明光之反射方向之影響的圖。
第5圖為顯示判定固角料良否之程序的流程圖。
第6圖(1)~(3)為示意性顯示藉由第5圖之判定處理作情況區別之實例圖。
第7圖為顯示不適用第5圖之判定基準之實例的圖。
第8圖為顯示迴焊後檢查之整體程序的流程圖。
第9圖為示意性顯示膏狀焊料量與組件浮起量之容許值的關係圖。
第10圖為顯示膏狀焊料量與組件浮起量之容許值之關係的曲線圖。
第11圖(1)~(3)為示意性顯示導腳組件中固角料之良與不良之例的圖。
第12圖為顯示判定導腳組件中固角料之良否之程序的流程圖。
第1圖係將一實施形態之基板檢查系統之構成和組件安裝基板之生產線的整體構成對應顯示的圖。
該實施例的生產線包含：焊料印刷工序、組件安裝工序、及迴焊工序。焊料印刷工序包含：用於將膏狀焊料塗佈於基板上之各連接盤(land)的焊料印刷裝置11、與檢查膏狀焊料之塗佈狀態的焊料印刷檢查裝置10。組件安裝工序設有：將組件安裝於焊料印刷後之基板的安裝裝置(mounter)21、與用於檢查組件之安裝狀態的安裝檢查裝置20。迴焊工序設有：用於將組件安裝後之基板上的膏狀焊料熔解的迴焊爐31、與用於檢查迴焊後之基板上之固角焊料或組件狀態的迴焊後檢查裝置30。
上述檢查裝置10、20、30皆為自動外觀檢查裝置，且透過LAN迴線100彼此連接。
再者，該LAN迴線100連接有數據管理用伺服器40。該伺服器40中儲存有用各檢查裝置10、20、30進行檢查
所使用的檢查基準數據與檢查結果資訊。檢查基準數據包含檢查所需之程式、與判定基準值等。檢查結果資訊包含根據對檢查對象部位進行量測處理所得之量測數據或良否之判定結果。
各檢查裝置10、20、30中，係分別從伺服器40讀取所需之檢查基準數據，產生對象基板檢查用的檢查程式，並根據該程式對基板進行拍攝，按對應各個組件的每個範圍執行量測及判定。經該等處理所得之檢查結果資訊，係連繫彙整到基板及組件之識別資訊，並傳送到伺服器40，儲存於其記憶體內。
此外，焊料印刷檢查裝置10之檢查結果資訊也可依每個連接盤讀取。迴焊後檢查裝置30之固角料檢查結果與量測數據也設定成可依各個電極讀取。
利用上述構成之檢查結果資訊，於該實施例中，在迴焊後檢查裝置30之固角料檢查中，係取得焊料印刷檢查裝置10對於作為和檢查對象之焊接部位對應的連接盤實施檢查而獲得的檢查結果資訊，並將該檢查結果資訊做為判定對象之一而進行檢查。該實施例中，係設成由迴焊後檢查裝置30對數據管理用伺服器40進行存取，以取得處理對象之連接盤的檢查結果資訊。但並不限定於此種方式，也可設成利用和焊料印刷檢查裝置10之通訊，取得必要的檢查結果資訊。
以下就有關該檢查之裝置構成與處理的內容循序加以說明。
第2圖係顯示焊料印刷檢查裝置10之構成。
該實施例之焊料印刷檢查裝置10設有：用於支持作為檢查對象之基板的平台部101；攝影機102、投影機103以及將該等配備支持於平台部101之上方的檢查頭104；及處理部100。平台部101設有使該平台本體沿著一軸(例如第2圖中沿左右方向之軸)移動的移動機構(未圖示)。檢查頭104設有使該檢查頭本體和攝影機102及投影機103一起沿著與平台部101之移動軸正交之軸移動的移動機構(未圖示)。此外，檢查頭104亦安裝有用於對攝影機102之拍攝對象區域進行照明的照明部，但未顯示於第2圖。
除了上述移動機構與光學系統之動作控制之外，處理部100也執行量測、判定、及結果之輸出等處理，故亦包含CPU110、記憶體111、檢查頭控制部112、拍攝處理部113、投影機控制部114、平台控制部115、量測處理部116、執行檢查部117、檢查數據記憶部118、通訊介面119、操作部120、顯示部121等。
CPU110係經由檢查頭控制部112與平台控制部115來控制檢查頭104與平台部101的移動，同時經由拍攝處理部113使攝影機102進行拍攝，且經由投影機控制部114使投影機103進行投影處理。而且，拍攝處理部113亦設有將藉由攝影機102所生成的影像輸入並作數位轉換的功能。
記憶體111中，除了可儲存有關上述控制之程式外，還儲存有藉拍攝處理部113之數位轉換所生成之影像數據與要讓投影機103投影的投影影像等。
量測處理部116及執行檢查部117為可程式化邏輯裝置，和CPU110配合執行量測與判定處理。
具有上述構成的焊料印刷檢查裝置10中，係根據相位偏移法之原理，對基板上的連接盤，從投影機103將周期性變動之條紋狀圖案影像進行投影，同時在圖案影像每有變化時進行拍攝。量測處理部116係按每個像素檢測一週期份之投影處理期間所生的影像亮度變化，並根據其變化相位計算出該像素所顯示之點的高度。
再者，量測處理部116係將所算出之高度超過預定值的像素視為膏狀焊料的顯示，並利用將該等像素之高度進行累計，來求得連接盤上之膏狀焊料的體積。執行檢查部117則將上述體積和預先記錄的基準值對照，若體積在基準值以上，就判定為膏狀焊料之塗佈量良好，如體積未達基準值時，則判定為膏狀焊料之塗佈量不良。
CPU110係將上述判定結果與用於判定之焊料體積的量測值彙整為依從前述數據構成的檢查結果資訊，並儲存於檢查數據記憶部118。而且，每當1片基板的檢查結束時，就將針對該基板所儲存的資訊進行彙整，並經由通訊介面119傳送到伺服器40。
第3圖為顯示迴焊後檢查裝置30之構成。
該迴焊後檢查裝置30亦具有：基板平台301；攝影機302及投影機303與檢查頭304；以及處理部300。處理部300亦具備和第2圖之焊料印刷檢查裝置10的處理部100同樣的構成，故對各構成標註後兩位數和焊料印刷檢查
裝置10的對應構成一致的符號(例如，對於CP U110，則標註為CPU310)，且省略其說明。
以焊料印刷檢查裝置10未有的構成而言，迴焊後檢查裝置30設有天棚型(dome type)照明裝置305作為照明部。而且，處理部300內也設有用以控制照明裝置305之發光動作的照明控制部322。
照明裝置305也安裝於檢查頭304，但係支持在比攝影機302或投影機303更低的位置。照明裝置305之對應天棚式攝影機302或投影機303的位置分別設有拍攝用、投影用的窗部305a、305b。窗部305a、305b之外的天棚內面大致整個區域，以圓環狀排列配設有LED(未圖示)。該等LED所發出之光色係按照方位角與入射角的變化而徐徐變化，並以各顏色之光擴散時會成為白色光的方式予以調整。
上述構成之迴焊後檢查裝置30中，和焊料印刷檢查裝置10同樣的，係配合來自投影機303之條紋狀圖案影像的投影而進行複數次拍攝，且使用各次拍攝所生成之影像進行高度量測。該高度量測係針對和組件對應的範圍來實施，藉以使組件的三維形狀得以復原。
而且，迴焊後檢查裝置30中，係在照明裝置305之照明(以下，稱為「天棚照明(dome illumination)」)下進行拍攝，根據顯現在影像中之焊接部位之正反射光像的色彩及對應該色彩之光的照射方向，以確定該色彩所生像素顯示的面法線方向。再進一步使用該經確定之像素的座標與法線向量的組合，使焊料的三維形狀復
原，藉由分析該三維形狀與組件之三維形狀的關係，以判定焊料是否良好地溼膨於組件之電極。
此外，量測處理部316包含有表格(table)，該表格內記錄有表示色彩之特徵數據、與由該色彩之光所推算的法線方向之對應關係，依據由該影像檢測出的特徵數據來查閱該表格，即可迅速確定法線的方向。
惟，迴焊後檢查裝置30之攝影機302係以從大致正上方拍攝基板的方式配設，若固角焊料之傾斜陡峻，則來自固角料的正反射光會難以進入攝影機。
第4圖係顯示以晶片組件為例，依焊接對象之連接盤的大小，使固角料之傾斜角度或照明光的反射方向有所改變的例子。此外，第4圖與後述第6、7、9圖中，係為了簡化，而僅顯示對晶片組件之單側電極焊接的狀態。
焊接於標準大小的連接盤時，如第4圖之(1)所示，固角料比較和緩，可以使來自斜方向的照明光朝攝影機302的方向反射。然而，焊接對象之連接盤的寬度狹窄時，固角料之傾斜亦變得陡峻，故如第4圖之(2)所示，不能使照明光朝攝影機302之方向反射。結果，影像中對應於固角料的位置就成為暗黑區域，無法使焊料三維形狀復原，不能實施精確度優異的檢查。
有鑑於上述的問題，本實施例之迴焊後檢查中，對於色彩分布不明確的焊接部位，乃將對於該部位之對應連接盤的焊料印刷檢查之結果輸入，從自身裝置所量測之組件高度算出該組件的浮起量，並利用第5圖所示的處理，判定固角料的良否。
該判定處理中，係查核焊料印刷檢查之結果為「良」或「不良」(步驟A)。而且，若其結果為「良」，則查核組件之浮起量是否在容許值以內(步驟B)。
第6圖係以晶片組件為例，利用上述步驟A、B做情況區分的3個實例。
各實例均將塗佈於組件安裝前之基板的膏狀焊料狀態，將藉該該膏狀焊料之熔融及固化所形成之固角料狀態作左右並排顯示。而且，右手邊的圖中，焊料對於組件電極之沾附範圍係利用帶箭號之線表示。
第6圖之(1)的例子中，連接盤上沾附了適量的膏狀焊料，而且組件亦正確裝設在連接盤上，焊料則沾附到電極上部。在此情況中，焊料印刷檢查的結果為「良」，組件之浮起量亦在容許值以內，故第4圖之步驟A、B均為「YES」，固角料被判定均為良好(步驟C)。
第6圖之(2)的例子中，膏狀焊料之量雖屬適當，但膏狀焊料熔融時，組件浮起，且焊料的一部分流入到該組件之下方，故對形成固角料有助益的焊料量大幅減少。焊料雖在某種程度上有所沾附，但因組件移動至上方，故沾附的上端位置就停留在組件電極的下端部。
在此情形中，焊料印刷檢查的結果雖為「良」，但組件之浮起量超過容許值，故步驟A為「YES」、步驟B為「NO」，故可判定為固角料不良(步驟D)。
第6圖之(3)的例子中，因為對連接盤的膏狀焊料塗佈量少於基準量，故產生了焊料的沾附不良。在該情況中，因焊料印刷檢查之結果為「不良」，步驟A
即成為「NO」，故不查核組件之浮起量，而直接進到步驟D，判定發生了固角料不良。
如第6圖之(2)、(3)所示，膏狀焊料量較少的情形中、或發生組件浮起的情形中，焊料的沾附狀態不充分，固角料變得較短。但，連接盤較狹窄時，即使固角料之長度變短，其傾斜度也會變得陡峻，故即使在第6圖之(2)、(3)的實例中，和第6圖之(1)的實例同樣的，有可能在影像中不發生固角料的色彩分布。在此情形下，就難以從影像區別第6圖之(1)、(2)、(3)的各實例。
相對於此，若依第5圖所示之判定演譯法，可以依據組件安裝前之連接盤中的膏狀焊料塗佈量、與迴焊後基板中的組件浮起量的兩種參數來區別各實例，而正確判定固角料的良否。
但，第5圖之判定處理之所以被使用，是因為相對於來自天棚型照明裝置305之光的正反射光無法導至攝影機302，故影像中之對應位置限定在成為暗黑區域的焊接部位。對於未產生暗黑區域的焊接部位，則使用先前所述之根據焊料之三維形狀與組件之三維形狀的關係進行判定的演譯法。藉由以此方式明確分開判定處理的演譯法，即可防止如第7圖所示形狀的焊料被判定為良好。
第7圖的實例中，膏狀焊料的焊料量屬於適當，也未發生組件的浮起，但由於某些原因(例如迴焊爐的温度較低)，焊料不會溼膨，反而固結成為球塊狀。第5圖之判定處理使用於這類形狀的焊料時，會作出固角料
為良好的判定，故情況欠佳。但，第7圖之例的焊料，傾斜和緩，對於照明光的正反射光會被導至攝影機302，在天棚照明下之影像中的對應位置，會產生照明光所生的色彩分布，故可當作第5圖之判定處理的適用外狀況。
因而，藉由從色彩分布復原的三維形狀，可正確判定固角料之形狀有不良。
第8圖顯示在迴焊後檢查裝置30中執行之檢查的具體程序。
該項處理係使檢查對象基板移入平台部301，和檢查頭304對準位置完成後就可開始。首先，在步驟S1中，為了獲得組件高度量測用影像，乃在利用投影機303所提供之圖案影像之投影下執行預定次數的拍攝。在步驟S2中，為了獲得焊料量測用影像，亦在天棚照明下執行拍攝。
步驟S1、S2的各次拍攝所得之複數幀影像係儲存於記憶體311。各次拍攝係在將攝影機302定位於特定場所之狀態下進行，故該等影像所包含之組件位置或配置的關係全部都會進行整合。
以下依序著眼於影像中所包含的組件，按每個組件執行以下的處理。
首先，對著眼的組件設定檢查用窗(window)(步驟S3)。被設定之窗雖依組件種類而有不同，但一般係設定包含組件本體的組件窗、與每個焊接部位的連接盤窗(land window)。這些窗亦設定成共用於上述複數個影像的窗。
步驟S4中，係以組件窗內之各像素作為對象，使用條紋狀圖案影像之投影下所生成的影像數據進行高度量測。再進一步藉將經量測得預定值以上高度之像素的座標、和經算出之高度加以組合，使組件之三維形狀復原。
步驟S5中，係以天棚照明下的影像為對象，將設定於著眼中之組件之連接盤窗內的暗黑區域進行檢測。步驟S6中，係求出每個連接盤窗中占據該窗之暗黑區域的比例，將其和預定的閥值比較。在此，如暗黑區域之比例超出閥值的連接盤窗即使為1個，亦執行步驟S7、S8、S9。
步驟S7中，係從數據管理用伺服器40或焊料印刷檢查裝置10，將對於著眼中之組件的焊料印刷檢查結果輸入。步驟S8中係根據步驟S4所量測之高度數據，算出該組件的浮起量。具體而言，係以對組件算出之高度的平均值或最大值作為組件高度，求出該高度和針對著眼中組件所記錄之基準高度的差，並以該差值為浮起量。
步驟S9中，係用步驟S7輸入之焊料量和步驟S8算出之組件浮起量，藉由按每個連接盤窗執行先前第5圖所示之方法所為之判定處理，來判定各連接盤窗中固角料之良否。
步驟S6中，經判定各連接盤窗之暗黑區域的比例小於閥值時，就按每個連接盤窗執行步驟S10及步驟S11。
步驟S10中，係參照先前述的表格，利用將連接盤窗內之色彩分布置換為法線分布的方法，使焊料之三維形狀復原。
步驟S11中，係使用前述步驟S10所復原之焊料三維形狀與步驟S4所復原之組件的三維形狀進行的分析處理，來判定固角焊料之良否。例如，從表示組件之座標與表示焊料之座標的關係，來判定焊料是否接觸組件之側面。判斷為有接觸時，將該接觸部分之兩者高度加以比較。然後，兩者高度之差如在預定的閥值以內，則判定為固角料良好，差值大於閥值時，則判定為固角料不良。
按每個組件重複執行以上之處理的結果，在對全部組件之處理結束時(步驟S12為「YES」)，將各組件的判定結果加以綜合，以判定基板整體的良否(步驟S13)。接著，步驟S14中，係製作包含各判定之結果與量測值的檢查結果資訊，並往檢查數據記憶部318儲存及往數據管理用伺服器40輸出。
此外，若依第8圖的流程圖，因為拍攝的緣故，平台部301與檢查頭304配合的處理係為1次，但基板較攝影機302之視野為大時，則重複進行步驟S1、S2的拍攝，並配合拍攝的循環而將步驟S3至S12重複進行。
還有，在步驟S9(第5圖之步驟B)，用來和組件之浮起量比較的容許值，經考量組件高度不均後，有預先設定的必要。例如，按每個組件種類，求得該種組件之高度不均的程度，將從該不均值導出的容許值作為檢查基準數據，並記錄下來。
組件之浮起容許值並非一定值，而是使之因應膏狀焊料的量(體積)而改變的話，則判定的精確度可以更為提高。
第9圖係示意性顯示膏狀焊料的塗佈量與用以辨別造成固角料不良之浮起量容許值的關係。如該圖所示，膏狀焊料量較多時，浮起之容許值雖可增大到某種程度，但必須按膏狀焊料減少的程度縮小浮起容許值。
要因應膏狀焊料之量而改變浮起容許值，只要例如使用複數個試樣來確定兩者的關係，將表示該關係的表格記錄在迴焊後檢查裝置30即可。此外，也可將該檢查中所量測之膏狀焊料的體積輸入迴焊後檢查裝置30，以取代輸入焊料印刷檢查之結果，並依該輸入數值，參照上述表格來推斷容許值。
第10圖係將膏狀焊料之體積和組件浮起之容許值的關係表格置換顯示成曲線圖者。圖中之P為可設定容許值之界限點。膏狀焊料之量在該點P所顯示之量以下時，不論有無組件之浮起，都會產生固角料不良。
第10圖中，係以圓點(dot)表示從試樣導出並記錄於表格之容許值者。膏狀焊料之體積量測值比點P所示之值大時，就選擇較曲線圖內之對應該量測值之點P為小之範圍中位於最高位置之圓點所示之容許值，將該選擇之容許值和組件之偏移量比較即可。焊料量在點P以下時，即可無條件判定為固角料不良，而不用量測組件之偏移量。
如以上所說明，該實施例中，對於表示焊料之特徵未顯現在天棚照明下之影像的焊接部位，可根據屬於顯現在影像的其他特徵且和該焊接部位之形狀有關係的特徵(組件高度)、以及塗佈於對應該焊接部位之連接盤的膏狀焊料量，以良好精確度判定焊料之沾附狀態。
此外，利用焊料印刷檢查之結果的迴焊後檢查，並不限於上述，對於導腳組件之焊接部位的檢查也可適用。
導腳組件之焊接中，係以有相應量之焊料沾附於電極之表面側及背面側雙方較為理想。第11圖之(1)為該理想焊接之例，第11圖之(2)、(3)則顯示非良好的焊接例。
如連接盤上塗佈有適量的膏狀焊料，藉迴焊工序熔融的焊料平均分配於電極之表面與背面時，如第11圖之(1)所示，前面固角料與後面固角料均可形成得很良好。
另一方面，對連接盤的膏狀焊料塗佈量較少時，會有熔融焊料偏向表面側沾附，而如第11圖(2)所示，變成並未形成良好後面固角料之狀態的情形。還有，相反地，焊料集中於電極之背面側，如第11圖之(3)所示，會有產生前面固腳料不能正常沾附的不良情形。
此外，即使膏狀焊料之量為適量，亦有因其塗佈狀態而產生和第11圖之(2)或第11圖之(3)同樣不良的可能性。
如先前所述，該實施例之迴焊後檢查裝置30中，由於基板是從大致正上方拍攝，故所生成之影像中，前面固角料雖可量測，後面固角料則幾乎拍攝不到，故無法量測。因此，以下所示實施例中，乃利用可量測前面固角料之高度之特點，求得表面側焊料之體積，並根據該體積與焊料印刷檢查之檢查結果，實施包含辨別後面固角料在內的檢查。
第12圖係顯示對導腳組件之一電極進行上述檢查的程序。該程序亦作為第8圖之步驟S9內的處理來實施。
以下，參照該流程圖的步驟符號，就關於導腳組件中焊料之沾附狀態之判定加以說明。
首先，針對和檢查對象電極對應的連接盤，輸入焊料印刷檢查的檢查結果，以辨別其結果的內容(步驟S21、S22)。該實施例中，以對導腳組件之電極的表面側及背面側分別加算認為是最小必要限度之焊料體積值，作為判定焊料印刷檢查良否之基準值。因而，在焊料印刷檢查判定為「不良」時(步驟S22為「NO」)，明顯為焊料不足，所以進到步驟S27，判定為固角料不良，而不使用天棚照明下之影像進行量測。
對於對應連接盤之焊料印刷檢查的結果為「良」時(步驟S22為「YES」)，就進到步驟S23，使用天棚照明下的影像，量測對應連接盤窗內之照明色的色彩分布位置(相當於前面固角料)的高度。再進一步，利用求取各高度之量測值之總和的運算，算出用於形成前面
固角料之焊料體積(步驟S24)，將該體積和預先決定的基準之範圍對照(步驟S25)。
焊料印刷檢查中，係膏狀焊料之塗佈量在基準值以上，才判定為良，表面側之焊料體積包含於基準範圍時(步驟S22及步驟S25皆為「YES」)，前面固角料及後面固角料均視為良好，而判定為「良」(步驟S26)。與此相對地，膏狀焊料之塗佈量即使為基準值以上，但焊料偏向沾附於表面側時，表面側之焊料體積會増加，故以步驟S24算出之焊料體積會超出基準範圍。相反地，焊料偏向沾附於電極背面側時，表面側之焊料體積會減少，故焊料體積會低於基準範圍。在該等情況中，步驟S25為「NO」，故進到步驟S27，而判定為固角料不良。
此外，該實施例中，在步驟S21中，亦可輸入該檢查所量測到的膏狀焊料體積，以取代焊料印刷檢查結果之輸入，再按照該體積來改變用於步驟S25之判定的基準範圍。例如，膏狀焊料之塗佈量越多，就提高表示基準範圍的上限值，同時降低表示該基準範圍的下限值，即可防止可不被判定為不良之狀態被判定為不良。
如上所述，僅處理天棚照明下之影像時，相對於只能根據前面固角料之形狀實施檢查的情形，若依第12圖所示之判定處理，則可進行包含後面固角料狀態之判定的檢查，而可正確判定焊接之良否。
此外，上述實施例中，即使對於焊料印刷檢查中被判定為焊料塗佈量不良的基板，因為以實施後續工序之處理為前提，而輸入焊料印刷檢查之結果，但將
焊料塗佈量有不良的基板除去，僅將判定為良的基板傳送到後續工序時，焊料印刷檢查結果之輸入就不一定必要。就以例如第8圖流程圖而言，可以不實施步驟S7，僅以步驟S9根據組件之浮起量進行判定(亦即，除去第5圖步驟A之判定處理)。而且，如第12圖所示之導腳組件用判定處理中，不實施步驟S21、S22，而求取用以形成前面固角料之表面側焊料的體積，即可依將該體積和基準範圍對照的程序，來判定固角料之良否。
惟，為了提高判定的精確度，可將焊料印刷檢查所量測之膏狀焊料體積輸入，並按照該體積之值改變步驟S9或步驟S25之判定所用的基準值。
30‧‧‧迴焊後檢查裝置
300‧‧‧處理部
301‧‧‧平台部
302‧‧‧攝影機
303‧‧‧投影機
304‧‧‧檢查頭
305‧‧‧照明裝置
305a、305b‧‧‧窗部
310‧‧‧CPU
311‧‧‧記憶體
312‧‧‧檢查頭控制部
313‧‧‧拍攝處理部
314‧‧‧投影機控制部
315‧‧‧平台控制部
316‧‧‧量測處理部
317‧‧‧執行檢查部
318‧‧‧檢查數據記憶部
319‧‧‧通訊介面
320‧‧‧操作部
321‧‧‧顯示部
322‧‧‧照明控制部
Claims (8)
- 一種焊料之沾附狀態的檢查方法，係為使用自動外觀檢查裝置來檢查基板之焊料沾附狀態的方法，該自動外觀檢查裝置具有：拍攝部，以從正面觀察組件安裝基板之基板面的狀態，配設於該基板之上方；及照明部，對拍攝部之拍攝對象區域進行照明，其特徵在：在為了生產前述組件安裝基板而實施之一連串工序中之焊料印刷工序中，將塗佈於該基板上之連接盤的膏狀焊料量，在組件安裝之前，按每個連接盤進行量測，在前述自動外觀檢查裝置中，係執行以下的步驟：量測步驟，對於具有藉拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵，針對對應之連接盤量測之膏狀焊料量符合預先決定之良好條件的焊接部位，將屬於顯現於藉前述拍攝部所生成之影像中的特徵，且為和該焊接部位中之影像未顯現之位置的形狀有關係的特徵進行量測，判定步驟，根據量測步驟所得之量測結果來判定前述焊接部位之焊料沾附的良否。
- 如申請專利範圍第1項之焊料之沾附狀態的檢查方法，其中，對側面具備電極之形狀的組件的焊接部位，且為前述膏狀焊料量的量測值超過預先決定之基準值的焊接部位，執行前述各步驟，前述量測步驟中係量測前述組件之高度， 前述判定步驟中，前述量測步驟所得之組件高度量測值與就該組件所記錄之基準高度的差未超過預先決定的容許值時，判定為檢查對象之焊接部位中之焊料沾附良好，前述高度之差超過容許值時，判定為前述檢查對象之焊接部位中之焊料沾附不良。
- 如申請專利範圍第2項之焊料之沾附狀態的檢查方法，其中，在前述自動外觀檢查裝置中，係在判定步驟之前，先執行從外部輸入和前述檢查對象之焊接部位對應的連接盤中膏狀焊料量之量測值的輸入步驟，在前述判定步驟中，係按照前述輸入步驟所輸入之量測值使前述容許之值改變。
- 如申請專利範圍第1項之焊料之沾附狀態的檢查方法，其中，係對要安裝於前述基板之導腳組件之各個電極的焊接部位，且為前述膏狀焊料量的量測值超過預先決定的基準值的焊接部位，執行前述各步驟，前述量測步驟中，對前述檢查對象之焊接部位的前面固角料的影像施以處理，並量測用於形成該前面固角料之焊料量，前述判定步驟中，前述量測步驟所得之量測值包含於預先決定之基準範圍時，判定為前述檢查對象之焊接部位的焊料沾附良好，前述量測值不包含於基準範圍時，則判定為前述檢查對象之焊接部位的焊料沾附不良。
- 如申請專利範圍第4項之焊料的沾附狀態檢查方法，其中， 前述自動外觀檢查裝置中，係在判定步驟之前，先執行從外部輸入和前述檢查對象之焊接部位對應的連接盤中之膏狀焊料量的量測值之輸入步驟，前述判定步驟中，係按照前述輸入步驟所輸入之量測值使前述基準之範圍改變。
- 一種自動外觀檢查裝置，係具備：拍攝部，以從正面觀察組件安裝基板之基板面的狀態，配設於該基板之上方；照明部，對拍攝部之拍攝對象區域進行照明；及處理部，使用藉拍攝部所生成之影像，來檢查前述基板上之焊料沾附狀態，前述處理部具有：量測手段，對於具有藉前述拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵的焊接部位，將屬於前述影像中顯現之特徵，且為和該焊接部位中之未顯現於影像之位置的形狀有關係的特徵進行量測；判定手段，使用藉前述量測手段之處理所得之量測數據，來對具有藉前述拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵之焊接部位的焊料沾附狀態判定良否；及輸出手段，將依據前述判定結果之檢查結果資訊予以輸出。
- 如申請專利範圍第6項之自動外觀檢查裝置，其中，再具備輸入手段，該輸入手段係從外部輸入用以表示和檢查對象之焊接部位對應的連接盤上所塗佈的膏狀焊料的量測值或該量測值之適當與否的結果資訊， 前述判定手段係根據從前述輸入手段輸入之資訊，來辨別對具有藉前述拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵的焊接部位的對應連接盤所量測之膏狀焊料量是否符合預定之良好條件，辨別為符合條件時，就使用前述量測數據進行判定；辨別為不符合條件時，即判定為前述焊接部位的焊料沾附狀態不良。
- 一種基板檢查系統，包含：第1自動外觀檢查裝置，係設於為了生產組件安裝基板而實施之一連串工序中的焊料印刷工序，以檢查焊料印刷後之基板之各連接盤中的膏狀焊料塗佈狀態；及第2自動外觀檢查裝置，設於前述一連串工序中之迴焊工序中，以檢查經該迴焊工序後之組件安裝基板上的焊料沾附狀態，各自動外觀檢查裝置具備：拍攝部，以從正面觀察作為檢查對象之基板的基板面的狀態，配設於該基板之上方；照明部，對拍攝部之拍攝對象區域進行照明；及處理部，使用藉拍攝部所生成之影像執行檢查，前述第1自動外觀檢查裝置的處理部係具備：量測手段，用於量測塗佈於檢查對象之連接盤的膏狀焊料量；判定手段，將量測所得之膏狀焊料量和預先記錄之基準值相比較，以判定焊料量適當與否；及輸出手段，根據前述判定之結果將檢查結果資訊輸出，前述第2自動外觀檢查裝置之處理部具備：輸入手段，將具有藉前述拍攝部所生成之影像中未顯現之特徵的焊接部位的對應連接盤的檢查結果資訊，藉由和第1自動外觀檢查裝置或第1自動外觀檢查裝置之輸出手段之輸出的接收裝置的通訊進行輸入； 量測手段，對於具有前述影像中未顯現之特徵的焊接部位，將屬於顯現於影像中之特徵且為和該焊接部位中之影像未顯現之位置的形狀有關係的特徵進行量測；判定手段，根據藉前述輸入手段所輸入之資訊，對具有前述影像中未顯現之特徵的焊接部位的對應連接盤所量測之膏狀焊料量，辨別是否符合預先決定之良好條件，並使用該辨別結果與藉前述量測手段量測所得之量測數據，判定具有前述影像中未顯現之特徵的焊接部位的焊料沾附良否；及輸出手段，根據前述判定之結果，將檢查結果資訊輸出。
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