專利名稱：三維測定裝置和基板檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對測定對象的三維形狀等進(jìn)行測定的三維測定裝置和具有該三維測定裝置的基板檢查裝置。
背景技術(shù)：
一般，印刷電路基板在由玻璃環(huán)氧樹脂形成的主基板上具有電極圖案，其表面通過抗蝕膜而保護(hù)。在上述印刷電路基板上安裝電子部件時(shí)，首先，在電極圖案上的沒有進(jìn)行抗蝕膜的保護(hù)的規(guī)定位置印刷有焊錫膏。接著，根據(jù)該焊錫膏的粘性，在印刷電路基板上臨時(shí)固定電子部件。然后，將上述印刷電路基板導(dǎo)向回流焊爐，經(jīng)過規(guī)定的回流工序進(jìn)行焊接。近來，在導(dǎo)向回流焊爐的之前階段，必須檢查焊錫膏的印刷狀態(tài)，在進(jìn)行上述檢查時(shí)，采用三維測定裝置。近年，人們提出有各種采用光的所謂的非接觸式的三維測定裝置。比如，在采用相移法的三維測定裝置中，通過照射機(jī)構(gòu)，將具有以可見光作為光源的條紋狀的光強(qiáng)度分布的光圖案照射到對象(在此場合，為印刷電路基板)。另外，通過CXD照相機(jī)對對象進(jìn)行攝像，從已獲得的圖像分析上述光圖案的條紋的相位差，由此，測定焊錫膏的三維形狀，特別
是尚度。但是，印刷電路基板上的焊錫膏的印刷部分的周圍(以下稱為“背景區(qū)域”)的顏色是各種各樣的。其原因在于玻璃環(huán)氧樹脂或抗蝕膜采用各種顏色。另外，比如，在黑色等的較暗的顏色的背景區(qū)域，基于CCD照相機(jī)的攝像的圖像數(shù)據(jù)的對比度減小。S卩，在圖像數(shù)據(jù)上、上述光圖案的明暗的差(亮度差)小。由此，測定背景區(qū)域的高度會比較困難。本來，為了以更高的精度測定印刷于基板上的焊錫膏的高度，最好在該基板內(nèi)采用高度基準(zhǔn)。 但是，由于背景區(qū)域不能夠適當(dāng)?shù)赜米鞲叨然鶞?zhǔn)面，故會有無法在該基板內(nèi)采用高度基準(zhǔn)的缺陷的危險(xiǎn)。于是，人們提出有下述的技術(shù)，其中，分別進(jìn)行比如，適合于焊錫印刷區(qū)域(明部) 的曝光時(shí)間(比如，IOms)的攝像，與適合于背景區(qū)域(暗部)的曝光時(shí)間(比如，50ms)的攝像，適合地測定高度基準(zhǔn)(比如，參照專利文獻(xiàn)1)。另一方面，人們還提出有下述的技術(shù)等，在該技術(shù)中，在圖像數(shù)據(jù)上，按照與對象的明部相對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的像素的亮度不飽和程度的曝光時(shí)間(比如，IOms)進(jìn)行多次攝像， 將通過該攝像獲得的多個圖像數(shù)據(jù)合成，擴(kuò)大動態(tài)范圍(比如，專利文獻(xiàn)2)。已有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-300539號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平7-50786號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，如上述專利文獻(xiàn)1，在分別進(jìn)行焊錫印刷區(qū)域(明部)用的攝像，與背景區(qū)域(暗部)用的攝像的方案中，對于進(jìn)行規(guī)定的測定對象(攝像區(qū)域)的三維測定來說需要獲得必要的所有圖像數(shù)據(jù)，而這一過程恐怕會要求較長的時(shí)間。在假定測定焊錫印刷區(qū)域的最適曝光時(shí)間為10ms，測定高度基準(zhǔn)的最適曝光時(shí)間為50ms，轉(zhuǎn)送各圖像數(shù)據(jù)所要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間為16ms的場合，在上述專利文獻(xiàn)1的方案中，需要焊錫印刷區(qū)域用的攝像時(shí)間[IOms] +數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間[16ms]+背景區(qū)域用的攝像時(shí)間[50ms] +數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間[16ms]=總計(jì)[92ms]的時(shí)間。另外，如上述專利文獻(xiàn)2，按照與對象的明部相對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的像素的亮度不飽和程度的曝光時(shí)間，進(jìn)行多次攝像的方案，攝像次數(shù)恐怕會顯著增加。由此，在上述相同的條件下，要求(攝像時(shí)間[IOms] +數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間[16ms]) X 5次=總計(jì)[130ms]的更長的時(shí)間。另外，在一個印刷電路基板上設(shè)定多個測定對象區(qū)域(攝像區(qū)域)的場合，或如采用相移法的三維測定等那樣，在進(jìn)行一次的三維測定時(shí)，必須要求3 4次的攝像的場合， 一個印刷電路基板的測定所要求的測定時(shí)間甚至是其數(shù)倍。此外，上述課題并不一定限于進(jìn)行印刷于印刷電路基板上的焊錫膏等的高度測定的場合，也存在于其它的三維測定裝置的領(lǐng)域。顯然，不是限于相移法的問題。本發(fā)明是針對上述情況而提出的，其目的在于提供在進(jìn)行三維測定時(shí)，可在更短時(shí)間實(shí)現(xiàn)更高精度的測定的三維測定裝置和基板檢查裝置。下面分項(xiàng)地對適合于解決上述課題的各技術(shù)方案進(jìn)行說明。另外，根據(jù)需要，在相應(yīng)的技術(shù)方案的后面，附加有特有的作用效果。技術(shù)方案1 涉及一種三維測定裝置，其包括照射機(jī)構(gòu)，其可對具有構(gòu)成檢查對象的第1區(qū)域(如焊錫印刷區(qū)域)和構(gòu)成該第 1區(qū)域的高度測定基準(zhǔn)的第2區(qū)域(如背景區(qū)域)的測定對象，照射三維測定用的光；攝像機(jī)構(gòu)，其對來自照射了上述光的上述測定對象的反射光進(jìn)行攝像；圖像處理機(jī)構(gòu)，其根據(jù)通過上述攝像機(jī)構(gòu)攝制的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行上述測定對象的三維測定；其特征在于該裝置包括第1攝像處理，該處理按照與作為上述第1區(qū)域或上述第2區(qū)域中的一者的明部相對應(yīng)部位的亮度不飽和的第1曝光時(shí)間(如IOms)進(jìn)行攝像；第2攝像處理，該處理按照適合于作為上述第1區(qū)域或上述第2區(qū)域中的另一者的暗部的測定的規(guī)定曝光時(shí)間(如50ms)中的，相當(dāng)于上述第1曝光時(shí)間(如IOms)不足的量的第2曝光時(shí)間(如40ms)進(jìn)行攝像；圖像制作處理，其將通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的亮度不飽和的部位，與通過上述第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的亮度不飽和的部位合成，針對上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域，制作亮度不飽和的三維測定用的圖像數(shù)據(jù)；三維測定處理，其根據(jù)上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維測定。如在上述描述的那樣，在進(jìn)行目的為第1區(qū)域的測定的攝像時(shí)，在圖像數(shù)據(jù)上，在第2區(qū)域亮度過高或過低，或明暗的差(亮度差)會小。比如，在第2區(qū)域的顏色為比第1 區(qū)域暗時(shí)，圖像數(shù)據(jù)上的亮度差會較小。另一方面，在第2區(qū)域的顏色為比第1區(qū)域亮?xí)r， 圖像數(shù)據(jù)上的亮度值有飽和的危險(xiǎn)。由此，可能無法以第2區(qū)域作為高度基準(zhǔn)面，以良好的精度進(jìn)行三維測定。
在此方面，本技術(shù)方案1中，以與明部相對應(yīng)的部位的亮度不飽和的第1曝光時(shí)間攝像的圖像數(shù)據(jù)的亮度不飽和的部位，將其與按照適合于暗部的測定的規(guī)定曝光時(shí)間中的，相當(dāng)于上述第1曝光時(shí)間不足的量的第2曝光時(shí)間攝像的圖像數(shù)據(jù)的亮度不飽和的部位合成，針對第1區(qū)域和第2區(qū)域，制作亮度不飽和的三維測定用的圖像數(shù)據(jù)。由此，關(guān)于暗部，可根據(jù)將動態(tài)范圍擴(kuò)大的數(shù)據(jù)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維測定，并且關(guān)于明部，根據(jù)亮度不飽和的數(shù)據(jù)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維測定。其結(jié)果是，可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行第2區(qū)域的三維測定，進(jìn)而可以該第2區(qū)域作為高度基準(zhǔn)面，以良好的精度進(jìn)行第1區(qū)域的三維測定。另外，按照本技術(shù)方案，針對規(guī)定的測定對象區(qū)域，可縮短獲得進(jìn)行三維測定必要的全部圖像數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。比如，在假定與明部(如第1區(qū)域)相對應(yīng)的部位的亮度不飽和的曝光時(shí)間為 10ms，適合于暗部(如第2區(qū)域)的測定的規(guī)定曝光時(shí)間為50ms，轉(zhuǎn)送各圖像數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間為16ms的場合，本技術(shù)方案的必要時(shí)間為，相當(dāng)于第1曝光時(shí)間的第1攝像處理的攝像時(shí)間[IOms] +數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間[16ms] +相當(dāng)于第2曝光時(shí)間的第2曝光處理的攝像時(shí)間[40ms] +數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間[16ms]=總計(jì)[82ms] 0即，與分別每隔一次進(jìn)行，以第1區(qū)域測定為目的的攝像和以第2區(qū)域測定為目的的攝像的上述專利文獻(xiàn)1的方案相比較，按照本技術(shù)方案，可縮短相當(dāng)于上述第1曝光時(shí)間的量的[IOms(約11% )]。同樣，與上述專利文獻(xiàn)2的方案相比較，可縮短[48ms (約37 % )]。其結(jié)果是，按照本技術(shù)方案，可以更短的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)更高精度的測定。技術(shù)方案2 涉及上述技術(shù)方案1所述的三維測定裝置，其特征在于在通過上述圖像制作處理，制作上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，針對與上述明部相對應(yīng)的部位，采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值 (各像素的亮度值)；針對與上述暗部相對應(yīng)的部位，采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，與通過上述第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值的總值。按照上述技術(shù)方案2，在制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，比如，就第1區(qū)域和第2區(qū)域(明部和暗部)的兩個區(qū)域來說，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，與通過第 2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值的總值時(shí)，與明部相對應(yīng)的部位的亮度不會出現(xiàn)飽和。另一方面，就與暗部相對應(yīng)的部位來說，獲得與按照適合于暗部的測定的規(guī)定曝光時(shí)間(第1曝光時(shí)間+第2曝光時(shí)間)攝像的圖像數(shù)據(jù)的值相同的值。由此，在進(jìn)行三維測定處理時(shí)，關(guān)于明部，根據(jù)通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值進(jìn)行三維測定(明部測定處理)，關(guān)于暗部，根據(jù)通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，與通過第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值的總值，進(jìn)行三維測定(暗部測定處理)。其結(jié)果是，可通過較簡單的處理，實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案1的作用效果。技術(shù)方案3 涉及上述技術(shù)方案2所述的三維測定裝置，其特征在于包括存儲上述測定對象的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的存儲機(jī)構(gòu)；在上述圖像制作處理中，根據(jù)上述設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，分別針對上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域，選擇采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值或上述總值。按照上述技術(shù)方案3，形成下述的方案，其中，在制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)預(yù)先存儲的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，分別針對第1區(qū)域和第2區(qū)域，對采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，還是采用上述總計(jì)的值進(jìn)行選擇。由此，比如從通過攝像機(jī)構(gòu)攝像的圖像數(shù)據(jù)抽出的各種信息，與根據(jù)這些信息對采用哪個數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇的方案相比較，可謀求處理工序的簡化、處理速度的提高。其結(jié)果是，可使測定時(shí)間進(jìn)一步縮短。另外，按照本技術(shù)方案，比如第2區(qū)域的顏色為比第1區(qū)域暗的顏色時(shí)，關(guān)于第1 區(qū)域，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，關(guān)于第2區(qū)域，采用總值。技術(shù)方案4 涉及上述技術(shù)方案1所述的三維測定裝置，其特征在于在通過上述圖像制作處理，制作上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，針對各像素，對通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)中的各像素的亮度值，與通過上述第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)中的各像素的亮度值的總值是否亮度飽和進(jìn)行判斷；在亮度飽和的場合，針對該像素，采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的亮度值；在亮度不飽和的場合，針對該像素采用上述總值。按照上述技術(shù)方案4，獲得與上述技術(shù)方案2相同的作用效果。此外，按照本技術(shù)方案4，關(guān)于與暗部以及明部相對應(yīng)的部位，在上述總值沒有達(dá)到亮度飽和時(shí)，可采用該值。 由于CCD等的攝像元件的噪音依賴于感光量的平方根，故如果感光量越增加，則該噪音越大，信號和噪音的差越大，可獲得精度更高的圖像數(shù)據(jù)。其結(jié)果是，可進(jìn)行更高精度的測定。技術(shù)方案5 涉及上述技術(shù)方案1 4中的任何一項(xiàng)所述的三維測定裝置，其特征在于根據(jù)多次照射相位不同的光而多次獲得上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，通過相移法進(jìn)行三維測定。在上述技術(shù)方案5的結(jié)構(gòu)的條件下，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案1等的作用效果。在采用相移法的三維測定中，必須多次地改變照射光的相位，多次獲得具有與各階段相對應(yīng)的強(qiáng)度分布的圖像數(shù)據(jù)。即，必須每當(dāng)改變相位時(shí)進(jìn)行攝像，針對規(guī)定的測定對象區(qū)域(攝像區(qū)域)，必須多次進(jìn)行攝像。由此，如果一次的攝像時(shí)間增加，則獲得進(jìn)行該區(qū)域的三維測定所必需的全部圖像數(shù)據(jù)而所需要的時(shí)間為其數(shù)倍。因此，即使在一次的攝像時(shí)間有微小的差異，從整體上仍產(chǎn)生較大的差。技術(shù)方案6 涉及上述技術(shù)方案1 5中的任何一項(xiàng)所述的三維測定裝置，其特征在于上述測定對象為在主基板上形成電極圖案的印刷電路基板；上述第1區(qū)域?yàn)樵谏鲜鲭姌O圖案上印刷焊錫的焊錫印刷區(qū)域；上述第2區(qū)域設(shè)置于焊錫印刷區(qū)域以外的背景區(qū)域，為上述電極圖案、上述主基板、覆蓋在上述電極圖案上的抗蝕膜或覆蓋在上述主基板上的抗蝕膜的區(qū)域。另外，在這里所說的“印刷有焊錫的焊錫印刷區(qū)域”包括具有焊錫膏的所謂的焊錫區(qū)域、銀膏的區(qū)域、導(dǎo)電性粘接劑的區(qū)域、凸點(diǎn)的區(qū)域等。技術(shù)方案7 涉及一種基板檢查裝置，其特征在于其包括技術(shù)方案1 6中的任何一項(xiàng)所述的三維測定裝置。如上述技術(shù)方案7，通過在基板檢查裝置中，設(shè)置技術(shù)方案1 6中的任何一項(xiàng)所述的三維測定裝置，可有效率地在印刷電路基板的制造過程中，進(jìn)行不良品的檢查。


圖1為表示以模式方式顯示一個實(shí)施形式的基板檢查裝置的概況立體圖；圖2為印刷電路基板的剖視圖；圖3為表示基板檢查裝置的概況方框圖；圖4(a)和4(b)為用于說明檢查對象區(qū)域和測定基準(zhǔn)區(qū)域的說明圖；圖5為表示攝像程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖，對一個實(shí)施形式進(jìn)行說明。如圖2所示，印刷電路基板1呈平板狀(具有平面)，在由玻璃環(huán)氧樹脂等形成的主基板2上，設(shè)置由銅箔形成的電極圖案3。另外，在規(guī)定的電極圖案3上，印刷形成焊錫膏 4。印刷有該焊錫膏4的區(qū)域?yàn)椤昂稿a印刷區(qū)域”。將焊錫區(qū)域以外的部分統(tǒng)稱為“背景區(qū)域”，但是，在該背景區(qū)域，包含電極圖案3露出的區(qū)域(標(biāo)號A)，主基板2露出的區(qū)域(標(biāo)號B)，在主基板2上涂敷抗蝕膜5的區(qū)域(標(biāo)號C)，以及在電極圖案3上涂敷抗蝕膜5的區(qū)域(標(biāo)號D)。另外，抗蝕膜5在規(guī)定布線部分以外，不附著在焊錫膏4，而涂敷于印刷電路基板1的表面上。在本實(shí)施形式中，背景區(qū)域?yàn)楹谏蛳鄬Φ亟咏谏幕疑?。圖1為表示具有本實(shí)施形式的三維測定裝置的基板檢查裝置8模式的概略結(jié)構(gòu)圖。如該圖所示，基板檢查裝置8包括用于放置印刷電路基板1的放置臺9 ；相對印刷電路基板1的表面，從斜上方照射規(guī)定的光成分圖案用的作為照射機(jī)構(gòu)的照明裝置10 ；用于對印刷電路基板1上的進(jìn)行了上述照射的部分進(jìn)行攝像的作為攝像機(jī)構(gòu)的CCD照相機(jī)11 ；用于實(shí)施基板檢查裝置8內(nèi)的各種控制、圖像處理、運(yùn)算處理的作為控制機(jī)構(gòu)的控制裝置12。在上述放置臺9上設(shè)置馬達(dá)15、16，該馬達(dá)15、16通過控制器12而驅(qū)動控制，由此，放置于放置臺9上的印刷電路基板1沿任意的方向(X軸方向和Y軸方向)滑動。下面對控制器12的電氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖3所示，控制器12包括對基板檢查裝置8整體進(jìn)行控制的CPU和輸入輸出界面21 ；由鍵盤、鼠標(biāo)或接觸面板構(gòu)成的輸入裝置 22 ；CRT或液晶等的具有顯示畫面的顯示器23 ；用于存儲通過CXD照相機(jī)11的攝像的圖像數(shù)據(jù)等的圖像數(shù)據(jù)存儲器M ；根據(jù)CCD照相機(jī)11的攝像，對焊錫膏4的高度或體積進(jìn)行測定的作為圖像處理機(jī)構(gòu)的圖像處理器25;以及用于存儲格式數(shù)據(jù)等的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或檢查結(jié)果等的作為存儲機(jī)構(gòu)的存儲器26。另外，各裝置22 27與CPU和輸入輸出界面21 (在下面稱為CPU等21)電連接。在這里，對印刷電路基板1上的檢查區(qū)域等進(jìn)行說明。在構(gòu)成測定對象的印刷電路基板1上，根據(jù)格式數(shù)據(jù)等的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)定檢查區(qū)域等。比如，如圖4(a)所示，對于印刷有焊錫膏4的焊錫印刷區(qū)域，設(shè)定作為構(gòu)成檢查對象的“第1區(qū)域”的檢查對象區(qū)域31 (由斜線表示的區(qū)域)。另一方面，如圖4(b)所示，對于背景區(qū)域，設(shè)定作為構(gòu)成高度測定的基準(zhǔn)的“第2區(qū)域”的測定基準(zhǔn)區(qū)域32 (由斜線表示的區(qū)域)。另外，在印刷電路基板1上預(yù)先設(shè)定檢查區(qū)域(測定對象區(qū)域)，對應(yīng)于該檢查區(qū)域，放置于放置臺9上的印刷電路基板1沿任意方向(X軸方向和Y軸方向)滑動，針對該檢查區(qū)域的每個區(qū)域，通過照明裝置10進(jìn)行光圖案的照射以及通過CXD照相機(jī)11的攝像， 對檢查對象區(qū)域31的焊錫膏4的印刷狀態(tài)進(jìn)行檢查。此時(shí)，測定基準(zhǔn)區(qū)域32用作高度基準(zhǔn)面。接著，根據(jù)圖5的流程圖，對就各檢查區(qū)域而進(jìn)行的攝像程序進(jìn)行說明。該攝像程序針對CPU等21進(jìn)行。在工序SlOl的第1攝像處理中，點(diǎn)亮照明裝置10，對印刷電路基板1的表面，從斜上方照射規(guī)定的光成分圖案。另外，根據(jù)來自CPU等21的控制信號，CCD照相機(jī)11對照射部分進(jìn)行攝像。通過CXD攝像機(jī)11攝制的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送給圖像數(shù)據(jù)存儲器M并存儲。另外，第1攝像處理的攝像按照在圖像數(shù)據(jù)上，與作為明部的檢查對象區(qū)域31相對應(yīng)的部位的亮度不飽和的第1曝光時(shí)間(在本實(shí)施形式中為IOms)而進(jìn)行。同樣對于下一工序S102的第2攝像處理，與工序SlOl的第1攝像處理相同，接通照明裝置10，從斜上方對印刷電路基板1的外面照射規(guī)定的光成分圖案。接著，通過來自 CPU等21的控制信號，CXD攝像機(jī)11對照射部分進(jìn)行攝像。通過CXD照相機(jī)11攝制的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送給圖像數(shù)據(jù)存儲器M并存儲。但是，與工序SlOl的第1攝像處理不同，第2攝像處理的攝像按照適合于作為暗部的測定基準(zhǔn)區(qū)域32的測定的規(guī)定曝光時(shí)間(在本實(shí)施形式中為50ms)中的相當(dāng)于第1 曝光時(shí)間(IOms)不足的量的第2曝光時(shí)間(在本實(shí)施形式中為40ms)而進(jìn)行。在工序S103的圖像制作處理中，將通過工序SlOl的第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)與通過工序S102的第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)合成，針對檢查對象區(qū)域31和測定基準(zhǔn)區(qū)域32，制作亮度不飽和的三維測定用的圖像數(shù)據(jù)。更具體地說，根據(jù)格式數(shù)據(jù)等的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，針對與構(gòu)成明部的檢查對象區(qū)域31相對應(yīng)的部位，采用通過工序SlOl的第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，針對與構(gòu)成暗部的測定基準(zhǔn)區(qū)域32相對應(yīng)的部位，采用通過工序SlOl的第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)，與通過工序S102的第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的總值，制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)。接著，在下述的前提(1)，(2)的條件下，通過兩次的攝像，對亮度值進(jìn)行純計(jì)算的亮度值的可靠性不會降低。(1)通過攝像而產(chǎn)生的噪音的幾乎全部為光短噪音(相對純的光量的測定值的波動)，其它的噪音(暗電流、導(dǎo)光噪音等)可以忽略。光短噪音的標(biāo)準(zhǔn)偏差等于光子數(shù)量的平方根。(2)光短噪音不取決于攝像的次數(shù)。比如，在兩次攝像后單純進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)， 等于將第一次的攝像的光子數(shù)量和第二次的攝像的光子數(shù)量相加而得到的數(shù)量的平方根 (標(biāo)準(zhǔn)偏差)。 另外，在這里制作的三維測定用的圖像數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲于圖像數(shù)據(jù)存儲器24中。由此，該檢查區(qū)域的攝像程序結(jié)束。然后，根據(jù)多次(在本實(shí)施形式中為4次)照射相位不同的光成分圖案，通過上述攝像程序多次獲得的上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，圖像處理裝置25通過相移法，進(jìn)行檢查對象區(qū)域31和測定基準(zhǔn)區(qū)域32的三維測定處理(高度測定)。由此，將測定基準(zhǔn)區(qū)域32 作為高度基準(zhǔn)面，測定檢查對象區(qū)域31的焊錫膏4的高度、體積。根據(jù)該測定值，CPU等21檢查焊錫膏4的印刷狀態(tài)，進(jìn)行好/不好的判斷。將其檢查結(jié)果存儲于存儲器26中。另外，在判定為不好的印刷電路基板1通過圖中未示出的排出機(jī)構(gòu)而排出。
如上面具體描述，在本實(shí)施形式中，在針對各檢查區(qū)域而進(jìn)行的攝像程序中，按照與構(gòu)成明部的檢查對象區(qū)域(焊錫印刷區(qū)域)31相對應(yīng)的部位的亮度不飽和的第1曝光時(shí)間而進(jìn)行第1攝像處理，并且按照適合于構(gòu)成暗部的測定基準(zhǔn)區(qū)域(背景區(qū)域)32的測定規(guī)定的曝光時(shí)間中的相當(dāng)于第1曝光時(shí)間不足的量的第2曝光時(shí)間而進(jìn)行第2攝像處理。接著，針對與構(gòu)成明部的檢查對象區(qū)域31相對應(yīng)的部位，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，并且針對與構(gòu)成暗部的測定基準(zhǔn)區(qū)域32相對應(yīng)的部位，采用通過第 1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)，與通過第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的總值，制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)像這樣得到的多次的三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，對于檢查對象區(qū)域31，根據(jù)通過第1攝像處理而獲得的亮度不飽和的圖像數(shù)據(jù)的值進(jìn)行三維測定，對于測定基準(zhǔn)區(qū)域32，根據(jù)與按照適合于該測定基準(zhǔn)區(qū)域32的測定的規(guī)定的曝光時(shí)間(第1曝光時(shí)間+第 2曝光時(shí)間)而攝制的圖像數(shù)據(jù)的值相同的值，進(jìn)行三維測定。即，對于測定基準(zhǔn)區(qū)域32， 可根據(jù)將動態(tài)范圍放大的數(shù)據(jù)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維測定，并且同樣對于檢查對象區(qū)域31，可根據(jù)亮度不飽和的數(shù)據(jù)，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維測定。其結(jié)果是，可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行測定基準(zhǔn)區(qū)域32的三維測定，進(jìn)而將該測定對象基準(zhǔn)區(qū)域32作為高度基準(zhǔn)面，以良好的精度進(jìn)行焊錫膏4的三維測定。另外，按照本實(shí)施形式，可縮短針對各檢查區(qū)域，獲得進(jìn)行三維測定必要的全部的圖像數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。比如，在將轉(zhuǎn)送各圖像數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間假定為16ms時(shí)，在本實(shí)施形式中必要的時(shí)間為，相當(dāng)于第1曝光時(shí)間的第1攝像處理的攝像時(shí)間[IOms]+數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間 [16ms] +相當(dāng)于第2曝光時(shí)間的第2攝像處理的攝像時(shí)間WOms] +數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送時(shí)間[16ms]= 共計(jì)[Sans]的4倍。即，與分別每隔一次地進(jìn)行用于進(jìn)行測定檢查對象區(qū)域31的攝像和用于進(jìn)行測定基準(zhǔn)區(qū)域32測定的攝像的上述專利文獻(xiàn)1的方案相比較，可縮短相當(dāng)于上述第1曝光時(shí)間的[10ms]X4=共計(jì)WOms]。同樣，與上述專利文獻(xiàn)2的方案相比較，可縮短 [48ms] X 4 =共計(jì)[192ms]。其結(jié)果是，按照本實(shí)施形式，可在更短時(shí)間實(shí)現(xiàn)更高精度的測定。此外，在本實(shí)施形式中，形成下述的方案，其中，在制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)時(shí)， 根據(jù)預(yù)先存儲的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，分別針對檢查對象區(qū)域31和測定基準(zhǔn)區(qū)域32，選擇采用通過第 1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值還是上述總計(jì)的值。由此，比如與根據(jù)從通過CXD照相機(jī) 11攝制的圖像數(shù)據(jù)抽出的各種信息，與選擇采用哪個數(shù)據(jù)的方案相比較，可謀求處理順序的簡化，處理速度的提高。其結(jié)果是，可謀求測定時(shí)間的進(jìn)一步的縮短。還有，也可不限于上述實(shí)施形式的記載內(nèi)容，比如按下述那樣實(shí)施。顯然，也可以是在下面沒有列舉的其它的應(yīng)用例，變更例。(a)在上述實(shí)施形式中，可以是在測定基準(zhǔn)區(qū)域32(背景區(qū)域)比檢查對象區(qū)域 31 (焊錫印刷區(qū)域)暗，為黑色，或接近黑色的灰色的印刷電路基板1的場合，但也也可并不限于此，還可以時(shí)而在測定基準(zhǔn)區(qū)域32比檢查對象區(qū)域31亮，比如，背景區(qū)域?yàn)榘咨蚪咏咨幕疑挠∷㈦娐坊?的場合。在此場合，由于與檢查對象區(qū)域31相比較，測定基準(zhǔn)區(qū)域32的亮度過高，出現(xiàn)亮度飽和的可能性高，因此，比如對作為明部的測定基準(zhǔn)區(qū)域32相對應(yīng)的部位，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，并且對作為暗部的檢查對象區(qū)域31相對應(yīng)的部位，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)，與通過第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的總值，制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)。(b)在上述實(shí)施形式中，實(shí)現(xiàn)了在測定印刷形成于印刷電路基板1上的焊錫膏4的高度等，但也可用于晶片基板、安裝基板等的檢查裝置。比如在晶片基板的場合，可將氧化膜的表面用作基準(zhǔn)高度，可計(jì)算焊錫凸點(diǎn)的高度、形狀、體積等。(c)在上述實(shí)施形式中，三維測定方法采用相移法，但是也可代替該方式，而采用比如莫爾條紋法等的其它的三維測定方法。(d)在上述實(shí)施形式中，對下述情況進(jìn)行設(shè)定，該情況指預(yù)先根據(jù)格式數(shù)據(jù)等的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，對于作為明部的檢查對象區(qū)域31相對應(yīng)的部位，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，針對與作為暗部的測定基準(zhǔn)區(qū)域32相對應(yīng)的部位，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)，與通過第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的總值。也可并不限于此，而形成下述的方案，其中，針對如上述實(shí)施形式那樣，在進(jìn)行相移法的三維測定時(shí)，在進(jìn)行多次的攝像程序的方案中，比如即使通過多次的第1攝像處理攝像的多次的圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值中的一個，仍具有亮度飽和的值的場合，代替通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，而采用通過第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值。另外，也可形成下述的方案，其中，比如針對各像素而判斷通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值，與通過第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的各像素的亮度值的總值是否亮度飽和，在亮度飽和的場合，針對該像素，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的亮度值，在沒有亮度飽和的場合，針對該像素，采用上述總值，制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)。若如此，在針對不僅對應(yīng)于暗部，而且對應(yīng)于明部的部位，上述總值沒有亮度飽和時(shí)，可采用該值。由于CCD等的成像元件的噪音取決于感光量的平方根，感光量越增加，信號和噪音的差越大，可獲得精度更高的圖像數(shù)據(jù)。其結(jié)果是，可進(jìn)行更高精度的測定。
權(quán)利要求
1.一種三維測定裝置，其包括照射機(jī)構(gòu)，其可對具有構(gòu)成檢查對象的第1區(qū)域和構(gòu)成該第1區(qū)域的高度測定基準(zhǔn)的第2區(qū)域的測定對象照射三維測定用的光；攝像機(jī)構(gòu)，其對來自照射了上述光的上述測定對象的反射光進(jìn)行攝像； 圖像處理機(jī)構(gòu)，其根據(jù)通過上述攝像機(jī)構(gòu)攝制的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行上述測定對象的三維測定；其特征在于該裝置包括第1攝像處理，該處理按照與作為上述第1區(qū)域或上述第2區(qū)域中的一者的明部相對應(yīng)的部位的亮度不飽和的第1曝光時(shí)間，進(jìn)行攝像；第2攝像處理，該處理按照適合于作為上述第1區(qū)域或上述第2區(qū)域中的另一者的暗部的測定的規(guī)定的曝光時(shí)間中的，相當(dāng)于上述第1曝光時(shí)間不足的量的第2曝光時(shí)間進(jìn)行攝像；圖像制作處理，其將通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的亮度不飽和的部位，與通過上述第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的亮度不飽和的部位合成，針對上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域，制作亮度不飽和的三維測定用的圖像數(shù)據(jù)；三維測定處理，其根據(jù)上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維測定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維測定裝置，其特征在于在通過上述圖像制作處理，制作上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)時(shí)， 針對與上述明部相對應(yīng)的部位，采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值； 針對與上述暗部相對應(yīng)的部位，采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，與通過上述第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值的總值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維測定裝置，其特征在于 包括存儲上述測定對象的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的存儲機(jī)構(gòu)； 在上述圖像制作處理中，根據(jù)上述設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，分別針對上述第1區(qū)域和上述第2區(qū)域， 選擇采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，或上述的總值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維測定裝置，其特征在于 在通過上述圖像制作處理制作上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，針對各像素，對通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)中的各像素的亮度值，與通過上述第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)中的各像素的亮度值的總值是否亮度飽和進(jìn)行判斷； 在亮度飽和的場合，針對該像素，采用通過上述第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的亮度值；在亮度不飽和的場合，針對該像素，采用上述總值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維測定裝置，其特征在于根據(jù)多次照射相位不同的光而獲得的多次的上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，通過相移法進(jìn)行三維測定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維測定裝置，其特征在于根據(jù)多次照射相位不同的光而獲得的多次的上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，通過相移法進(jìn)行三維測定。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維測定裝置，其特征在于根據(jù)多次照射相位不同的光而獲得的多次的上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，通過相移法進(jìn)行三維測定。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維測定裝置，其特征在于根據(jù)多次照射相位不同的光而獲得的多次的上述三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，通過相移法進(jìn)行三維測定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中的任何一項(xiàng)所述的三維測定裝置，其特征在于 上述測定對象為在主基板上形成電極圖案的印刷電路基板；上述第1區(qū)域?yàn)樵谏鲜鲭姌O圖案上印刷焊錫的焊錫印刷區(qū)域； 上述第2區(qū)域設(shè)置于焊錫印刷區(qū)域以外的背景區(qū)域，為上述電極圖案、上述主基板、覆蓋在上述電極圖案上的抗蝕膜或覆蓋在上述主基板上的抗蝕膜的區(qū)域。
10.一種基板檢查裝置，其特征在于其包括權(quán)利要求1 8中的任何一項(xiàng)所述的三維測定裝置。
11.一種基板檢查裝置，其特征在于其包括權(quán)利要求9所述的三維測定裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三維測定裝置和基板檢查裝置，可在進(jìn)行三維測定時(shí)，可在更短時(shí)間實(shí)現(xiàn)更高精度的測定?；鍣z查裝置包括對印刷電路基板照射光的照明裝置；對印刷電路基板上的上述照射的部分進(jìn)行攝像的CCD照相機(jī)；進(jìn)行各種控制的控制裝置。按照檢查對象區(qū)域亮度未飽和的第1曝光時(shí)間進(jìn)行第1攝像處理，按照適合于測定基準(zhǔn)區(qū)域測定的規(guī)定曝光時(shí)間中，相當(dāng)于上述第1曝光時(shí)間不足的量的第2曝光時(shí)間，進(jìn)行第2攝像處理。接著，針對檢查對象區(qū)域，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值，針對測定基準(zhǔn)區(qū)域，采用通過第1攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值、通過第2攝像處理獲得的圖像數(shù)據(jù)的值的總值，制作三維測定用的圖像數(shù)據(jù)，據(jù)此進(jìn)行三維測定。
文檔編號G01B11/24GK102221344SQ201010299578
公開日2011年10月19日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者梅村信行 申請人:Ckd株式會社