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 (χ, y) /Ai (χ, 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�。叶哉彰饕膊惶舾校阅� 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勻度，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�？榭刂撇浚�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、�？榭刂撇�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 一光栅单元320、第一光栅移送单元330以及第一聚光透镜340。所述第一光源单元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 (Piezoelectric)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�？榭刂撇�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�？榭刂撇�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�？榭刂撇�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 (χ, y) /Ai (χ, 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(Ii1Ji2,...，I。，利用N-桶算法(N-bucket algorithm)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。S卩，N = 3的情况下，按如下方式进行计算
ji , ji ι ρ1 ^ 3
「一 Β· -Jiiil-n-iif +sin-iffV.(x y)= ^L= -^-i~Λ_U——^J__V—N = 4的情况下，按如下方式进行计算
4 江)0 = 11+ν, (χ ν) =^l= JKl,_3J_“"
! γ α ⑷ +叫+η)可利用为了所述三维测量而获得的图像数据，来获得所述每个像素的可见度数 据。例如，可通过利用如上所述的图1的3维形状测量装置的第一照明单元的三维图像拍 摄，来获得所述可见度数据。作为实施例，可通过利用可见度计算算法来变换所述三维图像 数据，来获得所述可见度数据。例如，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个可见度数据。然后，按所述每个像素，相乘按所述每个像素获得的所述图像数据、所述高度数据 和所述可见度数据，来计算出结果值(S140)。由于按所述每个像素获得的所述图像数据、所述高度数据和所述可见度数据是沿 多个方向测量的数据，因此可适当地利用所述多个数据来计算出结果值。图4是示出计算图2的结果值的示例的流程图。参照图4，对于计算所述结果值来讲，按所述每个像素选择基于所述多个方向的图 像数据中的图像数据最大值(S142)，按所述每个像素选择基于所述多个方向的高度数据中 的高度数据最大值(S144)，按所述每个像素选择基于多个方向的可见度数据中的可见度数 据最大值(S146)。然后，相乘按所述每个像素获得的所述图像数据最大值、所述高度数据最 大值和所述可见度数据最大值，来计算出结果值(S148)。这时，为了消除光噪声，可通过分别去除超过预定基准值的值之后，选择所述图像 数据最大值、所述高度数据最大值和所述可见度数据最大值。例如，按所述每个像素选择所述M个平均图像数据中的平均图像数据最大值，按所述每个像素选择所述M个高度数据中的高度数据最大值，按所述每个像素选择所述M个 可见度数据中的可见度数据最大值。然后，按每个像素，相乘按所述每个像素选择的所述平 均图像数据最大值、所述高度数据最大值、所述可见度数据最大值，来计算出结果值。如上所述的利用每个数据的最大值的情况时，由于所述图像数据、所述高度数据 和所述可见度数据在端子区域比焊料区域具有更大的值，所以所述因子的相乘将导致结果 值之差变得更大。相反，可利用所述每个数据的平均值。然后，利用所述计算出的结果值，区分端子区域和焊料区域(S150)。所述计算出的结果值由所述图像数据、所述高度数据和所述可见度数据决定，由 于所述图像数据、所述高度数据和所述可见度数据一般在端子区域比焊料区域具有更大的 值，所以所述因子的相乘将导致结果值之差变得更大。特别是，元件的反射率一般比周围大的情况时，可见度比周围具有更大的值，因此 所述端子区域比所述焊料区域具有大的值，从而将更强调端子区域。此外，为了利用所述计算出的结果值来区分所述端子区域和所述焊料区域，首先， 将按所述每个像素计算出的结果值分类(classification)为至少两个群(group)，其中， 通过使得属于相同群的像素均连续分布来进行分类，从而可利用所述分类的群来区分所述 端子区域和所述焊料区域。S卩，由于所述端子区域和所述焊料区域基于所述结果值而分类为不同区域，并且 同类型区域相邻布置，所以可将同类型区域分类为连续分布。基于如上所述的本发明，获得测量对象的图像数据、高度数据和可见度数据后，通 过相乘获得的值来计算出结果值，并利用该计算出的结果值来区分端子区域和焊料区域， 所以可确定更准确的端子区域，更准确地检查所述端子。还有，由于利用基于高度的三维数据来确定端子区域，因此与利用二维数据来确 定端子区域的情况相比，受到每个区域的颜色的影响�。哉彰饕膊幻舾校佣哂腥缦碌� 优点，即，更准确和容易地区分每个区域，并且受到相机引起的光噪声的影响小。此外，利用三维数据来获得所述图像数据的情况时，无需获得额外的二维图像数 据，容易地确定端子区域。图5是简要示出根据本发明实施例的贴装电路板检查装置的示图；图6是俯视图 5示出的贴装电路板检查装置的平面图；图7是用于说明图5示出的投影部和第二照明部 的位置关系的示图。参照图5、图6和图7，根据本发明实施例的贴装电路板检查装置1100包括工作 台1120，用于移动检查对象1110 ；拍摄部1130，用于拍摄检查对象1110的图像；第一照明 部1140，将光照射到检查对象1110 ；多个投影部1150，将格纹光照射到检查对象1110 ；第 二照明部1160，将光照射到检查对象1110。此外，贴装电路板检查装置1100还包括第三 照明部1170，将光照射到检查对象1110 ；控制部1180，用于控制所述构成要素的驱动。工作台1120支撑检查对象1110，并基于控制部1180的控制沿χ轴和y轴移动的 同时将检查对象1100移动到测量位置。工作台1120还可沿Z轴移动。图像拍摄部1130设置在工作台1120的上部，拍摄检查对象1110的图像。在工作 台1120的上部，相对于工作台1120的基准面垂直的方向设置图像拍摄部1130。图像拍摄 部1130可包括用于图像拍摄的相机或成像透镜。被检查对象1110反射的反射光通过成像透镜在CCD或CMOS相机上成像，相机接收成像的发射光进行图像拍摄。例如，第一照明部 1140、投影部1150和第二照明部1160分别将光照射到检查对象1110时，图像拍摄部1130 拍摄检查对象1110的图像。此外，第三照明部1140将彩色光照射到检查对象1110时，图 像拍摄部1130拍摄检查对象1110的图像。第一照明部1140形成在图像拍摄部1130和投影部1150之间，优选地，形成为与 图像拍摄部1130相邻。第一照明部1140执行用于贴装有半导体元件的印刷电路板等的检 查对象1110的初始对齐(align)的基准(fiducial)光的功能。由于第一照明部1140与 图像拍摄部1130相邻地形成，所以对于检查对象1110，实质上沿垂直方向照射光。第一照 明部1140形成为围绕图像拍摄部1130的环状。例如，第一照明部1140具有多个发光二极 管以圆环状排列的结构。此外，第一照明部1140还可在图像拍摄部1130内部一体形成。在工作台1120的上部按一定角度倾斜地设置多个投影部1150。投影部1150产 生格纹光作为获得检查对象1110的三维形状信息的光，并照射到检查对象1110。投影部 1150沿第一角度al将格纹光照射到检查对象1110。S卩，以与检查对象1110的平面垂直的 法线β为基准，按倾斜第一角度al的角度照射光。例如，第一角度al是约30°。为了提高检查对象1110的检查精度，投影部1150布置为从各个方向照射格纹光。 为此，投影部1150布置为以图像拍摄部1130为中心沿圆周方向按预定距离相间隔。例如， 贴装电路板检查装置1100包括以60°的角度间隔地布置的6个投影部1150。与此不同地， 贴装电路板检查装置1100可包括2个、3个、4个、8个等各种数量的投影部1150。多个投 影部1150以一定时间间隔从不同方向将格纹光照射到检查对象1110。为了生成格纹光，每个投影部1150包括光源1152和光栅元件1154。在光源产生 的光通过光栅元件1154变换为格纹光。为了产生相移(phase shiftting)的格纹光，光 栅元件1154通过压电致动器(piezo actuator :PZT)等光栅移动装置按每次2 π /n移动η 次。在此，η是2以上的自然数。投影部1150在η次移动光栅元件1154时，每次向检查对 象1110照射格纹光。此外，投影部1150还包括投影透镜(未示出)，以用于对通过光栅元 件1154形成的格纹光进行聚焦，并投影到检查对象1110。如图6所示，第二照明部1160设置在图像拍摄部1130和投影部1150之间，优选 地，设置在第一照明部1140和投影部1150之间。即，从上部观察贴装电路板检查装置1100 时，第二照明部1160设置在图像拍摄部1140和投影部1150之间。第二照明部1160是用于 设置检查对象1110的检查区域的照明，特别是，用于明确区分设置在检查对象1110上的半 导体部件的端子1112区域和焊料1114区域。即，为了明确地掌握与端子1112和焊料1114 的临界区域相对应的端子1112末端位置，需要提高对比度，而为了提高对比度，优选地，将 光的角度设计为相对检查对象1110接近垂直。但是，仅靠按相对检查对象1110接近垂直 的角度照射光的第一照明部1140，难以获得期望的对比度，由于相机的视野范围(Field of View =FOV)的全部亮度均勻度降低，所以不适于用于区分端子1112的末端的光。因此，在 图像拍摄部1130和投影部1150之间附加地设置用于提高对比度的第二照明部1160。第二 照明部1160以垂直于检查对象1110的平面的法线β为基准，以小于投影部1150的角度 照射光。S卩，第二照明部1160以垂直于检查对象1110的平面的法线β为基准，以小于作 为投影部1150的照射角度的第一角度al的第二角度a2照射光。第二照明部1160的照射 角度越接近垂直越好，但是，需考虑检查装置的结构特征和对比度提高来进行确定。通过试验确认的结果，当第二照明部1160以大约17°至20°的角度照射光时，不影响亮度均勻度 而提高对比度。第二照明部1160形成为环绕图像拍摄部1130的环状。例如，第二照明部 1160形成为多个发光二极管以环状排列的结构。如上所述，在图像拍摄部1130和投影部1150之间增设第一照明部1140之外额外 的环状的第二照明部1160，并通过第二照明部1160以相比于投影部1150的照射角度更加 接近直角的照射角度向检查对象1110提供照明，由此能够提升对比度及亮度均勻度，并由 此可明确检查出贴装于检查对象1110的端子1112区域与焊料1114区域的区分。另外，贴装电路板检查装置1100还可包含邻近设置于检查对象1110的第三照明 部1170。第三照明部1170用于设定检查对象1110的检查区域或用于局部基准点(local fiducial)的照明，其产生彩色照明而照射到检查对象1110。第三照明部1170可包含用于 产生相互不同的颜色的光的第一彩色照明部1172、第二彩色照明部1174以及第三彩色照 明部1176。例如，所述第一彩色照明部1172产生红色光，第二彩色照明部1174产生绿色 光，第三彩色照明部1176产生蓝色光。另外，第一照明部1172、第二照明部1174、第三照明 部1176可产生各种颜色的光。第一颜色照明部1172、第二颜色照明部1174、第三颜色照明部1176都形成为环状 结构，并且形成为从第一彩色照明部依次到第二彩色照明部以及第三彩色照明部直径越来 越大的环状结构。由此，第二彩色照明部1174相比于第一彩色照明部1172以更大的照射 角度照射彩色光，第三彩色照明部1176相比于第二彩色照明部1174以更大的照射角度照 射彩色光。控制部1180整体上控制上面提及的组成部件的动作。具体为，控制部1180为了将 检查对象1110布置于检查位置而控制工作台1120的移动。控制部1180依次启动多个投影 部1150，并移动各投影部1150的格栅元件1154的同时控制投影部1150，以在每次移动时 向检查对象1110照射格纹光。控制部1180控制提供用于检查对象1110的对齐或区域设 定的照明的第一照明部1140、第二照明部1160以及用于照射彩色光的第三照明部1170的 照射动作。在第一照明部1140、第二照明部1160、投影部1150以及第三照明部1170等进 行照射时，控制部1180控制图像拍摄部1130，以拍摄检查对象1110的图像。控制部1180 利用通过第二照明部1160的光照射而拍摄的检查对象1110的第一图像和通过投影部1150 的格纹光照射而拍摄到的检查对象1110的第二图像来区分检查对象1110的端子1112区 域和焊料1114区域。图8为用于说明检查对象的端子区域和焊料区域的过程的示意图。图8中，(a)为 半导体元件的端子1112通过焊料1114贴装于电路板焊盘1116上的状态的对比度映射图， (b)表示(a)中示出的对比度映射图沿1-1’线投影而得出的对比度信息，(c)表示对(b) 示出的对比度信息进行微分而得出的微分信息。参照图5及图8可知，控制部1180从通过第二照明部1160的光照射而拍摄的第 一图像获取图像数据。而且，控制部1180从通过投影部1150的格纹光照射而拍摄到的第 二图像获取可见度(visibility)数据及高度数据等三维数据。例如，所述高度数据可通过 利用桶算法(bucket algorithm)转换所述第二图像而得出，所述可见度数据可通过利用可 见度算法转换所述第二图像而得出。控制部1180将从所述第二图像所获得的所述可见度数据及所述高度数据中的至
14少一个与从所述第一图像所获得的所述图像数据进行组合而生成如图8的(a)所示的新的 对比度映射图(contrast map)。例如，所述对比度映射图可通过将每个像素的所述图像数 据与所述高度数据相乘或将每个像素的所述图像数据、所述高度数据及所述可见度数据相 乘而生成。当使用多个投影部1150时，按各像素所获得的所述高度数据及所述可见度数据 可以是沿多个方向测量的多个数据。因此，可通过恰当地应用所述多个数据而生成有效的 所述对比度映射图。例如，在生成所述对比度映射图时，从按各像素在多个方向所获得的高 度数据中选择高度数据最大值，从按各像素在多个方向所获得的可见度数据中选择可见度 数据最大值。然后，将按各像素选择的所述高度数据最大值及所述可见度数据最大值中的 至少一个与各像素的所述图像数据相乘而生成所述对比度映射图。此时，为了消除光噪声， 所述高度数据最大值与所述可见度数据最大值分别在去除超过规定的基准值的值后进行 选择。如上所述，当利用各数据的最大值时，由于端子1112区域的所述图像数据、所述 高度数据以及所述可见度数据相比于焊料1114区域可能具有更大的值，因此所述因子的 相乘导致在对比度映射图上的差异进一步增大。另外，在生成对比度映射图时，还能够以平 均值代替各数据最大值。所述对比度映射图根据所述图像数据、所述高度数据以及所述可见度数据而决 定，由于端子区域1112的所述图像数据、所述高度数据以及所述可见度数据相比于焊料区 域1114大致上具有更大的值，因此所述因子相乘导致区域差距进一步增大。尤其是，一般 对于反射率大于周边的元件，其可见度远大于周边的值，因此端子1112区域相比于焊料 1114区域具有更大的值，进而能够进一步突出端子1112区域。然后，控制部1180通过对生成的对比度映射图进行分析而区分贴装于检查对象 1110的端子1112和焊料1114的区域。即，控制部1180依照图8的(a)所示出的对比度 映射图的1-1’线进行投影而生成图8的(b)所示出的对比度信息。然后，控制部对图8的 (b)所示出的对比度信息进行微分而生成图8的(c)示出的微分信息。由于从端子1112区 域向焊料1114区域过渡时，对比度大幅度减�。虼丝刂撇�1180从所生成的微分信息中推 测具有最大负值的位置A，并将此位置判断为端子1112区域与焊料1114区域交接的位置， 以此来区分端子1112区域和焊料1114区域。如上所述，利用将通过第二照明部1160提升对比度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组合而生成的所述对比度映射图，可明确区分端子区 域和焊料区域。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。参照图5及图9可知，为了对检查对象1110实施检查，控制部1180移动工作台 1120，以将检查对象1110传送到测量位置(SlO)。将检查对象1110置于检查位置之后，通过邻近设置于图像拍摄部1130的第一照 明部1140向检查对象1110照射光线而对齐检查对象1110(S20)。即，利用第一照明部1140 所照射的光由图像拍摄部1130拍摄检查对象1110的图像，并确认包括对齐标志等的所述 图像之后，通过工作台1120的精密传送而准确地对齐检查对象1110的检查位置。检查对象1110完成对齐之后，利用第二照明部1160拍摄检查对象1110的第一图像(S30)。具体为，启动设置于图像拍摄部1130与投影部1150之间的第二照明部1160，对 于检查对象1110以小于投影部1150的照射角度，即以17° 20°的角度照射光。利用第 二照明部1160向检查对象1110照射光线后，由图像拍摄部1130拍摄检查对象1110的第
一图像。有区别于所述第一图像的拍摄，利用投影部1150拍摄检查对象1110的第二图像 (S40)。具体为，依次启动以图像拍摄部1130为中心沿着圆周方向隔离布置的多个投影部 1150，对检查对象1110以约30°的角度依次照射格纹光。此时，各投影部1150传送格栅元 件1154，并在每次传送中向检查对象1110照射格纹光。将格纹光照射到检查对象1110之 后，由图像拍摄部1130拍摄检查对象1110的第二图像。然后，利用图像拍摄部1130所拍摄的所述第一图像及第二图像区分检查对象 1110的端子1112区域和焊料1114区域(S50)。具体为，所述控制部1180组合从所述第二 图像中获取的可见度数据及高度数据中的至少一个与从所述第一图像获取的图像数据而 生成对比度映射图(contrast map)。然后，控制部1180通过分析所生成的对比度映射图， 区分贴装于检查对象1110的端子1112和焊料1114的区域。S卩，控制部1180沿一个方向 对对比图映射图进行投影，由此生成表示根据位置的对比度变化的对比度信息之后，对所 述对比度信息进行微分，以生成用于显示对比度急剧变化的位置的微分信息。然后，控制部 1180从所述微分信息中推测具有最大负值的位置，并将此位置判断为端子1112区域与焊 料1114区域交接的位置而区分端子1112区域和焊料1114区域。另外，有区别于利用投影部1150的第二图像的拍摄与利用第二照明部1160的第 一图像的拍摄，还可以利用第三照明部1170拍摄另外的图像。具体为，启动邻近工作台 1120设置的第三照明部1170向检查对象1110照射彩色光。第三照明部1170形成为多重阶 梯状的环形结构，可包含产生不同颜色的光的第一彩色照明部1172、第二彩色照明部1174 以及第三彩色照明部1176，而且第一彩色照明部1172、第二彩色照明部1174以及第三彩色 照明部1176可同时或依次照射彩色光。利用第三照明部1170向检查对象1110照射彩色 光之后，由图像拍摄部1130拍摄检查对象1110的彩色图像。控制部1180将由所述图像拍 摄部1130所拍摄的所述彩色图像利用为设定检查对象1110的检查区域或用于局部基准点 (local fiducial)的信息，并通过与所述第二图像的组合，将组合之后的信息应用为能够 更加精确地对检查对象1110的三维形象进行检查的信息。如上所示，根据本发明的贴装电路板检查装置1100在图像拍摄部1130与投影部 1150之间设置有别于邻近图像拍摄部1130设置的第一照明部1140的环状的第二照明部 1160，而且第二照明部1160以小于投影部1150的照射角度的约17° 20°的角度向检查 对象1110照射光。由此，通过将第二照明部1160设置为环状结构，提高视野范围内的亮 度均勻度，并将第二照明部1160的照射角度设定为相比于投影部1150的照射角度更接近 垂直，据此可以提升拍摄的图像的对比度，并由此可明确区分贴装于检查对象1110的端子 1112区域和焊料1114区域，进而提高检查的可靠性。在以上的对本发明具体实施方式
的说明中，参照本发明的优选实施例进行了说明， 但本领域的具有熟练技艺的技术人员或具有一般知识的技术人员应知，在不脱离本发明的 权利要求书中所记载的本发明的思想及技术领域的前提下，可以对本发明进行各种修改及变 更。因此，上述说明及附图并不能理解成是对本发明的限定，而是要理解成本发明的示例。
权利要求
一种检查方法，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；以及利用所算出的结果值设定端子区域。
2.根据权利要求1所述的检查方法，其特征在于所述结果值是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的。
3.根据权利要求2所述的检查方法，其特征在于所述可见度数据定义为所述每个像素 的所拍摄图像亮度的振幅相对平均值的比值。
4.根据权利要求1所述的检查方法，其特征在于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。
5.根据权利要求4所述的检查方法，其特征在于在获得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。
6.根据权利要求4所述的检查方法，其特征在于从多个方向拍摄所述测量对象，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。
7.根据权利要求6所述的检查方法，其特征在于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还包 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。
8.一种检查方法，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；以及 利用所算出的结果值区分端子区域。
9.根据权利要求8所述的检查方法，其特征在于所述利用所算出的结果值区分所述端 子区域的步骤包括如下步骤将针对所述每个像素所算出的结果值分类为至少两组，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。
10.一种电路板检查装置，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。
11.根据权利要求10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。
12.根据权利要求10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。
13.根据权利要求10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。
14.根据权利要求13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。
15.根据权利要求14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。
16.根据权利要求15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。
17. 一种电路板检查方法，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，所述检查方法包括如下步骤拍摄测量对象，获取测量对象的每个像素的图像数据；获取测量对象的每个像素的高度数据；获取测量对象的每个像素的可见度数据；将按每个像素所获取的图像数据、高度数据及可见度数据按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和焊料区域。由此，可以更准确地判断端子区域。
文档编号G01B11/25GK101943571SQ201010224618
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月5日 优先权日2009年7月3日
发明者李承埈, 李有振, 郑仲基, 黄凤夏 申请人:株式会社高永科技
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